STEM education

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.

The collection of papers in this special issue examines the dynamics of math and science education from one large urban school district in United States. Papers range from early to late elementary classrooms with diverse student populations in K-7 schools. This editor’s essay provides a brief overview of each of the 7 articles and the authors’ contribution to the expanding STEM research on math and science education and academic performance within the context of project-based learning. Included is a mix of action research studies conducted at 7 different elementary schools by teacher-researcher-practitioners. The papers present diverse vantage points on the circumstances that influence student motivation, student learning, and student engagement within the context of project-based 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.

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.

Introduction Faculty development (FD) is an established feature of Higher Education, yet its impact on what teachers actually do in their teaching has been studied less often than outcomes such as satisfaction, learning and attitudes. This behavioural level is the third of the four outcome levels in the adaptation of Kirkpatrick's model developed for FD in Higher Education. No prior review has mapped it across disciplinary fields outside health professions education, and the present scoping review addresses that gap. Methods Following the PRISMA Extension for Scoping Reviews, we included empirical and theoretical sources published in English between 2005 and 2025 that reported a change in the teaching practices of university teachers following structured FD, in any discipline other than health professions education. Scopus and Web of Science were searched, with the last search on 25 April 2026. Three reviewers charted the data independently, coding the evaluation framework, the assessment method and type of evidence, and the indicator and direction of effect. Empirical studies were appraised with the Mixed Methods Appraisal Tool (MMAT). Results The search yielded 491 deduplicated records, of which 69 met the inclusion criteria. The evidence is recent and concentrated in the United States and in science, technology, engineering and mathematics (STEM) fields. Fifty-three of the 69 sources name no evaluation model. Of the 64 empirical studies appraised, 29 used non-randomised or descriptive quantitative designs and only one used random assignment. Qualitative studies largely met their criteria, whereas quantitative and mixed methods studies recurrently showed incomplete outcome data, unaccounted confounding, undocumented intervention fidelity and unexamined divergence between strands. Of 217 behavioural effects, 150 rest on teacher self-report and 66 on evidence external to the teacher, with one effect not classifiable. The direction of effect depended on how the change was established. Positive effects accounted for 65% of the self-reported behavioural effects but for 42% of the externally documented ones, and for 65% of those measured without a baseline against 49% of those measured with one. Discussion The literature makes its central claim, that development changes what teachers do, largely on the teachers' own testimony. Where that claim is tested against external evidence, it holds less often. Systematic Review Registration https://doi.org/10.17605/OSF.IO/SAERU .

مقدمه: توسعه اعضای هیئت علمی (FD) یکی از ویژگی‌های تثبیت‌شده آموزش عالی است، اما تأثیر آن بر آنچه که مدرسان عملاً در تدریس خود انجام می‌دهند، کمتر از پیامدهایی مانند رضایت، یادگیری و نگرش‌ها مورد مطالعه قرار گرفته است. این سطح رفتاری، سومین سطح از چهار سطح پیامدها در اقتباس مدل Kirkpatrick است که برای FD در آموزش عالی توسعه یافته است. تاکنون هیچ مرور پیشینی این سطح را در حوزه‌های علمی خارج از آموزش حرفه‌های سلامت ترسیم نکرده است و مرور محدوده‌ای حاضر به این خلأ می‌پردازد. روش‌ها: با پیروی از PRISMA Extension for Scoping Reviews، منابع تجربی و نظری منتشرشده به زبان انگلیسی بین سال‌های ۲۰۰۵ تا ۲۰۲۵ که گزارشی از تغییر در شیوه‌های تدریس مدرسان دانشگاهی پس از FD ساختاریافته در هر رشته‌ای به جز آموزش حرفه‌های سلامت ارائه داده بودند، وارد شدند. پایگاه‌های Scopus و Web of Science جست‌وجو شدند و آخرین جست‌وجو در ۲۵ آوریل ۲۰۲۶ انجام شد. سه ارزیاب به طور مستقل داده‌ها را استخراج کردند و چارچوب ارزیابی، روش سنجش و نوع شواهد، و شاخص و جهت اثر را کدگذاری نمودند. مطالعات تجربی با ابزار Mixed Methods Appraisal Tool (MMAT) ارزیابی شدند. نتایج: جست‌وجو منجر به ۴۹۱ رکورد بدون تکرار شد که از این میان ۶۹ مورد معیارهای ورود را داشتند. شواهد به‌دست‌آمده جدید و عمدتاً متمرکز بر ایالات متحده و حوزه‌های علوم، فناوری، مهندسی و ریاضیات (STEM) است. پنجاه‌وسه منبع از ۶۹ منبع هیچ مدل ارزیابی را ذکر نکرده‌اند. از میان ۶۴ مطالعه تجربی ارزیابی‌شده، ۲۹ مطالعه از طرح‌های کمی توصیفی یا غیرتصادفی استفاده کرده‌اند و تنها یک مطالعه تخصیص تصادفی داشته است. مطالعات کیفی عمدتاً معیارهای خود را برآورده کرده‌اند، در حالی که مطالعات کمی و روش‌های ترکیبی به طور مکرر داده‌های پیامدی ناقص، عوامل مخدوش‌کننده کنترل‌نشده، وفاداری مداخله مستندسازی‌نشده و عدم بررسی واگرایی بین رشته‌ها را نشان داده‌اند. از میان ۲۱۷ اثر رفتاری، ۱۵۰ مورد مبتنی بر خودگزارشی مدرس و ۶۶ مورد مبتنی بر شواهد بیرونی نسبت به مدرس بوده است و یک اثر قابل طبقه‌بندی نبوده است. جهت اثر به نحوه تعیین تغییر بستگی داشته است. آثار مثبت ۶۵٪ از آثار رفتاری خودگزارشی و ۴۲٪ از آثار مستندسازی‌شده بیرونی را تشکیل می‌دهند و ۶۵٪ از آثاری که بدون خط پایه سنجیده شده‌اند در مقابل ۴۹٪ از آثاری که با خط پایه سنجیده شده‌اند، مثبت بوده‌اند. بحث: ادبیات پژوهش ادعای مرکزی خود مبنی بر اینکه توسعه، رفتار مدرسان را تغییر می‌دهد، عمدتاً بر اساس اظهارات خود مدرسان مطرح می‌کند. در مواردی که این ادعا با شواهد بیرونی آزمون می‌شود، کمتر تأیید می‌گردد. ثبت مرور نظام‌مند: https://doi.org/10.17605/OSF.IO/SAERU .

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.

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.

Background-Scientific literacy is an essential competency for senior high school students, yet learning media integrating STEM and the Case Method remain limited. This study developed a STEM-based acid–base e-comic integrated with the Case Method to enhance students' scientific literacy. Objective-This study aimed to evaluate the validity, practicality, and effectiveness of the developed e-comic. Methods-A Research and Development (R&D) approach using the ADDIE model was employed. The product was validated by subject matter, media, and language experts, followed by field testing using a purposive sampling technique; this consisted of an initial field trial involving nine students from class XI IPA 1 and a main field trial involving 35 students from class XI IPA 3 at SMA Muhammadiyah 1 Pontianak. Data were collected using validation sheets, observations, interviews, and teacher and student response questionnaires. Results-The e-comic achieved high validity, with average scores of 4.7 for content and 4.6 for media and language. Teacher and student response scores indicated a highly practical category (96%, 87%, and 83%). The N-gain values ​​of 0.60 in the initial field test and 0.53 in the main field test indicate a moderate level of effectiveness for both criteria. Conclusion-The developed e-comic is valid, practical, and effective for chemistry learning and has the potential to improve students' scientific literacy.

