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112年永續能源跨域應用人才培育聯盟計畫教師增能工作坊 /范斯淳老師

112年永續能源跨域應用人才培育聯盟計畫教師增能工作坊 /范斯淳老師

learnenergy2

July 07, 2023
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  1. ▪ 當科學技術或其產品被應用於社會時,因不同社會團體或個人從政治、經濟、 社會、價值、道德、倫理或健康等不同層面考量而持有難以達成共識的觀點 (道德兩難),因此造成了社會爭議,此類議題即稱之「社會性科學議題」 (陳國泰,2016)。 ▪ SSI 乃是 STS 模式的重建與進化,它不僅訴求在了解社會與科學、科技的互

    動,同時也涉及個人哲學觀與信念系統的互動,尤其是對道德、倫理及文化 層面的省思(林樹聲, 2008)。 – 環境與生態保育議題(如:溫室效應、氣候變遷等)、倫理與道德議題(如:器官移植、 基因遺傳工程 等)、人體健康議題(如:基因食品、臍帶血與基因治療等)、能源使用 議題(如:核能運用、火力發電與氣候等)。 SSI (socio-scientific issues)社會性科學議題 陳國泰(2016)。社會重建主義的課程設計:以社會性科學議題(SSI)為例。國民教育學報,13,1-20 。
  2. 一個STEM各自表述:STEM課程之詮釋 6 Bybee, R. W. (2013). The case for STEM

    education: Challenges and opportunities. Arlington, VA: NSTA Press.
  3. STEM課程的特質 ▪ STEM課程通常具備幾項重要的特質: – (1)以真實世界的議題或問題情境為背景 – (2)以專題導向、問題導向、或探究式學習等形式為課程設計之主軸 – (3)具有明確的課程目標、內容範疇、及其所依循的能力指標 –

    (4)提供以學習者為中心的學習經驗 – (5)強調STEM各學科知識的連結與整合應用 – (6)重視邏輯思考、問題解決、批判思考等高層次思考能力的培育、 – (7)強調課程與職場的連結性 范斯淳、游光昭(2016)。科技教育融入STEM課程的核心價值與實踐。教育科學研究期刊(原師大學報:教育類),61(2),153-183。
  4. 設計實作與科學探究的循環 11 Holodner , J. L., Gray, J. T., &

    Fasse, B. B. (2003) . Promoting transfer through case-based reasoning: Rituals and practices in Learning by Design™ classrooms. Cognitive Science Quarterly 3(2), 119-170. Learning by Design’s Cycles
  5. 工程設計流程與STM的關連性 Yata, C., Ohtani, T. & Isobe, M. (2020). Conceptual

    framework of STEM based on Japanese subject principles. International Journal of STEM Education, 7(12). https://doi.org/10.1186/s40594-020-00205-8
  6. 6E學習模式 Barry, N. B. (2014). The ITEEA 6E Learning by

    DeSIGNTM Model. Technology and Engineering Teacher, March, 14-19.
  7. A Framework for Implementing an Engineering- Focused Curriculum(實施工程設計導向STEM課程之架構) Fan, S.

    C., Yu, K. C., & Lin, K. Y. (2020). A Framework for Implementing an Engineering-Focused STEM Curriculum. International Journal of Science and Mathematics Education. Advance online publication. doi.org/10.1007/s10763-020-10129-y
  8. 課程發展步驟 ▪ 教師在發展以工程設計為主軸的STEM課程時,可參考一下步驟進行規劃與實 施: 1. 選擇課程主題 2. 界定STEM知識範疇 3. 分析學習困難

    4. 規劃「探究實驗」或「設計製作」學習活動 5. 發展評量工具 6. 安排教學流程 7. 檢核整體課程規劃
  9. 以機械手臂為例 ▪ 依據教學對象,參 考課程綱要之學習 內容,釐清學生之 先備知識,進而聚 焦本次課程所應教 學的知識範疇。 先備知 識

