國小階段科技學習模式之探討
楊培祺
國立高雄師範大學工業科技教育研究所
第一章 緒論
當人類祖先遠在石器時代，就懂得利用周遭的資源來達到所欲達到之目的，從那時起，「科技」就存在於人類社會。伴隨著人類智慧的增長及經驗的傳承及累積，人類所運用的「科技」也隨之進步。隨著時間的演進，人類經過了農業時代進入工業時代，機器的運用及動力方面的革命性發展使得科技的應用自有科技以來進入了嶄新的紀元；人們工作效率大幅提升，可以飛上藍天甚至進入太空，或者是相隔千里傳遞訊息等，這些都是以前人類所無法想像的。到了十九世紀末，電腦和網際網路的發明及運用展開了另一波的重大變革－資訊革命，亦如同工業革命帶給人類社會重大的改變，資訊革命在人類思考、學習方式及知識傳遞方面出現了革命性的進展；人類這些的重大變革，都是運用科技所帶來的成果。
科技對人類而言扮演了極為重要的角色，在未來，其重要性更是不言而喻。既然科技對人們如是的重要，今日從事教育工作的我們，對於國小階段的科技該如何教?該如何學?是否已有足以因應學童未來需求的良方？
有鑑於上述的思考，本文主要探討在目前我國國小階段，針對變遷快速的「科技」，採專案式學習(Project-Based Learning)的方式進行之科技學習模式，並針對目前我國國小階段專案學習及科技教育之相關文獻加以探討，期能找出適於現行課程架構且能實際進行「科技專案學習」之方式，藉此增進我國小教育階段學童之科技學習成效及深度，進而提升學童科技素養以因應未來的需求。
第二章 文獻探討
此章節針對「科技」及「專案式學習」進行相關文獻探討，希望能使兩者在本文有一明確的定義與認知。
(一)科技
「科技」一詞源於希臘字techne，意指藝術或技巧或工藝；科技是為了滿足人類需求及所欠缺的而對自然環境所做的改變；科技是人類在行動上的創新(ITEA, 2000)。
科技教育學者對「科技」的定義通常是：人們運用既得的知識，廣泛地應用工具、材料、資源，以有效解決實務問題、調適人和環境關係的意圖和努力(施能木, 2006)。
Diamond(1998)以人類學的角度，針對技術發展的歷史發現科技的速度不斷增加，在發展的過程中，每一時刻的變化，導致下一時刻的變化，且經常以「技術爆炸」來描述科技的發展迅速(朱耀明, 2006)。
科技知識是以「有效行動」為主軸，融合人類肢體、感官、腦力及情感等之聯合活動的綜合知識，在科技教學過程中，除了應注意學生的基本能力水準，傳授適當層次的科技知識，激發學生學習共鳴之外，更應關注知識內涵的連續性及系統性(王信智, 2004)。
科技是一種產品，可以供人們使用；科技也是一種工具，可以讓人們利用；科技更是一種方法，讓人們用以解決問題的方法。(陳辰洧, 2005)
TIDE重新定義了科技教育一詞，為我們投入的心血提供了一個簡要的定義，並清楚地指出了科技教育的內涵、本質、範圍及視野，也澄清了科技教育並不只是教導電腦相關的知識。這些概念及原則並非為某種職業或研究而設，而是著眼於對未來的生涯發展所需的基礎－包涵了知識、技能以及態度。在科技教育的浪潮下，教導學生科技、創新、設計及工程成了科技教育的目標，也是課程發展者及教師們在發展新課程時，作為課程標準之外的另一指標(李博宏, 2006)。
科技的意義，簡單言之，乃是一種瞭解如何（know-how）與創造的過程，藉著使用知識、工具、設備、材料、資源、系統去解決實務問題和提高對天然與人造環境的控制，以滿足人類的需求，擴展人類的能力，進而提昇人類的地位(教育部, 民92)。
綜觀上述對於科技、科技知識及科技學習的定義與見解，我們可簡約歸納出科技具有下列的特質：人造的、為人所用的、為了滿足人類需求的、運用資源以解決問題的、有系統的、快速變遷與發展、創新的。上述之有利於我們界定本文中所提之科技學習的範疇及內容，而不致產生如有些人依照中文字面上的意思將「科技」解釋為「科學」加上「技術」或者是認為電腦就是科技(施能木, 2006)的迷思。
目前我國國小學童之科技學習內容，藉由下述針對目前九年一貫課程國小階段自然與生活科技學習領域與科技相關的能力指標進行歸納與整理，希望藉能對此有一概括性的了解：
2.科學與技術認知
第一階段（一、二年級）
認識家用的科技產品
第二階段（三、四年級）
認識常見的科技
第三階段（五、六年級）
認識常見的科技
4.科技的發展
第二階段（三、四年級）
科技的本質
科技與社會
第三階段（五、六年級）
科技的本質
科技的演進
科技與社會
8.設計與製作
第三階段（五、六年級）
根據九年一貫課程架構自然與生活科技學習領域，可約略看出在第一、二階段（低、中年級），科技學習的內容主要希望學童能對科技有概括性的認知、認識科技與人的關係、辨認日常生活中所接觸的科技等，學習科技較為外顯的一面；到了第三階段（高年級），科技學習的內容漸從表徵進而著重於科技較為內隱的部分如科技的演進、分類、結構與材料及創意與設計方面。
