未来Family／108国教课纲的创新设计 STEM翻转台教育
图、文／未来Family
明道中学的学生在该校的Fablab制作自己发明的垃圾桶并参加马来西亚发明展，摘下银牌。明道中学的学生在该校的Fablab制作自己发明的垃圾桶并参加马来西亚发明展，摘下银牌。评比中，数理表现都赢美国很多，但这表示台湾的STEM教育做得很棒吗？
实况是：台湾在数学（math）、科学（science）知识性评比表现很强，但弱项是：将这些知识运用于生活上（engineering）、能形成系统性知识或发展成解决人类问题的科技产品或技术（technology）。用白话文再说一次，是强记知识很行，运用有待加强。
12年国教新课纲里，有不少创新的设计。例如，数学领域着重生活应用及工具辅助学习，自然领域强调探究与实作，新增的科技领域则必修程式设计并强调动手做。值得一提的是，虽然课纲本身并未强调，但有些亮点确实与STEM教育强调的精神是一致的。
为此，《未来Family》采访专家学者，归纳整理出三大重点，帮助家长读者快速掌握STEM教育在台湾实施的情形。
台湾师范大学科学教育研究所优聘教授邱美虹，用「混和物」和「化合物」的特性，比喻STEM教育不忽略分科教育，但更重视跨领域统整的精神。
她的意思是，传统的数理与科学教育，就像铁沙与食盐组成的混合物，成分可混在一起，也可各自分开。如果STEM只是如此，教育效果有限。她认为，STEM教育应该也要像化合物，比如氯与钠，合在一起叫食盐，既看不到氯，也看不到钠。
台湾家长当下最关切的，恐怕还是孩子的学业。他们想知道：12年国教放入STEM教育的理念与设计，有助于提升孩子的数理学习成效吗？这些成效如何评估？
重点二：PISA及TIMSS，不能代表STEM素养
台湾向来重视对中、小学的数理及科学教育，在评估成效并与其他国家比较时，通常会以学生在「国际学生能力评量计划」（PISA）及「国际数学与科学教育成就趋势调查」（TIMSS）的表现为依据。
PISA针对15岁（国三或高一）学生，就数学、科学及阅读，评估掌握「明日世界所需素养技能」的能力。TIMSS调查4年级与8年级（国二）学生的数学与科学学习成就，评估他们能否掌握参与社会所需的知识与技能。
从国际评比的名次来看，台湾与亚洲的日本、韩国、新加坡以及香港，都是PISA与TIMSS的优等生。以2015年评比为例，台湾在PISA数学与科学都是世界第四；TIMSS则是4年级数学第四、8年数学第三；4年级科学第六，8年级科学第三。
然而，进一步分析却发现，台湾学生表现虽好，学习态度却相当负面。近几届的TIMSS资料显示，除了4年级科学之外，对于4年级数学、8年级数学及科学的学习，学生既没兴趣、没自信，也不重视。
家长看到这两极化的结果，不禁想问：PISA或TIMSS真的可以反映孩子的STEM素养或能力吗？邱美虹不这么认为，「或许我们的学生就是适合考试。」就STEM个别科目而言，她建议更应注意细项的评估，以2015年的PISA科学素养评比为例，台湾学生在「辨识科学议题」排名17，表现较差。但这些才能彰显台湾学习上的弱点，提醒教学与政策制订须多注意。
至于在较高层次的STEM跨领域统整及实作应用能力方面，中央研究院数学研究所兼任研究员李国伟表示，并不适合用PISA或TIMSS评比。因为这些评量各有预设的目的，况且当年设计时，STEM、STEAM或STEM＋的概念及AI人工智慧尚未成熟。
「应赶快发展project-based（主题式）的教育，」李国伟认为，推动STEM教育，这才是当务之急，「先不要管国际评量，任何的评量都是后见之明。」
明道中学的学生在该校的Fablab制作自己发明的垃圾桶并参加马来西亚发明展，摘下银牌。
任何推动STEM教育的国家，都会鼓励社会上多数成员共同参与，让学校以外的场所，也可以是主题式学习的场所。2010年10月在美国纽约中央公园举办的「终极街区派对」（The Ultimate Block Party），就是著名的例子。
派对主题是「游戏场所也可以是STEM教室」，要让家长了解，游戏对于孩子学习知识是重要的。整场派对包含28项活动，涵盖冒险、建筑、体能、创作、艺术、装扮、技术、语言游戏共8大游戏领域。来自科学界、企业界、非营利组织、博物馆等各领域参与者多达5万多人，《欲望城市》女演员莎拉‧洁西卡‧派克也共襄盛举。
这种扩大社会参与的学习景象，其实不难想像。在台湾，我们也可以把STEM教育当做圆心，用三个同心圆，画出近几年陆续成形的STEM学习地图。由内而外，第一圈是学校教学，第二圈是企业公益支持及民间教育资源，第三圈是科学博物馆。三环之间，创客（Maker）、黑客松（Hackathon）、机器人设计制作等，都是非常热门的STEM教育活动。
在台湾STEM教育的同心圆里，科学博物馆的角色常被家长低估。事实上，它才是跨领域、跨主题学习的极佳场域。
以位在台北士林的国立台湾科学教育馆为例，馆内展览主题与课程非常适合国小、国中学生参与。科教馆馆长朱楠贤以馆内的「仿生展」为例表示，与学校STEM教育相比，科学馆或博物馆针对不同主题打造深度的「浸润式」学习情境，孩子吸收知识的方式不再是被动的看、听，而是要与展品互动，当场实作，是真正的从「做」中「学」。
与STEM精神一致的新课纲将在108学年上路，应多鼓励孩子放手大胆探究与实作，可以提升学习兴趣与信心的学习成就，才是有意义的成就，这样的STEM教育更值得肯定。
【STEM教育从高教往国教延伸】STEM一词第一次完整出现，是在美国国家科学基金会（NSF）于1996年提出的《型塑未来世界》报告里。比这再早10年，NSF报告里的用字是「SME＆T」（科学、数学、工程与科技）。当时不管是SME＆T或STEM，都是指各自独立的学科教育，而且主要是大学里的数学、科学、工程及科技教育。
美国对STEM教育的强调，很快影响其他国家。2004年，英国教育与技能部（教育部的前身），首次针对英国跟STEM有关的教育及研究资源进行盘点，并于2006年后发表《STEM计划报告》，为STEM订出发展计划。整体而言，国际上对STEM教育的重视，一开始是以高等教育为主。
美国前总统欧巴马在2009年上任后，推动STEM教育向下延伸到幼稚园至12年级（K-12）阶段，强调跨科整合，学习范畴不限STEM字面4科。相关政策引起企业回响，惠普（HP）公司在2013年召开全球「STEM＋教育」大会，把STEM的范畴外延至创新、全球沟通等非科学领域，为教育开启无限想像。欧巴马也表示，这样的STEM教育将不限于学科知识的学习，而是可以带领孩子理解、探索、参与世界，甚至改变世界。
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