أثر استخدام منحى(STEM)   في مادة الرياضيات في زيادة الدافعية للابتكار لدى طالبات الصف الأول المتوسط  في مدارس موهوبات مكة المكرمة.

إعداد: أ. أمل حسين عبد الرحيم فلمبان.

مدرسة الموهوبات، تعليم مكة، المملكة العربية السعودية.

العام الدراسي1440ه/1441ه.

معرف الوثيقة الرقمي : 2019122

ملخص الدراسة.

هدفت الدراسة إلى: تعرف أثر استخدام منحى(STEM)   في مادة الرياضيات في زيادة الدافعية للابتكار لدى طالبات الصف الأول المتوسط  في مدارس موهوبات مكة المكرمة، واستخدمت الدراسة: المنهج  الوصفي، والمنهج التدريبي، وكان مجتمع الدراسة: جميع طالبات الصف الأول المتوسط بمدرسة الموهوبات، وفصول الموهوبات البالغ عددهن (206) طالبةً بالعاصمة المقدسة مكة المكرمة الفصل الدراسي الأول لعام 1441 هـ بينمابلغت عينة الدراسة (56) طالبة من طالبات الصف الأول المتوسط بمدارس الموهوبات بمكة.

وتوصلت الدراسة إلى عدد من النتائج، كان من أهمها: يتطلب التعليم بمنحى (STEM)  تمكين المعلمين والمتعلمين من فهم الممارسات الهندسية والعلمية، والمفاهيم المتداخلة والأفكار الأساسية لحقول (STEM)  يتطلب تجهيز بيئات التعلم في سياق العالم الحقيقي، بحيث يستمتع المشاركون في ورش العمل والمشاريع التعليمية، وأن دمج مجالات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات يستكمل الإطار التعليمي ويجعله إطاراً متكاملاً ومترابطاً لتنمية مهارات الابتكار والقيادة والاتصال في جميع هذه المجالات، وأن التدريس بمنحى(STEM)  يزيد من دافعية الطالبات للمشاركة في مجالات الابتكار.

الكلمات المفتاحية: (منحىSTEM،  الرياضيات، زيادة الدافعية،  الابتكار، طالبات الصف الأول المتوسط،مدارس موهوبات مكة المكرمة).

Summary of the study.

The study aimed to: Identify the effect of using STEM in mathematics to increase the motivation for innovation among the first grade students in the schools of talented students in Makkah. And the classes of talented (206) students in the holy capital of Mecca, the first semester of 1441 e, while the sample of the study (56) female students from the first grade of middle school talented schools in Mecca.

The study reached a number of results, the most important of which were: STEM-oriented education requires teachers and learners to understand engineering and scientific practices, overlapping concepts and basic ideas of STEM fields requires equipping learning environments in a real-world context, so that participants in workshops and projects enjoy The integration of the fields of science, technology, engineering and mathematics complements the educational framework and makes it an integrated and coherent framework for the development of innovation, leadership and communication skills in all these areas, and that teaching with STEM approach increases the motivation of students to participate in the fields of innovation.

Keywords: (STEM-oriented, mathematics, increased motivation, innovation, first graders, talented schools in Mecca).

مقدمة:

       في ظل التطورات السريعة في كافة المجالات، ومن أهمها جودة التعليم في جميع المراحل التعليمية بصفة عامة و في مرحلة التعليم الأساسي بصفة خاصة، كان لابد من تعزيز مكانة الابتكار والابداع لدى الطلاب، ويُعد مدخل (STEM) التكامل بن العلوم والتقنية والهندسة والرياضيات  من الاتجاهات العالمية في تصميم المناهج؛ لأهميته في تطوير ممارسات الطلاب للاستقصاء وتشجيعهم على التفكر العلمي والابداعي والناقد، وتطبيق الأنشطة العملية، الحرة الموجهة، والبحث التجريي المعملي، والتقويم الواقعي المستند على الأداء، وهو من المستجدات الحديثة الي يوصى بتضمينها في البرامج التعليمية؛ تماشيًا مع الخطط التطويرية لوزارة التعليم بالمملكة العربية السعودية.

ومن أبرز جهود وزارة التعليم في المملكة مبادرة (STEM) الصادرة عن الوزارة عام 2010 ضمن الإستراتيجيات الوطنية لتطوير التعليم العام وزارة التربية والتعليم، 2010  ويرتكز تعليم (STEM) على تكامل الهندسة والتقنية مع مادة العلوم والرياضيات، وإزالة الحواجز بين هذه المجالات المعرفية، كما يهدف هذا إلى إيجاد حلول إبداعية لمشكلات حقيقية، كما ينمّي قدرة الطلاب على استمرار التعلم مدى الحياة، ويمكنهم من الدخول إلى عالم الاختراع والابتكار، ويبرز دور العنصر الهندسي للتأكيد على عملية تصميم الحلول، وفاعليتها، وكيفية التوصل إليها، مما ينمي مهارات التفكير الناقد الم تعد من المهارات اللازمة للحياة، ويستفاد من العنصر التقني لإ اد حلول للمشكلات بكفاءة عالمية وسرعة عالية (Kennedy & Odell, 2014).

 يضطلع الابتكار بدور مذهل للغاية في دفع عجلة النمو الاقتصادي، إذ يمكن أن يُعزى النصيب الأكبر من الناتج الاقتصادي في البلدان المتقدمة إلى الابتكارات التكنولوجية التي شهدتها فترة 150 سنة الماضية، والعالم مدين بالكثير للابتكار ولأنظمة الملكية الفكرية التي تُؤمّن الاستثمار فيه.

