永續發展目標SDGs與(STREAMS)教育關係

科學探究(試教)場景

永續發展目標SDGs與(STREAMS)教育關係

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附件2:SDGs與(STREAMS)教育之的關係

永續發展目標SDGs與教育的關係

吳和桔114.2.28

國內外正以聯合國永續發展目標SDGs (Sustainable Development Goals)積極進行具體行動；此外，亦以「素養(Competencies)」及「STEAM」為教育核心，來思考國民教育課程的發展，期兼顧學習者的自我實現及社會的優質發展，例如: OECD(經濟合作與發展組織,2016)的「核心素養」結構模型、我國十二年國民基本教育新課綱所強調的「核心素養」及各國「STEAM」教育議題…等。

本教案-「SDGs融入STREAMS素養內涵之科學探究與科技實作及問題解決」之教學方案，將讓學生理解永續發展的觀念與重要性，並搭配「雷雕數位工具」，進行科技實作，進而增進相關知識與問題解決之能力。期對應聯合國永續發展目標，幫助師生瞭解國際各項重大議題，並回應到課程發展與設計，讓學生瞭解國際趨勢，發展能夠應變未來世代各項課題的「素養」及「能力」，希冀以「教育」達成永續發展目標(Education for Sustainable Development Goals)。

一、永續發展目標SDGs (Sustainable Development Goals)

2015年聯合國成立70週年之際，發表「翻轉世界：2030年永續發展議程(Transforming our world: the 2030 Agenda for Sustainable Development)」文件，作為行動指引，並提出在未來15年間，人類邁向永續發展是需要關注環境、經濟與社會平衡。永續發展包含五個人類關鍵面向的課題，包含人(People)、地球(Planet)、繁榮(Prosperity)、和平(Peace)、夥伴關係(Partnership)(圖1、2、3)，並促使全球團結努力，以兼顧「經濟成長」、「社會進步」與「環境保護」三大面向(圖4)，期盼至西元2030 年時能夠消除貧窮與饑餓，實現尊嚴、公正、包容的和平社會、守護地球環境與人類共榮發展，以確保當代與後世都享有安居樂業的生活。最後提出「永續發展目標(Sustainable Development Goals, SDGs)」，包括 17 項核心目標(Goals)及 169項具體細項目標(Targets)，並於 2017 年再建立 232 項指標用來衡量實踐情形，指引全球共同努力、邁向永續。

圖1:聯合國「永續發展-5P’s」

圖2:聯合國「永續發展目標

(Sustainable Development Goals, SDGs)」

圖3:聯合國「永續發展目標SDGs」同心圓

圖4:聯合國「永續發展目標SDGs」兼顧

「經濟成長」、「社會進步」與「環境保護」

我們的家園-臺灣，也正面臨各種轉變，例如:人口結構老年比率上升、氣候變遷影響民生及安全、智慧產業與綠色能源興起導致產業變化，青年就業率等問題，都將考驗著臺灣未來世代的應變能力，有鑒於此行政院國家永續發展委員會，依循「2050世界願景-The World in 2050 (TWI2050)，(圖5)」於2018 年12月提出「臺灣永續發展目標」，並提出臺灣六大轉型領域，包括「強化人力資源能力」、「循環經濟」、「能源轉型加速去碳化」、「永續食農系統與生態保育」、「智慧城鄉」與「永續導向的數位化革命」，隨後也提出國家永續發展願景與策略綱領(圖6)，以連結上述國際推動永續發展的趨勢。

圖5:六大轉型行動領域（TWI2050, 2018）

圖6:臺灣21世紀議程國家永續發展願景與策略綱領架構圖

二、STEAM

1.STEAM緣起

STEAM是5大學門Science(科學)、Technology(科技)、Engineering(工程)、Art(藝術)、Mathematics(數學)的縮寫與簡稱，也是當今國內外熱門的新興教育議題與趨勢。

