STEM learning

Secondary students in Malaysia turn away from STEM partly because the curriculum content is abstract and disconnected from real life. This mixed-methods study evaluated a Student-as-Trendsetter framework in which 10 gifted students codesigned 3D-printed STEM kits and mentored 88 peers. The classroom participants highly rated the peer-led sessions (M = 4.14–4.57), including the trendsetters’ expertise (M = 4.35). The trendsetters’ self-rated technical competency decreased significantly after the project (from 4.30–4.90 to 1.80–3.00; p < .001). Reflective journals showed that this decline was a healthy recalibration: moving from digital design to physical fabrication exposed real engineering constraints and built grounded, resilient confidence. The framework offers a low-cost route to engaging in student-led STEM learning.

STEM-focused higher education systems worldwide face increasing pressure to prepare learners for complex, ill-structured challenges, from climate resilience to AI ethics, that demand adaptive expertise and integrative thinking. Yet most higher education environments remain oriented toward near transfer, emphasizing the application of knowledge within familiar boundaries more consistently than flexible reasoning across diverse contexts. This essay advances the Fractal Systems Model (FSM), an equity-centered conceptual framework that integrates cognitive, sociocultural, and systems-theoretical perspectives to examine how higher education systems might be designed to support adaptive expertise. FSM reconceptualizes far transfer as a potentially designable system property shaped by recursively aligned learning processes across educational scales. Drawing on research in cognitive science, situated learning, equity studies, and Discipline-Based Education Research, the model specifies how opportunities for abstraction, integration, and recontextualization can recur across the micro, meso, and macro levels of higher education. FSM further proposes that alignment across these levels may strengthen opportunities for far transfer and adaptive expertise while reducing reliance on isolated courses or selective enrichment experiences. The model offers researchers, practitioners, and policymakers an empirically testable systems framework for examining how equitable learning ecosystems can be designed to support adaptive expertise for the complex challenges of the twenty-first century.

سیستم‌های آموزش عالی با تمرکز بر STEM در سراسر جهان با فشار فزاینده‌ای برای آماده‌سازی یادگیرندگان جهت مواجهه با چالش‌های پیچیده و ساختارنیافته، از تاب‌آوری اقلیمی تا اخلاق هوش مصنوعی، که نیازمند تخصص انطباقی و تفکر تلفیقی هستند، روبه‌رو می‌باشند. با این حال، اغلب محیط‌های آموزش عالی همچنان بر انتقال نزدیک متمرکز هستند و کاربرد دانش در چارچوب‌های آشنا را بیش از استدلال انعطاف‌پذیر در زمینه‌های متنوع مورد تأکید قرار می‌دهند. این مقاله مدل سیستم‌های فراکتال (FSM) را به عنوان یک چارچوب مفهومی با محوریت عدالت معرفی می‌کند که دیدگاه‌های شناختی، جامعه‌فرهنگی و نظریه سیستم‌ها را برای بررسی چگونگی طراحی سیستم‌های آموزش عالی به منظور حمایت از تخصص انطباقی ادغام می‌کند. مدل FSM، انتقال دور را به عنوان یک ویژگی بالقوه قابل طراحی سیستم بازتعریف می‌کند که توسط فرآیندهای یادگیری هم‌تراز و بازگشتی در مقیاس‌های مختلف آموزشی شکل می‌گیرد. با بهره‌گیری از پژوهش‌ها در علوم شناختی، یادگیری موقعیتی، مطالعات عدالت و پژوهش آموزش مبتنی بر رشته، این مدل مشخص می‌کند که چگونه فرصت‌های انتزاع، ادغام و بازمتن‌سازی می‌توانند در سطوح خرد، میانه و کلان آموزش عالی تکرار شوند. مدل FSM همچنین پیشنهاد می‌کند که هم‌ترازی در این سطوح می‌تواند فرصت‌های انتقال دور و تخصص انطباقی را تقویت کند و در عین حال اتکا به دوره‌های منفرد یا تجارب غنی‌سازی گزینشی را کاهش دهد. این مدل چارچوبی نظام‌مند و قابل آزمون تجربی برای پژوهشگران، متخصصان و سیاست‌گذاران فراهم می‌آورد تا بررسی کنند چگونه زیست‌بوم‌های یادگیری عادلانه می‌توانند برای حمایت از تخصص انطباقی در مواجهه با چالش‌های پیچیده قرن بیست‌ویکم طراحی شوند.

