Content uploaded by Ildikó Holik
Author content
All content in this area was uploaded by Ildikó Holik on Mar 02, 2024
Content may be subject to copyright.
Oktatás , digitalizáció és civil társadalOm
169
Civil Szemle KülönSzám 2023
Bevezetés
A hazai és a nemzetközi kompetenciamérések eredményei arra hívják fel a
figyelmet, hogy az alap- és középfokú oktatásban komoly hiányosságok tapasztal-
hatók a szövegértés mellett a matematika, illetve a természettudományok terüle-
tén (PISA 2018; TIMSS 2019; PIRLS 2021 Összefoglaló jelentés). Problémák merülnek
fel a tanulók érdeklődése és a természettudományok területeihez való viszonyulása
tekintetében is. A lehetséges okok feltárása mellett különböző javaslatok is meg-
fogalmazódnak a hazai és nemzetközi szakirodalomban a tanulók eredményeinek
javítása céljából: a kognitív területek fejlesztése mellett elengedhetetlen a problé-
mamegoldó és az algoritmikus gondolkodás fejlesztése, továbbá a tanulók motivá-
lása (Csullog–D. Molnár–Lannert 2014), szükséges a szemléletváltás, a módszertani
megújulás az oktatásban (Csapó–Funke 2017).
Tanulmányunkban a STEM (természettudomány, technológia, mérnöki tudomá-
nyok, matematika) területek oktatásával és a STEM-alapú készségek fejlesztésével
foglalkozunk. Hangsúlyozzuk az egyes STEM-területek integrálási lehetőségeit (iS-
TEM), mivel ez a szemléletmód hozzájárul az oktatás hatékonyságának növeléséhez
és az interdiszciplináris gondolkodás kialakításához (Nadelson–Seifert 2017). Ez a
megközelítés azért jött létre, hogy jobban felkészítse a diákokat a 21. század kihívá-
saira, ösztönözve őket a kritikai gondolkodásra, problémamegoldásra, kreativitásra
és innovációra. Az integrált STEM-oktatásnak számos módszertani sajátossága és
társadalmi vonatkozása van, amely a transzverzális készségek kialakításában és
fejlesztésében is nagy jelentőséggel bír.
Az integrált stem-oktAtás módszertAni sAjátosságAi
és társAdAlmi vonAtkozásAi
Holik Ildikó–Márton Zoltán–Baross Márk Tamás–Molnár György
Oktatás , digitalizáció és civil társadalOm
Civil Szemle KülönSzám 2023
170
Tanulmányunk foglalkozik az integrált STEM-oktatás társadalmi vonatkozásaival,
a tanulók felkészítésének lehetőségeivel a munkaerő-piaci kihívásokra, illetve a
különböző projektek és nonprofit szervezetek szerepével a STEM-területek fejlesz-
tésében és népszerűsítésében, hatékonyságának fokozásában.
Az iSTEM-oktatás célja, hogy a tanulók megértsék a természettudományok, a
technológia, a mérnöki tudományok és a matematika közötti összefüggéseket és a
gyakorlatban komplex módon alkalmazzák az elméleti ismereteiket. Az iSTEM-ok-
tatás hatékonyságát növelik a résztvevőközpontú módszerek, például a gamifiká-
ció, a projektmódszer, a kutatásalapú tanulás, a kollaboratív és kooperatív munka-
végzés, a problémamegoldáson alapuló feladatok alkalmazása (Thibaut és mtsai,
2018). A sikeres iSTEM-oktatás sikeres megvalósításához szükséges, hogy az egyes
tantárgyakat oktató pedagógusok is együttműködjenek a tanulási tevékenységek
tervezésében (Privara 2019). Ez a szemlélet fogalmazódik meg a kollaborációra
épülő, ún. CiSTEM-modellbem, amely célja egy olyan oktatási folyamatot támogató
keretrendszer kidolgozása a tanárképzésben résztvevők és a már gyakorló peda-
gógusok számára, amely felkészíti őket az integrált STEM-oktatásra (Kersánszki et
al. 2022).
Tanulmányunkban az iSTEM-oktatás „jó gyakorlataként” bemutatunk egy konk-
rét tananyagfejlesztést, amely a szakképzésben tanulók számára készült. A tan-
anyag összekapcsolja, integrálja az egyes STEM-területeket, az élményalapú taní-
tásra építve. Célja egy fémhulladék-kereső robot megtervezése és megvalósítása
projektfeladatként. A tananyag elméleti része ismerteti a fémhulladékok típusait és
újrahasznosíthatóságukat környezetvédelmi szempontok alapján, azáltal összekap-
csolja a tanulók fizikai, kémiai, biológia és földrajzi ismereteit, emellett egy projekt
keretein belül bemutatja, hogy miként lehet megvalósítani egy fémhulladék-kereső
robotot, ezáltal épít a tanulók műszaki és informatikai tudására is.
A projektben a tanulók kutató-, tervező-, kivitelező- és értékelő munkát végez-
nek. A tevékenységek komplexitása hozzájárul a tanulók önálló munkavégzésének,
kreativitásának, pontosságának, problémamegoldásának, kritikus gondolkodásá-
nak, együttműködésének, csapatmunkájának, tervezői gondolkodásának, reflexió-
jának fejlesztéséhez.
A projekt kiváló alapot biztosíthat a magyarországi új szakképzési gyakorlathoz,
a képzési és kimeneti követelményrendszerhez, és mintát nyújthat a különböző
projektfeladatok elkészítéséhez. Kutatómunkánkhoz hozzájárultak azok a gyakor-
lati tapasztalatok, amelyeket egy Erasmus+ program keretein belül szereztünk. A
nemzetközi partnerektől kapott visszajelzések megerősítették fejlesztésünk mód-
szertani és gyakorlati megvalósíthatóságát.
Tanulmányunkban kiemelten foglalkozunk a STEM (természettudomány, techno-
lógia, mérnöki tudományok, matematika) oktatásának és a STEM-alapú készségek
fejlesztésének jelentőségével, valamint a nonprofit szektor szerepével ezen a terü-
leten. Különös figyelmet fordítunk a STEM-oktatásban részt vevő nonprofit szer-
vezetekre, mint például a STEM Platform Alapítványra és a Technológiai Oktatásért
Oktatás , digitalizáció és civil társadalOm
171
Civil Szemle KülönSzám 2023
Alapítványra, amelyek kulcsfontosságú szerepet játszanak a STEM-oktatás fejlesz-
tésében és terjesztésében, mind Magyarországon, mind az Európai Unió szintjén.
Ezek a szervezetek a vállalati, kormányzati, köz- és felsőoktatási szektorokkal való
szoros együttműködés révén támogatják a STEM-orientációjú programok megva-
lósulását elősegítve ezzel a műszaki és természettudományi képzések népszerű-
sítését és a STEM-oktatásban részt vevők számának növelését. A STEM Platform
Alapítvány például a Junior Engineer Academy Program keretében, a Deutsche Te-
lekom Stiftunggal közösen, tudománynépszerűsítő eseményeket szervez, amelyek
gyakorlati foglalkozások révén közelítik a diákokat a mérnöki szakmához. Ezenkívül
a Rolling Office Program, amelyet a Technológiai Oktatásért Alapítvánnyal közösen
hajtanak végre, innovatív módon szolgálja a technológiai oktatást azáltal, hogy a
legkorszerűbb informatikai újításokat viszi el Magyarország legeldugottabb részeire
is, hozzájárulva ezzel a gyerekek technológia iránti érdeklődésének felkeltéséhez és
fejlesztéséhez
Ezek a példák és kezdeményezések világosan mutatják a nonprofit szektor fon-
tos szerepét a STEM-oktatás fejlesztésében és terjesztésében, ami elengedhetetlen
a tanulók készségeinek fejlesztéséhez és az interdiszciplináris gondolkodás előse-
gítéséhez. Az integrált STEM-oktatás és a társadalmi vonatkozások részletes elem-
zése lehetővé teszi, hogy jobban megértsük ezen kezdeményezések társadalmi
hatását.
Az integrált STEM-oktatás társadalmi vonatkozásai
Napjaink rohamos, dinamikus technológiai fejlődése, gazdasági és társadalmi
változásai az oktatásra is hatást gyakorolnak. A szakképzésnek alkalmazkodnia kell
az új munkaerő-piaci elvárásokhoz, a speciális szakmai kihívásokhoz.
Egyre fontosabbá válik a munkaerőpiacon, hogy a munkavállalók ne csupán
magas szintű szakmai ismeretekkel (hard skillekkel), hanem inter- és intraperszonális
készségekkel is rendelkezzenek, így tudnak helytállni a munka folyamatosan változó
világában. A digitális és technológiai fejlődés következtében (Fűzi et al. 2022) a ta-
nulási környezetek is átalakultak (Molnár et al. 2022; Benedek–Sík 2023), a modern
információs társadalom egyre jobban igényli az IKT-eszközök széleskörű alkalma-
zását.
A STEM-területek oktatása hozzájárul a munkaerő-piaci elvárásokra való fel-
készítéshez és a nemzetközi versenyképesség javításához (Akgunduz–Mesu-
toğlu 2021). A jövőbe tekintő vállalatoknál a tudományterületek ismerete mellett
új szempontok jelentek meg a munkaerő kiválasztásnál. Az új foglalkoztatottak
munkatevékenységeinek szakszerűsége és az elvégzett munka minősége függ a
problémamegoldó képességük fejlettségi szintjétől; a tanulási képességüktől; az al-
kalmazkodókészségüktől; a csapatmunkára való alkalmasságuktól, valamint a projekt-
központú szemléletüktől (Katona–Kővári 2018).
Oktatás , digitalizáció és civil társadalOm
Civil Szemle KülönSzám 2023
172
A STEM-oktatás alapvető jellemzője a természettudományos, a műszaki és a
matematikai ismeretek felhasználása napi vagy társadalmi problémák megoldására.
A komplex, interdiszciplináris megközelítésmód jellemzi (Holik–Sanda 2023).
A STEM-területek alkalmazása lehetőséget teremt a tanulók számára, hogy gya-
korlati megoldásokat találjanak a társadalmi és környezeti kihívásokra, például az
éghajlatváltozásra vagy az egészségügyi problémákra.