زمینه و هدف: سواد علمی یکی از شایستگی‌های اساسی برای دانش‌آموزان دبیرستان است، اما رسانه‌های آموزشی که STEM و روش موردی را ادغام کنند، همچنان محدود هستند. این پژوهش به توسعه یک کمیک الکترونیکی مبتنی بر STEM درباره اسید و باز با ادغام روش موردی به منظور ارتقای سواد علمی دانش‌آموزان پرداخت. هدف: هدف این پژوهش، ارزیابی روایی، کاربردپذیری و اثربخشی کمیک الکترونیکی توسعه‌یافته بود. روش‌ها: رویکرد پژوهش و توسعه (R&D) با استفاده از مدل ADDIE به کار گرفته شد. محصول توسط متخصصان موضوع، رسانه و زبان مورد ارزیابی روایی قرار گرفت و سپس با استفاده از روش نمونه‌گیری هدفمند در میدان آزمایش شد؛ این فرایند شامل یک آزمون میدانی اولیه با حضور ۹ دانش‌آموز از کلاس یازدهم علوم تجربی ۱ و یک آزمون میدانی اصلی با حضور ۳۵ دانش‌آموز از کلاس یازدهم علوم تجربی ۳ در دبیرستان Muhammadiyah 1 Pontianak بود. داده‌ها با استفاده از برگه‌های ارزیابی روایی، مشاهدات، مصاحبه‌ها و پرسشنامه‌های پاسخ معلمان و دانش‌آموزان گردآوری شد. یافته‌ها: کمیک الکترونیکی از نظر روایی در سطح بالایی قرار گرفت و میانگین نمرات ۴٫۷ برای محتوا و ۴٫۶ برای رسانه و زبان به دست آمد. نمرات پاسخ معلمان و دانش‌آموزان نشان‌دهنده کاربردپذیری بسیار بالا (۹۶٪، ۸۷٪ و ۸۳٪) بود. مقادیر N-gain برابر با ۰٫۶۰ در آزمون میدانی اولیه و ۰٫۵۳ در آزمون میدانی اصلی، اثربخشی متوسط برای هر دو معیار را نشان داد. نتیجه‌گیری: کمیک الکترونیکی توسعه‌یافته از نظر روایی، کاربردپذیری و اثربخشی برای آموزش شیمی مناسب است و پتانسیل ارتقای سواد علمی دانش‌آموزان را دارد.

Mathematical communication is essential for effective mathematics learning, yet many students struggle to communicate mathematical ideas. Grounded in Embodied Cognition Theory, Conceptual Metaphor Theory, and the 4E Cognition Framework, this study examined the influence of embodied interaction on mathematical communication among Ghanaian SHS students, with spatial language as a mediator and classroom engagement as a moderator. A cross-sectional survey was conducted with 420 SHS 2 and SHS 3 students selected through multistage sampling. Data were analysed using SEM. Embodied interaction significantly predicted mathematical communication (β = .321, p < .001). Spatial language partially mediated the relationship (indirect effect = .209, 95% BC CI [.114, .293]), whereas classroom engagement did not significantly moderate it (β = .055, p = .131).

ارتباطات ریاضی برای یادگیری مؤثر ریاضیات ضروری است، اما بسیاری از دانش‌آموزان در انتقال ایده‌های ریاضی دچار مشکل می‌شوند. این مطالعه با تکیه بر نظریه شناخت تجسم‌یافته، نظریه استعاره مفهومی و چارچوب شناخت 4E، تأثیر تعامل تجسم‌یافته بر ارتباطات ریاضی در میان دانش‌آموزان دبیرستانی غنایی را با نقش میانجی زبان فضایی و نقش تعدیل‌گر درگیری کلاسی بررسی کرده است. یک پژوهش مقطعی با مشارکت ۴۲۰ دانش‌آموز پایه دوم و سوم دبیرستان با نمونه‌گیری چندمرحله‌ای انجام شد. داده‌ها با استفاده از مدل‌یابی معادلات ساختاری (SEM) تحلیل شدند. تعامل تجسم‌یافته به طور معناداری ارتباطات ریاضی را پیش‌بینی کرد (β = .321, p < .001). زبان فضایی به طور جزئی رابطه را میانجی‌گری کرد (اثر غیرمستقیم = .209، فاصله اطمینان ۹۵٪ BC [.114, .293])، در حالی که درگیری کلاسی نقش تعدیل‌گر معناداری نداشت (β = .055, p = .131).

This study examined the gap between access to mathematics instructional materials and their classroom use in four selected public and private primary schools in Kabul City. A descriptive–comparative survey involved 211 students and 28 mathematics teachers, using verified frequencies and percentages from the approved master’s thesis. Public-school students reported greater access (73.3%) and classroom use (63.6%) than private-school students (49.4% and 42.5%, respectively), while conversion efficiency was nearly identical (86.8% vs. 86.0%). Teacher and student reports differed across indicators of teacher capacity and participation. Constraints were more prominent in private schools, particularly textbook alignment and limited professional development. The findings emphasize distinguishing resource availability from classroom use and considering curriculum alignment, teacher support, and student participation when evaluating instructional-material provision.

این پژوهش به بررسی شکاف میان دسترسی به مواد آموزشی ریاضی و استفاده از آن‌ها در کلاس درس در چهار مدرسه ابتدایی دولتی و غیردولتی منتخب در شهر کابل پرداخت. این مطالعه به روش توصیفی–مقایسه‌ای و با مشارکت ۲۱۱ دانش‌آموز و ۲۸ معلم ریاضی انجام شد و فراوانی‌ها و درصدهای تأییدشده از پایان‌نامه کارشناسی ارشد مصوب مورد استفاده قرار گرفت. دانش‌آموزان مدارس دولتی دسترسی بیشتری (۷۳٫۳٪) و استفاده بیشتری در کلاس (۶۳٫۶٪) نسبت به دانش‌آموزان مدارس غیردولتی (۴۹٫۴٪ و ۴۲٫۵٪ به‌ترتیب) گزارش کردند، در حالی‌که کارایی تبدیل تقریباً یکسان بود (۸۶٫۸٪ در مقابل ۸۶٫۰٪). گزارش‌های معلمان و دانش‌آموزان در شاخص‌های ظرفیت معلم و مشارکت تفاوت داشت. محدودیت‌ها در مدارس غیردولتی برجسته‌تر بود، به‌ویژه در هم‌راستایی کتاب‌های درسی و توسعه حرفه‌ای محدود. یافته‌ها بر تمایز میان دسترسی به منابع و استفاده از آن‌ها در کلاس و همچنین توجه به هم‌راستایی برنامه درسی، حمایت معلم و مشارکت دانش‌آموز در ارزیابی تأمین مواد آموزشی تأکید می‌کند.

Interactions with peer mentors can support the success of undergraduate STEM students; therefore, the training of near-peer teachers is key to ensure fruitful interactions. A Peer Teacher Inclusive Teaching Workshop was provided to graduate teaching assistants, undergraduate learning assistants, and undergraduate tutors. A pre- and post-assessment focused on participants’ knowledge of and motivation to use inclusive teaching practices as well as the likelihood of asking for assistance with their use. A final assessment was given three to six months later to investigate the implementation of inclusive teaching practices. Results indicated that the workshop helped increase knowledge and motivation immediately following the workshop, but the effect was lost as time passed. Some, but not all, participants reported using inclusive teaching strategies.

تعامل با همیاران معلم می‌تواند موفقیت دانشجویان مقطع کارشناسی در رشته‌های STEM را حمایت کند؛ بنابراین، آموزش معلمان هم‌رده برای تضمین تعاملات ثمربخش، کلیدی است. یک کارگاه تدریس فراگیر برای همیاران معلم به دستیاران آموزشی تحصیلات تکمیلی، دستیاران یادگیری کارشناسی و مدرسین کارشناسی ارائه شد. ارزیابی پیش‌آزمون و پس‌آزمون بر دانش و انگیزه شرکت‌کنندگان برای استفاده از شیوه‌های تدریس فراگیر و همچنین احتمال درخواست کمک در استفاده از این شیوه‌ها متمرکز بود. ارزیابی نهایی سه تا شش ماه بعد برای بررسی اجرای شیوه‌های تدریس فراگیر انجام شد. نتایج نشان داد که کارگاه بلافاصله پس از برگزاری به افزایش دانش و انگیزه کمک کرد، اما این اثر با گذشت زمان از بین رفت. برخی از شرکت‌کنندگان، اما نه همه، گزارش دادند که از راهبردهای تدریس فراگیر استفاده کرده‌اند.

This review explores the role of science laboratories in strengthening science education within resource‑limited contexts, with particular attention to Timor‑Leste. Drawing on peer‑reviewed studies and policy documents published between 2019 and 2025, the synthesis highlights how laboratory access fosters students’ conceptual understanding and inquiry skills through hands‑on engagement. Yet, many schools continue to depend on low‑cost experiments due to infrastructural constraints, creating a persistent gap between curriculum aspirations and classroom realities. The analysis underscores the importance of expanding laboratory infrastructure, investing in teacher professional development, and adopting context‑appropriate experimental strategies to advance science learning in basic education settings.