Science learning at the junior secondary school (SMP) level plays a strategic role in developing students’ scientific literacy and critical thinking skills; however, its implementation continues to face various structural and pedagogical challenges. This study aims to analyze the problems of science learning at the SMP level in Parigi Moutong Regency from the perspective of science teachers as curriculum implementers in the field. A descriptive qualitative approach was employed, involving ten science teachers from ten public junior secondary schools distributed across several sub-districts with varying accreditation levels of A, B, and C. Data were collected using an instrument combining a four-point Likert scale and open-ended questions covering four aspects: scientific literacy, learning conditions, technology utilization, and virtual laboratory experience. The data were analyzed thematically through the stages of data reduction, data display, and conclusion drawing. The findings indicate that the main problems include low levels of students’ scientific literacy and critical thinking skills, learning that tends to emphasize procedural mastery of concepts and remains teacher-centered, limited laboratory facilities and practical equipment, and suboptimal utilization of digital technology, although most teachers are familiar with virtual laboratories such as PhET. Science teachers expressed the need for capacity building through training, integration of STEM-based Problem-Based Learning and Project-Based Learning models, and more systematic utilization of virtual laboratories. These findings provide a basis for strengthening teacher competencies and developing contextual learning innovations that are responsive to regional conditions.

آموزش علوم در مقطع متوسطه اول نقش راهبردی در توسعه سواد علمی و مهارت‌های تفکر انتقادی دانش‌آموزان ایفا می‌کند؛ با این حال، اجرای آن همچنان با چالش‌های ساختاری و آموزشی متعددی مواجه است. هدف این پژوهش تحلیل مسائل آموزش علوم در مقطع متوسطه اول شهرستان پاریگی موتونگ از منظر دبیران علوم به عنوان مجریان برنامه درسی در میدان عمل است. این مطالعه با رویکرد کیفی توصیفی انجام شده و شامل ده دبیر علوم از ده مدرسه متوسطه اول دولتی در مناطق مختلف با سطوح اعتبارسنجی A، B و C می‌باشد. داده‌ها با استفاده از ابزاری ترکیبی شامل مقیاس لیکرت چهار گزینه‌ای و پرسش‌های باز در چهار محور سواد علمی، شرایط یادگیری، بهره‌گیری از فناوری و تجربه آزمایشگاه مجازی گردآوری شد. داده‌ها به صورت موضوعی و از طریق مراحل کاهش داده، نمایش داده و نتیجه‌گیری تحلیل شدند. یافته‌ها نشان می‌دهد که مسائل اصلی شامل پایین بودن سطح سواد علمی و مهارت‌های تفکر انتقادی دانش‌آموزان، آموزش مبتنی بر تسلط رویه‌ای بر مفاهیم و محوریت معلم، محدودیت امکانات آزمایشگاهی و تجهیزات عملی و استفاده ناکافی از فناوری دیجیتال است، هرچند اکثر دبیران با آزمایشگاه‌های مجازی مانند PhET آشنایی دارند. دبیران علوم نیاز به توانمندسازی از طریق آموزش، ادغام الگوهای یادگیری مبتنی بر مسئله و پروژه با رویکرد STEM و بهره‌گیری نظام‌مندتر از آزمایشگاه‌های مجازی را ابراز کردند. این یافته‌ها مبنایی برای تقویت شایستگی‌های معلمان و توسعه نوآوری‌های آموزشی زمینه‌مند و متناسب با شرایط منطقه‌ای فراهم می‌کند.

