美國近代科技教育發展與現況
*陳志嘉、**謝淑惠 * 高雄師範大學工業科技教育系兼任助理教授 **高雄師範大學工業科技教育系博士生 壹、探討背景與動機 近代美國科技教育的發展，延續勞作教育、手工藝教育、工藝教育與工業科 技教育所發展出的思想，作為美國近代科技教育發展的理論基礎。由於美國幅員 遼闊，各州政府可依該州的需求，制定適用該州教育所需的課程標準，因此美國 州際之間的科技教育課程，彼此之間仍存在相當的差異性。 本文為探討美國近代科技教育發展與現況，擬區分為三個主軸，首先探討美 國科技教育師資培育標準的發展，並探討現行 NCATE(National Council for the Accreditation of Teacher Education)所核准的科技教育師資培育標準，且美國目前 已經有 25 州採用 NCATE 的的師資培育標準。誠如上段所言，美國各州的課程 綱要及師資的檢定彼此獨立，所以科技教育課程皆具有差異性，所以本研究第二 個主軸將以實例探討美國州政府所規劃的科技教育課程標準，及該州公立學校第 一線的科技教育實施現況，本研究擬以賓州(Pennsylvania)州立科技教育的課程標 準及其第一線公立學校實施現況作為探討對象，賓州的州政府與 NCATE 具有合 作關係，該州政府雖參考 NCATE 的標準與研究成果，但並未全面採用 NCATE 的方案作為該州的師培方案，因此目前賓州的科技教育課程，仍保有清晰的工藝 教育核心課程內容。近來美國大學科技教育師培系統，開始加入 STEM(Science- Technology-Engineering-Mathematics)科系，同時美國 NAE(National Academy of Engineering)與 NRC(National Research Council)亦進行工程教育融入科學、科技與 數學的課程研發，因此本研究的第三個研究主軸將探討 STEM 發展概況。育與工業科技教育的理論支持外，係以1981年Snyder與Hales學者所發表的「傑 克森坊工藝課程理論」(Jackson's Mill Industrial Arts Curriculum Theory: A Base for Curriculum Derivation.)為近代重要的科技教育思想與內涵，根據該課程內涵所發 展出的教師師培指導方針，於1987年及1992年獲得NCATE的SASB(Specialty Areas
Studies Board)委員會採用（NCATE，2003），作為國內推行該課程師資培育的重
要推力。
1991年，Savage與Sterry學者集合第一線的工藝課程執教老師、師資培育機 構教師、行政部門、和ITEA(International Technology Education Association)學會， 根據傑克森坊工藝課程指導方針與相關研究，修訂發表「科技教育的概念性架構」 (A Conceptual framework for Technology Education)研究，根據該架構編定的課程 師資指導方針，於1997年獲得NCATE的SASB委員會核可採用（NCATE，2003）。 此時的William Dugger博士，於1994年獲得NSF(National Science Foundation) 與NASA (National Aeronautics and Space Administration)的支持，開始主導名為 「全美國人的科技方案」(Technology for All Americans Project )的大型研究案， 於1996年在ITEA學會提出「科技學習的基本理由與結構」(A Rationale and Structure for the Study of Technology)，於2000年發表「科技素養的標準：科技學 習 的 內 容 」 (Standards for Technological Literacy: Content for the Study of Technology)，該研究透過大型調查，調查出美國人所認知的科技是什麼，在進一 步依據1996年的研究報告輪廓，編製出科技素養的標準。該方案除接受NSF與 NASA的支持外，亦獲NRC與NAE組織的正式確認，這兩個組織便是目前主導工 程教育融入K-12科學、科技與數學課程計畫的主導者。William Dugger博士於2003 年ITEA壆會發表了「科技素養的卓越進展：學生評價，專業發展與方案標準」 (Advancing Excellence in Technological Literacy: Student Assessment, Professional Development, and Program Standards)，上述內容皆為William Dugger博士所主導 「全美國人的科技方案」的研究成果。同時CTTE(Council on Technology Teacher Education)根據上述研究成果，於2003年向NCATE提出申請為新的師資培育標準
