美國中小學近年來盛行的STEAM課程簡介

●STEM與STEAM課程是什麼？

 

根據美國共同核心州標準（Common Core State Standards, CCSS），STEAM（Science, Technology, Engineering, Arts, Mathematics）和 STEM（Science, Technology, Engineering, Mathematics）課程的重點和設計雖然相似，但在學科整合上存在一些重要差異。這兩類課程都根據CCSS的標準進行設計，但STEAM則進一步拓展學生的創意思維。

 

1. 課程差異

STEM課程：

強調科學、技術、工程和數學的核心學科知識，重點在於這些領域的技能培養及跨學科整合。課程設計偏向實際解決問題，使用科學實驗、數學應用、技術工具和工程設計來增強學生的批判性思維和問題解決能力。(與108課綱的素養相似)

STEAM課程：

在STEM的基礎上增加了藝術（Arts），用來激發創造力和創新(多了一個A大不同)。藝術可以包括視覺藝術、音樂、表演藝術或創意設計，目的是在解決問題的過程中加入創意思維，讓學生在探究科學和工程概念時能有更多元的表達方式。

2. 課程設計

STEM設計要點：

①探究式學習（Inquiry-Based Learning）

設計情境問題讓學生探索和調查，以科學方法進行實驗和數據分析。

②問題解決導向（Problem-Solving Focused）

學生需要針對實際問題提出解決方案，如使用數學模擬科學現象，或透過工程設計製作簡單模型。

③跨學科整合

強調科學與數學的應用技術，如用程式設計控制硬體裝置、或利用數據來優化工程解決方案。

 

STEAM設計要點：

①跨學科創新（Cross-Disciplinary Innovation）

在STEM的基礎上，融入藝術和創意，強調學生能在科學、工程、數學知識之上發展新的想法。例如，在設計工程項目時，加入視覺或功能目標的美學設計。

②創意表達

讓學生透過藝術方式展示科學概念，如用繪畫或音樂來詮釋科學現象，或是利用數位媒體設計出新穎的科技產品來展示的方式。

③故事情境設計

透過角色扮演或故事情境，使學習過程更有趣和生動，增加學生的參與感和聯想力。

 

3. 課程目標

STEM：

旨在培養學生的邏輯、分析及解決問題的技能，為未來的科技或工程領域做好準備。

 

STEAM：

在強化STEM技能的基礎上，增加創意和文化的多元思維，培養具有批判思維和創新能力的全方位人才，以應對未來更複雜和多樣化的挑戰。

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●美國中小學常見的 STEM 與 STEAM 課程及進行方式

 

近年來，美國中小學越來越重視 STEAM 課程，因為在傳統的 STEM（科學、技術、工程、數學）基礎上加入藝術（Arts），能增強學生的創意思維和創新能力，特別是在解決現實問題時的靈活性和表達力，備受矚目。不過， STEM 仍然非常普及，因為其重點在於提升科學和技術領域的專業素養，為學生未來的職業選擇和學業打下基礎。

 

STEM 課程範例

1. 機器人設計與編程

學生學習如何設計和建構機器人，並通過程式設計（通常使用 Python、Scratch 或 C++）來控制機器人動作。他們會進行小組合作，針對特定任務（如搬運物品或避開障礙）設計機器人解決方案，並進行比賽或展示。

 

2. 科學實驗與數據分析

教師會設計實驗（如水的凍融過程、酸鹼中和反應等），學生通過實驗收集數據，然後使用統計分析和數學建模來理解科學概念。這種方式旨在提升學生的邏輯推理能力，並運用科學方法來進行假設、測試和得出結論。

 

3. 3D 打印與工程設計

學生從學習 3D 設計軟體（如 Tinkercad 或 Fusion 360）開始，創建虛擬模型，然後使用 3D 打印機將設計打印出實體。課程注重工程設計流程（設計、原型製作、測試、改進），培養學生的實用工程能力。

STEAM 課程範例

1. 數位媒體與動畫創作

學生使用動畫軟體（如 Blender、Adobe Animate）製作科學或工程概念動畫，並將數學與物理知識融入動畫作品中。過程中，學生運用創意來展示抽象的理論（如粒子運動、聲波傳播），結合藝術和技術，激發他們對科學的興趣。

 

2. 建築設計與藝術模型

學生學習建築設計的基本概念，如比例、結構、和可持續性，然後利用手工和數位工具（如 CAD 軟體）設計建築模型，並將藝術美學與工程結構結合在一起。這類課程鼓勵學生在設計中發揮創意，同時理解結構安全性和環境可持續性的重要性。

 

3. 音樂編程與聲學

在這類課程中，學生可以使用編程語言（如 Sonic Pi 或 Max/MSP）來生成音樂，並學習聲學的基礎知識（如頻率、波長）。學生通過探索音頻合成、聲音波形，並運用創意來設計不同音效，將藝術創作與數學、物理知識相結合。

美國中小學教學現況總結

 

目前在美國中小學現場， STEAM 課程的普及率增高，因為它兼顧了技術技能和創意表達的雙重需求，讓學生的知識應用更具靈活性。

 

儘管如此， 曾風靡一時的STEM 課程仍然有穩固的需求，尤其是在加強學生的科學技術基礎和專業知識方面。

 

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