As Tribal Nations explore emerging opportunities in bio-based economies, hemp education offers a meaningful platform for integrating land stewardship, cultural knowledge, community priorities, and workforce development. Yet existing science, technology, engineering, and mathematics (STEM) and agricultural education models rarely provide culturally grounded approaches that integrate Indigenous epistemologies, land-based pedagogy, and sovereignty-centered economic development. This article introduces a conceptual Indigenous land-based curriculum framework for culturally grounded STEM and agricultural education, using hemp education as an applied and relational learning context. Grounded in Indigenous research methodologies and guided by a Two-Eyed Seeing orientation, the framework was developed through qualitative conceptual inquiry and iterative synthesis of scholarship on Indigenous epistemologies, culturally grounded STEM education, land-based learning, and community-centered economic development. Centered on Land, Culture, Voice, and Economics as foundational dimensions of curriculum design, the model is represented through a flower metaphor that emphasizes holistic, experiential, place-based, community-based, and intergenerational learning. Indigenous values of reciprocity, relationality, responsibility, and respect further shape how teaching and learning are enacted within the framework. By articulating a cohesive pedagogical structure that bridges Indigenous knowledge systems, applied STEM learning, and sustainable bio-based economic futures, the article offers a conceptual model for designing culturally grounded curricula, advances scholarship on Indigenous land-based curriculum design, and provides a foundation for future curriculum development and research.

همزمان با اینکه ملت‌های قبیله‌ای فرصت‌های نوظهور در اقتصادهای زیستی را بررسی می‌کنند، آموزش شاهدانه بستری معنادار برای ادغام سرپرستی زمین، دانش فرهنگی، اولویت‌های جامعه و توسعه نیروی کار فراهم می‌آورد. با این حال، مدل‌های موجود آموزش علوم، فناوری، مهندسی و ریاضیات (STEM) و کشاورزی به ندرت رویکردهایی مبتنی بر فرهنگ ارائه می‌دهند که معرفت‌شناسی‌های بومی، آموزش مبتنی بر زمین و توسعه اقتصادی مبتنی بر حاکمیت را ادغام کنند. این مقاله چارچوب مفهومی برنامه درسی مبتنی بر زمین بومی را برای آموزش STEM و کشاورزی مبتنی بر فرهنگ معرفی می‌کند و از آموزش شاهدانه به عنوان زمینه‌ای کاربردی و ارتباطی برای یادگیری بهره می‌گیرد. این چارچوب که بر مبنای روش‌شناسی‌های پژوهش بومی و با هدایت رویکرد «دیدن با دو چشم» تدوین شده است، از طریق پژوهش مفهومی کیفی و ترکیب تدریجی آثار علمی درباره معرفت‌شناسی‌های بومی، آموزش STEM مبتنی بر فرهنگ، یادگیری مبتنی بر زمین و توسعه اقتصادی مبتنی بر جامعه توسعه یافته است. این مدل با تمرکز بر زمین، فرهنگ، صدا و اقتصاد به عنوان ابعاد بنیادین طراحی برنامه درسی، از استعاره گل برای نمایش یادگیری کل‌نگر، تجربی، مبتنی بر مکان، مبتنی بر جامعه و بین‌نسلی بهره می‌گیرد. ارزش‌های بومی همچون دوسویگی، ارتباط‌مندی، مسئولیت‌پذیری و احترام نیز نحوه اجرای آموزش و یادگیری را در این چارچوب شکل می‌دهند. این مقاله با تبیین ساختاری آموزشی که نظام‌های دانشی بومی، یادگیری کاربردی STEM و آینده‌های اقتصادی زیستی پایدار را به هم پیوند می‌دهد، مدلی مفهومی برای طراحی برنامه‌های درسی مبتنی بر فرهنگ ارائه می‌دهد، پژوهش‌ها در زمینه طراحی برنامه درسی مبتنی بر زمین بومی را پیش می‌برد و بنیانی برای توسعه و پژوهش‌های آتی برنامه درسی فراهم می‌کند.

This paper explores the critical role of early childhood education in Mathematics and Computer Science as foundational pillars for national development. In the 21st century, the global demand for technologically literate and analytically competent citizens underscores the need to begin STEM education at an early stage. The study highlights how cognitive development in young learners can be enhanced through early exposure to problem-solving, logical reasoning, and computational thinking. Drawing upon existing literature, educational theories, and policy frameworks, this paper presents evidence-based arguments for integrating structured Mathematics and Computer Science curricula at the foundational level. It examines the challenges faced in implementing these programs, particularly in developing nations, and proposes strategic solutions involving teacher training, curriculum redesign, and stakeholder collaboration. The paper concludes that effective early childhood Mathematics and Computer Science education not only fosters individual cognitive growth but also catalyzes innovation, economic empowerment, and sustainable national development.