（NCATE，2008），核准的方案名為「ITEA/CTTE/NCATE課程標準：分析科技 教師之師培教育方案」(ITEA/CTTE/NCATE Curriculum Standards: Initial Programs in Technology Teacher Education)，提供各州培育科技教師之標準參考。
截至2008年4月，全美各州政府採用NCATE科技教育師培方案的數量達25 州，合作的師資培育的學術機構達46所（NCATE，2008）。若是該州採用NCATE 所核准的科技教育師培方案，CTTE的委員會將協助該州建立科技教育師培教育 方案的州立標準及組織相關的委員會，但教師執照檢定與發行係各州州政府自行 檢定。 目前 NCATE 科技教師師培方案，以「ITEA/CTTE/NCATE 課程標準：分析 科技教師師培教育方案」為目前現行版本，根據方案中對科技教師之師培方案 (Technology Teacher Education program)的定義，其係為大學層次之科技方法與步驟 的學問，其提供幼稚園至高中階段科技教育的預備教師。另外該方案中所定義的 科技教育(Technology Education)，係為跨學科的學問且橫跨所有年級的學問，透 過該領域內容的學習，提供學生學習過程、科技相關的知識，進而提供問題解決 及延展人類能力的機會。而科技素養(Technological Lietracy)則定義為具有使用、 管理、理解與評價科技的能力(NAE，2008)。 該方案的標準共計有十項，第一項至第五項分別為「科技的本質」(The Nature of Technology)、「科技與社會」(Technology and Society)、「設計」(Design)、「科 技世界的能力」(Abilities for a Technological World)與「設計世界」(The Designed World)，這五項標準係為科技教育的教材內容的標準。第六項至第十項則為科技 教育有效教學的標準，分別為「課程」(Curriculum)、「教學策略」 (Instructional Strategies)、「學習環境」(Learning Environment)、「學生」(Students)與「專業成長」 (Professional Growth)。上述內容皆來自 William Dugger 博士於 1994 開始主導「全 美國人的科技方案」，其中第 1 至第 5 項標準係來自 2000 年發表的「科技素養的 標準：科技學習的內容」，第 6 至第 10 項係來自 2003 年發表的「科技素養的卓
該方案其十項科技教育師培方案的標準，茲將其方案說明羅列如下： 標準一 科技的本質：理解設計世界之脈絡中的科技的本質 知識的指標 －解釋科技的特性與範圍 －比較科技、科技和其他學科連結之關係 標準二 科技與社會：理解設計世界之脈絡中的科技與社會 知識的指標 －比較科技與社會性、文化性、政府行政與經濟系統之關係 －評價社會在發展的過程，其所扮演的角色及科技的使用 －評價在人類發展的歷史中，重大的科技創新事物之重要性 標準三 設計：理解設計世界之脈絡中的設計 知識的指標 －解釋人造世界中，設計的重要性 －描述設計的態度 －分析工程設計的過程、原理與工作的方式 標準四 科技世界的能力：理解設計世界之脈絡中的科技世界的能力 知識的指標 －選擇設計的問題，包含能針對每一個問題選擇適當的標準與約束 －能夠評估設計、評價成功的解答設計，並能發展出改善設計的 提案 －分析設計的產品，確認出關鍵構成要素是如何運作及如何組成 －操作和維持科技的產品與系統 標準五 設計世界：理解設計的世界 知識的指標 －分析設計世界中的各式各樣醫療科技的原理 －分析設計世界中的各式各樣農業與相關生物科技的原理
－分析設計世界中的動力與能源科技的原理、概念與應用 －分析設計世界中的資訊與通訊科技的原理、概念與應用 －分析設計世界中的各式各樣運輸科技的原理 －分析設計世界中的製造科技的原理、概念與應用 －分析設計世界中的營建科技的原理、概念與應用 標準六 課程：能夠根據科技素養的標準，進行課程的設計、執行與評價 知識的指標 －能識別不同的年級層次之合適的科技學習內容 －整合不同領域的學問至科技課程內容 －能識別課程和教學的材料及資源，在教導科技教育能夠有效率的傳達教 學內容 標準七 教學策略：能夠使用有效率的多樣化教學實施方式，去增益及延展科技 的學習 知識的指標 －根據當代的教學策略與教法，進一步符合科技素養的標準 －應用學習原理及考慮學生的多樣性，進一步達成教學內容 的傳授 －比較各種多樣性的教學策略，進而讓學生的科技學習達到最大的學習 效果 －針對不同的教導教材，選擇合適且多樣的學生評價之描述方式 標準八 學習環境：能夠設計、創造與管理學習的環境，進而提升科技的素養 知識的指標 －在科技教室與實驗室中，能夠識別出豐富的學習環境，以提供多樣化的 教育經驗 －能識別出鼓勵、動機和維持學生學習、創新、設計和風險控管的學習 環境
