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國民中小學科技教育推手--自造教育與科技中心

高雄師範大學工業科技教育學系朱耀明教授 12/06/2022 391 點閱

  科技是人類求生存的過程中,為達到目的或解決問題運用知識與各種物質條件所創造出的方法或工具。這些新工具或方法往往是一種更方便或更有效率的工具。而這些有效率的工具通常輕易的改變了原有的生活方式與社會形態。這些改變法國人類學家與哲學家Latour( 2004)指出「每一個科技產物都改變了人與人之間的連結,科技產品往往會改變(modify)我們原本的目標、角色和利益……而改變原有事、物及社會關係。」對新工具方法的應用與普及會產生新的社會樣態,從而又產生新的挑戰或問題,從而再激發出新的科技。如此「科技」與「社會」不斷的交織(entanglement)生成所衍生的知能需求,成為現代科技社會下所有公民都必須具備的素養。

  科技社會的特徵之一就是追求效率取得優勢。而「創新」是快速發展的科技社會求生的重要策略。面對科技生成過程,製造(making)是人類為求生存所產生的最基本的行為特徵,也是經濟發展重要的依據。而訊息取得與傳播方法(資訊科技)更是人類社會賴以存活重要科技之一。如何取得訊息優勢,發展更具效率的工具方法是現代科技社會人們必備的素養。因此,教育部108年實施的課綱中新增「科技領域」,其中包括「生活科技」與「資訊科技」兩門課程。透過「生活科技」培養學生面對需求與問題時具備動手實踐解決問題的能力,從設計思考到創新製作等進行知能統合與應用;透過「資訊科技」掌握資訊社會中對資訊處理所需的基礎知能,從程式設計、資訊處理分析、演算法、系統平台、資訊科技應用、與資訊社會等學習主題中培養運算思維的知能,進而具備面對未來科技社會發展所需的素養。

  教育部為落實科技領域課程的實施,於106年開始,逐年在各縣市設立「自造教育與科技教育中心」(以下簡稱科技中心),至108年全臺共設立100個科技中心。為讓科技中心有足夠的資源協助推動,教育部國教署針對每個科技中心規劃中心設立經費500萬元,設立後每年200萬元維運費,每3年補助更新設備費100萬元。教育部期望透過科技中心的運作,整合相關科技資源,如地方課程輔導團、縣市相關科技活動資源等進行資源統合與運作。教育部對於偏遠地區學校因小班小校教師員額有限的情況下,學校無法新聘科技領域教師以落實教學的問題,教育部提供每校20萬元的經費,每年約補助110間學校,讓學校運用外部科技專長師資協助與校內老師進行協同教學,協助偏遠地區學生的科技學習。為辦理科技教育新科技的學習與探索,教育部也補助各縣市30~50萬的經費,辦理科技教育學生競賽等相關活動經費,另視教育部年度經費與學校需求,每年補助約580~880間的中小學校每校5萬元的經費。受補助學校的可以辦理科技主題探索課程、科技跨域教學課程、校本科技特色課程、科技領域相關體驗探索活動及師生參與科技中心增能研習與科技教育相關學習活動。

  從教育部落實科技領域課程的推動規劃中,科技中心扮演重要角色,是縣市科技教育落實的關鍵。科技中心需研發國中小科技領域及新興科技認知等課程模組,並落實推動到各國民中小學。因此,除了開發課程外也需辦理在職教師的的增能研習,並協助縣市辦理各項科技競賽與體驗活動,同時支援偏遠地區學校的教師教學等工作,是縣市推動科技教育的動力火車,工作非常繁重。

  學校科技中心面對縣市科技教育推動的角色與任務,若無妥善規劃、充分應用資源,將無法發揮應有的功能角色,中心工作人員也將面對沉重的任務而無法負荷。因此科技中心的維運也必須思考如何有效率的達成任務,發揮科技社會講求效率的表徵。為發揮科技中心的功能角色,縣市教育局處會針對縣市內各中小學進行盤整,每一所科技中心依據地區或課程主題,協助約30~40間的國中民小學。例如,臺中市北新國中與富春國小科技中心以新興科技為推動主軸(如AR 擴增實境/VR 虛擬實境、AI 人工智慧、IoT 物聯網、大數據、智慧機械、綠色能源等);或以地理區域劃分,分別在臺中山、海、屯、市區等各設置 2 所自造教育及科技中心,妥善分工。最重要的教育局成立科技教育推動小組,由教育局長領軍,結合資訊教育輔導團、科技領域輔導團、資網中心、科技前導學校等單位,透過資源統整與共享機制,讓科技中心發展各主題課程、協助學校建構校本課程、提供師生體驗課程等,透過充足學校師資、設備,支援教師教學工具,師資培訓、設備購置維護等工作,提昇教師教學與學生學習成效,讓全市國民中小學科技教育得以實踐落實。

