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STEAM是世界教育的趨勢與未來

美國國家科學委員會於1986年提出STEM概念以來,這股風潮,在世界許多地方引起熱烈的迴響。台灣的12年國教、中國的十三五規劃,乃至聯合國教科文組織的教育2030行動框架,都看的到STEAM教育的影響。以下簡單整理了一張圖,來說明STEAM教育的發展。

(請點滑鼠右鍵,選擇 在新分頁中開啟圖片 ,即可看到清楚的圖)

STEAM發展.png

圖 STEAM教育的發展

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STEAM教育的課程設計裡,有很重要的一環是「團隊合作」。

團隊合作的目的,除了顯然易見的,要讓孩子們在與組員共同完成專案的過程中,藉由共同擬訂策略、表述想法,與溝通協調等過程中,訓練人際關係的技能。

另一項重要的目的,在讓每個小組在對專題的不同解法中,產生創意的火花,來激盪出更多新點子。

每一位小朋友的生長背景不同,針對一個問題能提出的點子也會有所不同。

STEAM的課程中,小朋友可以在團隊的成果展示裡,看到各式各樣的問題解決方式 (因為STEAM教育的專題不會只有一個答案),也因此能達到見賢思齊,激發出更多的創意。

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在先前的文章提到,要發揮STEAM教育的精神,有個關鍵的作法是要跟生活情境結合,讓孩子能將學到的知識,轉換成對生活有幫助的能力。

STEAM教育的另一個核心精神,就是要培養解決問題的能力。實際的做法可以設計沒有標準答案的開放式主題,引導孩子應用所學與手上的工具,藉由對主題的探究、思考解法,與實作展示,來完成目標。

舉例來說,美國有間主題式學習的學校 Brightworks, 就設計過一門課程,以「鏡子」為工具,請小朋友在大太陽下將棉花糖烤熟,目的是要讓孩子活用在課堂上學到的折射原理。

從以下連結可以看到每一組小朋友想到的方法與鏡子架設方式都不一樣,但目的都是為了要讓棉花糖能在大太陽下被烤熟,讓課本上的知識能解決在日常生活遇到的問題。

http://www.sfbrightworks.org/2014/03/marshmallows-and-mirrors/

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國際數學與科學教育成就調查2015(簡稱TIMSS 2015)為國際性的教育研究計畫,旨在於評量各國學生數學與科學領域上學習成就的發展趨勢,目前有59個國家參與此計畫。

近日公布了研究結果,台灣4年級學生的數學和科學平均成就分別排名第4名和第6名;8年級學生的數學、科學平均成則為第3名。這樣的成績是非常亮眼的。

然而,在對於科學、數學的學習興趣卻是偏低的,尤其是四年級學生對於數學的興趣排名落在48名,為倒數第二名,顯示台灣學生在科學與數學上是呈現「高成就、低興趣」,也就是說,這些亮眼的成績是建立在痛苦的學習上,即使孩子們對數學與科學有極高的天分,卻可能讓孩子排斥數學與科學,因為在學習的過程中是不快樂的。

其實我們能夠發現,不管是TIMSS或是在PISA(國際學生能力評量計畫),數學與科學都是測驗的重點科目,顯示國際上對於數學與科學是相當重視。

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STEAM教育這一年來在企業與政策的推波助瀾下,開始受到很多關注與仿效。但漸漸也發現仿間很多補習班對STEAM教育的應用只拘限於玩機器人跟在課堂上邊手作邊上課,因此接下來幾篇想跟大家分享STEAM教育的核心精神與做法。

STEAM教育的目的之一是要讓孩子學習到的知識變成能解決日常問題的能力,因此學習的內容與方式自然地就需要跟日常情境結合,要讓知識在生活中用得上也用得到。在這樣的前提下,要學習水的三態變化,就不會只是在坐在椅子上觀察冰塊或水蒸氣,而可以帶到戶外去,從清晨葉子上的露水,讓孩子學到在缺乏水源時可以如何收集到乾淨的水;或者,在冰塊的保存上,也可以結合生活中常見的需求,進一步學習到在沒有冰箱的時候,在冰塊上灑鹽可以減緩冰塊融化的速度,延長保存食物的時間。 