標準九 學生：學生是初學者，如何在學習過後，影響他們讓其具有共同性 與多樣性 知識的指標 －針對不同的種族、社會經濟背景、性別、年齡、興趣、特殊的學生， 設計各種的科技經驗 －能識別如何藉由整合當前的實際教學和科技內容的學習研究，讓學生很 有效率的學習科技課程 標準十 專業成長：認識到專業的迷人重要價值和維持的專業成長的重要性，以 增進科技的教學 知識的指標 －展示其不斷更新與知道科技過程與程序等知識 －繼續建立有效地教學實施方法，以進一步提升學生的科技素養 由上述方案中，清楚呈現 William Dugger 博士於 1994 開始主導的「全美國人 的科技方案」研究成果輪廓，在歷經九年的研究與努力成果，並正式獲得 NCATE 的認可，呈現美國科技教育近代的課程變革內容。就課程修訂的時程而言，距上 一次 NCATE 所核准科技教育師資培育方案為 1997 年，這代表在該方案定案前 3 年，William Dugger 博士已開始著手規劃下兩階段的課程改革。由美國科技教育 課程修訂的經驗顯示，近 30 年來的 NCATE 科技教育課程修訂週期，幾乎保持 5 至 6 年修訂乙次，以保持課程符合時代之需。在 1980 年代資訊工業開始蓬勃發 展之際，電腦設備開始大量介入人類生活環境，人們對科技的概念產生重大變 化。而美國投注經費支持科技教育基礎研究，進行大規模的「全美國人的科技方 案」研究，重新釐清美國人所認知的科技及美國所需的科技教育內涵為何。也因 有這 9 年的研究過程，造就出目前美國科技教育的現況。所以我國科技教育課程 的發展，若如美國的發展模式，能以較遠見方式，調查民眾的科技認知與對科技 教育看法，並以 10 年後的科技教育課程，作為發展願景，這是值得我國參考的 課程發展模式。
所以在美國近代的科技教育發展中，1981 年 Snyder 與 Hales 學者所發表的「傑 克森坊工藝課程理論」與 William Dugger 於 1994 開始主導「全美國人的科技方 案」，正是美國近代科技教育發展的重要代表。 參、賓州州立科技教育課程標準暨該州公立學校科技教育課程實施現況 美國的學校教育，各州政府彼此可建立不同的州立標準，本小節將以美國賓 州的州立課程做說明，並以該州匹茲堡 Mohawk 地區的中學公立學校，進一步說 明賓州第一線實施科技教育的現況。 依據賓州的課程標準說明，科技教育課程隸屬在「科技與環境生態學」學術 標準，這一個標準區分為八個領域，分別為「科學統一的議題」、「設計與探查」、 「生物科學」、「自然科學及化學與物理」、「地球科學」、「科技教育」、「科技設備」、 「科學科技與人類的努力」，這些課程被設計在第四、第七、第十與第十二年級， 學生需要達成該標準的要求。 在該州的科技教育為何，根據該州立標準對科技教育的標準說明，其對科技 教育的定義係為使用累積的知識去處理資源，以符合人類的需要並改善生活品 質，學生在回答問題時，具有發展、選擇和正確使用材料、工具、技術和處理過 程的能力，並能夠針對生活周遭所面臨的情況，能夠瞭解、說明及問題解決。這 需要學生的設計、創造、使用、評價和調整生物科技、資訊科技、物理科技等系 統能力。（Pennsylvania Code，2008） 在該標準中的科技教育內涵，其包含 1.設計與發展解決方案的方法 2.選擇和 使用適當材料、工具和處理過程的標準 3.詳細說明實驗和設計，進行解決方案的 測試與評估 4.判斷績效和解決方案重要性的準則 5.評價修改系統讓其具有改善 績效的重要性。就其科技教育課程標準，其區分為三個部分，分別為生物科技系 統（Biotechnological Systems）、資訊系統(Informational Systems)與物質系統 （Physical Systems），其內容包含如下：（Pennsylvania Code，2008）
生物科技系統（Biotechnological Systems）
生物防制(Bioconversion)、生物工藝(Bioprocessing)、環境(Environment)、 人 類 工 程 學 (Ergonomics) 、 工 程 / 設 計 系 統 (Engineering/Design Systems)、研究與發展(Research and Development) 資訊系統(Informational Systems)