(二)專案式學習
「專案式學習」乃譯自英語PBL（Project-Based Learning）一詞，另有「專題式學習」、「專題導向學習」或「專題研習」等中文譯法。在A Review of Research On Project-Based Learning一文中對專案式學習的介紹是如此定義：專案式學習是圍繞專案去組織學習活動的一種模式；被視為專案式學習的專案必需符合下列五項標準(John W. Thomas, 2000):
1.課程、教學策略及學習的目標都是以專案為中心。
2.專案著重於驅使(drive)學生探詢核心概念及原理的問題。
3.專案要求學生進行建構性的調查研究。
4.專案進行的過程是由學習者所主導。
5.專案的內容是注重實際的、可實行的，而非模擬的。
專案式學習具有兩項基本的組件：一是用以組織與駕馭活動的問題(a driving question)，二是這些活動產生一系列的產品(artifacts)，累積成最後的作品(a final product)，以回應先前的引導問題(Blumenfeld et al,1991；陳斐卿，民88)。
專題導向學習（Project-Based Learning,簡稱 PBL），以下簡稱為專題學習，它是以建構主義理論為基礎，輔以認知心理學與情境學習之概念，所發展出來的一種學習方法﹙鄒慧英，民
專題導向式學習強調合作、探討、分析與成果展示，學習者經由導引問題(driving question，或稱驅動問題)的導引展開一連串的問題解決，藉由解決問題的過程中，觀摩他人的觀點或彼此的切磋、分享與討論，以培養高層次的規則歸納與問題解決技能(李華隆, 民93)。
專案式學習主要強調以專案為整個學習活動的核心，而這個專案是存在於真實情境中，學習者之前從未接觸並主動要去探究、解決的議題。參與專案的過程中學習者扮演主動的角色並強調互動、合作在專案進行中的重要性，專案完成後學習者必須呈現最終作品包含學習過程中知識轉換、建構的過程與解決專案的最終成果。
在文獻中有關專案式學習的實施模式就內容的安排上約略可以歸納為:產生問題→規劃探索活動→進行調查活動→分析所獲資料完成結論→成果展示這五個主要階段。詳細的專案實施模式如Moursund的二階段發展、Krajcik等人的專題課程設計、徐新逸(民90)提出的吹奏者(PIPER)模式(吳青宜, 民93)等都是可作為實施專案式學習時之參考。
第三章 科技與專案式學習的結合
就目前我國中小九年一貫課程架構之中，與科技相關的部分為：
1.基本能力－運用科技與資訊的能力
2.學習領域－自然與生活科技
3.重大議題－資訊教育
4.基本內涵－統整能力方面、終身學習方面。
雖然科技在此次教育改革之中未單獨成為學習領域，但科技的仍時常在九年一貫的文獻中被提及。然而，在目前實際在國小階段學校中進行科技的相關學習，如自然與生活科技領域及資訊科技學習，礙於種種外界因素如課程進度等，其授課方式大多還是採用較為傳統的教學方式－老師擔任知識的主要傳達者而學生為被動的接受者，在這種模式之下，學生對於科技的認識及了解的深度是否足夠？面對未來快速變遷的科技發展是否能夠不至迷惘?是否能妥善應用？諸如此類的問題隨之而來。因此，本文提出專案式學習作為科技學習的模式，期能使學生成為主動的科技知識建構者，達到科技學習的最佳效果，因應未來多變的各種科技挑戰。選擇專案式學習模式進行科技專案學習的原因如下:
(一)科技在專案學習中的角色
專案式學習活動中，科技已是專案式學習中不可或缺的工具；拜資訊科技高度發展之賜，知識、訊息的高速流通，尤其在搜尋資料方面，科技的運用不僅提升了檢索的效率也縮短尋找的時間。另外網路的虛擬社群及線上討論、互動的機制，幫助了專案式學習中合作學習及知識的建構的部分。在專案式學習最後的作品的製作與呈現方面，同時也可藉由科技的輔助。在進行科技學習的過程同時學習科技，接觸科技的機會增加提升了對科技的認知與了解，而科技也增進了專案學習的效率與多元性，是故科技與專案學習兩者是相輔相成的關係。
(二)科技不斷變化的特質
時至今日，由人類所發明出來物品的比自然界原有的多出了二至三倍之多。當科技的發展達到一個階段，往往也會伴隨新的需求及應用，進而催化新科技的產生，如此使得科技不間斷的發展下去；科技只會越來越多，不斷變化成為科技的特質之一，在今日我們該如何學習「未來不斷變化的科技」呢？唯有「學習如何學」才是有效解決這項課題的有效方法，這也是採行專案式學習所能培養的能力之一。
(三)科技、人、社會之間複雜層面
