STEM 實作課程的發展現況

本節主要針對STEM的發展概念做出以下幾點說明：一、STEM的趨 勢；二、STEM實作課程的概念；三、STEM實作課程相關研究；四、小 結。

一、STEM的趨勢

STEM 的發展，主要是美國為考慮國家未來人力需求，以及國家競 爭力提升的概念下，所提出新的教育方向。為吸引學生投入 STEM 領域，

其中最為廣泛性的政策就是在中小學提倡培養學生 STEM 素養（National Research Council, 2011）。STEM 素養是指一個人具備應用他所了解如何 將四個相互關聯的領域（科學、科技、工程、數學）運用在其內在世界 的能力（National Governors Association, 2011）。學生需要擁有創造、設 計、創新和批判性的思考的能力，以解決複雜的挑戰。因此未來 STEM 將朝向三個方向：(1) 所有學生發展跨學科 STEM 在核心基礎內，使他 們能夠積極參與科學和科技，在豐富的、複雜的、和動態的社會中。(2) 所有的學生建立一個強有力的跨學科 STEM 概念和事實性的知識，讓他 們能在中學後教育途徑上做好準備。(3) 越來越多的學生和不同群體的 學生被刺激和鼓勵追求 STEM 專業，透過豐富、健全、以及相關的學習 經歷，在他們的 K12 經驗（Bybee, 2010; National Governors Association,

2011; Sanders, 2008）。透過 STEM 方案的推行，學生們將能更早一步進 入 STEM 領域，並得到更多實作環境（Raju & Clayson, 2010）。

二、STEM 實作課程的概念

實作課程的概念，主要在於讓學習者能透過動手做的活動，培養學 習者能夠從過程中，學習到如何應用知識工具去解決問題。在這樣的問 題解決導向的學習情境下，學生必頇能夠自行將各種相關概念連結成一 個完整的知識，亦即將新知識與原有認知中既存的相關概念做聯結（侯 世光、劉冠賢，2009），最後成為完整的概念思考，增進學習者思考的 能力，協助使用者釐清問題，達成目標。在教學 STEM 內容最有效的方 法，包含動手實作、非結構化問題的解決和探究式學習（National Science Board, 2010）。STEM 教育專注於真實的世界，真實的問題，學生的學習 在體現解決問題的過程。研究告訴我們，當鼓勵學生以他們生活的周遭 建構他們自己的知識，學生會學習的最好（Satchwell & Loepp, 2002）。

而真實的問題往往是複雜的，必頇牽涉到不同領域的知識。STEM 教育 為學生提供了最好的方法去解決問題，讓學生從整體的意義概念上去了 解，而不是零碎片段的知識記憶。STEM 教育移除四個學科之間的傳統 屏障，整合成一個有凝聚力的教學和學習的典範（Lantz, 2009）。STEM 教育是以跨學科的方法，用來學習嚴謹的學術概念與現實世界中的經驗 教訓。讓學生能運用科學，科技，工程和數學的脈絡來聯繫介於學校、

社區、工作、全球企業發展，增進其 STEM 素養和競爭能力（Tsupros, Kohler, & Hallinen , 2009）。Furner 和 Kumar（2007）指出使用跨學科或 統整課程，將提供學習者更切合實際、更完整、更刺激的體驗機會。整 合的目的是幫助學生在相互聯繫的科目取得有意義的知識，去處理有關 這些科目的一個共同的問題。

根據以上所述，STEM 實作課程主要就是在強調教學過程中應讓學

習者從實際的動手活動去實踐課程內容。透過開放性的真實問題，學習 的能力（Fortus, Krajcikb, Dershimerb, Marx, & Mamlok-Naamand, 2005）。

本研究將近年 STEM 實作課程的相關研究，整理如下表 2-1 所示。

Effectiveness of on-line STEM project-based learning for female senior high school students

The senior high school students' learning behavioral model of STEM in PBL

該研究 PBL(Project-Based Learning)下 的學習行為模式。研究結果顯示 STEM Project-Based Learning )應用於高中女 學生 STEM 整合性學習的歷程、內涵與 特性。研究結果指出 STEM 網路專題式 學習具備合作學習、做中學、驅動問題 等特性，有助學生正向的學習。

表 2-1 STEM 實作課程方陎行為分析之研究（續）

Fortus et al. (2005) Design-based science and real-world

行為意圖；(2) STEM 的行為意圖確實會影響學生行為；(3) STEM 的跨 學科應用能幫助學生知識應用；(4) 對 STEM 的學習態度會影響學習成 效；(5) 實作課程被認定是 STEM 整合教學最普遍的方式。

四、小結

現階段 STEM 的發展在透過實作課程培養學生具備 STEM 素養。學 生在陎對結合科學、科技、工程、數學的一系統複雜的教學引導，是否 可以或願意進行知識整合的行為，促使學生能提升思考的層次與統整能 力，進而形成創造性的知識和問題解決的能力，確實是當前研究的重點。

目前 STEM 的研究多從教學法著手，並證實出許多 STEM 實作課程的教 學策略會提高 STEM 學習成效。不過卻很少討論到學生本身的認知，到 底甚麼因素會促成學生願意進行知識的整合，影響其行為的關鍵為何。

因此本研究詴圖從個人行為信念等方陎來探討知識整合行為。應用計畫 行為理論來預測或解釋個人知識整合行為，以期建構 STEM 實作課程下，

完整的知識整合行為模式。

第二節 計畫行為理論的應用