高瞻計畫(第三期)

臺北市立大同高中創客教育 資源研發與實驗研究計畫

計畫執行內容

計畫理念與構想架構

本計畫的核心理念為「做、想、創」,學習者經過實作的過程,親自參與體驗,產生具體經驗,過 程中並能思考相關的原理原則、知識概念、以及問題解決,最後在實作的成就感當中,思索如何加以 改良及創新,進而產生新的創作主題與學習的動力。因此,本計畫的基本理念與經驗學習理論(Kolb)、 創造力理論(Amabile)、及哈佛大學教育研究所(Harvard Graduate School of Education, 2015) 的 Maker 教育觀點相互呼應,並且架構完整。 本計畫結合十二年國教課綱跨科知識整合(數學、物理、地球科學、生活科技)、科學實作、科技 設計與製作、與 Maker 教育的理念,以 STEM、工程、產品設計為組織策略,以創意實作為主軸,發展出國高中學生的 Maker 創新教學活動。

(1) 本校創客課程以現有學科的基礎,規劃並執行國高中 STEM 理念專題實作的教學活動,結合創客 教室的資源,研擬 10 門 107 新課綱必修、加深加廣選修、特色選修及國中彈性時數之課程模組, 製作相關教具與活動學習單並建構學習表現與成果製作的教學平臺。

(2) 跨領域的創客 STEM 課程建構方法,係配合數學、物理、地球科學、生活科技等學科的學習內容, 規劃創客動手實作活動,融入物理的力學模擬、數學的動態幾何解析等數位工具,讓學生所學之 知識能與相關生活經驗融入應用,引導學習高層次的批判思考,將動手實作的經驗與知識意象予 以統整,學用合一,以進一步發展創意應用。

(3) 課程內容採行跨學科的 STEM 整合,結合探究實驗活動、實體作品製作,與 3D 數位設計,讓想法 透過實作具體實現;跨領域知識整合,讓想像力與創造力發展空間擴大;透過數位加工工具輔助, 使作品實現的困難度降低,提供學生創意思考的表現媒材。

(4) 教學空間與計畫所需設備,將建構在本校生活科技專科教室、物理與地球科學實驗教室、國中理 化教室與資源回收室空間,經計畫的設備添購安置後,轉型成「探究實驗與創客實作教室」,進 行動手實作融入的創客教學活動,方便學生課後專題製作使用。

本校 STEM 課程研發教師社群,目前由數學、物理、地球科學、生活科技四個學科老師 組成,以學生基礎數學、科學知識整合創客動 手實作研發跨科 STEM 科際整合課程,實作活動 結合數位工具的學習使用與創客教室資源,課 程中實現學生想法完成作品。下圖以本社群實 際完成的物理靜力平衡教學活動為例,具體說 明從課程活動學習的 STEM 知識互動研討,研發 與製作教具,規劃與課程實驗的完整過程:

計畫執行內容

(1) 本校創客課程以現有學科的基礎,規劃並執行國高中 STEM 理念專題實作的教學活動,結合創客 教室的資源,研擬 10 門 107 新課綱必修、加深加廣選修、特色選修及國中彈性時數之課程模組, 製作相關教具與活動學習單並建構學習表現與成果製作的教學平臺。

(2) 跨領域的創客 STEM 課程建構方法,係配合數學、物理、地球科學、生活科技等學科的學習內容, 規劃創客動手實作活動,融入物理的力學模擬、數學的動態幾何解析等數位工具,讓學生所學之 知識能與相關生活經驗融入應用,引導學習高層次的批判思考,將動手實作的經驗與知識意象予 以統整,學用合一,以進一步發展創意應用。

(3) 課程內容採行跨學科的 STEM 整合,結合探究實驗活動、實體作品製作,與 3D 數位設計,讓想法 透過實作具體實現;跨領域知識整合,讓想像力與創造力發展空間擴大;透過數位加工工具輔助, 使作品實現的困難度降低,提供學生創意思考的表現媒材。

(4) 教學空間與計畫所需設備,將建構在本校生活科技專科教室、物理與地球科學實驗教室、國中理 化教室與資源回收室空間,經計畫的設備添購安置後,轉型成「探究實驗與創客實作教室」,進 行動手實作融入的創客教學活動,方便學生課後專題製作使用。

課程設計的跨科 STEM 整合概念

目前高中教學著重在分科導向的專業教學,缺乏科際整合與問題解決的能力,及學習表現方面學 用不一致的情況。本校創客專案透過符合真實情境學習的 STEM 課程,教導學生能夠將 STEM 知識(科 學、科技、工程、數學)應用於現實生活中,透過共通的主題,統整不同學科學習內容的關連,建立 相互運用的知識架構。

課程研發採用行動研究方法,行動研究的行動是「反省的實務工作者」的行動(Schon, 1983), 本計畫將以行動研究的方法,從診斷教師的差異化與補救教學問題、選擇解決方案、尋求國高中教師、 輔導團與學科中心種子老師的合作、執行方案、評鑑實施結果(成效與待提升的地方)等程序來進行協 同行動與探究,以確認計畫執行成效。 課程活動 STEM 知識內涵之界定,應為循環調整的歷程,並考量國高中學生之特質。

創客實作 課程模組 STEM 知識整合的方法為:

1.「探索」課程活動中隱含的 STEM 知識。

2.「詮釋」抽象的數學與科學概念。

3.「練習」相關的 STEM 操作性技能。

4.「製作」能具體應用 STEM 知識的實體模型或作品。

5.「測試」並分析 STEM 知識在不同設計情境中的反應。

6.「連結」特定 STEM 知識於相關的問題情境之中。

7.「應用」STEM 知識於設計與製作歷程中。

教師透過社群的分享與討論,依循課程活動流程,由課程主題知識範疇中,聚焦專題活動所需應用的 科學、科技、工程、及數學知識。不同課程模組,STEM 各領域知識扮演的角色與比重應有不同。如:

科學(S):原理知識

科技(T):材料選用、加工技巧、設計與製作輔具等

工程(E):特定領域知識、工程設計流程、系統性思考等

數學(M):測量、計算、模擬等