این مرور به بررسی نقش آزمایشگاه‌های علوم در تقویت آموزش علوم در بسترهای دارای منابع محدود می‌پردازد و توجه ویژه‌ای به کشور تیمور شرقی دارد. با اتکا به مطالعات داوری‌شده و اسناد سیاستی منتشرشده بین سال‌های ۲۰۱۹ تا ۲۰۲۵، این سنتز نشان می‌دهد که دسترسی به آزمایشگاه موجب ارتقای درک مفهومی و مهارت‌های پژوهشی دانش‌آموزان از طریق مشارکت عملی می‌شود. با این حال، بسیاری از مدارس به دلیل محدودیت‌های زیرساختی همچنان به آزمایش‌های کم‌هزینه وابسته هستند که این امر موجب تداوم فاصله میان اهداف برنامه درسی و واقعیت‌های کلاس درس می‌شود. تحلیل حاضر بر اهمیت گسترش زیرساخت‌های آزمایشگاهی، سرمایه‌گذاری در توسعه حرفه‌ای معلمان و اتخاذ راهبردهای آزمایشگاهی متناسب با زمینه برای ارتقای یادگیری علوم در آموزش پایه تأکید می‌کند.

This large-scale study provides evidence on pedagogical quality contributing to students’ science performance when examined alongside teacher, classroom, student, family, school, and regional factors. The sample included 286 science teachers and 15,287 students from 153 public and private schools across six regions of Pakistan. Using validated classroom observation scales and achievement tests for Grades 5, 6, and 8, the study found that pedagogical quality is a significant predictor of science achievement. Girls, younger students, those in Punjab, private-school students, and students with more educated parents performed better. Professional qualifications showed a negative association, while consistent language use across textbooks, instruction, and assessment predicted higher outcomes. Implications for improving science teaching in the Global South are discussed.

این مطالعه وسیع شواهدی درباره نقش کیفیت آموزشی در عملکرد علمی دانش‌آموزان ارائه می‌دهد، زمانی که این عامل در کنار عوامل معلم، کلاس، دانش‌آموز، خانواده، مدرسه و منطقه مورد بررسی قرار می‌گیرد. نمونه شامل ۲۸۶ معلم علوم و ۱۵٬۲۸۷ دانش‌آموز از ۱۵۳ مدرسه دولتی و غیردولتی در شش منطقه پاکستان بود. با استفاده از مقیاس‌های مشاهده کلاسی معتبر و آزمون‌های پیشرفت تحصیلی برای پایه‌های پنجم، ششم و هشتم، مطالعه نشان داد که کیفیت آموزشی پیش‌بینی‌کننده معناداری برای موفقیت علمی است. دختران، دانش‌آموزان جوان‌تر، دانش‌آموزان ایالت پنجاب، دانش‌آموزان مدارس غیردولتی و دانش‌آموزانی که والدین تحصیل‌کرده‌تری داشتند عملکرد بهتری داشتند. مدارک حرفه‌ای رابطه منفی نشان داد، در حالی که استفاده مداوم از زبان در کتاب‌های درسی، تدریس و ارزیابی، نتایج بالاتری را پیش‌بینی کرد. پیامدهای این یافته‌ها برای بهبود آموزش علوم در کشورهای جنوب جهانی مورد بحث قرار گرفته است.

This qualitative pilot examined the feasibility and professional value of an interdisciplinary science-education intervention in three Bedouin kindergartens in Rahat, Israel. Eight preservice early-childhood teachers and eight preservice elementary-science teachers worked in interdisciplinary pairs during eight inquiry-oriented sessions and a 30-hour professional learning community. The study asked how participants described confidence, collaboration, and culturally contextualized science teaching. Reflexive thematic analysis of open-ended responses, discussions, field notes, and final reflections identified perceived growth in confidence, reciprocal disciplinary learning, and value in connecting inquiry to children’s environment. Children’s outcomes were not measured, and no causal or population-level claims are made. The study offers a contextually grounded model for teacher preparation and identifies requirements for larger prospective research in comparable underserved educational contexts.

این مطالعه‌ی کیفی مقدماتی، امکان‌سنجی و ارزش حرفه‌ای یک مداخله‌ی میان‌رشته‌ای آموزش علوم را در سه مهدکودک بَدَوی در شهر رهط، اسرائیل مورد بررسی قرار داد. هشت دانشجوی معلمی آموزش اوایل کودکی و هشت دانشجوی معلمی علوم ابتدایی، طی هشت جلسه‌ی مبتنی بر پژوهش و یک جامعه‌ی یادگیری حرفه‌ای به مدت ۳۰ ساعت، به صورت زوج‌های میان‌رشته‌ای همکاری کردند. پرسش اصلی پژوهش این بود که شرکت‌کنندگان چگونه اعتماد به نفس، همکاری و آموزش علوم با زمینه‌ی فرهنگی را توصیف می‌کنند. تحلیل تماتیک بازتابیِ پاسخ‌های باز، بحث‌ها، یادداشت‌های میدانی و تأملات نهایی، رشد ادراک‌شده در اعتماد به نفس، یادگیری متقابل میان‌رشته‌ای و ارزش پیوند دادن پژوهش با محیط کودکان را شناسایی کرد. پیامدهای مربوط به کودکان اندازه‌گیری نشد و هیچ ادعای علی یا در سطح جمعیت ارائه نمی‌شود. این مطالعه، مدلی مبتنی بر زمینه برای آماده‌سازی معلمان ارائه می‌دهد و الزامات پژوهش‌های آینده‌ی بزرگ‌تر در زمینه‌های آموزشی محروم مشابه را مشخص می‌کند.

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.

This study aims to systematically model the enablers shaping STEM teachers’ critical-thinking abilities (CTAs) by employing a hybrid FAHP–ISM–MICMAC framework. Following a rigorous stages screening process based on a comprehensive literature review and expert validation, 20 key enablers were identified. ISM was applied to establish hierarchical relationships, while MICMAC analysis classified them according to their driving and dependence power, and weighted them using FAHP to address ambiguity. The conclusions reveal a complex impact: enablers demonstrate high perceived importance; the ISM hierarchy indicates that only the enabler “Effective Professional Approach” is considered extremely fundamental, further verified by a MICMAC analysis that classifies them into high-driving, low-dependence, which hold the entire system steady. FAHP analysis indicates that “Curriculum & Digitalization” has the most significant weight (0.3216). This study provides a systematic structure that helps the STEM education sector (STEMES) develop teacher professionals to strengthen CTAs, specifically in the Pakistani context.

هدف این پژوهش، مدل‌سازی نظام‌مند عوامل تسهیل‌کننده شکل‌دهنده توانایی‌های تفکر انتقادی معلمان STEM (CTAs) با به‌کارگیری چارچوب ترکیبی FAHP–ISM–MICMAC است. پس از یک فرایند غربالگری دقیق مبتنی بر مرور جامع ادبیات و اعتبارسنجی توسط خبرگان، ۲۰ عامل کلیدی شناسایی شد. روش ISM برای تعیین روابط سلسله‌مراتبی به‌کار رفت، در حالی که تحلیل MICMAC آن‌ها را بر اساس قدرت محرک و وابستگی طبقه‌بندی کرد و با استفاده از FAHP برای رفع ابهام، وزن‌دهی انجام شد. نتایج نشان‌دهنده تأثیر پیچیده‌ای است: عوامل تسهیل‌کننده از اهمیت ادراک‌شده بالایی برخوردارند؛ سلسله‌مراتب ISM نشان می‌دهد که تنها عامل «رویکرد حرفه‌ای مؤثر» به‌عنوان بنیادی‌ترین عامل تلقی می‌شود که این موضوع با تحلیل MICMAC نیز تأیید شد و آن را در دسته عوامل با قدرت محرک بالا و وابستگی پایین قرار داد که کل سیستم را پایدار نگه می‌دارند. تحلیل FAHP نشان می‌دهد که «برنامه درسی و دیجیتالی‌سازی» دارای بیشترین وزن (0.3216) است. این پژوهش ساختاری نظام‌مند ارائه می‌دهد که به بخش آموزش STEM (STEMES) کمک می‌کند تا حرفه‌ای‌گری معلمان را برای تقویت CTAs، به‌ویژه در زمینه پاکستانی، توسعه دهد.

