International Journal of Applied Sc

International Journal of Applied Science and Technology Vol. 2 No. 1; January 2012
28
21st Century STEM Education: A Tactical Model for Long-Range Success Elliott Ostler Professor of STEM Education University of Nebraska at Omaha Omaha, Nebraska, 68182 United States of America Abstract The manuscript at hand presents an overview of a k-16 tactical model for developing STEM content and STEM education in the 21st century. The premise of the article is that well-conceived STEM education initiated at the secondary level, using practical and traditional academic facts and procedures, can manifest itself in engineering and technology related products, and also visually connect the STEM areas to help create new information. The careful preparation of STEM educators is also considered as a way to help secondary students develop the ability to specialize in STEM content at the collegiate level. Finally, the manuscript suggests that the STEM acronym provides a cyclic model for developing a deep, adaptable, and strategic method of learning STEM content. Keywords: STEM, STEM Education, Engineering Heuristics, Scientific Method Introduction When educational reform issues are mentioned prominently in high level political speeches, it is likely to be followed by passionate rhetoric and debate from many perspectives, some informed and others not. Nowhere is this truer than in the contemporary national debates raging over STEM education. Science, Technology, Engineering, and Mathematics (STEM) education is becoming an ever more popular battleground for politicians and educators due to the relatively and historically low math and science performance of U.S. students in international comparisons (NAEP 1990-2011). American students lack the ability to compete with their contemporaries from other industrialized nations on tests of technical subjects, and the problem is not a new one (USDE, 2008). Reports from decades ago such as A Nation at Risk (NCEE, 1983) illustrate a set of problems with a lingering history and which show few improvements as we work our way into the new millennium. Although U.S. students have gained some ground over the past few years, indicators on standardized measures such as the National Assessment of Educational Progress (NAEP, 1990-2011) are still not encouraging. Current educational and political climates appear to promise more of the same attention well into the foreseeable future. STEM was even mentioned prominently in President Obama's 2011 State of the Union address, which indicates a general need to address a growing educational crisis, but to what eventuality? To move toward a viable solution, there needs to be greater consensus in defining STEM education within a specified set of goals, greater commitment to implementing STEM instructional programs with legs, and a greater understanding of how STEM assessment works (Becker & Kyungsuk, 2011; Rogers, 2003). The manuscript at hand will provide an overview of a tactical model of STEM education underscored by the need for longstanding definitions of science as a method of inquiry and engineering as a constructive heuristic. A Brief History of STEM The political tone of recent months has captured significant public attention with the promise of copious amounts of federally allocated dollars to fund new STEM Initiatives such as Educate to Innovate (2011). The problem with all of this political posturing and fiscal maneuvering, however is that politicians, educational reformists, and even educators in STEM disciplines have markedly under-conceptualized what STEM education is and how it should be facilitated in schools and universities (Narum, 2008). Education reformists and special interest groups appear to be positioning themselves to be recognized as STEM experts in order to secure federal dollars, some even going so far as to claim credit for contributing to the STEM acronym and coining new acronyms such as STEAM, incorporating the arts for the sake of creativity, and STREAM, further incorporating aspects of

