高中教育STEM教育系統的發展趨勢

作者：陳銀欉 先生

前言

第四次工業革命已經來臨，「智慧製造」工業4.0利用了物聯網、感測技術技術連結萬物，機械與機械、機械與人之間可以相互溝通，將傳統生產方式轉為高度智慧化的模式。

而未來的職場工作者，將需要高度適應產業的新變化，為了人才培育，教育界與產業界正合作並重新思考如何培育我們的下一代具備21世紀知識工作者的能力 – 即擁有因應自動化進程所驅動的新技能。

目前許多國家已經將STEM/STEAM教育視為推動此一變革的解決方案，OCED4和世界經濟論壇等機構也都強調STEAM教育向下紮根的重要性。
因此學校、老師與家長都有必要重新評估教學目標，也須在重新定義學童的學習方式與期望。

STEM（科學 Science、技術 Technology、工程 Engineering、數學 Mathematics）教育是面向未來的重要學習模式，透過跨學科整合、動手實作、問題解決等方式，培養學生的創新能力與實踐能力，以下為STEM教育的核心概念與特點。

一、STEM教育的核心目標

1.培養具備 科技素養、邏輯思維 及 創新能力 的學生。
2.幫助學生適應 自動化、人工智慧（AI）及數位轉型 帶來的職場變革。
3.透過實作與跨領域學習，提高 解決問題的能力。

二、STEM教育的特點

傳統教育以教師為中心，知識由老師傳遞予學生，並由老師評估學生程度，着重學生對知識的記憶，而且每個學科由不同老師教授，各自學習及評估。而STEAM課程則主張引導學生探索問題，並且學習解決問題，從而培養創新能力與實踐能力，因此透過STEAM教育，學生能夠對所涉獵的知識融會貫通。

1.跨領域整合
•科學、技術、工程與數學相互結合，提供系統化的學習體驗。

2.專題導向學習（Project-Based Learning, PBL）
•以探索、討論、合作及應用工具來學習，提升創造力與批判性思考。

3.強調實作與動手學習
•學生透過 設計、實驗、建構 等方式，將知識應用於真實世界。

4.培養創新與問題解決能力
•訓練學生獨立思考與團隊協作，提升解決 複雜問題 的能力。

5.強調科技與數據素養
•培養學生的 程式設計、數據分析、機器學習 等能力，以適應未來科技發展。

三、高中STEM教育的五大精神

1.跨領域整合
•打破學科界線，培養學生從多角度思考問題。
2.動手實作
•透過實驗與設計，提升學生的工程與科技應用能力。
3.生活應用
•讓學生將所學知識應用於日常生活，提升學習興趣。
4.問題解決導向
•讓學生透過實踐與專案挑戰，提高創新與分析能力。
5.五感學習
•透過 視覺、聽覺、觸覺等 多感官方式提升學習效果。

四、STEM教育的應用與未來發展

1.培養AI與機器學習人才：因應工業4.0與自動化浪潮，強化學生的編程與數據分析能力。
2.強調創新與創業精神：透過科技與工程設計思維，鼓勵學生進行創新發明。
3.與產業接軌：加強與科技企業的合作，讓學生參與實習或專案，提高未來職場競爭力。

五、STEM與STEAM的差異

新世紀對我們的下一代充滿挑戰，例如氣候變遷、能源問題、地緣政治的不穩定與戰爭威脅等，孩子除了傳統的學科知識，更需要建立起包含創新、獨立思考、全球化視野、有效交流溝通及團隊協作等能力。
這些核心能力再加上基本技能便渴望可幫助孩子解決難度更高、更複雜的問題。新時代STEAM教育，需要打破傳統學科以應試為導向的人才培養思維，塑造適應時代發展的創新型人才，善用新科技，擁抱不確定的未來。

STEM：強調科學、技術、工程與數學的整合學習。
STEAM：增加 藝術（Art），培養學生的創意與設計思維，強調理性與感性結合。

透過STEM教育的深化，高中生將能夠更好地應對未來的科技挑戰，並在全球競爭環境中取得領先地位。

《學思》——贈高中學子

書山遠，學海寬，勤勉莫等閒。
晨鐘暮鼓筆墨間，寒暑不知年。

志高遠，行且堅，風雨自悠然。
一程拼搏無悔路，功到夢自圓。

題難解，心不倦，研思勝千言。
他朝折桂凌雲志，回首笑當年。

《學行》

書山外，學海邊，志遠路無邊。
晨鐘暮鼓勤耕耘，韶華莫等閒。

知識廣，路亦長，勇闖夢中航。
一筆一劃鑄未來，心燈映書堂。

勤思索，細探求，智慧自雙手。
風雨幾許終不悔，壯志上雲樓。

聚亦學，別亦行，師恩記心中。
他年再問初心在，長風萬里征。

教育界的園丁
陳銀欉 敬述