urpose of the study: This study aims to develop an AI-integrated STEM-based Electronic Student Worksheet (E-LKPD) for science learning in elementary schools to improve students' science literacy in the digital era Methodology: This study employed a Research and Development (R&D) approach using the ADDIE model (Analysis, Design, Development, Implementation, Evaluation). Data were collected through expert validation questionnaires from content experts, media experts, and practitioner teachers, as well as pre-post science literacy tests administered to Grade V elementary school students. Product validity, practicality, and effectiveness were analyzed using quantitative descriptive statistics and the normalized gain index (N-Gain) Main Findings: The developed E-LKPD achieved a validity score of 87.5% (highly valid), a practicality score of 89.3% (highly practical), and an N-Gain of 0.72 (high effectiveness). The product significantly improved students' science literacy across all four PISA dimensions: scientific context, scientific competence, scientific knowledge, and scientific attitude. AI-based features adaptive quizzes, personalized feedback systems, and virtual science simulations enabled interactive and personalized learning experiences Novelty/Originality of this study: This study introduces an innovative learning product that combines STEM education principles with AI-based adaptive features in a single E-LKPD platform, specifically designed for elementary school science learning in Indonesia. This dual integration addresses the challenge of Indonesia's low student science literacy as reflected in PISA 2022 data while meeting the growing need for AI-based digital learning in 21st-century classrooms

هدف مطالعه: این پژوهش با هدف توسعه برگه کار الکترونیکی دانش‌آموز (E-LKPD) مبتنی بر STEM و یکپارچه با هوش مصنوعی برای آموزش علوم در مدارس ابتدایی به منظور ارتقای سواد علمی دانش‌آموزان در عصر دیجیتال انجام شده است. روش‌شناسی: این پژوهش با رویکرد تحقیق و توسعه (R&D) و با استفاده از مدل ADDIE (تحلیل، طراحی، توسعه، اجرا، ارزیابی) انجام شد. داده‌ها از طریق پرسشنامه‌های اعتبارسنجی خبرگان محتوا، خبرگان رسانه و معلمان مجری، همچنین آزمون‌های پیش‌آزمون و پس‌آزمون سواد علمی دانش‌آموزان پایه پنجم ابتدایی گردآوری شد. روایی، کاربردپذیری و اثربخشی محصول با استفاده از آمار توصیفی کمی و شاخص سود نرمال‌شده (N-Gain) تحلیل گردید. یافته‌های اصلی: E-LKPD توسعه‌یافته موفق به کسب امتیاز روایی ۸۷.۵٪ (بسیار معتبر)، امتیاز کاربردپذیری ۸۹.۳٪ (بسیار کاربردی) و N-Gain معادل ۰.۷۲ (اثربخشی بالا) شد. این محصول به طور معناداری سواد علمی دانش‌آموزان را در هر چهار بُعد PISA شامل زمینه علمی، شایستگی علمی، دانش علمی و نگرش علمی ارتقا داد. ویژگی‌های مبتنی بر هوش مصنوعی نظیر آزمون‌های تطبیقی، سیستم بازخورد شخصی‌سازی‌شده و شبیه‌سازی‌های مجازی علوم، تجربه یادگیری تعاملی و شخصی‌سازی‌شده را فراهم ساختند. نوآوری/اصالت این پژوهش: این مطالعه محصول یادگیری نوآورانه‌ای را معرفی می‌کند که اصول آموزش STEM را با قابلیت‌های تطبیقی مبتنی بر هوش مصنوعی در یک بستر E-LKPD واحد ترکیب نموده و به طور خاص برای آموزش علوم مدارس ابتدایی در اندونزی طراحی شده است. این یکپارچگی دوگانه، چالش پایین بودن سواد علمی دانش‌آموزان اندونزی مطابق با داده‌های PISA 2022 را هدف قرار داده و همزمان به نیاز روزافزون به یادگیری دیجیتال مبتنی بر هوش مصنوعی در کلاس‌های قرن بیست و یکم پاسخ می‌دهد.

Science, technology, engineering, and mathematics (STEM) education has become central to Africa’s development aspirations and technological transformation. However, persistent gaps in scientific capability, technological agency, and innovation outcomes continue to widen. This article examines how global science and technology (S&T) asymmetry shapes African STEM education systems: structurally, institutionally, and epistemically. Using a conceptual analytical approach, the study analyzes how inherited institutional cultures and structures, economic constraints, epistemic hierarchies, and emerging digital dependencies converge to influence STEM education systems across the continent. The analysis is organized around four interconnected domains: systemic foundations, curriculum packages, human capital, and innovation ecosystems. Across these domains, the findings show that African STEM education systems are deeply embedded in externally shaped policy frameworks, donor-driven priorities, and global benchmarking regimes. At the policy level, reliance on imported models and weak coordination undermines long-term system building. At the practice level, fragile institutional capacity, inadequate funding and infrastructure, talent loss, and fragmented innovation systems constrain meaningful implementation. These conditions weaken the capacity of STEM education to inspire learners, support teachers, foster technological agency, and connect scientific learning to local problem-solving and development pathways. Drawing on illustrative country cases and development experiences from non-African contexts, the article argues that Africa’s STEM education challenges are primarily structural and institutional. The paper concludes by outlining general pathways for strengthening African STEM education via reclaiming policy autonomy, ecosystem-based approaches, strategic public investment, and alignment with national and continental development priorities.

آموزش علوم، فناوری، مهندسی و ریاضیات (STEM) به محوریت آرمان‌های توسعه و تحول فناورانه آفریقا بدل شده است. با این حال، شکاف‌های ماندگار در توانمندی علمی، عاملیت فناورانه و پیامدهای نوآوری همچنان در حال گسترش است. این مقاله بررسی می‌کند که چگونه عدم‌تقارن جهانی علم و فناوری (S&T) به‌صورت ساختاری، نهادی و معرفتی بر نظام‌های آموزش STEM در آفریقا تأثیر می‌گذارد. با بهره‌گیری از رویکرد تحلیلی مفهومی، پژوهش حاضر تحلیل می‌کند که چگونه فرهنگ‌ها و ساختارهای نهادی به ارث رسیده، محدودیت‌های اقتصادی، سلسله‌مراتب معرفتی و وابستگی‌های نوظهور دیجیتال در هم می‌آمیزند تا بر نظام‌های آموزش STEM در سراسر قاره تأثیرگذار باشند. تحلیل در چهار حوزه به‌هم‌پیوسته سازمان یافته است: بنیان‌های نظام‌مند، بسته‌های درسی، سرمایه انسانی و زیست‌بوم‌های نوآوری. یافته‌ها در این حوزه‌ها نشان می‌دهد که نظام‌های آموزش STEM در آفریقا عمیقاً در چارچوب‌های سیاستی شکل‌گرفته از خارج، اولویت‌های مبتنی بر کمک‌های بین‌المللی و رژیم‌های ارزیابی جهانی جای گرفته‌اند. در سطح سیاست‌گذاری، اتکاء به الگوهای وارداتی و ضعف هماهنگی، ساختارسازی بلندمدت نظام را تضعیف می‌کند. در سطح عمل، ظرفیت نهادی شکننده، تأمین مالی و زیرساخت ناکافی، فرار استعداد و نظام‌های نوآوری پراکنده، اجرای معنادار را محدود می‌سازد. این شرایط، توان آموزش STEM را برای الهام‌بخشی به یادگیرندگان، حمایت از معلمان، تقویت عاملیت فناورانه و پیوند یادگیری علمی با حل مسائل محلی و مسیرهای توسعه تضعیف می‌کند. با بهره‌گیری از نمونه‌های کشوری و تجارب توسعه‌ای از زمینه‌های غیرآفریقایی، مقاله استدلال می‌کند که چالش‌های آموزش STEM در آفریقا عمدتاً ساختاری و نهادی است. در پایان، مسیرهای کلی برای تقویت آموزش STEM در آفریقا از طریق بازپس‌گیری خودمختاری سیاستی، رویکردهای مبتنی بر زیست‌بوم، سرمایه‌گذاری راهبردی دولتی و همسویی با اولویت‌های توسعه ملی و قاره‌ای ترسیم می‌شود.