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

วิทยาศาสตร์ประยุกต์และเทคโนโลยี 2 ฉบับ 1 วารสารนานาชาติ 2555 มกราคม2821st Century STEM Education: A Tactical Model for Long-Range Success Elliott Ostler Professor of STEM Education University of Nebraska at Omaha Omaha, Nebraska, 68182 United States of America Abstract The manuscript at hand presents an overview of a k-16 tactical model for developing STEM content and STEM education in the 21st century. The premise of the article is that well-conceived STEM education initiated at the secondary level, using practical and traditional academic facts and procedures, can manifest itself in engineering and technology related products, and also visually connect the STEM areas to help create new information. The careful preparation of STEM educators is also considered as a way to help secondary students develop the ability to specialize in STEM content at the collegiate level. Finally, the manuscript suggests that the STEM acronym provides a cyclic model for developing a deep, adaptable, and strategic method of learning STEM content. Keywords: STEM, STEM Education, Engineering Heuristics, Scientific Method Introduction When educational reform issues are mentioned prominently in high level political speeches, it is likely to be followed by passionate rhetoric and debate from many perspectives, some informed and others not. Nowhere is this truer than in the contemporary national debates raging over STEM education. Science, Technology, Engineering, and Mathematics (STEM) education is becoming an ever more popular battleground for politicians and educators due to the relatively and historically low math and science performance of U.S. students in international comparisons (NAEP 1990-2011). American students lack the ability to compete with their contemporaries from other industrialized nations on tests of technical subjects, and the problem is not a new one (USDE, 2008). Reports from decades ago such as A Nation at Risk (NCEE, 1983) illustrate a set of problems with a lingering history and which show few improvements as we work our way into the new millennium. Although U.S. students have gained some ground over the past few years, indicators on standardized measures such as the National Assessment of Educational Progress (NAEP, 1990-2011) are still not encouraging. Current educational and political climates appear to promise more of the same attention well into the foreseeable future. STEM was even mentioned prominently in President Obama's 2011 State of the Union address, which indicates a general need to address a growing educational crisis, but to what eventuality? To move toward a viable solution, there needs to be greater consensus in defining STEM education within a specified set of goals, greater commitment to implementing STEM instructional programs with legs, and a greater understanding of how STEM assessment works (Becker & Kyungsuk, 2011; Rogers, 2003). The manuscript at hand will provide an overview of a tactical model of STEM education underscored by the need for longstanding definitions of science as a method of inquiry and engineering as a constructive heuristic. A Brief History of STEM The political tone of recent months has captured significant public attention with the promise of copious amounts of federally allocated dollars to fund new STEM Initiatives such as Educate to Innovate (2011). The problem with all of this political posturing and fiscal maneuvering, however is that politicians, educational reformists, and even educators in STEM disciplines have markedly under-conceptualized what STEM education is and how it should be facilitated in schools and universities (Narum, 2008). Education reformists and special interest groups appear to be positioning themselves to be recognized as STEM experts in order to secure federal dollars, some even going so far as to claim credit for contributing to the STEM acronym and coining new acronyms such as STEAM, incorporating the arts for the sake of creativity, and STREAM, further incorporating aspects of

