DOI: https://doi.org/10.29333/ejmste/18066
تاريخ النشر: 2026-03-11
المؤلف: Ali Khaled Bawaneh وآخرون
الموضوع الرئيسي: تعليم العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات
نظرة عامة
تهدف هذه الدراسة شبه التجريبية إلى تقييم فعالية نهج STEM في تعزيز نتائج التعلم بين 133 معلمًا طالبًا مسجلين في دورة علمية، مقارنة بأساليب التدريس التقليدية. شملت الدراسة 76 مشاركًا في المجموعة التجريبية و57 في المجموعة الضابطة، دون ملاحظة اختلافات كبيرة بين الجنسين. أظهرت تحليل البيانات باستخدام ANCOVA ميزة ذات دلالة إحصائية لنهج STEM مقارنة بالطرق التقليدية. ومن الجدير بالذكر أن 97% من الطلاب أفادوا بتحسينات في قيادتهم ومهارات التفكير العليا والدافع والاستمتاع بالعلوم، مما يبرز التأثير التحويلي لمنهجية STEM على تصوراتهم.
استنتج الباحثون أن نهج STEM يعزز بشكل فعال تعلم الطلاب ويعد المعلمين المستقبليين بطريقة جذابة. يضع هذا النهج الطلاب في قلب العملية التعليمية، مما يعزز إنتاج المعرفة وتطبيقها بينما يحسن مهارات التدريس من خلال أنشطة مبتكرة ومتكاملة عبر العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات. تدعو الدراسة إلى دمج منهجيات STEM في برامج تدريب المعلمين، مع التأكيد على الحاجة إلى التنمية المهنية وإعادة هيكلة المناهج وتوفير الموارد اللازمة لتسهيل تجارب التعلم العملية في المدارس.
مقدمة
تؤكد مقدمة الورقة على ضرورة أساليب التدريس الحديثة، وخاصة نهج STEM (العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات)، استجابة للتقدم التكنولوجي السريع في القرن الحادي والعشرين. تبرز أن المتعلمين المعاصرين أكثر انخراطًا وفضولًا، مما يتطلب أطرًا تعليمية لا توفر فقط تجارب تعلم عالية الجودة ولكن أيضًا تزود الطلاب بمهارات التفكير النقدي والإبداع وحل المشكلات الضرورية لمواجهة التحديات الواقعية. يتم تقديم التعليم STEM كاستراتيجية تعليمية متكاملة تعزز حل المشكلات بين التخصصات والتعلم المعنوي من خلال مجموعة متنوعة من أساليب التدريس الفعالة، بما في ذلك التعلم القائم على الاستفسار والتعلم القائم على المشاريع.
تحدد الورقة أيضًا المكونات الأربعة الأساسية للتعليم STEM: العلوم، التي تركز على فهم العالم الطبيعي؛ التكنولوجيا، التي تركز على تطبيق التقنيات الحديثة؛ الهندسة، التي تشجع على حل المشكلات بطريقة مبتكرة من خلال المبادئ العلمية؛ والرياضيات، التي تتضمن التمثيل الرمزي وتحليل الأفكار. تؤكد على الدور المحوري للمعلمين في بيئات STEM، الذين يتعين عليهم تسهيل تعلم الطلاب من خلال توجيه الاستفسار وتصميم مشكلات ذات صلة وتقديم ملاحظات بناءة. تختتم المقدمة بالتأكيد على أن المعلمين الفعالين في STEM يجب أن يمتلكوا قدرات معرفية قوية ويستخدموا التقنيات الحديثة لربط المعرفة النظرية بالتطبيقات العملية، مما يعزز تجارب تعلم الطلاب ومشاركتهم المجتمعية.
الطرق
في هذه الدراسة، استخدم الباحثون تصميمًا شبه تجريبي لتقييم فعالية نهج التدريس القائم على STEM مقارنة بأساليب التدريس التقليدية. كانت الفئة المستهدفة تتكون من الطلاب المسجلين في دورة معينة مصممة وفقًا لإطار عمل STEM، بينما تم تشكيل مجموعة ضابطة من الطلاب في أقسام أخرى تم تدريسها باستخدام الأساليب التقليدية. تم تنفيذ الاختيار العشوائي على مستوى القسم، مما منع إعادة تعيين الطلاب بين المجموعات التجريبية والضابطة، وهو ما يميز التصاميم شبه التجريبية.
