香港STEM數理科技教育現況

 

香港教育局課程發展處在11月16日於九龍塘教育服務中心演講廳舉辦了第一場「科學、科技及數學教育研討會」，研討會獲香港學界全力支持（包括大學、中學及小學的教育工作者），有超過400多位教育界同工出席，是次活動有政府、工商企業、慈善基金、中小學代表，分享 STEM 教育理念、政策、發展現況與校本經驗，其目的是：（1）加強參加者認識綜合運用科學、科技和數學的知識和技能之重要性；（2）加深學校了解本港推動科學、科技、工程和數學（STEM）教育的未來發展方向，以及 STEM 教育對提高香港競爭力的價值；（3）分享一些加強學生綜合運用知識和技能的策略和校本經驗。

 

研討會由香港城市大學校長郭位教授（JP）、香港教育大學江紹祥教授、香港賽馬會運算思維教育項目總監賴錫璋先生（BBS, JP）、課程發展議會科技教育委員會主席靈糧堂劉梅軒中學潘慶輝校長、創新及科技局助理政府資訊科技總監（產業發展）黎健榮先生、香港科技園公司「創新英雄」林曉鋒博士、匯知中學張志文校長和黃建新助理校長、浸信會天虹小學朱子穎校長，以及教育局課程發展處首席教育主任程淑儀女士就「科學、科技及數學教育」作主題演講，研討會的內容豐富、精彩、深刻、具體。

 

香港城市大學校長郭位教授的演講主題是「工安與國安」，郭教授以全球作觀察，取中西史為例，跟各位教育同工細緻分析「不同能源的可靠指數（能源與環保）」，引導我們反思「如不善用 STEM 而可能產生的種種風險（水質污染／空氣污染／政局危機）」，郭教授又進一步指出「科學與科技教育是培育我們的分析能力」，挑戰大家要成為領袖，而非跟隨者，並總結能源與環保（創新科技生活），經濟福祉（人類社會），可靠性與可持續發展（關心未來）這三大元素的密切關係，人類必須關心，三者必須平衡。

 

香港教育大學江紹祥教授的演講主題是 Computational Thinking（CT）& STEM ducation，江教授從「運算思維能力理論架構」和「建構主義學派」說起，繼而深入淺出地向教育同工解說 CT 三個可行的教育方案，CT 在芬蘭、英國、美國、星加坡、中國、日本等地的發展，接着江教授更具體表列出 My Autopilot Car 電腦編程課程（Coding: Scratch/ AppInventor/ Arduino）中所包含的 STEM 四個範疇中的不同教學元素和學習目的。最後江教授以 STEM 教育成品「搖控飛機」表演高空換電泡的技術來展示 CT 的魅力。

 

香港賽馬會運算思維教育項目總監賴錫璋先生（BBS, JP）負責的「賽馬會運算思維教育」計劃，是由賽馬會、香港政府、香港教育大學、香港城市大學及美國麻省理工大學攜手推動的計劃，旨在為香港小學校園引入有系統的運算思維與編程教育，以啟發學生的數碼創意，幫助學生由單純的科技消費者變為科技應用和創造者。32間先導小學將於四年內為16,500多名小學生發展運算思維。計劃亦會協助100名教育工作者掌握運算思維教育的教學模式。長遠而言，計劃所研發的課程及汲取的經驗將供全港教師及學者作參考，詳情請瀏覽：http://CoolThink.hk。

 

最後，教育局課程發展處首席教育主任程淑儀女士，以及創新及科技局助理政府資訊科技總監（產業發展）黎健榮先生，分別就香港政府「推動 STEM 教育的建議策略」和「中學資訊科技增潤計劃」作主題分享。首席教育主任程淑儀女士表示我們香港學生的數理科技知識和能力很好，過往多年曾在國際科技創新大賽中屢獲殊榮，故這實在有利本港在這個良好基礎上繼續推動 STEM 教育。課程發展議會建議採取整體而全面的模式，通過六大策略，來增強學生在綜合和應用跨學科知識與技能的能力：（1）更新科學、科技及數學教育學習領域的課程；（2）增潤學生學習活動；（3）提供學與教資源；（4）加強學校與教師的專業發展；（5）加強與社區夥伴的協作；（6）進行檢視及分享良好示例。http://www.edb.gov.hk/attachment/tc/curriculum-development/renewal/STEM/… 至於有關「中學資訊科技增潤計劃」的詳細內容，大家可瀏覽：https://www.eitp.gov.hk/tc 及 http://www.news.gov.hk/tc/categories/school_work/html/2016/01/20160108_1…

