一、前言

迎上5G時代，不僅網路速度倍增，知識更新的速度越來越快，為了讓教育改上時代的變化，於是108課綱有了很大的改革，其新課綱課程發展主軸即鎖定核心素養，著重培養學生在生活情境中真實運用知識的學習表現(國家教育研究院課程及教學研究中心，2015)。1986年美國國家科學委員會(National Science Boar, NSF)發表《塑造未來：透視科學、數學、工程和科技的大學教育》（Shaping the Future: New Expectations for Undergraduate Education in Science, Mathematics, Engineering, andTechnology），提出了由科學(Science)、科技(Technology)、工程(Engineering)和數學(Mathematics)整合的STEM教育的綱領，建議培養優質科技人才、工程師以及數學家等，來提升國家競爭力（Bybee, 2010; NSF,1996），這樣的理念與核心素養培育的價值觀符合，也因此在當代成為教學策略的顯學。而STEAM正是STEM教育綱領外再加入A(Art)藝術領域，其中的意涵除了打破跨領域的疆界外，更期許將批判精神帶入藝術領域，並將藝術靈魂融入傳統生硬的科學領域，使科學與人文藝術更加融合，而培養全人素養(意涵參考自藝術整合與STEAM研究院)。除此之外，Art(藝術)的意涵也包含了倫理、創意、情意、態度等較內隱化的人文素養，STEAM的理念正是期待未來的學生，能在問題解決中展現面對問題的態度與情懷、解決問題的跨領域統整知識與技能，以及如何確實應用在生活中(Yakman, 2019)。

總結而言，STEAM倡導核心概念包含跨領域、動手做、生活應用、解決問題、五感學習，強調自我探索與自主學習，其教育意涵強調現實層面碰到的問題，並非單一學科或某方面特長的領域，因此建議教學策略以跨領域主題式為出發點，並輔助實作作品或其他多元方式呈現學習成果。聖地牙哥大學(University of San Diego)的Lathan博士(2020)也指出，許多專家都認同STEAM(由STEM衍伸而來)是21世紀教育的重要核心，因為STEAM的教學模式可以增進學生統整知識與技能，並用以解決問題、提高獲得資訊的能力，並且知道在下決策之前，如何整合及評價證據。

十二年國民基本教育課程綱要強調的「核心素養」與STEAM教育的核心觀念符合，強調改變學習思維、引導孩子主動學習活用知識，多注重學習過程，強調如何學和培養孩子人格特質，從興趣出發導入學習等。不同於傳統式教育，「探究」和「實作」（Inquiry & Practice）是從上課過程中學習與找尋問題，無論是觀察現象、蒐集資訊，都會使發現的問題更聚焦、更明確；在規劃與研究、論證與建模時，都會使問題更具體、更合理、更符合邏輯；最後統整表達分享、剖析問題，闡述得更明白、易瞭解、有說服力，甚至能夠解決排除疑難。換句話說，「探究與實作」正是培養學生發現問題、探索、及提升解決問題的能力與素養（陳竹亭，2017），並透過實作過程中，觸發學生的好奇力、學習力、知識力、創造力、挫折力、勇氣力、表達力、溝通力、邏輯力、合作力、耐壓力、好勝力、積極力及領導力。

承上所述，本文研究團隊設計結合了STEAM及探究與實作課程，以「自製扭蛋機」為主題，引導學生找尋材料、思考3D立體空間的轉換、激發外觀設計創意、測量扭蛋機內外鍵角度與大小及輪軸和摩擦力間的動力等關係，以下針對本團隊開發的扭蛋機教具以及教學策略進行細部說明。

 二、扭蛋機教具開發與教學策略分析

STEAM教育藉由實作課程讓孩子拿回學習主導權，把學習經驗回歸於孩子自身的自主學習意識，主動且更有意願地投入學習；本團隊開發扭蛋機課程，以生活應用學習，使學習內容和生活周遭的素材連結，激發孩子的好奇心和探索力，學習把知識應用在生活中，結合生活中會遇到的問題，從面對問題的過程中學習做出有意義的決定，也可從中驅動學習動機，培養自信和獨立。以下，先針對扭蛋機材料(如圖1)及製作步驟進行陳述(如表1)，再針對STEAM概念與課程核心進行陳述(如表2):

一、使用材料
每人需準備: 紙箱、空寶特瓶(600ML，圓筒狀為佳)、剪刀、美工刀、膠帶、透明塑膠板、彩繪用具。以上任何材料都可用別的媒材替代。(如圖1)


圖1.自製扭蛋機材料

二、扭蛋機製作步驟(如表1)

表1 扭蛋機製作步驟

三、在扭蛋機的教學策略上，本團隊結合STEAM的跨域精神，設計相互搭配的課程活動，活動主要架構如2所示。
表2、STEAM概念與課程核心

 四、課程實施經驗與結論

本研究課程融入科技玩具主題的製作，設計使用生活常見媒材，可有效提學生的升學習興趣並與生活常見媒材聯結，透過教學引導學生學習觀察事物及學習提問，從課程中發現問題、解決問題。進行自製扭蛋機課程時發現，學生對老師依賴性很高，對自己較沒信心、害怕失敗，因此教師上課過程中需建立學生的信心，給予適當的鼓勵。製作作品過程中常發生尺寸測量有偏差使旋轉扭無法轉動、扭蛋無法順利滾動、黏貼不夠牢固，過程中會解體等問題。因此教師須耐心講解每個步驟，並落實設計組裝。本課程在實施過程中發現，大多國小中年級學生在使用工具時(如:刀具、膠帶等)，因力氣不足，較無法順利操作使用；而多數國小高年級學生，較能夠自行組裝，甚至有更豐富的想像力去設計扭蛋機裡外結構與外觀。建議後續研究者可針對不一樣的簡單機械原理去設計更進階的扭蛋機。