این مقاله به بررسی نقش حیاتی آموزش دوران کودکی در حوزه ریاضیات و علوم کامپیوتر به‌عنوان ارکان بنیادین توسعه ملی می‌پردازد. در قرن بیست‌ویکم، نیاز جهانی به شهروندانی با سواد فناورانه و توانمند از نظر تحلیلی، ضرورت آغاز آموزش STEM از سنین پایین را برجسته می‌کند. این مطالعه نشان می‌دهد که چگونه رشد شناختی در یادگیرندگان خردسال از طریق مواجهه زودهنگام با حل مسئله، استدلال منطقی و تفکر محاسباتی تقویت می‌شود. با بهره‌گیری از ادبیات موجود، نظریه‌های آموزشی و چارچوب‌های سیاست‌گذاری، این مقاله استدلال‌هایی مبتنی بر شواهد برای ادغام برنامه‌های درسی ساختارمند ریاضیات و علوم کامپیوتر در سطح پایه ارائه می‌دهد. همچنین چالش‌های پیش‌روی اجرای این برنامه‌ها، به‌ویژه در کشورهای در حال توسعه، را بررسی کرده و راهکارهای راهبردی شامل آموزش معلمان، بازطراحی برنامه درسی و همکاری ذینفعان را پیشنهاد می‌کند. مقاله نتیجه می‌گیرد که آموزش مؤثر ریاضیات و علوم کامپیوتر در دوران کودکی نه‌تنها رشد شناختی فردی را تقویت می‌کند، بلکه موجب نوآوری، توانمندسازی اقتصادی و توسعه پایدار ملی می‌شود.

This study examined the use of Project-Based Learning (PBL) in undergraduate STEM courses at a Hispanic-Serving Institution, focusing on the development of problem-solving, critical thinking, and teamwork skills. The sample included a high proportion of Hispanic students. Across four semesters, students (n = 332) completed self-report retrospective pretest and posttest surveys; results indicated significant gains in all three skill areas, with effect sizes in the small to moderate range (Cohen’s d = 0.23–0.30). Findings indicate that participation in PBL was associated with measurable, though incremental, improvements in skills central to STEM learning. Future work should incorporate longitudinal designs, cross-institutional comparisons, and performance-based assessments.

این مطالعه به بررسی استفاده از یادگیری مبتنی بر پروژه (PBL) در دوره‌های کارشناسی STEM در یک مؤسسه خدمت‌رسان به دانشجویان اسپانیایی‌تبار پرداخته است و بر توسعه مهارت‌های حل مسئله، تفکر انتقادی و کار تیمی تمرکز دارد. نمونه شامل نسبت بالایی از دانشجویان اسپانیایی‌تبار بود. در طول چهار نیم‌سال تحصیلی، دانشجویان (n = 332) پرسشنامه‌های خودگزارشی پیش‌آزمون و پس‌آزمون بازنگری‌شده را تکمیل کردند؛ نتایج نشان داد که در هر سه حوزه مهارتی، افزایش معناداری مشاهده شد و اندازه اثر در دامنه کوچک تا متوسط قرار داشت (Cohen’s d = 0.23–0.30). یافته‌ها نشان می‌دهد که مشارکت در PBL با بهبودهای قابل اندازه‌گیری، هرچند تدریجی، در مهارت‌های محوری یادگیری STEM همراه بوده است. پژوهش‌های آتی باید از طرح‌های طولی، مقایسه‌های بین‌مؤسسه‌ای و ارزیابی‌های مبتنی بر عملکرد بهره گیرند.

Critical thinking skills are among the essential competencies that must be developed in elementary school students to face the increasingly complex challenges of 21st-century life. The Science, Technology, Engineering, and Mathematics (STEM) approach emerges as an educational innovation that integrates four disciplines in an integrated, contextual, and problem-solving-oriented manner. This article aims to examine in depth the contribution of STEM-based learning to the critical thinking skills of elementary school students through a library research method. The study reviewed various scientific literature including national and international journal articles, educational textbooks, research reports, and relevant curriculum documents published between 2010 and 2024. The results indicate that STEM-based learning significantly contributes to the enhancement of students' critical thinking skills through several mechanisms: (1) encouraging students to identify and formulate problems systematically; (2) training analytical, evaluative, and synthetic skills through engineering design; (3) building scientific thinking habits through authentic projects; (4) developing evidence-based inference and argumentation skills; and (5) habituating self-reflection and self-regulation. All six aspects of critical thinking according to Facione are organically facilitated in STEM learning activities. This article concludes that STEM integration in elementary science learning is an effective and empirically proven strategy for building critical thinking foundations from an early age.