Introduction Teaching complex and abstract concepts in atomic physics remains challenging. Integrating STEM principles, applied-oriented learning, and immersive technologies such as virtual reality (VR) may support conceptual understanding and visualization. Methods This study combined bibliometric analysis, a quantitative meta-analysis of 15 eligible empirical studies, and a pilot VR-based assessment. The pilot involved 22 pre-service physics teachers who completed a VR-based lesson on Rutherford's experiment and evaluated the learning experience using a Likert-scale survey covering conceptual clarity, visualization and interactivity, motivation and interest, and STEM and applied orientation. Results The meta-analysis showed a strong positive effect of STEM- and applied-oriented instruction on learning outcomes, with a mean standardized difference (Cohen's d) of 1.28 (95% CI: 0.98–1.58). The pilot assessment also showed generally positive student evaluations across all four dimensions. Discussion The findings support the pedagogical potential of combining STEM-oriented, applied, and immersive approaches in atomic physics education and may inform the preparation of future physics teachers and the integration of digital technologies into secondary and higher education.

مقدمه آموزش مفاهیم پیچیده و انتزاعی در فیزیک اتمی همچنان چالش‌برانگیز است. ادغام اصول STEM، یادگیری مبتنی بر کاربرد و فناوری‌های فراگیر مانند واقعیت مجازی (VR) می‌تواند به درک مفهومی و تجسم کمک کند. روش‌ها این پژوهش با ترکیب تحلیل کتاب‌سنجی، فراتحلیل کمی ۱۵ مطالعه تجربی واجد شرایط و یک ارزیابی آزمایشی مبتنی بر VR انجام شد. در بخش آزمایشی، ۲۲ دانشجوی معلم فیزیک پیش‌خدمت در یک درس مبتنی بر VR درباره آزمایش رادرفورد شرکت کردند و تجربه یادگیری خود را با استفاده از پرسشنامه لیکرت در چهار بعد شفافیت مفهومی، تجسم و تعاملی بودن، انگیزش و علاقه‌مندی، و جهت‌گیری STEM و کاربردی ارزیابی کردند. یافته‌ها فراتحلیل نشان داد که آموزش مبتنی بر STEM و کاربردی تأثیر مثبت و قوی بر پیامدهای یادگیری دارد، با میانگین تفاوت استاندارد شده (d کوهن) برابر با ۱٫۲۸ (فاصله اطمینان ۹۵٪: ۰٫۹۸ تا ۱٫۵۸). ارزیابی آزمایشی نیز به طور کلی ارزیابی‌های مثبت دانشجویان را در هر چهار بعد نشان داد. بحث یافته‌ها از ظرفیت آموزشی ترکیب رویکردهای مبتنی بر STEM، کاربردی و فراگیر در آموزش فیزیک اتمی حمایت می‌کند و می‌تواند به آماده‌سازی معلمان آینده فیزیک و ادغام فناوری‌های دیجیتال در آموزش متوسطه و عالی کمک کند.

We present a STEM-based learning trajectory, centered on the phenomenon of earthquakes, that aims to develop spatial reasoning in eight-year-old children. The trajectory has as an end product the design of an evacuation route. Based on a framework integrating spatial reasoning actions, reference frames, and the differentiation of micro-, meso- and macrospaces, the trajectory tasks combine concrete resources (measuring tools, recycled materials) with digital ones (e.g., Google Maps, Google Earth, LightBot) so that students can analyze representations, measure distances, as well as construct and test instruments and artifacts (e.g., a seismograph) not usually included in the primary school curriculum. It is designed to help students articulate and move between different spatial sizes and their representations and use adequate measuring instruments for each. Within a design-based research (DBR) study, the trajectory was implemented with groups of children from a disadvantaged context in Mexico, in two phases and in different modalities: online, during the Covid-19 pandemic, and face-to-face the following year. We describe the pedagogical framework, learning environment, and trajectory design, and report results derived from the analysis of the implementation data –video and audio recordings, photos and student productions. We discuss the practical implications of combining digital and concrete resources, mathematics and the other STEM disciplines; we argue that this can be considered an extended sense of blended learning that helps build a classroom culture of inquiry and gives children agency over their own reasoning. We end by acknowledging the constraints of our work and discuss the accessibility limitations of the online modality in our implementation.

در این پژوهش، یک مسیر یادگیری مبتنی بر STEM با محوریت پدیده زلزله ارائه می‌شود که هدف آن توسعه استدلال فضایی در کودکان هشت‌ساله است. محصول نهایی این مسیر، طراحی مسیر تخلیه می‌باشد. بر اساس چارچوبی که کنش‌های استدلال فضایی، چارچوب‌های مرجع و تمایز بین فضاهای خرد، میانه و کلان را ادغام می‌کند، وظایف این مسیر منابع عینی (ابزارهای اندازه‌گیری، مواد بازیافتی) را با منابع دیجیتال (مانند Google Maps، Google Earth، LightBot) ترکیب می‌کند تا دانش‌آموزان بتوانند بازنمایی‌ها را تحلیل کنند، فاصله‌ها را اندازه‌گیری نمایند و همچنین ابزارها و مصنوعات (مانند یک لرزه‌نگار) را که معمولاً در برنامه درسی دبستان گنجانده نمی‌شوند، بسازند و آزمایش کنند. این مسیر به گونه‌ای طراحی شده است که به دانش‌آموزان کمک کند تا بتوانند بین اندازه‌های فضایی مختلف و بازنمایی‌های آن‌ها حرکت و ارتباط برقرار کنند و برای هر یک از ابزارهای اندازه‌گیری مناسب استفاده نمایند. در قالب یک مطالعه پژوهش مبتنی بر طراحی (DBR)، این مسیر با گروه‌هایی از کودکان در یک زمینه محروم در مکزیک، در دو مرحله و در قالب‌های مختلف اجرا شد: آنلاین، در دوران همه‌گیری کووید-۱۹ و حضوری در سال بعد. چارچوب آموزشی، محیط یادگیری و طراحی مسیر شرح داده می‌شود و نتایج حاصل از تحلیل داده‌های اجرا – شامل ضبط‌های ویدئویی و صوتی، عکس‌ها و تولیدات دانش‌آموزان – گزارش می‌شود. پیامدهای عملی ترکیب منابع دیجیتال و عینی، ریاضیات و سایر رشته‌های STEM مورد بحث قرار می‌گیرد؛ استدلال می‌شود که این امر می‌تواند به عنوان معنای گسترده‌ای از یادگیری ترکیبی تلقی شود که به ایجاد فرهنگ پرسشگری در کلاس و اعطای عاملیت به کودکان در استدلال خود کمک می‌کند. در پایان، محدودیت‌های کار خود را اذعان کرده و محدودیت‌های دسترسی در قالب آنلاین اجرای خود را مورد بحث قرار می‌دهیم.

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.

Education for Sustainable Development (ESD) calls for higher education institutions (HEIs) to equip graduates with the competencies needed to address complex sustainability challenges while fulfilling their Third Mission of community engagement and societal development. This study presents a small, exploratory, one-group pretest-post-test pilot evaluation of the EDUSTEM framework, a service-learning approach designed to integrate sustainability-oriented learning into STEM (Science, Technology, Engineering and Mathematics) education through interdisciplinary, community-based learning experiences. An exploratory mixed-methods design without a control or comparison group was employed with 50 undergraduate STEM students and pre-service teachers enrolled at the largest technical university in Southeastern Europe. Curriculum analysis informed the co-design of service-learning modules with faculty members and community stakeholders. The programme was evaluated using pre- and post-intervention surveys, competency assessment rubrics, and thematic analysis of students’ reflective journals. The results indicated statistically significant changes observed following participation in the programme in sustainability knowledge [pre-test: M = 6.2, SD = 1.5; post-test: M = 8.4, SD = 1.1; mean difference = 2.2, 95% CI [1.69, 2.71], t(49) = 8.72, p < .001, Cohen's d = 1.23] and student engagement in applying STEM knowledge to community challenges [pre-test: M = 3.8, SD = 1.0; post-test: M = 4.5, SD = 0.5; mean difference = 0.7, 95% CI [0.49, 0.91], t(49) = 6.54, p < .001, Cohen's d = 0.92]. Qualitative findings suggested that participants perceived increased sustainability awareness, interdisciplinary collaboration, communication, and civic responsibility following participation in the programme. Given the exploratory design and the absence of a comparison group, these pre-post changes cannot be attributed conclusively to the EDUSTEM programme. The findings therefore provide exploratory evidence regarding the educational potential of the framework rather than confirmatory evidence of intervention effectiveness.