STEAM教育是要將「知識變程帶得走的能力」的教育,而要使能力在日常有所用, 與生活情境的結合,就是最棒的教室。

千碩STEAM學院 https://www.tkbsteam.com.tw/index


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這篇文章跟大家分享一堂成功的STEAM課程的5個特色,也可以讓老師們檢視設計好的STEAM課程是否有符合這些特點,作為調整課程設計的依據。

1. 成功的STEAM課程能解決真實世界會遇到的問題

2. 成功的STEAM課程讓孩子有動手實做探究的機會

3. 成功的STEAM課程讓孩子投入極富成效的團隊合作

4. 成功的STEAM課程會讓孩子活用所學的數學與科學知識

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推薦下的影片,親子天下 <美國柏克女校,讓女孩也愛上科學實驗>

http://topic.parenting.com.tw/issue/2015forum/see2-6.html

機器人、程式設計、科學實驗課程等,一直以來被普遍認為是男孩子的專長與興趣所在,女孩子則相對的少有發揮空間。但事實上,女孩並不是天生對科學沒興趣,只是教育的方式與性別偏見,讓許多女孩在成長的過程中與科學課程漸行漸遠,錯失在理工領域發揮的空間。

然而只要用對方法,還是可以讓女孩對科學領域展現興趣與專長。已有百年歷史的美國柏克女校,改變傳統上課方式,用STEAM「動手做」的科學專題課程讓女孩們展現對科學的興趣與專長,透過實驗對物品的拆解與實作,愛上科學實驗,也證明科學不再只是男孩專屬的領域。

以下簡單分享引導女孩愛上科學課程的5個方法。

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自從STEAM教育開始在台灣萌芽後,我就在思考,STEAM教育要賦予孩子的是甚麼?

是擁有很豐富的自然科學知識,於是考試成績很好嗎?....不是

是很會組裝機器人,於是在競賽裡創造出讓人驚艷的智能機器人嗎?....也不是

是很擅長使用3D printer或雷射切割機,很會使用軟硬體來實現創意嗎?....也不全是

我覺得STEAM教育最主要的是要教孩子「會變通」,知道凡事都有可替代完成的東西,達到目標的方式不會只有一種。因此要是在人生道路上遭遇挫折了,就會知道這條路不通,轉個彎就好;要是這個選擇行不通,總還會有其他方式可以達到想要的目的。

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    隨著STEAM教育在台灣嶄露頭角,有愈來愈多的學校開始採用「主題式教學」,讓孩子以單一主題為核心,結合語文、音樂、藝術、自然科學、綜合活動等科目的知識學習,並藉由實際動手做來完成專案。這樣跨科的教學方法跟台灣現行教育體制的分科上課截然不同,在實際的操作面上多半會遇到不同教師備課與教學時間安排的現實問題,但是克服之後,教學帶來的綜效會超出原有的分科上課方式。

< 親手打造獨木舟,透過「動手」激發孩子主動學習>

http://www.gvm.com.tw/webonly_content_9518_2.html

    如上述連結裡,關渡國小規劃的「一艘我的船」。這個教學以獨木舟為主題,讓學生分組建造自己的獨木舟並出海體驗。教學結合多個科目的學習內容,例如用與海洋相關的詩歌,讓學生體會作者的意境;在音樂課嘗試創作獨木舟啟航的歌曲;在美勞課設計並建築自己的獨木舟等,並藉由實際出海航行,讓學生深切感受台灣身為海島國家,與海洋的休戚相關。遭遇備課與時間控制問題在所難免,但協調安排之後,教學卻能在學生心裡激起漣漪,帶來的成就敢感讓他們更樂意自主學習。

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  杜威的[做中學] (Learning by Doing) 帶動美國20世紀教學方法的革新,也指引台灣近幾十年的教育進化方向。大部分的人對於[做中學]的理解僅在於「加入動手做的元素來學習知識」,但僅僅是用「做」的方式來「學」的話,[做中學]的中心思想只完成了一半。

[做中學] 的內涵概括包含了三個部分,分別是

1) 生活經驗

杜威認為教育應該要與生活經驗相結合。能在家庭、學校與社會情境上發揮功效的教育才有功能與價值。

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    相對於「知識導向的學習模式」,能力導向的做法強調