STEAM教育的前身是STEM, 起源於1986年美國國家科學委員會(National Science Board)在「Neal Report: undergraduate education statement」提到科學教育的改革。其提出由科學、科技、工程和數學整合的STEM教育模式，其建議系統化地培養科技人才、工程師、科學家及數學家，並作為美國國家競爭優勢的發展方向(國家競爭法案，America COMPETES Act)。所謂「國家競爭法案(America COMPETES Act)」，原文是America Creating Opportunities to Meaningfully Promote Excellence in Technology, Education, and Science Act(全美積極提升卓越科技、教育和科學法案)；2011年美國Georgette Yakman及Maeda 皆提出STEAM教育，即在STEM 教育的基礎上加入藝術的教育理論，以表現人類獨有的情感和創意，打造機器人搶不走的創造力，於是美國開始STEAM教育(陳怡倩，2017；Ayres, 2011; Maeda,2013)。南韓、新加坡也積極推動STEAM 教育，中國在2015年也將STEAM列為國家教育的重要方針，台灣也在2018年將STEAM落實於十二年國教之中(邱紹雯、許家齊、賓靜蓀，2017)。

2.STEAM本質

STEAM教育的本質在於讓學生在真實的解決問題歷程中，培養創造思考、批判思考及問題解決時所需要的後設認知能力，同時將歷程中為了解決問題而習得的知識持續地進行學習遷移與意義化，其習得的知識與技能是完整且跨領域。亦即STEAM統整學科知識的分際，將知識的獲取、方法與工具的應用、創新生產的過程以及情感、態度進行了動態的整合，在培養學生創新思維與實踐能力的同時，也展現出一種跨領域的融合創新。此外，由於STEAM具有跨領域的融合創新與務實的特性，不但拓展專業領域範圍，也帶動創業與產業創新(張玉山及楊雅茹，2016)。STEAM強調打破不同學科間的壁壘，並融入現代生活的科技，使其能更貼近下個世代的人才需求（陳冠宏，2018）。在跨學科跨領域整合的教學架構下，學生專心在特定的主題上，而不被侷限在單一學科，讓學生能學習到完整的知識，進而統整應用、增加解決問題能力，並提升批判思考能力，以利培養學生的創新、設計、動手實作能力以及跨界溝通的能力（朴美善，2014；梁森山，2017）。現在的世界已是數位化的世界，產業的變革對人才的需求越趨專業化，以及具備批判思考能力、溝通能力以及解決複雜問題能力，STEAM教育承擔著培育這類人才的重任及意義（白依寧，2017）。

3.STEAM圖像

目前STEM 教學的實證研究(Evidence-based research，EBR)顯示，其有助於提高學生的學習意願(Olds, Patel,Yalvac, Kanter, & Goel, 2004)、動機和興趣(Fang, 2013; Feldman, Sternheim, & Adams,2008)、成績表現(Klein & Sherwood, 2005)、溝通和合作技巧(Zarske, Kotys-Schwartz,Sullivan, & Yowell, 2005)、擬定解決生活問題的計畫和任務(Zarske et al., 2005)、培養創新並與真實世界接軌(Watters & Diezmann, 2013)。

美國教育學者Yakman（2010）所領導的團隊提出一個五層「金字塔」狀的立體STEAM 圖像框架(圖2.5)。此圖像框架陳述STEAM從最底層的廣域真實情境之具體內容到最上層的整體最終目標。其各層級由下而上之意分別為:第一層是具體內容(content specific)層級，其具有科學、科技、工程、藝術和數學等學科特點的課程內容；第二層是特定學科(disciplines specific)層級，主要是深入探討不同領域內容的學科；第三層是「STEM + A」是多學科(multidisciplinary) 層級，主要是藝術的融入，以呈現藝術與人文內涵；第四層是整體綜合層級(integrative)，強調STEAM 教育在科學、科技、工程、藝術和數學等跨學科視角下，發現問題後，以具有藝術與人文內涵之跨領域整合實踐方案解決問題；第五層是STEAM教育所設定與期待的整體全面的終極目標(life-long lifelong holistic)，即培養學生終身學習的知能和情意，以適應社會變化。

