波波教授演講廳:發揮STEAM教育的跨學科元素

  STEAM教育包含科學、科技、工程、藝術及數學5種跨學科元素,鼓勵孩子自主學習,過程中激發創意思維及協作解難能力。海洋公園於本年6月21至22日舉辦了第一屆海洋公園STEAM教育國際會議2019,我有幸被邀請擔任午餐硏討會的演講嘉賓之一,午餐硏討會的主題是「STEAM的跨學科教育」。讓我和大家分享一下當天演講的內容,雖然對像是前線教育工作者,希望當中內容也能對爸媽有一些啟發。 波波教授現時在沙田馬料水進行的「人工生態海堤研究」。(波波教授提供) 1. 在日常工作上如何應用及發揮STEAM元素呢? 回想起女兒小學一年級時的趣事。有一天,學校的英文功課著她介紹一種工作,她二話不說便填上教授(科學家)。 然後,她竟在「這工作日常是做什麼的呢?」的答案欄上回答:「我爸爸最叻是做PowerPoint! (PPT,電腦匯報檔案)」。我看了啼笑皆非,難道我在女兒心目中就只是做PPT的天才嗎? 原來這是因為女兒常常看見我在家埋頭苦幹,為講堂或演講準備PPT。有時,我還會特別繪製插圖或製作動畫,讓同學更易掌握一些較難明白的概念或複雜的程序。這些繪形繪聲的PPT常令女兒看得著迷。所以從當時六歲的女兒眼中看來,教授的工作不就是做PPT麼? 很多時,藝術和科學是不可分割的。就像偉人李安納度·達文西(又稱達芬奇),他既是著名的畫家和建築師,亦是數理及生物學家。他能夠把一些重要的科學理論和概念用文字和圖像表達,教授他人。 作為科學家,我們必須能夠向其他同行、科硏支助機構的評審委員及大眾市民言簡意賅地介紹科研項目的背景、目的、意義、理論假設、硏究方法和主要結果,使他們明白及認同我們科研工作的重要性, 遊說他們資助我們硏究經費或給予協作上的支持。因此, 文字、語言、數據及圖解上的表達及溝通能力是缺一不可的。 除此之外,跨學科硏究是全球創新科技發展的大趨勢。我有不少的硏究項目是和工程師、建築師、統計學專家及醫學專家等合作的,從專家團隊的協作交流中集思廣益,產生共力。我現時正進行的「人工生態海堤研究」便須要跟土木工程師及境觀設計師合作,把生態系統及境觀元素融合於防波堤中(註1)(圖1)。 ​ ​2. 跨學科教育如何有利學生的發展? 以往學校教育是專科培訓為主,較少讓同學了解不同學科之間的關聯。言而,我們日常生活面對的問題卻往往須要跨學科的解決方案。 舉例說,在「如何減少都市固體廢物?」 的方案中 ,我們並不能單靠科技去把廢物循環再用或轉廢為能的。要有效解決這個社會問題,必須多管齊下才可。 除了運用科技,亦要透過創新產品設計、教育宣傳、鼓勵性政策和具阻嚇作用的法例等途徑。至於如何改變人類的行為以促進減廢和回收呢?這便跟社會學、心理學和教育息息相關了。因此,跨學科教育能拓闊學生的視野、提升他們的解難能力及鼓勵他們發揮跨領域的創意思維 (think outside the box)。 ​3. 怎樣運用跨學科的模式去教育下一代? 我建議運用「問題導向學習」取向(problem based learning),讓學生透過跨學科的方案去解決一個特定的科硏或社會問題 。 在解難過程中,學生語文素養亦成為自主學習的重要基礎元素。由於大部分科技文獻和儀器說明書都是以英文寫的,所以英語基礎及閱讀能力是不可或缺 的。其實,我們都是站在巨人的肩膀上,透過汲取前人的經驗和發現,我們才能看到更遠,找出改善的空間和發揮創意。 故此,跨學科閱讀亦成為重要的一欄。 4.對實施跨學科研習有何建議給老師? 要讓學生靈活運用跨學科研習中所學到的知識及技能,參與不同STEAM比賽能造就很好的契機。藉著參賽切磋的過程,能讓學生觀摩及學習其他參賽組別設計的優點,從而自我完善。老師可以透過教導設計思維(design thinking) 及播放相關YouTube影片來刺激學生思考。 這裏我想提出「三要;三不要」 的理念。「三要」是指: 1) 老師要多鼓勵同學自主尋找有趣的硏究題目,這有助提升他們的學習動機和興趣。透過參加STEAM比賽,亦可促使學生更投入學習。老師也要鼓勵學生們多閱讀相關科技文獻,讓他們分析已有的解決方案及當中的利弊,引導他們去思考更好的方案或硏發更優質的產品。這些科普文可以納入語文科作教材,一石二鳥地讓學生學好語文和理解科技資訊(註2)。 2) 老師要讓學生擔任硏究項目的領導和倡議者,要求他們在不同階段向老師和同學講解他們的想法和硏究進度,以訓練其思考和溝通能力。老師可鼓勵同儕間互相提問,進行科學思辯,以完善產品或解難方案。 3) 老師要切記STEAM教育著重學生的學習過程,而非產品成果或獎項。 因此,老師要避免以下的「三不要」: 1) 不要為了交差,運用「食譜式」教學模式,只著學生依從工作紙所列的程序,把模型或機械組件在有限的課堂時拼砌出心目中的製成品,便認為已完成任務。當中欠缺思考解難,亦創意欠奉,稱不想什麼STEAM教學。 2) 不要為了贏STEAM比賽獎項, 老師處處「親力親為」,自己變成了參賽者,忽略了學生的學習經歷,欠缺啟發他們的創意。 3) 不要人云亦云,只懂抄襲其他老師的STEAM課程設計,不斷舊酒新瓶無限loop。 希望大家能成為有感染力的老師,全程投入,不斷學習。 能運用STEAM教育的跨學科元素,啟發學生創意解難的能力。   延伸閱讀: 註1: 波波教授演講廳:STEAM「一鷄三味」https://bit.ly/2PzSkTJ 註2: 波波教授演講廳:小學雞扮演科學家http://bit.ly/2PzSkTJ

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