香港:如何在常識科課程中設計STEM活動

在香港現行課程中,STEM教育是透過科學、科技及數學教育推動。常識科的學習內容,包含瞭科學與科技教育的基礎知識。學校可在課程設計上,有計劃地連係相關的學習元素,提供實踐機會,讓學生就著日常生活問題,設計和擬定具體及有創意的解決方案,從而增強他們綜閤和應用知識與技能的能力。在規劃和統籌與STEM相關的學習活動方麵,課程統籌主任、常識科與計算機課的教師仍須加強協作,以進一步提升學與教的效能。

STEM活動的設計須

 

☆ 維持學生對瞭解自然與科學的學習動機和好奇心;

☆ 加強學生對生活的理解,發展他們綜閤和應用知識與技能的能力;

☆ 培養學生的堅毅精神與決策能力,以誠信麵對挑戰與解決疑難;

☆ 鼓勵學生善用設計循環,培養他們在研習過程中發揮創意與創新精神。

課程設計模式(一)

科本的STEM教育

常識科的學習範疇涵蓋科學教育與科技教育學習領域的基礎知識,當中的核心學習元素與生活配閤,讓學生對自然世界與周遭生活環境中每天發生的事情更加關注。學校可以常識科課程內的科學概念為切入點,讓學生首先在「日常生活中的科學與科技」學習範疇中,透過手腦並用的科學探究活動,發展科學過程技能。學校繼而在相關的生活化課題中,設計STEM活動,讓學生有機會綜閤和運用知識與技能。

 

在課程規劃上,學校可引導教師從本科的學習主題中,提取相關的科學與科技元素,協助學生用以解決日常生活中的問題。

 

教師鼓勵學生有目的地應用知識、技能及經驗,運用資源創製産品,以滿足生活需要。要完成這項任務,學生需要掌握設計循環的理念,運用思考、解難、測試、覆核與改良等科技學習能力,從不斷改善的設計過程中令製成品得以改良,兼具創意。

香港:如何在常識科課程中設計STEM活動

設計循環的理念

香港:如何在常識科課程中設計STEM活動

在學習過程中,學生運用所學的數學概念和能力,發展按數據作齣決定的分析與推理能力,會令解難的過程更具說服力。

數學能力舉隅:

香港:如何在常識科課程中設計STEM活動

在策劃課程時,教師應注意學習內容及STEM活動是否配閤學生的能力及與生活相關。教師可透過不同的學習主題,為學生提供手腦並用的研習機會,加強學生綜閤和應用知識與技能的能力。教師可策劃不同學習階段的STEM活動,以螺鏇發展方式,有係統地深化學生的科學概念,並引入科技的知識與技能,讓學生在多元化的學習活動中,透過設計循環,提升學習動機與探究的毅力。

例子(一):物料的特性

在第一學習階段,學生在學習有關天氣與生活的主題時,可先認識不同物料的特性(例如:防水能力),然後應用相關的知識,選取閤適的物料以設計及製作房屋屋頂。

在第二學習階段,學生在學習有關聲音的主題時,會認識到聲音的傳播特性及不同物料的隔音效能。教師可安排學生分組製作隔音屏障,綜閤及應用所學。

例子(二):力

在第一學習階段「善用餘暇」的主題中,學生認識到力的例子(例如:拉力及推力),可嘗試應用相關的知識製作玩具,發揮創意。在第二學習階段,學生認識力的例子(例如:磁力、摩擦力)及其與運動的相關現象,可應用「設計循環」,綜閤和應用相關的知識與技能,嘗試製作「磁浮列車」模型。

 

透過連係學習範疇內科學與科技的學習元素,STEM活動可在各個學習主題中實踐,例如:學習「中華文化」時,學生可運用中國古代建築的榫卯原理製作模型;學習「人與環境」時,學生可配閤環保生活概念設計及製作風力發電機、環保花灑頭。這些例子皆是連係常識科不同學習範疇而構思的STEM活動。

課程設計模式(二)

跨科的STEM教育

香港:如何在常識科課程中設計STEM活動

1.專題研習

學校可鼓勵科目間的聯係與協作,讓具不同學科專長的教師參與STEM活動的設計。透過專題研習,學校提供機會讓學生綜閤不同學習領域的相關學習元素,應用於具挑戰的生活議題中。

例子(一)課題:

力與簡單機械第二學習階段

 

學習目的:

1.認識磁力和平均數的概念。

2.培養學生協作式解決問題的能力。

3.善用設計循環的理念,製作具創意的模型。

4.培養學生探究學習的興趣,提升學習成就感。

情境:

學生從生活經驗中,知道磁浮列車能提高行車的速度,縮短運輸時間。由此引發學生的好奇心來研製快速而穩定性高的列車模型。

方法:

學生認識有關磁力的科學概念,在過程中發展科學過程技能。

設計:

學生須掌握有關磁力的概念,以製作穩定性高的列車模型。(科學概念)透過數次的測試,學生能理解以多次測試的平均值作為測量結果,以減低實驗的誤差。(數學概念)

實踐:

學生可參考和模仿不同組彆的設計,找齣局限模型車速的因素。在設計循環的過程中,學生發揮創意、共同剋服難點。例如:學生發現流綫型車身能有效減少列車與空氣所産生的摩擦力,加快列車行車速度。

 

反思:

1.「製作磁浮列車」是STEM教育活動,從基本的科學概念到完成設計,是專題研習的課題。在設定教學時數方麵,學校/常識科主任會如何調適?

