Integration is an important, albeit difficult, goal of science and mathematics education. This paper presents a framework and a research design proposal to identify preservice teachers' (PSTs) integration performance of science and mathematics (IPoSM). It also presents the classification of PSTs' level of integration in each phase of a problem-based learning (PBL) activity, within the proposed framework, and evidence of their work. The framework is organized in three levels of integration, based on current research, and detailed with specific integration indicators about an exemplary PBL activity, named STEM Bees. This PBL activity was structured as a research problem divided into two integrated problems. A qualitative methodology was used, focused on the application of the framework to the work of PSTs in that PBL activity. The final participants were 13 PSTs, organized in four working groups. In general, results show that PSTs' integration performance was higher with the second problem than with the first problem. However, full integration with meaningful connections between science and mathematics ideas was achieved by almost all PST at the conclusion of the research problem. The IPoSM framework indicators proved to be useful for identifying the level of integration of science and mathematics in PSTs' work in each phase of the PBL activity. Keeping the IPoSM framework in mind, teacher educators could elaborate more effective problem-based integrated approaches of science and mathematics in initial teacher education.
Bien que difficile à réaliser, l’intégration constitue un objectif important de l’enseignement des sciences et des mathématiques. Cet article présente un cadre ainsi qu’un projet conceptuel de recherche destinés à déterminer le rendement des enseignants en formation initiale (EFI) dans leur processus d’intégration des sciences et des mathématiques (RdISM). On y présente aussi la catégorisation du niveau d’intégration des EFI dans chacun des stades d’une activité d’apprentissage par résolution de problèmes (ARP), à l’intérieur du cadre proposé ainsi que des preuves de leur travail. En accord avec la recherche en cours, on a organisé le cadre en trois niveaux d’intégration comprenant des indicateurs d’intégration précis applicables à une activité type d’ARP nommée « Abeilles STEM». Cette activité d’ARP était conçue de façon à agir comme problématique de recherche que l’on a divisée en deux enjeux intégrés. On a utilisé une méthode qualitative ciblée sur la mise en application du cadre au travail réalisé par les EFI lors de cette activité d’ARP. La liste finale des participants comprenait 13 EFI placés dans quatre groupes de travail. En général, les résultats montrent un rendement en intégration de la part des EFI plus élevé dans le deuxième enjeu que dans le premier. Toutefois, l’intégration complète comprenant l’établissement de liens étroits entre les concepts scientifiques et mathématiques a été atteinte par presque tous les EFI au terme de la problématique de recherche. Les indicateurs du cadre de RdISM ont démontré leur utilité pour déterminer le niveau d’intégration en sciences et en mathématiques dans le travail des EFI pour chacun des stades de l’activité d’ARP. En tenant compte du cadre de RdISM, les formateurs d’enseignants pourraient concevoir des approches d’intégration fondées sur la résolution de problèmes plus efficaces en sciences et en mathématiques dans la formation initiale des enseignants.
Keywords: Framework; Initial teacher education; Integration of science and mathematics; Preservice teachers; Problem-based learning.
© Ontario Institute for Studies in Education (OISE) 2022.