A STEM-területek fejlesztésében és népszerűsítésében jelentős szerepet kapnak
különböző projektek, nonprofit szervezetek, civil kezdeményezések. Magyarországi
példaként emeljük ki az EFOP-3.4.4 –16–2017-00019 projektet (2017 és 2020 kö-
zött), az Óbudai Egyetem és a Technológiai Oktatásért Alapítvány részvételével. Az
„EFOP-3.4.4 –16–2017-00019” projekt az integrált STEM-oktatás társadalmi vonat-
kozásainak vizsgálatára kiváló példa, hiszen az Európai Unió által finanszírozott, a
magyar oktatási rendszer fejlesztését célzó kezdeményezés. A projekt célja, hogy
„proaktív tevékenységével növekedjen azon fiatalok száma, akik MTMI/STEM fel-
sőoktatási szakokra jelentkeznek, és ezáltal növekedjen a felsőfokú képzettségi
szint aránya” (https://stem-efop-344.uni-obuda.hu/). A projekt keretében meg-
valósult programok és tevékenységek célja, hogy hozzájáruljanak az alap- és kö-
zépfokú oktatásban tapasztalható hiányosságok pótlásához, különös tekintettel a
természettudományok, a technológia, a mérnöki tudományok és a matematika te-
rületeire. A projekt ezt a célt készségfejlesztő és kommunikációs programok meg-
valósításával, pályaorientációs tevékenységgel, a STEM-szakok népszerűsítésével
valósította meg. A projekt társadalmi vonatkozásai között kiemelendő a STEM-te-
rületek iránti érdeklődés növelése, amely kritikus fontosságú a jövő munkaerő-pi-
aci igényeinek kielégítése szempontjából. Az EFOP-projekt által támogatott kez-
deményezések, mint például a tanárképzési programok, az iskolai infrastruktúra
fejlesztése, és a diákok számára szervezett gyakorlati foglalkozások, hozzájárulnak
a tanulók kritikai gondolkodásának, problémamegoldó képességének és kreativi-
tásának fejlesztéséhez. Ezen felül, a projekt hangsúlyt fektet a pedagógusok szak-
mai fejlődésére is, biztosítva számukra az integrált STEM-oktatás módszertanának
megismerését és alkalmazását a gyakorlatban. A projekt kiemelt figyelmet fordított
a hátrányos földrajzi, társadalmi és gazdasági helyzetből származó fiatalok kép-
zettségi szintjének javítására, illetve a felsőfokú végzettséghez történő jutásuk elő-
segítésére (https://stemhungary.com/). A projekt társadalmi vonatkozásai között
kiemelendő a STEM-területek iránti érdeklődés növelése, amely kritikus fontosságú
a jövő munkaerő-piaci igényeinek kielégítése szempontjából. Az EFOP-projekt által
támogatott kezdeményezések, mint például a tanárképzési programok, az iskolai
infrastruktúra fejlesztése, és a diákok számára szervezett gyakorlati foglalkozások,
hozzájárulnak a tanulók kritikai gondolkodásának, problémamegoldó képességé-
nek és kreativitásának fejlesztéséhez. Ezen felül, a projekt hangsúlyt fektet a pe-
dagógusok szakmai fejlődésére is, biztosítva számukra az integrált STEM-oktatás
módszertanának megismerését és alkalmazását a gyakorlatban. A Technológiai Ok-
tatásért Alapítvány egy független magyar nonprofit szervezet, amely feladataként
tűzte ki, hogy a technológia területén inspirálja és tanítsa a fiatalokat.
Oktatás , digitalizáció és civil társadalOm
173
Civil Szemle KülönSzám 2023
A projekt által nyújtott lehetőségek, mint például a projektmódszertan alkalma-
zása és az élményalapú tanulás, nemcsak az oktatás minőségének javítását céloz-
zák, hanem a társadalmi inklúziót is elősegítik. Az EFOP-projekt tehát nem csak az
oktatási eredmények javítására koncentrál, hanem arra is törekszik, hogy csökkent-
se a társadalmi egyenlőtlenségeket az oktatáshoz való hozzáférés terén, különös
tekintettel a hátrányos helyzetű csoportokra.
A „Magyarországi STEM Platform” egységes koordinációt és támogatást biz-
tosít a Magyarországon zajló STEM-oktatási és fejlesztési programok számára. Az
„EFOP-3.4.4 –16–2017-00019” projekt így nem csupán egy oktatási kezdeménye-
zés, hanem egy társadalmi értéket teremtő és a jövő generációinak jobb esélyeket
kínáló program. Az integrált STEM-oktatás társadalmi vonatkozásainak vizsgálata
során ezért fontos kiemelni, hogy a projekt hozzájárul a tudásalapú társadalom
fejlődéséhez, az oktatási egyenlőtlenségek csökkentéséhez, valamint a gazdasági
és társadalmi innováció előmozdításához. Célja a műszaki és természettudományi
képzések népszerűsítése, e területek sajátosságainak megjelenítése, közvetítése a
társadalom felé, továbbá a STEM-oktatásban résztvevők számának növelése (például
szakmai programokkal, műhelyfoglalkozásokkal, pályaorientációs programokkal,
nyári gyerekegyetemekkel, tartalomfejlesztő tevékenységekkel). Mindezt szoros
együttműködésben valósítja meg a kormányzat, az oktatás, különböző vállalatok
és nonprofit szervezetek képviselőivel. A Magyarországi STEM Platform képviseli a
fenti célokat és feladatokat az EU STEM Koalícióban (https://stemhungary.com/ és
https://stem.uni-obuda.hu/).
A Nők a Tudományban Egyesület nőket és a lányokat támogatja abban, hogy
érvényesüljenek a tudományos és technológiai pályákon. Céljuk, hogy a fiatalok
magabiztosan induljanak el a STEM-területek irányába. Ezt a célt női példaképek
bemutatásával, közösségépítéssel, mentorálással és szakirányú foglalkozásokkal
érik el. Az egyesület fontosnak tartja, hogy a lányok, a nők ne a társadalmi vagy
családi elvárások mentén, hanem a saját tapasztalataik és élményeik alapján hoz-
zák meg azt a döntést, hogy hol tanuljanak tovább, hogy mivel foglalkozzanak a
jövőben, hogy milyen szakterületen helyezkedjenek el. A tevékenységi körükbe
tartozik a kutatómunka, a kreatív eseményszervezés, a tudománykommunikáció.
Programjaik között szerepel a Lányok Napja, amely egy országos, a STEM-terüle-
tekhez közel álló szakmákat népszerűsítő pályaorientációs nap diáklányok számára
(https://nokatud.hu/).
A tanulók munkaerő-piaci felkészítéséhez járul hozzá az iSTEM-modell, a termé-
szettudományos, a technológiai, a mérnöki és a matematikai ismeretek integrálásá-
val, a különböző területek közötti kapcsolatok, összefüggések feltárásával.
Az integrált STEM-oktatás célja, hogy felkészítse a diákokat a modern munkaerő-
piacra, amely fokozottan igényli a STEM-területeken való jártasságot. Az integrált
STEM-oktatás hozzájárul a fiatal generáció innovációs képességeinek fejlesztéséhez,
ami elősegítheti a társadalmi és gazdasági fejlődést. Továbbá az integrált STEM-ok-
tatás elősegítheti a diverzitást a STEM-területeken, azáltal, hogy ösztönzi a külön-
böző háttérrel rendelkező diákokat, különféle szempontokkal és megközelítésekkel.
Oktatás , digitalizáció és civil társadalOm
Civil Szemle KülönSzám 2023
174
A hatékony iSTEM-oktatás hosszú távon hozzájárul ahhoz, hogy növekedjen a
STEM-területekhez kapcsolódó szakmák társadalmi megbecsültsége. Mindez akkor
valósulhat meg, ha a STEM-oktatás pedagógusaival együttműködve olyan tanulási
tevékenységek tervezésére kerül sor, amelyekben a diákok a négy területről szár-
mazó ismereteiket és készségeiket alkalmazhatják a gyakorlatban (Privara, 2019).
Az iSTEM-modell kiváló lehetőségeket teremt a tanulók szociális készségeinek
fejlesztésére, a kommunikáció, a kooperáció, a kollaboráció gyakorlására. Az iSTEM
feladatok megoldása növeli a közösségekhez való tartozás érzését, ezáltal hozzá-
járul a társadalmi izoláció elkerüléséhez, az iskolai lemorzsolódás csökkentéséhez.
A természettudományhoz, technológiához, mérnöki tudományokhoz és mate-
matikához kapcsolódó foglalkozások (például mérnök, orvos) egy ország gazdasági
és társadalmi fejlődésének fontos hajtóerői. Az integrált STEM-alapú szakképzés
fejleszti a tanulók kreatív problémamegoldását, az analitikus és logikus gondol-
kodását, digitális készségeit, mely kompetenciák elengedhetetlenek a modern in-
formációs társadalomban, a folyamatosan változó gazdasági, társadalmi környeze-
tünkben. Az integrált STEM-oktatás hatékonyan járulhat hozzá a diákok személyes
és szakmai fejlődéséhez, valamint társadalmi kihívások kezeléséhez, miközben elő-
készíti őket a modern munkaerőpiac jövőbeli kihívásaira.
Az integrált STEM-oktatás módszertani jellegzetességei
A tanulók sokszor nem látják át az összefüggéseket a különböző tantárgyak
között, azokat egymástól elszigetelten tanulják. A hétköznapokban és a munka
világában viszont valós problémákkal találkoznak, amelyek megoldásához olyan
készségekre van szükségük, amelyek átívelnek a tudományágakon (Thibaut és
mtsai, 2018). Az integrált STEM-tanulás két vagy több STEM-tantárgy tananyagát
egyesíti egy kollektív tanulási élményben. Az integráció a STEM-oktatásban tartal-
mi- és kontextusintegráció formájában valósulhat meg. A tartalmi integráció olyan
strukturált, esetleg flexibilis STEM-tanterv elkészítését jelenti, amellyel egynél több
tudományág is lefedhető. A kontextusintegráció ezzel szemben azt jelenti, hogy
egy diszciplínát helyezünk a középpontba, és azt más tudományterületek kontex-
tusainak kiválasztásával tanítjuk, anélkül, hogy figyelmen kívül hagynánk a fő
diszciplína egyedi jellemzőit (Corlu–Capraro 2014; Kertil–Gurel 2016). Az alap- és
középfokú oktatás keretei között a STEM-oktatás célja, hogy a tanulók megfe-
lelő szintű STEM-műveltséggel rendelkezzenek (Bybee 2013): olyan ismeretekkel,
képességekkel, készségekkel és attitűdökkel, amelyek segítségével valós helyze-
tekben kérdéseket tehetnek fel, problémákat azonosíthatnak és oldhatnak meg,
természeti jelenségeket magyarázhatnak meg és következtetéseket vonhatnak le.
További cél, hogy a tanulók megértsék, hogy a STEM-hez tartozó területek hogyan
hatnak az anyagi, szellemi, kulturális és társadalmi környezetünkre; motiváltak le-
gyenek abban, hogy betekintést nyerjenek a STEM-hez kapcsolódó kérdésekbe,
továbbá konstruktív és reflektív állampolgárként foglalkozzanak e területekkel.
Oktatás , digitalizáció és civil társadalOm
175
Civil Szemle KülönSzám 2023
Az integrált STEM-oktatás élményközpontú, interaktív oktatási módszerek al-
kalmazásával lehet hatékony (Holik–Sanda 2023).
A STEM-területeken jól alkalmazható a problémaközpontú tanulás (Kersánszki
és mtsai 2022), amely azt jelenti, hogy a tanítási-tanulási folyamat középpontjában
egy vagy több probléma áll. A tanulók csoportmunkában, gyakorlati feladatokkal,
valós problémák értelmezésével és megoldásával mélyíthetik el előzetes tudásukat.
A tanár az ismeret átadójából a problémamegoldó folyamat elősegítőjévé válik
(Bybee 2013). Ahhoz, hogy a tanulók felkészüljenek a valós, sok esetben multidisz-
ciplináris problémák megoldására, a diákoknak integrálniuk szükséges a különféle
STEM-tudományterületek tananyagát. A különféle tudományágak tanulási tartal-
mának integrálása lehetővé teszi a különféle tárgykörökben felmerülő problémák
megoldását (Hardy 2001).
