整合式STEM專題學習之教育價值及挑戰

113年09月10日

【本篇報導由科技應用與人力資源發展學系  張基成師大講座教授研究團隊提供】 　　許多STEM課程採用專題學習，以增加其整合性。然而專題學習融入整合式STEM（i-STEM PjBL）仍面臨挑戰，其教育價值尚未顯現。因此，本研究探討i-STEM PjBL之教育價值及挑戰。此研究採用資料轉換混合研究方法（mixed research methods with data-transformation）。結果顯示，i-STEM PjBL為學生提供了積極的教育價值，但在這一過程中也存在學習挑戰。   　　許多STEM課程採用專題學習，以增加其整合性。然而專題學習融入整合式STEM（i-STEM PjBL）仍面臨挑戰，其教育價值尚未顯現。因此，本研究探討i-STEM PjBL之教育價值及挑戰。此研究採用資料轉換混合研究方法（mixed research methods with data-transformation）。開放式問卷和學生訪談在i-STEM PjBL之後進行。張基成教授研究團隊將開放式問卷中的質性資料轉換成編碼出現頻率計算的量化數據資料。結果顯示，i-STEM PjBL 為學生提供了積極的教育價值（包括學習獲得、表現和感知），但在這一過程中也存在學習挑戰。學習獲得的重點是機器人的基本結構和組成、機器人運動原理、船體結構、帆船航行原理、帆船設計和組裝技能（圖1）。學習表現方面，學生對自己的動手能力表示滿意，相信自己有能力在同類學科中取得更好的成績，但在程式設計方面的學習效果不佳。學習感知包括學生對i-STEM PjBL教材感興趣、學生可以獲得跨領域的知識和技能、PjBL對完成作品有用、原理對實作有幫助，然而程式設計學習內容卻不足。學習挑戰包括學生不熟悉工具的使用和動手操作，及感到程式設計的挑戰。學生的回饋意見可以作為未來修改i-STEM PjBL和教材的參考。 圖1：i-STEM PjBL的最後階段：學生分享完成作品   　　張教授認為為了克服這些挑戰，教師不僅要宣揚動手實作的意義，還要給學生更多的動手機會；除了增加程式設計的學習內容和時間外，教師還應提供更多的程式設計實例和講解，並加強指導。雖然i-STEM PjBL包含工程設計的概念和過程，但在開放式問卷和訪談中，學生並未提及「工程設計」，因此教師應強調工程設計的重要性和概念。   原文出處：Chang, C. C., & Chen, Y.(2022). Using mastery learning theory to develop task-centered hands-on STEM learning of Arduino-based educational robotics: psychomotor performance and perception by a convergent parallel mixed method. Interactive Learning Environments, 30(9), 1677-1692. https://doi.org/10.1080/10494820.2020.1741400