科技所帶給人類的都是正向的嗎？舉例來說，當人類發現氟氯碳化物可以作為冰箱、冷氣機的冷媒使用沾沾自喜時，殊不知氟氯碳化物會造成臭氧層的破損引發地球整體環境的破壞；當通訊及資訊科技帶給人們高速流通資訊的便利時，盜版、色情等問題也隨之而來。所以當我們要評價或使用科技的時候，所需要考慮的面牽涉相當廣，有時一項科技包含了許多不同層面的科技與知識，當我們面對時，必須要有一整體性的概念來因應。專案式學習以專案為中心所進行統整、通盤探索的學習方式，輔以其合作學習，正好能夠因應科技複雜的層面進行全面且深入的探究，並具有評鑑的能力。
(四)兩者的共通點－強調真實情境與創新
科技是為了人類真實情境的需求而發展並且不斷的創新。而專案式學習同樣的也強調真實情境問題的探討及創新的重要。唯有從真實情境之中學習才能有效的解決真實情境所發生的問題，所以選擇專案式學習作為科技學習的模式是最合適的方式之一。
(五)專案式學習可以彌補傳統教學上學習深度、統整能力的不足
Marx, Blumenfeld, Krajcik, and Soloway(1997；引自王靖璇，民88)將專題導向學習與傳統學習之教學策略強調重點的不同做了相當詳盡的比較，列表如下(李華隆, 民93)：
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教學特色 |
傳統教學強調 |
專題導向學習強調 |
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課程重點 |
內容的適用範圍 事實的知識 學習「積木式」瑣碎的技巧 |
了解的深度 概念與原理的了解 發展複雜的問題解決技巧 |
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教學活動的範圍與持續性 |
隨著固定的環境 是片段與片段，單元與單元所組成的過程 狹隘學科本位 |
隨著學生們的興趣 由複雜的問題與議題組合而成大的單元 寬廣跨學科的 |
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教師的角色 |
演講者和教學的主導者 專家 |
供應資源者和學習活動的參與者 顧問和同儕 |
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評量的焦點 |
作品 測驗成績 與其他學生比較 知識的再次呈現 |
過程與作品 實做成品 一定的表現標準和隨時間學得的程度、了解的表現 |
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教材 |
課文、講課和介紹 教師發展練習紙與活動 |
指導或或最初的來源：影印的資料、晤談、紀錄和其他 數據與教材由學生們發展 |
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科技的運用 |
輔助、周邊 教師管理 幫助教師的授課 |
中心、統整 學生管理 幫助學生報告增強學生能力 |
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教室情境 |
學生單獨學習 學生與他人競爭 學生由教師的教學獲得知識 |
小組學習 學生與他人一起合作 學生主動建構、提供和綜合知識 |
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學生的角色 |
接受教學 事實的記憶者與重複者 學生接受與完成簡要的工作 聽講、有禮貌的、有問才答 |
完成自己主導的學習活動 發現、統整合呈現相法者 學生訂定自己的工作，並且花費大量的時間獨立作業。溝通、表現出對自己的影響創作及負責 |
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短期目標 |
知識的真相、名詞和內容 熟練單一技巧 |
了解並能應用複雜的想法與過程、熟練統整性技巧 |
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長遠目標 |
知識的寬廣度 擁有標準成就測驗中的知識並在其中有良好的表現 |
知識的深度 擁有投入持續、自發與終身學習的傾向和技巧 |
第四章 國小階段科技專案學習的實施
新模式在現行體制下進行往往需要雙方面的修正與配套，在國小實施科技專案式學習同樣也是如此，本段主要的目標就是探討如何實際於國小實施科技專案學習。
(一)實施前可預見需克服的環節
1.學生方面
A.專案式學習中學生能否界定出有價值且屬於科技的主題做為專題？
B.學習者必需具備足夠之基本能力才能順利進行如此強調主動、自主及探究的學習活動。
C.在合作學習方面，專案式學習需要參與者彼此之間分工合作進行學習活動，學生對於社交、組織的技巧是否已經達到成熟？