電腦輔助繪圖/設計(CADD, Computer-Aided Drafting/Design)、繪圖與設 計(Drafting & Design)、藉由電腦打字及設計圖樣與印刷(Drafting & Design) 、 電 子 通 訊 (Electronic Communications) 、 工 程 / 設 計 系 統 (Engineering/Design Systems)、圖文傳播(Graphic Communications)、通訊 系統(Communications Systems)、多媒體科技(Multimedia Technology)、網 路系統(Networking Systems)、研究與發展(Research and Development)、 視訊與電視產品(Video and Television Production)、網路世界(World Wide Web)、設計與印刷( Design & Publishing)
物質系統(Physical Systems)
自 動 化 控 制 / 機 器 人 （ Automation/Robotics ）、 電 腦 輔 助 與 整 合 （Computer-Aided and Integrated）、製造/電腦輔助製造/電腦整合製造 （Manufacturing，CAM/CIM）、營建（Construction）、電子電路/控制系 統（Electronic Circuits/ Control Systems）、能源系統（Energy Systems）、 建築和社區計畫（Architecture and Community Planning）、工程/設計系統 （ Engineering/Design Systems ）、 企 業 組 織 與 運 作 （ Enterprise Organization & Operation）、製造（Manufacturing）、材料處理（Material Processes ）、 研 究 與 發 展 （ Research and Development ）、 運 輸 （Transportation）
由上述賓州州立科技課程的內涵發現，該州科技教育中的資訊系統與物質 系統內涵，與台灣現行的科技教育師資培育的課程相似。另外該州課程中的生物 科技系統係沿續過去的農業科技教育課程，因我國科技教育系統沒有將農業科技
納入科技教育中（鄰近國家日本，其科技教育亦包含農業科技）。因此在近代的 科技教育變革中，台灣科技教育對生物科技的著墨非常有限。 本研究為進一步釐清賓州科技教育課程的精髓，再探討其三種核心課程的 細項標準，茲列表 1∼3 如下： 表 1 美國賓州科技教育 A－生物科技系統課程標準 四年級能力（小四） 七年級能力（國一） 十年級（高二） 十二年級（高三） 認識生物科技及其相 關的繁殖、成長、維 持、適應、處理與變 換科技 －能識別農業和工業 產品生產過程，這 牽涉到農作物與動 物 －能識別廢棄物管理 與處理 －描述知識如何影響 人類身體或人類工 程設計的重要性 －描述生物科技在每 日生活中，如何有 此多種重要的面貌 （例如健康照護、 農業、廢棄物處 理 ） 解釋生物科技及其相 關的繁殖、成長、維 持、適應、處理與變 換科技 －能識別環境中的廢 棄物，其對環境、 社會和經濟的重要 性 －能識別和解釋目前 社會上特殊的醫療 成就 －解釋當特殊的物品 被設計出來，其考 慮到的設計因素 －能識別和描述燃料 和能源如何透過生 質量轉換過程產生 出來 －能識別和分類基本 的農作物與動物產 品加工過程 －解釋農業科學已經 扮演生物科技的重 要性 應用生物科技及其相 關的繁殖、成長、維 持、適應、處理與變 換科技 －應用動植物產品處 理程序的知識，去 設計改善目前已存 在的處理程序 －應用生物科技應用 知識，去設計簡單 醫療問題的解決方 案（例如輪椅設 計、人工動脈等） －應用生物科技影響 工業垃圾的知識， 去設計可達廢氣物 減量結果的解決方 案 －能夠應用人類工程 學因素，針對特別 問題設計出解決方 案 －描述生物化學轉換 的不同方法 －描述特別的例子以 指出農業科學已經 扮演生物科技的重 要性 分析生物科技及其相 關的繁殖、成長、維 持、適應、處理與變 換科技 －分析和解決使用生 物科技的複雜產品 處理問題（例農業 水耕栽培、魚類養 殖與作物繁殖等） －分析重要的範例， 以說明工程在保護 個人健康應用或物 質提升的重要性 －從生質能與生物化 學轉換，評估其起 因、結果與隨後環 境保護及對經濟與 社會的重要性 －評價和應用生物技 術過程去複合動植 物產品的方法 －應用生物技術知識 科技去提出選擇的 廢棄物處理