آموزش برای توسعه پایدار (ESD) از مؤسسات آموزش عالی (HEIs) می‌خواهد که فارغ‌التحصیلان را به شایستگی‌های لازم برای مواجهه با چالش‌های پیچیده پایداری مجهز کنند و همزمان مأموریت سوم خود یعنی تعامل با جامعه و توسعه اجتماعی را نیز تحقق بخشند. این مطالعه یک ارزیابی آزمایشی مقدماتی با طرح پیش‌آزمون-پس‌آزمون تک‌گروهی از چارچوب EDUSTEM ارائه می‌دهد؛ رویکردی مبتنی بر یادگیری خدمت‌محور که با هدف ادغام یادگیری مبتنی بر پایداری در آموزش STEM (علوم، فناوری، مهندسی و ریاضیات) از طریق تجارب یادگیری میان‌رشته‌ای و مبتنی بر جامعه طراحی شده است. در این پژوهش، از طرح آمیخته اکتشافی بدون گروه کنترل یا مقایسه با مشارکت ۵۰ دانشجوی کارشناسی رشته‌های STEM و معلمان پیش‌خدمت که در بزرگ‌ترین دانشگاه فنی جنوب‌شرقی اروپا ثبت‌نام کرده بودند، استفاده شد. تحلیل برنامه درسی به هم‌طراحی ماژول‌های یادگیری خدمت‌محور با اعضای هیئت علمی و ذینفعان جامعه کمک کرد. برنامه با استفاده از پرسشنامه‌های پیش و پس از مداخله، روبریک‌های ارزیابی شایستگی و تحلیل تماتیک یادداشت‌های بازتابی دانشجویان ارزیابی شد. نتایج نشان داد تغییرات معنادار آماری پس از شرکت در برنامه در دانش پایداری [پیش‌آزمون: M = 6.2، SD = 1.5؛ پس‌آزمون: M = 8.4، SD = 1.1؛ تفاوت میانگین = 2.2، 95% CI [1.69, 2.71]، t(49) = 8.72، p < .001، d کوهن = 1.23] و مشارکت دانشجویان در به‌کارگیری دانش STEM برای چالش‌های جامعه [پیش‌آزمون: M = 3.8، SD = 1.0؛ پس‌آزمون: M = 4.5، SD = 0.5؛ تفاوت میانگین = 0.7، 95% CI [0.49, 0.91]، t(49) = 6.54، p < .001، d کوهن = 0.92] مشاهده شد. یافته‌های کیفی نشان داد که شرکت‌کنندگان پس از حضور در برنامه، افزایش آگاهی نسبت به پایداری، همکاری میان‌رشته‌ای، ارتباطات و مسئولیت‌پذیری مدنی را ادراک کردند. با توجه به ماهیت اکتشافی طرح پژوهش و نبود گروه مقایسه، این تغییرات پیش و پس از مداخله را نمی‌توان به طور قطعی به برنامه EDUSTEM نسبت داد. بنابراین یافته‌ها شواهد اکتشافی درباره ظرفیت آموزشی این چارچوب ارائه می‌کنند و نه شواهد تأییدی درباره اثربخشی مداخله.

This narrative case study features the early career experiences and outcomes of eight former pre-service teachers in the North Carolina Teaching Fellows program (NCTFP). The NCTFP is a teacher recruitment program that provides forgivable loans and professional development in exchange for participants’ commitment to teach in high-needs subjects upon graduation. Study participants joined the NCTFP in 2018-19 as postsecondary students in secondary STEM education. Interview and written data were collected in 2019 to understand how and why students chose to participate in the NCTFP and their educational and career goals. Follow up interviews were conducted in 2024 to understand how participants’ educational and career interests and plans remained consistent or deviated over time, especially in the context of NCTFP forgivable loans and service commitments. Three major themes illustrate the ways that educational structures, actual teaching experiences, and the loans themselves shaped participants’ lives, and their plans for the future.

این مطالعه موردی روایی به بررسی تجارب و پیامدهای شغلی اولیه هشت معلم پیش‌خدمت سابق در برنامه همکاران تدریس کارولینای شمالی (NCTFP) می‌پردازد. NCTFP یک برنامه جذب معلم است که وام‌های قابل‌بخشش و توسعه حرفه‌ای را در ازای تعهد شرکت‌کنندگان به تدریس در دروس با نیاز بالا پس از فارغ‌التحصیلی ارائه می‌دهد. شرکت‌کنندگان در مطالعه در سال ۲۰۱۸-۱۹ به عنوان دانشجویان آموزش متوسطه STEM به NCTFP پیوستند. داده‌های مصاحبه و نوشتاری در سال ۲۰۱۹ جمع‌آوری شد تا مشخص شود دانشجویان چگونه و چرا تصمیم به شرکت در NCTFP گرفتند و اهداف آموزشی و شغلی آنان چه بوده است. مصاحبه‌های پیگیری در سال ۲۰۲۴ انجام شد تا مشخص شود علایق و برنامه‌های آموزشی و شغلی شرکت‌کنندگان تا چه اندازه در طول زمان ثابت مانده یا تغییر کرده است، به‌ویژه در زمینه وام‌های قابل‌بخشش NCTFP و تعهدات خدمتی. سه مضمون اصلی، چگونگی تأثیر ساختارهای آموزشی، تجارب واقعی تدریس و خود وام‌ها بر زندگی شرکت‌کنندگان و برنامه‌های آینده آنان را نشان می‌دهد.

Educational psychology plays a critical role in preparing future Science, Technology, Engineering, and Mathematics (STEM) teachers by supporting evidence-based instructional practices and the development of transversal competencies. This study evaluates the effectiveness of Educational Psychology in a STEM Fields module developed within the Erasmus+ academy for STEM teachers project for preservice science teachers. A quantitative single-group pre-test–post-test quasi-experimental design is employed with 54 participants. The blended 4-week module integrates face-to-face and online learning activities focusing on educational psychology, teacher proactivity, time management, and collaborative work. The results indicate a statistically significant improvement in participants’ transversal STEM competencies following the intervention, with no significant gender differences observed. Descriptive findings further show notable improvements in inclusive instructional design, educational psychology-based decision-making, and collaborative learning. Participants also report high levels of self-perceived thematic competence and overall satisfaction with the module. Overall, the findings suggest that integrating educational psychology into STEM teacher education can effectively enhance pre-service teachers’ pedagogical competencies, foster essential transversal skills, and support more inclusive and evidence-informed STEM teaching.

روان‌شناسی تربیتی نقش حیاتی در آماده‌سازی معلمان آینده علوم، فناوری، مهندسی و ریاضیات (STEM) ایفا می‌کند، از طریق حمایت از شیوه‌های آموزشی مبتنی بر شواهد و توسعه شایستگی‌های عرضی. این پژوهش اثربخشی روان‌شناسی تربیتی در یک ماژول حوزه‌های STEM را که در چارچوب پروژه آکادمی Erasmus+ برای معلمان STEM برای معلمان پیش‌خدمت علوم توسعه یافته است، ارزیابی می‌کند. طرح پژوهش شبه‌آزمایشی تک‌گروهی با پیش‌آزمون و پس‌آزمون به صورت کمی با ۵۴ شرکت‌کننده اجرا شده است. این ماژول ترکیبی چهار هفته‌ای، فعالیت‌های یادگیری حضوری و آنلاین را با تمرکز بر روان‌شناسی تربیتی، پیش‌فعالی معلم، مدیریت زمان و کار گروهی تلفیق می‌کند. نتایج نشان می‌دهد که پس از مداخله، بهبود معنادار آماری در شایستگی‌های عرضی STEM شرکت‌کنندگان مشاهده شده است و تفاوت معناداری از نظر جنسیت وجود ندارد. یافته‌های توصیفی همچنین بهبود قابل توجهی را در طراحی آموزشی فراگیر، تصمیم‌گیری مبتنی بر روان‌شناسی تربیتی و یادگیری مشارکتی نشان می‌دهد. شرکت‌کنندگان همچنین سطوح بالایی از شایستگی موضوعی ادراک‌شده و رضایت کلی از ماژول را گزارش کردند. در مجموع، یافته‌ها حاکی از آن است که ادغام روان‌شناسی تربیتی در آموزش معلمان STEM می‌تواند به طور مؤثری شایستگی‌های آموزشی معلمان پیش‌خدمت را ارتقا دهد، مهارت‌های عرضی اساسی را تقویت کند و از آموزش STEM فراگیرتر و مبتنی بر شواهد حمایت نماید.

