數位加工機具與科技教育

本結主要探討數位加工機具在科技教育中的相關應用，以下分為三 部份說明：科技教育與實作教學；數位加工機具在實作教學的應用；以 及小結等。

一、 科技教育與實作教學

人類文明得以逐漸進步發展至今日成就存在著許多因素，其中科技 必然扮演了關鍵一擊的重要角色。根據史料記載的內容來看，遠古時代 人類文明已懂得倚靠妥善使用工具以解決生活中所面臨的問題，這即是 科技的表現，正如李隆盛 (1993) 提到科技是一種人類善用知識、資源 以及發揮創意，試圖有效解決實務問題或努力嘗試調適和環境的關係的 表現；朱耀明 (2004) 將科技詮釋為人類為了適應環境，滿足需求而有 效率的整合資源不斷創新表現；國外學者 Hacker & Barden (1987) 對科 技的定義中亦提到，科技乃是遭遇到實質問題時，運用知識、善用工具 並展現技能將其克服、擴展能力之表現。上述對於科技的解釋皆提及應 用知識和資源創新的表現解決實務問題以滿足人類需求進而適應環 境，因此學習科技等於如何應用知識；學習如何整合資源；創新及解決 實務問題。廣義來說，學習科技是在造就人類文明進步的方法，科技教

18

育的價值與必要性油然而生。

有鑑於科技教育的重要性，多數國家皆有針對科技教育擬定相關的 政策、理念及學習內容。李隆盛等人（2013）在《十二年國教生活與科 技領域課程綱要前導研究》中分析英、美等國科技教育施概況如下：

(一) 美國藉由學生學習科技，期望從中養成學習者擁有良好的科技素 養，透過各階段課程安排：「科技的本質」、「科技與社會」、「設計」、

「設計的世界」相關主題，以達到包含「使用」、「管理」、「評鑑」與

「了解科技」的能力。

(二) 英 國 將 科 技 教 育 命 名 為 「 設 計 與 科 技 （ Design and Technology, D&T）」，規劃依年齡層區分五階段實施，主要內容圍繞在設計與製 作。從第一階段(5~7 歲)孩童透過周遭事物發揮想像力搭建營帳、沙 堡等初步的設計製作行動到第五階段(15~18 歲)較職業取向的設計製 作課程，逐步加深加廣。

(三) 澳洲科技教育著重整合理論與實際，其課程劃分為「設計、製作與 評 價 （ designing, making and appraising, DMA ）」、「 資 訊

（information）」、「材料（materials）」、「系統（systems）」。

(四) 日本則是於 2008 年新《學習指導要領》訂定「技術・家庭」作為與 科技教育類似的學科。期望學生在學習此科目中認識生活中必須具備 的基本知識及技能，更深入了解生活與科技的關係，進而培養具創造 力與實踐力的生活態度，其中「技術」課程目標訂定為：由實踐、動 手實作的課程施行方式，學到「材料加工」、「能源轉換」、「生物培育」

及「資訊科技」的知識與技能。

透過上述文獻顯示，儘管各國在科技教育的內容略有差異，然而其 同樣重視的即為設計與製作能力的培養。而就我國而言，科技教育於我 國中學教育體制中行之有年，細觀課程近代演進的歷程於民國五十年將

19

「勞作」更名為「工藝」，而後於民國八十四年再次更名為「生活科技」，

過程中的兩次更名同時也意味著課程理念及目標的調整。余鑑（2003）

將科技教育過往至今的演變分為五個時期，分別為：「手工訓練教育 期」、「手工藝教育期」、「工藝教育期」、「工業科技素養教育期」與「科 技素養教育期」，每個時期皆因應時代背景而產生出不同的理念及目 標，相較於語文、數理等領域課程的核心價值不易隨時間推移而做大幅 度的調整，科技教育則必須與時俱進，依據環境適時調整學習目標及內 容。而今邁入十二年國教，《生活科技課程綱要》以「做、用、想」為 核心理念，培養學生動手實作、應用科技和設計、批判科技的能力，課 程必須藉由實作、使用以及思考的歷程，幫助學生習得知識與技能統整 的方法，並用其解決生活與科技的問題（國教院，2018）。

經上述相關文獻分析後發現，我國科技教育雖在名稱上與他國略有 差異，然而探究其課程理念，即可理解到科技教育課程從本質來看皆強 調培養學習者具備設計和解決問題以及創造和批判思考的能力（林人 龍，2003）、動手實作以解決問題或改善對天然與人為環境之調適，培 養整合理論與實務的實做能力（李隆盛等人，2013）。設計與製作是科 技的核心，學習如何善用創意進行設計製作出得以解決問題的成品是科 技教育的重點。「給魚吃不如教釣魚」這句話正符合科技教育的理念，

