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運用 MST 教學模式於生活科技教學
—以「動漫投影燈」教學活動為例
葉承榮* 朱益賢** *國立臺灣師範大學科技應用與人力資源發展學系 碩士班研究生 **國立臺灣師範大學科技應用與人力資源發展學系 副教授 壹、前言 傳統大眾對於數學與科學教學的刻板印象，大多著重於知識與概念的建立與形 成，難以和生活中習以為常的事物做有效的聯想與結合。因為受傳統的數學及科學 教育的影響導致，學生雖然具備數學和科學的學理知識，卻無法將這些學理知識活 用於日常生活中，進而缺乏學習的興趣，甚至產生抗拒。 為了使學生在探索知識的過程中不僅只是表面的理解，更要深入思考，進而應 用於生活中，可以利用科技教育連結數學和科學的相關概念，以求學生在探討知識 時能夠主動思考，並建構出數學、科學及科技間的相互關係，進而達到統整與應用 的目標(The New York State Systemic Initiative, 1998)。因此，美國國家科學基金會 (National Science Foundation, NSF)發展 MSTe Project(Integrating Mathematics, Science and Technology in the Elementary School) 並制定了一項數學、科學和科技的 整合課程標準，而美國紐約州也首先推動了 MST 的課程標準(廖伯仁，2002)。 MST 教學模式的科技教學活動，結合了數學分析、科學探索及科技設計，統 整科際間的整合教學，讓抽象的概念及描述，在實際動手做的過程之中，能夠獲得 印象深刻的實際驗證(侯世光，2005)。所以有效的應用數學、科學與科技的概念， 能夠使學生在動手做的過程中，培養創造思考、問題解決、合作學習以及統整等能 力(林人龍、游光昭，2005)。 貳、MST 教學模式 我國教育改革後的九年一貫課程中，主張用統整學習領域的合科教學取代分科 教學，以能力指標取代以往的課程標準，培養學生帶著走的能力。其中 ，「自然 與生活科技領域」的能力指標之一就提到：了解科學(S)、科技(T)與數學(M)的關係，107 指出科技教育與數學、科學之間密不可分的關係。因此，發展 MST 教學模式是目 前科技教育重要的課題。 美國紐約州的『MST 資源指引』中，將 MST 教學模式分成三種課程設計架構 (黃能堂、高長志，2004)： 一、連結型(與整合型的區別)：透過科技教師所設計的科技活動與數學、科學 等學科做適當的連結，提供學生將數學、科學及科技靈活運用於日常生活中的 機會，培養學生統整能力。 二、協同型：透過數學、科學與科技教師三位合作，作課程設計與協調，並分 別實施各科教學， 提供學生將數學、科學及科技靈活運用於日常生活中的機 會，培養學生統整能力。 三、整合型(與連結型的區別)：將數學、科學與科技概念整合於課程活動之中， 在教學活動實施中，可將三種概念統整學習。 在各種課程設計架構中，協同型與整合型之統整方式較重視學科教師間的溝通 且學科界限較為模糊。觀察我國目前國民中學實際教學情形，實施協同型或整合型 的 MST 教學模式有其難度，原因如下所述(黃能堂、高長志，2004) 一、目前國民中學教師培育制度仍採用分科培育。 我國中學師資培育機關為師範大學與各校學程中心，目前仍採用分科方 式來進行，所以，教師在實施統整教學時對相關領域的知識與課程了解程度 會有所欠缺。 二、學校行政因素的限制。 像是排課問題、軟硬體分配、教師基本授課時數等。教師進行協同教學 一般須排課配合，但對於學校行政而言，卻不能因課程實施方式改變而加以 調整排課，將影響協同教學的實施方式與效果(廖伯仁，2002)。另外，軟硬體 安排方面，實施協同教學需要更多的資源，學校各方面軟硬體也是能否順利 進行協同教學的重要因素之一；且實施協同教學，學科界限越是模糊者，對 教師基本授課時數計算將引起全面改變或反彈。 三、各科教師缺乏溝通與協調。 在進行協同或整合教學時，相關領域教師可能因欠缺適當的溝通與協調， 成為統整教學上的另一障礙。
