成功令學生「想知道」的自主學習STEM課題設計
東華三院黃士心小學
數個小五學生在構思隔音牆設計的課堂後向港大同工表達他們的想法。
學生：「想知道吸音和隔音可以用什麼來做材料。」
另一位學生：「我想知道什麼材料可以完全隔音。」
然而，因為疫情的升溫，突如其來的特別假期令有關STEM課題學習停了一陣子。不過長假期並沒有淡化他們的求知慾，反而十分渴望繼續有關學習。
梁老師：「他們也會不斷地問我什麽時候才能做實驗，非常渴望得知實驗的結果。」
究竟學校的STEM課題設計有什麼特色，讓學生那麼「想知道」?
參與In-STEM 計劃前老師也 – 「想知道」
學校在參與In-STEM 計劃前一直有關注學生的自主學習，但並沒有確切的理論框架來輔助課程設計。教師及課程領導也想知道有沒有完整的框架和方案讓他們可以去推動自主學習，完善優化校本STEM課程發展，讓學生增加學習動機及探究學習能力。
此外，學校以往也有STEM的專題研習，教師也很想知道其他學校是如何將STEM和自主學習結合，策劃整個級別的STEM課程。
學校在2021/2022學年的突破 – 加強課程設計上的專業
學校組成了一支多層級跨學科計劃團隊，成員包括副校長，數學科主任、常識科主任，及任教常識科的老師。過程中，副校長提供行政支援，而數學科主任負責與港大同工連絡，安排與團隊成員其同備課時間。透過多層級跨學科團體，將In-STEM計劃計劃的課程設計專業知識擴散，並不止於常識科老師。
學生的突破 – 「想知道」的學習動機
學生透過體驗活動，了解老人的需要，繼而通過工程設計和編程技術，為有需要的獨居長者設計及製作一些智能小工具，解決一些他們生活上遇到的難題。有組別做了防盜裝置，守護老人家的財物。有組別做了聲控燈，讓老人家凌晨睡醒如廁時不用找燈制。更有組別嘗試做智能大門，讓老人家的老朋友到訪時懂得自動開門。教師看見學生對課程大感興趣，自主學習動機大增。在提供的材料中，如不同感應器及編程案例，學生能找出合適的部分並加以學習，教師笑言有些學生的吸收速度甚至比教師還要快，更有組別花盡心思，自行搜集材料製作原型。各組學生對自己的作品感到自豪，也有自信與其他人分享，更有學生表示希望將來可以透過科研工作幫到社會。
教師團隊實踐以自主學習為教學法，讓學生經歷工程設計的STEM課題。在隔音牆設計的課題內，學生先辨識噪音滋擾的問題，明白設計隔音牆的目的是要減低課室外的噪音滋擾。在工程設計的構思及設計階段，教師採用了「集思與篩選」的學習設計模式 (課程模塊)，透過一連串的學習任務協助學生實踐工程設計過程中的構思部份。首先每位學生獲發便條貼，寫上他們認為有效降噪的物料。然後學生把便條貼在黑板上，老師與同學討論及分析不同物料的降噪效能。跟著，各人選定可能會使用的物料並在組內作出評估 — 是否容易獲取和有效降噪。最後讓學生展示他們的評估圖。如此，過程中每個學生均有機會提供建議及發掘不同的可能性，並有機會憑藉準繩 (如：效能) 來互相評估不同的建議。學生透過師生的回饋增進設計時需用的知識時，然後才進一步進入設計階段。在「集思與篩選」的學習歷程後，學生對有關課題上的探究動機很強。
學生：「想知道吸音和隔音可以用什麼來做材料。」
除此之外，也有其他相關知識想發掘的。
另一位學生：「我想知道什麼材料可以完全隔音。」
因為在構思階段的自主開放思考，學生也可以隨他們的好奇心探究。梁老師告訴我們，其中一組很有創意，希望試用家中狗兒掉下的毛毛作隔音物料來試驗一下效果。
梁老師：「他想測試他家的小狗的毛的隔音效果，所以就加入了狗毛這一物料，可見其創意和探究精神。」