مهارت‌های تفکر انتقادی از جمله شایستگی‌های اساسی هستند که باید در دانش‌آموزان دبستانی برای مواجهه با چالش‌های فزاینده و پیچیده زندگی قرن بیست‌ویکم توسعه یابند. رویکرد علوم، فناوری، مهندسی و ریاضیات (STEM) به عنوان یک نوآوری آموزشی مطرح می‌شود که چهار حوزه مذکور را به صورت یکپارچه، زمینه‌مند و مسئله‌محور ادغام می‌کند. هدف این مقاله بررسی عمیق سهم یادگیری مبتنی بر STEM بر مهارت‌های تفکر انتقادی دانش‌آموزان دبستانی از طریق روش پژوهش کتابخانه‌ای است. در این مطالعه، متون علمی مختلف شامل مقالات مجلات ملی و بین‌المللی، کتاب‌های درسی آموزشی، گزارش‌های پژوهشی و اسناد برنامه‌درسی مرتبط که بین سال‌های ۲۰۱۰ تا ۲۰۲۴ منتشر شده‌اند، مرور شده است. نتایج نشان می‌دهد که یادگیری مبتنی بر STEM به طور معناداری به ارتقای مهارت‌های تفکر انتقادی دانش‌آموزان از طریق چندین سازوکار کمک می‌کند: (۱) تشویق دانش‌آموزان به شناسایی و صورت‌بندی نظام‌مند مسائل؛ (۲) تمرین مهارت‌های تحلیلی، ارزیابانه و ترکیبی از طریق طراحی مهندسی؛ (۳) ایجاد عادات تفکر علمی از طریق پروژه‌های اصیل؛ (۴) توسعه مهارت‌های استنتاج و استدلال مبتنی بر شواهد؛ و (۵) عادت‌دهی به خودبازتابی و خودتنظیمی. هر شش جنبه تفکر انتقادی بر اساس مدل Facione به طور ارگانیک در فعالیت‌های یادگیری STEM تسهیل می‌شود. این مقاله نتیجه می‌گیرد که ادغام STEM در آموزش علوم دبستانی، راهبردی مؤثر و اثبات‌شده تجربی برای بنیان‌گذاری تفکر انتقادی از سنین پایین است.

This study aims to analyze the variation in the application of Science, Technology, Engineering, and Mathematics (STEM) components in the Lesson Plans prepared by junior high school teachers after participating in STEM training. This study uses a qualitative approach with document analysis methods on 39 lesson plans of science and mathematics teachers in Bangkalan Regency. The data were analyzed by identifying the presence and form of implementation of each STEM component, then grouping the lesson plans based on the number of integrated components, namely two, three, and four STEM components. The results showed that 6 lesson plans (15,4%) integrated two STEM components, namely Science and Mathematics, which generally focused on conceptual understanding and mathematical calculations, while 11 lesson plans (28,2%) integrated three STEM components with variations in combinations of Science-Technology-Mathematics (STM), Science-Engineering-Mathematics (SEM), and Technology-Engineering-Mathematics (TEM). Most of the lesson plans, namely 22 lesson plans (56,4%), have fully integrated the four STEM components into their learning plans. These findings indicate that STEM training has a positive impact on teachers' ability to design integrated learning, although the level of implementation is not yet fully uniform. The variation in the application of STEM components reflects differences in teachers' understanding and readiness in operationalizing STEM learning at the planning stage. This study confirms that analyzing lesson plans is an effective approach for evaluating STEM implementation at the lesson planning level and can serve as a basis for developing future STEM teacher training programs.