Szintén eredményes módszer a tervezésalapú tanulás (Mayo et al. 1995), amely
során tanulók maguk kezdeményezik a tanulást kreatív, előremutató gyakorlati
megoldások tervezésével, amik megfelelnek a szakmai, a társadalmi és az ipari
elvárásoknak. Ez a tanulási megközelítés arra készteti a tanulókat, hogy részt ve-
gyenek a problémamegoldásban, ezen kívül az empirikus tanulásban, miközben
megosztják ötleteiket társaikkal (Kersánszki et al. 2022). Az ipar olyan szakembere-
ket keres, akik olyan tervezési ismeretekkel bírnak, amelyek interdiszciplináris mó-
don integrálódnak a kreatív gondolkodással. A tervezésalapú tanulást a kvalitatív
gondolkodás, az eszmefuttatás, az ötletelés, a prototípusalkotás és a specikáció
jellemzi.
További eredményes módszer a kutatásalapú tanulás, amely nem pusztán kísér-
letezésből áll, hanem a hipotézisek felállításával, feltárással, kísérletek tervezésével,
adatgyűjtéssel, az adatok rendszerezésével, értelmezésével, a modellezéssel, to-
vábbá a szakszerű érveléssel kapcsolatos képességeket is igényel (Chandrasekaran
et al. 2013). Elősegíti a magasabb szintű gondolkodást, továbbá a metakognitív
készségek fejlődését, amik elengedhetetlenek a hatékonyabb tanuláshoz (Quintana
et al. 2014; Pedaste et al. 2015).
A kooperatív tanulás szintén kiválóan alkalmazható az integrált STEM-okta-
tásban. Kagan (2009) a kooperatív tanulás 4 alapelvét határozta meg: az építő
egymásrautaltság, az egyéni felelősség, az egyenlő részvétel és a párhuzamos in-
terakció. Guzey et al. (2016) szerint a kooperatív tanulás egyfajta megközelítés,
amelyben a tanulók kis csoportokba rendeződve dolgoznak együtt, hogy fejleszteni
tudják a csapatmunkával és a kommunikációval kapcsolatos képességeiket. John-
son és Johnson (1998) modellje szerint a kooperatív tanulás alkalmával a tanulók
csapatban dolgoznak egy kollektív célkitűzés elérése érdekében, az alábbi alapel-
vek előtérbe helyezésével: pozitív kölcsönös függőség, egyéni elszámoltathatóság,
szemtől-szembeni elősegítő interakció, az együttműködési készségek megfelelő
használata, csoportos feldolgozás.
A kooperatív tanulás során a tanulók egyénileg felelősek a munkájukért, érté-
kelik saját, valamint a csoport egészének munkáját is. E módszernek köszönhetően
megtanulnak csoportban dolgozni és együttműködni társaikkal.
Oktatás , digitalizáció és civil társadalOm
Civil Szemle KülönSzám 2023
176
Mindeközben fejlődnek a személyközi készségeik és megtanulják kezelni a
konfliktusokat.
A tanulást segítő modellek is hozzájárulnak a STEM-oktatás sikerességéhez,
mivel interaktív környezetet biztosítanak a diákok részére. Lényeges, hogy ez a
tanulási környezet, illetve a tevékenység interaktív élményt nyújtson a tanulók szá-
mára. A modellek és a modellfejlesztés különösen hasznosak a tanulók részére a
számítási feladatokra épülő tantárgyak, területek elsajátításában.
Az integrált STEM-oktatás értékes lehetőségeket kínál a diákok számára (Fra-
ser 2001; Tóth-Téglás et al. 2016; Lavicza et al. 2020; Chmielewska 2022), többek
között az érdeklődés felkeltése, a motiváció, a kreativitás kibontakoztatása és a
problémamegoldás tekintetében. A lehetséges előnyök és az integrált STEM-ok-
tatásra fókuszáló növekvő figyelem ellenére ennek az új oktatási stratégiának a
kivitelezése számos nehézségbe ütközik. Problémaként merül fel, hogy egy integ-
rált STEM-megközelítés bevezetése egy nagyon jól megalapozott, szegregált és
diszciplináris alapú tantárgyi struktúrával rendelkező oktatási rendszerben alapos
változtatásokat igényel a tantervben (Thibaut et al. 2018). A pedagógusok számára
is kihívást jelenthet a megszokott tantervtől való eltérés, valamint a STEM-tar-
talmak integrálása a meglévő tantervbe (Bagiati–Evangelou 2015). Továbbá az in-
tegrált STEM-oktatás megvalósításához szükséges, hogy a tanulók rendelkezésére
álljanak különféle anyagok és erőforrások, például építőipari vagy elektronikus,
informatikai eszközök. Ezért költség- és időigényes lehet egy olyan iskolai környe-
zet megteremtése, amely támogatja a tanítás és tanulás integrált STEM-szemléletét
(Bennett et al. 1999).
Interdiszciplináris pedagógusképzések
A pedagógusképzésnek is alkalmazkodni kell a munkaerő-piaci elvárásokhoz
és a megváltozott tanulási környezetekhez. Az integrált STEM-oktatási tananyagok
kooperatív, interdiszciplináris tervezése, valamint megvalósítása előremutató stra-
tégiát jelent a pedagógusképzésben. Emiatt olyan tanulási platformra van szükség,
amely magában foglalja a tanulási tevékenységeket, a tervezésen és a reflektív gya-
korlaton keresztül történő, csapatban szabályozott kooperatív, interdiszciplináris,
csoportmunkában szervezett tanulást.
A valós élet problémái túlságosan összetettek ahhoz, hogy egyetlen tudomány-
területre építve lehessen őket megoldani. Emiatt a különféle tudományágak közti
együttműködés létfontosságú a modern társadalmunkban. Az alábbiakban három
olyan modellt ismertetünk, amelyek jól alkalmazhatók az interdiszciplináris okta-
tásban, és hozzájárulnak a tanulók interdiszciplináris készségeinek fejlesztéséhez,
valamint a kurzusok tervezéséhez.
Oktatás , digitalizáció és civil társadalOm
177
Civil Szemle KülönSzám 2023
A Repko és Szostak modellje
Repko és Szostak modellje (2017) az interdiszciplináris vizsgálatok elvégzésé-
hez nyújt segítséget. A kutatók szerint a tanulóknak a saját tudományágukból
szükséges kiindulniuk, s ily módon kell feltárniuk, hogy más tudományágak milyen
perspektívákat kínálnak. Ezt követően a különféle perspektívák integrálásával a
tanulók újabb felismerésekhez juthatnak (1. ábra).
1. ábra. Repko és Szostak modellje
Forrás: Repko–Szostak 2017 alapján saját ábra.
Határátlépési modell
A „határátlépés” vagy „közvetítés” modellje (Akkerman–Bakker 2011) a kü-
lönböző világok, tudományteruletek határán történő tanulói tanulást jelenti. Ezt
Kluijtmans (2019) „hídépítők nevelésének” is nevezte. A diákok megtanulnak „köz-
vetítőként” fellépni ezen kulönféle világok között. Például más (szakmai) nyelvet
használnak az iskolai gyakorlatokon, mint az egyetemen. Sanne Akkerman és Art-
hur Bakker megállapították, hogy az ilyen határtapasztalatok négy tanulási mecha-
nizmushoz vezethetnek (2. ábra). Ezeket a tanulási mechanizmusokat eszközként
használják a határokat átlépő oktatás fejlesztéséhez és a tanulási célok megfogal-
mazásához (Cremers et al. 2016).
Oktatás , digitalizáció és civil társadalOm
Civil Rev i e w SpeCial iSSue 2023
168
zet megteremtése, amely támogatja a tanítás és tanulás integrált STEM-szemléletét
(Bennett et al. 1999).
Interdiszciplináris pedagógusképzések
A pedagógusképzésnek is alkalmazkodni kell a munkaerő-piaci elvárásokhoz
és a megváltozott tanulási környezetekhez. Az integrált STEM-oktatási tananyagok
kooperatív, interdiszciplináris tervezése, valamint megvalósítása előremutató stra-
tégiát jelent a pedagógusképzésben. Emiatt olyan tanulási platformra van szükség,
amely magában foglalja a tanulási tevékenységeket, a tervezésen és a reflektív
gyakorlaton keresztül történő, csapatban szabályozott kooperatív, interdiszcipliná-
ris, csoportmunkában szervezett tanulást.
A valós élet problémái túlságosan összetettek ahhoz, hogy egyetlen tudomány-
területre építve lehessen őket megoldani. Emiatt a különféle tudományágak közti
együttműködés létfontosságú a modern társadalmunkban. Az alábbiakban három
olyan modellt ismertetünk, amelyek jól alkalmazhatók az interdiszciplináris okta-
tásban, és hozzájárulnak a tanulók interdiszciplináris készségeinek fejlesztéséhez,
valamint a kurzusok tervezéséhez.
A Repko és Szostak modellje
Repko és Szostak modellje (2017) az interdiszciplináris vizsgálatok elvégzésé-
hez nyújt segítséget. A kutatók szerint a tanulóknak a saját tudományágukból
szükséges kiindulniuk, s ily módon kell feltárniuk, hogy más tudományágak milyen
perspektívákat kínálnak. Ezt követően a különféle perspektívák integrálásával a
tanulók újabb felismerésekhez juthatnak (1. ábra).
1. ábra. Repko és Szostak modellje
Forrás: Repko–Szostak 2017 alapján saját ábra.
1. ábra
Repko és Szostak modellje (Repko – Szostak, 2017 alapján saját ábra)
Határátlépési modell
A "határátlépés" vagy "közvetítés” modellje (Akkerman – Bakker, 2011) a különböző világok,
tudományterületek határán történő tanulói tanulást jelenti. Ezt Kluijtmans (2019) "hídépítők
nevelésének" is nevezte. A diákok megtanulnak "közvetítőként" fellépni ezen különféle világok
között. Például más (szakmai) nyelvet használnak az iskolai gyakorlatokon, mint az egyetemen.
Sanne Akkerman és Arthur Bakker megállapították, hogy az ilyen határtapasztalatok négy
tanulási mechanizmushoz vezethetnek (2. ábra). Ezeket a tanulási mechanizmusokat
eszközként használják a határokat átlépő oktatás fejlesztéséhez és a tanulási célok
megfogalmazásához (Cremers és mtsai, 2016).
2. ábra
Határátlépési modell (Akkerman – Bakker, 2011 alapján saját ábra)
Integrálja a különböző felfogásokat és vonja le a következtetéseket.
Hozzon létre közös alapot.
Határozza meg a különböző diszciplináris felfogások közötti különbségeket és hasonlóságokat.
Végezzen irodalmi áttekintést.
Határozza meg a különböző tudományágak lehetséges hozzájárulásait.
Magyarázza meg, hogy a probléma megoldása miért igényel interdiszciplináris megközelítést.
A probléma meghatározása
Átalakulás:
a tanuló újabb ötleteket szerez, továbbá ezeket az eredeti gyakorlatában használja, újabb
gyakorlatot, esetleg újabb "identitást" hozva létre.
Reflexió:
a differenciák megtapasztalása arra készteti a tanulót, hogy újrafogalmazza saját gyakorlatát. A
különféle gyakorlatok perspektíváinak cseréjére kerül sor.
Koordináció:
ahogy a tanuló jobban megismeri a környezeteket, újabb, esetleg alternatív erőforrásokat, ezen
kívül eljárásokat használ fel, hogy lehetővé tegye a gyakorlatok közti effektív koordinációt.
