「跨域力、創造力、實踐力、學習力」打造科技素養人才

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與生活科技， 獨立出來成為一門科技領域課程。

而 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與問題解決能力─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，必要所學與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，最後一個是「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。