     فالبلدان تسعى إلى إقامة اقتصادات قائمة على الابتكار، والأقاليم تتهافت لتصبح مراكزاً للابتكار، والشركات ترغب في الارتقاء إلى مكانة المبتكرين  (يونيو 2017 مارك شولتز، مجلة اليوبو، الابنكار أكبر هبة في التاريخ).

ومن خلال استقراء بعض الدراسات والمشروعات التي تبنت توجه STEM من خلال تنظيم محتوى الدراسة حول مواقف تعليمية تزيل الحواجز بن المجالات الأربعة)العلوم والتقنية والهندسة والرياضيات( عند تدريسها؛ فإن مدخل STEM يُعد من المداخل الي ثبت فاعليتها في إكسابِ المتعلمن العديد من جوانب التعلم المختلفة؛ مثل دراسة كل من: (البيز2017) ودراسة: (المالكي،2018) ودراسة: (الزبيدي،2017) ودراسة: (سليمان،2017) وقد أشارت دراسة: (السعيد والغرقي،2015) في دراستهما إلى أن توجه التكامل بن العلوم والتقنية والهندسة والرياضيات ظهر نتيجة أن المعلومات الاقتصادية للقرن الحادي والعشرين أنتجت وظائفَ لا تتطلب فقط التعليم الجامعي، ولكن أيضاً تتطلب القدر الكافي من الخبرة في جميع المجالات الأربعة لمدخل STEM  ومن هنا بدأ التعلم بمدخل STEM في الانتشار في جميع مراحل التعليم العام والجامعي، وفي مقدمتها الولايات المتحدة الأمريكية الي أكدت على أن التعلم بهذا المدخل ضرورة لنجاح الطاب في المستقبل؛ فهو الذي يجعل التعلم أكثر ارتباطاً وصلاحية للطلاب.

   لذا فقد اهتمت المملكة العربية السعودية بالابتكار،  وتحقيقاً لرؤية 2030 ضمن محور اقتصاد مزهر  فرصة مثمرة، وذلك في توفير تعليم يسهم في دفع عجلة الاقتصاد والتي تعد من التزامات العمل لتحقيقها،  التركيز على الابتكار في التقنيات المتطورة وفي ريادة الأعمال، وتماشياً مع خطة التنمية العاشرة في التحول إلى مجتمع معرفي مبدع، يأتي الأولمبياد الوطني للإبداع العلمي “إبداع” سعياً لإيجاد بيئة علمية إبداعية تنافسية محفزة لعقل الباحث العلمي، وتهيئته للمنافسة والدخول في المنظومة العالمية المعرفية القائمة على الابتكار والبحث العلمي لتحقيق التنمية الوطنية المستدامة.

   والعمل الابتكاري موجود إلى حد بعيد في الرياضيات: حيث نظريات جديدة يمكن وضعها، وبراهين جديدة متقدمة، وفروض حديثة تبنى أو معرفة قديمة تراجع وكل ذلك بيئة للعمل المبتكر، ويضيف فيلبس وهيجنسون أيضاً أن ديردن Dearden قدم أربعة مفاهيم للابتكار وعلاقته بالرياضيات هي:

1. الابتكار مرادف للتعبير الذاتي: (Self Expression) حيث تكون العواطف حبيسة في النفس، والابتكار، هو التحرر من التوتر الناشئ من تلك العواطف الحبيسة.
2. الابتكار يعني حفاظ مستوى من المنطقية:falling below a certainminimalrationality ) وهذا المعنى للابتكار مبني على أساس الابتكار اللغوي ولكن الرياضيات أيضاً يمكن النظر إليها على أنها لغة لها كلماتها وقواعدها التركيبية التي يمكن بمجرد تعلمها استنتاج قواعد وقوانين جديدة أكثر مما تعلمه مباشرة.
3. 3.     الأصالة: (Originality) وهي تعني ظهور استراتيجيات جديدة غير نمطية عند قيام الطلاب بإجراء العمليات الرياضية الحسابية بصورة تحمل معنى الاسكتشاف.
4. الابتكار الجمالي(Aesthetic Creativity) الشيء البديع (الجمالي) أي: ما يعد جميلاً؛ بمعنى أن الرياضيات، مثل: الفنون الجميلة Fin Arts والابتكار ليس مقصوراً على الفنون الجميلة ولكنه له وجود وتطبيقات في الرياضيات والعلوم، والابتكار في الرياضيات – كما عرفه سباركر Sparker – بأنه القدرة على إنتاج طرق، أو حلول أصيلة، وغير عادية للمسائل الرياضية، وعرفه (لي كوك) بأنه القدرة على تحليل مسائل معينة بطرق متعددة ورؤية نقاط التشابة والاختلاف بطرق غير مألوفة بناء على الخبرات السابقة.
       كما أن التطورات التي حدثت في الرياضيات أدت الى ظهور اتجاهات في تعليم الرياضيات تواكب العصر الذي نعيشه وكان من أهمها تعليم الرياضيات من أجل الابتكار، وتذكر عزة عبد السميع: أنه يمكن قياس الابتكار الرياضي من خلال:
5. القدرة على حل مشكلات رياضية غير روتينية.
6. القدرة على حل مشكلات رياضية بأكثر من طريقة.
7. القدرة على اكتشاف وتكوين علاقات رياضية جديدة ومتنوعة.
8. القدرة على حل الألغاز الرياضية.
9. القدرة على اكتشاف الأنماط الرياضية.