圖2.5: STEAM 教育圖像框架/

資料來源：取自Yakman（2010）；STEAM Education（https://steamedu.com/）

4.STEAM教育

在STEAM 教育中，科學支援人們認識世界的規律，工程和科技支援人們根據社會需求改造世界，藝術説明人們以美好的形式豐富世界，數學則為人們發展和應用科學、工程、藝術及科技提供思維方法和分析工具（趙慧臣、陸曉婷，2016）。

STEAM與Maker(創客)已成為目前教育熱搜的關鍵字。STEAM與Maker之間有何異似之處？一般而言，STEAM與Maker最大的相似之處，就是皆強調研習、創新/創造/創作、分享；然而，STEAM更強調知識的積累、知識的學習與背後蘊含的知識，其是否持續性的創新/創造/創作，根源在於是否有紮實、豐富的學識基礎；若沒有學識(學問知識)作基礎，那就無法持續四創(創新/創造/創作/創業)。STEAM和Maker的結合是讓學生在解決問題過程中，探究、精熟解決問題所需要的知識與技能，同時強化自我效能及團體歸屬感的建立(Harvard Graduate School of Education, 2015; Martin, 2015)。因為在解決問題時，學生的思考活動與相應的抽象概念會被解決問題之動機激發，對抽象概念與真實經驗進行反覆驗證並完成概念遷移與概念意義化。

教育家蒙特梭利說:「我聽見了，但忘了；我看到，就記得了；我做過，我就懂了(I hear, I forget. I see, I remember. I experience, I understand. -Dr. Maria Montessori)」。所以，目前常用的STEAM教學方式是以動手做(hands-on)、做中學 (Learning by doing) 或「Maker(創客)」為主，並以專案(或稱專題)導向學習(Project-Based Learning)或問題導向學習(Problem-based learning)進行。所謂專案導向學習（Project-Based Learning）是指基於建構主義理念的一種學習方式，其目的在消除在學習後知識僵化的現象，藉由專題安排複雜且真實的任務，統整不同學科領域知識的學習，學習者經由一連串的探索行動，以及合作學習的情境，學習問題解決的知能以及知識活用的技能(國家教育研究院)。所謂問題導向學習(Problem-Based Learning)是指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，有效提昇學習者自主學習的動機，並進行目標問題的知識建構、分享與整合(國家教育研究院)。

專案導向學習與問題導向學習的特性，在此兩種教學法中會出現許多子問題或子任務，此時教學者可依學習者的既有知識來新增、刪減、調整子問題或子任務的難度，以達到適性的教學效果。因不同的學生，有不同的先備知識與經驗，所以每個學生在解決問題的歷程中未必需要相同的知識與技能，只有當遇到解決問題困境時，學生才需要主動尋找自己所需要的解決問題之知識或技能。

美國馬里蘭大學的Michael G. Pecht教授提出2種STEAM教育課程模式，分別是相關(或稱為多學科，multidisciplinary)課程與廣域課程(broad field curriculum)或稱為跨學科(transdisciplinary)課程。相關課程是將各科目保留為獨立學科，但各科目教學內容的安排注重彼此的聯繫，以此建立STEAM 教學模式；廣域課程則取消了學科之間的界限，並以來自真實生活的科技問題融入學生對社會、政治、經濟、國際關係及環境…等議題/問題的學習，不再帶有單一學科痕跡，而將所有學科內容整合到新的學習領域(議題導向)，以此建立STEAM 教學模式。所謂廣域課程(國家教育研究院)是指比較寬廣的課程領域，其統合較廣知識分支內各科目為課程內容。廣域課程是對傳統學科組織法的一種修正，其目的在打破原有學科組織的界限，消除傳統分科的本位作風，將過去分割的知識融合統整為一體，除讓不同科目的內容建立起關係外，亦可讓學生對於整個較大的知識領域有統合的觀念。

簡言之，STEAM教育不再強調傳統單一學科的獨立存在，而是將科學、技術、工程、藝術與數學等5大學科內容整合到新的學習領域，即以多學科或跨學科的專題(或稱專案)、問題或真實生活的議題為導向，形成可解決真實生活問題功能的有系統組織結構的跨學科教育新模式。