D.如何持續維持學生的學習動機直到活動結束？
E.是否具有充分的表達技巧呈現最後的作品？
2.教師方面
A.教師本身的科技素養。
B.對科技專案學習的活動模式是否熟悉且認同？
C.科技專案進行時間上的掌控。
D.如何指導科技專案活動的進行？
E.如何解決學生程度上的差異？
F.如何針對開放式的結果進行評鑑？
3.學校方面
A.學校是否具有充足的資料來源及設備供學生進行探究活動？
B.班級人數及固定學習時間的限制。
C.教師人力資源調配的問題。
(二)科技專案實際的實施
有鑑於實施科技專案學習可預見的問題，要實際進行專案學習必須要針對上述的問題加以克服才可，以下針對實施科技專案學習依序提出相關建議以期能實際進行。
1.教師的準備活動
雖然專案式學習強調的是由學生主動，但在國小階段實施科技專案學習活動教師還是需擔任經營者的角色，故本文建議於實際專案活動進行之前，教師宜編成教學團隊實際進行科技專案學習，藉此實際體驗科技專案學習活動，除有助於對專案式學習的認知與共識的形成，對於科技素養較差的教師也能藉此機會加以提升。
2.環境的妥善安排
朱耀明(2006)於科技發展自我催化環境建立之探討文中說明了環境對科技發展的重要性；同樣的，適當的科技學習環境安排不僅有助於學習者在與科技接觸的過程中發現與自身相關的問題進而形成專案主題進行科技專案學習，且豐富的科技應用也輔助專案學習活動的進行。專案式學習強調真實情境問題的探討並且需要進行探究活動，適當的環境安排對專案學習相當重要。在此階段教師應檢視校園內的圖書相關資料是否充足之外，資訊設備也是整個探索活動所仰賴的工具之一，教師應廣泛蒐集適合學生參閱的相關網站與資料庫的連結供學童運用。校內與科技相關的設備及運用應加以明顯標記提供學童科技相關的環境刺激。
3.學生的學習熱身
就目前國小教育階段的學童而言，較少人具有專案式學習的經驗，尤其是此階段學童的科技認知及專案學習活動所應具備的基本能力尚猶不足。本文建議於科技專案學習進行前，教師應先對學童進行學習熱身活動以利專案進行，活動的內容包含以下面向：認識科技(針對自然與生活科技學習領域科技相關的部分作整理與呈現)、如何發覺問題所在、如何進行調查活動(可利用小偵探柯南卡通影片之劇情作輔助說明)、分組合作學習及表達能力。有鑑於上述的活動需要學習者相當之基礎能力，本文建議國小階段實施科技專案學習對象為高年級學童為宜，中低年級因學童相關準備度不足，進行時課程設計應針對基礎能力部分多加考量。
4.如何確保活動順利進行：
科技專案式學習最關鍵的一步就是在於驅動活動問題(driving question)的產生，經由介紹詳細步驟、要求設計方案提出「學習適當的目標」的方式有助於驅動活動問題的產生(John W. Thomas, 2000)。探究活動的進行時，學童可能會有無法將線索、證據與問題作適當之連結與編排的困難，或是歸結所獲得之資料做成結論，面對這些問題除了在熱身活動時就應針對這方面能力加以培養與訓練，教師於網路社群或每週專案活動時間時可以提供適時的提示與說明輔助學童完成。
5.如何評鑑成果：
評鑑的主要目的有三項：評鑑可以幫助學習、評鑑可以測出個人成就、評鑑可以評鑑教學(ITEA, 2003)，所以評鑑活動為一課程進行不可或缺的一環，作為教學成效的參考。科技專案學習評鑑式應重視形成性與總結性的評量，於專案開始前由教師訂出評鑑項目及給分方式與學生進行討論，並加入學生互評的機制參與評鑑活動。對最後的成果報告給予總結性評量，針對整體科技專案學習活動的過程進行形成性評量。最後科技專案學習評鑑之成績應併入自然與生活科技學習領域之正式成績之中採計，藉此提升此活動的重要性進而形成學生完成科技專案學習之外在動機之一。
第五章 結論
科技的應用層面已經延伸到人們生活中的每個角落並與人們緊密的結合，可斷言的是，未來人類的生活已經無法與科技分離；為了能在未來有效的掌握及運用科技，提升國民之科技素養，世界各國在科技教育方面不遺餘力，就是希望藉此能夠提升國際競爭力，尤其是在目前全球化的趨勢之下這點變得更為重要。我國目前的情形，雖此次教改未能將科技單獨成立為一學習領域，但K-12學習階段乃學習最重要的紮根階段，因此，本文提出在國小階段科技學習採用專案式學習模式，不僅可以彌補傳統教學及自然與生活科技領域中科技學習深度的不足，專案式活動學習活動中之know how的學習更契合了科技的本質。正確的方式是達到目的相當重要的一環，本文所倡議的科技與專案式學習的結合模式正好可供國小自然與生活科技教師作為一教學上的參考，期能有助於我國科技教育的提升與推動。
參考文獻
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