وهنا تبدو الحاجة ملحة وضرورية لتشجيع الابتكار ودعمه وتربيته في الرياضيات وفي جميع المستويات، وأن الرياضيين يوصون ببرامج إثراء سواء للطالب المتفوق، أو للطالب بطيء التعلم تشمل وسائل وأنشطة مشوقة اكتشافية تجعل العملية التعليمية محببة وتشحذ همة المتعلم بإثارة دوافعه للتعلم، واستمراريته في التعلم.

وتسمح الرياضيات بطبيعتها التركيبية باستنتاج أكثر من نتيجة منطقية من المعطاة، وبنيتها الاستدلالية تعطي المرونة في أسلوب تنظيم محتواها، والرياضيات كمادة دراسية غنية بمواقف المشكلة، التي يمكن أن يوجه إليها الطلاب ليجدوا لكل موقف حلولاً متعددة ومتنوعة وجديدة، بالإضافة إلى ذلك؛ فإن الرياضيات تعلم الطلبة النقد الموضوعي للمواقف التعليمية.

وهذه في مجموعها تكسب المتعلمين بعض القدرات الأساسية للعملية الابتكارية.
وذكر محمد المفتي أن مناهج الرياضيات تعتبر ميداناً خصباً للتدريب على أساليب تفكير متنوعة، فالرياضيات بناء استدلالي يتميز بالمنطقية والموضوعية.

والرياضيات غنية بالمواقف والتدريبات الرياضية مما يجعل الدارسين يتدربون على التمييز بين عناصر هذه المواقف والتدريبات وإدراك العلاقة بين عناصر هذه المواقف، والتخطيط لحلها واكستاب البصيرة الرياضية والفهم العميق، الذي يقودهم إلى حل هذه المشكلات والتدريبات الرياضية ويشير (Thomas Martinson: 1997) إلى أن أسئلة القبول للدراسات العليا (GRE)  في الرياضيات تمثل حل المشكلات والمقارنة الكمية والرسم البياني، وأثناء حل هذه الاسئلة يستخدم الدارس التفكير الاستدلالي والتفكير المنطقي، وصولاً الى التفكير الابتكاري.

ويرى رومي Romey أن الابتكار في الرياضيات يمثل القدرة على ربط الأفكار أو الأشياء بطرق جديدة، ويرى هايلوك في أن جوهر عملية الابتكار في الرياضيات يتمثل في القدرة على الخروج عن نمطية التفكير، والتغلب على الجمود في الرياضيات وأن القدرة الابتكارية في الرياضيات هي القدرة على إنتاج عديد من الإجابات الأصيلة والمختلفة في مواقف رياضية مفتوحة النهاية.

     ويعد اتجاه تعليم العلوم والتقنية والهندسة والرياضيات، أو ما يعرف بستيم STEM، أو ستيم  STEAM  نهجاً تكاملياً متعدد التخصصات يساعد على تحسين نتائج مخرجات التخصصات الأربعة: العلوم والتقنية والهندسة والرياضيات، ويحظى STEAM/STEM باهتمام المنظمات الدولية التي تسعى إلى تطوير مواردها البشرية في المجالات التخصصية التي تدعم الابتكار.

ويوضح براون (Brown, 2011) أن منهج STEM  يتمحور حول المحتوى الرئيسي التالي:–

1. العلوم Science: تشمل المعارف، والمهارات، وطرق التفكير العلمي والإبداعي، واتخاذ القرار.
2. التقنية Technology : تتضمن التطبيقات العلمية والهندسية وعلوم الحاسب.
3. الهندسة Engineering : وتتضمن التصميم الهندسي ويشمل عنصرين هما: تقديم قاعدة أساسية من الثقافة التقنية في المرحلة الثانوية، وإعداد الطالب لدراسة التصميم الهندسي في مرحلة ما بعد الثانوية.
4. الرياضياتMathematics : تتضمن قاعدة أساسية عريضة من أسس الرياضيات وحل المشكلات الرياضية.

مشكلة الدراسة: في ضوء ما تقدم هناك تساؤلات يمكن إثارتها حول المأمول في منهج  مادة الرياضيات في المملكة العربية السعودية بحيث توفر تعليم يساعد على تحقيق رؤية 2030 واعداد جيل واع فادر على الابتكار في جميع المجالات وربط ما يتعلمه في مادة الرياضيات بالمواد الأخرى من أجل الدخول إلى المنظومة العالمية المعرفية القائمة على الابتكار.

   وهذا ما دفع الباحثة الى اسقصاء آراء مشرفات الموهوبات والقائمات على مشاريع  (الأولمبياد الوطني للابداع العلمي 2020 بقسميه البحث العلمي والابتكار) ومعلمات الرياضيات في مدار الموهوبات حول مدى فاعلية تطبيق منحى STEM  التكاملي في تدريس مادة الريضيات للصف الأول المتوسط. 

أسئلة الدراسة: تحدد سؤال البحث الرئيسي: ما فاعلية استخدام منحى STEM التكاملي في تدريس وحدة الدوال والمعادلات لطالبات الصف الأول المتوسط بمدرسة الموهوبات (مكة المكرمة) في دفع الطالبات للابتكار؟ ومن ثم المشاركة في الالومبياد الوطني 2020 للابداع العلمي (مسار الابتكار) وللاجابة على السؤال الرئيسي الإجابة على الأسئلة الفرعية: ماهي أنشطة STEM  المستخدمة في تدريس وخدة الدوال والمعادلات للصف الأول المتوسط بمدرسة الموهوبات بمكة؟

1. ماهي متطلبات  التعليم بـ STEM  ؟
2. ما فاعلية  ااستخدام منحى STEM التكاملي في تدريس وحدة الدوال والمعادلات لطالبات الصف الأول المتوسط بمدرسة الموهوبات (مكة المكرمة) في دفع الطالبات للابتكار؟