هدف این پژوهش تحلیل تنوع در به‌کارگیری مؤلفه‌های علوم، فناوری، مهندسی و ریاضیات (STEM) در طرح‌های درس تهیه‌شده توسط معلمان دوره متوسطه اول پس از شرکت در دوره آموزش STEM است. این پژوهش با رویکرد کیفی و با استفاده از روش تحلیل اسناد بر روی ۳۹ طرح درس معلمان علوم و ریاضی در شهرستان Bangkalan انجام شده است. داده‌ها از طریق شناسایی حضور و شکل اجرای هر یک از مؤلفه‌های STEM تحلیل شدند و سپس طرح‌های درس بر اساس تعداد مؤلفه‌های تلفیق‌شده، یعنی دو، سه و چهار مؤلفه STEM، گروه‌بندی شدند. نتایج نشان داد که ۶ طرح درس (۱۵٫۴٪) دو مؤلفه STEM، یعنی علوم و ریاضی را تلفیق کرده‌اند که عمدتاً بر درک مفهومی و محاسبات ریاضی متمرکز بوده‌اند، در حالی که ۱۱ طرح درس (۲۸٫۲٪) سه مؤلفه STEM را با ترکیب‌های متنوع علوم-فناوری-ریاضی (STM)، علوم-مهندسی-ریاضی (SEM) و فناوری-مهندسی-ریاضی (TEM) تلفیق کرده‌اند. اکثر طرح‌های درس، یعنی ۲۲ طرح درس (۵۶٫۴٪)، هر چهار مؤلفه STEM را به طور کامل در برنامه‌های آموزشی خود ادغام کرده‌اند. این یافته‌ها نشان می‌دهد که آموزش STEM تأثیر مثبتی بر توانایی معلمان در طراحی یادگیری تلفیقی داشته است، اگرچه سطح اجرا هنوز کاملاً یکنواخت نیست. تنوع در به‌کارگیری مؤلفه‌های STEM بازتابی از تفاوت درک و آمادگی معلمان در عملیاتی‌سازی یادگیری STEM در مرحله برنامه‌ریزی است. این پژوهش تأیید می‌کند که تحلیل طرح‌های درس رویکردی مؤثر برای ارزیابی اجرای STEM در سطح برنامه‌ریزی درسی است و می‌تواند مبنایی برای توسعه برنامه‌های آتی آموزش معلمان STEM باشد.

Persistent assessment inequities in linguistically and culturally diverse classrooms necessitate contextually grounded frameworks that advance both academic excellence and educational justice. The study developed, implemented, and evaluated a culturally responsive, equity-driven, and differentiated pedagogical-assessment framework for STEM learning in multilingual and socioeconomically diverse classrooms in Ghana. A convergent parallel mixed-methods design integrated qualitative data (interviews, observations, focus groups) with quantitative measures (pre-post-tests, subscale gains, ANCOVA, and Bayesian analyses). The study involved 210 participants 24 STEM teachers, 6 headteachers, and 180 Primary 4-6 pupils from six public basic schools in Ghana. Quantitative findings revealed statistically significant learning gains across schools and domains. Mean post-test scores increased by 13.96 points (29.12%), with a large overall effect size (Cohen’s d = 1.68; Hedges’ g = 1.89; η ² = 0.79; p < 0.001), indicating strong practical and educational significance. Subscale analyses showed consistent and convergent gains across all framework dimensions, including conceptual mastery (d = 1.72), application of skills (d = 1.67), inclusive strategy use (d = 1.62), opportunity-to-learn (d = 1.59), tiered instruction (d = 1.66), flexible grouping (d = 1.64), linguistic alignment (d = 1.70), and cultural asset integration ( d = 1.69), all demonstrating large effects (d > 1.5). ANCOVA results confirmed significant effects of the intervention across all domains while controlling for pre-test performance, including inquiry-based STEM practices (F = 26.03, p < .001, η²ₚ = 0.10), integrated STEM tasks (F = 19.38, p < .001, η²ₚ = .077), equity-driven instructional practices (η²ₚ = 0.05–0.07), differentiated pedagogical assessment (η²ₚ = 0.04–0.05), and culturally responsive assessment practices (η²ₚ = 0.05–0.06). The pre-test covariate remained significant ( F = 88.21, p < .001, η² = 0.328), indicating the importance of baseline achievement while confirming robust intervention effects Bayesian analyses indicated strong evidential support (posterior probabilities > 0.98; Bayes Factors = 28.1–36.4). Qualitative findings corroborated these results, highlighting increased teacher capacity for culturally relevant task design and improved student engagement and identity affirmation. The study offers empirically grounded guidance for decolonizing STEM assessment in multilingual and underserved contexts.