表 2 美國賓州科技教育 B－資訊系統課程標準 四年級能力（小四） 七年級能力（國一） 十年級（高二） 十二年級（高三） 知道資訊科技牽涉到 加密、傳送、接收、 儲存、回復與解密過 程。 －能識別已存在社區 的電子通訊方法 （例數位攝影機、 電話、網路、電視、 光纖等） －能識別圖形再製的 方法 －描述適合的影像產 生技術（例照相與 攝影） －證明能應用基礎的 素描和繪圖技術進 行構想溝通的能力 解釋資訊科技牽涉到 加密、傳送、接收、 儲存、回復與解密過 程。 －證明影像產生技術 能夠有效的傳遞故 事（例照相與攝影） －能分析和評價，並 將傳達概念透過有 效地圖形物體設計 和產出 －應用基礎繪圖技 術，傳達出概念或 問題解決方案 －應用合適的通訊科 技方法去傳達想法 應用資訊科技牽涉到 加密、傳送、接收、 儲存、回復與解密過 程。 －描述適合的圖形和 電子傳播系統 －應用多樣的進階機 械和電子繪圖方法 傳遞特定問題的解 決方法 －應用和分析進階的 通訊技術產生影 像，以有效地遞送 訊息（例編輯排 版、聲音和影像產 出） －藉由模組化、構 造、組合其元件， 來說明電腦網路系 統 分析資訊科技牽涉到 加密、傳送、接收、 儲存、回復與解密過 程 －應用和分析進階的 資訊技術去產出複 雜的影像，以有效 的傳遞訊息（例編 輯排版、聲音和影 像產出） －分析和評價訊息設 計與產出，使用靜 態、動作和動畫等 通訊技術 －描述光纖、微波、 衛星資訊系統的操 作 －應用多種的圖形和 電子資訊技術解決 真實世界的問題 （例資料組織、分 析、預測與添寫） 表 3 美國賓州科技教育 C－物質系統課程標準 四年級能力（小四） 七年級能力（國一） 十年級（高二） 十二年級（高三） 認識建構設計、工程 與分析、金融、產品、 市場、研究與設計的 物質世界 －能識別和歸類多樣 的建構任務 －能識別當地較特別 建築物的主要營建 系統 解釋建構設計、工程 與分析、人員關係、 金融事件、產品建 構、市場、研究與設 計的物質世界 －使用材料知識有效 地解決特定的建築問 題（例如鋼橋和木橋） 應用建構設計、工程 與分析、人員關係、 金融事件、產品建 構、市場、研究與設 計的物質世界 －描述和分類一般建 築的特性與構成 －藉由比較和對照特 定的建築系統，來 完成專案 分析建構設計、工程 與分析、人員關係、 金融事件、產品建 構、市場、研究與設 計的物質世界 －應用營建科技的知 識，去設計、計畫 和應用必須的資源 去成功的解決營建 的問題
表 3 美國賓州科技教育 C－物質系統課程標準(接續上頁) 四年級能力（小四） 七年級能力（國一） 十年級（高二） 十二年級（高三） －藉由個別的專案完 成，能夠識別特殊 的建築系統 －認識建築所使用的 技術 －能識別當前家庭和 學校中，屬製造加 工的貨物範例 －能識別製造項目中 基礎資源的需求 －能識別特定製造企 業之基本的設備元 件與其操作（例裁 減、成形與裝配） －從製造業中識別出 廢棄物和污染結果 －解釋和說明製造的 概念（例原子筆、 大量製造物品） －能識別運輸科技中 的推進、構造、懸 吊、引導、控制與 維持的科技 －能識別及體驗使用 在運輸系統中的簡 單機械裝置 －解釋如何透過運輸 系統來改變社會 －區別不同型態的建 造術應用（例微波的 塔、發電廠、航空器） －製造物體時，基礎材 料經歷生產過程，解 釋其的處理過程（例 分割、成形和組合） －藉由特定的任務的 分析與必要的資源， 能夠評價建造活動 －能解釋基礎的資源 需求與特定製造物品 在生產過程的關連 －解釋設計工程與產 品工程加工處理的 不同 －分析製造步驟對廢 棄物與污染的影響 －解釋運輸科技中的 推進、構造、懸吊、 引導、控制與維持的 科技 －能識別和解釋工作 中的數種機械動力系 統 －能模組化和解釋交 通工具的推進力、控 制、導引、構造與懸 吊系統範例 －解釋陸地、海上與空 中運輸系統的限制 －在特定應用中，評 鑑常見失敗的材料 －說明建築中的多種 構造系統知識或解 釋其模組 －選擇和應用必要的 資源成功地帶領製 造企業 －在組織中和應用製 造的活動中，能應 用設計工程與產品 工程的概念 －藉由應用製造的概 念，企業重新設計 改善其產品或減少 廢棄物及污染 －評價社區多樣的運 輸系統間的關係 －分析社區中運輸系 統所扮演的重要性 －複雜的製造企業中 處理複雜的材料， 需要分析和應用複 雜的技術 －應用進階的資訊蒐 集和通訊技術，成 功的傳送特定構造 問題的解決方案 －在都會中的特定建 築應用，能夠評價 其重要性 －涉及到特定的建築 應用，其相關數個 不同形式的材料， 能夠分析正面與負 面的品質 －分析運輸科技中的 推進、構造、懸吊、 引導、控制與維持 的科技 －當在設計和產出特 定複雜的運輸系 統，能分析交通工 具的推進力、導 引、控制系統、懸 吊與構造系統
