幼兒園教師在STEM領域的知識

第二節 幼兒園教師在STEM領域的知識

由上節可知，幼兒園教師的課程意識會因教師接觸的課程理論與實施課程 的經驗而形成，故本節將透過文獻整理與探討，建構幼兒園教師對STEM的知識，

使教師能藉由對STEM知識的覺知，來覺察課程中的STEM課程意識。

本節將分別探討STEM教育與課程之內涵、幼兒STEM學科知識之內涵、幼兒S TEM活動與課程。

一

（一）STEM教育

1986年源於美國的STEM，其四個英文字母分別代表的是－Science（科學）、

Technology（科技）、Engineering（工程）、Mathematics（數學）。

STEM除了有字母縮寫上的意義，更是一種哲學，讓各階段的教育工作者和 家長去思考，應該如何幫助學生整合跨學科的知識，鼓勵他們更緊密地去連結、

全面地思考（Joshua, 2013）。范斯淳、游光昭（2016）亦指出，STEM應視為 是一種教學的理念、課程設計的途徑，更是一種學習方法的革新。周淑惠（201 8）則認為STEM教育所指的是：「針對生活中的個人與社會問題，透 過工程的 設計、製作與精進的核心活動，以為課程與教學主軸，歷程中並整合運 用科學 與科學探究、數學與數學思考、以及技術與工具，以促進製作的品質暨解 決實 際問題。」其具備的五個精神為：跨領域、動手做、生活應用、解決問題、五 感學習，強調自我探索、自主學習（賓靜蓀，2017）。

綜合上述，STEM教育的核心精神，即透過跨領域學習和動手做的過程，解 決生活中真實的問題。

（二）STEM課程

STEM原是被美國政府用來描述幫助移民取得工作簽證的科學、科技、工程 及數學的研究領域，如今，教育工作者連結這些領域，整合為STEM課程 (BOSTO N CHILDREN’S MUSEUM, 2013)。

范斯淳、游光昭（2016）由深度訪談11位美國科技教育領域學者之STEM課 程的核心理念與價值中，分析其對STEM定義的闡述，歸納出STEM課程為一統整 課程，可藉由不同形式的學習活動幫助學生連結及整合科學、科技、工程與數 學領域的學科內涵。教師應著重於提升STEM學科專業知識內涵及改善教學法和 教學的內容，以培養學生STEM素養、對STEM的興趣和參與、連結STEM學科所學 及工作的能力，建構21世紀的競爭力。在STEM課程的設計與實踐方面，則經由 分析發現，STEM課程的理論基礎主要依循「實用主義」及杜威的「做中學」，

其他尚有經驗學習理論、建構理論、問題導向學習、專題導向學習等，美國之

10

能力指標則為重要的參考指標。同時，其課程設計則有不同的模式。在教學實 踐上，多以問題導向及專題導向的學習為教學方法，教學策略則包含：學習歷 程檔案的應用、實作學習、合作學習。

根據上述，STEM課程之統整性學習、做中學、解決生活中的問題、學習歷 程檔案的應用、合作學習等概念，與幼兒園課程之進行有許多相似之處。以統 整性課程來說，即與幼兒園教保活動課程大綱總綱之基本理念相彷：幼兒園應 實施統整性教保活動課程，讓幼兒可以串聯及整合身體動作與健康、認知、語 文、社會、情緒和美感六大領域的能力，進行學習，以培養六大核心素養，面 對未來的挑戰（教育部，2016）。

覺察STEM課程與幼兒園課程之關聯後，研究者將進一步探討幼兒STEM各學 科之內涵，及幼兒STEM活動與課程。

二、幼兒STEM學科知識之內涵

（一）幼兒科學（Science）

根據BOSTON CHILDREN’S MUSEUM（2013）的STEM教學指引，幼兒學習 的科學有三類：

1.地球科學（The Earth and Space Sciences）：包含地質學（geolo gy)及天文學（astronomy），幼兒可藉由描述「他們被稱為什麼？他 們用來做什麼？對各種刺激看起來、作用及反應如何？」等，來形容 地球、海洋、大氣，和宇宙的特性。