  為讓各偏遠地區學校因路途遙遠,前往各科技中心參與研習或體驗活動並不容易,因此,許多縣市科技中心會透過科技行動車,將課程、師資、材料設備等送課程到偏鄉進行科技教育推廣服務工作。以臺中市為例,局處創立了「Maker 夢想巡迴行動車」,車上配備著高解析度的液晶電視、可隨時連網的無線網路、最新的數位製造設備如CNC、雷射切割機等、VR 虛擬實境、及各種手作工具等,透過巡迴車前往臺中市各級學校間進行推廣工作,讓縣市所有的孩子有機會體驗物聯網、AI人工智慧、數位製造與創新等新科技時代應有的認識。

  面對科技快速發展,世界各國無不卯足力量發展科技,期望取得科技領先的位置。過去課程與教學大多強調專科知識,而忽略了科技創新需要各種知識與能力的統合。因此,科技中心所發展的課程特別強調學生在科學(Science)、科技(Technology)、工程(Engineering)、藝術(Art)以及數學(Mathmatics)等五個構面的學習和發展能力。透過創新自造的歷程,從生活環境觀察,察覺問題,設計思考解決的策略,親自動手實作,發展出解決問題的工具或方法,這個歷程就是培養學生「科技創新」的學習,也是實踐12年課綱總綱的「核心素養」所應具備現在生活與面對未來挑戰的知能與態度。

  教育部透過自造教育及科技教育輔導中心辦理全國科技教育創意實作競賽,分別有生活科技組、資訊科技應用組、機電整合創意組等活動,提供機會與場域讓學生的學習成果得以彰顯。透過競賽的導引,各縣市科技中心會辦理教師培訓工作坊,讓教師能掌握科技競賽的問題關鍵技術,並在學校教學課程中協助學生釐清科技問題與提供各種解決問題的設計思考,發揮學生的創意。透過科技創意競賽活動,學校教師逐漸熟稔專題導向的教學策略,也是實踐課綱核心素養的重要策略。除了教育部辦理的科技競賽活動外,各縣市的補助經費亦可透過科技中心辦理或參與各種科技競賽活動,協助學生全面參與各種科技創意競賽活動。

2020年機關王競賽機關整合GreenMech 組(圖片1)
2020年機關王競賽機關整合GreenMech 組
2020年高雄市生活科技智慧曬衣架實作競賽(圖片2)
2020年高雄市生活科技智慧曬衣架實作競賽

  例如,臺中市積極推動創新創客及資訊科技相關競賽。包括貓咪盃全國 SCRATCH 競賽、PowerTech 青少年科技創作競賽、WBR 世界機關王競賽、國際奧林匹亞機器人及創客嘉年華等活動,科技競賽成果卓著亮眼。臺中市五權國中蔡允維同學參加2018年「奧林匹亞機器人世界賽足球賽組」榮獲第1名、2019年溪南國中參加「FIRST機器人世界賽」獲得FLL機器人年齡組第二名。這些都是透過課程主題實作經驗,培養學生發揮創意及解決問題的能力的具體成果。

  除了學生的競賽成果外,科技中心對在職教師提供了許多增能的服務,讓老師的教學能更符合新課綱的要求。在桃園市南崁國中資訊與生活科技科呂秀珍老師,參與南崁科技中心各種科技領域課程的進修活動。呂老師表示透過科技中心自造與新興科技的研習活動,提升了許多專業知能,讓她能帶著學生從實作過程中透過工具使用與問題解決過程中接觸新科技應用,也讓她從協助學生進行科技教學的過程中獲得學生滿滿的回饋與豐碩的作品成果。在金門教育網路中心服務的王晢剛組長表示學生最愛的動手實作的生活科技課,透過「指尖陀螺的科技問題」以問題解決的設計思考進行課程設計,改變以往「老師教、學生學」的習慣,讓學生動手實踐自己的想法,進而愛上科技創作的生活科技課程。在資訊科技方面,他強調運算思維的重要性,強調流程圖的教學與問題的解構,王老師透過「二元搜尋概念」讓學生驚呼「演算法」的神奇處。這些老師的教學回饋與描述,都是科技領域課程教學的重點所在。

  從新課綱公布後,教育部國教署即透過各種經費補助各縣市推動科技教育,從生活科技教室建置、科技中心設立、偏遠地區學校科技外部教師的協同教學、中小學科技體驗活動補助等。其中,科技中心扮演了整合縣市科技資源的功能,從辦理教師增能研習與各項科技競賽活動、支援偏遠地區學校教學到提供中小學新興科技體驗與設備給鄰近中小學進行科技教學活動等工作。科技中心除了提供學生新興科技發展所需的知能外,更是教師科技領域課程教學新知的中心,對科技領域課程的實踐扮演很重要的角色。科技中心為我國培養科技社會所需的素養外,更是為我國科技發展所需人才紮下穩定的基礎,功不可沒。

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