 

 

現在，再細看香港教育現場，STEM 數理科技教育在香港中小學的現況吧！筆者參照「香港新一代文化協會科學創意中心」主辦的「香港青少年科技創新大賽」，選出2014至2015年榮獲「優秀科技學校」大獎的三所學校在此作簡單介紹，希望能有助香港大眾市民了解香港 STEM 教育。

 

 

在 STEM 課程統整設計上，學生的資訊及通訊科技的培訓是順德聯誼總會翁祐中學的重點關注項目，早於初中階段，該校已開展了電腦系統程式編寫的培訓，讓學生有能力從一位電腦系統的使用者轉變為一位電腦系統的創造者；於高中課程中，該校不僅開設了「資訊及通訊科技科」（ICT），更以「軟件開發」作為其選修單元。學生除了學習 VisualC#. Net 及「基本電子學」外，也學習智能手機 APPS、WCF 服務、ASP. NET 互動網站的系統程式設計，學習如何以微處理器（MCU）作電腦操控的知識及技巧，以及藍芽通訊晶片、RFID、GPS 及 SMS Modem 的電腦程式編寫及控制的技巧，該校的 STEM 課程正是以相關的知識和技巧來強化學生的設計和科創能力。由2006年至今，學生以二至三人一組的小組形式合作，設計並製作科創系統發明品，至今共已創作了30多個系統發明品。www.stfa-yyc.edu.hk/learning/it.php#location1

 

順德聯誼總會翁祐中學在「第30屆全國青少年科技創新大賽」中，更獲中國科協及國家教育部一致評選為「全國十佳科技教育創新學校」，以肯定和表揚該校於科研及創新教學、培育學生、成就人才的卓越成果。此外，該校何松康老師亦榮獲「十佳優秀科技輔導員獎」和「香港賽馬會創新科技獎金獎」，以表揚他對學校，以至全港科研教育的深遠影響。www.stfa-yyc.edu.hk/homeNewsMain/news2.php

 

在培育創新科技人才方面，該校學生於「香港青少年科技創新大賽2015-16」中更獲兩項一等獎，得獎學生是中一級學生葉寶瑩、蔡培琳、黃月亭，他們的得獎作品是「樹膠布：利用聚合物作樹木腐朽菌藥物釋放介質的研究」，此作品榮獲一等獎及最優秀項目大獎；中四級學生潘以諾、劉永豪的得獎作品「聰廁」，此作品榮獲一等獎及「英特爾傑出電腦科學特別獎」。

 

 

中華基督教會譚李麗芬紀念中學參加了香港優質教育基金計劃「Appletsin Tablets: Geo Gebra 數學電子教室」第一期：9/2014-8/2016及第二期：9/2016-8/2019，計劃目的是運用免費教學軟件 Geo Gebra，由該校教師設計一系列平板電腦專用的互動課件（Applets），使學生可方便地利用平板電腦（Tablet PCs）進行多樣化的數學學習活動，以照顧不同學習風格的學生，令數學學習變得更有趣味，同時學生亦能更深刻地理解不同的數學概念。此計劃正體現了在 STEM 教育理念中，學校如何有效結合「數學科」和「資訊科技科」，即老師透過開發電子學習資源（互動幾何電腦軟件），促進數學科的學與教，讓數學教學變得更見成效。「互動數學教室」資料：www.geogebra.hk/stem

 

中華基督教會譚李麗芬紀念中學著重培育學生的科技潛能，如該校的創新科技學會能重點發掘和培育科技資優生，擴闊學生的科技學習領域，故學生在科技方面的成就非凡，在國際、全國、全港科技大賽中，獲獎無數，成績驕人。當中陳易希同學在2004年成為首位中學生獲小行星命名，而去年該校學生李鍵邦及黃深銘亦憑藉可有效殺滅門柄細菌的自家發明「自潔門柄」，於日內瓦國際發明展擊敗過千項發明勇奪金獎，以及在全球最大規模的中學生科學競賽「英特爾國際科學與工程大獎賽」中，勇獲二等獎殊榮及小行星命名，成為該校第二代「星之子」。

 

在學校設施方面，該校的電腦實驗室、資訊科技室、多媒體學習中心、化學室、物理室、生物室、環保資源中心、溫室、有機耕作實驗場、氣象站、生態湖等，皆有利 STEM 數理科技教育的推展。當中，「創新科技研習中心」更能為學生提供一個持續優化的創作空間，大大增加學生對科技創新的知識量，提升學生的科研興趣和能力，有利發揮學生的潛能。此外，該校榮獲全港首間「宋慶齡兒童科技發明示範基地」的稱號，以及成為「科技顯六藝」新界西分區機械人培訓中心。