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

วารสารนานาชาติวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีฉบับ 2 ฉบับที่ 1; มกราคม 2012
28
21 การศึกษาในศตวรรษที่ STEM: รูปแบบยุทธวิธีสำหรับในระยะยาวที่ประสบความสำเร็จเอลเลียต Ostler ศาสตราจารย์ศึกษา STEM มหาวิทยาลัยเนบราสกาในโอมาฮาโอมาฮา, เนบราสก้า, 68182 สหรัฐอเมริกาบทคัดย่อที่เขียนด้วยลายมือที่มือนำเสนอภาพรวมของ K-16 ยุทธวิธี แบบจำลองสำหรับการพัฒนาเนื้อหาต้นกำเนิดและการศึกษาต้นกำเนิดในศตวรรษที่ 21 สถานที่ตั้งของบทความเป็นว่าการศึกษา STEM รู้สึกดีเริ่มต้นในระดับมัธยมศึกษาโดยใช้การปฏิบัติและแบบดั้งเดิมข้อเท็จจริงทางวิชาการและขั้นตอนสามารถประจักษ์เองในด้านวิศวกรรมและเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับผลิตภัณฑ์และยังเชื่อมต่อพื้นที่ STEM สายตาที่จะช่วยสร้างข้อมูลใหม่ ในการจัดทำอย่างระมัดระวังของการศึกษา STEM ถือว่ายังเป็นวิธีที่จะช่วยนักเรียนระดับมัธยมศึกษาในการพัฒนาความสามารถในการมีความเชี่ยวชาญในเนื้อหา STEM ในระดับวิทยาลัย สุดท้ายต้นฉบับแสดงให้เห็นว่าตัวย่อ STEM ให้วงจรแบบสำหรับการพัฒนาลึกปรับตัวกลยุทธ์และวิธีการของการเรียนรู้เนื้อหา STEM คำสำคัญ: STEM ก้านศึกษาวิศวกรรม Heuristics, วิธีการทางวิทยาศาสตร์บทนำเมื่อประเด็นการปฏิรูปการศึกษาได้รับการกล่าวถึงอย่างชัดเจนในระดับสูงกล่าวสุนทรพจน์ทางการเมืองก็มีโอกาสที่จะตามมาด้วยสำนวนที่หลงใหลและการอภิปรายจากมุมมองที่หลายบางทราบและคนอื่น ๆ ไม่ได้ ไม่มีที่ไหนจะจริงยิ่งกว่านี้ในการอภิปรายชาติร่วมสมัยโกรธมากกว่าการศึกษาต้น วิทยาศาสตร์เทคโนโลยีวิศวกรรมและคณิตศาสตร์ (STEM) การศึกษาจะกลายเป็นสมรภูมิที่เคยเป็นที่นิยมมากขึ้นสำหรับนักการเมืองและนักการศึกษาเนื่องจากการคณิตศาสตร์และวิทยาศาสตร์ประสิทธิภาพค่อนข้างต่ำและในอดีตนักเรียนของสหรัฐในการเปรียบเทียบระหว่างประเทศ (NAEP 1990-2011) นักเรียนชาวอเมริกันขาดความสามารถในการแข่งขันกับโคตรของพวกเขาจากประเทศอุตสาหกรรมอื่น ๆ ในการทดสอบวิชาเทคนิคและปัญหาที่เกิดขึ้นไม่ได้เป็นหนึ่งใหม่ (USDE 2008) รายงานจากทศวรรษที่ผ่านมาเช่นเป็นประเทศที่มีความเสี่ยง (NCEE, 1983) แสดงให้เห็นถึงชุดของปัญหาที่มีประวัติและอ้อยอิ่งซึ่งแสดงการปรับปรุงไม่กี่อย่างที่เราวิธีการทำงานของเราในสหัสวรรษใหม่ แม้ว่านักเรียนสหรัฐได้รับพื้นดินบางช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาตัวชี้วัดเกี่ยวกับมาตรการมาตรฐานเช่นชาติประเมินความคืบหน้าการศึกษา (NAEP, 1990-2011) ยังคงไม่ได้ให้กำลังใจ ปัจจุบันสภาพอากาศการศึกษาและการเมืองปรากฏว่าสัญญามากขึ้นของความสนใจเหมือนกันเป็นอย่างดีในอนาคตอันใกล้ STEM ได้รับการกล่าวถึงแม้จะเด่นชัดในประธานาธิบดีโอบามา 2011 รัฐของสหภาพที่อยู่ซึ่งบ่งชี้ความจำเป็นทั่วไปเพื่อแก้ไขวิกฤตการศึกษาการเจริญเติบโต แต่สิ่งที่เหตุการณ์? จะย้ายไปยังโซลูชั่นที่ทำงานได้มีความต้องการที่จะมีความเห็นเป็นเอกฉันท์มากขึ้นในการกำหนดการศึกษาต้นภายในเซ็ตที่ระบุเป้าหมายของความมุ่งมั่นมากขึ้นในการใช้โปรแกรมการเรียนการสอนก้านมีขาและความเข้าใจมากขึ้นของวิธี STEM งานประเมิน (Becker & Kyungsuk 2011; โรเจอร์ส, 2003) ที่เขียนด้วยลายมือที่มือจะให้ภาพรวมของรูปแบบยุทธวิธีของการศึกษา STEM เน้นย้ำโดยจำเป็นสำหรับคำจำกัดความที่ยาวนานของวิทยาศาสตร์เป็นวิธีการสอบถามรายละเอียดเพิ่มเติมและวิศวกรรมเป็นแก้ปัญหาสร้างสรรค์ ประวัติโดยย่อของต้นกำเนิดเสียงทางการเมืองของเดือนที่ผ่านมาได้จับความสนใจของประชาชนอย่างมีนัยสำคัญกับสัญญาของปริมาณมากของสกุลเงินดอลลาร์สหรัฐที่จัดสรรเพื่อกองทุนริเริ่มสร้างสรรค์ STEM ใหม่ ๆ เช่นการศึกษาการปรับปรุงใหม่ (2011) ปัญหาที่มีทั้งหมดของบุญทางการเมืองและการหลบหลีกการคลัง แต่เป็นว่านักการเมืองปฏิรูปการศึกษาและแม้กระทั่งการศึกษาในสาขาวิชา STEM มีความโดดเด่นภายใต้แนวความคิดในสิ่งที่ศึกษาต้นกำเนิดและวิธีการที่มันควรจะอำนวยความสะดวกในโรงเรียนและมหาวิทยาลัย (Narum 2008) . ปฏิรูปการศึกษาและกลุ่มผลประโยชน์พิเศษปรากฏว่าได้รับการวางตำแหน่งตัวเองได้รับการยอมรับว่าเป็นผู้เชี่ยวชาญ STEM เพื่อความปลอดภัยดอลลาร์ของรัฐบาลกลาง, บางคนไปไกลที่สุดเท่าที่จะเรียกร้องเครดิตสำหรับการบริจาคเพื่อย่อ STEM และการบัญญัติศัพท์คำย่อใหม่ ๆ เช่นไอน้ำที่ผสมผสานศิลปะ เพื่อประโยชน์ของความคิดสร้างสรรค์และกระแสอีกแง่มุมของการผสมผสาน