1) 教學內容要從「知識習得」轉換成「解決問題的能力」;

2) 教學設計著重訓練學生的”過程技能”、”思考智能”,與”探究能力”;

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1. 問題解決與批判思考

STEAM課程裡,每一個要解決的問題都不會只有一種標準答案,因此學生需要在一次次的嘗試與錯誤中練習提出創意性解決方案,與思考失誤的原因。在實踐批判思考與應變能力的過程中,學生得到的是可以應用到各個領域的問題解決能力。

2. 有效溝通與團隊共創

STEAM的專題讓學生必須經由團隊合作來共同完成任務。藉由在團體中與其他成員分享資訊與想法、溝通與協商不同的提議、協作幫忙等,透過團隊的力量一起努力解決問題。

3. 創意發想與創新能力

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12年一貫國教的課綱公佈後,STEAM教育 在台灣已經開始引起討論,但在網路的幾篇文章中,發現很多人對STEAM的認知只是跨科教學而已,因此在這篇把STEAM教育的核心元素整理出來,讓大家更了解STEAM的內涵。

跨學科領域的教學架構

STEAM (Science, Technology, Engineering, Art, and Mathematics)是結合科學、技術、工程、藝術,以及數學的跨學科教學方法,讓學生在數學邏輯的基礎下,藉由動手建構工程與呈現藝術美學,來學習科學和技術的內涵。在跨學科領域的教學架構下,學生可以把重心放在特定議題上,而不被侷限於單一學科界線,學生可以練習用不同的觀點切入思考,在多元發展下培養出跨界溝通的能力。

動手解決真實世界問題的學習方式

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   12年一貫課綱草案公佈後,可以發現與舊有課綱相較之下,自然科學領域更強調

1. 聚焦探究技能

2. 看重實作與解決問題的能力

3. 尊重學科內容完整性,強調各學科間之橫向連結

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「核心素養」是12年國民教育課程發展的主,而根據教育部發表的總綱,「核心素養」

1) 指的是一個人為適應現在生活及面對未來挑戰,所應具備的知識、能力與態度。

2) 不以「學科知識」為學習的唯一範疇,而應關注學習與生活情境的結合,透過實踐力行而彰顯學習者的全人發展。

    STEAM教育正是讓學生「關注學習與生活情境的結合」並透過「實踐力行」來彰顯學習者特質的教學方法。在 <設計出超棒STEAM教育課程的12個步驟> 這篇文章提到,規畫STEAM課程的第一步就是要選定能結合跨科知識的主題,並將主題與再現實生活會遇到的情況相連結,接著學生會需要“動手”研究挑戰的內容,並將想法具體實踐,製作出原型(prototype)來試驗方案是否能解決需求。因此在STEAM教學的架構下,透過與生活情境結合的教學活動+親自動手做,學生在課堂上得到的,將是能在生活中受用無窮的「為適應現在生活及面對未來挑戰,所應具備的知識、能力與態度」。

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未命名.png

 

107年課綱的自然科學領域新增「自然科學探究與實作」課程,希望以結合物理、化學、生科、地科的跨科概念設計,並以探究和實作的方式來引導學習思考,而非只是學習學科知識。此外,課綱也指出“跨科概念符合世界趨勢,美國NGSS(「新世代科學標準」)也是採取統整課程”。本篇就以「新世代科學標準」為主題,讓大家了解「新世代科學標準」與其對12年國教的科學教育的影響。

 

「新世代科學標準」的訴求是對美國K12階段的科學教育進行縱向與橫向的整合。縱向指的是從國小~高中階段的課程內容要有連貫性的銜接,橫向的部分則是自然科學的各科目能有跨域整合。這麼作的目的,不僅是要強化學生對科學教育的認知與應用,也希望藉此提升學生的大學與職業準備程度。

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「成就每一個孩子— 適性揚才、終身學習」 是12年國民教育的願景。在這樣的目標下,107年課綱以核心素養結合課程目標與課程架構,並考量各學習階段的特性,來落實「自發」、「互動」、「共好」的基本理念,並達到全人教育的理想。

