通識導賞﹕STEM求學不是求hi-tech - 20180304 - CULTURE & LEISURE - 明報OL網

通識導賞﹕STEM求學不是求hi-tech

文章日期:2018年3月4日

【明報專訊】自2015年教育局積極推動STEM教育(Science科學、Technology科技、Engineering工程、Mathematics數學的英文譯寫的首字母縮略詞)以來,不單獲撥款津貼的中、小學大力配合,即使學前教育的課程文件沒提及STEM,不少幼兒機構同樣積極在教學滲入相關元素。就連教育中心、玩具教具生產商,也配合STEM理念設計出嶄新產品和服務。一時間,STEM的魔力鋪天蓋地觸及各層面,在課堂內外大受歡迎,到底如何做到?一般人對STEM有哪些常見誤解?香港未來的STEM教育又應朝哪個方向發展?筆者作為STEM教材出版從業員,有一點淺見。

為什麼要STEM?

活化知識 不再填鴨學習

STEM教育跟昔日教育模式最不同的地方,是強調訓練學生靈活應用各範疇所學,去解決生活難題。活動一般以小組形式進行,讓學生適當分工,在不同崗位發揮所長。

STEM鼓勵學生主動設計解難方案,學生不再是被動的學習者,而是要主動學習、自主學習,體現「以學習者作為中心」;STEM不但提倡「學以致用」,也推動「用以致學」:解難過程中如學生發現自己有所不足,會自發透過閱讀、上網或其他途徑蒐集資料,學習所需的知識和技能,而且,學生容易把學習經歷與生活緊扣。

以「節能電燈」活動為例,電燈在黑暗環境下自動加強亮度,相反在光亮環境下調暗甚至關燈,這初步看來已是一個不俗的節能發明了。然而回到真實的生活場景,如果房間空無一人,儘管電燈能自動調校光暗度,又是否真正「智能」呢?此時,教師大可引導學生,在原有的設計下提升電燈的性能,例如加入感應器(Sensor),在確保有人的情况下才亮燈。經過STEM活動後,學生還可能不明白節能的重要,教師還需要語重心長地說明「離開房間要關燈」這些老掉牙的道理嗎?

不少前線教師曾反映,部分不喜歡靜態學習模式的學生,在STEM活動中顯得格外投入,創意十足,毫不遜色於在傳統測考中表現優秀的同學。

.例子

難題﹕

學生要以電子組件設計一台可因應環境光暗度自動調校亮度的「智能電燈」

學生可按各自的能力和興趣來分工,讓組員分別負責﹕

.組裝配件

.編寫程式(Coding)

.測試、設計和美化裝置外觀

.匯報成果等

對STEM的常見誤解

1/STEM是理科生或男生專利?

你有此想法嗎——科學、科技、工程和數學都屬理科的範疇,是男生較擅長的領域。然而,STEM既然着重解難,關鍵就在於知識的融合和應用,毋須為各個知識範疇劃下永不逾越的疆界﹕有人就加入A(Art藝術)和R(Reading閱讀)元素,讓STEM變成STEAM甚至STREAM。推而廣之,再融入文科和社會科學等元素,如L(Literature文學)、D(Design設計)、C(Culture文化)又有何不可?

現實生活應用也不存在「文理二分」的界線﹕要製作一件樂器,簡單至一支笛子、一面鼓,就已經涉及了科學(聲音的形成)、設計與工程(物料和構造)、藝術(樂器美觀度)、音樂(音域的合理設定範圍)以至文化知識(中西樂器的特質)……理科怎能專美?STEM其中一個精要是發掘問題,女生一般較細心,同理心強,較關注別人的需要,所以她們往往能在STEM活動提出更貼合使用者需要的建議,設計的產品更人性化,也更主動加入藝術元素,令產品更美觀悅目。可見男女生在STEM學習中是各擅勝場,互補互助。

2/STEM一定是高新科技?