This study examines how cross-subject integration in STEM education can be embedded within formal curriculum structures through institutional design rather than individual teacher initiative. The research was conducted at a STEM-specialist secondary school in Astana, Kazakhstan, where informatics functions as a coordinating subject across science and humanities disciplines. The study analyses two dimensions of curriculum organisation: (1) the vertical progression of the informatics curriculum across Grades 6–10, from digital literacy and data handling to programming and independent project work; and (2) a horizontal coordination mechanism in which informatics and subject teachers design shared learning tasks and independently assess different dimensions of the same student products. Data include curriculum documents, assessment rubrics, student project work ( n = 36 students, comprising three complete project groups from the chemistry integration cycle), and teacher perspectives collected through informal conversational exchanges. Findings document how co-assessment structures differentiated disciplinary feedback from two independent knowledge positions within a single task, and how teachers perceived this structure as making disciplinary expectations more explicit in student preparation. The study introduces the concept of an interdisciplinary assessment ecology as a distributed evaluation structure in which subject specialists assess distinct dimensions of shared student artefacts. The results suggest that such integration can be implemented through formal planning routines embedded in existing curriculum structures without additional curriculum time for students or external funding, though it does require coordinated teacher time for quarterly cross-departmental planning sessions.

این مطالعه بررسی می‌کند که چگونه ادغام میان‌موضوعی در آموزش STEM می‌تواند از طریق طراحی نهادی و نه صرفاً ابتکار فردی معلمان، در ساختارهای رسمی برنامهٔ درسی جای گیرد. پژوهش در یک دبیرستان تخصصی STEM در آستانه، قزاقستان انجام شده است که در آن، درس انفورماتیک به عنوان یک موضوع هماهنگ‌کننده میان رشته‌های علوم و علوم انسانی ایفای نقش می‌کند. این مطالعه دو بُعد از سازماندهی برنامهٔ درسی را تحلیل می‌کند: (۱) پیشرفت عمودی برنامهٔ درسی انفورماتیک در پایه‌های ششم تا دهم، از سواد دیجیتال و داده‌پردازی تا برنامه‌نویسی و کار پروژه‌ای مستقل؛ و (۲) سازوکار هماهنگی افقی که در آن معلمان انفورماتیک و سایر دروس، وظایف یادگیری مشترک طراحی کرده و به طور مستقل ابعاد مختلف یک محصول دانش‌آموزی را ارزیابی می‌کنند. داده‌ها شامل اسناد برنامهٔ درسی، روبریک‌های ارزیابی، کارهای پروژه‌ای دانش‌آموزان (n = 36 دانش‌آموز، شامل سه گروه کامل پروژه از چرخهٔ ادغام شیمی) و دیدگاه‌های معلمان که از طریق گفتگوهای غیررسمی جمع‌آوری شده‌اند، می‌باشد. یافته‌ها نشان می‌دهد که ساختارهای هم‌ارزیابی، بازخوردهای متمایز رشته‌ای را از دو جایگاه دانشی مستقل در قالب یک وظیفه واحد فراهم می‌کند و معلمان این ساختار را موجب شفاف‌تر شدن انتظارات رشته‌ای در آماده‌سازی دانش‌آموزان می‌دانند. این مطالعه مفهوم «بوم‌شناسی ارزیابی میان‌رشته‌ای» را به عنوان ساختار ارزیابی توزیع‌شده‌ای معرفی می‌کند که در آن متخصصان هر رشته، ابعاد متمایز مصنوعات مشترک دانش‌آموزی را ارزیابی می‌کنند. نتایج نشان می‌دهد چنین ادغامی می‌تواند از طریق روال‌های برنامه‌ریزی رسمی که در ساختارهای موجود برنامهٔ درسی تعبیه شده‌اند، بدون نیاز به زمان اضافی برای دانش‌آموزان یا تأمین مالی خارجی اجرا شود، هرچند نیازمند هماهنگی زمانی معلمان برای جلسات برنامه‌ریزی میان‌بخشی فصلی است.

While systems thinking is recognized as a main competency of science, technology, engineering, and mathematics (STEM) education and education for sustainability (EfS), the ways educators apply these skills in the classroom and how they shape instruction remains unclear. This study investigates systems thinking competence among STEM educators and its impact on the integration of sustainability topics and content into the curriculum. Using a mixed methods approach, data were collected from STEM educators across the U.S. state of Pennsylvania. The results indicate that high school educators tend to have higher systems thinking competence, place greater importance on EfS, and more frequently incorporate sustainability topics into their lessons compared to elementary educators. In addition, a positive correlation was found between an educator’s systems thinking competence and their perceived importance of EfS. These findings suggest the potential value of supporting the development of systems thinking skills among K-12 educators, particularly those teaching lower grades, which may help strengthen their perceptions of the importance of EfS and support related educational outcomes.

در حالی که تفکر سیستمی به عنوان یکی از شایستگی‌های اصلی آموزش علوم، فناوری، مهندسی و ریاضیات (STEM) و آموزش برای پایداری (EfS) شناخته می‌شود، نحوه به‌کارگیری این مهارت‌ها توسط آموزگاران در کلاس درس و چگونگی تأثیر آن بر شکل‌دهی آموزش همچنان نامشخص است. این پژوهش به بررسی شایستگی تفکر سیستمی در میان آموزگاران STEM و تأثیر آن بر ادغام موضوعات و محتوای مرتبط با پایداری در برنامه درسی می‌پردازد. با استفاده از رویکرد روش‌های ترکیبی، داده‌ها از آموزگاران STEM در سراسر ایالت پنسیلوانیای آمریکا گردآوری شد. نتایج نشان می‌دهد که آموزگاران دبیرستانی تمایل دارند شایستگی بالاتری در تفکر سیستمی داشته باشند، اهمیت بیشتری برای EfS قائل شوند و موضوعات مرتبط با پایداری را بیشتر از آموزگاران ابتدایی در دروس خود بگنجانند. علاوه بر این، همبستگی مثبتی بین شایستگی تفکر سیستمی آموزگار و اهمیت ادراک‌شده EfS توسط وی مشاهده شد. این یافته‌ها بر ارزش بالقوه حمایت از توسعه مهارت‌های تفکر سیستمی در میان آموزگاران مقاطع K-12، به‌ویژه آموزگاران پایه‌های پایین‌تر، تأکید دارد که می‌تواند به تقویت نگرش آن‌ها نسبت به اهمیت EfS و حمایت از پیامدهای آموزشی مرتبط کمک کند.

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.

A foundational assumption in applying Ajzen's Theory of Planned Behavior (TPB) to STEM teacher education is that prospective teachers' perceived behavioural control reflects the actual enabling conditions of their institutional environment. This study tests that assumption empirically in the context of STEM integration in Karachi, Pakistan, one of the most understudied urban teacher education landscapes in South Asia. Using an explanatory sequential mixed-methods design, we surveyed 310 prospective teachers and interviewed 15 teacher educators. Findings reveal that while prospective teachers held strongly positive perceptions of integrated STEM education and available opportunities, teacher educators consistently reported that actual STEM infrastructure, such as laboratories, digital tools, and interdisciplinary planning time, is substantially more limited. Furthermore, knowledge of STEM education emerged as the strongest predictor of positive perceptions, with self-efficacy and behavioural intentions also making significant contributions. Ultimately, the study identifies a systematic opportunity-reality divergence in which prospective teachers overestimate institutional support. This pattern reframes the local policy problem: the barrier to STEM implementation in Pakistan is not insufficient teacher motivation, but the structural absence of the enabling conditions that motivated teachers assume exist.

