engineering design

This study assessed the socio-demographic profile and level of Technology and Livelihood Education (TLE) functional literacy among senior high school students as a basis for developing a work readiness intervention program. Specifically, it examined the respondents’ profiles in terms of age, sex, general academic performance, and availability of TLE-related tools at home, as well as their level of functional literacy in technology and engineering design, food and nutrition, financial literacy, entrepreneurial competence, and agricultural literacy and agri-tech awareness. A descriptive research design was employed involving 406 senior high school students. Data were gathered using a validated researcher-made questionnaire and analyzed using frequency, percentage, and mean. Findings showed that the majority of respondents were 17–18 years old, with male students slightly outnumbering female students. Most respondents demonstrated favorable academic performance, with the largest proportion obtaining grades of 90 and above. In terms of available TLE-related resources at home, students had greater access to common cooking and household tools than to sewing and agricultural equipment. The findings further revealed varying levels of TLE functional literacy across the identified domains. Technology and engineering design literacy, food and nutrition literacy, and financial literacy were assessed as Needs Improvement, indicating areas requiring strengthened practical knowledge and skills. Agricultural literacy and agri-tech awareness reflected a relatively higher level of performance, while entrepreneurial competence was assessed as Very Satisfactory, indicating a notable strength among the respondents. Based on these findings, a work readiness intervention program entitled “Ready for Work: A Work Readiness Intervention Program for Enhancing TLE Functional Literacy among Senior High School Students” was proposed to address identified areas for improvement through hands-on, skill-based, and experiential learning activities. The study concludes that although students demonstrate strengths in entrepreneurial competence and academic performance, targeted instructional support and practical learning opportunities are needed to strengthen TLE functional literacy relevant to employment, entrepreneurship, and lifelong learning. It is recommended that schools provide structured work readiness interventions, expand opportunities for experiential and hands-on learning, and integrate practical financial, technological, and livelihood skills into TLE instruction to better prepare students for future work environments.

STEM education often marginalizes rural students by privileging urban-centric engineering standards and forms of technical representation. This study investigates how traditional agricultural knowledge can be translated into engineering design learning through a Culturally Responsive STEM (CR-STEM) approach in rural classrooms. Using a qualitative case study design, data were collected from 12 tenth-grade students through classroom observations, design activities, and student-generated artifacts during an engineering project. A six-phase thematic analysis revealed that integrating agricultural knowledge enabled students to transform everyday experiences into functional engineering strategies. Instead of relying on conventional two-dimensional technical drawings, students demonstrated sophisticated problem-solving through direct hands-on experimentation, material adaptation, and the adaptive use of locally available resources. However, the findings also revealed a pedagogical tension stemming from a disconnect between students’ practical skills and formal communication. While students demonstrated strong physical engineering competence during construction, they struggled with formal technical drawing and academic presentation, which constrained their ability to articulate and formalize their design reasoning. These findings suggest that culturally responsive STEM education should support students in translating tacit local expertise into formal engineering representations. The study contributes to discussions on equitable STEM education by proposing alternative approaches to recognizing and assessing rural engineering competencies in culturally diverse learning contexts.