أهمية الدراسة: من المتوقع أن يساهم البحث في:تحقيق احتياجات  تدريس الرياضيات من خلال استعدام منحى STEM  وهي:-

1. التركيز على مهارات التقصي، والاكتشاف.
2. الاعتماد على التحليل والانعكاس.
3. تكوين الفروض والتجريب العلمي
4. إعداد الطلبة وإعداد المناهج في مرحلة الطفولة المبكرة لتكون داعمة لتعليم STEM.
5. إحداث نقلة وثورة في التعليم عن طريق تدريس مواد العلوم والرياضيات ودمجها  مع التكنولوجيا والهندسة  من خلال الحصة الصفية العادية.
6. تحويل الفصول الدراسية النموذجية، والتي تركز على المعلم بشكل أساسي إلى فصول إبداعية يصبح المعلم بها ميسر للعملية التعليمية، ويقود الطلبة نحو الاستكشاف والتعلم وحل المشكلات، والتعلم الاستكشافي وتحفز الطلبة على المشاركة ووضع التحديات وحلها.

مصطلحات الدراسة:

1. مدارس ( STEM Schools): يقصد يه تعليم وتعلم العلوم والتقنية والهندسة والرياضيات، وهو يشمل الأنشطة التعليمية في جميع المراحل التعليمية سواء يشكل رسمي داخل الصف أو غير رسمي أو خارج المدرسة ( Kuenzi, 2012& Gonzales) كذلك يعرفه:(المحيسن وخجا، 5182، ص: 51)  أن STEM هو اختصار لأريعة علوم معرفية يدرسها الطالب في المدرسة وهي العلوم والتقنية والهندسة والرياضيات وتتطلب التكامل في تعليمها وتعلمها كما تتطلب تجهيز البيئات التعليمية في سيا العالم الحقيقي، بحيث تساعد الطلاب على الاستمتاع في ورش العمل والمشاريع التعليمية، التي تمكنهم من الوصول إلى المعرفة الشاملة والمربايطة للموضوعات المتعلقة بها، يعيدًا عن المفاهيم النظرية التي يتلقونها يصورة تقليدية داخل الفصول الدراسية.
2. توجُّه العلوم والتقنية والهندسة والرياضيات (STEM): ترمز اختصارات أحرف (STEM) (William & Dugger, 2014)  (الدوسري، 2015) إلى:-
3. الحرف (S) العلوم Science: التعامل مع العالم الطبيعي والسعي إلى فهمه.
4. الحرف (T) التقنية Technology:  تعديل العالم الطبيعي لتلبية رغبات الإنسان واحتياجاته.
5. الحرف (E) الهندسة Engineering: تطبيس المعارف والعلوم الرياضية والطبيعية، المكتسبة من خلال الدراسة والخبرة والممارسة، تطبيقاً حكيماً لتطوير طُرق استغلال العوامل الطبيعة اقتصادياً لصالح البشرية.
6. الحرف (M) الرياضيات Mathematics: علم الأنماط والعلاقات.
7. تعليم (STEM): عرفت وزارة التعليم في الولايات المتحدة الأمريكية (Ministry of Education, 2010, p.7) تعليم (STEM)  بأنه: البرامج التي يتم من خلالها توفير الدعم لـلعلوم، أو تعزيز العلوم، والتقنية، والهندسة، والرياضيات (STEM) في المرحلة الابتدائية، وحتى الثانوية ومن خلال المستويات العليا بما في ذلك تعليم الكبار.

وعرفته ساندرز (Sanders, 2009, p.21) بأنه: نهج تعليمي يسعى إلى استكشاف التدريس والتعلم فيما بين أي اثنين أو أكثر من مجالات موضوع (STEM) أو بين موضوع (STEM) وواحد أو أكثر من المواد الدراسية الأخرى.

 ويعّرفه لينتس وجي آر (Lantz & Jr, 2009, p.1) بأنه: التعليم المستند إلى المعايير بما يحقق انضباط المعلمين على مستوى المدرسة، وبخاصة في تدريس العلوم والتقنية والهندسة والرياضيات (STEM).

 وتعرفه (خجا،2016،ص 58) بأنه: اختصار لنهج تعليم وتعلم يستند إلى تكامل حقول العلوم والتقنية والهندسة والرياضيات (Science Technology, Engineering, Mathematics) بحيث تُدرّس هذه الحقول في صورة وحدة متماسكة، ويتطلب تمكين المعلمين والمتعلمين من فهم الممارسات الهندسية والعلمية، والمفاهيم المتداخلة والأفكار الأساسية لحقول (STEM).

التعريف الإجرائي: من هذه التعريفات  فأن تعليم (STEM) يقصد به: الاهتمام يتمكين الطالب منذ يداية تعليمه في المرحلة الايتدائية بهذه العلوم وييان الترابط والتداخل يينها من خلال الأنشطة والخبرات المباشرة سواء داخل المدرسة أو خارجها، مع التأكيد على تنمية مهارات الاتصال والعمل الجماعي وتدريبه على مختلف مهارات التفكير الناقد والإيداعي.

• الأولمبياد الوطني للإبداع العلمي: هو عبارة عن مسابقة علمية سنوية تقوم على أساس التنافس في أحد المجالات العلمية، من خلال تقديم مشاريع علمية فردية وفقاً للمعايير والضوابط الخاصة بالمشروع، ويتم تحكيمها إلكترونياً من قبل نخبة من الأكاديميين والمختصين وفق معايير علمية محددة بهدف تحديد المشاريع المتميزة لترشيحها للمراحل التنافسية الأعلى.
• الابتكار: عرّف تشيرميرهورن (بالإنجليزية: Shermerhorn.R.J) الابتكار على أنّه إيجاد أفكارٍ جديدة وخلّاقة، ومن ثم تطبيقها وممارستها، وقد خلص إلى توسيع مفهوم الابتكار ليبدأ من الفكرة، ومن ثم تطبيقها لتنتقل إلى حيّز الإنتاج والممارسة، وأخيراً انتقالها إلى السوق لتدخل حيّز التنافس.