    1.對槓桿原理、簡單機械有基本的認識。 2.對於尺規製圖有基本的繪圖經驗。 3.具備利用網路蒐集並分析資料的基本能力。 與課程 綱要的 對應 學習 內容 生N-IV-1科技的起源與演進 -科技產品演進的起源、發展歷程及影響因素。 生P-IV-1創意思考的方法 -創意發想的技巧及傳達構想的方式。 生P-IV-2設計圖的繪製 -常用繪圖工具的認識與使用。 -平面圖、立體圖的繪製,尺度標註的方式。 生P-IV-3手工具的操作與使用 -常用手工具功能與安全注意事項。 -常用手工具的加工處理方法。 生A-IV-2機構與結構的應用 -常見機構之種類、原理與應用。 生S-IV-1科技與社會的互動關係 -日常生活科技產品使用與社會的互動關係。 游光昭(主編)(2020)。素養導向系列叢書:中學生活科技教材教法。臺北:教育部。
  10. 車體建模分析 Position 1 = 20 centimetres Position 2 = 105

    centimetres Position 3 = 180 centimetres
  11. Design and Making Learning Activities 「設計製作」式的實作活動 • 「設計製作」式的實作活動中,聚焦於科技軟硬體的 應用及實作技能的訓練。 •

    其目的在幫助學生理解如何運用相關的實作技能,將 抽象的科學原理與設計概念具體化,進而能應用於設 計方案之中。 ▫ 將抽象的科學原理具體化 ▫ 熟悉特殊科技產品的功能 ▫ 材料的認識 ▫ 工具與設備操作使用 Fan, Yu, & Lin (2020).
  12. 運用可改進模型,引導 學生學習如何權衡與最 佳化 ▪ 目標:設計一個最佳的自來水管路,所有水龍頭處的水壓至少為 10 psi( 定義 為1磅力在1平方英寸面積所產生的壓力 ),淨預算

    3,000 美元 ▪ 建造這個管路系統的房子只有一層樓,三個水龍頭,從城市供水60 psi。 由學生小組扮演“自來水公司”,競標安裝管道系統 ▪ 贏家為最低成本並能滿足水壓的公司 ▪ 要求各小組在對次優種子模型進行設計更改之前對其進行評論
  13. 水龍頭:水龍頭 A 為 42 psi,水龍頭 B 為 5 psi,水龍頭 C

    為 0 psi。 水龍頭 A 的水壓非常高,而水龍頭 B 和水龍頭 C 的水壓低於 10 psi 。 次優模型的總成本為 3,057 美元,超過了設定為限制條件的 3,000 美元預算
  14. 蛋蛋飛車實做活動 ▪ 一、活動目標 – 製作一台具有安全結構,能保護車上乘客(蛋)安全的蛋蛋飛車 ▪ 二、製作限制 – 僅能使用老師提供的材料進行製作 –

    乘客(蛋)必須能夠上下車,乘客(蛋)僅能使用毛鐵絲固定 ▪ 三、材料 – 底板、鐵絲、竹籤、車輪、吸管、西卡紙、蛋殼 ▪ 四、測試方式 – 以滑坡方式模擬汽車碰撞實驗,運用慢動作錄影分析車體及黏土雞蛋變形情況 ▪ 五、製作時間:1-1.5小時 活動設計:程永潔、包芷寧、陳柔君
  15. 線控車實作活動 ▪ 利用規定的材料,製作一台線控車(內含搜集 裝置,車身最長40 cm x 最寬40 cm x 最高40

    cm,車身正投影需位於起始區內)。 ▪ 線控車由起始區出發,克服路障的阻礙,於3 分鐘內,移動3 種目標物至指定的區域。 ▪ 哪一種目標物要放到哪個指定區域可自行安排, 但不能混放。 ▪ 目標物之正投影進入指定區域範圍內靜止不動 超過3秒即算得分,一個目標物只會計分一次。
  16. 結語 ▪ 跨學科(STEM)課程發展與設計的關鍵 – 掌握學習目標 – 連結真實議題與生活經驗 – 確認課程中STEM知識的角色 ▪

    先備知識、學習內容、需用到但尚未學到的知識 – 不拘泥於統整形式與學科數量 – 安排適切的學習鷹架(實作活動)建構知能 – 重視Hands-on與Minds-on的平衡 – 運用多元評量(e.g.歷程檔案)引導學習並檢核教學設計