20190727 STEM+ 教育初探系列(二十)─「H2+」課程規劃與教學設計總結

20190727  STEM+ 教育初探系列(二十)─「H2+」課程規劃與教學設計總結

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一個完整的STEM+ 課程框架,可以由「硬件和技術(H2)學習」開始,再加上所選定學科相關課題和階段性目標的學習延伸。 

專欄:教育眼  作者:林桂光  日期:2019-07-27

 

STEM+ 教育探究的源起和課程偏差修正思考

筆者探究STEM教育主題已有兩年,源起是關注如何加強其中的創意教育效能及文化藝術元素。當發現內地和香港在推動時存在若干偏差和缺失;學校、老師普遍存在迷茫和焦慮,特別是學前教育,所以延伸思考這種創新教育在校本課程規劃、多元教學設計和教師普及培訓各方面問題。主力倡導以低成本、低技術配置,可以進行跨學科整合,以融合常規課堂學習模式,而非在現存課外或課內叠加的形式去普及推廣。同時建議學前教育可以在課程指引所覆蓋的六大內容範疇與五大學習目標,配合主題教學策略,有意識的突出STEAM元素,進行生活關注、科學探究、知識運用、創意想像、協作學習和多元表達的STEM+校本教育規劃。 

在STEM教育發源地的美國,眾多文件及其他學者的評論,都說明這除了是一種創新教育改革外,也是新世代的強國戰略政策。不過,觀乎其中的課程模式、學習內容、能力素養、教學策略,其實都涵蓋在大部分發達國家和地區千禧課改的教育規劃內,香港也不例外。所以直至2015年前,香港和內地教育界對STEM教育都顯得相對陌生和冷淡。美國推出STEM教育,旨在使學生參與以活動為基礎、以項目為基礎和以問題解決為基礎的學習,並提供一種動手做的課堂體驗,已成為培養學生面對2030,以至2050未來教育的主要學習策略。 

筆者在專題文稿有指出本來香港靠着千禧教改和課改15年發展優勢,在中、小學推廣跨科綜合學習、鼓勵問題探究的STEM教育不會有難度。但可能過去五年,香港學校發展生態轉差,學校和老師有點「不務正業」,創新動力不繼而出現不適應;另外受到眾多校外教育機構的硬件主導STEM課程影響,加上教育產品供應商有偏差的推銷方式誤導,對STEM教育本質的認知障礙而出現自信不足。所以筆者過往到中小幼做STEM+ 教育發展分享,主要工作都是疏理STEM教育與課改關鍵項目的對應,以及喚回教師對原有多元課程模式及教學策略應用的知覺,提升校本發展的自信。有學者也認同推動STEM+ 教育,可以重新調動學界在教學創新的積極性。香港政策研究所發表的《推動STEM+ 教育─STEM教育的在地化與頂層設計》研究報告,建議大中小幼要有STEM+分階段的教學策略,避免一窩蜂去鑽技術;建議訂立STEM+素養框架,讓學校規劃學科知識融合建構,以及綜合學習能力的階段性發展指標。 

中國大陸其實也和香港在90年代同步進行教育改革,發展總綱基本相近。但因為體制和國情差異,創新成效不顯著,特別是教師教育的規劃,未能跟上課改的要求,所以內地發展STEM+教育,有點吃力。但內地過去十年,為配合教育創新、大眾創業國策,在大多數省市,廣泛推動「創客教育」。好的一面是社會對科普教育有基礎認識,再融入不同的創新科技,也有利STEM教育各核心學科內容的學習;但那種強調硬技術學習、硬件主導、割裂及斷層式知識應用、成品產出做評估的課程模式,不利跨科綜合學習的推動,以及核心素養的建構,和世界主流教育發展未能緊扣。有學者指出,面對工業4.0的社經環境,人工智能、萬物互聯的未來場景,中國教育規劃必須追落後,在2015年再啟動種種教育創新,所以有需要推動STEM+教育,倒逼學校和教師相應配合,盡量達成二次課改的學與教目標。 