شمل تحليل البيانات حساب المتوسطات والانحرافات المعيارية (SDs) والنسب المئوية، إلى جانب الأساليب الإحصائية الاستنتاجية باستخدام تحليل التباين (ANCOVA). سمح هذا النهج المنهجي بمقارنة قوية للنتائج التعليمية بين استراتيجيتين التدريس، مما يوفر رؤى حول تأثير نهج STEM على تعلم الطلاب.
النتائج
فحصت نتائج الدراسة افتراضات الطبيعية والخطية للانحدار، كاشفة أن توزيع الدرجات كان تقريبًا طبيعيًا، مع قيم انحراف وكورتوزيس قريبة من الصفر. تناول التحليل فعالية نهج STEM مقارنة بأساليب التدريس التقليدية على أداء معلمي الطلاب في الدورات العلمية، كاشفًا أن الطلاب الذين تم تعليمهم عبر طريقة STEM حصلوا على متوسط درجة أعلى بكثير (M = 86.37، SD = 5.28) من أولئك الذين تم تعليمهم بالطريقة التقليدية (M = 77.84، SD = 7.00)، مع فرق متوسط قدره 8.53 نقطة (F = 74.81، p < .001). لم تكن الفروق بين الجنسين في الأداء ذات دلالة إحصائية (F = 0.31، p = .576)، مما يشير إلى أن الميزات البيداغوجية الفريدة لنهج STEM ساهمت في تحسين نتائج التعلم. أشارت التعليقات النوعية من الطلاب إلى تفضيل قوي لنهج STEM، حيث أكد 95% منهم ملاءمته لتحفيز مهارات التفكير العليا. أشار الطلاب إلى تركيز الطريقة على التفكير النقدي والتعلم التعاوني والتطبيقات الواقعية، التي وجدوا أنها جذابة ومفيدة لمهنهم التعليمية المستقبلية. أفاد العديد منهم بتحول كبير في مواقفهم تجاه العلوم، معترفين بطبيعتها متعددة التخصصات وارتباطها بالحياة اليومية. تضمنت الاقتراحات لتحسين الدورة التركيز على الجودة بدلاً من الكمية في تصميم الهندسة، ودمج القضايا العالمية، ودمج الألعاب وزيارات الميدان لتعزيز الروابط مع العالم الحقيقي. بشكل عام، تؤكد النتائج فعالية نهج STEM في تعزيز فهم أعمق وتقدير العلوم بين المعلمين المستقبليين.
المناقشة
تسلط قسم المناقشة في ورقة البحث الضوء على فعالية نهج STEM في إعداد المعلمين المستقبليين، خاصة للتعليم في الدورة الأولى. تؤكد الدراسة على أن منهجية STEM لا تعزز فقط مهارات التفكير العليا، مثل الإبداع والابتكار، ولكنها أيضًا تعزز بيئة تعلم نشطة حيث يشارك الطلاب في حل المشكلات الواقعية. يتماشى هذا النهج مع المبادئ البنائية، مما يشير إلى أن التعلم هو عملية تعاونية وموجهة نحو السياق. تشير النتائج إلى أنه عندما ينفذ المعلمون نهج STEM، فإنهم يسهلون جوًا من التعلم يشجع الطلاب على تحمل مسؤولية تعليمهم، مما يعزز مهاراتهم المعرفية والعملية.
تؤكد الدراسة أيضًا على الحاجة إلى تغييرات نظامية في الممارسات التعليمية، داعية إلى دمج التعليم STEM في جميع المدارس. تشمل التوصيات توفير الدعم المالي لمبادرات STEM، والتنمية المهنية المستمرة للمعلمين، وتطوير المناهج التي تتماشى مع مبادئ STEM. من الجدير بالذكر أن الدراسة لم تجد اختلافات كبيرة في الأداء بناءً على الجنس، مما يشير إلى أن بيئة التعلم العادلة يمكن أن تدعم جميع الطلاب بشكل فعال. بشكل عام، تساهم النتائج في الأدبيات من خلال تقديم خارطة طريق لتطوير معلمين مبدعين يمكنهم تنمية جيل من المفكرين المبتكرين القادرين على مواجهة التحديات المعاصرة.