ورد عن مايكل بورتر (بالإنجليزية: Michael Porter) أنّ الابتكار هو عملية إدخال تكنولوجيا جديدة على أمرٍ ما، مع القيام بأمورٍ مبتكرة في ذات الوقت.

يرى شومبيتر (بالإنجليزية: Shumpeter) أن الابتكار هو عبارة عن عملية هدم خلّاقة، ويرى دراكر (بالإنجليزية: Drucker) أنّ الابتكار،  ما هو إلّا التخلي عن الأمور القديمة لإحلال أمورٍ جديدة وخلّاقة مكانها.

حدود الدراسة: تمثلت حدود الدراسة، فيما يلي:-

الحدود الزمنية: الفصل الدراسي الأول لعام 1441ه.

الحدود المكانية: متوسطة الشفاء العدوية للموهوبات بمدينة مكة المكرمة بالمملكة العربية السعودية.

الحدود البشرية:  عينة عشوائية من طالبات الصف الأول المتوسط عددهن 26 طالبة.

الحدود الموضوعية: وحدة (الدوال والمعتدلات) من كتاب الرياضيات للصف الأول المتوسط.

الدراسات السابقة: تم الاطلاع على عدد من الدراسات السابقة ذات الصلة الوثيقة بموضوع الدراسة، ومنها:-

1. دراسة: (القرني، 2017): وهدفت الدراسة إلى: بناء برنامج تدريبي مقترح لتنمية الكفايات المهنية لدى أعضاء هيئة التدريس بالكليات العملية بجامعة بيشة في ضوء متطلبات مدخل التكامل بين العلوم والتقنية والهندسة، واستخدمت الدراسة المنهج: الوصفي التحليلي، وكانت أداة الدراسة: قائمة بالكفايات المهنية لدى أعضاء هيئة التدريس بالكليات العلمية بجامعة بيشة في ضوء متطلبات التكامل بن العلوم والتقنية والهندسة والرياضيات (STEM) والتي بلغت (58) كفاية مهنية موزعة على ستة متطلبات، وهي: التمركز حول الخبرة المفاهيمية المتكاملة، وتحقيق التكامل بين مجالات (STEM)(S)  العلوم (T) التكنولوجيا (E) الهندسة (M)الرياضيات، وتنمية مهارات القرن الحادي والعشرين والجيل القادم، اكتساب الطلاب المعرفة العلمية الأساسية للعلوم المعاصرة، وتطبيق المعرفة بالرياضيات والعلوم والتصميم الهندسي، وتنمية مهارات العمل والإنتاج والتنمية المستدامة.

وتوصلت نتائج الدراسة إلى:  أن درجة احتياج أعضاء هيئة التدريس عينة البحث جاءت بدرجة كبرة جداً في جميع الكفايات، وفي ضوء نتائج قائمة الاحتياجات التدريبية من الكفايات المهنية تم إعداد برنامج تدريي مقرح وتقييمه وفق استمارة تقييم معدة لذلك، كما تم تقديم مجموعة من التوصيات والمقترحات.

• دراسة:( نوليسKnowles,2017 )  هدفت إلى: الكشف عن مدى تأثر التطور المهي للمعلمين وتنفيذ الدروس باستخدام العلوم المتكاملة والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات (STEM) على الكفاءة الذاتية للمعلمن، وأظهرت النتائج مدى تأثر التطوير المهي TRAILS للمجموعة التجريبية وخاصة فيما يتعلق بالكفاءة الذاتية للمعلم والاتجاهات نحو التدريس باستخدام (STEM)  لدى المعلم؛ وتراوح حجم التأثر بن صغر ومتوسط وكبر.
• دراسة: (الخبي ،2016) وهدفت إلى: بتحديد فاعلية برنامج إثرائي قائم على مدخلي (STEM) والتربية المستدامة على تنمية مهارات حل المشكلات لدى موهوبات المرحلة الابتدائية بجده، وقد تكونت عينة الدراسة: من (35) تلميذة موهوبة في الصفن الخامس والسادس الابتدائي، وتم تطبيق مقياس مهارات حل المشكلات، والذي تكون من (8) مفردات موزعة على (6) مهارات هي: تحديد المشكلة، جمع البيانات الي لها علاقة بالمشكلة، تحليل المشكلة، التخطيط، التوصل لحل المشكلة، التأمل في الحل.

وتوصلت نتائج الدراسة إلى:  فاعلية للبرنامج الإثرائي المقرح على أداء الطالبات في القياس البعدي لخمس من مهارات حل المشكلات الست التي تم تحديدها، أما مهارة التأمل في الحل فقد أظهرت النتائج عدم فاعلية البرنامج على تنميتها.

• دراسة: (علي،2015): وهدفت إلى: تقديم تصوُّر مقترح للتطوير المهني لمعلمي الرياضيات وفس توجُّه تكامل العلوم والتقنية والهندسة  والرياضيات Science, Technology, Engineering & Mathematics) STEM) كتوجُّهٍ حديثٍ ومعاصرٍ في تعليم وتعلم الرياضيات. ولتحقيس هدف البحث استخدم الباحث المنه التحليلي، وتم تصميم استبانة من خلال استقراء الأدب التربوي والدراسات السابقة والتجارب المتصلة بالموضوع لاستطلاع آراء سبعة عشر خبيراء في مجال تعليم وتعلم الرياضيات باستخدام أسلوب دلفاي (Delphi) على ثلاث جوالات متباعدة.

