看看中国香港如何在常识科课程中设计STEM活动

在中国香港现行课程中，STEM教育是透过科学、科技及数学教育推动。常识科的学习内容，包含了科学与科技教育的基础知识。学校可在课程设计上，有计划地连系相关的学习元素，提供实践机会，让学生就着日常生活问题，设计和拟定具体及有创意的解决方案，从而增强他们综合和应用知识与技能的能力。在规划和统筹与STEM相关的学习活动方面，课程统筹主任、常识科与计算机课的教师仍须加强协作，以进一步提升学与教的效能。

STEM活动的设计须

☆ 维持学生对了解自然与科学的学习动机和好奇心；

☆ 加强学生对生活的理解，发展他们综合和应用知识与技能的能力；

☆ 培养学生的坚毅精神与决策能力，以诚信面对挑战与解决疑难；

☆ 鼓励学生善用设计循环，培养他们在研习过程中发挥创意与创新精神。

课程设计模式（一）

科本的STEM教育

常识科的学习范畴涵盖科学教育与科技教育学习领域的基础知识，当中的核心学习元素与生活配合，让学生对自然世界与周遭生活环境中每天发生的事情更加关注。学校可以常识科课程内的科学概念为切入点，让学生首先在「日常生活中的科学与科技」学习范畴中，透过手脑并用的科学探究活动，发展科学过程技能。学校继而在相关的生活化课题中，设计STEM活动，让学生有机会综合和运用知识与技能。

在课程规划上，学校可引导教师从本科的学习主题中，提取相关的科学与科技元素，协助学生用以解决日常生活中的问题。

教师鼓励学生有目的地应用知识、技能及经验，运用资源创制产品，以满足生活需要。要完成这项任务，学生需要掌握设计循环的理念，运用思考、解难、测试、覆核与改良等科技学习能力，从不断改善的设计过程中令制成品得以改良，兼具创意。

▍设计循环的理念

在学习过程中，学生运用所学的数学概念和能力，发展按数据作出决定的分析与推理能力，会令解难的过程更具说服力。

▍数学能力举隅

在策划课程时，教师应注意学习内容及STEM活动是否配合学生的能力及与生活相关。教师可透过不同的学习主题，为学生提供手脑并用的研习机会，加强学生综合和应用知识与技能的能力。教师可策划不同学习阶段的STEM活动，以螺旋发展方式，有系统地深化学生的科学概念，并引入科技的知识与技能，让学生在多元化的学习活动中，透过设计循环，提升学习动机与探究的毅力。

▍例子（一）：物料的特性

在第一学习阶段，学生在学习有关天气与生活的主题时，可先认识不同物料的特性（例如：防水能力），然后应用相关的知识，选取合适的物料以设计及制作房屋屋顶。

在第二学习阶段，学生在学习有关声音的主题时，会认识到声音的传播特性及不同物料的隔音效能。教师可安排学生分组制作隔音屏障，综合及应用所学。

▍例子（二）：力

在第一学习阶段「善用余暇」的主题中，学生认识到力的例子（例如：拉力及推力），可尝试应用相关的知识制作玩具，发挥创意。在第二学习阶段，学生认识力的例子（例如：磁力、摩擦力）及其与运动的相关现象，可应用「设计循环」，综合和应用相关的知识与技能，尝试制作「磁浮列车」模型。

透过连系学习范畴内科学与科技的学习元素，STEM活动可在各个学习主题中实践，例如：学习「中华文化」时，学生可运用中国古代建筑的榫卯原理制作模型；学习「人与环境」时，学生可配合环保生活概念设计及制作风力发电机、环保花洒头。这些例子皆是连系常识科不同学习范畴而构思的STEM活动。

课程设计模式（二）

跨科的STEM教育

1.专题研习

学校可鼓励科目间的联系与协作，让具不同学科专长的教师参与STEM活动的设计。透过专题研习，学校提供机会让学生综合不同学习领域的相关学习元素，应用于具挑战的生活议题中。

例子（一）课题：力与简单机械第二学习阶段

学习目的：

1.认识磁力和平均数的概念。

2.培养学生协作式解决问题的能力。

3.善用设计循环的理念，制作具创意的模型。

4.培养学生探究学习的兴趣，提升学习成就感。

情境：

学生从生活经验中，知道磁浮列车能提高行车的速度，缩短运输时间。由此引发学生的好奇心来研制快速而稳定性高的列车模型。

方法：

学生认识有关磁力的科学概念，在过程中发展科学过程技能。

设计：

学生须掌握有关磁力的概念，以制作稳定性高的列车模型。（科学概念）透过数次的测试，学生能理解以多次测试的平均值作为测量结果，以减低实验的误差。（数学概念）

实践：

学生可参考和模仿不同组别的设计，找出局限模型车速的因素。在设计循环的过程中，学生发挥创意、共同克服难点。例如：学生发现流线型车身能有效减少列车与空气所产生的摩擦力，加快列车行车速度。