القيود
تتركز قيود الدراسة بشكل أساسي حول نطاقها والقيود المنهجية. أولاً، تقتصر الدراسة على دورة معينة، العلوم (1)، المقدمة للطلاب الجامعيين في السنة الثانية في برنامج إعداد المعلمين خلال الفصل الدراسي الأول من العام الأكاديمي 2024-2025. قد يحد هذا التركيز الضيق من إمكانية تعميم النتائج على سياقات أو مستويات تعليمية أخرى. بالإضافة إلى ذلك، قد تؤثر المخاوف المتعلقة بصلاحية وموثوقية أدوات جمع البيانات، فضلاً عن دقة تنفيذ طريقة التدريس المقترحة، على قوة النتائج.
علاوة على ذلك، تعترف الدراسة بالتحديات الكامنة في نهج STEM (العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات)، خاصة فيما يتعلق بالبنية التحتية التكنولوجية واستعداد المعلمين. تفتقر العديد من المؤسسات التعليمية إلى الموارد اللازمة والأفراد المدربين لدمج التكنولوجيا والممارسات البيداغوجية الحديثة بشكل فعال في التعليم STEM. تشير النتائج إلى الحاجة إلى مزيد من البحث لاستكشاف تطبيق نهج STEM وتعزيز فعاليته في البيئات التعليمية. بشكل عام، بينما تسهم الدراسة في تقديم رؤى قيمة حول التعليم STEM، تبرز هذه القيود ضرورة إجراء تحقيقات أوسع وتحسينات في منهجيات التدريس لتحقيق الإمكانات الكاملة للمناهج STEM.
DOI: https://doi.org/10.29333/ejmste/18066
Publication Date: 2026-03-11
Author(s): Ali Khaled Bawaneh et al.
Primary Topic: STEM Education
Overview
This quasi-experimental study aimed to evaluate the effectiveness of the STEM approach in enhancing learning outcomes among 133 student teachers enrolled in a science course, compared to traditional teaching methods. The study involved 76 participants in the experimental group and 57 in the control group, with no significant gender differences observed. Data analysis using ANCOVA indicated a statistically significant advantage of the STEM approach over conventional methods. Notably, 97% of the students reported improvements in their leadership, higher-order thinking skills, motivation, and enjoyment of science, highlighting the transformative impact of the STEM methodology on their perceptions.
The researchers concluded that the STEM approach effectively enhances student learning and prepares future educators in an engaging manner. This approach places students at the core of the educational process, fostering knowledge production and application while improving teaching skills through innovative, integrated activities across science, technology, engineering, and mathematics. The study advocates for the incorporation of STEM methodologies into teacher training programs, emphasizing the need for professional development, curriculum restructuring, and the provision of necessary resources to facilitate hands-on learning experiences in schools.
Introduction
The introduction of the paper emphasizes the necessity of modern teaching methods, particularly the STEM (Science, Technology, Engineering, and Mathematics) approach, in response to the rapid technological advancements of the 21st century. It highlights that contemporary learners are more engaged and inquisitive, necessitating educational frameworks that not only provide high-quality learning experiences but also equip students with critical thinking, creativity, and problem-solving skills essential for addressing real-world challenges. STEM education is presented as an integrated instructional strategy that fosters interdisciplinary problem-solving and meaningful learning through various effective teaching methodologies, including inquiry-based and project-based learning.
The paper further delineates the four core components of STEM education: Science, which emphasizes understanding the natural world; Technology, which focuses on the application of modern techniques; Engineering, which encourages innovative problem-solving through scientific principles; and Mathematics, which involves the symbolic representation and analysis of ideas. It underscores the pivotal role of teachers in STEM settings, who are tasked with facilitating student learning by guiding inquiry, designing relevant problems, and providing constructive feedback. The introduction concludes by asserting that effective STEM educators must possess strong cognitive abilities and utilize modern technologies to connect theoretical knowledge with practical applications, thereby enhancing students’ learning experiences and community engagement.
