Ανάπτυξη θεωρητικού πλαισίου και επικύρωση ερευνητικού εργαλείου για την ετοιμότητα εκπαιδευτικών για την εφαρμογή της εκπαίδευσης STEM

Abstract

In an international educational context in which the cultivation of 21st-century skills constitutes a central prerequisite for students’ meaningful integration into the knowledge society, STEM education is emerging as a key pillar of contemporary educational reform. However, its effective integration into educational practice does not depend solely on curricula or institutional directives, but primarily on teachers’ cognitive, pedagogical, and professional background, as well as on the attitudes, beliefs, and practices they develop regarding STEM education. Within this context, the present doctoral dissertation formulates a theoretical framework for the concept of the effective teacher in STEM education and proceeds with the development and validation of the Effective STEM Teacher Questionnaire (E-STEM-T). The proposed research instrument seeks to provide a quantitative representation of this construct through seven distinct yet interrelated dimensions. Pedagogical beliefs and values regarding STEM education, instructional competence in STEM education, instructional literacy in STEM education, digital instructional literacy in STEM education, instructional practices in STEM education, collaborative pedagogy in STEM education, and participation in professional development in STEM education. The development of the instrument was grounded in a rigorously structured methodological process. The main research sample consisted of 1,015 teachers from across the country, while the principal statistical analyses were conducted on 866 teachers with subject specializations relevant to the field of STEM education. Exploratory factor analysis established a seven-factor structure comprising 64 items, with a very high sampling adequacy index (KMO = .960) and a statistically significant Bartlett’s test of sphericity (χ²(2016) = 37,690.992, p < .001), accounting for 58.973% of the total variance. Confirmatory factor analysis further strengthened the validity of the proposed structure by providing evidence of convergent validity for a multidimensional model with acceptable fit to the empirical data (CMIN/DF = 3.470, RMR = .050, RMSEA = .053, AGFI = .768, CFI = .872, TLI = .864, IFI = .872, PNFI = .781, PCFI = .821, Hoelter (.05) = 263). At the same time, the reliability of the instrument was found to be particularly high, with excellent internal consistency for the overall scale (α = .968) and values ranging from satisfactory to excellent for the individual subscales (α = .832–.940). Cluster analysis (k-means) led to the identification of four distinct teacher profiles, confirming the internal heterogeneity of the sample with respect to the dimensions of effectiveness in STEM education. In addition, correlation analyses and multiple linear regression analyses revealed statistically significant relationships among the individual factors, the overall questionnaire index, and the demographic and professional characteristics of the participants, highlighting the contribution of specific characteristics to shaping readiness for the effective implementation of STEM education. Overall, the findings document the reliability and validity of the E-STEM-T and support its usefulness as a tool for research-based mapping and the diagnosis of professional development needs, as well as a means of supporting the design of targeted interventions and evidence-informed policies for the advancement of STEM education.