反思：

1.「制作磁浮列车」是STEM教育活动，从基本的科学概念到完成设计，是专题研习的课题。在设定教学时数方面，学校／常识科主任会如何调适？

（考虑因素：正规课时的百分比与弹性时间的运用）

2.「制作磁浮列车」在学与教的安排上，教师与学生的角色是甚么？

（考虑因素：教师主导／教师引导；学生主导／学生自学）

3.在STEM教学中，小组学习的好处是甚么？

（考虑因素：聆听、分享；分工、合作；讨论、推论）

例子（二）：课题制作飞机第一和第二学习阶段

第一学习阶段的学生以小组协作方式，尝试设计及制作飞机玩具。研习目标是制作出飞行最稳定／飞行距离最长的飞机。研习过程中，学生需要组合和测试不同物料，以了解它们的特性（例如：轻／重？实心／空心？）及用途、量度飞行距离，设计及改良产品。

第二学习阶段的学生可尝试自行设计机翼的形状，使机身成为流线形，以减低飞行时的空气摩擦力，并更改飞机翼在主轴的位置，达至「力的平衡」。

通过以上简单的探索活动，学生能应用设计循环，了解飞机的形状与飞行特性之间的关系。

2.编程的应用

这一代的孩子生于数码年代，自小接触不同的信息科技产品和互联网，是「数码原生代」。他们与新科技「互动」之余，亦需培养「创造」新科技的能力。教育局在「第四个信息科技教育策略报告」与《推动STEM教育—发挥创意潜能》报告中，均建议学生从小学习编程，以协助他们适应未来社会的需要。学生在小学学习编程，可培养创意思考与计算思维，促进他们解决问题的能力。

小学常识科课程为学生提供多元化的学习经历，以奠定科学教育、科技教育和个人、社会及人文教育学习领域的知识基础、价值观和态度与共通能力。编程的学习与应用，也是衔接科技教育学习领域的基础技能。学校可参考教育局编制的《计算思维─编码教育》补充文件，选取合适的模式，配合《计算机认知单元课程》的建议，推动编程教育。学校亦可鼓励任教不同科目的教师共同合作，编订科本或跨科的学习活动，提供机会让学生学习和应用编程，发展计算思维。

学校可鼓励常识科、数学科与计算机课的教师共同策划STEM活动，提供机会让学生学习与应用编程，展示学习成果。

例子（第二学习阶段）：从机械制作走向机械编程创作

学校首先循科学探究的模式引入STEM活动，让学生利用简单的机械原理，设计及制作一具能步行的机械人。研习过程中，学生须掌握接驳闭合电路的技巧与及运用杠杆及斜面的机械原理，制作以摩打驱动的机械人。过程中，学生运用不同的物料设计和制作模型，测试所制成模型的功能及特性。同时，他们探究组件的组合和装置对机械人运作的影响，应用设计循环解决问题。

（取材自教育局（2009）：「机械斗一番」）

注意：机械制作可以专题研习方式进行活动。学校可考虑使用弹性学习时间（总课时的19%）），进行机械制作的活动。

计算机课的教师可参考教育局编订的「计算机认知单元课程」，选用包括Scratch和AppInventor的程序语言及工具，让学生掌握基本编程技巧。常识科教师可把机械制作与编程结合，推动STEM教育的发展。

学校可鼓励学生透过多观察身边的事物，运用机械制作和编程知识设计合适工具，以创意解决日常生活中的难题，并发展计算思维。

学校以什么方式推动跨学科的编程与机械制作、需要学校的持份者按校本的考虑，因应的校本需要和情况，进行讨论与分享，以达成共识。

可推广的活动方式

1.在课外活动中增加STEM活动，让有潜质的学生参与设计与成品制作。

2.善用整体课时中的弹性课时，以活动日的方式让全校学生参与STEM教育活动，既丰富他们的学习经历，也能扩阔他们的学习空间。

3.在课程中策划具整合作用，且跨学科的真实事例，让学生进行专题研习。学生既在合作学习中共同解决问题，教师也会从中驱动学生面对挑战的决心，发展他们的共通能力。

此外，常识科也会鼓励教师与学生善用编程，以丰富常识科的学习活动，例如：

1.Scratch游戏可代替在课室内难以进行的实验（例如：观察光线的反射路线），具体呈现实验结果和相关的科学概念，帮助学生巩固所学。

2.Scratch游戏能促进学生自主学习。学生既在游戏中巩固所学知识（例如：正确回收物料的方法、闭合电路的原理），也可以透过修改教师的编码，丰富游戏内容，展示学习成果。