近幾年來,家長都應該聽過不少和STEM或者STE(A)M有關的產品和服務,但究竟有多少家長了解STEM是什麼呢?是不是買套機器人玩具給孩子就是STEM教育呢?

其實,STEM曾經叫作SMET,是美國的National Science Foundation(NSF)提出來代表由ScienceMathEngineeringTechnology等學科或相關課程衍生出來的工作職位類型,像機械工程師、化學家、電腦程序員等等,都屬於STEM相關的工種。SMET則在2001年重新排列成STEM,至於STE(A)M, ST(R)E(A)M等等,則可視為STEM的變化版本。

STEM School的8個元素

至於STEM教育,其實現時還未有一個非常統一的定義,不少人誤將STEM教育理解為四個科目,這顯然是錯的。實行STEM教育的時候,該四個科目的知識當然不可或缺,但若以為像從前硬背死記四個科目的知識便等於實行了STEM教育,卻明顯不足。由芝加哥大學的Dr. Jeanne Century所帶領的團隊進行了一項調查,調查目標是看看標榜自己為STEM School的學校究竟和傳統學校有什麼不同。團隊發現不少STEM School都指出STEM並不是四個科目,而這些學校通常擁有8個元素,分別為:

1. Problem-Based Learning

2. Rigorous Learning

3. Personalization of Learning

4. Career, Technology & Life Skills

5. School Community and Belonging

6. External Community

7. Staff Foundations

8. Essentials Factors

從筆者來看,STEM學校並不是刻意授予科學、數學、工程和科技等知識,而是去創造出一個優質教育的環境,讓學生有更多機會接觸和體驗STEM相關的事物。

以STEM作解難

既然STEM教育並未有很清楚的定義,那麼作為今天的師長和家長,又應如何理解STEM呢?筆者綜合不同學者的見解,認為STEM指的是四個不同概念:

1. Science discovery (科學探索)

– 例:發現水受熱後變成蒸氣,蒸氣是高温的。

2. Technology application (科技應用)

– 例:既然蒸氣是高温的,可以用來煮食。

3. Engineering process (工序)

– 例:用什麼工具、跟從什麼步驟來安全運用蒸氣,作為煮食用途。

4. Mathematical analysis (數學分析)

– 例:收集數據,以統計學分析如何更有效運用蒸氣,以煮出更美味的食物。

再運用以上四個概念去處理問題、解決疑難,就是STEM。簡而言之,孩子要學的是一套「以邏輯基礎運用科學知識去解決問題」的解難技巧(Problem solving skill)。

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在STEM教育上,我們應該為孩子準備什麼?

筆者認為,作為老師和家長首先要拋開高科技玩具即等同STEM學習的誤解。讓孩子擁有一台昂貴的機械人,並不等同你給予了他高質的STEM教育。

筆者相信,你讓孩子以買機械人時附送的流動電話程式來控制機械人移動,從當中所學到的,並不會比買一輛便宜的遙控車多,更加比你容許孩子把遙控車和遙控器解體再組裝來得少。一些學校會購買3D打印機,但其實最終和讓孩子學了小畫家,再用打印機將圖像打印出來沒有太大分別。以3D打印來學習STEM的精髓,在於讓學生自行設計一件需要由多個配件組裝而成的物件,再由學生將所有配件以3D打印技術製造出來後組裝。然而,香港有多少間學校的老師有如此能力指導學生,同時又非常熟識3D打印機的應用程式呢?筆者對此表示質疑,需知這種設計技術連對畫圖程式的認知,即使在大學,也需教授好幾個學期才達至初階,而且還未計及提升畫圖程式熟練度的練習。所以在當前香港的教育環境下,老師和學生是否有足夠時間,可以好好運用3D打印機來實現STEM教育呢?

筆者看過不少學校有關3D打印的展品,即使是中學,一般也只能做到整件打印。說白了,即使是能繪畫出較複雜的作品,也只是該學生對應用程式上較熟練而已,對STEM學習幫助不大。其實多年來教育界在3D打印上的誤點還有很多,筆者有機會再另行撰文詳述,但肯定的是,若學校或家長希望運用3D打印技術來進行STEM教育,請勿低估其時間投放。

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切忌填鴨,開心學習至上

學校和家長可按照孩子的不同年紀,因材施教。像小學生,應該先集中在以輕鬆愉快的方法去吸收更多和科學有關的知識,先以科學探索(Science Discovery)為目標。多參與跟科學相關的活動,培養其對科學的興趣,切忌以填鴨式進行,避免孩子對科學失去興趣。

待孩子大一點,基本的數理知識鞏固了,就應該進行更多具解難的活動,例如拯救枯萎植物、如何讓紙飛機飛得遠一點等等。這些活動在擁有基礎數理知識後會好玩得多、學得更多,再加上在小學年代培養出來的探索精神和觀察力,自然可以提升其科學解難的能力。

至於給予小學生的玩具和服務,筆者建議不用花太多,一些遊戲軟件、積木、四驅車、磁石指南針組合、摺紙、滑翔機、桌上遊戲、參觀科學館、參觀污水處理廠等等,按照使用方式和講解方式已經有不俗的效果。家長付款的時候可要多考慮「孩子如何玩」、「孩子會否感到好玩」(請緊記,不是作為家長的你認為好玩),而非單單看上去高科技。那麼,大家就不會再浪費金錢在高科技但無效果的產品上了。