آموزش STEM اغلب با برتری دادن به استانداردهای مهندسی و شیوه‌های فنی مبتنی بر شهر، دانش‌آموزان روستایی را به حاشیه می‌راند. این پژوهش بررسی می‌کند که چگونه دانش کشاورزی سنتی می‌تواند از طریق رویکرد آموزش STEM پاسخگو به فرهنگ (CR-STEM) به یادگیری طراحی مهندسی در کلاس‌های روستایی ترجمه شود. با استفاده از طرح مطالعه موردی کیفی، داده‌ها از ۱۲ دانش‌آموز پایه دهم از طریق مشاهده کلاس، فعالیت‌های طراحی و آثار تولیدشده توسط دانش‌آموزان در طول یک پروژه مهندسی گردآوری شد. تحلیل تماتیک شش‌مرحله‌ای نشان داد که ادغام دانش کشاورزی به دانش‌آموزان امکان داد تا تجربیات روزمره خود را به راهبردهای مهندسی کاربردی تبدیل کنند. به جای اتکا به نقشه‌های فنی دوبعدی متعارف، دانش‌آموزان از طریق آزمایش عملی مستقیم، سازگاری با مواد و استفاده تطبیقی از منابع محلی موجود، حل مسئله پیشرفته‌ای را به نمایش گذاشتند. با این حال، یافته‌ها همچنین به وجود یک تنش آموزشی ناشی از گسست میان مهارت‌های عملی دانش‌آموزان و ارتباط رسمی اشاره داشت. در حالی که دانش‌آموزان در حین ساخت، شایستگی مهندسی فیزیکی بالایی نشان دادند، اما در ترسیم فنی رسمی و ارائه علمی با دشواری مواجه بودند که این امر توانایی آن‌ها را در بیان و صورت‌بندی استدلال طراحی‌شان محدود می‌کرد. این یافته‌ها نشان می‌دهد که آموزش STEM پاسخگو به فرهنگ باید از دانش‌آموزان در ترجمه تخصص ضمنی محلی به بازنمایی‌های رسمی مهندسی حمایت کند. این مطالعه با پیشنهاد رویکردهای جایگزین برای شناسایی و ارزیابی شایستگی‌های مهندسی روستایی در بسترهای یادگیری فرهنگی متنوع، به بحث‌های مربوط به آموزش عادلانه STEM کمک می‌کند.

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.

The Erasmus+ acaSTEMy Teacher Academy project seeks to operationalize a future-oriented approach to Science, Technology, Engineering, and Mathematics (STEM) teacher education that connects disciplinary learning with authentic societal challenges. This conceptual paper synthesizes research-informed principles underpinning the project and explains how they are translated into teacher professional learning. The framework positions integrated STEM education as problem-centered learning that combines scientific inquiry, engineering design, mathematical reasoning, digital technologies, and responsible societal decision-making. It brings together transversal and transformative competences, sustainability education, systems thinking, digital confidence, strategic thinking, and career awareness within a three-stage model that moves from socio-scientific relevance through inquiry and conceptual learning to reflection and evidence-informed action. These principles are operationalized through teacher-education modules, micro-credentials, job shadowing, mobility, and professional-learning networks. The paper argues that the main contribution of the acaSTEMy project lies not in proposing a single universal teaching model but in providing a coherent and adaptable framework for translating contemporary STEM-education priorities into teacher development and classroom practice across diverse European contexts. It also identifies implementation challenges related to disciplinary traditions, resources, institutional capacity, and the need for longer-term evaluation.

پروژه آکادمی معلمان acaSTEMy تحت برنامه Erasmus+ در پی عملیاتی‌سازی رویکردی آینده‌نگر به آموزش معلمان علوم، فناوری، مهندسی و ریاضیات (STEM) است که یادگیری رشته‌ای را با چالش‌های اصیل اجتماعی پیوند می‌دهد. این مقاله مفهومی، اصول مبتنی بر پژوهش که زیربنای این پروژه هستند را تلفیق کرده و توضیح می‌دهد که این اصول چگونه به یادگیری حرفه‌ای معلمان ترجمه می‌شوند. چارچوب ارائه‌شده، آموزش یکپارچه STEM را به عنوان یادگیری مسئله‌محور معرفی می‌کند که پژوهش علمی، طراحی مهندسی، استدلال ریاضی، فناوری‌های دیجیتال و تصمیم‌گیری مسئولانه اجتماعی را با یکدیگر ترکیب می‌کند. این چارچوب، شایستگی‌های عرضی و تحول‌آفرین، آموزش پایداری، تفکر سیستمی، اعتماد به نفس دیجیتال، تفکر راهبردی و آگاهی شغلی را در قالب یک مدل سه‌مرحله‌ای که از اهمیت اجتماعی-علمی آغاز شده، از طریق پژوهش و یادگیری مفهومی ادامه یافته و به تأمل و اقدام مبتنی بر شواهد منتهی می‌شود، گرد هم می‌آورد. این اصول از طریق ماژول‌های آموزش معلمان، ریزمدارک، هم‌سایه‌پروری شغلی، جابجایی و شبکه‌های یادگیری حرفه‌ای عملیاتی می‌شوند. مقاله استدلال می‌کند که مهم‌ترین دستاورد پروژه acaSTEMy نه در ارائه یک مدل آموزشی جهان‌شمول، بلکه در فراهم‌سازی چارچوبی منسجم و قابل انطباق برای ترجمه اولویت‌های معاصر آموزش STEM به توسعه حرفه‌ای معلمان و عمل کلاسی در زمینه‌های متنوع اروپایی است. همچنین چالش‌های اجرایی مرتبط با سنت‌های رشته‌ای، منابع، ظرفیت نهادی و نیاز به ارزیابی بلندمدت را شناسایی می‌کند.