STEAM教育正是「適性揚才」的教育。在STEAM的教學活動裡,有一個核心價值就是問題「沒有標準答案」,能解決問題的方法就是好方法。這包含了兩個意涵,一是在小組構思創意完成專題的過程中,學生必須練習對一個問題提出多重方案來try and error,並在每次失敗中檢討並修正解決方法,也由於每個學生都有不同的創意可能,因次每一組激盪出來的做法都不會完全一樣。二則是,由於每個孩子的資質不同,也具備不一樣的才能,因此每一個學生可以根據他們的能力來想出最好的解決問題的方式,這能讓有些不是以考試成績見長的學生也能在STEAM教學裡獲得滿滿的成就感。

「適性揚才」雖然很理想化,但也不是遙不可及的目標。只要能用對教學方法,並且讓升學管道也能順應「適性揚才」,相信這樣的教育願景將指日可待。

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每個小朋友都是天生的藝術家,我們要做的只是找到它並讓這種天賦可以被表現出來。

STEAM教育(Sciece, Technology, Engineering, Art, and Mathematics)結合科學、技術、工程、藝術和數學,提倡跨領域的整合,而孩子小時候是我們最應該把握的黃金時期,舉例來說,透過繪畫可以看出孩子對色彩的概念及創造力,透過舞蹈可以促進肢體協調並感受音樂律動,在幼兒時期多方探索,提升孩子的好奇心,有助於培養正面積極的學習態度。而現在,教育界有了新寵兒:機器人。之前僅被歸類在工業類,但近年來這個領域越來越受到重視,因為它包含手做、邏輯思考、程式撰寫或操作、外型設計等多種元素,可以讓學生練習多方面的整合,而不是僅侷限在數學或科學等單一領域,提早接觸機器人課程,可以讓孩子在遊戲中學習,就算是鎖一個小小的螺絲,也能從中練習專注力,而獨立完成一隻自己專屬的機器人,更是讓孩子們獲得大大的成就感。

現在,就讓孩子們開始探索的第一步吧!

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 十二年國民基本教育的實施日期已步步逼近,在課程綱要裡面也看見了這一波課綱變革要與世界趨勢- STEAM教育的接軌。接下來幾篇文章,會針對十二年國教課綱的理念和科學教育相關領域的課程內容,與STEAM教育能成就給孩子的相連結發表看法,讓大家對於新的教育變革能不那麼緊張,也得到能提升孩子競爭力的方法。

十二年國民基本教育與舊有九年一貫課綱在國中小階段的差異,主要在於

1) 課程規劃:增加「科技領域」,由七大領域→八大領域。

2) 領域名稱/內容調整:語文領域新增新住民語與英語文、自然與生活科技領域 → (更名為) 科技領域、藝術與人文領域 → (更名為) 藝術領域...等。

3) 領域學習節數等的調整:增加彈性學習課程、國小增加語文與數學節數、國中新增科技領域課程。

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STEAM 是結合科學、技術、工程、藝術,與數學的跨領域教學,並且在教學過程中加入動手做與團隊合作的元素,讓小朋友練習藉由團隊的力量,培養出把想法具體建做出來以解決問題的能力。其中”藝術”的成分是培養孩童想像力與創造力的關鍵。

STEAM裡的藝術可以用很多種方式呈現,包含音樂、舞蹈、繪畫、雕刻等,其中我覺得最容易入門的就是塗鴉。塗鴉是只要有顏料就可以完成的藝術創作,工具可以是筆也可以是小手小腳,載具可以是一張紙也可以是一面牆,但是在簡單的塗鴉的過程中,小朋友就可以讓想像力有發揮的空間,而在創造出天馬行空的線條和圖案的同時,這其實也是小朋友展現心裡想法的管道。而我也認為,小朋友若能被鼓勵展現自己,對自信心的培養也很有幫助,在未來人生的旅途裡也會較勇於展創意思考。

最後用這段影片做結尾,讓大家看看簡單的阿拉伯數字線條,可以塗鴉創造出多少我們聯想不到的圖案。

<用數字 教你孩子畫圖>

https://www.facebook.com/wwwdalebanet/videos/1100869253291628/

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