وتوصلت نتائج الدراسة إلى: تقديم التصور وفق خمسة محاور أساسية، هي: تطوير النظام التعليمي، وتطوير المحتوى المعرفي المتعمّق، والمهارات التربوية اللازمة للمعلمين في مجال (STEM) وإستراتيجيات وآليات التطوير المهني في مجال (STEM) والدعم والمساندة للتطوير المهني في مجال (STEM).

 كما أوصت الدراسة ببعض التوصيات التي يرى أهمية مراعاتها عند تطبيق برامج التطوير المهني لمعلمي الرياضيات في مجال (STEM).

إجراءات الدراسة: تمثلت إجراءات الدراسة الميدانية، فيما يلي:-

منهج الدراسة: اتبعت الدراسة كلا من:-

المنهج الوصفي: في جمع البيانات حول متغيراته، حيث صُممت استبانة تقيمية لمدى ملائمة وحدات منهج الرياضيات بالصف الأول المتوسط، وفق خصائص منحى STEM التعليمي.

المنهج التجريبي: بتصميم شبه التجريبي لمجموعتين احدهما تجريبية، والأخرى ضابطة،  ويمكن توضيح التصميم البحثي كما هو موضح بالجدول التالي:-

جدول رقم (1) يوضح التصميم البحثي.

المجموعات	تطبيق قبلي	المعالجة	تطبيق قبلي
المجموعة الضابطة	استبيان لمعرفة مدى رغبة الطالبات في المشاركة في أولمبياد إبداع 2020 مسار      (الابتكار)	دراسة وحدة الدوال والمعادلات بالطريقة  العادية	استبيان لمعرفة مدى رغبة الطالبات في المشاركة في أولمبياد ابداع 2020 مسار        (الابتكار)
المجموعة التجريبية		دراسة وحدة الدوال والمعادلات بمنحى STEM  التكاملي

مجتمع الدراسة: يشمل البحث جميع طالبات الصف الأول المتوسط بمدرسة الموهوبات، وفصول الموهوبات البالغ عددهن (206) طالبةً بالعاصمة المقدسة مكة المكرمة الفصل الدراسي الأول لعام 1441 هـ.

عينة الدراسة: بلغت عينة الدراسة (56) طالبة من طالبات الصف الأول المتوسط  بمدارس الموهوبات بمكة، وقد قُسم افرادها الى مجموعتين:-

1. المجموعة الضابطة: وعددهن (26 ) من متوسطة الشقاء العدوية بمكة، وقد درست وحدة الدوال والمعادلات بالطريقة.
2. العادية المجموعة التجريبية: وعددهن (26) طالبة من مدرسة موهوبات بمكة، وقد درست وحدة الدوال والمعادلات بمنحى STEM  التكاملي، والجدول التالي يوضح مجتمع وعينة الدراسة، كما يلي:-

جدول رقم (2) يوضح مجتمع وعينة الدراسة.

م	مجتمع الدراسة	عينة الدراسة
1	بلغ مجتمع الدراسة(206) طالبةً بالعاصمة المقدسة مكة المكرمة بمدرسة الموهوبات، وفصول الموهوبات.	بلغت عينة الدراسة (56) طالبة من طالبات الصف الأول المتوسط  بمدارس الموهوبات بمكة.

يتضح من الجدول السابق أن: مجتمع الدراسة بلغ (206) طالبة من مدرسة الموهوبات بالعاصمة المقدسة، بينما كانت عينة الدراسة (56) طالبة من طالبات الصف الأول المتوسط  بمدارس الموهوبات بمكة.

متغيرات الدراسة: تمثلت متغيرات الدراسة، فيما يلي:

1. المتغير المستقل: وينمثل في طريقة التدريس باستخدام منحىSTEM التكاملي.
2. المتغير التابع:  ويتمثل في مدى إقبال الطالبات في المشاركة بأولمبياد إبداع 2020  مسار الابتكار، والجدول التالي يوضح متغيرات الدراسة، كما يلي:-

جدول رقم (3) يوضح متغيرات الدراسة.

م	متغيرات الدراسة
1	المجموعة الضابطة.	وعددهن:(26) من متوسطة الشقاء العدوية بمكة.
2	المجموعة التجريبية.	وعددهن: (26) طالبة من مدرسة موهوبات بمكة.

يتضح من الجدول السابق أن: بلغ عدد المجموعة الضابطة (26) طالبة من متوسطة الشقاء العدوية بمكة، وعدد المجموعة التجريبية (26) وعددهن (26) طالبة من مدرسة موهوبات بمكة، بمجموع (56) طالبة.

تطبيق أداة الدراسة: وقد تم إتباع الخطوات التالية: لمعرفة أثر استخدام منحى(STEM)   في مادة الرياضيات في زيادة الدافعية للابتكار لدى طالبات الصف الأول المتوسط في مدارس موهوبات مكة المكرمة وفقاً لتوجه (STEM)  من وجهة نظر الخبراء في المجال.

 تم تطبيق أداة الدراسة باستخدام أسلوب دلفاي Delphi Technique الذي يصفه لينستون وتروفLinstone & Turoff, 2002)) بأنه أفضل الطرق الإجرائية والأدوات البحثية المتبعة في حالة تحديد التصورات المقترحة في المجالات المختلفة.