Azonosítás:
egy eltérő miliő megtapasztalása révén a tanuló újból megérti, hogy a különféle gyakorlatok
hogyan különböznek (egymást kiegészítve) egymástól.
Oktatás , digitalizáció és civil társadalOm
Civil Szemle KülönSzám 2023
178
2. ábra. Határátlépési modell
Forrás: Akkerman–Bakker 2011 alapján saját ábra.
Rendszerszemléletű gondolkodás modellje
A rendszerszemléletű gondolkodás nem más, mint annak megértése, hogy a
(komplex) rendszerek hogyan kapcsolódnak egymáshoz, illetve hogy az egyik rend-
szerben bekövetkező változások hatást gyakorolnak egy másik rendszerre. A külön-
féle rendszerek közti kapcsolatok átláthatóvá tételére e modell olyan vizualizációs
technikákat alkalmaz, mint az ok-okozati ábrák vagy a gondolattérkép. Matthews
és Jones (2007) a rendszerszemléletű gondolkodást hasznos módszernek nevezi a
kulönböző nézőpontok integrálására, az interdiszciplináris problémák feldolgozá-
sánál. Hat lépést fogalmaznak meg egy komplex probléma megoldásához (3. ábra).
3. ábra. Rendszergondolkodási modell
Forrás: Matthews és Jones alapján saját ábra.
A rendszerszemléletű gondolkodás egy „holisztikus megközelítésként” fogható
fel, amely megmutatja, hogy minden mindennel összefügg.
Oktatás, digitalizáció és civil társadalOm
169
Civil Rev i e w SpeCial iSSue 2023
Határátlépési modell
A “határátlépés” vagy “közvetítés” modellje (Akkerman – Bakker, 2011) a kü-
lönböző világok, tudományterületek határán történő tanulói tanulást jelenti. Ezt
Kluijtmans (2019) “hídépítők nevelésének” is nevezte. A diákok megtanulnak “köz-
vetítőként” fellépni ezen különféle világok között. Például más (szakmai) nyelvet
használnak az iskolai gyakorlatokon, mint az egyetemen. Sanne Akkerman és Art-
hur Bakker megállapították, hogy az ilyen határtapasztalatok négy tanulási mecha-
nizmushoz vezethetnek (2. ábra). Ezeket a tanulási mechanizmusokat eszközként
használják a határokat átlépő oktatás fejlesztéséhez és a tanulási célok megfogal-
mazásához (Cremers et al. 2016).
2. ábra. Határátlépési modell (Akkerman
Forrás: Bakker 2011 alapján saját ábra.
Rendszerszemléletű gondolkodás modellje
A rendszerszemléletű gondolkodás nem más, mint annak megértése, hogy
a (komplex) rendszerek hogyan kapcsolódnak egymáshoz, illetve hogy az egyik
rendszerben bekövetkező változások hatást gyakorolnak egy másik rendszerre. A
különféle rendszerek közti kapcsolatok átláthatóvá tételére e modell olyan vizu-
alizációs technikákat alkalmaz, mint az ok-okozati ábrák vagy a gondolattérkép.
Matthews és Jones (2007) a rendszerszemléletű gondolkodást hasznos módszer-
nek nevezi a különböző nézőpontok integrálására, az interdiszciplináris problémák
feldolgozásánál. Hat lépést fogalmaznak meg egy komplex probléma megoldásá-
hoz (3. ábra).
1. ábra
Repko és Szostak modellje (Repko – Szostak, 2017 alapján saját ábra)
Határátlépési modell
A "határátlépés" vagy "közvetítés” modellje (Akkerman – Bakker, 2011) a különböző világok,
tudományterületek határán történő tanulói tanulást jelenti. Ezt Kluijtmans (2019) "hídépítők
nevelésének" is nevezte. A diákok megtanulnak "közvetítőként" fellépni ezen különféle világok
között. Például más (szakmai) nyelvet használnak az iskolai gyakorlatokon, mint az egyetemen.
Sanne Akkerman és Arthur Bakker megállapították, hogy az ilyen határtapasztalatok négy
tanulási mechanizmushoz vezethetnek (2. ábra). Ezeket a tanulási mechanizmusokat
eszközként használják a határokat átlépő oktatás fejlesztéséhez és a tanulási célok
megfogalmazásához (Cremers és mtsai, 2016).
2. ábra
Határátlépési modell (Akkerman – Bakker, 2011 alapján saját ábra)
Integrálja a különböző felfogásokat és vonja le a következtetéseket.
Hozzon létre közös alapot.
Határozza meg a különböző diszciplináris felfogások közötti különbségeket és hasonlóságokat.
Végezzen irodalmi áttekintést.
Határozza meg a különböző tudományágak lehetséges hozzájárulásait.
Magyarázza meg, hogy a probléma megoldása miért igényel interdiszciplináris megközelítést.
A probléma meghatározása
Átalakulás:
a tanuló újabb ötleteket szerez, továbbá ezeket az eredeti gyakorlatában használja, újabb
gyakorlatot, esetleg újabb "identitást" hozva létre.
Reflexió:
a differenciák megtapasztalása arra készteti a tanulót, hogy újrafogalmazza saját gyakorlatát. A
különféle gyakorlatok perspektíváinak cseréjére kerül sor.
Koordináció:
ahogy a tanuló jobban megismeri a környezeteket, újabb, esetleg alternatív erőforrásokat, ezen
kívül eljárásokat használ fel, hogy lehetővé tegye a gyakorlatok közti effektív koordinációt.
Azonosítás:
egy eltérő miliő megtapasztalása révén a tanuló újból megérti, hogy a különféle gyakorlatok
hogyan különböznek (egymást kiegészítve) egymástól.
Oktatás , digitalizáció és civil társadalOm
Civil Rev i e w SpeCial iSSue 2023
170
3. ábra. Rendszergondolkodási modell
Forrás: Matthews és Jones alapján saját ábra.
A rendszerszemléletű gondolkodás egy “holisztikus megközelítésként” fogható
fel, amely megmutatja, hogy minden mindennel összefügg.
A CiSTEM modell
A proaktív STEM-tanárok az európai államokban mindenütt keresik a módját
annak, hogy megújítsák az oktatásukat. A CiSTEM2 Erasmus+ projekt négy egye-
tem (KU Leuven University, UCN University College of Northern Denmark, University
of Cyprus és Óbudai Egyetem) együttműködésében valósul meg. Célkitűzése egy
olyan keretrendszer kidolgozása a pedagógusképzésben résztvevők és a pályán
lévő tanárok részére, amely felkészíti őket az integrált STEM oktatásra (Kersánszki
et al. 2022). Az integrált STEM-tanítás fő elvei (Thibaut et al. 2018) alapján öt fő
kompetenciát határoztak meg azon pedagógusok részére, akik integrált megköze-
lítéssel kívánják tanítani a STEM-tantárgyakat az osztálytermekben (Deprez et al.
2022): a STEM tanulás tartalmának integrációját, a problémaközpontú tanulást, a
kooperatív felfedező tanulást és a tanulást segítő modelleket (4. ábra).
Rendszerszemléletű gondolkodás modellje
A rendszerszemléletű gondolkodás nem más, mint annak megértése, hogy a (komplex)
rendszerek hogyan kapcsolódnak egymáshoz, illetve hogy az egyik rendszerben bekövetkező
változások hatást gyakorolnak egy másik rendszerre. A különféle rendszerek közti kapcsolatok
átláthatóvá tételére e modell olyan vizualizációs technikákat alkalmaz, mint az ok-okozati ábrák
vagy a gondolattérkép. Matthews és Jones (2007) a rendszerszemléletű gondolkodást hasznos
módszernek nevezi a különböző nézőpontok integrálására, az interdiszciplináris problémák
feldolgozásánál. Hat lépést fogalmaznak meg egy komplex probléma megoldásához (3. ábra).
3. ábra
Rendszergondolkodási modell (Matthews és Jones alapján saját ábra)
A rendszerszemléletű gondolkodás egy "holisztikus megközelítésként" fogható fel, amely
megmutatja, hogy minden mindennel összefügg.
A CiSTEM modell
A proaktív STEM-tanárok az európai államokban mindenütt keresik a módját annak, hogy
megújítsák az oktatásukat. A CiSTEM2 Erasmus+ projekt négy egyetem (KU Leuven
University, UCN University College of Northern Denmark, University of Cyprus és Óbudai
Egyetem) együttműködésében valósul meg. Célkitűzése egy olyan keretrendszer kidolgozása a
pedagógusképzésben résztvevők és a pályán lévő tanárok részére, amely felkészíti őket az
integrált STEM oktatásra (Kersánszki és mtsai, 2022). Az integrált STEM-tanítás fő elvei
(Thibaut és mtsai, 2018) alapján öt fő kompetenciát határoztak meg azon pedagógusok részére,
akik integrált megközelítéssel kívánják tanítani a STEM-tantárgyakat az osztálytermekben
Tesztelje és adaptálja elméletét: kérjen visszajelzést másoktól, keressen több adato t, használjon
szimulációkat és modelleket. Gondolkodjon.
Határozza meg a befolyásoló pontokat.
Melyek a változás belépési pontjai/eszközei? Milyen változások vezethetnek kívánatosabb viselkedéshez?
Milyen stratégiára van szükség ehhez?
Készítsen egy "rendszertérképet. Kezdje egy központi változóval, és adjon hozzá okokat és hatásokat, zárja
be a visszacsatolási hurkokat.
Készítsen grafikont a probléma időbeli viselkedéséről. Látsz valamilyen ismerős mintázatot?
Készítsünk egy listát a problémát befolyásoló tényezőkről.
Mely tényezők a probléma "mozgatórugói", írjuk le ezeket változóként. Jelezze, hogy vannak-e ezen a
ponton ok-okozati összefüggések.
A probléma meghatározása: mi történik, ami miatt aggódunk?
Oktatás , digitalizáció és civil társadalOm
179
Civil Szemle KülönSzám 2023
A CiSTEM-modell
A proaktív STEM-tanárok az európai államokban mindenütt keresik a módját
annak, hogy megújítsák az oktatásukat. A CiSTEM2 Erasmus+ projekt négy egye-
tem (KU Leuven University, UCN University College of Northern Denmark, University
of Cyprus és Óbudai Egyetem) együttműködésében valósul meg. Célkitűzése egy
olyan keretrendszer kidolgozása a pedagógusképzésben résztvevők és a pályán
lévő tanárok részére, amely felkészíti őket az integrált STEM-oktatásra (Kersánszki
et al. 2022). Az integrált STEM-tanítás fő elvei (Thibaut et al. 2018) alapján öt fő
kompetenciát határoztak meg azon pedagógusok részére, akik integrált megköze-
lítéssel kívánják tanítani a STEM-tantárgyakat (Deprez et al. 2022): a STEM-tanulás
tartalmának integrációját, a problémaközpontú tanulást, a kooperatív felfedező
tanulást és a tanulást segítő modelleket (4. ábra).
4. ábra. Integrált STEM-oktatás, az 5 alapelv alapján
Forrás: Thibaut és mtsai, 2018 alapján saját ábra.
A projektben részt vevő négy felsőoktatási intézményben az öt kulcskompe-
tenciát a célcsoportok részére az individuális szükségletek alapján alakították ki.
