Last Updated on 2021-08-24 by H編

「STEM」其實是科學(Science)科技(Technology)工程(Engineering),與數學(Mathematics)四個單詞的縮寫。STEM教育並不強調在這4個個別領域中培訓學生,而是注重以跨學科及應用的方式結合這些領域,讓學生為了往後的職涯與實際應用做足準備。STEM教育通常側重以專案為基礎的學習,而專案與活動內容通常涉及現代技術,強調科學的實際應用。

STEM stands for science, technology, engineering, and mathematics

STEM起源,STEM何時開始被使用?

STEM的概念最早由美國國家科學基金會(NFS)於2001年提出,之後美國國家學院(The National Academies)2005年發布報告「超越聚集風暴」(Rising Above the Gathering Storm),明確點出繁榮、仰賴科學及技術的知識密集型工作,與持續創新以解決社會問題的關聯性。報告也指出,如果國家因STEM勞動力準備不足,無法在全球經濟中競爭,將面臨可怕的後果,引起了美國兩黨議員的討論。

美國的目標是透過STEM教育,培養並準備充足的新型勞動力。美國白宮2018年公佈的STEM教育發展5年規劃指出,美國將透過發展豐富的戰略夥伴關係、吸引學生的跨領域合作學習環境、培養公民素養,與流程的透明度及問責,達成跨領域綜合發展的戰略目標。

stem education requires students to learn for practices

STEM怎麼與教育結合?

以美國為例,STEM教育在不同階段皆有不同的指標與方向。在小學階段,以介紹性的課程為主,培養學生對於STEM領域及職業的了解,主要目的為激發學生對STEM領域的興趣。在中學階段,STEM教育不僅會繼續加深學生對相關領域及職業的了解,並告訴學生這些領域的學歷要求,課程內容也會變得較嚴格且具有挑戰性,學生對STEM職涯的探索主要會從國中階段開始。高中階段較側重讓學生以嚴謹且挑戰的態度應用STEM科目,更加重視建立校內與校外STEM機會的橋梁。

而台灣的STEM教育,則倡導「跨領域」、「動手做」、「生活應用」、「解決問題」、「五感學習」五大學習精神,強調應以整合的方式培養學生的掌握知識與技能,進而解決真實世界發生的問題,並藉由實際動手做,幫助學生培養經驗,與自主行動的實踐能力。台灣的家長若想自行培養孩子的STEM領域能力,可以使用強調「學中玩、玩中學」的STEM玩具,啟發孩子解決問題、面對挑戰的能力。

steam is a cross discipline education

STEM教育對未來的影響,為甚麼我們需要STEM?

美國勞工統計局預測,STEM領域的就業人數將在2028年前增長8.8%,需要強大STEM背景的醫療保健相關職業預計還會增長更多,而非STEM領域的就業人數僅會增加5%。

在教育方面,STEM教育能使學生養成批判性思考的習慣,幫助學生在任何領域都能取得成功。各個年齡層的STEM課程都時常需要團隊合作,並動手進行專案,在幼兒STEM課程中,可能會讓孩子動手使用STEM玩具,年齡稍長的學生則會練習組建簡單的機器人、引擎、程式,比其他領域更能培養學生的團隊合作與專案管理能力。

而2020開始流行於全球的COVID-19疫情,使愈來愈多人使用ZOOM、Google Duo等軟體與親友或工作夥伴聯繫,也使得使用及開發相關技術的能力愈來愈重要,預估在未來疫情結束後,各行各業的工作習慣仍會保留部分疫情期間使用的技術,因此具有強大STEM基礎的學生,將更有機會在未來取得成功。

stem education includes multiple aspects

STEM教育的迷思

STEM教育近幾年熱度愈來愈高,但大眾對於STEM教育仍有不少未被破除的迷思。以下簡要列出三點:

  • 要求知識的完整性:

許多人誤解師長在規劃、進行STEM教學以前,應具備完整的STEM領域知識。但台灣師範大學科技應用與人力資源發展學系教授林坤誼與澳洲科廷大學(Curtin University)教育學系教授威廉斯(P. John Williams)的研究發現,影響STEM教學品質的主因是教師依據學生需求與學校環境,規劃合適的STEM教學活動的能力,而非教師本身在STEM領域的知識水平。

  • 重視教具大於興趣:

不少老師認為,只要利用讓學生實作的STEM教學活動或玩具,就能提升學生對STEM領域的興趣,但林坤誼教授的研究發現,真正影響學生興趣的關鍵,是教師引導學生在實作的STEM教學活動中進行高層次思考,深化學生在STEM領域的學習。

  • 只要實作就有效用:

許多人認為只要讓學生動手實作,學生就能學習如何進行STEM的跨領域統整,但林坤誼教授與威廉斯教授的研究發現,必須在學生動手實作的同時,藉由有效的教學策略加以引導,才能有效率地協助學生統整STEM知識及能力。

STEM教育與STEAM教育,創造力的開發

在STEM教育發展一段時間後,出現了新的「STEAM教育」,新增的A便是指藝術(arts)。STEAM教育與STEM教育一樣強調科學概念,但會在創作過程中使用探究及基於問題的學習方法去實踐,提供學生進行創造性學習的機會。讓學生運用問題解決能力等21世紀重要的技能,並且指明22世紀的目標,聯繫、關懷、社區、文化。達文西、蘋果公司都已展示了科學與藝術結合的重要性。

 

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