 وتم إرسال الأداة إلكتروني إلى الخبراء في تعليم (STEM) وطلب من كل منهم الاستجابة لفقرات الاستبانة، وفي الجولة الثانية – بعد شهر من الأولى- طلب من أفراد العينة الاستجابة لفقرات الاستبانة مرة أخرى، مع إحاطتهم بنتائج الجولة الأولى مع تحليل إحصائي لأرائهم يشتمل على الوسط والوسيط والانحراف المعياري.

في الجولة الثالثة – بعد شهر من الثانية – تم إعادة الفقرات التي تمثل المجالات الرئيسة والفرعية ولأخذ آراء العينة مرة أخرى حول مجالات منحى(STEM) في مادة الرياضيات في ضوء توجه (STEM) وتم جمع الإجابات وتفريغها وإعادة وصياغتها بصورة نهائية.

إجراءات تحليل البيانات: يشير: هوسو وسانفورد ( Hsu & Sanford, 2007) أن معظم القيم المستخدمة في هذا النوع من الدراسات التي تستخدم أسلوب دلفاي هي قيم الوسيط، أوالمنوال لتحديد رتبة الفقرة، واستخدمت الدراسة الوسيط والوسط الحسابي والانحراف المعياري.

التحليل البياني والإحصائي المستخدمة:

نتائج الدراسة: نوصلت الدراسة الى النتايج التالية:

1. يتطلب التعليم بمنحى STEM  تمكين المعلمين والمتعلمين من فهم الممارسات الهندسية والعلمية، والمفاهيم المتداخلة والأفكار الأساسية لحقول STEM.
2. يتطلب تجهيز بيئات التعلم في سياق العالم الحقيقي، بحيث يستمتع المشاركون في ورش العمل والمشاريع التعليمية.
3. إن دمج مجالات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات يستكمل الإطار التعليمي ويجعله إطاراً متكاملاً ومترابطاً لتنمية مهارات الابتكار والقيادة والاتصال في جميع هذه المجالات.
4. التدريس بمنحىSTEM   يزيد من دافعية الطالبات للمشاركة في مجالات الابتكار.

تقييم ومناقشة النتائج:  أثبتت الدراسة أن:-

1. ما يعتقده المهتمون باتجاه تعليم (STEM)  أنه سيساعد على تحسين نتائج مخرجات التخصصات الأربع: (العلوم والتقنية والهندسة والرياضيات) باستخدام نهج متعدد التخصصات (2013,William & Dugger)  وبالتالي يساعد الطلبة على الابتكارات والمخترعات الحديثة.
2. أن تعليم STEM يقوي الصلة بين  تعليم STEM والفنون التي تعزز التصميم والإبداع والابتكار.

التوصيات: توصلت الدراسة إلى ما يلي:-

1. إنشاء منظمات حكومية وأهلية وطنية تقدّم الدعم الفني والتربوي لتعليم (STEM) لنشر ثقافة الإبداع والابتكاروريادة الأعمال.
2. تحديد درجة الاحتياجات الفعلية لتنمية الابتكار والإبداع لدى الطلاب في ضوء متطلبات (STEM).
3. تحديد متطلبات التكامل بين العلوم والتقنية والهندسة والرياضيات (STEM).
4. تطوير برامج إعداد المعلم في الجامعات السعودية ليتواكب مع متطلبات (STEM) لتحقيق الإبداع والابتكار، ووضع معايير جديدة لجودة إعداد المعلمين في ضوء توجهات (STEM).
5. عقد برامج تأهيليه وتدريبية قبل وأثناء الخدمة لتأهيل معلمي الرياضيات والعلوم والتقنية، وتدريبهم وفق المستحدثات المتعلقة بتوجهات (STEM).
6. عقد لقاءات وندوات ثقافية وتدريبية وإعلامية وتدريسية لنشر توجه (STEM).

المراجع:

1.  
2. البيز، دلال عمر عبد الرحمن (2017): تحليل محتوى كتب العلوم بالصفوف العليا من المرحلة الابتدائية في ضوء متطلبات STEM  رسالة ماجستير غر منشورة، كلية العلوم الاجتماعية، جامعة الإمام محمد بن سعود الاسامية.

الخبتي، عبر عي صالح (2016): فاعلية برنامج إثرائي مق رح قائم عى مدخي (STEM) والتربية من أجل التنمية المستدامة عى تنمية مهارات حل المشكلات لدى موهوبات المرحلة الابتدائية بجدة، رسالة ماجستير غر منشورة، جامعة جدة، السعودية.