A program célkitűzése, hogy ez az újabb integrált megközelítés hosszabb idő-
szakon keresztül beépüljön a képzési rendszerbe. A program kísérleti jelleggel kerül
alkalmazásra, hogy fejlesszék a tanárjelöltek és a pedagógusok kompetenciáit, ami
által az integrált STEM-oktatás alapelvei érvényesülhetnek a jövő tantermeiben
(Kersánszki et al. 2022).
Egy iSTEM-mintatananyag bemutatása
Az integrált STEM-oktatás filozófiájának jegyében egy mintatananyagot állí-
tottunk össze, amelyben alkalmaztuk az eddigiekben összefoglalt alapelveket. A
„Fémhulladék-kereső robot”-tananyag a köznevelésben és a szakképzésben tanuló
15–16 éves diákok számára készült. A tananyag a fémhulladékok problémáját és
részletes felhasználását ismerteti, valamint egy lehetséges fémhulladék-kereső ro-
botot mutat be. Ennek analógiájaként elkészíthető maga a robot, illetve saját ötle-
tekkel, megvalósítási módokkal lehet kiegészíteni ez elkészítendő eszközt.
A tananyag problémafelvetést, a tématerülethez kapcsolódó kutatómunkát, to-
vábbá az elkészítendő fémkereső robot megtervezését, kivitelezését és értékelését
tartalmazza.
Oktatás , digitalizáció és civil társadalOm
171
Civil Re v i ew SpeCial iSSue 2023
4. ábra. Integrált STEM-oktatás, az 5 alapelv alapján
Forrás: Thibaut et al. 2018 alapján saját ábra.
A projektben részt vevő négy felsőoktatási intézményben az öt kulcskompe-
tenciát a célcsoportok részére az individuális szükségletek alapján alakították ki. A
program célkitűzése, hogy ez az újabb integrált megközelítés hosszabb időszakon
keresztül beépüljön a képzési rendszerbe. A program kísérleti jelleggel kerül alkal-
mazásra, hogy fejlesszék a tanárjelöltek és a pedagógusok kompetenciáit, ami által
az integrált STEM-oktatás alapelvei érvényesülhetnek a jövő tantermeiben (Ker-
sánszki et al. 2022).
Egy iSTEM mintatananyag bemutatása
Az integrált STEM oktatás filozófiájának jegyében egy mintatananyagot állí-
tottunk össze, amelyben alkalmaztuk az eddigiekben összefoglalt alapelveket. A
„Fémhulladék kereső robot” tananyag a köznevelésben és a szakképzésben tanuló
15-16 éves diákok számára készült. A tananyag a fémhulladékok problémáját és
részletes felhasználását ismerteti, valamint egy lehetséges fémhulladék kereső ro-
botot mutat be. Ennek analógiájaként elkészíthető maga a robot, illetve saját ötle-
tekkel, megvalósítási módokkal lehet kiegészíteni ez elkészítendő eszközt.
A tananyag problémafelvetést, a tématerülethez kapcsolódó kutatómunkát, to-
vábbá az elkészítendő fémkereső robot megtervezését, kivitelezését és értékelését
tartalmazza. Az egyes fejezetekben számos feladat, ismeretanyag, érdekesség ta-
lálható, amelyek még színesebbé teszik a tanulás folyamatát. A feladatokat elvégző
diákoknak fontos tevékenységeket kell elvégezniük a projektben (kutatás, tervezés,
kivitelezés, értékelés, reflexió). Ezen tevékenységek összekapcsolják, integrálják az
egyes STEM területeket.
– Kutatás: Biológiai, kémiai, fizikai és földrajzi ismeretek és szempontok alapján a
tanulók meghatározzák a problémát és kutatásokat végeznek, melyek a problé-
ma megoldását szolgálják.
– Tervezés: Biológiai, kémiai, fizikai, földrajzi és műszaki ismeretek/szempontok
alapján a tanulók fémkereső robotot terveznek.
– Kivitelezés: A tervek alapján létrehoznak egy fémkereső robotot.
– Értékelés: Kipróbálják a robotot, továbbá értékelik a fémkereső robot erősségeit
és gyengeségeit. A saját munkájukról is értékelést végeznek.
– Reexió: Megválaszolják a következő kérdéseket: Hogyan valósult meg a projekt?
(Deprez és mtsai, 2022): a STEM tanulás tartalmának integrációját, a problémaközpontú
tanulást, a kooperatív felfedező tanulást és a tanulást segítő modelleket. (4. ábra)
4. ábra
Integrált STEM-oktatás, az 5 alapelv alapján (Thibaut és mtsai, 2018 alapján saját ábra)
A projektben részt vevő négy felsőoktatási intézményben az öt kulcskompetenciát a
célcsoportok részére az individuális szükségletek alapján alakították ki. A program célkitűzése,
hogy ez az újabb integrált megközelítés hosszabb időszakon keresztül beépüljön a képzési
rendszerbe. A program kísérleti jelleggel kerül alkalmazásra, hogy fejlesszék a tanárjelöltek és
a pedagógusok kompetenciáit, ami által az integrált STEM-oktatás alapelvei érvényesülhetnek
a jövő tantermeiben (Kersánszki és mtsai, 2022).
Egy iSTEM mintatananyag bemutatása
Az integrált STEM oktatás filozófiájának jegyében egy mintatananyagot állítottunk össze,
amelyben alkalmaztuk az eddigiekben összefoglalt alapelveket. A „Fémhulladék kereső robot”
tananyag a köznevelésben és a szakképzésben tanuló 15-16 éves diákok számára készült. A
tananyag a fémhulladékok problémáját és részletes felhasználását ismerteti, valamint egy
lehetséges fémhulladék kereső robotot mutat be. Ennek analógiájaként elkészíthető maga a
robot, illetve saját ötletekkel, megvalósítási módokkal lehet kiegészíteni ez elkészítendő
eszközt.
A tananyag problémafelvetést, a tématerülethez kapcsolódó kutatómunkát, továbbá az
elkészítendő fémkereső robot megtervezését, kivitelezését és értékelését tartalmazza. Az egyes
fejezetekben számos feladat, ismeretanyag, érdekesség található, amelyek még színesebbé
teszik a tanulás folyamatát. A feladatokat elvégző diákoknak fontos tevékenységeket kell
elvégezniük a projektben (kutatás, tervezés, kivitelezés, értékelés, reflexió). Ezen
tevékenységek összekapcsolják, integrálják az egyes STEM területeket.
STEM-
tanulás
tartalmának
integrációja
Probléma-
központú
tanulás
Kooperatív
felfedező
tanulás
Kutatás-és
tervezés-
alapú
tanulás
Tanulást
segítő
modellek
Integrált
STEM-
oktatási
keret-
rendszer
Oktatás , digitalizáció és civil társadalOm
Civil Szemle KülönSzám 2023
180
Az egyes fejezetekben számos feladat, ismeretanyag, érdekesség található,
amelyek még színesebbé teszik a tanulás folyamatát. A feladatokat elvégző diá-
koknak fontos tevékenységeket kell végrehajtaniuk a projektben (kutatás, tervezés,
kivitelezés, értékelés, reflexió). Ezen tevékenységek összekapcsolják, integrálják az
egyes STEM-területeket.
– Kutatás: Biológiai, kémiai, fizikai és földrajzi ismeretek és szempontok alapján a
tanulók meghatározzák a problémát és kutatásokat végeznek, melyek a problé-
ma megoldását szolgálják.
– Tervezés: Biológiai, kémiai, fizikai, földrajzi és műszaki ismeretek/szempontok
alapján a tanulók fémkereső robotot terveznek.
– Kivitelezés: A tervek alapján létrehoznak egy fémkereső robotot.
– Értékelés: Kipróbálják a robotot, továbbá értékelik a fémkereső robot erősségeit
és gyengeségeit. A saját munkájukról is értékelést végeznek.
– Reexió: Megválaszolják a következő kérdéseket: Hogyan valósult meg a projekt?
Mit lehetett volna másképp csinálni? Hogyan lehetne továbbfejleszteni a projektet?
Végül a tanulók bemutatják a projekt fejlesztését és eredményeit az osztálynak.
A projekt hozzájárul az alábbi készségek fejlesztéséhez: önálló munkavégzés,
kreativitás, pontosság, problémamegoldás, kritikus gondolkodás, együttműködés,
tervezői gondolkodás, reflexió.
Ahhoz, hogy a tanulók új ismereteket tudjanak szerezni, szükséges néhány elő-
zetes ismeret megléte. Ezért a projekt kezdetén feltárjuk a diákok előzetes tudását
a témával kapcsolatosan néhány egyszerűbb kérdés megfogalmazásával: pl. Mit
tudtok a fémekről? Milyen tulajdonságaik vannak? Miért fontos, hogy ne kerüljenek
a környezetbe a fémhulladékok? Milyen káros hatásaik lehetnek a környezetre?
1. kutatás: A fémek tulajdonságai
A fémhulladék-kereső robot megvalósítása előtt részletesebben meg kell is-
merniük a diákoknak a fémek tulajdonságait, ezért egy ismeretterjesztő cikket
dolgoznak fel, amely a fémek bányászását és felhasználási módját mutatja be. Ezt
követően a tanulóknak össze kell foglalniuk, hogy milyen tulajdonságaik lehetnek
a fémeknek. A következő cikk, amit fel kell dolgozniuk, részletesen kitér arra,
hogy hol helyezkedek el a fémek a periódusos rendszerben, milyen halmazállapot-
tal rendelkeznek, milyen a korrózióállóságuk, megmunkálhatóságuk, illetve milyen
csoportba tartoznak sűrűségük alapján (könnyű vagy nehézfémek). A feldolgozott
cikkek után interaktív feladatok segítik a tanulókat az új ismeretanyag elmélyíté-
sében, például online szókereső a különböző fémek fajtáiról, kísérlet elvégzése
konyhasó, víz és vashuzal segítségével, amely során néhány nap leforgása után a
tanulók különböző tapasztalatokat vonnak le, gondolattérkép készítése a fémek
jellemzőiről, amelynek lehetséges megvalósítását az 5. ábra szemlélteti.
Oktatás , digitalizáció és civil társadalOm
181
Civil Szemle KülönSzám 2023
5. ábra. A fémek jellemzői
Forrás: Saját szerkesztés.
2. kutatás: A fémhulladékok hatása a környezetünkre
A második kutatás a fémhulladékok negatív hatásaival foglalkozik. A fejezet
felépítése megegyezik az első kutatáséval, amely szerint egy rövidebb cikk feldol-
gozása, tanulmányozása után általános kérdéseket kell a diákoknak megválaszolni
a hulladékgazdálkodás témaköreiből. Ilyen kérdések például: Mi a különbség a hul-
ladék és a szemét között? Mikor válik a hulladék szemétté? Hogyan csoportosít-
hatjuk a hulladékokat? A kérdések megválaszolása után egy interaktív feladatot
kell megoldaniuk, amely a hulladék és a szemét közötti különbségre hívja fel a
figyelmet. Ezt követően egy másik cikket kell feldolgozniuk az e-hulladékokról,
amely rámutat arra, hogy ezek milyen káros hatásokat gyakorolhatnak az emberi
szervezetre. A tanulóknak a cikkhez kapcsolódó kérdésre írásos formában kell vá-
laszt adniuk. Ezt követően az újrahasznosítás témakörével foglalkoznak a tanulók,
számos interaktív és érdekes feladaton keresztül mélyíthetik el tudásukat. Például:
Tippeljetek: hány év alatt bomlik le egy alumíniumdoboz? Milyen fontos szempon-
tokkal kell tisztában lenni szelektív hulladékgyűjtésnél?
