閱讀《禮記·月令》設計Reading-STEAM教學活動 --以「仲春之月雷乃發聲始電蟄蟲咸動啟戶始出」為例


文/古建國

 前言

108課綱已經開始實施,有別之前課程特色之一就是提升領域教師跨領域統整能力,尤其要讓第一線沒有受過跨領域老師提升學生的跨領域統整能力,進而激發學生創新與創意?這需要各階段老師共同努力。
根據目前世界各國課程變革,提升創新與創意動力來自於提高學生對科學的興趣和好奇心,透過科技元素與藝術的設計,讓不同性向學生都有機會參與科學學習,完成教師所設計的主題式教學。另外透過連結生活現象和科學本質的關係,以培養科學能力與態度,在科學活動中藉由發展學生的科學探究能力,可以幫助學生理解自然科學、科技與技術、社會的相互關係,增強學生對自然科學探索能力,並促進學生形成正確的科學價值觀。
要如何提升跨領域學習呢首先養成樂於閱讀態度,運用閱讀文本的思考與理解,尋找解決問題核心並連結所知或需要探究的知識力;利用所持續激發學習的科技能力及科技設計;應用科技知識與產品使用的技能與美學設計,以解決問題或完成任務,這就是我們為什麼要透過閱讀與藝術走入STEM(S-科學、T-科技、E-工程與M-數學)教育原因。因為STEAM(A-藝術)教育具有跨學科、趣味性、設計性和藝術性等(余勝泉、胡翔,2015),跨領域意味學習不再強調某個特定學科界限,而是將相關領域內容整合在一個主題之下。STEAM強調讓學生在學習中獲得快樂與得到學習的成就感。有的項目還把STEAM教育內容遊戲化,例如,芬蘭大學和美國北伊利諾伊大學合作成立了Finnish-US,在K-16階段開展基於遊戲的STEM教育。
蔡蕙文(2007)的《STEM教學模式應用於國中自然與生活科技領域教學之研究》,發現STEM教學模式有助提升國中生在學習科學、科技、工程與數學的整合知識與概念;蕭建華和張俊彥(2012)發現學生STEM之學習態度與學習成效呈顯著正相關。 林怡廷(2015)以國小學生為對象,從成語故事出發,鼓勵學生從閱讀故事中探討科學、科技與數學等意涵,透過小組討論設計相關工具或成品,並以動手實作進行驗證,發現學生態度學習有正向的提升。
綜合上述文獻討論,本文嘗試從閱讀出發,探究文章科學意涵,延伸到科技領域學習、工具設計與美學探究,再以數學進行分析或演算,完成主題學習,稱為「reading-STEAM」。

 設計Reading-STEAM教學活動

從「仲春之月,雷乃發聲,始電;蟄蟲咸動,啟戶始出」出發,與學生討論中國文字雷與電由來,因為自古以來,人們對雷與閃電了解電的概念,再延伸到現代科學觀,引導學生探究電學相關基本概念,探討導體與非導體概念。另外讀生物概念,談生物的仿生學,以設計與製作蠕動。工程方面著重在設計與製作不同具創意的文創作品設計與分享所製作具創意的文創作品。其各領域教學內容與STEAM連結對照表,見表1。


表1. 各領域教學內容與Reading-STEAM連結對照表

 教學歷程與學生作品

一、 發現議題

表1中語文閱讀(Reading) 教學內容的討論議題可如下:
1. 中國自古以來認為電是如何產生的?
2. 電分為正電與負電,簡述電是如何發現與命名的?
3. 從現在科學觀,電是如何產生的(正電與負電)?
4. 蠋是指現在那一種生物?
5. 蠋如何運動?
 

二、實驗設計與操作

1. 任務
以Squishy Circuits Lite Kit 黏土製作不同藝術品,彼此接觸並以LED燈相連,可使LED燈及發亮。
以Littlebits設計與製作蠋及其運動方式裝置,並運用Makey Makey板讓運動中的蠋有音樂相伴。


圖 1. Makey Makey版    

2. 材料:(每一組)
(1) Squishy Circuits
(2) LED燈:一個
(3) 電池組:一組
(4) 鱷魚夾:兩條
(5) Littlebits:一個或ARDUINO 版

 

三、實驗探究

1. 探究導體與非導體
那些物件(或水果)可使LED燈及發亮?


圖2. 導電黏土與電路連接    


2. 延伸探究--Makey Makey 版登場
將實驗已經探究得知的導電物件,分別以鱷魚夾連接Makey Makey 版不同接點(up、down、left、right、space與earth)。Makey Makey透過USB開啟Scratch 連接已下載樂器並彈奏音樂。


3. 觀察製作蠋的蠕動方式,調整兩片紙板夾角,探究運動方式有何改變。Servo程式可下載自 https://www.arduino.cc/en/Reference/Servo。



圖3. Makey Makey版與Scratch 整合    

 


圖4. Arduino 版與Servo 整合     


四、分享
學生分享成品與學習心得,如圖5。


圖5. 學生作品分享     

 實施經驗與結論

實際教學發現學生對於科學課程,從古文開始感到新鮮,尤其加入英文翻譯,感覺好像在上語文課程。
之後利用導電黏土進行藝術品創作,剛開始覺得玩黏土很簡單,但加入電路連接之後,發覺串聯與並聯問題要融入藝術品,是需要不斷嘗試才能有很好結果呈現。
以Makey Makey 版導入樂器製作與造型設計,還需要寫程式,感到好奇與有趣。尤其這些挑戰需要小組分工合作:有人要有程式概念;有人要有科學概念,特別是電路概念;有人要有藝術設計能力,才能有令人吃驚作品出現;有人數學概念要強一點,因為對稱與速度計算融入在作品間。
由學生反應可以看出Reading-STEAM課程具有合作學習、趣味性與問題解決學習,特別這種探究實作體驗,能啟發學生的主動學習的能力。
在108課綱規劃中,教師必須著重跨領域學習,一學期若有一個主題讓不同老師共同規劃出一個跨領域課程,將有助於強化學生統整能力。期許本文所分享在科普活動設計與教學的經驗可拋磚引玉,讓更多老師一起開發STEAM 課程,培養更多未來具有STEAM人才。

 參考資料

余勝泉、胡翔(2015) 2015。 基於 INTERNET 的教學模式。開放教育研究, 4, 13-22.
蔡蕙文 (2007)。STEM 教學模式應用於國中自然與生活科技領域教學之研究(未出版之碩士論文)。國立屏東科技大學,屏東縣。
蕭建華、張俊彥(2012)。介入自我效能對不同性別學生「自我學習評估」與「學習成效」之影響-以高一地球科學為例。科學教育月刊,352,28-34。
林怡廷 (2015)。探討STEM課程以科學探究教學法在課外社團實施之研究(未出版之碩士論文)。臺北市立大學,臺北市。


 

古建國
臺北市立大學應用物理暨化學系教授