108 四、各學科的分界清楚。 雖然現在國中與國小實施九年一貫課程，將以往的學科重組成為七大學 習領域，但在實際實施的過程中，仍是以各學科分科教學與學習為主。 五、相關學科進度無法充分配合。 在進行教學時，若涉及兩個學科以上時，因各科教師均有其各自的進度， 故在科際間的配合度不高，也是實施協同教學的阻礙。 基於上述各項因素，學科界限較為模糊或是須和相關學科教師進行協同教學的 方式，其難度較高且行政、學科間、進度等方面配合不易。故我國生活科技課程欲 實施 MST 統整模式之教學，最適合採用連結型的課程設計架構。 參、「動漫投影燈」教學活動 本教學活動設計的統整模式屬於連結型的課程架構，是透過某一特定主題將各 領域的相關知識互相連結。 一、教學目標 (一)單元名稱：動漫投影燈。 (二)教學對象：國中一年級。 (三)教學節數：四節課(一節 45 分鐘)。 (四)教學目標： 以自行設計外觀圖案與製作簡易的動漫投影燈為目標，讓學生在科 學方面可以認識凹凸透鏡的基本原理，瞭解光線反射的原理；在科技方 面認識電影製作的原理，認識運用凹凸透鏡的科技產品；在數學方面應 用比例、分數的計算概念，來調整出可產生清晰且大的影像。 透過「動漫投影燈」的教學活動讓學生在實際動手做之中學習，同 時享受學習的樂趣，達到寓教於樂的目的，藉此激發學生的熱情。此外， 在課程設計中也穿插許多相關知識理論，讓學生在實際動手做的過程中， 親身驗證在課程中所學習到的知識，使得課本上的文字不再那麼不切實 際，以達到讓學生獲得知識、情意、技能三方面的全面成長之目的。以 下針對知識、技能、情意三個層面之目的加以說明： 1.知識層面（與教學流程作對照）
109 (1)科學與科技方面：在課堂教學過程中，讓學生了解凹凸透鏡的基本 原理及相關應用、電影製作的原理及發展、以及光線反射的基本 原理，並透過親身的實驗，讓學生有更進一步的體驗；此外，學 生在繪製設計圖前，也會學到關於圖學—展開圖的課程。 (2) 數學方面於實作方面，學生在繪製設計圖的同時，由於斜邊為 45 度，因此必須詳細計算各邊的長度。 2.技能層面（與教學流程作對照） (1)透過動手實作的過程，熟悉各種簡易手工具的正確使用方法。 (2)藉由動手實作的過程，了解日常生活中常見材料之特性，以此培養 學生運用各種材料的能力。 3.情意層面（與教學流程作對照） (1)在活動過程中，激發學生學習的熱情，培養學生在生活中主動發覺 問題的精神。 (2)提供學生充分的創作空間，激發學生的思考與創造的能力。 (3)在動手實作的過程中，給與學生各種情境與問題，培養學生問題解 決的能力。
110 二、教學器材 表 1 各組所需材料 材料名稱 數量 附註 厚紙板(四開) 2 張 不透光厚紙板 雙凸透鏡 1 個 可以依個人需求選擇放大倍率不同的 透鏡 平面鏡 1 個 選用適當大小的隨身鏡即可 表 2 各組所需耗材與工具 耗材與工具名稱 數量 附註 2B 鉛筆 2 支 繪製設計圖用 白膠 少許 黏貼作品用 熱熔膠 少許 黏貼作品用 直角尺 2 支 繪製設計圖用 美工刀 2 支 切裁設計圖用 圓規刀 1 支 切裁設計圖用 壓線筆 1 支 繪製折邊用 熱熔膠槍 1 支 黏貼作品用 三、教學實施 (一)本活動著重學生能透過製作動漫投影燈學習與光學有關的各種原理，以 及相關材料工具之使用方法，並在製作過程中學會自主性的思考判斷， 從中培養問題解決的能力。 (二)配合十大基本能力指標： 1.訓練學生逐步思考、研判問題，並能有效解決問題，學習「獨立思考與 解決問題」。 2.指導學生學習團隊溝通，發揮合作的精神，符合「尊重、關懷與團隊合 作」。
111 (三)教學實施流程 表 3 教學實施流程 節次 教學目標 教學活動 教師準備 評鑑 第一節 1. 暸解透鏡種類、 原理、功能與應 用 2. 暸解平面鏡原 理、功能與應用 3. 暸解各種多面體 結構與展開圖 1. 引起動機 2. 簡單說明課程活動 3. 介紹凹、凸透鏡原 理、功能與日常生 活應用 4. 講解平面鏡原理、 功能與日常生活應 用 5. 介紹圓錐、圓柱、 角錐、角柱等各種 多面體形狀與展開 圖 6. 發學習單及講解評 量方式 7. 打掃教室 器材： 投影機 課堂簡報 凸透鏡 平面鏡 (配合學 習單) 學習單 (附錄一) 第二節 1. 正確操作各式手 工具 2. 合作完成設計圖 1. 引起動機 2. 簡單說明課程活動 3. 示範使用活動會用 到的手工具 4. 小組合作畫出設計 圖 5. 設計圖、學習單完 成並回收 6. 小結並交代下週需 帶用具 7. 打掃教室 發放 4 開 西卡紙 能於課堂 完成設計 圖 第三節 1. 正確操作手工具 完成作品 2. 培養問題解決能 力與態度 1. 引起動機、回顧 2. 簡單說明課程活動 3. 發學習單與設計圖 4. 示範動漫投影燈製 作流程 5. 講解活動注意事項 6. 巡堂並注意學生不 當操作 7. 打掃教室 發放材料 與學生手 冊 (附錄二) 第四節 1. 正確操作手工具 完成作品 2. 培養問題解決能 力與態度 1. 督導學生完成作品 及外觀設計 2. 評量作品 3. 試播影片 4. 打掃教室
112 四、評鑑 表 4 作品評量表
評鑑項目
評鑑內容