個人提及STEM暫時不是一個學科,也沒有通用的課程和教材,主要以校本或區本規劃。而STEM+ 教育的正確打開方式,應該包含跨學科綜合學習課程設計、促進審辨思維、提升創意表現、運用專題學習策略、鼓勵參與、自主學習、掌握創科工具和器材、培養科學慎思、重視人文關懷、進行生活和社會改進課題探究、多元學習延伸。STEM教育後來加入的「A」,屬於文藝創意範疇,不是STEM教育的附屬物,是STEAM不可或缺的元素,會存在於各個相關學習領域(KLA)內,也可以是探究過程中一種綜合學習表現。所以STEM+ 比STEAM更能讓學校按自身需要去設計延伸創意主題和內容。在中小幼創意教育的推動和評估,也必須訂定具體目標和學習觀察,去發現不同程度的「微創意」、「微創新」,即一個人產生新思想、新事物的高階學習表現,或者具創造性地解決問題的能力傾向,才能有效促進學生創意表現。

 

科技和硬件主導的調整

比較過內地和香港,校外、校內的STEM教材、課程、方案和活動,發現因為歷史發展及產品市場的誘因,例如內地有一段比較長期和活躍的「創客教育」,以及兩地眾多產品代理商主導的科普教育,大部分目前打着STEM教育主題的課程和學習活動,仍然主要以科技及硬件元素切入,甚至成為主要學習成份。不過因為要擴大學校市場的需求(所謂B2B),也逐漸看到朝向跨學科元素、綜合學習模式和核心素養建構的教材設計。不少主題樂園、大型科技公司、工商機構,近半年都在研發多元綜合學習課程。

筆者並不抗拒科技和硬件學習,也明白不同學校有自身的發展需要,有些學校和家長的確想利用創新科技,作為學校發展的策略,或者是提升學生自信學習的動力。同時硬件和科技,也可以支持部分資優/天才學生去解決探究過程碰到的技術問題。但從校本STEM+課程發展的角度,對硬件和技術的取態,個人認為盡量避免「只學不用」,或「先學後用」;可以採用「邊學邊用」,或「隨用隨學」;以至「多用多學」,才能讓各科老師學習有效應用去融入學科常規課程,進行更廣泛的跨學科統整。

 

「H2+」──STEM課程統整規劃模式

面對普遍鍾情科技和硬件學習的「市況」,又想引導朝向跨學科融資課程建構,個人總結出一種可以協調的課程統整規劃模式,暫時命名為「H2+」。即仍然可以由各種創新科技(high-tech),例如編程、人工智能、5G、物聯網、鐳射切割、VR、AR、MR等,再配合相應硬件(hardware),例如micro-bit,機械人、3D打印、無人機、遙控車的操控和應用開始學習,即是H x H(H2)。但課程規劃應該包括設計不同科目課綱內容的延伸,進行跨學科綜合學習課程,建構完整的STEM+ 校本課程框架,就成為個案倡導的「H2+」模式。具體可参考筆者《STEM+ 教育初探》專欄第19篇,有關無人機教育的「D+ 課程框架」案例。若果轉移到機械人教育,可以設計「R+」;3D打印教育,可以設計「3D+」;遙控車教育,可以設計「C+」;電子玩具教育,可以設計「T+」等。內地流行的創客教育(Maker Education),也可調較成為「M+」(創客STEM)課程規劃。 

簡單解說,一個完整的STEM+ 課程框架,可以由「硬件和技術(H2)學習」開始,再加上所選定學科相關課題和階段性目標的學習延伸。當然其中會應用到S.T.E.M.的關鍵知識和能力,以及當中的核心素養,即是「+」部分,中間可以用主題或項目導向銜接,詳見附圖。 

校外、校內,大中小幼學習階段的課程規劃流程,以前介紹過基本上都可以從整固S.T.E.M.或S/T/E/M分科的知識、能力目標開始,逐步形成S+T+E+M或STEM結構;再加入創意、文化、藝術、閱讀元素發展成為STEAM、ASTEM、STEMA或STREAM主題式綜合學習教材設計;最後按校本發展政策,以及學與教情境,研發特定主題或項目導向的STEM+研習式校本課程。假如須要設計各階段課程體系,可以考慮「逆向設計」方法,特別是校外教育培訓機構。若果跨科稍多,當然最好由專業課程人員(Curriculum Development Officer,CDO)進行協調、設計。而校內一些跨級、跨年度課程規劃,更需要得到學校行政層面的支持,例如訂立明確學校STEM教育發展計劃;適當的分工和授權安排;到位的經費預算和資源配置等。