資料來源：The Academic Standards of Pennsylvania K-12, by Pennsylvania Code,
2008, Retrieved August 30, 2008 from http://www.pacode.com/secure/data /022/chapter4/s4.83.html
雖然上述的課程只有第四、七與十二年級，但這是代表在該年級必須達成的 課程標準，其他年級都還是可以開課，只是沒有受到課程標準限制。由上述賓州 科技教育課程標準顯示，其在生物科技系統標準中，著重在動植物產品的栽培與 處理程序、醫療問題、廢棄物減量、生物化學與生質能的轉換。在資訊系統課程 中，其著重能夠選擇適當的資訊科技，將個人概念以電子化繪圖及排版做適當的 呈現，並著重利用通訊科技有效率地傳遞訊息，且因美國幅員遼闊，資訊設備著 重於光纖、微波與衛星資訊設備。在物質系統標準中，其相當著重營建部分的課 程，以及各種材料的選擇與應用。另外在製造科技中，其著重材料的處理過程及 如何讓工業廢棄物減量。在運輸科技方面，其著重社區常見的運輸工具及其所扮 演的角色，並且再探究運輸科技載具中的系統設計。 實地走訪美國賓州匹茲堡的 Mohawk 地區中學的科技教育，該中學第 7 與 8 年級隸屬國中部，從第 9 年級開始隸屬高中部，所以該地區國中課程二年，高中 課程有四年。該校的科技教育實況，如下圖所示：
本文作者於 2007 年參訪美國賓州匹茲堡 Mohawk Area Jr. Sr. High School 科技 教育實施現況
電腦教室 木工教學實習作品
電銲實習 動力課程實習材料
生物科技課程實習 電工課程實習材料
機械製造實驗室環境 電子工課程實習材料-電視模組
在該校的高中課程設計中，包含語文課程（English）、科學課程（Science）、 數學課程（Mathematics）、社會學習課程（Social studies）、其他必修課程（Other Required courses）、電腦選修課程（Computer Science Electives）、藝術與人文學 科（Arts & Humanities）、其他選修課程（Other electives）、商業教育課程（Business Education）、職業與農業課程（Vocational Agriculture）、基礎教學課程（Basic instructional courses）。而科技教育隸屬在藝術與人文學科課程、其他選修課程、 職業與農業教育課程、電腦選修課程。
表 4 美國賓州匹茲堡 Mohawk Area Jr. Sr. High School 科技教育課程一覽表 課程\年級 時間 九 十 十 一 十 二 課程\年級 時間 九 十 十 一 十 二 其他選修課程 藝術與人文學科課程 電 腦 應 用 與 英 打 (Computer Applications & keyboarding 9) 1 年 3 天/周 × 年鑑編輯Ⅰ Yearbook × × 電腦選修課程 年鑑編輯ⅡYearbookⅡ × 作業系統 (1 學分) Operating Systems 1 年 5 天/周 × × × × 工藝學ⅠⅡⅢ Industrial Arts ⅠⅡⅢ 每年 每學期 × × × × 編輯排版 1/2 Desktop Publishing 1 年 3 天/周 × × × 工藝學Ⅳ學期選修 Industrial Arts Ⅳ Semester Electives 1 學期 × × 網頁設計 1 Web Page Design
1 年 5 天/周 × × × 其他選修課程 程式設計Ⅰ 1 ProgrammingⅠ 1 年 5 天/周 × × × × 住家維護 Home Maintenance 1 學期 5 節/周 × × × 程式設計Ⅱ1 ProgrammingⅡ 1 年 5 天/周 × × 探索科技 Exploring Technology 1 學期 5 節/周 × × × 程式設計Ⅲ1 ProgrammingⅢ 1 年 5 天/周 × 繪圖技術ⅠⅡⅢ Tech DrawingⅠⅡⅢ 3 年 × × × 商業教育課程 電腦輔助設計與繪圖 CADD 1 年 × × 進階電腦應用 Adv. Computer Applications 1 年 2 天/周 × × × 基礎電子學 Basic Electronics 1 學期 × × × 英打 Keyboarding Ⅰ 1 年 × × × 職業與農業課程 商業通訊與辦公軟體應用 Bussiness Comm. & Office Appl.