STEM鼓勵學生發揮創意,把理論知識在生活中實踐,因此知識運用得當才是關鍵。而運用知識背後的基礎,是能細緻地觀察人類的不同需要。幾位大專生就曾合力編寫一個手機程式,協助記憶力衰退的長者尋找生活中常用的物品(如電視機遙控器),所應用的都是簡單不過的技術,如二維碼、感應器等。若整個發明缺乏對長者的關懷,是無法實現的。故此於教學層面,不宜盲目追求高新科技。要知道,科技日新月異,嶄新科技可能轉瞬變舊甚至被淘汰。如果放錯焦點,把STEM課時都用來研習新硬件新技術,師生只會疲於奔命,勞多而功少。

3/STEM一定要成功?

STEM強調設計創新方案去解決生活需求。要創新,便會嘗到失敗的滋味,這也是STEM教育不可或缺的一環。其中包含的「設計循環」概念,便是當發展解難方案後,須反覆實踐、評鑑和優化。換言之,沒有最好,只有更好。STEM不設標準答案,遑論最佳答案!STEM重視結果,但更重視過程!理念弄透徹了,就不應只追求「你製造了什麼(What)?」該多問「你是怎樣(How)做到的?」和「你為什麼(Why)會這樣做?」

4/STEM加重學生負擔?

STEM的要旨在於把知識綜合和應用,學生可透過活動鞏固和深化所學,提升學習效益。活動編排得宜,反可減少傳統的書寫練習,即使要應付「用以致學」,由於是自主學習,學習過程也是愉快、主動的。結果知識學得更全面、更牢固,卻不一定加添學習壓力。

另一常見誤會是以為STEM必須齊備S、T、E、M範疇,又或愈多愈好。如前所述,STEM強調「整合」,過度追求廣博,反見雜亂和失焦。合適的STEM活動並非永遠S、T、E、M缺一不可,舉例說,學生在中小學階段較少接觸工程理論,如STEM活動中有涉及建築或裝置的結構,固然包含一些工程元素,卻毋須因堅持包含「E」而去額外學習工程知識。

對STEM的展望

訓練思維 建立價值觀

教育局在去年十一月發布了一份名為《計算思維——編程教育》的小學課程補充文件,當中的重要信息包括﹕

1. 在小學階段引入編程教育,除了讓學生認識編程技巧,更着重建立計算思維。

2. 不是要把小學生訓練成編程人員,而是在過程中建立良好的價值觀和態度。

編程教育與STEM教育相輔相成(STEM可透過編程實踐),加上兩者都是教育局近年積極推動的教育方向,其精粹自有共通處﹕過程重於結果;思維訓練、價值觀和態度的培養,重於掌握知識和技能。筆者認為,除了結合編程的STEM活動可加強思維訓練,學生在解難過程中作出的測試(怎樣才是公平測試(fair test))、評鑑和改良(方案有何不足,如何改善),也有助學生逐步發展科學探究思維,為未來學習奠定基礎。

毋懼失敗 不斷完善

另一方面,學生要誠實面對自己的製成品可能在設計上出錯,並學習除錯(debug),逐步建立一種屢敗屢試、自我完善的精神。就如發明家愛迪生一個為人樂道的故事﹕他發明電燈時失敗了六千次,有人問他為何還不放棄,愛迪生卻回答說﹕「我並非經歷了六千次失敗,而是認清了六千種東西不適合當燈絲!」正是這股永不言棄的拼勁,成就了一代傳奇。

STEM也應着重「創業精神」(Entrepreneurship),並非要學生自小創業,而是鼓勵開創和冒險精神﹕解難方案可以很多,我們能否採納不同方案,取長補短並善用各種資源?香港政府近年推動經濟轉型,積極培育創新和初創企業,STEM加強「創業精神」正是香港社會未來的出路。

STEM教育涉及各知識範疇的融合和應用,不同業界的支援自然不可或缺。上述「智能電燈」的活動為例,就涉及電子硬件、編程軟件、培訓機構、教材設計及製作。不同持份者通力合作,前線教師就可把焦點放在課堂上,從而提升教學質素;商界也可以提供平台,協助學生展示優秀作品,又或付諸實行製成產品,進一步推動創意和創新。

普羅大眾特別是家長,也應提供空間和支持,讓師生進行STEM學習,而非視之為可有可無的興趣小組。STEM活動未必立竿見影,為考試升學帶來即時幫助,卻對學生的學業、價值觀、態度帶來長遠裨益,值得社會作長遠投資。

文//蔡健平

圖//受訪者提供、資料圖片

編輯//林信君

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