Methods
In this study, the researchers employed a quasi-experimental design to evaluate the effectiveness of a STEM-based instructional approach compared to traditional teaching methods. The target population consisted of students enrolled in a specific course designed under the STEM framework, while a control group was formed from students in other sections taught using conventional methods. Random selection was implemented at the section level, preventing the reassignment of students between experimental and control groups, which is characteristic of quasi-experimental designs.
Data analysis involved calculating means, standard deviations (SDs), and percentages, alongside inferential statistical methods using Analysis of Covariance (ANCOVA). This methodological approach allowed for a robust comparison of educational outcomes between the two teaching strategies, providing insights into the impact of the STEM approach on student learning.
Results
The results of the study examined the normality and linearity assumptions of regression, revealing that the distribution of scores was approximately normal, with skewness and kurtosis values near zero. The analysis addressed the effectiveness of the STEM approach compared to conventional teaching methods on student teachers’ performance in science courses, revealing that students taught via the STEM method had a significantly higher mean score (M = 86.37, SD = 5.28) than those taught conventionally (M = 77.84, SD = 7.00), with a mean difference of 8.53 points (F = 74.81, p < .001). Gender differences in performance were not statistically significant (F = 0.31, p = .576), suggesting that the STEM approach's unique pedagogical features contributed to enhanced learning outcomes. Qualitative feedback from students indicated a strong preference for the STEM approach, with 95% affirming its appropriateness for stimulating higher-order thinking skills. Students highlighted the method's emphasis on critical thinking, collaborative learning, and real-world applications, which they found engaging and beneficial for their future teaching careers. Many reported a significant shift in their attitudes toward science, recognizing its interdisciplinary nature and relevance to everyday life. Suggestions for course improvement included focusing on quality over quantity in engineering design, integrating global issues, and incorporating gamification and field visits to enhance real-world connections. Overall, the findings underscore the STEM approach's effectiveness in fostering a deeper understanding and appreciation of science among future educators.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the effectiveness of the STEM approach in preparing future teachers, particularly for first-cycle education. The study emphasizes that the STEM methodology not only enhances higher-order thinking skills, such as creativity and innovation, but also fosters an active learning environment where students engage in real-world problem-solving. This approach aligns with constructivist principles, suggesting that learning is a collaborative and context-driven process. The findings indicate that when teachers implement the STEM approach, they facilitate a learning atmosphere that encourages students to take ownership of their education, thereby enhancing their cognitive and practical skills.
The research also underscores the need for systemic changes in educational practices, advocating for the integration of STEM education across all schools. Recommendations include providing financial support for STEM initiatives, continuous professional development for teachers, and curriculum development that aligns with STEM principles. Notably, the study found no significant differences in performance based on gender, suggesting that an equitable learning environment can support all students effectively. Overall, the findings contribute to the literature by offering a roadmap for developing creative educators who can cultivate a generation of innovative thinkers capable of addressing contemporary challenges.
Limitations
The limitations of the study are primarily centered around its scope and methodological constraints. Firstly, the research is confined to a specific course, Science (1), offered to second-year undergraduate students in a teacher education program during the first semester of the 2024-2025 academic year. This narrow focus may limit the generalizability of the findings to other contexts or educational levels. Additionally, concerns regarding the validity and reliability of the data collection tools, as well as the fidelity of the implementation of the proposed teaching method, may impact the robustness of the results.
Moreover, the study acknowledges challenges inherent in the STEM (Science, Technology, Engineering, and Mathematics) approach, particularly in relation to technological infrastructure and teacher preparedness. Many educational institutions lack the necessary resources and trained personnel to effectively integrate technology and modern pedagogical practices into STEM education. The findings suggest a need for further research to explore the application of the STEM approach and to enhance its effectiveness in educational settings. Overall, while the study contributes valuable insights into STEM education, these limitations highlight the necessity for broader investigations and improvements in teaching methodologies to fully realize the potential of STEM curricula.