یکی از فرض‌های بنیادی در به‌کارگیری نظریه رفتار برنامه‌ریزی‌شده آجزن (TPB) در آموزش معلمان STEM این است که کنترل رفتاری ادراک‌شده توسط معلمان آینده‌نگر، بازتاب‌دهنده شرایط واقعی تسهیل‌کننده در محیط نهادی آن‌ها است. این پژوهش به‌صورت تجربی این فرض را در زمینه‌ی ادغام STEM در کراچی، پاکستان، که یکی از کمتر مطالعه‌شده‌ترین بسترهای شهری آموزش معلمان در جنوب آسیا است، مورد آزمون قرار می‌دهد. با استفاده از طرح پژوهش ترکیبی تبیینی متوالی، از ۳۱۰ معلم آینده‌نگر پرسش‌نامه به‌عمل آمد و با ۱۵ مدرس معلم مصاحبه شد. یافته‌ها نشان می‌دهد که اگرچه معلمان آینده‌نگر نگرش‌های بسیار مثبتی نسبت به آموزش یکپارچه STEM و فرصت‌های موجود داشتند، مدرسان معلم به‌طور مداوم گزارش کردند که زیرساخت واقعی STEM، مانند آزمایشگاه‌ها، ابزارهای دیجیتال و زمان برنامه‌ریزی میان‌رشته‌ای، به‌طور قابل‌توجهی محدودتر است. افزون بر این، دانش آموزش STEM به‌عنوان قوی‌ترین پیش‌بینی‌کننده نگرش‌های مثبت ظاهر شد و خودکارآمدی و نیت‌های رفتاری نیز سهم معناداری داشتند. در نهایت، این پژوهش یک واگرایی نظام‌مند میان فرصت و واقعیت را شناسایی می‌کند که در آن معلمان آینده‌نگر حمایت نهادی را بیش از حد برآورد می‌کنند. این الگو مسئله سیاست‌گذاری محلی را بازتعریف می‌کند: مانع اجرای STEM در پاکستان، کمبود انگیزه معلم نیست، بلکه فقدان ساختاری شرایط تسهیل‌کننده‌ای است که معلمان باانگیزه فرض می‌کنند وجود دارد.

A foundational assumption in applying Ajzen's Theory of Planned Behavior (TPB) to STEM teacher education is that prospective teachers' perceived behavioural control reflects the actual enabling conditions of their institutional environment. This study tests that assumption empirically in the context of STEM integration in Karachi, Pakistan, one of the most understudied urban teacher education landscapes in South Asia. Using an explanatory sequential mixed-methods design, we surveyed 310 prospective teachers and interviewed 15 teacher educators. Findings reveal that while prospective teachers held strongly positive perceptions of integrated STEM education and available opportunities, teacher educators consistently reported that actual STEM infrastructure, such as laboratories, digital tools, and interdisciplinary planning time, is substantially more limited. Furthermore, knowledge of STEM education emerged as the strongest predictor of positive perceptions, with self-efficacy and behavioural intentions also making significant contributions. Ultimately, the study identifies a systematic opportunity-reality divergence in which prospective teachers overestimate institutional support. This pattern reframes the local policy problem: the barrier to STEM implementation in Pakistan is not insufficient teacher motivation, but the structural absence of the enabling conditions that motivated teachers assume exist.

یکی از فرض‌های بنیادی در به‌کارگیری نظریه رفتار برنامه‌ریزی‌شده آجزن (TPB) در آموزش معلمان STEM این است که کنترل رفتاری ادراک‌شده توسط معلمان آینده‌نگر، بازتاب‌دهنده شرایط واقعی تسهیل‌کننده در محیط نهادی آن‌ها است. این پژوهش به‌صورت تجربی این فرض را در زمینه‌ی ادغام STEM در کراچی، پاکستان، که یکی از کمتر مطالعه‌شده‌ترین بسترهای شهری آموزش معلمان در جنوب آسیا است، مورد آزمون قرار می‌دهد. با استفاده از طرح پژوهش ترکیبی تبیینی متوالی، از ۳۱۰ معلم آینده‌نگر پرسش‌نامه به‌عمل آمد و با ۱۵ مدرس معلم مصاحبه شد. یافته‌ها نشان می‌دهد که اگرچه معلمان آینده‌نگر نگرش‌های بسیار مثبتی نسبت به آموزش یکپارچه STEM و فرصت‌های موجود داشتند، مدرسان معلم به‌طور مداوم گزارش کردند که زیرساخت واقعی STEM، مانند آزمایشگاه‌ها، ابزارهای دیجیتال و زمان برنامه‌ریزی میان‌رشته‌ای، به‌طور قابل‌توجهی محدودتر است. افزون بر این، دانش آموزش STEM به‌عنوان قوی‌ترین پیش‌بینی‌کننده نگرش‌های مثبت ظاهر شد و خودکارآمدی و نیت‌های رفتاری نیز سهم معناداری داشتند. در نهایت، این پژوهش یک واگرایی نظام‌مند میان فرصت و واقعیت را شناسایی می‌کند که در آن معلمان آینده‌نگر حمایت نهادی را بیش از حد برآورد می‌کنند. این الگو مسئله سیاست‌گذاری محلی را بازتعریف می‌کند: مانع اجرای STEM در پاکستان، کمبود انگیزه معلم نیست، بلکه فقدان ساختاری شرایط تسهیل‌کننده‌ای است که معلمان باانگیزه فرض می‌کنند وجود دارد.

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.

This research integrates systematic literature review and bibliometric analysis methods to evaluate the role of the Project-Based Learning (PjBL) approach in developing 21st-century skills among K–12 students. This study uniquely combines large-scale bibliometric mapping with a targeted systematic review to bridge macro-level research trends and micro-level pedagogical implications. The scientific implication of this hybrid design is that it provides a dual-perspective roadmap: the bibliometric results reveal global structural shifts and emerging gaps, while the systematic synthesis offers actionable strategies for scaling PjBL from isolated classroom experiments to broader curriculum-wide integrations. Following PRISMA guidelines, a comprehensive search in ScienceDirect and Scopus yielded 20 core articles (2020–2025) for qualitative synthesis, while 1,345 articles were analyzed bibliometrically to visualize collaboration networks and keyword relationships. The findings reveal PjBL’s significant potential in enhancing critical thinking, problem-solving, and creativity, particularly within STEM and computational thinking contexts. By identifying critical limitations in teacher competence and technical infrastructure, this review aims to suggest potential directions for future research, particularly emphasizing the potential benefits of longitudinal studies on institutional support..Overall, the results provide a high-resolution baseline for researchers and practitioners to enhance PjBL’s effectiveness in contemporary K–12 educational settings.

این پژوهش با ادغام روش‌های مرور نظام‌مند ادبیات و تحلیل کتاب‌سنجی، نقش رویکرد یادگیری مبتنی بر پروژه (PjBL) را در توسعه مهارت‌های قرن بیست‌ویکم در میان دانش‌آموزان K–12 ارزیابی می‌کند. این مطالعه به‌طور منحصربه‌فرد، ترسیم کتاب‌سنجی در مقیاس وسیع را با مرور نظام‌مند هدفمند ترکیب می‌کند تا پیوندی میان روندهای پژوهشی در سطح کلان و پیامدهای آموزشی در سطح خرد برقرار سازد. پیامد علمی این طراحی ترکیبی آن است که نقشه‌راهی با دو دیدگاه فراهم می‌کند: نتایج کتاب‌سنجی، تغییرات ساختاری جهانی و شکاف‌های نوظهور را آشکار می‌سازد، در حالی که سنتز نظام‌مند، راهبردهای عملی برای گسترش PjBL از آزمایش‌های منفرد کلاسی به ادغام‌های گسترده‌تر در سطح برنامه درسی ارائه می‌دهد. با پیروی از دستورالعمل‌های PRISMA، جستجوی جامعی در ScienceDirect و Scopus انجام شد که ۲۰ مقاله اصلی (۲۰۲۰–۲۰۲۵) برای سنتز کیفی انتخاب گردید، در حالی که ۱۳۴۵ مقاله به‌صورت کتاب‌سنجی برای ترسیم شبکه‌های همکاری و روابط کلیدواژه‌ای تحلیل شدند. یافته‌ها نشان می‌دهد که PjBL پتانسیل قابل‌توجهی در ارتقای تفکر انتقادی، حل مسئله و خلاقیت، به‌ویژه در زمینه‌های STEM و تفکر محاسباتی دارد. با شناسایی محدودیت‌های اساسی در شایستگی معلمان و زیرساخت فنی، این مرور تلاش دارد جهت‌گیری‌های بالقوه‌ای برای پژوهش‌های آتی پیشنهاد کند و به‌ویژه بر مزایای بالقوه مطالعات طولی درباره حمایت‌های نهادی تأکید می‌کند. در مجموع، نتایج مبنایی با وضوح بالا برای پژوهشگران و دست‌اندرکاران فراهم می‌کند تا اثربخشی PjBL را در محیط‌های آموزشی معاصر K–12 ارتقا دهند.