Developing a Pedagogical Framework and Design Principles for STEM Learning Environment Design

This is a self-archived version of an original article. This version may differ from the original in pagination and typographic details. Author(s): Title: Year: Version: Copyright: Rights: Rights url: Please cite the original version: CC BY-NC 4.0 https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/ Developing a Pedagogical Framework and Design Principles for STEM Learning Environment Design © 2020 i-STEM Published version Mäkelä, Tiina; Fenyvesi, Kristof; Mäki-Kuutti, Matias Mäkelä, T., Fenyvesi, K., & Mäki-Kuutti, M. (2020). Developing a Pedagogical Framework and Design Principles for STEM Learning Environment Design. Journal of Research in STEM Education, 6(1), 1-17. https://doi.org/10.51355/jstem.2020.74 2020 Journal of Research in STEM Education © i-STEM 2015-2020, j-stem.net 1 ISSN:2149-8504 (online) Developing a Pedagogical Framework and Design Principles for a STEM Learning Environment Design ȱ§§ŗȱǰȱàȱ¢ ǰȱȱ§ȬĴ aUniversity of Jyväskylä, Finland Abstract: ȱȱȱěȱȱĴȱȱȱǻǼȱȱǰȱ¢ǰȱǰȱȱ ȱǻǼȱȱȱ¢ȱ£ǯȱ¢ǰȱȱȱȱȱȱȱ Ȭȱȱȱȱ¢ǰȱǰȱȱȱȱȱĴǯȱȱȱȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱǯȱȱȱ¢ǰȱȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱǰȱȱŗŖȮŗŞȱ¢ȱǰȱǰȱȱǰȱǰȱȱ ȱǰȱȱȱ¢ȱȱǯȱǰȱȱȱ¢ȱȱȱȱǰȱǰȱ ¢ǰȱǰȱȱȱǻȱȱƽȱŗřŘǼȱȱȱȱȬȱȱȱǻǼȱŗȱȱȱȱȱȱ ȱȱȱǯȱȱȱȱȱȱȱȱ¢ȱȱȬȱǯȱȱ¢ȱȱȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱǰȱȱȱȱ¢ȱȱȱȱȱǻȱȱƽȱŗřŝǼȱ ȱŘȱǯȱȱ¢ȱȱ¢ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱ ȱȱȱ¢ȱȱȱȱǰȱȬȱǰȱȱȬȱǯȱȱȱȱ ȱȱ¢ȱȱȱȱȱȱȱěȱȱȱȱȱ¢ȱǯȱȱ ǰȱȱȱȱǰȱȱǰȱĚȱǰȱȱȱȱ¢ȱȱ ¢ȱȱǰȱȱȱǯȱǰȱȱȱȱȱȱȱǰȱȱȱ ȱȱȱȱȱěȱȱȱȱȱȱȱ¢ȱȱȱȱǰȱȱȱ ȱȱȬȱȱȬȱǰȱǰȱĴǰȱǰȱȱǯ Keywords: ǰȱȱǰȱȱǰȱȱȱǰȱȱǰȱȬ Introduction ȱȱȱěȱȱĴȱȱȱǻǼȱȱȱȱȱ ǰȱ¢ǰȱǰȱȱȱǻǼȱȱȱ£ȱȱȱȱȱ ȱȱȱ ǻǰȱ ǯǯǰȱ ȱ ǰȱ ŘŖŗŜǼǯȱ¢ǰȱȱȱȱ¡ȱȱ ȱȱȱȬȱȱȱȱ¢ǰȱǰȱǰȱȱ ȱ ȱ ȱ ȱ ȱ ȱ ǰȱ ǰȱ ǰȱ ȱ ȱ ¢ȱ ǻȬȱȱǯǰȱŘŖŗśDzȱȱǰȱŘŖŗŞDzȱȱǭȱǰȱŘŖŗŗǼǯȱ ȱ ȱ ¢ȱ ȱ ȱ ȱ ȱ ȱ ȱ ȱ ȱ ȱ ȱ ȱ ȱ ȱ ȱȱȱȱȱȱǯȱȱȱȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱȱ ȱ ǰȱ ǰȱ ȱ ȱ ȱ ¢ȱ ȱ ȱǻãȱȱǯǰȱŘŖŗŚǼǯȱȱȱȱȱȱǰȱȱȱȱ¡ȱ ¡ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱǰȱǰȱȱ ȱȱ¢ȱǻȱ §§ȱ ǭȱ ǰȱ ŘŖŗŜǼǯȱȱǰȱǰȱ ȱ ȱ ȱȱȱȱȱȱǻǯǯǰȱȱȱȱȱȱǼȱȱ RESEARCH REPORT Vol 6, No 1, July 2020, 1-17 (Early Access) 1 Corresponding Author: Finnish Institute for Educational Research, University of Jyväskylä, Finland. Email: [email protected] Mäkelä, T., Fenyvesi, K., & Mäki-Kuutti, M. (2020). Developing