1 年
5 天/周
× × ×
金屬焊接/小引擎 Metals & Welding/ Small Gas Engines
1 學期 × × × ×
營建與砌石 Building & Masonry
1 年 × ×
電工學 Electricity
1 年 × × ×
多汽缸發動機
Multi Cylinder Engines
1 年 × ×
資料來源：美國賓州匹茲堡 Mohawk Area Jr. Sr. High School 課程說明書
根據表 4 所示，該校的科技教育課程名稱依舊保持工藝學名詞，同時除了工 藝學課程之外，該校的課程尚包含電學、電子學、電工、營建、動力等專業課程， 另外該校在資訊系統課程中，包含編輯排版、作業系統操作、網頁設計、程式設 計與電腦繪圖。同時在課程時間安排與上課節奏方面，美國與台灣的模式不同， 以該校為例，其課程的設計大都安排成天天上課，如此一來學生每天都會接觸到 該課程，學生對於該課程的熟練程度，具有相當的助益。同時學生的選課彈性亦 較大。在上課節奏方面，該校每天的課程安排與台灣一樣為 7 節課，從早上 7 點 50 分開始上課，下午 2 點 30 分放學，除午餐時間 30 分鐘外，每節下課時間 僅為 3 分鐘，因此學生有充裕的下午時光可以發展自己的興趣。不過因美國地區 幅員遼闊，各個地區的差異性頗大，該校實例僅是反應部分美國科技教育的部分 縮影，就該校科技教育教師的觀點，其認為美國的差異性很大，無法以任何地區 的科技教育實施現況推論到全美的科技教育實施現況。 肆、STEM(Science-Technology-Engineering-Mathematics)發展概況 美國 NAE 與 NRC 於 2006 年主導研究案，探討工程教育融入高中以下的課 程內容，根據其 2008 年四月發表「理解和改進美國幼稚園至高中階段的工程教 育方案-公眾的意見摘要」（K-12 Engineering Education Summary Report），根據該 方案的說明，其專案的主要目的有四點，如下所列（NAE，2008）： 1. 調查美國和其他國家，當前或過去在 K-12 階段的教學材料與課程中，曾 努力實施與工程相關內容 2. 重新探討這些提議重要性的相關證據與已存在的訊息內容 3. 描述工程教育方式，在 K-12 階段，工程學的內容是結合科學、科技與數 學的概念，使用這些科目的內容去探討工程概念，或使用工程學的內容 探討科學、科技與數學的概念。 4. K-12 階段之工程教育行動的預期學習產出，會考慮到學生的年齡、課程
及其他因素 由上述內容所述，該方案擬探究 K-12 的課程，並將工程教育融入 K-12 的 課程之中，且其打算結合科學教育、科技教育與數學教育三個領域的教材內容。 該方案也以過往的 MST 的課程研究為基礎，在 MST 課程研究中，其分別結合 數學、科學與科技教育的課程。所以該方案是再將工程教育融入這三個科目，形 成 STEM（Science-Technology-Engineering-Mathematics）課程，目前美國部分大 學也已經開始提供該課程方案的學位課程 ，例如維吉尼亞州立大學。 根據該方案對工程學的定義，其定義工程學為創造人造世界的過程，這些人 工製品和過程是之前都不曾存在，這跟科學自然的世界形成對比。而大部分的工 程人員沒有正確地建造人工製品，工程學可提供關於人工製品如何被建造的計畫 和方向。這些人工製品可能像計算機一樣小、像橋樑一樣大。他們設計過程，這 些過程或許是應用到化學和製藥的產業，進而去創造化學製品和藥廠，並針對將 這些構成要素如何讓其在生產線上組合在一起，或在銀行業務上，如何進行過程 的檢核。（NAE，2008）所以根據該方案的對工程學的名詞定義，界定說明尚屬 粗略，但是可明確看出其所探討的對象與科技教育所探討的對象是相同的，皆為 科技所創造出的人造世界，只不過使用不同的角度詮釋所需要的能力。而 K-12 階段的工程教育內容為何，由於該方案尚在研發中，預計明年才會正式公布，所 以表 5 所羅列的內容僅為草案課程。 表 5 瞭解和改進美國 K-12 的工程教育專案發展中的課程草案 幼稚園階段/其他 國小階段 幼稚園階段 1. 年輕的科學家系列-建立組織 其他 24.以網路為基礎的工程教學 2. 城市科技/要素的運作 3. 孩童的設計工作與工程學 4. 小學的工程學 5. 世界在運轉 6. 充滿選擇的科學系統 7. 發明、創新和探索