設計與創意(30%)
1. 作品設計獨創性
2. 作品外觀創意
設計完成、完整度
(30%)
1. 設計圖完整性
2. 作品結構完整性
合作(20%)
小組團隊合作、分工情形
影像呈現(20%)
投影功能、影像清晰及放大程度
五、作品圖例113 作品外層展開圖:
114 使用步驟：
115 肆、教學成效 本教學活動於 97 年 10 月至台北縣某國中進行為期兩個禮拜(四節課)的課程試 教，並擬定了一份課程回饋單，將學生的回饋單統計分析如下： 表 5 教學實施流程 題號 問題內容 人數 非 常 同 意 5 分 同 意 4 分 普 通 3 分 不 同 意 2 分 非 常 不 同 意 1 分 平均 1 我對於本課程指派的教師感到滿意 37 21 14 2 0 0 4.51 2 老師讓我們有充分機會發表意見 37 19 16 2 0 0 4.46 3 我對於本課程的上課時數及時間感到滿意 37 14 15 7 1 0 4.14 4 我對於本課程的內容設計感到滿意 37 20 14 3 0 0 4.46 5 本課程內容多樣化 37 18 14 5 0 0 4.35 6 我會在日常生活中應用此課程學到的知識 37 15 13 8 0 1 4.11 7 本課程對我有實質上的幫助 37 14 12 10 1 0 4.05 8 課程中，科技方面的知識我都能充分了解 37 20 14 3 0 0 4.46 9 課程中，數學方面的知識我都能充分了解 37 18 14 5 0 0 4.35 10 課程中，科學方面的知識我都能充分了解 37 14 15 7 1 0 4.14 11 三種課程內容的結合讓我比較想上課 37 19 16 2 0 0 4.46 12 整體來說，我對本課程感到很滿意 37 23 12 2 0 0 4.57
根據統計結果，普遍來說，科技、科學與數學三種課程內容的結合會讓學生 比較想上，同時，實施 MST 教學模式的學生，其學習成績顯著高於傳統教學模式 的學生；此外，男女生間之學習成績並無顯著差異。
116 伍、結語 生活科技教育旨在培養學生具備科技素養，而在進行生活科技教學時，常利用 各種動手做的活動來讓學生動手做，但活動中常有許多自然現象或需使用數學或科 學原理來解釋的步驟，而採用 MST 教學模式，可在活動前或活動進行中，運用科 學或數學相關概念來解釋科技的各種現象或產物，因此，於生活科技教學中實施 MST 教學模式可幫助教師教學且利於學生學習。 另外，於教學中發現，國中一年級學生對於原理上的理解能力滿強，可能與現 今家長重視小孩從小的學習狀況有關，促使學生對於科學上的知識均有某種程度上 的認識，因此在解說各種科學原理時，學生都可以很快地了解其內涵。 此外，由教學的過程中亦可發現，對此比較偏向理論而非實作的課程，要在教 學開始時激發學生的學習動機，可以藉由簡易的問答、實品觀看等方式加強學生的 好奇心與學習意願。 在學校教育中，較少有機會可以讓學生動手做出這樣的作品，因此學生對於這 項活動大致都表現出較高的興趣。建議可以製作出此教學活動之使用手冊，手冊內 容包含原理說明、製作方法與理論的應用，主要目的在於希望學生可以透過手冊做 自我的學習，而不一定需要經由學校教育傳授，同時也可培養出學生的自我學習態 度。
117 參考文獻 廖伯仁(2002)。MST 教學模式實施於國中生活科技課程之初探。台灣師範大學工業 科技教育研究所碩士論文，未出版，台北。 黃能堂、高長志(2004)。MST 教學模式運用在國中生活科技課程中之研究。生活科 技教育月刊，37(6)，60-67。 林坤誼、游光昭(2004)。透過中小學科技素養課程以培養學生創造力之探討。南大 學報，38，15-30。 林人龍、游光昭(2005)。水平整合的思考：以MST 為導向的九年一貫生活科技課程 設計。生活科技教育月刊，38(8)，24-41。
ITEA(2003). Advancing excellence in technological literacy: Student assessment,
professional development, and program standards. International Technology Education Association. Reston, VA: Author.
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附錄一
學習單
聰明的你，學完了平面鏡的左右相反特性後，是否能夠快速的利用平面鏡，
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