• الدوسري، هند(2015): واقع تجربة المملكة العربية السعودية في تعليم STEM على ضوء التجارب الدولية، مؤتمر التميز الأول في تعليم وتعلم العلوم والرياضيات: توجه العلوم والرياضيات والتقنية والهندسة STEM 6132، المنعقد بجامعة الملك سعود خلا ل الفترة 5-7/5/2015، ص ص:599-640.
• الزبيدى، محمد عى مرزوق (2017): فاعلية إستراتيجية مقترحة قائمة عى مدخل التكامل STEM  في تنمية مهارات التفكر عالي الرتبة والتحصيل لدى طلاب الصف الثالث المتوسط في مادة العلوم، رسالة دكتوراه غر منشورة، كلية التربية، جامعة أم القرى.
• السبيل، مي عمر عبدالعزيز (2015): أهمية مدارس العلوم والتقنية والهندسة والرياضيات (STEM)  في تطوير تعليم العلوم: دراسة نظرية في إعداد المعلم، المؤتمر العلمي الرابع والعشرون للجمعية المصرية للمناهج وطرق التدريس بعنوان : برامج إعداد المعلمين في الجامعات من أجل التميز،  مصر
• سرور، عايدة عبد الحميد (2004): التفكير بين التنمية والإنماء من خلال التربية العلمية، عامر للطباعة والنشر، القاهرة.
• السعيد، رضا مسعد والغرقي، وسيم محمد (2015): (STEM) مدخل قائم عى المشروعات الابداعية لتطوير تعليم الرياضيات في مصر والوطن العربي، بحث مقدم إلى المؤتمر العلمي السنوي الخامس عشر للجمعية المصرية لتربويات الرياضيات، تعليم وتعلم الرياضيات وتنمية مهارات القرن الحادي والعشرين، أغسطس، ص ص: 133 – 149.
• سليمان، خليل رضوان خليل (2017): الممارسات التدريسية لمعلمي العلوم بالمرحلة الثانوية في ضوء مدخل التكامل بن العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات STEM  المجلة المصرية للتربية العلمية، المجلد (20)  العدد (9) ص ص: 1- 44.
• سليمان، عبدالرحمن سيد (2014): مناهج البحث، عالم الكتب، القاهرة.
• علي، طاهر عثمان علي (2016): تَصوُّر مُقْتَرح للتطوير المهني لمعلمي الرياضيات في المملكة العربية السعودية وفْقاً لتوجّه العلوم والتقنية والهندسة والرياضيات(STEM) مجلة العلوم التربوية، المجلد(3) العدد(6) جامعة الملك سعود، ص ص: 41-77.
• القرني، مسفر بن خفير سني(2017): برنامج تدريبي مقترح لتنمية الكفايات المهنية في ضوء متطلبات بين العلوم والتقنية، والهندسة والرياضيات (STEM) لدى أعضاء هيئة التدريس بالكليات العلمية بجامعة بيشة، متاح على: https://drive.uqu.edu.sa تاريخ الاطلاع: 29/10/2019.
• المالكي، ماجد محمد حسن (2018): فاعلية تدريس العلوم بمدخل (STEM) في تنمية مهارات البحث بمعاير (ISEF) لدى طلاب المرحلة الابتدائية، رسالة ماجستير غير منشورة، كلية التربية، جامعة جدة.
• المحيسن، إيراهيم عبد الله وخجا، بارعة بهجت (2015): التطوير المهني لمعلمي العلوم في ضوء اتجاه تكامل العلوم والتقنية والهندسة والرياضيات (STEM) كتاب بحوث مؤتمر التميز في تعليم وتعلم العلوم والرياضيات الأول “توجه العلوم والتقنية والهندسة والرياضيات (STEM) مركز التميز البحثي في تطوير تعليم العلوم والرياضيات، جامعة الملك سعود، ص، ص: 84 – 42.
• Bruning, R. H.; Schraw, G. J.; Norby, M. M. & Ronning, R. R. (2004). Cognitive psychology and Instruction, 4th ed., Upper Saddle River, NJ: Pearson.
• Cho, J., Ok, H., Lee,S., Lim, H., Cha,S., Kim,D., & Lim,J.(2012). Education Policies for Improvement Based on International Student Assessment Results. CRE 2012-1, Seoul: Korea Institute for Curriculum and Evolution.
• Curriculum Development Council. (2015). Promotion of STEM Education – Unleashing Potential in Innovation, Retrieved from: http://www.edb.gov.hk/attachment/en/curriculum-Development/renewal/Brief%20on%20STEM%20(Overview)_eng_20151105.
• Gonzalez, Heather B, & Kuenzi, Jeffrey J. (August 2012). Science, technology, engineering, and mathematics(STEM) education: A primer. Congressional research service.
• Honey, Margaret; Pearson, Greg; and Schweingruber, Heidi (2014). STEM Integration in K-12 Education: Status, Prospects, and an Agenda for Research. Committee on Integrated STEM Education; National Academy of Engineering; National Research Council.
• Hong, Oksu& Song, Jinwoong (2016). Analysis of STEM/STEAM Teacher education in Korea with a Case Study of two Schools from a Community of practice perspective, Eurasia journal of mathematics, Science, technology Education, 12(7),1843-1862.
• Hsu, C. & Sanford, B. (2007). The Delphi Technique: Making Sense of Consensus. Practical Assessment, Research & Evaluation, 12, 10, 1-8. Retrieved Augest 10, 2015 from: http://pareonline.net/pdf/v12n10.
• Kennedy, T. J., & Odell, M. R. L. (2014). Engaging Students In STEM Education. Science Education International, 25(3), 246–258.
• Kim, Heew.(2011). Picking up STEAM? Reflections on Koreas Creative Education Policy, Korean National Commission for UNESCO.15th UNESCO-APEID Conference 6-8 December 2011, Jakarta, Indonesia.
• Knowles, John Geoffrey. (2017). Impact of Professional Development in Integrated STEM Education on Teacher Self-efficacy, Outcome Expectancy, and STEM Career Awareness, Purdue University.
• Lee,H., Son,D., kwon,H., Park, K., Han,I., Jung,H., & Seo,B.(2012). Secondarey Teachers preparations and Needs Analysis on Integrative STEm education. Journal of Korea Association for Science Education, 32(1) 30-45.
• Linstone, H., & Turoff, M. (2002). The Delphi method techniques and applications. [Available online]. Retrieved November 07, 2015 from http://is.njit.edu/pubs/delphibook/delphibook.
• National Research Council NRC. (1996). National Science Education standards. Washington, DC: National Academy Press.
• National Research Council NRC. (2012). Framework for K-12 Science Education Practices, Crosscutting Concepts, and Core Ideas. Washington, DC: National Academy Press.