國中階段 高中階段 8. 設計與發現 9. 設計的工程 10. 探索設計與工程 11. 通往科技的入口處 12. 世界在運轉 13. 科技教育：設計的學習 14. 設計的學習 15. 工程設計的介紹 16. 設計的工程 17. 未來的工程 18. 探索設計與工程 19. 為了明天的設計 20. 無限的專案 21. 材料世界的模組 22. 什麼是工程教育 23. 世界在運轉
資料來源：K-12 Engineering Education Summary Report, by NAE, 2008, Retrieved August 30, 2008 from http://www.nae.edu/nae/naetech.nsf/weblinks/MKEZ-
7DPNDD?OpenDocument 由表 5 的課程草案中所示，該課程內容主要為探討人造的世界，及人造世界 運轉的內容，內容著重在設計與工程，根據方案發展的準則的說明，設計概念將 著重在分析、限制、造型化、最佳化、系統化的環節。故該項課程與科技教育的 設計世界的教育內涵，有較大區域的交集，同時藉由資訊科技的發展，目前市面 已有很多的圖形繪製軟體、計算軟體與測試軟體，能讓科技教育設計的課程內涵 結合工程教育內容，讓 K-12 階段的學生，在科技教育課程學習更加深入。 這幾年，美國部分大學開始提供 STEM 師資培育課程，這對於 STEM 的推 展，將會產生助益，本文探討美國維吉尼亞理工學院暨州立大學的科技教育部 門，其於 2006 年開始提供「整合科學、科技、工程和數學」（Integrative STEM Education）碩士與博士學位課程，其包含 STEM 的教育基礎（STEM Education Foundations）、STEM 的教育教學法（STEM Education Pedagogy）、STEM 的教育 趨勢與議題（STEM Education Trends and Issues）、STEM 的教育研究（STEM Education Research）、STEM 的教育專題討論會（STEM Education Seminar）、設 計世界的生物科技素養（Biotechnology Literacy by Design）、STEM 教育文著閱 讀（Readings in STEM Education）、領域學習-整合 STEM 教育（Field Study Integrative STEM Education）。
由上述的課程所示，目前的STEM尚處於發展萌芽的階段，同時工程教育的 設計理念必須建置在科學、科技與數學課程之中，因此該課程的發展，尚須有更 多的研究與發展的挹注， 讓STEM的成果有更明確的發展。 伍、結論 美國近代的科技教育發展，1981 年 Snyder 與 Hales 學者所發表的「傑克森 坊工藝課程理論」，與 1994 年 William Dugger 博士，主持的「全美國人的科技方 案」，係影響美國近 30 年來科技教育的發展。並提供各州政府在編定該州 K-12 科技教育課程時的重要參考依據。同時透過 NCATE 推動科技教育師資培育標 準，增強各州採用相同科技教育標準的機會。 由於美國採用聯邦制度，各州政府有權自行決定 K-12 的課程標準，誠如本 文所述，美國因幅員遼闊，各州的特性不同，其所認知的科技教育看法亦有所差 異，這也反應出為何目前僅有 25 個州採用 NCATE 的科技教師培育標準。所以 本文透過賓州的州立科技教育課程標準探討，呈現出不同的科技教育課程面向， 並瞭解到美國目前對生物科技的重視，再透過賓州匹茲堡地區中學的實地探訪， 忠實呈現出美國部分的科技教育實施現況，除了課程的呈現外，也呈現出美國課 程實施，其在課程時間安排與學校作息的安排上，與台灣學校呈現很大的差異。 這也是除了科技教育課程內容以外，影響科技教育實施的重要因素之一。 就目前美國工程教育融入K-12的課程內容，由於該課程是整合型課程，故其 仍須建基在科學、科技與數學課程的內涵上，所以STEM的課程概念，會不會是 下一個美國科技教育重要議題，目前都還言之過早，但是科技教育與工程教育的 界線，會因資訊科技硬體與相關軟體的發展，縮短彼此的距離，讓科技教育與工 程教育中的設計概念，持續擴大其交集的範圍。
參考文獻
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