2.物理科學（The Physical Sciences）：調查自然力量和自然物質中 的基本元素。

3.生命科學（The Life Sciences）：含三個主要組成，即生物學(bio logy)、生理學(physiology)，及生態學(ecology)，幼兒需要具體的 經驗，來觀察、分類、比較，和對照，以了解有生命的東西是什麼？

他們如何生存？他們的生命週期？及他們如何變化？等。

幼兒園教保活動課程大綱的認知領域中，「自然現象」之學習面向，

則包含動物、植物、身體、天氣、溫度、沙、土、石頭、光與影、磁力、

電、空氣、水、聲音等（教育部，2016；張斯寧，2018）。

（二）幼兒適用的科技（Technology）

周淑惠（2018）將適合幼兒的工具分為四大類：

1.探查工具：如電腦上網、百科圖鑑、培養皿、放大鏡、天秤、尺等，

以供幼兒求知、探究、實驗、觀測用。

2.記錄工具：可利用照相機、錄音、繪圖設施等，保留幼兒探究或製 作歷程中的資訊或成果。

11

3.製作工具：提供幼兒在工程活動製作時的實用工具，包括紙箱、紙 捲筒、膠板、鐵絲等製作材料，以及白膠、熱熔槍、鋸子、螺絲起子、

手搖鑽、打洞器等黏合或釘製的工具。

4.方法（程序、步驟）、技術：製作時的程序、步驟或方法，如以積 木搭建建物的方法有小心輕放、倚牆而立以為支撐、厚實地基等；以 知識為基礎的一套技巧、技術，如以積木搭建建物的技巧有堆疊、搭 橋、封圍、對稱、型式。

Sharapan（2012）亦指出，科技的工具除了相機、電腦及工廠裡複雜 的機器，還有蠟筆、鉛筆、尺、放大鏡、剪刀、拉鍊、垃圾車等等。而在 幼兒園課程中，科技更與工具的使用，和精細和粗大動作技巧的發展有關，

如使用剪刀、拿筆畫線等（BOSTON CHILDREN’S MUSEUM, 2013）。

（三）幼兒工程（Engineering）

工程的目的，是透過科技的發展，來解決真實的問題，而工程始於確立一 個問題，接著開始思考並嘗試解決問題，我們可以從幼兒蓋沙堡或用積木蓋城 市的遊戲中，設計、建造、測試解決問題方法的歷程，發現其工程的概念，

如：幼兒設法找出讓積木搭建更高的方法、製作會浮在水上的船，或讓黏土穩 固支撐的方法等（Sharapan, 2012；BOSTON CHILDREN’S MUSUME,2013）。

周淑惠（2018）則認為，STEM教育中的工程，涉及設計、思考與製作、改 良或精進三大面向，即依據問題需求與現實條件發想與設計，再運用材質、技 術或方法來思考與製作，並在過程中持續改善、優化，以解決實際問題。

綜合上述，即幼兒運用工程的方法，透過發現問題、設計、思考與製作、

改良或精進的歷程，來解決真實的問題。

（四）幼兒數學（Mathematics）

1.數學知識

數學與日常生活息息相關，涉及了數量、幾何、空間、測量、統 計等知識（周淑惠，2018）。幼兒可學習依序數數、比較數量、理解 位置、一對一對應、數字概念，和幾何形狀等，而這些數學的經驗，

存在於幼兒一日作息的活動中，老師需隨時覺察，並提供促進數學理 解的機會（BOSTON CHILDREN’S MUSUME,2013）。

幼兒園教保活動課程大綱的認知領域中，三個學習面向之一即

「生活環境中的數學」，其中包含了數量、數數、數字、形狀、空間 方位、區辨異同、比較、一對一對應、分類、部分／全部、序列、合 成分解、型式／關係、數字和運算、測量、幾何等概念（教育部，201 6；張斯寧，2018）。