(考慮因素:正規課時的百分比與彈性時間的運用)

 

2.「製作磁浮列車」在學與教的安排上,教師與學生的角色是甚麼?

(考慮因素:教師主導/教師引導;學生主導/學生自學)

 

3.在STEM教學中,小組學習的好處是甚麼?

(考慮因素:聆聽、分享;分工、閤作;討論、推論)

例子(二):

課題:製作飛機第一和第二學習階段

第一學習階段的學生以小組協作方式,嘗試設計及製作飛機玩具。研習目標是製作齣飛行最穩定/飛行距離最長的飛機。研習過程中,學生需要組閤和測試不同物料,以瞭解它們的特性(例如:輕/重?實心/空心?)及用途、量度飛行距離,設計及改良産品。

第二學習階段的學生可嘗試自行設計機翼的形狀,使機身成為流綫形,以減低飛行時的空氣摩擦力,並更改飛機翼在主軸的位置,達至「力的平衡」。

通過以上簡單的探索活動,學生能應用設計循環,瞭解飛機的形狀與飛行特性之間的關係。

2.編程的應用

這一代的孩子生於數碼年代,自小接觸不同的信息科技産品和互聯網,是「數碼原生代」。他們與新科技「互動」之餘,亦需培養「創造」新科技的能力。教育局在「第四個信息科技教育策略報告」與《推動STEM教育—發揮創意潛能》報告中,均建議學生從小學習編程,以協助他們適應未來社會的需要。學生在小學學習編程,可培養創意思考與計算思維,促進他們解決問題的能力。

 

小學常識科課程為學生提供多元化的學習經曆,以奠定科學教育、科技教育和個人、社會及人文教育學習領域的知識基礎、價值觀和態度與共通能力。編程的學習與應用,也是銜接科技教育學習領域的基礎技能。學校可參考教育局編製的《計算思維─編碼教育》補充文件,選取閤適的模式,配閤《計算機認知單元課程》的建議,推動編程教育。學校亦可鼓勵任教不同科目的教師共同閤作,編訂科本或跨科的學習活動,提供機會讓學生學習和應用編程,發展計算思維。

學校可鼓勵常識科、數學科與計算機課的教師共同策劃STEM活動,提供機會讓學生學習與應用編程,展示學習成果。

例子(第二學習階段):

從機械製作走嚮機械編程創作

學校首先循科學探究的模式引入STEM活動,讓學生利用簡單的機械原理,設計及製作一具能步行的機械人。研習過程中,學生須掌握接駁閉閤電路的技巧與及運用杠杆及斜麵的機械原理,製作以摩打驅動的機械人。過程中,學生運用不同的物料設計和製作模型,測試所製成模型的功能及特性。同時,他們探究組件的組閤和裝置對機械人運作的影響,應用設計循環解決問題。

(取材自教育局(2009):「機械鬥一番」)

 

注意:機械製作可以專題研習方式進行活動。學校可考慮使用彈性學習時間(總課時的19%)),進行機械製作的活動。

 

計算機課的教師可參考教育局編訂的「計算機認知單元課程」,選用包括Scratch和AppInventor的程序語言及工具,讓學生掌握基本編程技巧。常識科教師可把機械製作與編程結閤,推動STEM教育的發展。

學校可鼓勵學生透過多觀察身邊的事物,運用機械製作和編程知識設計閤適工具,以創意解決日常生活中的難題,並發展計算思維。

 

學校以什麼方式推動跨學科的編程與機械製作、需要學校的持份者按校本的考慮,因應的校本需要和情況,進行討論與分享,以達成共識。

可推廣的活動方式

1.在課外活動中增加STEM活動,讓有潛質的學生參與設計與成品製作。

2.善用整體課時中的彈性課時,以活動日的方式讓全校學生參與STEM教育活動,既豐富他們的學習經曆,也能擴闊他們的學習空間。

3.在課程中策劃具整閤作用,且跨學科的真實事例,讓學生進行專題研習。學生既在閤作學習中共同解決問題,教師也會從中驅動學生麵對挑戰的決心,發展他們的共通能力。

此外,常識科也會鼓勵教師與學生善用編程,以豐富常識科的學習活動,例如:

1.Scratch遊戲可代替在課室內難以進行的實驗(例如:觀察光綫的反射路綫),具體呈現實驗結果和相關的科學概念,幫助學生鞏固所學。

2.Scratch遊戲能促進學生自主學習。學生既在遊戲中鞏固所學知識(例如:正確迴收物料的方法、閉閤電路的原理),也可以透過修改教師的編碼,豐富遊戲內容,展示學習成果。

本文節選自香港教育局《小學常識科 課程指引》

轉載自:上海stem雲中心

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