理工科

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理工科泛指與數學、自然科學(即「理科」)以及工程學(即「工科」)相關的學科,與英文的STEM一詞基本上相同。STEM是科學(Science)、技術(Technology)、工程(Engineering)及數學(Math)四個學科首字母縮略字[1]。在文理分科的教育系統中,理工科與文科相對。

起源[编辑]

中文[编辑]

“理工”二字不曾出現於西方世界裡。其最初為中國留學生於晚清時期,從英文中的“Science科學)”及“Technology技術)”[註 1]兩詞翻譯而來(合稱“科技”)。不過,“科技”一詞本身的定義較廣:“科學”不只指自然科學,而可以包括社會科學等學術領域;同樣地,“技術”亦不只限於工程學的運用,亦可以為科學研究的產物。除此,“Technology”一字有時會被直接翻譯成“科技”;而當此字用於高校名稱中時,則會被譯為“理工”(如:麻省理工學院 Massachusetts Institute of Technology加州理工學院 California Institute of Technology 等)[註 2]

英文[编辑]

STEM一詞出現在二十世紀九十年代的美國。美國国家科学基金会瑞塔·柯威爾英语Rita Colwell主責時曾執行一次跨領域科學教育會議,之後不久就出現了此縮寫[3]。教師和科學家勞動力發展科學辦公室的主任Faletra建議將縮寫由以往的METS改為STEM。 柯威爾表達了一些對原有簡稱的不滿,建議國科會著手修改。STEMTEC(科學、技術、工程和數學教師教育合作組織)是使用此一縮寫的第一批計劃之一,在1998年成立於马萨诸塞大学阿默斯特分校[4]

發展[编辑]

STEM教育有時強調將四大領域專業知識結合,補強不同學科之間的隔閡,並將課程與真實生活中的情境做結合以激發學生最原始對於新奇事物與知識的好奇心與求知的渴望。此外,這種跨科結合的方式主要能訓練學生不受單一學科侷限思考,而能用不同觀點切入做更全面性的思考,運用「多重」管道的知識來源去解決問題,在這樣的多元發展學習下亦能使學生提早培養出跨界溝通、組織架構、靈活運用知識的能力。政府從利益、安全出發,藉由STEM教育培育人才,促進經濟以及科技的發展,同時提高人民的科學素養,這詞語常常用於學校為提升科技發展的競爭力,有出現的教育政策及課程規劃。這會影響勞動力發展、國家安全以及移民政策[1]

 中国[编辑]

中國推動科創教育以為將來科創經濟發展儲備人才的世界教育趨勢。 2017年八月,國務院頒佈《新一代人工智慧發展規劃》,裡面就明確提出:要在中小學階段設置人工智慧相關課程。2018年一月,教育部印發《普通高中課程方案和語文等學科課程標準(2017 年版)》,當中增加了資料與計算等必修課,還加入了資料結構、人工智慧、開源硬體設計等 AI 相關的選修課程。

深圳市龍崗區教育局頒布了《深圳市龍崗區A-STEM課程建設的指導意見》,提出了STEM的新變式A-STEM,旨在強調人文引領,STEM要為人類福祉服務。

 香港[编辑]

政策

2015 年的《施政報告》 首次提出 STEM 教育,2016 年《施政報告》進一步肯定對 STEM 教育的支持, 當中承諾更新及豐富科學、科技和數學的課程和學習活動、加強師資培訓、 並將更積極推動 STEM教育,以鼓勵更多學生修讀科學、科技、 工程和數學或與之相關的學科。並且支持推動 STEM 教育達至可培養學生的學習興趣、提升學生的協作和創新能力、培育他們的創意和解難能力;學生在學習上取得更大的滿足感,令香港的競爭力因此得以提升。

教育局於 2016 年 12 月公布《推動 STEM 教育‧發揮創意潛能》報告,提出在中、小 學推動 STEM教育的初步建議。 STEM 教育旨在促進學生成為科學、科技及數學的終身學習者,使學生能夠應對二十一世紀的挑戰,同時有助培養與 STEM 相關範疇的多元人才,促進香港的發展。[5] 2016年由時任教育局局長吳克儉於由政務司領導政府教育工作小組提出,多間中小學積極推動。[6]