Majd a tanulók videóanyagokat tekintenek meg és megbeszélik egymással a
tapasztalataikat. A kutatás tapasztalatainak összegzéseként csoportmunkában ké-
szítenek el egy gondolattérképet a fémhulladékok negatív hatásairól.
Fémhulladék-kereső robot tervezése
Miután a tanulók az előzetes tapasztalataikra építve új ismereteket szereztek a
fémek tulajdonságairól és a fémhulladékok környezetre gyakorolt negatív hatásai-
ról, meg kell valósítaniuk az általuk elképzelt fémhulladék-kereső robotot. Mielőtt a
diákok elkezdik feldolgozni a megvalósításhoz alkalmazott fejlesztő környezetet, il-
letve a beépíthető modulokat, el kell gondolkodniuk, miért lehet jobb egy ilyen ro-
bot, mint egy általános kereskedelemi forgalomban kapható fémdetektor. Továbbá
egy kreatív feladatot kell megoldaniuk, miszerint készítsenek el egy rajzot az álta-
luk elképzelt fémkereső robotról.
Oktatás , digitalizáció és civil társadalOm
Civil Rev i e w SpeCial iSSue 2023
172
Mit lehetett volna másképp csinálni? Hogyan lehetne továbbfejleszteni a projektet?
Végül a tanulók bemutatják a projekt fejlesztését és eredményeit az osztálynak.
A projekt hozzájárul az alábbi készségek fejlesztéséhez: önálló munkavégzés,
kreativitás, pontosság, problémamegoldás, kritikus gondolkodás, együttműködés,
tervezői gondolkodás, reflexió.
Ahhoz, hogy a tanulók új ismereteket tudjanak szerezni, szükséges néhány elő-
zetes ismeret megléte. Ezért a projekt kezdetén feltárjuk a diákok előzetes tudását
a témával kapcsolatosan néhány egyszerűbb kérdés megfogalmazásával: pl. Mit
tudtok a fémekről? Milyen tulajdonságaik vannak? Miért fontos, hogy ne kerüljenek
a környezetbe a fémhulladékok? Milyen káros hatásaik lehetnek a környezetre?
1. kutatás: A fémek tulajdonságai
A fémhulladék kereső robot megvalósítása előtt részletesebben meg kell is-
merniük a diákoknak a fémek tulajdonságait, ezért egy ismeretterjesztő cikket
dolgoznak fel, amely a fémek bányászását és felhasználási módját mutatja be. Ezt
követően a tanulóknak össze kell foglalniuk, hogy milyen tulajdonságaik lehetnek
a fémeknek. A következő cikk, amit fel kell dolgozniuk a tanulóknak, részletesen
kitér arra, hogy hol helyezkedek el a fémek a periódusos rendszerben, milyen
halmazállapottal rendelkeznek, milyen a korrózióállóságuk, megmunkálhatóságuk,
illetve milyen csoportba tartoznak sűrűségük alapján (könnyű vagy nehézfémek). A
feldolgozott cikkek után interaktív feladatok segítik a tanulókat az új ismeretanyag
elmélyítésében, például online szókereső a különböző fémek fajtáiról, kísérlet el-
végzése konyhasó, víz és vashuzal segítségével, amely során néhány nap leforgása
után a tanulók különböző tapasztalatokat vonnak le, gondolattérkép készítése a
fémek jellemzőiről, amelynek lehetséges megvalósítását az 5. ábra szemlélteti.
5. ábra. A fémek jellemzői
Forrás: Saját szerkesztés.
tanulók különböző tapasztalatokat vonnak le, gondolattérkép készítése a fémek jellemzőiről,
amelynek lehetséges megvalósítását az 5. ábra szemlélteti.
1. ábra
A fémek jellemzői (Saját szerkesztés)
2. kutatás: A fémhulladékok hatása a környezetünkre
A második kutatás a fémhulladékok negatív hatásaival foglalkozik. A fejezet felépítése
megegyezik az első kutatáséval, amely szerint egy rövidebb cikk feldolgozása, tanulmányozása
után általános kérdéseket kell a diákoknak megválaszolni a hulladékgazdálkodás témaköreiből.
Ilyen kérdések például: Mi a különbség a hulladék és a szemét között? Mikor válik a hulladék
szemétté? Hogyan csoportosíthatjuk a hulladékokat?
A kérdések megválaszolása után egy interaktív feladatot kell megoldaniuk, amely a hulladék és
a szemét közötti különbségre hívja fel a figyelmet. Ezt követően egy másik cikket kell
feldolgozniuk az e-hulladékokról, amely rámutat arra, hogy ezek milyen káros hatásokat
gyakorolhatnak az emberi szervezetre. A tanulóknak a cikkhez kapcsolódó kérdésre írásos
formában kell választ adniuk. Ezt követően az újrahasznosítás témakörével foglalkoznak a
tanulók, számos interaktív és érdekes feladaton keresztül mélyíthetik el tudásukat. Például:
Tippeljetek: hány év alatt bomlik le egy alumíniumdoboz? Milyen fontos szempontokkal kell
tisztában lenni szelektív hulladékgyűjtésnél?
Majd a tanulók videóanyagokat tekintenek meg és megbeszélik egymással a tapasztalataikat. A
kutatás tapasztalatainak összegzéseként csoportmunkában készítenek el egy gondolattérképet a
fémhulladékok negatív hatásairól.
Fémhulladék kereső robot tervezése
Miután a tanulók az előzetes tapasztalataikra építve új ismereteket szereztek a fémek
tulajdonságairól és a fémhulladékok környezetre gyakorolt negatív hatásairól, meg kell
valósítaniuk az általuk elképzelt fémhulladék kereső robotot. Mielőtt a diákok elkezdik
feldolgozni a megvalósításhoz alkalmazott fejlesztő környezetet, illetve a beépíthető
modulokat, el kell gondolkodniuk, miért lehet jobb egy ilyen robot, mint egy általános
Oktatás , digitalizáció és civil társadalOm
Civil Szemle KülönSzám 2023
182
A fémhulladék-kereső robot megtervezéséhez Sirisha és munkatársai (2018)
cikkét vettük alapul. A robot megtervezéséhez az alábbi modulokat használ-
juk fel: Arduino, GSM900-modul, HC-05 Bluetooth-modul, LM-398 motorvezér-
lő, fémdetektor áramkör. A projekt fő alkotóeleme az „Arduino” alaplap, amely
egy ATmega328-as mikrovezérlővel rendelkezik. A program megírásához egy nyílt
forráskódú szoftver áll rendelkezésre, amellyel az elkészült kódot közvetlenül az
„Arduino” mikrovezérlőjére tudjuk feltölteni. Az alaplapon összesen 28 érintkező
tű található: 14 I/O és 6 darab analóg érzékelő tű. A projekt során 14 érintkező
tűt használunk (I/O, Analóg, GND, Vin és Vout). Az I/O érintkezőkben összesen
nyolc érintkezőt használunk a motorokhoz, a Bluetooth-hoz és a GSM-modulhoz
egyaránt. A motorok vezérléséhez négy érintkező tűt használunk, de a tűk számá-
nak kiválasztása a programunktól függ. Az „Arduino” működéséhez +5V bemeneti
feszültséget adunk, amit a Bluetooth és a fémdetektor áramkör működtetéséhez
fogunk használni. A GSM-modul a rendszerben az üzentküldés miatt lesz lényeges.
A projektben GSM900-as modult alkalmazunk, de bármilyen más modul is lehet-
séges volna. A különbség csupán a működési frekvencia, amely lehet GSM800,
GSM700, GSM1800 és GSM1900 (a működési frekvenciákat MHz-ben értjük). En-
nek a modulnak a működéséhez 12V DC tápra van szükség, majd 12V Li Ion akku-
mulátorról adjuk a tápfeszültséget a modulra.
A robot vezérlése
A Bluetooth-modul és az Androidos alkalmazás segítségével tudjuk majd vezérelni
az elkészült robotot. Erre a célra a HC-05 Bluetooth-modult használunk, amely bár-
mely elektronikus áramkör vezérlésére és csatlakoztatására szolgál a Bluetooth-on
keresztül. Ennek működtetéséhez +5V DC tápellátást kell alkalmazni. Ez a feszült-
ségforrás az „Arduino” alaplapi kártyáról származik. Az LM-298 egy motorvezérlő
IC. Ez egy 16 tűs DIP vagy bridge típusú modul, amelynek 4 bemeneti és 4 kime-
neti érintkező tűje, 3 engedélyező lába, egy +12 V (bemenet), egy GND és egy
+ 5 V (kimenet) található. A projektben összesen 4 motort használunk, amelyek
páronként párhuzamosan kerülnek összeköttetésre oldalanként. A motorokhoz
szükséges vezérlő jeleket az „Arduino” érzékelő tűi biztosítják. A program alapján
dönthető el a motorok forgási iránya. Az általunk használt motorok mindegyike 12
V-os egyenáramú motor, így egy 12 V-os akkumulátort csatlakoztatunk a motorve-
zérlőhöz, amely biztosítja a megfelelő feszültséget.
A fémdetektor áramköri kapcsolása
A fémdetektor aktív és passzív áramköri elemek kombinációjából áll. Az áram-
kör különböző típusú alkatrészekből tervezhető, például tranzisztor, IC-555 időzí-
tőből. A projektben az áramkör tranzisztorokból (s9012, s9015, s9018) került meg-
tervezésre.
Oktatás , digitalizáció és civil társadalOm
183
Civil Szemle KülönSzám 2023
A fémdetektor működési elve az „elektromágneses indukció”, amelynek meg-
felelően, amikor az áram áthalad a vezetőn, a mágneses mező az áramvezető körül
jön létre. Ennek az áramkörnek két réztekercse van (L1 és L2, ahol L1 > L2). Ez a két
tekercs a kapcsolási rajz szerint csatlakozik a tranzisztorokhoz (6. ábra).
6. ábra. Fémdetektor kapcsolási rajza
Forrás: Sirisha et al. 2018.
A projekt kapcsolási rajza a 7. ábrán látható.
7. ábra. A projekt kapcsolási rajza
Forrás: Sirisha et al. 2018.
Oktatás, digitalizáció és civil társadalOm
175
Civil Review SpeCial iSSue 2023
6. ábra. Fémdetektor kapcsolási rajza
Forrás: Sirisha et al. 2018.
A projekt kapcsolási rajza a 7. ábrán látható.
7. ábra. A projekt kapcsolási rajza
Forrás: Sirisha et al. 2018.
A tanulók feladata feldolgozni és megérteni az egyes modulok kapcsolatát és
felhasználási lehetőségét. Több YouTube videót is beillesztettünk a tananyagba,
amelyekben egyszerűbb fémkereső áramkörök lehetséges kialakításokkal ismer-
kedhetnek meg a diákok. A videók megtekintése után összefoglalják, hogy melyik
videóanyagot tekintik a leghasznosabbnak és miért.