以「創新設計與製作」為教學主軸，教導學習者如何製作出滿足需求的 成品即是賦予學習者釣竿、教授釣魚技巧的教學模式（上官百祥，

2009）。以上文獻皆指出動手實作與科技教育密不可分的緊密關聯，顯 見實作教學的模式已是科技教育教學現場教學方式的主軸。

二、 數位加工機具在實作教學的應用

科技教育強調充分利用實作教學以達成培養學生「做、用、想」的 能力，《十二年國教科技領域課程綱要草案》中更強調教師在課程的規

20

劃中實作時數應達二分之一至三分之二，實作教學之於科技教育的重要 性已是毫無爭議的事實。過往我國科技教育由過去工藝課時期就已相當 重視學生實作的培養，過往課程包含：圖學與設計、木質材料加工、金 屬材料加工、電工和小引擎等，而以上所述針對材料進行加工製造的實 作課程，勢必伴隨著手工具與機具的使用。儘管現今我國生活科技課程 相較過往的工藝課程，不再是單純產出「作品」的「動手做」，而是以

「解決問題」取而代之的「動手做」（洪國峰，2010）；然而單純就「動 手做」這件事來看，製造勢必要以手工具或機具輔助的本質是不變的，

因此，使用工具與機具進行實作教學在科技教育的教學現場是件自然而 然且稀鬆平常的事。

隨者科技的進步，近年來快速成形的技術一日千里，新興數位加工 機具如：「CNC 機具」、「雷射切割」到「 3D 列印機」等日漸普及，此 類以電腦輔助設計後自動加工的機具有效縮短產品測試、修正、監控的 歷程，為製造業開創了新的局面（Kraft, 2014）。而數位加工機具與易於 使用的電腦輔助設計軟體入手門檻降低更帶動了自造者運動（Maker Movement）的興盛且逐步影響教育領域，許多人試圖將這項風潮帶入教 學現場的場域中（林坤誼，2018）。回顧「自造者」（Maker）的本質，

可解釋為一群熱愛 DIY、動手實作，努力嘗試將想法實踐出來的人（楊 孟山、林宜玄，2018），此概念與許多學校中強調動手實作的科目內涵 理念頗為相似，其中以生活科技最足以做為代表。張玉山、周家卉（2018）

亦提到強調創意設計製作、問題解決，且重視機具操作與材料應用的生 活科技課程，就是一個最好的創客教育科目，因此，各縣市紛紛成立「國 民中小學自造教育輔導中心」和「各區域的自造教育示範中心」，期盼 能藉此落實科技領域課程綱要（林坤誼，2018）。

因應上述趨勢，教育部規劃將電腦輔助設計納入科技領域生活科技

21

教師增能課程並將數位加工機具列入生活科技教室設備建議清單。許多 學者與具備熱忱的教師紛紛提出數位加工機具應用於實作課程的種種 可能，例如：透過 3D 列印培養學生建模的能力（林坤誼，2017；楊孟 山、林宜玄，2018；林湧順，2018），亦或是利用雷射切割機精準輸出 的特性驗證學生卡榫設計的正確性與製圖的精確程度（林湧順，2018）。

各校添購數位加工機具應用於科技教育亦或是自造教育與日俱增，以上 種種顯現出數位加工機具對於我國日後生活科技實作教學將產生一定 的影響。

三、 小結

透過參閱以上的文獻資料並加以分析與探討後可取得一項共識，強 調動手實作是施行科技教育的國家對於科技教育學習內容的共同交 集，我國生活科技課程綱要幾經修正仍然強調實作的重要性，教師透過 實作教學進行授課是生活科技課程必要的方法。伴隨著十二年國教科技 領域的成立與自造者運動的潮流，動手實作的課程越加受到重視，而科 技的發展，數位加工機具的普及已大幅改變傳統製造的方式，教師在進 行實作教學時除了運用過往傳統的手工具與機具外，新興的數位加工機 具亦成為進行實作教學的新選擇，許多具備熱忱的教師亦開發了許多數 位加工機具應用於實作教學的實例供生活教師進行參考；然而若是教師 缺乏應用數位加工機具進行實作教學的動機，教育主管機關提出再多的 補助經費，亦或是具備熱誠的教師開發出再多的教案，如此美意也無法 落實於我國各級中學，添購之數位加工機具更可能因教師缺乏使用遭閒 置荒廢，因此，了解教師願意應用數位加工機具進行實作教學的因素，

藉此推廣使用多教師參與其中，實屬現階段應當重視的問題。

22