2.數學的思考方法

和數學知識同樣重要的，為數學的思考方法，可以運用推理、解 決問題、連結與表徵、溝通等方法，來獲得數學知識，或解決生活上

12

的數學相關問題（周淑惠，2018）。數學思考包括比較、分類、型式、

形狀辨識等（Sharapan,2012）。而這些數學思考的方法可展現於積木 遊戲、戲劇扮演、沙水遊戲，和戶外遊戲中（BOSTON CHILDREN’S MU SEUM,2013）。

研究者綜合文獻（教育部，2016；周淑惠，2018；Sharapan,2012；BOSTON CHILDREN’S MUSEUM,2013），歸納幼兒STEM學科專業知識之內涵，如下表2-1-1：

表2-1-1

幼兒STEM學科專業知識之內涵

學科 內涵

Science

（科學）

 地球科學：地球、海洋、大氣、宇宙…

 物理科學：光與影、磁力、電、聲音…

 生命科學：動物、植物…

Technology

（科技）

 探查工具：電腦上網、百科圖鑑、培養皿、放大 鏡、天秤、尺…

 記錄工具： 照相機、錄音、繪圖設施…

 製作工具：紙箱、紙捲筒、膠板、鐵絲、白膠、熱 熔槍、鋸子、螺絲起子、手搖鑽、打洞器…

 方法（程序、步驟）、技術 Engineering

（工程）

 透過設計、思考與製作、改良或精進的歷程，解決 真實的問題

Mathematics

（數學）

 數學知識：數量、數數、數字、形狀、空間方位、

區辨異同、比較、一對一對應、分類、部分／全 部、序列、合成分解、型式／關係、數字和運算、

測量、幾何

 數學的思考方法：推理、解決問題、連結與表徵、

溝通…

資料來源整理：研究者自行整理

13

三、幼兒STEM活動與課程

（一）幼兒STEM活動及課程實例

周淑惠（2019）指出，幼兒STEM教育課程的類別可分為三個類別：區 角探索、活動、主題，活動可能是1次、2次、3次不等，主題則可能進行一 學期或一學年，而活動與主題可以是預設的或是萌發的。研究者亦在閱讀 及整理相關文獻的過程中，發現幼兒STEM教育的執行，有單次性的活動，

或是主題式活動課程探索兩種型態，以下分別探討之：

1.幼兒STEM活動

金姝延結合了STEAM教育原理，設計了74個適合2到8歲的親子創意 遊戲，透過生活中簡單的材料，進行動手做的體驗及探索，每個活動 包含了一到三個S、T、E、A、M領域的能力培養，如：「磁鐵釣魚遊戲」

活動即涵蓋了Science(科學)中的引力概念以及Mathematics(數學)中 的一對一配對、算數等概念（魏汝安譯，2017）。

許兆芳(2018)則以任務為導向，設計了32個富含STEAM精神及概念 的科學實作挑戰活動，並導入設計流程思維，鼓勵家長與老師引導孩 子從「分析提問」、「設計思考」、「動手實作」與「設計修正」四 個流程進行思考，以培養孩子問題解決的能力。

2.幼兒STEM主題活動課程

根據周淑惠（2017）對兩個主題探究課程實例－「木頭真神奇‧

看我變魔術」、「環保小創客」之STEM經驗分析，發現幼兒園主題探 究課程充滿豐富的STEM經驗，且幼兒於課程探究的歷程中，綜合運用 了STEM之科學、技術、工程與數學四個不同領域的能力，進行統整性 的學習，在「科學」探究部分，包含了觀察、實驗、比較等科學程序 能力的運用；「技術」領域方面，則運用了板鋸、線鋸、摺疊鋸、美 工刀、裁紙機等，進行木頭及紙箱的裁切、測試與比較；「工程」設

看我變魔術」、「環保小創客」之STEM經驗分析，發現幼兒園主題探 究課程充滿豐富的STEM經驗，且幼兒於課程探究的歷程中，綜合運用 了STEM之科學、技術、工程與數學四個不同領域的能力，進行統整性 的學習，在「科學」探究部分，包含了觀察、實驗、比較等科學程序 能力的運用；「技術」領域方面，則運用了板鋸、線鋸、摺疊鋸、美 工刀、裁紙機等，進行木頭及紙箱的裁切、測試與比較；「工程」設