A fémdetektor áramköri kapcsolása
A fémdetektor aktív és passzív áramköri elemek kombinációjából áll. Az áramkör különböző
típusú alkatrészekből tervezhető, például tranzisztor, IC-555 időzítőből. A projektben az
áramkör tranzisztorokból (s9012, s9015, s9018) került megtervezésre. A fémdetektor működési
elve az „elektromágneses indukció”, amelynek megfelelően, amikor az áram áthalad a vezetőn,
a mágneses mező az áramvezető körül jön létre. Ennek az áramkörnek két réztekercse van (L1
és L2, ahol L1 > L2). Ez a két tekercs a kapcsolási rajz szerint csatlakozik a tranzisztorokhoz
(6. ábra).
6. ábra
Fémdetektor kapcsolási rajza (Sirisha és mtsai, 2018)
A projekt kapcsolási rajza a 7. ábrán látható.
7. ábra
A projekt kapcsolási rajza (Sirisha és mtsai, 2018)
A tanulók feladata feldolgozni és megérteni az egyes modulok kapcsolatát és felhasználási
lehetőségét. Több YouTube videót is beillesztettünk a tananyagba, amelyekben egyszerűbb
fémkereső áramkörök lehetséges kialakításokkal ismerkedhetnek meg a diákok. A videók
A fémdetektor áramköri kapcsolása
A fémdetektor aktív és passzív áramköri elemek kombinációjából áll. Az áramkör különböző
típusú alkatrészekből tervezhető, például tranzisztor, IC-555 időzítőből. A projektben az
áramkör tranzisztorokból (s9012, s9015, s9018) került megtervezésre. A fémdetektor működési
elve az „elektromágneses indukció”, amelynek megfelelően, amikor az áram áthalad a vezetőn,
a mágneses mező az áramvezető körül jön létre. Ennek az áramkörnek két réztekercse van (L1
és L2, ahol L1 > L2). Ez a két tekercs a kapcsolási rajz szerint csatlakozik a tranzisztorokhoz
(6. ábra).
6. ábra
Fémdetektor kapcsolási rajza (Sirisha és mtsai, 2018)
A projekt kapcsolási rajza a 7. ábrán látható.
7. ábra
A projekt kapcsolási rajza (Sirisha és mtsai, 2018)
A tanulók feladata feldolgozni és megérteni az egyes modulok kapcsolatát és felhasználási
lehetőségét. Több YouTube videót is beillesztettünk a tananyagba, amelyekben egyszerűbb
fémkereső áramkörök lehetséges kialakításokkal ismerkedhetnek meg a diákok. A videók
Oktatás, digitalizáció és civil társadalOm
175
Civil Review SpeCial iSSue 2023
6. ábra. Fémdetektor kapcsolási rajza
Forrás: Sirisha et al. 2018.
A projekt kapcsolási rajza a 7. ábrán látható.
7. ábra. A projekt kapcsolási rajza
Forrás: Sirisha et al. 2018.
A tanulók feladata feldolgozni és megérteni az egyes modulok kapcsolatát és
felhasználási lehetőségét. Több YouTube videót is beillesztettünk a tananyagba,
amelyekben egyszerűbb fémkereső áramkörök lehetséges kialakításokkal ismer-
kedhetnek meg a diákok. A videók megtekintése után összefoglalják, hogy melyik
videóanyagot tekintik a leghasznosabbnak és miért.
A fémdetektor áramköri kapcsolása
A fémdetektor aktív és passzív áramköri elemek kombinációjából áll. Az áramkör különböző
típusú alkatrészekből tervezhető, például tranzisztor, IC-555 időzítőből. A projektben az
áramkör tranzisztorokból (s9012, s9015, s9018) került megtervezésre. A fémdetektor működési
elve az „elektromágneses indukció”, amelynek megfelelően, amikor az áram áthalad a vezetőn,
a mágneses mező az áramvezető körül jön létre. Ennek az áramkörnek két réztekercse van (L1
és L2, ahol L1 > L2). Ez a két tekercs a kapcsolási rajz szerint csatlakozik a tranzisztorokhoz
(6. ábra).
6. ábra
Fémdetektor kapcsolási rajza (Sirisha és mtsai, 2018)
A projekt kapcsolási rajza a 7. ábrán látható.
7. ábra
A projekt kapcsolási rajza (Sirisha és mtsai, 2018)
A tanulók feladata feldolgozni és megérteni az egyes modulok kapcsolatát és felhasználási
lehetőségét. Több YouTube videót is beillesztettünk a tananyagba, amelyekben egyszerűbb
fémkereső áramkörök lehetséges kialakításokkal ismerkedhetnek meg a diákok. A videók
A fémdetektor áramköri kapcsolása
A fémdetektor aktív és passzív áramköri elemek kombinációjából áll. Az áramkör különböző
típusú alkatrészekből tervezhető, például tranzisztor, IC-555 időzítőből. A projektben az
áramkör tranzisztorokból (s9012, s9015, s9018) került megtervezésre. A fémdetektor működési
elve az „elektromágneses indukció”, amelynek megfelelően, amikor az áram áthalad a vezetőn,
a mágneses mező az áramvezető körül jön létre. Ennek az áramkörnek két réztekercse van (L1
és L2, ahol L1 > L2). Ez a két tekercs a kapcsolási rajz szerint csatlakozik a tranzisztorokhoz
(6. ábra).
6. ábra
Fémdetektor kapcsolási rajza (Sirisha és mtsai, 2018)
A projekt kapcsolási rajza a 7. ábrán látható.
7. ábra
A projekt kapcsolási rajza (Sirisha és mtsai, 2018)
A tanulók feladata feldolgozni és megérteni az egyes modulok kapcsolatát és felhasználási
lehetőségét. Több YouTube videót is beillesztettünk a tananyagba, amelyekben egyszerűbb
fémkereső áramkörök lehetséges kialakításokkal ismerkedhetnek meg a diákok. A videók
Oktatás , digitalizáció és civil társadalOm
Civil Szemle KülönSzám 2023
184
A tanulók feladata feldolgozni és megérteni az egyes modulok kapcsolatát és
felhasználási lehetőségét. Több YouTube-videót is beillesztettünk a tananyagba,
amelyekben egyszerűbb fémkereső áramkörök lehetséges kialakításaival ismerked-
hetnek meg a diákok. A videók megtekintése után összefoglalják, hogy melyik
videóanyagot tekintik a leghasznosabbnak és miért.
Fejlesztés
A diákok az előző részben megfogalmazott műszaki leírás alapján megterve-
zik a fémkereső robotjukat. Ehhez két táblázatot kell kitölteniük. Az elsőben egy
időtervet kell készíteniük, amelyben szakaszokra bontva kell megadniuk az egyes
részfeladatok megvalósításához szükséges időintervallumokat. A második táblá-
zatban pedig össze kell gyűjteniük, hogy milyen anyagok és eszközök szükségesek
a robot megépítéséhez. A tervezést követően a fémkereső robot kivitelezése tör-
ténik.
Értékelés
A tanulók munkájuk végeztével egy SWOT-analízist készítenek a fémhulla-
dék-kereső robotról, amelyben felvázolják az erősségeket, gyengeségeket, lehető-
ségeket és a veszélyeket. Miután elkészítették a SWOT-analízist, táblázatos formá-
ban értékelniük kell saját munkájukat különböző szempontok alapján. Ez a feladat
nagyon jól fejleszti a tanulók értékelési készségét. A tanár is értékeli a diákok
munkáját, visszajelzést nyújt a tanulóknak, hozzájárulva a további fejlődésükhöz.
Az értékelés egy négyfokozatú skálán történik az alábbi területeken: önállóság a
feladatok megoldásában, önállóság az eszközhasználatban, kreativitás, pontosság,
problémamegoldás, kritikus gondolkodás, együttműködés/csoportmunka.
Továbbfejlesztési lehetőségek
A szakirodalmi áttekintés és a STEM-orientált mintatananyag elkészítését kö-
vetően tanárszakos hallgatók körében próbáltuk ki a tananyagot. Az iSTEM kon-
cepciója és a mintatananyag az egyetemünkkel kapcsolatban álló szakképző in-
tézmények képviselői számára is bemutatásra került. A közeljövőben szeretnénk
tananyagunkat minél több szakképző intézménynek eljuttatni. Az oktatási intéz-
mények pedagógusainak visszajelzéseiből fejlesztenénk tovább a tananyagunkat,
hogy még jobban illeszkedjen az iskolák sajátosságaihoz és oktatási módszereihez.
A visszajelzésekhez készítünk két speciális kérdőívet, amelyek a tananyag oktatása
után lennének elérhetők a tanulók és a tanárok részére. Ezeket a kérdőíveket ano-
nim módon kezelnénk, és teljeskörűen a tananyag fejlesztéséhez használnánk fel.
Oktatás , digitalizáció és civil társadalOm
185
Civil Szemle KülönSzám 2023
Továbbá a tananyagban szereplő fémkereső robot tervezését szeretnénk meg-
valósítani más fejlesztő környezetekkel is (pl. Raspberry PI-termékcsalád, Micro bit,
NodeMCU-32S ESP32, Arduino-termékcsalád). A fentiekben említett eszközökhöz
elkészítenénk a megfelelő kódsorokat és ajánlásokat, illetve meghatároznánk,
hogy mely programot érdemes használni a környezetek programozásához. Ezen
felül egy step-by-step útmutatót is készítenénk, amely által alapfeladatokon ke-
resztül megvalósítható egy nagyobb projektmunka is.
Összefoglalás
Napjaink technológiai, gazdasági és társadalmi változásai az alap- és középfokú
oktatásra is hatást gyakorolnak. Egyre inkább előtérbe kerül az az igény, hogy az
oktatás, különösen a szakképzés készítse fel a fiatalokat a munkaerőpiac aktuális
elvárásaira. Mivel egy-egy szakma elsajátításához különféle diszciplínák ismere-
tanyaga szükséges lehet, a természettudományos, a technológiai, a mérnöki és
a matematikai ismeretek integrálásán alapuló iSTEM-modell alkalmazása megala-
pozottnak bizonyul. Az integrált STEM-oktatás pozitív hatást gyakorol a tanulók
érdeklődésére és motivációjára, ami hosszútávon a STEM-diplomások számának
növekedéséhez vezethet (Thibaut et al. 2018).
Az iSTEM-oktatás a különböző szakos tanárok kreatív együttműködésével való-
sulhat meg. Ez módszertani megújulást igényel a tanárok részéről, olyan figyelem-
felkeltő, élményszerű feladatokkal, amelyek interdiszciplináris problémamegoldást,
kutatást és/vagy tervezést foglalnak magukban. A hatékony STEM-oktatás akkor
valósítható meg, ha a STEM-tanárok a tudományág-specifikus és módszertani kép-
zésükkel párhuzamos módon, interdiszciplináris képzésben is részesülnek.
Az integrált STEM-oktatás koncepciójának megfelelően egy mintatananyagot
készítettünk 15–16 éves tanulók részére, amely a környezetvédelem problémáiból
indul ki, a fémhulladékok környezetre gyakorolt hatásaival foglalkozik és egy fém-
hulladék-kereső robot tervezését tűzi ki célul, integrálva a biológiai, kémiai, fizikai
és műszaki ismereteket. A tanulók interaktív, online és kreativitást fejlesztő felada-
tokon keresztül ismerkednek meg a fémhulladékok környezetre gyakorolt negatív
hatásaival és a környezetvédelem lehetőségeivel. A gyakorlati feladat, amely során
a tanulók kivitelezhetik kreatív, innovatív ötleteiket, a problémaalapú gondolko-
dásmódot erősíti. A fémhulladék-kereső robot tervezése újszerűségével kiválóan
motiválja és aktivizálja a tanulókat. A feladatmegoldás során teret kaphatnak a
különböző kooperatív és kollaboratív módszerek. Az értékelésnél visszajelzést kap
a tanuló. A projektben fejlesztő értékelést (Sanda 2022) alkalmazunk, amely rávilá-
gít, hogy mely területeken kell még fejlődni a diákoknak, illetve mely területeken
hozták ki a tanulók magukból a legtöbbet.
