探究式科技學習 培養創意潛能
前言
 
本校為救世軍屬下位於東涌區的小學,我們深信每一個孩童都是獨特及富才能的,我們重視學生的全人發展及培育學生的探索精神,透過多元活動啟發學生的創意潛能。我們確信只要安排適當的學與教策略、理想的學習環境和適切的學習支援措施,學生就可以懂得學、喜歡學及學得好,從而達致理想的學習成效。
 
在六年的小學階段中,學生除了學習到小學課程的知識、待人處事應有的態度和一些課外活動技能外,我們亦希望能培育學生「自主學習」的能力和勇於探索的求知態度,提升學生「學會學習」的能力,協助他們日後升學,即使他們將來身處瞬息萬變和知識型經濟的社會中,也能秉持不斷探求和終身學習的目標。故本校於2011年開始,開展優化的校本課程—探究學習,針對學生的知識、技能及態度,揀選富趣味性主題,並配合各級的研習能力進行策劃及產出形式,為學生設計主題式探究學習課程。
 
學生在六年小學學習過程中,可以經歷不同類型的探究學習,當中包括情意探究、社區探究、社會探究、科學探究、歷史與文藝探究等學習經歷。學習活動以學生為中心,學生透過參與各種有意義的個人及小組活動,可融合各學習領域的相關知識。另一方面,教師為學生創設不同的學習情境,讓學生就相關的主題進行有系統的探究。探究學習除了提升學生的自學、溝通、協作、創意及批判思考能力外,還能使他們學會探究學習及自主學習,學會從不同的途徑搜集資料及進行資料整理、分析及求證。活動採用同級異質分組及多展示、多探求的學習形式,提升照顧學習差異的成效,促進了學生有效學習,使學生於知識、技能及態度上均有所進步。
 
校本探究學習課程概念
校本探究學習課程是以STEM教育為基礎。STEM 是代表科學(Science) 、科技(Technology) 、工程(Engineering)及數學(Mathematics)的英文縮略詞。學校推動STEM 教育是要配合全球的教育趨勢,裝備學生以應對社會及全球因急速的經濟、科學及科技發展所帶來的轉變和挑戰。教育局《推動STEM教育—發揮創意潛能概覽(2015)》 指出:「香港學生在科學、科技及數學表現良好的同時,大多偏重於學科學習;部分學生亦較少參與『動手』的學習活動。故此,我們有需要讓學生就著日常生活問題,設計和擬定具體及有創意的解決方案,從而增強他們在綜合和應用跨學科知識與技能的能力。」有見及此,本校四年級的探究學習便以科學探究為起點,推動科技教育的跨學科學習。而課程主要以科學探究形式去設計,讓學生於學習中運用數學圖形與空間的已有知識。另一方面,透過學習3D打印電腦程式,讓學生動手設計電腦圖像,使他們對科學產生好奇心和興趣。校本探究學習課程的優點是:透過學生們有系統的創意學習及設計、記錄圖像數據及分組協作的探究分析,不但能促進創意有效學習,同時亦能推動校本的STEM 教育。
 
校本探究學習課程的實施
校本探究學習課程以「探究學習週」及「優化校本電腦課程」兩方面共同配合來實施:
(一)探究學習週
為了讓學生能跳出在思考上及知識層面上的框架,我們自2011年開始,每個學年都安排了一連四天的上課日作為探究學習週。同時,為了讓教師團隊在準備跨課程的學習活動上有更大的彈性,只要能做到鋪陳有理、由淺入深、建構新思維,學校鼓勵教師提出任何不同形式的創新探究學習活動(註一)。
 
在探究活動的設計上,首要的考量是如何在四天的活動中提供空間及平台,以學習者為中心,讓全級學生透過體驗、觀察、思考和分享四個階段來進行學習。透過教師引導及點撥,每個孩子都能想出一個點子,每次活動的成果分享就會有數十個點子,甚至百多個點子。其次是相信每個小孩子都擁有獨特的才能、無窮的想像力及好奇心。任何改變都是來自一個小小的想法。以下便以本校四年級的科探活動「精明的消費者」及「小小發明家」為例做教學分享。
 
「精明的消費者」的活動設計主要以啟發學生的探究精神為主軸,從而帶出進行科學探究及公平測試的四個步驟,學會以客觀及科學的角度觀察事物。我們以生活中常用的紙巾作為切入點,並引出一個核心問題─「如何選購最好的紙巾?」作為活動的探究主題。在活動中,透過體驗和觀察,讓學生先排除主觀因素來判斷事物的優劣,再以幾位科學家探求知識的事例,引出科學探究有四個步驟: 觀察(發現問題)、假設(預測)、反覆求證(試驗)及作出結論。從而引入公平測試的原則,在測試的任何一次過程中,除了變項(不同牌子的紙巾)外,其餘都是不變項,目的是讓學生通過實驗,測試紙巾的堅韌度、吸水力、吸水速度、PH值,並記錄測試結果以及不同紙巾的價錢和張數,再把二十組紀錄作統整,最後以客觀的數據作分析,以比較不同牌子紙巾的優劣。
 
為了讓學生反思實作體驗的不足及引導學生作理念轉移,我們在探究活動的後半部分,創設平台讓學生反覆思考和作開放式的命題。透過大型分享會,讓各組有不少於六次的短講時間,向同級同學分享各自的體驗,如介紹其測試時的假設、流程及設計草圖等,以提升學生的溝通能力。
 
