[論文レビュー] Integrated Science, Technology, Engineering and Mathematics (STEM) Education through Active Experience of Designing Technical Toys in Vietnamese Schools

Quang, Le Xuan, Hoang, Le Huy+4 more|arXiv (Cornell University)|Sep 13, 2015

Science Education and Pedagogy被引用数 23

ひとこと要約

本研究は、ベトナムの中学校における統合的STEM教育モデルを、技術的おもちゃ（ミニレーシングカーなど）の実地的設計を通じて提唱する。このアプローチにより、技術、数学、物理の多様な分野の知識を応用して現実の問題解決に取り組むことで、学生の実践的能力が向上し、非西洋的教育環境において体験的で統合的なSTEM学習の実現可能性と有効性が示された。

ABSTRACT

STEM has attracted great consideration. The purpose of research is: (1) study STEM education, (2) explore STEM education with the creative and experiential activity, (3) suggest applying STEM education by designing technical toys for the middle school student. This study used a qualitative approach to carry out teaching integration for STEM education. The study applied to teaching the technological field in Vietnamese middle schools. The design performed at the Faculty of Technology Education, Hanoi National University of Education, Vietnam in April 2015. This study used the integrated approach to design subjects for STEM education. Two procedures for integration undertook with analysis. A sample of producing technical toy was consistent with developing students competencies. Integrated approach to STEM education through designing technical toys is possible. Recently, there has been a booming interest in Integrated Science, Technology, Engineering and Mathematics (STEM) education, but the approaches to STEM still remains controversial in diverse educational contexts. This study addressed this issue by exploring STEM education with the use of creative and experiential activities in a Vietnamese educational context. It also proposed a practical model for integrating STEM into teaching technology in secondary schools by designing technical toys. The implementation of the practical model suggests the possibility in using the integrated approach to STEM education through designing technical toys for middle school students in Vietnam. By applying the subject knowledge domains to solve real world problems and settings, the students can experience the benefits of a concrete and active learning in a meaningful and practical context. The multidisciplinary and interdisciplinary integration approaches are consistent with the development of the students competencies.

研究の動機と目的

• 本研究は、ベトナムの中学校における体験的で創造的な活動を通じたSTEM教育統合の実現可能性を調査することを目的とする。
• カリキュラムが分離的で内容中心であるベトナムの中学校教育において、実践的で統合的なSTEM教育の実施が不足しているというギャップを補う。
• 技術、数学、工学、科学を統合する実用的モデルの開発と検証を目的とする。
• 現実のタスクに知識を応用することで、学生の問題解決能力、技術的スキル、創造的思考能力を向上させることを目的とする。
• 国家教育目標と整合し、21世紀型能力を促進する再現可能なフレームワークを提供する。

提案手法

• 本研究は、実地的な技術的おもちゃ設計プロジェクトに焦点を当てた定性的で設計ベースの研究アプローチを採用する。
• 中学校8年生の生徒たちは、合板、モーター、電池、基本的な工具など低コストで入手可能な材料を用いて、ミニレーシングカーの設計と製作を任された。
• 統合モデルは、技術、数学（代数と幾何）、物理（力学と電気）分野の多様な能力を統合している。
• プロセスは5段階の指導シーケンスに従った：問題特定、アイデアの生成、プロトタイプ作成、テスト、発表。
• 教師はファシリテーターとして機能し、グループ作業を指導し、批判的思考を促し、反復的な設計改善を奨励した。
• 2015年4月にハノイ国立教育大学工学教育学部でモデルが実装され、ミニレーシングカーをテーマにしたサンプルプロジェクトが実施された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 技術的おもちゃの設計を通じた統合的STEM教育モデルが、ベトナムの中学校における学生の実践的で統合的学力にどの程度向上効果をもたらすか？
• RQ2 学生は、ミニレーシングカーを製作するような現実の設計課題において、科学、技術、工学、数学の知識をどのように応用するか？
• RQ3 非西洋的でカリキュラムが制限された教育環境において、このような統合的で体験的なSTEM教育アプローチを実施するにあたり、主な課題と促進要因は何か？
• RQ4 教科横断的知識の統合が、学生の深い学びと問題解決能力の向上にどのように寄与するか？
• RQ5 能動的で実地的な経験が、STEM教科への学生の関心と関与をどのように高めるか？

主な発見

• 技術的おもちゃの設計を通じた統合的STEMアプローチにより、学生は技術、数学、物理の知識を現実の工学的問題解決に効果的に応用できた。
• 設計と製作の過程で、学生は図面作成、機械的伝動、電気回路、幾何的測定の分野で能力が向上した。
• 合板、モーター、基本的な工具など低コストで入手可能な材料の使用により、学校レベルでの実装が可能でスケーラブルなモデルとなった。
• プロジェクトは能動的で体験的な学びを促進し、学生は反復的な設計、テスト、改善に参加することで、問題解決能力と批判的思考能力が向上した。
• 教師は、探求を促進し、協働を奨励し、グループ作業中の認知的関与を支援する上で、極めて重要なファシリテーター的役割を果たした。
• このモデルは、統合的学習を促進し、21世紀型能力を育成するという国家教育目標と整合していることから、実現可能で効果的であると判明した。