Σε ένα διεθνές εκπαιδευτικό περιβάλλον όπου η καλλιέργεια δεξιοτήτων του 21ου αιώνα συνιστά κεντρική προϋπόθεση για την ουσιαστική ένταξη των μαθητών στην κοινωνία της γνώσης, η εκπαίδευση STEM αναδεικνύεται σε βασικό άξονα σύγχρονων εκπαιδευτικών μεταρρυθμίσεων. Ωστόσο, η αποτελεσματική ενσωμάτωσή της στην εκπαιδευτική πράξη δεν εξαρτάται αποκλειστικά από τα αναλυτικά προγράμματα ή τις θεσμικές κατευθύνσεις, αλλά πρωτίστως από το γνωστικό, παιδαγωγικό και επαγγελματικό υπόβαθρο των εκπαιδευτικών, καθώς και από τις στάσεις, τις πεποιθήσεις και τις πρακτικές που αυτοί αναπτύσσουν αναφορικά με την εκπαίδευση STEM. Στο πλαίσιο αυτό, η παρούσα διδακτορική διατριβή διαμορφώνει ένα θεωρητικό πλαίσιο για την έννοια του αποτελεσματικού εκπαιδευτικού στην εκπαίδευση STEM και προχωρά στην ανάπτυξη και επικύρωση του Ερωτηματολογίου Αποτελεσματικού Εκπαιδευτικού στην Εκπαίδευση STEM (Effective STEM Teacher Questionnaire, E-STEM-T). Το προτεινόμενο ερευνητικό εργαλείο επιχειρεί την ποσοτική αποτύπωση μέσω επτά διακριτών αλλά αλληλοσυνδεόμενων διαστάσεων. Tων παιδαγωγικών πεποιθήσεων και αξιών για την εκπαίδευση STEM, της διδακτικής επάρκειας στην εκπαίδευση STEM, του διδακτικού γραμματισμού στην εκπαίδευση STEM, του ψηφιακού διδακτικού γραμματισμού στην εκπαίδευση STEM, των διδακτικών πρακτικών στην εκπαίδευση STEM, της συνεργατικής παιδαγωγικής στην εκπαίδευση STEM και της συμμετοχής στην επαγγελματική ανάπτυξη στην εκπαίδευση STEM. Η ανάπτυξη του εργαλείου στηρίχθηκε σε αυστηρά οργανωμένη μεθοδολογική διαδικασία. Το κύριο ερευνητικό δείγμα συγκροτήθηκε από 1.015 εκπαιδευτικούς πανελλαδικής εμβέλειας, ενώ οι βασικές στατιστικές αναλύσεις πραγματοποιήθηκαν σε 866 εκπαιδευτικούς με ειδικότητες συναφείς προς το πεδίο της εκπαίδευσης STEM. Η διερευνητική παραγοντική ανάλυση τεκμηρίωσε επταπαραγοντική δομή 64 δηλώσεων, με πολύ υψηλό δείκτη δειγματοληπτικής επάρκειας (KMO = .960) και στατιστικώς σημαντικό έλεγχο σφαιρικότητας του Bartlett (χ²(2016) = 37,690.992, p < .001), εξηγώντας το 58.973% της συνολικής διακύμανσης. Η επιβεβαιωτική παραγοντική ανάλυση ενίσχυσε περαιτέρω την εγκυρότητα της προτεινόμενης δομής, παρέχοντας ενδείξεις συγκλίνουσας εγκυρότητας για ένα πολυδιάστατο μοντέλο με αποδεκτή προσαρμογή στα εμπειρικά δεδομένα (CMIN/DF = 3.470, RMR = .050, RMSEA = .053, AGFI = .768, CFI = .872, TLI = .864, IFI = .872, PNFI = .781, PCFI = .821, Hoelter (.05) = 263). Παράλληλα, η αξιοπιστία του εργαλείου αποτιμήθηκε ως ιδιαίτερα υψηλή, με εξαιρετική εσωτερική συνέπεια για το σύνολο της κλίμακας (α = .968) και τιμές από ικανοποιητικές έως άριστες για τις επιμέρους υποκλίμακες (α = .832–.940). Η ανάλυση ομαδοποίησης (k-means) οδήγησε στην ανάδειξη τεσσάρων διακριτών προφίλ εκπαιδευτικών, επιβεβαιώνοντας την εσωτερική ετερογένεια του δείγματος ως προς τις διαστάσεις της αποτελεσματικότητας στην εκπαίδευση STEM. Επιπλέον, οι έλεγχοι συσχετίσεων και οι αναλύσεις πολλαπλής γραμμικής παλινδρόμησης κατέδειξαν στατιστικώς σημαντικές σχέσεις μεταξύ των επιμέρους παραγόντων, του συνολικού δείκτη του ερωτηματολογίου και των δημογραφικών και επαγγελματικών χαρακτηριστικών των συμμετεχόντων, αναδεικνύοντας τη συμβολή συγκεκριμένων χαρακτηριστικών στη διαμόρφωση της ετοιμότητας για την αποτελεσματική εφαρμογή της εκπαίδευσης STEM. Συνολικά, τα αποτελέσματα τεκμηριώνουν την αξιοπιστία και εγκυρότητα του E-STEM-T και υποστηρίζουν τη χρησιμότητά του ως εργαλείου ερευνητικής αποτύπωσης και διάγνωσης επιμορφωτικών αναγκών, καθώς και ως μέσου υποστήριξης του σχεδιασμού στοχευμένων παρεμβάσεων και τεκμηριωμένων πολιτικών για την ενίσχυση της εκπαίδευσης STEM.