This study reviews STEM Education: Shaping Future Learning Practices in the Age of AI, edited by Elmas and Akarsu and published by Palgrave Macmillan in 2026. The review examines how the book conceptualizes the transformation of STEM education in the age of artificial intelligence (AI) and evaluates the opportunities and limitations of its approach from the perspective of chemistry education. Consisting of fourteen chapters, the book was examined in terms of context and purpose, relevance to its target audience, timeliness and contribution to the literature, content, and theoretical, methodological, and practical strengths and limitations. The review indicates that the book considers AI not merely as a technological innovation but in relation to teacher education, teacher and student roles, engineering design, assessment, ethics, equity, real-life problems, and socioecological dimensions. AI is positioned as a means of supporting pedagogical and cognitive processes rather than replacing teachers or students. The chapter on teaching chemical reactions particularly illustrates the use of AI in chemistry education. However, a more holistic conceptual framework connecting the chapters and stronger empirical evidence on learning outcomes are needed. Overall, the book provides a timely, multidimensional, and critical reference for STEM, science, and chemistry education.

این مطالعه به بررسی کتاب آموزش STEM: شکل‌دهی به شیوه‌های یادگیری آینده در عصر هوش مصنوعی، به سردبیری Elmas و Akarsu و منتشرشده توسط Palgrave Macmillan در سال ۲۰۲۶ می‌پردازد. این مرور، نحوه مفهوم‌پردازی کتاب از تحول آموزش STEM در عصر هوش مصنوعی (AI) را مورد بررسی قرار داده و فرصت‌ها و محدودیت‌های رویکرد آن را از منظر آموزش شیمی ارزیابی می‌کند. کتاب متشکل از چهارده فصل است و از نظر زمینه و هدف، ارتباط با مخاطبان هدف، به‌هنگام بودن و سهم در ادبیات، محتوا و نقاط قوت و ضعف نظری، روش‌شناختی و عملی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج مرور نشان می‌دهد که کتاب، هوش مصنوعی را صرفاً به عنوان یک نوآوری فناورانه در نظر نمی‌گیرد، بلکه آن را در ارتباط با آموزش معلمان، نقش‌های معلم و دانش‌آموز، طراحی مهندسی، ارزشیابی، اخلاق، عدالت، مسائل واقعی و ابعاد اجتماعی‌ـ‌اکولوژیکی بررسی می‌کند. هوش مصنوعی به عنوان ابزاری برای حمایت از فرایندهای آموزشی و شناختی، نه جایگزینی معلمان یا دانش‌آموزان، مطرح می‌شود. فصل مربوط به آموزش واکنش‌های شیمیایی به طور خاص کاربرد هوش مصنوعی در آموزش شیمی را نشان می‌دهد. با این حال، چارچوب مفهومی جامع‌تر برای پیوند دادن فصل‌ها و شواهد تجربی قوی‌تر درباره پیامدهای یادگیری مورد نیاز است. در مجموع، این کتاب مرجع به‌هنگام، چندبعدی و انتقادی برای آموزش STEM، علوم و شیمی فراهم می‌کند.