تداوم نابرابری‌های ارزشیابی در کلاس‌های درس با تنوع زبانی و فرهنگی، چارچوب‌هایی را ایجاب می‌کند که مبتنی بر زمینه بوده و همزمان تعالی علمی و عدالت آموزشی را ارتقا دهند. این پژوهش، چارچوبی پداگوژیک-ارزشیابی مبتنی بر پاسخگویی فرهنگی، عدالت‌محور و تمایزیافته برای یادگیری STEM در کلاس‌های چندزبانه و با تنوع اجتماعی-اقتصادی در غنا توسعه داده، اجرا و ارزیابی کرد. طرح پژوهش آمیخته‌ی همگرا و موازی، داده‌های کیفی (مصاحبه‌ها، مشاهده‌ها، گروه‌های کانونی) را با سنجه‌های کمی (پیش‌آزمون-پس‌آزمون، افزایش زیرمقیاس‌ها، ANCOVA و تحلیل‌های بیزی) تلفیق نمود. شرکت‌کنندگان پژوهش شامل ۲۱۰ نفر (۲۴ معلم STEM، ۶ مدیر مدرسه و ۱۸۰ دانش‌آموز پایه چهارم تا ششم ابتدایی) از شش مدرسه‌ی دولتی در غنا بودند. یافته‌های کمی نشان دادند که افزایش معنادار آماری در یادگیری در سراسر مدارس و حوزه‌ها مشاهده شد. میانگین نمرات پس‌آزمون به میزان ۱۳.۹۶ نمره (۲۹.۱۲٪) افزایش یافت و اندازه‌ی اثر کلی بزرگ بود (d کوهن = ۱.۶۸؛ g هجز = ۱.۸۹؛ η² = ۰.۷۹؛ p < 0.001) که دلالت بر اهمیت عملی و آموزشی قوی دارد. تحلیل زیرمقیاس‌ها، افزایش‌های همگرا و سازگار را در تمامی ابعاد چارچوب نشان داد، از جمله تسلط مفهومی (d = ۱.۷۲)، کاربرد مهارت‌ها (d = ۱.۶۷)، استفاده از راهبردهای فراگیر (d = ۱.۶۲)، فرصت برای یادگیری (d = ۱.۵۹)، آموزش لایه‌بندی‌شده (d = ۱.۶۶)، گروه‌بندی انعطاف‌پذیر (d = ۱.۶۴)، همسویی زبانی (d = ۱.۷۰) و ادغام سرمایه‌ی فرهنگی (d = ۱.۶۹) که همگی اندازه‌ی اثر بزرگ (d > ۱.۵) را نشان دادند. نتایج ANCOVA اثرات معنادار مداخله را در تمامی حوزه‌ها در حالی که عملکرد پیش‌آزمون کنترل شده بود تأیید کرد، از جمله شیوه‌های مبتنی بر پژوهش STEM (F = ۲۶.۰۳، p < .001، η²ₚ = ۰.۱۰)، تکالیف یکپارچه‌ی STEM (F = ۱۹.۳۸، p < .001، η²ₚ = .۰۷۷)، شیوه‌های تدریس عدالت‌محور (η²ₚ = ۰.۰۵–۰.۰۷)، ارزشیابی پداگوژیک تمایزیافته (η²ₚ = ۰.۰۴–۰.۰۵) و شیوه‌های ارزشیابی مبتنی بر پاسخگویی فرهنگی (η²ₚ = ۰.۰۵–۰.۰۶). متغیر همپراش پیش‌آزمون همچنان معنادار باقی ماند (F = ۸۸.۲۱، p < .001، η² = ۰.۳۲۸) که اهمیت پیشرفت پایه را در عین تأیید اثرات قوی مداخله نشان می‌دهد. تحلیل‌های بیزی شواهد قوی (احتمال پسین > ۰.۹۸؛ عوامل بیز = ۲۸.۱–۳۶.۴) را نشان دادند. یافته‌های کیفی این نتایج را تأیید کردند و افزایش ظرفیت معلمان برای طراحی تکالیف مرتبط با فرهنگ و بهبود مشارکت و تأیید هویت دانش‌آموزان را برجسته ساختند. این پژوهش راهنمایی مبتنی بر شواهد برای استعمارزدایی ارزشیابی STEM در زمینه‌های چندزبانه و محروم ارائه می‌دهد.