 

 

瑪利諾神父教會學校在本年1月，舉行了一個 STEM 跨學科活動「當古生物學家的一天」，該活動讓全級中三學生化身為古生物學家，分組利用掃帚，挖掘埋在小型沙池中的「恐龍骨」，繪畫簡圖記錄骨頭位置，之後利用平板電腦軟件量度其長度以收集數據，並再應用數學公式估算骨頭周界。其中的一個環節是由老師即場指導學生繪圖，將立體現實場景畫成平面地圖，以讓學生能夠具體地了解地圖繪製的過程和地理繪圖技巧，最後學生則須要推論恐龍重量。這個 STEM 跨學科活動日，牽涉到地理、數學、生物及電腦科知識，學生要從做中學，從探究式體驗學習中學習及應用不同的學科知識與技能，這對學生來說，是極富挑戰的，但正因這 STEM 跨學科活動可提供模擬情景，供學生實踐課堂所學，所以，數理科技學習則變得非常好玩，又有意義了。

 

「全國十佳優秀科技教師」陶婉雯老師，是瑪利諾神父教會學校的資訊及通訊科技科主任，她表示「STEM 的重點是跨學科，讓同學懂得綜合運用知識，並明白各科知識是彼此相關的。」她又提到，雖然每年亦會設計全新跨科活動，但各科老師會保留及改良過往活動，再在各科課堂或其他學習經歷中再舉辦。由此可見，STEM 數理科技教育若要取得成功，STEM 課程統籌小組必須有智慧地協調各科的課程內容和進度，或預習，或預先在課堂教授，或將活動分拆成多個細部，或進行延伸探究活動等，而課程目的總離不開要令學生了解學科之間有連貫和互補的關係，正如瑪利諾神父教會學校何力生校長所言「科研人才需要刻意培育，如透過 STEM 教育，開辦科學研究科，才能點燃學生的『科學引』，長遠解決科創人才匱乏的問題」。

 

在培育科創尖子方面，瑪利諾神父教會學校在本地、全國，甚至國際科學比賽中屢獲殊榮，而學生的科學作品則一向以「貼近生活，應用性高，成本低，效益高」見稱。學校科研成績突出，共培育了多名全國賽一等獎學生及三名星之子，包括：2008年，劉德誠同學和劉德健同學憑着發明「撞鎖技術」，於第59屆「英特爾國際科學與工程大獎賽」（Intel ISEF）獲得團體組別的二等獎，並獲國際天文學聯盟以他們的名字命名「小行星」，以及在2014年簡泳怡同學則憑着發明「天然敷貼」也在Intel ISEF大獎賽中取得二等獎，並得到「星之女」殊榮。http://sic.newgen.org.hk/load.php?link_id=91197

 

總括來說，筆者認為 STEM 數理科技教育的進路是「從統整學習、體驗式學習、合作學習、創意解難到培育社會創新科技人才」。誠言，一切教育總是漫漫長路，但筆者深信只要學界能夠結成一個互惠、互利、互助、共成長的學習社群時，一切的學與教便會變得更有效、更富創意。而在不久將來，香港更會展現出人才碩果纍纍的盛況了，因為師者只要以心以智來育才，英才一定會以心以智來回饋社會和世界的。

 

 

中學：香港四邑商工總會陳南昌紀念中學、香港仔工業學校、中華基督教青年會書院、樂善堂余近卿中學、匯知中學、中華基金中學、聖公會基孝中學、中華基督教會扶輪中學、中華基督教會燕京書院、長沙灣天主教英文中學、基督教宣道會宣基中學、伯裘書院、聖公會李炳中學、香海正覺蓮社佛教正覺中學、香港國際學校、拔萃女書院、喇沙書院、香港培正中學、英皇書院、裘錦秋中學（元朗）、聖保祿學校、嗇色園主辦可譽中學、香港聖公會何明華會督中學。

 

小學：聖保羅男女中學附屬小學、浸信會天虹小學、香港培正小學、鳳溪創新小學、英華小學、香港教育大學賽馬會小學、基督教宣道會宣基小學、英皇書院同學會小學第二校、民生書院小學、樂善堂梁銶琚學校、坪石天主教小學、救恩小學。

 

（續〈香港教育新寵兒：STEM數理科技教育（過去、現在、將來）〉，第一章〈過去：回顧STEM教育歷史〉請見2016.11.02，第三章〈將來：展望STEM教育發展〉將刊登於2017.01.02）