教學工具及活動

3D設計軟件和3D打印激發學生的創意,學生自行設計不同的3D模型,從中學體會失敗及嘗試,及學習創意的過程,然後把自己的創作3D打印出來。

虛擬實境(VR)和擴增實境(AR)技術增強感官體驗,促進老師和同學在教室中的教與學。

學生透過設計和組織智能積木機械人(Makeblock, mBot,Micro:bit,樂高Mindstorms),控制核心與感測器,搭配圖形化程式環境,從而解決複雜的問題。

學生把各種可視化程式語言當成拼圖,學生只需拖拉拼圖便能令程式順利運作,掌握基本的編寫程式概念,並透過設計和編碼,培養解難、創意、創新及計算思維

香港城市大學應用程式實驗室推廣「編程一小時」香港區活動 (The Hour of Code HK),與各中小學聯合推廣編程教育。 「編程一小時」源自美國,並由Code.org籌辦。Code.org是一間推廣計算機科學教育的非牟利組織。 編程是學生於21世紀需要學習的實用技能。編程教育目的都是啟發學生創意,提供自主學習的機會,製造難點讓學生學會解難(Problem Solving),並希望學生能將這些技能應用在日常生活當中。 學習編程能培養學生的創新及邏輯思維,以尋求解決問題的方法。學生即使未必會選擇投身電腦編程行業,在編程課堂中亦獲益良多。[7]

學生了解及操控無人機,四軸機飛行原理及結構。

香港部份教育機構以迷你四驅作為其中一個切入點,舉辦《全港學界迷你四驅車大賽》,向全港學生推廣STEM教育,當中包括科學工程為主的迷你四驅競速賽、接力賽、解難、到藝術美學為主的車身設計及攝影等多個不同類型的比賽。

負責老師STEM概念結合至迷你四驅上,他認為目前主流以平板電子學習為局面,學生少了接觸實物機會;加上香港教育背誦主導,讓學習的意義變得模糊。為彌補教學的不足,遂參考歐美等地,以實務為主的STEM教學模式,並配合迷你四驅為基礎,最終希望學生能所將學習知識,可隨時應用及連結於日常生活上。 迷你四驅涉及各種科學工程原理,只要有適當的引導,學生就能於生活上應用。他强調更重要的是學習過程中,培養學生不同方面的興趣。[8]

各界 STEM教育報告
  • 《推動STEM教育‧發揮創意潛能概覽》[9]
  • 《從科學教育到STEM教育》[10]
  • 《教師中心傳真.STEM教育》[11]
  • 《推動 STEM 教育 — 發揮創意潛能》 [12]
  • 《推動 STEM+ 教育 》[13]
  • 《香港教育工作者聯會 STEM教育》 [14]
  • 《在香港幼稚園推行 STEM (科學、 科技、工程及數學)教育的挑戰之初探》[15]
  • 《STEM與資優教育》[16]
媒體報導
  • 《實踐STEM教學 為未來謀出路》,Recruit,2017年9月15日[17]
  • 《STEM教育觸及日常生活問題》大公報, 2017年7月4日[18]
爭議

STEAM教育[编辑]

由STEM教育衍生新的「STEAM」框架,在原本的「STEM」加入藝術(Art)的意涵,強調未來的學生應培養跨領域素養和能力。

台灣的親子天下雜誌便在2017年4月針對 STEAM 做了一個專題報導 [19]

注释[编辑]

  1. 當時學生誤認為工程学技術。雖兩者息息相關,但不能劃上等號。[2]
  2. 早期的翻譯亦將 ScienceTechnology 合稱為“理工”。全名“帝國理工醫科學院 The Imperial College of Science, Technology and Medicine”的倫敦帝國學院便為一例。

参考文献[编辑]

参見[编辑]