a pedagogical framework and design principles for a STEM learning environment design. Journal of Research in STEM Education, 6(1), 1-17. Journal of Research in STEM Education 2© i-STEM 2015-2020, j-stem.net ISSN:2149-8504 (online) Mäkelä, Fenyvesi & Mäki-Kuutti ȱȱ¢ȱȱȱȂȱȱȱȱȱȱǻȱ·£ȱȱȱ ǯǰȱŘŖŗŜǼǯ ȱȱȱȱ¢ȱȱȱ¢ǰȱȱ¢ǰȱȱȱ¢ȱȱ ǰȱǰȱȱǰȱǰȱȱȱȱȱǰȱǰȱ¢ǰȱ ǰȱȱȱȱȱȱȱ¢ȱȬȱȱȱ¢ȱǻǰȱ¢ǰȱǰȱ ȱǼȱȱǯȱȱęȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱ ȱȂȱȱȱǰȱǰȱǰȱȱȱȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱȱȬȱȱǻȱȱȱǼǯȱȱȱȱȱȱ ȱȱȂȱȱȱȱȱȱȱȱȱ¢ȱȱ¢ȱ 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ǯǰȱ ŘŖŗŚDzȱ §§ȱ ǭȱ Journal of Research in STEM Education © i-STEM 2015-2020, j-stem.net 3 ISSN:2149-8504 (online) Mäkelä, Fenyvesi & Mäki-Kuutti ǰȱŘŖŗŜǼȱȱȱȱȱǻȱȱǯǰȱŘŖŗśǼȱȱȱȱȱȱ ȱǻǼȱȬȱȱǻȱȱ§§ȱȱǯǰȱŘŖŗŝǼȱȱȱǯ ¢ȱ ȱ Ȃȱ ȱ ȱ ęȱ ȱ ȱ ŗȱ Ȭȱ ȱ ȱ ȱ ȱǯȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱ¢ȱȱ ȱȂȱǯȱǰȱȱŘȱǰȱȱȱȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱǻȱǰȱŘŖŗřǼǯȱ ȱȱȱ ȱ ȱȱ ȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱ ȱ ȱȱȱȱȱ¢ȱȱȱȱȱȱȱȱȱ 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Mäkelä, Fenyvesi & Mäki-Kuutti ȱŘǯȱ ȱȱȱȱ¢ȱȱŘȱ Stakeholder groups/countries Finland n = Germany n = Belarus n = Greece n = Spain n = Total n = Primary school students ŝ ŗŘ ŗ Ř Ś ŘŜ Lower secondary school students ŝ Ŝ ŝ Ř ś Řŝ Upper secondary school students Ř ŗŖ Ř ř Ś Řŗ Teachers ř Ř Ś Ŝ Ř ŗŝ Directors Ř Ŗ ř Ś ŗ ŗŖ Parents ř ŗ ř Ŝ Ř ŗś STEM professionals (business and research) Ř Ś Ř Ř ŗ ŗŗ University students ŗ Ř ś Ŗ Ř ŗŖ Total n = Řŝ řŝ Řŝ Řś Řŗ ŗřŝ N (%) of participants from the FG1 ŗŘȱ ǻŚŚƖǼ Şȱ ǻŘŘƖǼ ŗŘȱ ǻŚŚƖǼ ŗśȱ ǻŜŖƖǼ ŘŖȱ ǻşśƖǼ Ŝŝȱ ǻŚşƖǼ  ŗȱ ȱȱŗȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱǰȱęȱ ȱȱȱȱȱȱȱǯȱȱȱȱȂȱȱ 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ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱęȱȱȱ ȱ¢ȱǻǰȱȱƽȱŗřŘǼ General principles Ways of teaching and learning ȱǻȱƽȱŗŝśǼ ȱȱȱǻȱƽȱŞśǼ £ȱǻȱƽȱŗŚşǼ ¡ȱȱ¢ȱǻȱƽȱŞŞǼ ȱȱȱȱǻȱƽȱŗŗŘǼ ȬȱȱǻȱƽȱŝŖǼ ¢ȱǻȱƽȱŗŗŘǼ ȱȱ¡ȱǻȱƽȱŜřǼ ¢ȱǻȱƽȱşŗǼ ȱȱȱǻȱƽȱŜŖǼ ¢ȱǻȱƽȱřřǼ ȱȱȱȱǻȱƽȱśŜǼ Socio-emotional aspects ȱȱęȱǻȱƽȱŚşǼ ¢ȱȱȱǻȱƽȱŗŚŘǼ ȬȱȱǻȱƽȱŚřǼ ¡ȱȱǻȱƽȱŞŞǼ ȱȱǻȱƽȱŚŖǼ ȱȱǻȱƽȱśřǼ ĚȱȱǻȱƽȱŘŞǼ ȱȱ¢ȱǻȱƽȱŘŝǼ ȱȱǻȱƽȱŘŚǼ ȬȱȱǻȱƽȱŘŖǼ Cross-curricular skills ȱȱǻȱƽȱŗŗŖǼ ¢ȱȱǻȱƽȱŝřǼ ¢ȱǻȱƽȱşŞǼ 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