到了工程設計的製作階段，學生自我監控，按計劃製作隔音牆。然而，因為疫情的升溫，突如其來的特別假期曾令有關STEM課題學習停了一陣子。不過長假期並沒有淡化他們的求知慾，反而十分渴望繼續有關學習。在特別假期後，教師反轉過來被學生的學習誠意催促，盡力安排學生測試隔音牆的降噪成效來評價自己的製作。
梁老師：「他們也會不斷地問我什麽時候才能做實驗，非常渴望得知實驗的結果。」
這個課題的設計，成功讓不同能力的學生也變得很有動機投入其中學習。副校長也有觀察有關課題的實施: 「可以看得到不僅僅是尖子和對科學有興趣的同學在上課，我能看得到不同能力的同學都很投入。他們會覺得太快就下課了，以前很少出現這種情況。」
學生測試隔音牆的降噪成效來評價自己的製作。
教師的突破 – 「我也時常思考…應該怎樣設計得更好」
教師在透過STEM課題設計實踐，探索如何設計學習任務，增加學生在STEM學科實踐自主學習經驗。教師並將相關學習設計概念延伸至其他學科及級別。
董老師：「比如是自主學習。今年三年級的數學科進行了一個簡單的STEM專題，用吸管做一個三角形的支架。我們一開始要先給小朋友一些input，他們也展現出了濃厚的興趣，我們不是即日進行的，而是讓他們回家觀察，大概一周後回來進行時，小朋友已經領悟到切開正方形來營造三角形，或者在立體上打斜也行，多了許多的想法。」
課程設計是一種學問，需要不斷透過實踐反思來學習。教師也不斷反思改善課程設計以讓學生學得更投入。
梁老師：「我也時常思考日後再設計類似的課程，應該怎樣設計得更好。我認爲保溫杯那個還算滿意。五年級還有值得優化之處。還好前面有東西帶動一下我反思整個STEM的設計課程上需要加强什麽，令同學更爲投入。三年級後期的STEM活動進步了不少。」
董老師點出實踐以自主學習設計課堂的其中要訣：「這也是我給自己的目標，就是少講話，不過也準備得多一點。」。課堂上讓學生多一點發揮，教師背後要在設計課堂時「準備得多一點」。
學校管理層的突破 – 帶動更多的跨科交流增進課程設計
學校領導留意到學生在做自己感興趣的事時會更爲投入。因此希望建立更多跨學科的大型課題單元，或把探究的概念放進各科之中。學校領導會帶動其他教師進行更多的跨學科交流，從而刺激科與科之間的專業發展，使教師在設計課題時變得更靈活及以學生的學習爲中心思考。雖然測不透的疫情對教學進度的影響是教師的顧慮，但是為了學生的學習興趣，也會先在小四及小五年級鎖定一些STEAM教學時間。
突破所需學習條件 – 實踐應用及參考他校同工的教學設計
設計STEM的課題著實不易，學校安排與本計劃的學校發展主任共同備課，老師提出所建議的STEM課題後，便與學校發展主任一起隨學習設計原理，定下學習目標、工程設計過程實踐部份、和學習任務等。團隊很快就計劃出學習流程。而這些學習設計原理都承載在由CITE研發的學習設計平台上。
除了在實踐中應用學習設計原理外，教師也在計劃網絡的工作坊體驗自主學習的學習設計，並計劃參考友校在學習設計擂台的分享。此外學校領導也與老師一起參與教與學博覽，從中增加對課程設計的點子。
衛老師：「港大很盡責，安排了很多線上、線下的工作坊。我印象最深的就是果皮測試，讓老師設計實驗，探討量度的方法，再對比成果。還有一些擂臺活動，就是讓兩間學校匯報(學習設計)成果，讓我們觀摩其他學校如何進行STEM，我們也能加以參考，引入自己的學校。」
教師透過參與和實踐，回應他們從起初「想知道」的，也成功令學生在自主學習STEM過程中有「想知道」的學習動力。
備註：東華三院黃士心小學在教師獎勵計劃2022，經公眾投票獲得「我最欣賞的學習設計模式獎」。
「以全方位自主學習推展校本STEM課程」計劃由優質教育基金贊助
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