A projekt mintaként szolgálhat az integrált STEM-oktatás alapgondolatainak
gyakorlati megvalósításához.
Oktatás , digitalizáció és civil társadalOm
Civil Szemle KülönSzám 2023
186
Irodalom
Akgunduz, D.–Mesutoğlu, C. (20 21): STEM education for Industry 4.0 in technical and vocational
high schools: Investigation of teacher professional development.
Science Education Interna-
tional,
32., 10.33828/sei.v32.i2.11.
Akkerman, S. F.–Bakker, A. (2011): Boundary crossing and boundary objects.
Review of Educational
Research,
81., pp. 32–169.
Bagiati, A.–Evangelou, D. (2015): Engineering curriculum in the preschool classroom: the teacher’s
experience.
European Early Childhood Education Research Journal,
23., (1.), pp. 112–128.
Benedek, A.–Sík, D. (2023): Open Content Development as a Challenge and an Opportunity
(Hungarian Case). In: Tūtlys, Vidmantas–Vaitkutė, Lina–Nägele, Christof (Eds.):
Vocational Edu-
cation and Training Transformations for Digital, Sustainable and Socially Fair Future.
Kaunas:
Vytautas Magnus University, pp. 55–60.
Bøe, M. V.–Henriksen, E. K.–Lyons, T.–Schreiner, C. (2011): Participation in science and technology:
young people’s achievement-related choices in late-modern societies.
Studies in Science
Education,
47., (1.), pp. 37–72.
Bybee, R. W. (2013):
The case for STEM education: challenges and opportunities.
Arlington: Na-
tional Science Teachers Association.
Deprez, H.–Spikic, S.–Møller, M.–Rubeck Stenz, I.–Rasmussen Mølgaard Lunde, S.–Kersánszki, T.
– Sanda, I. D.–Holik, I.–Mettouris, C.–Vanezi, E. (2022): Key principles of integrated STEM: cross-
fertilization between Engineering and secondary STEM education. In: Järvinen, H.–Silvestre,
S.–Llorens, A.–Nagy, B. (Eds.):
SEFI 2022 50th Annual Conference of The European Society for
Engineering Education Proceedings: Towards a new future in engineering education, new
scenarios that European alliances of tech universities open up.
Barcelona: Universitat Politéc-
nica de Catalunya, pp. 2267–2272.
Chandrasekaran, S.–Stojcevski, A.–Littlefair, G.–Joordens, M. (2013): Project-oriented design-based
learning: aligning students’ views with industry needs.
International journal of engineering
education,
29., (5.), pp. 109–1118.
Chmielewska, K. (2022): Towards “Learnability”.
Acta Polytechnica Hungarica,
19., (1.), pp. 171–192.
Corlu, M. S.–Capraro, M. M. (2014):
Introducing STEM Education : Implications for Educating Our
Teachers For the Age of Innovation FeTeMM E ğitimi ve Alan Öğ retmen i Eğitimine Yansıma-
ları Bilkent University Texas A & M University,
39., (171.), pp. 74–85.
Cremers, P. H. M.–Wals, A. E. J.–Wesselink, R. et al. (2016): Design principles for hybrid learning
configurations at the interface between school and workplace.
Learning Environ Res,
19., pp.
309–334. https://doi.org/10.1007/s10984-016-9209-6
Csapó, B.–Funke, J. (Eds.) (2017):
The Nature of Problem Solving: Using Research to Inspire 21st
Century Learning.
Paris: OECD Publishing. http://publicatio.bibl.u-szeged.hu/11201/1/2017_Csa-
po_Funke_NatureOfProblemSolving.pdf
Csullog K.–D. Molnár É.–Lannert J. (2014): A tanulók matematikai teljesítményét befolyásoló
motívumok és stratégiák vizsgálata a 2003-as és 2012-es PISA-mérésekben. In: Oktatási Hiva-
tal (Szerk.):
Hatások és különbségek: Másodelemzések a hazai és nemzetközi tanulói képes-
ségmérések eredményei alapján.
Budapest: Oktatási Hivatal, pp. 167–211.
Fűzi, B.–Géring, Zs.–Szendrei-Pál, E. (2022): Changing expectations related to digitalisation and
socialisation in higher education. Horizon scanning of pre- and post-COVID–19 discourses.
Educational Review,
74., (3.), pp. 484–516.
Oktatás , digitalizáció és civil társadalOm
187
Civil Szemle KülönSzám 2023
Guzey, S. S.–Moore, T. J.–Harwell, M. (2016): Building up STEM: An analysis of teacherdeveloped
engineering design-based STEM integration curricular materials.
Journal of PreCollege Engi-
neering Education Research (J-PEER),
6., (1.), Article 2.
Hardy, L. (2001): High tech high.
American School Board Journal,
188., (7.), pp. 12–15.
Holik, I.–Sanda, I. D. (2023): The Possibilities of Developing STEM Skills in Higher Education.
Athens
Journal of Technology & Engineering,
10., 1., pp. 9–26.
Johnson, D.–Johnson, R.–Smith, K. (1998): Active Learning: Cooperation in the College Classroom
(2nd ed.); Interaction Book: Edina, MM.
The Annual Report of Educational Psychology in Japan.
Kagan, S.–Kagan, M. (2009):
Kagan Cooperative Learning.
San Clemente: Kagan Publishing.
Katona, J.–Kővári, A. (2018): Examining the Learning Efficiency by a BrainComputer Interface
System.
Acta Polytechnica Hungarica,
15., (3.), pp. 251–280.
Kersanszki, T.–De Meester, J.–Spikic, S.–Takács, J. (2022): Opportunities for integrated education
in STEM.
Opus et Educatio,
9.,
Kertil, M.–Gurel, C. (2016): Mathematical Modeling: A Bridge to STEM Education Int. J. Educ.Math.
Sci.
Technol,
4., (1.), pp. 44–55.
Kluijtmans, M. (2019):
Inaugural lecture 15 feb 2019 chair Education to connect Science and
Professional Practice (“Leren verbinden: het opleiden van bruggenbouwers”, Dutch).
Lavicza, Z.–Prodromou, T.–Fenyvesi, K.–Hohenwarter, M.–Juhos, I.,–Koren, B. (2020): Integrating
STEM-related Technologies into Mathematics Education at Large Scale.
International Journal-
for Technology in Mathematics Education,
27., (1.), pp. 3–12.
Mathews, L.–Jones, A. (2007):
Using Systems Thinking to Promote Interdisciplinary Outcomes: A
Pilot Study in Land Economics. Annual Meeting.
Portland: American Agricultural Economics
Association.
Mayo, W. P.–Donnelly, M. B.–Schwartz, R. W. (1995): Characteristics of the Ideal Problem-Based
Learning Tutor in Clinical Medicine.
Evaluation and the Health Professions,
18., pp. 124–136.
Molnár, Gy.–Orosz, B.–Nagy, K. (2022): Current Issues and Possible IT Solutions for Digital Competence
Development. In: Turčáni, M.–Balogh, Z.–Munk M.–Magdin, M.–Benko, L.–Francisti, J. (Eds.):
DIVAI 2022, 14th International Scientific Conference on Distance Learning in Applied Infor
matics,
Párkány, pp. 267–276.
Nadelson, L. S.–Seifert, A. L. (2017): Integrated STEM defined: Contexts, challenges, and the future.
The Journal of Educational Research,
110., (3.), pp. 221–223.
Pedaste, M.–Mäeots, M.–Siiman, L.–Jong, T.–Riesen, S.–Kamp, E.–Manoli, C.–Zacharia, Z.–Tsourlidaki,
E. (2015): Phases of inquiry-based learning: Definitions and the inquiry cycle.
Educational
Research Review.
14., pp. 47–61.
PIRLS 2021 Összefoglaló jelentés. Budapest: Oktatási Hivatal. https://www.oktatas.hu/pub_bin/
dload/kozoktatas/nemzetkozi_meresek/pirls/2021/pirls2021.pdf
PISA 2018 Összefoglaló jelentés.
Oktatási Hivatal, Budapest,
2019. https://www.oktatas.hu/pub_
bin/dload/kozoktatas/nemzetkozi_meresek/pisa/PISA2018_v6.pdf
Privara, A. (2019): Citizenship-for-Sale Schemes in Bulgaria, Cyprus, and Malta.
Migration Letters,
16., (2.), pp. 245–254.
Quintana, C.–Reiser, B. J.–Davis, E. A.–Krajcik, J.–Fretz, E.–Duncan, R. G. et al. (2004): A scaffolding
design framework for software to support science inquiry.
Journal of the Learning Sciences,
13., (3.), pp. 337–386.
Rajcsanyi-Molnar, Mónika–Balazs, Laszlo–Andras, Istvan (2024): Online Leadership Training in
Higher Education Environment.
ACTA POLYTECHNICA HUNGARICA,
21., (1.), pp. 39–52.
Oktatás , digitalizáció és civil társadalOm
Civil Szemle KülönSzám 2023
188
Fotó/Németh István Péter
Reiser, B. J. (2004): Scaffolding complex learning: The mechanisms of structuring and problematizing
student work.
Journal of the Learning Sciences,
13., (3.), pp. 273–304.
Repko, A.–Szostak, R. (2017): Interdisciplinary Research. New York:
SAGE Publications, Inc.,
pp.
106–120.
Rotherham, A. J.–Willingham, D. T. (2010): 21st century” skills.
American Educator,
17., (1.), pp.
17–20.
Sanda, I. D. (2022): New Forms of Pedagogical Assessment in Engineering Teacher Education. In:
Auer, M. E. (Ed.):
ICL2022 – 25th International Conference on Interactive Collaborative Learning.
Vienna: International Society for Engineering Pedagogy (IGIP),
pp. 319–330.
Sirisha, M.–Nagalakshmi, P.–Leela Brahmeswari, Y. (2018): Bluetooth controlled Metal detecting
robot with message alert.
International Research Journal of Engineering and Technology
(IRJET)
, 05., (4.), pp. 711–713.
Thibaut, L.–Ceuppens, S.–De Loof, H.–De Meester, J.–Goovaerts, L.–Struyf, A.–Boeve-de Pauw, J.
–Deprez, J.–De Cock, M.–Hellinckx, L.–Knipprath, H.–Langie, G.–Struyven, K.–Velde, D.–Van
Petegem, P.–Depaepe, F. (2018): Integrated STEM Education: A Systematic Review of Instructi-
onal Practices in Secondary Education.
European Journal of STEM Education,
3.
TIMSS 2019 Összefoglaló jelentés.
Budapest: Oktatási Hivatal. 2020. https://www.oktatas.hu/pub_
bin/dload/kozoktatas/nemzetkozi_meresek/timss/TIMSS2019.pdf
Tóth-Téglás, T.–Hlédik, E.–Fónadová, L. (2016): An Analysis of Employer Requirements of University
Graduates.
Acta Polytechnica Hungarica,
13., (5.), pp. 169–188.
