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2020-08-06
STEM的迷思與真實:系列教學實驗研究的驗證
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圖1:應用複雜問題解決理論以落實STEM教育 註:若要讓學生在動手實作的過程中整合STEM知識,除了介紹STEM知識之外,更應將日常生活中的先備經驗與STEM知識進行連結,如此方能有助於學生在設計中應用這些STEM知識。
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圖2:抗震結構與隔震器設計之STEM活動

【本報導由科技應用與人力資源發展學系 林坤誼教授研究團隊提供】

科學–科技–工程–數學教育(簡稱STEM教育)的議題在近年來十分受到重視,許多學者紛紛從不同的角度切入,以探討如何落實STEM教育。林坤誼教授的研究主軸著重在STEM教育、科技與工程教育等領域,從早期的數學–科學–科技教育(簡稱MST教育)開始,一直到近年來的STEM教育,林教授與澳洲P. John Williams等國際知名學者組成國際STEM研究團隊,透過系列的教學實驗研究,針對許多推動STEM教育的迷思概念進行深入的探討,並藉此提出真實的策略與方法,以打破STEM教育的迷思概念,期望能藉此引領STEM教育的推動並能夠朝正確的方向邁進。

本文摘要幾項重要的成果如下:(1)迷思一:須具備完整的科學、科技、工程與數學知識才能進行STEM教學;真實一:能夠妥善依據學生的需求、學校的環境,規劃適切的STEM教學活動才是重點。(2)迷思二:透過動手實作活動就能夠整合STEM;真實二:透過教學策略與方法的有效引導方能夠協助學生整合STEM知能以解決問題。(3)迷思三:多進行一些動手實作活動就能夠有助於提升學生的STEM職涯興趣;真實三:能夠深入地引導學生在STEM實作活動中反覆進行思考與改良以深化學習,才能真正提升學生的STEM職涯興趣。

科學–科技–工程–數學教育(簡稱STEM教育)的議題在近年十分受到重視,許多學者紛紛從不同的角度切入,以探討如何落實STEM教育。然而從推動STEM教育的教學現場來看,常會發現許多有關STEM教育的迷思概念有待釐清,因此林坤誼教授與澳洲P. John Williams等國際知名學者組成國際STEM研究團隊,透過系列的教學實驗研究,針對許多推動STEM教育的迷思概念進行深入的探討,並藉此提出真實的策略與方法,以打破迷思,並期望能藉此引領STEM教育的推動且朝正確的方向邁進。

以下主要以幾個STEM教育的迷思概念為例,說明近年來的重要的成果如下:(1)迷思一:在進行STEM教學之前,老師應該具備完整的科學、科技、工程與數學知識,才能夠規劃與進行STEM教學,因此STEM教學的困難度非常高,不容易實施;Lin和Williams(2016)針對迷思一進行探究的結果顯示,影響教師進行STEM教學的主要因素並不在於是否具備完備的科學、科技、工程與數學知識,關鍵要點反而在於能否依據學生的需求以及學校的環境,規劃適切的STEM教學活動。(2)迷思二:許多人認為透過動手實作就能夠整合理論與實務,因此只要讓學生參與動手實作活動,學生就能夠學習如何進行STEM跨領域統整;然而,Lin和Williams(2017)針對迷思二進行探究的結果顯示,學生在動手實作的過程中通常透過直覺或先備經驗解決問題,未必能夠妥善的整合STEM知能,因此如何透過有效的教學策略與方法以引導學生學習,便是在進行STEM教學時的關鍵重點,例如透過複雜問題解決理論的融入,便能夠更有效率地協助學生整合STEM知能。(3)迷思三:由於STEM教育的目標之一為培養STEM職涯興趣,因此許多老師認為只要安排多一些動手實作的STEM學習活動,就能夠有助於提升學生的STEM職涯興趣;Lin等人(2020)針對迷思三進行探究的結果顯示,若僅是讓學生參與不同的STEM學習活動,未必能夠真正激發學生STEM職涯興趣,其關鍵是教師必須要能夠深入地引導學生在STEM實作活動中反覆進行思考與改良以深化學習,才能真正有效地提升學生的相關興趣。

透過前述的研究過程,可以發現即使是教學經驗豐富的老師,在進行STEM教學的過程中,仍然有可能產生前述的迷思概念,而經過這些系列的教學實驗研究進行驗證之後,可以提供給這些老師們不同的觀點以進行反思,並協助他們改善STEM教學設計。許多參與這些系列研究的老師們,當得知這些教學實驗研究的結果之後,不僅很訝異原來自己原本的觀念可能並不是這麼正確,也很樂於持續改善自己的教學,讓STEM教學活動能夠帶給學生不同的學習與成長。

面對STEM教育百花齊放的時代,許多學者對於STEM教育的目標、理論基礎、課程模式皆提出不同的想法與看法,但實際上在教學現場的教師仍舊不清楚該如何落實STEM教育,也無法掌握目前自己對於STEM教育的認知是否正確。透過STEM教育的迷思與真實系列研究,相信能夠讓更多老師更具體地了解STEM教育的真正意涵與價值。由於有愈來愈多人肯定此一STEM教育的迷思與真實系列研究的成果,因此許多教育局處皆邀請林教授協助規劃與推動STEM教育課程、培育STEM教師;此外,許多國內外的大學、專業學會也紛紛邀請林教授分享此一系列研究成果。希望透過這些多元的管道,能夠讓臺灣的STEM教育研究成果對世界的學術研究社群發揮影響力。

文章來源:

Lin, K. Y.*, & Williams, P. J. (2016). Taiwanese Preservice Teachers’ Science, Technology, Engineering, and Mathematics Teaching Intention. International Journal of Science and Mathematics Education, 14(6), 1021-1036. https://doi.org/10.1007/s10763-015-9645-2

Lin, K. Y.*, & Williams, P. J. (2017). Two-stage Hands-on Technology Activity to Develop Preservice Teachers' Competency in Applying Science and Mathematics Concepts. International Journal of Technology and Design Education, 27(1), 89-105. https://doi.org/10.1007/s10798-015-9340-1

原文出處:研究發展處研究亮點網

原始連結:http://rh.acad.ntnu.edu.tw/tw/article/content/37

林坤誼 教授兼系主任 | 科技應用與人力資源發展學系林坤誼教授於西元2006年取得國立臺灣師範大學工業科技教育學系(科技應用與人力資源發展學系前身)的博士學位。2007-2010年獲聘於弘光科技大學,2010年迄今獲聘於國立臺灣師範大學科技應用與人力資源發展學系,曾兼任組長、系主任等行政工作,並獲頒美國科技與工程教師學會(International Technology and Engineering Educators Association,簡稱ITEEA)「傑出科技和工程專業人員」(Distinguished Technology and Engineering Professional, DTE)頭銜、科技部吳大猷先生紀念獎、國立臺灣師範大學特聘教授、優聘教授等榮譽。目前聚焦於STEM教育、科技與工程教育以及師資培育等領域的研究,期盼藉此逐步讓臺灣的研究成果也能對世界的學術研究社群發揮影響力。

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