另外,我們深信未來社會的主人翁是需要懂得創新及善用意念的,但創新從來不是無中生有。「小小發明家」藉着利用立體打印技術作為工具及以SCAMPER作為引導學生創造新意念的思想導向,以提升學生的創新思維及運用資訊科技的能力。
 
在「小小發明家」探究活動的首個階段,讓學生體驗一些物件可以透過SCAMPER(替換、整合、調整、修改、其他用途、消除與重組)產生一些新的構思;以手作活動砌塑膠積木,建構學生的空間感;觀察具不同設計元素的矽膠生活用品以刺激學生的既有認知,讓學生明白新發明、新設計都是源自生活所需。
 
在活動的後半部,首先透過講座讓學生對立體打印的原理及用途有基本的認識,然後安排學生學習操作其中一款免費存於雲端的簡單立體打印軟件。感興趣的學生,甚至會利用課餘時間進行自學呢! 我們雖不能把124個學生作品意念全部打印出來,但每一位學生富創意的設計理念才是最值得珍視的。在活動的最後階段,我們把最具創意的十多個作品打印出來,透過大型的分享會,讓124名學生每人都有不少於六次的分享時間,向同級同學介紹自己的設計理念及在平板電腦上展示其作品。
 
以上兩項校本事例,目的都是希望創設平台,讓學生自主學習,學會學習,並培養學生創意及解難能力。
 
註(一) 2015-2016年度本校探究學習設計:
年級 主題 探究性質 學與教策略(舉例) 產出形式
童玩大全 歷史探究

*導入課、

體驗式學習、創意思維學習、

 今昔玩具比較、

設計新遊戲-棋盤

設計新棋盤

為我們

服務的人

社會/社區探究

*導入課、

設計問題、

搜集資料技巧(訪問)、

資料整理及分析、

實地考察、專題匯報

探究報告與學習檔案
社區大變身 社區探究

*導入課、

搜集資料技巧、

(問卷調查與訪問)

資料整理及分析、

實地考察、專題匯報及模型製作

探究報告

(建議書與模型製作)

*小小

發明家

科學探究

*導入課、

創意思維學習 (SCAMPER)、

電子學習、

專題匯報及模型製作

探究計劃與模型製作
粵劇 藝術/文藝探究

*導入課、

大課演藝技巧訓練、

分組撰寫劇本、分組綵排演練、

公演

粵劇表演
 
(二) 優化校本電腦課程
香港教育局《學會學習》(2.0版本)中,重點提及終身學習、學會學習及培養各種共通能力。本校的校本電腦課程中,最新加入了編程教學,以配合世界發展的趨勢。現今學生需要具備的資訊科技知識,已由文書處理等基本科技能力,轉為培養學生的解難及創意等共通能力為主。本校的五年級電腦科,便是以學生能運用解難及創意等作為評分的準則,務求在有意義的評估下,可以培養學生解難的能力。
 
本校的五年級編程課程選取了免費軟件SCRATCH(軟件由美國麻省理工學院開發,是特別設計給青少年使用,並支援多國語言)。相對其他學習編程的軟件,SCRATCH軟件較易使用,學生學習過程如在砌積木,經過數小時的學習,學生便可成功設計出迷宮、射擊和對打等遊戲,富有趣味性。
 
課程發展是持續完善的過程。在課程規劃上,教師亦不斷優化五年級的編程課程。學生學習編程的過程是從小建構基本知識,由淺入深。我們在一至四年級電腦課程中增加了編程遊戲:DAISY THE DINOSAUR、CODE ART及LIGHTBOT ONE HOUR。學生在低小階段懂得使用編程,那麼他們在升上五年級之後,便懂得運用編程語言製作遊戲。
 
上一學年有十二至十五位小五及小六的學生,主動於課後參加「電腦增潤班」,除了加深他們對SCRATCH課程的掌握外,學校還特別聘請了導師教授DASH AND DOT 編程機械人課程,目的是讓學生能運用思考能力完成任務。在本學年的下學期,本校計劃在六年級全面加入機械人課程,令更多學生能掌握有關知識;同時,本校將會和賽馬會基金合作,成為核心學校之一,着力發展SCRATCH及APP INVENTOR課程,進一步優化及完善課程。
 
此外,本校將會進行校園優化工程,將部分教室改造成STEM教室、包含編程機械人課程教室、3D打印教室及平板電腦教室,以優化及完善有關配套設施,有利課程的發展。
 
總結
要有效推展探究式科技教育,本校除了優化探究式學習及更新電腦科的課程外,亦需不斷加強學校與教師的專業發展;強化與社區夥伴的協作;進行檢視及分享良好示例。展望未來,本校將會善用現有支援科學、科技及數學教育學習領域課程實施的資源,如特別室的設備、資訊科技設施、視聽器材、圖書館圖書、學與教資源教材套,以推動STEM 教育;我們也會善用學與教資源,將語言室和電腦室改造為多媒體綜合學習中心及機械電子編程學習室,更有效為學生規劃和組織與STEM 及自主學習相關的活動,讓他們具備應有的知識、共通能力以及價值觀和態度,並能有效地終身學習,以應對二十一世紀的挑戰。
 
本校深信學校的教學效能很大程度上與教師的專業發展及學校領導的視野與思維有關,作為一所學習型學校,校長與課程及行政領導將會就STEM教育多作自我反思及向外借鑑。隨着社會的不斷轉變與進步,我們需不斷反思,繼續參與有效的校外協作及分享交流。大家齊心合力,發揮團隊精神,強化自身優勢,自強不息,使學校各方面發展不斷優化。