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「跨域力、創造力、實踐力、學習力」打造科技素養人才

2020-06-01
2020-06-24

國立臺灣師範大學 科技應用與人力發展學系 張玉山 教授


STEAM 統整課程

讓學生具有統整、運用知識的能力


臺灣推動 108 課綱最大特色多了科技領域外, 整體課綱精神十分強調「素養」,有別於九年一貫課綱所強調的「能力」。素養導向與能力導向其實是一脈相承,內涵層面是相同的概念。從科技領域角度來看,九年一貫強調統整課程,於是將「科技」與「科學」統整為一個學習領域,後來因為考科、非考科間的不均衡現象,再加上資訊科技如今的地位實在太過重要,於是便結合資訊科技生活科技, 獨立出來成為一門科技領域課程。


108 課綱強調跨學科、跨領域的整合,若從三面九項的「核心素養」角度切入,其重視學生在各專業領域中所學習到的認知、技能、情意,能在不同情境中加以運用。因此,如何培養學生具有整合認知、技能、情意三者,並有效在不同情境脈絡中問題解決,唯有透過「專題導向的課程與教學」, 讓學生在設計思考程序中,把不同學科的知識應用於設計活動。


另外,科技領域課綱在課程展現有多種模式上, 舉一例子是最近超夯的 STEAM 統整課程。STEAM 課程是科學 (Science)、 科技 (Technology)、 工程(Engineering)、藝術(Arts) 和數學(Math) 的英文縮寫,課程要求學生培養以想像力創造出新方法、設計,將其方法運用在工程與技術上,並利用數學與科學的基礎,解決生活世界的問題、培養批判性思考。因此,STEAM課程是學生具有統整、運用知識的能力,例如在設計力學的活動中,學生透過設計任務,探究新的事物、學習的新知識,結合過去所學,達成應用創新的目的,猶如「雞生蛋,蛋生雞」,學習上不但獲得更多的延伸,對於所學的知識更可以有強化的效果。如此一來,便可充分達到STEAM跨域整合的學習。



科技領域素養培養

透過設計導向教學的探究活動


張教授指出,探究為本教學強調從情境中建構學生的知識與技能,是以「學生為主體」的主動學習。而探究為本教學常見的有「問題導向教學」(Problem-base learning, PBL)、「專題導向教學」(Project-based Learning, PjBL)。首先,「問題導向教學」以學習者為中心並利用真實的問題來引發學習者討論,透過老師決定教學目標與進行問題的引導,藉由小組的架構培養學習者的思考、討論、批判與問題解決能力;而「專題導向教學」則是給學生一個學習的大任務,例如研發、實作或主題式研究;如此的大任務可以再切割成許多小問題,透過探討小問題,學生因此蒐集到更多的知識。專題課程其實可以個別獨立進行,沒人說不行,但合作的好處是學生利用分工、分享及互動來彼此溝通, 這是培養未來時代重要的一項能力,於是大家現今偏好使用專題導向來教學。


而張教授提出科技領域的設計導向教學,設計是個非常基礎理念的東西,跟「專題導向教學」有某部分不謀而合,設計導向又更重視目的和任務(注重成品)。在史丹佛大學、哈佛大學和 MIT(麻省理工學院)等名校,強調的是「設計思考(Desire Thinking)」的五個重要步驟*,培養學生在設計時要從「同理心」、「人的需求」為出發點。


【設計思考的五個步驟】

計思考需以人為中心,設計者必須設身處地思考使用者的真實需求,其五個步驟包含「同理心」、「需求定義」、「創意動腦」、「製作原型」和「實際測試」。



生活科技就是培養學生技術創造力的素養

仿作是技術創造力基礎


張教授專攻「技術創造力」的研究領域。早期時,教育部、國科會(今科技部)對「科技」這個名詞有不同見解,所以有些人說「科技創造力」, 有些人則說「技術創造力」。若將科技視為一門學科,利用工具材料來進行創作的能力,就是所謂「技術創造力」。


素養導向強調不同情境的實踐與運用能力,例如,在科技領域中「仿作」是很重要的,因為科技要創新,須先學習基本能力,有了基本能力才有創新。學者 E.J.Simpson 提出的技能學習順序為:察覺、模仿、熟練、複雜化,最後才是創新;若我們不給學生仿作的機會,學生便無法熟練,無法熟練又談何創新呢?


但是,只有仿作和熟練,卻沒有教導學生創新, 最後他可能就只成為一名技術工人,當然技術工人沒有不好,意義在於希望學生有更多的創新問題解決能力─於是在設計思考的活動中,首先導入人文思維、說明學習技術的目的,使學生熟練基本技能;學會基本技能後,再導入一個情境問題,讓學生蒐集資料並分析,根據分析結果、結合先前所學, 學生才有辦法使用創意發想來解決問題。如此一來,必要所學創意發揮兩者即可兼顧。


再回到技術創造力,其體現科技領域在生活科技部分即是培養學生動手「做」的能力,使「用」科技產品的能力,以及設計與批判科技「想」的能力。而素養中的認知層面學習部分,包含了幾個層次:知識、理解、應用、分析、綜合、評鑑及創新。若是基礎的應用課程,約莫落在認知學習的中階能力層次,但若是強調創新及創造力的培養,則位於非常高階的層次,則「技術創造力」就是高層次認知活動。


至於在素養導向探究與實作應該如何評估?張教授做了許多研究,也發表過相關期刊論文,會從「創造歷程」來觀察學生在各個階段的表現如何, 最後針對學生創作的結果來評估;因為技術方面的學習,常是以作品、產品為呈現,也就能以產品的創意來評量。這樣的評量方式已經通過系統化的認證,在信度與效度上是沒問題的。



未來學校需以培養具前瞻性的人才為宗旨


未來的學校需要具有「前瞻性」,培養學生在未來社會應具有的能力,諸如問題解決、溝通能力、合作能力、創意、創新能力「4C」或「5C」等能力。但張教授提出「AI時代重要的卓越能力」四力分析,第一是「跨域力」(跨域整合、第二是「創造力」第三是「實踐力」─畢竟空口說白話,比不上具體的落實,既要想得到創意也要做得出來,最後一個「學習力」。如今知識產生的速度越來越快,工具的變化越來越多元,學生必須有主動學習的能力。

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