綜上所述，目前教育核心理念與趨勢，就是「素養」與「能力」的教育。各國皆積極推展跨學科整合性的STEAM素養之科學探究與實作教育，藉由提供學生統整性的學習經驗，培養學生解決真實世界問題的知識、能力及素養，並能積極反思、參與全球議題，以提升國際競爭力。

三、STREAMS教育

傳統教育皆已涵蓋STEAM這五門學科，為何再提出STREAMS ( Science科學/學說/學理、Technology科技/技術/技藝、Reading閱讀文章/文獻回顧/發展方案、Engineering工程/工作程序/標準作業程序<SOP>最佳化、Art/Aesthetics藝術/美學/視覺<色彩/造型>/聽覺<音樂旋律/歌曲>/觸覺<人體工學>…感官知覺…感覺、Mathematics數學、Society社會/歷史/人文(文化、語文、故事)/地理/生態/環境)？

「STREAMS教育」倡導教師吳和桔老師所提出的STREAMS教育之「心念(心思念頭)」，主要是有感於學生的文本媒材「閱讀」與「寫作」能力和素養不足及關心周遭「人文社會與生態環境」動力不足，此STREAMS教育中的R(Reading，閱讀/閱讀文章/文獻回顧/發展方案)正可補強學生的閱讀能力與素養及最後的S(Society社會、歷史、人文<文化、語文、故事>、地理、生態、環境)正可喚醒學生關心周遭「人文社會與生態環境」意念。

STREAMS教育除了強調這7門學科之間的融合外，更著重於「非認知能力」的素養。所謂「非認知能力」是指學科知識以外的能力，例如：毅力、信心、品味、自制力、溝通能力、團隊協作、主動學習，「運算思維」也可歸類在「非認知能力」內。這些「非認知能力」也是四創(創意、創造、創新、創業)能力與終生學習及全人教育不可或缺的要素。

STREAMS素養的獨特價值，不僅是7個學門領域範疇的交集(教學起點是學生所熟悉的生活情境問題)，更在於其有系統有組織地統整跨域知能，並提供真實生活的學習情境，進行高層次思維與積極情感的投入，解決真實世界的複雜問題，進而全面提升學生知識、能力與情意態度，以適應未知的未來生活與挑戰。其更符合STEAM教學圖像框架中的最頂層目標(life-long holistic)，更能培養學生整體且全面的終身學習之知能與情意和素養。

綜上所述，提出「SDGs融入STREAMS素養內涵之科學探究與實作及問題解決」之教學方案，其不僅揭示了將SDGs 融入STREAMS教學的可能性，同時也為未來在此領域的研究和實踐提供了參考和啟示。希冀促進教育領域更廣泛地認識和實踐全球永續發展的理念，進而為培養具有全球視野和社會責任的未來公民奠定基礎。

四、SDGs與(STREAMS)教育的關係

學校是學生學習知識、技能、情意…等重要的場域，透過學校教育加強推動「永續發展」教育，實現環境的完整性、經濟的可行性及社會的公正性。因此，2019年，教育部「永續發展目標教育手冊」中，將其分為七大面向：人力資本、循環經濟、能源轉型加速去碳化、永續食業生態保育、智慧韌性城鄉、數位革命、跨域整合，以對應聯合國17項永續發展目標。

108課綱強調培養學生的「核心素養」，以及促進終身學習與公民參與，其與SDGs 中的教育目標和價值觀有相當程度的契合。108課綱推廣「素養導向」學習和「批判思考」，以培養學生「解決問題」的能力。而SDGs 提供了眾多全球性的實質問題作為探討和解決的對象，有助於培養學生的「問題解決」能力。因此，將SDGs融入教學，讓課程內容有可能更好地與學生的生活接軌，提高學習的實用性和意願，並促進學生全面的素養發展。透過與生活緊密結合的教學策略，可以促使學生更好地理解和應用所學的知識，並培養他們的生活能力和社會參與意識。尤其是將「科學探究」與「科技實作」及「問題解決」的素養與能力，轉變為與現代生活緊密相連的具體實用學習，使學生能在學校學習的同時，也能更好地理解和應對現代生活的挑戰和需求。