未來教室新想像：孩子思考過程是培養科學素養關鍵 | 2022未來教育國際論壇
未來Family與遠見天下文化教育基金會主辦、新北市政府教育局擔任指導單位的「2022未來教育國際論壇」，6月11日邀請澳洲創新教育機構The Learning Future創辦人Louka Parry、國家教育研究院院長林崇熙、LIS情境科學教材執行長嚴天浩、師大電機工程學系副教授賴以威擔任專題講者，及新北市教育局局長張明文參與交流座談，從國際趨勢到台灣現況，深度探討科技時代下，如何透過科學教育開啟「未來教室新想像」。6月15日也舉辦線上短講，邀請新北市永和國中校長鍾兆晉、高雄市文府國小自然老師莊婷媜及新北市沙崙國小主任余俊樑擔任專題講者，分享他們如何在教學現場引導學生培養科學素養的實務經驗及觀點，兩場論壇總計吸引超過千位教師、教育工作者和家長透過視訊鏡頭共襄盛舉！
重新定義未來教育
未來教育應從「學習者」出發 「工廠化」教育已不符需求
Parry以「重新定義的未來教育」為主軸，透過視訊鏡頭分享未來教育的各種可能性，更鼓勵大家反思目前教育體制，重新思考學校和學習的目的和意義。
他以一張圖片為例，指出現下學校體制的問題。在這張圖片中有兩條道路，一條已經蓋好，另一條則是未開闢完成的泥巴路，而圖片中選擇走在泥巴路上的人，則呈現了一個人決定以不同方式開創自己想要的未來。值得思考的是，這條「自己選擇的道路」，為何不是一開始就存在？
▲Louka Parry以泥巴路舉例，指出現下學校體制的問題。
Parry表示，多數學校強調學習成效和賺錢技能，卻忽略人所熱愛的事物和對事情的熱忱，「與其要求孩子、青少年和老師符合並遵循體制，為什麼不改變體制，順應人類的行為、創意、轉變？」
未來不再有確定性 給孩子帶著走的學習能力
他認為，未來教育更重要的事，是如何給好奇心、探索力和行動力更多的發揮空間，同時設計關注孩子學習和身心福祉，而非考試成績好壞的學習環境。另外，幫助孩子找到自己的性格強項，鍛鍊品格，「教會孩子如何『做人』並參與世界」。
▲澳洲教育改革先鋒Louka Parry特別錄製影片與台灣的教育者分享觀點。
而面對急劇變動的未來，他表示很多事情不再有確定性，更引用法國智囊團 OECD的教育概念，強調未來教育需要為孩子設計一個「指引學習的羅盤，而不是規劃一張學習地圖。」這個羅盤包含了轉化型素養（如何貢獻新價值、調和壓力與挑戰、承擔責任）、態度、知識、價值觀和技能等不同元素，讓年輕人可以拿在手上，在世界闖蕩時帶著走。
什麼是科學素養？
孩子應具備協力、自造、掌握資源三大能力
不過，要達到未來教育的美好願景，必須克服現有教育問題。林崇熙剖析台灣現況，直指108課綱仍有很多地方「卡在升學考試制度和師資培育體系…回到教學現場，只要是有統一的教材、考試和進度，要適性適才就非常困難。」另外，「不論是課綱設計或是學校的運作，仍然是在一個既定框架中進行決策…如果沒有改變，只是談課綱、教材和教學方法，效用其實很低。」
▲國家教育研究院院長林崇熙與線上教師、家長分享應該要讓孩子主動參與，而非被動學習。
他表示，台灣教育受到整體社會情境、政治情境和權力結構非常深遠的影響，改變雖不容易，但仍要持續朝教育4.0努力，而將來孩子要具備的關鍵能力就是協力、自造及掌握資源。
「協力就是一個人想要完成的事，必須要自己去處理…重點是如何掌握生活中各式各樣的資源去做連結，協助自己達到需求…而整個學校教育只是完成協力自造的一個小環節而已。」
教學現場中經常看到很多孩子排斥數理科，林崇熙認為是因為他們沒有學到如何將知識應用在生活中。他表示應該將學習的「知識」視為可以和生活結合的「介面」，以知識為媒介和生活連結，孩子學習的態度和方法就會很不同。
面對未來，林崇熙建議讓孩子參與「公民科學」，進行公共討論，「進行自我探索，達到眾人協力的效果。」
「這當中每一個人都在做知識生產，而且是共享共構，那為什麼要做這件事，因為是你的興趣，或者是關係到你個人的生活品質。」林崇熙表示，這樣的教育過程讓孩子不再是被動式學習，而是主動參與，進而發展出更多的社會知識網絡，讓教育回饋社會，形成良善循環。
**科學素養
培養解決問題的能力 以科學家思維面對生活問題**
嚴天浩也認為，傳統教學模式教孩子花很多時間背誦知識，對考試雖然很有用，但是缺乏思辨能力的訓練，「教孩子以『科學家的思考模式』去面對生活中遇到的各種問題」，是培養孩子科學素養的重點。
▲LIS情境科學教材執行長嚴天浩分享科學家思考模式與教學觀點。
什麼是科學家思考模式？嚴天浩和團隊參考國外理論，並透過近十年的科學教材企畫和教學實務經驗，拆解上百位科學家做事情的方式，歸納出科學家思考模式，大致包含「發現、聯想、假設、驗證、結論」五個步驟。和一般人不同的是，科學家一定會透過「求證」主動找答案，反觀台灣孩子，在看事情或解決事情的時候，容易跳過很多步驟，且習慣被動式的「等別人給答案」。
嚴天浩指出，大人經常會「直接告訴孩子結論，中間的過程全部被跳過，然而這個過程卻是孩子平常面對事情和解決問題最重要的事情。」
訓練孩子用科學家的方式思考並不難，但是要從小扎根。他強調，「大人要先用這樣的方法面對周遭事情…家長可套用在和小朋友的互動當中，老師也可應用在課堂中」，孩子透過長時間的模仿，也能將科學家思考模式內化成自己的能力。
從「有趣學習」實現「有效學習」
回到教育和學習的本質，賴以威表示，「好奇心不僅是啟動學習的開始，更是讓後續學習更有效率的一個持續性的動力。」然而，談到數學這門科目，他發現很多孩子認為學數學「沒有用」、「無聊」，或者認為是「數理天分好的人才能學的學科」。2019年「國際數學與科學教育成就調查」（TIMSS）的數據也顯示，「數學不好玩」是台灣普遍孩子的心聲。
「台灣在這個調查裡面，儘管在成就（數學成績）部分是排名全世界前5甚至前3的國家，但是在興趣和信心的部分，（台灣）是全世界最後一名。」
在另一份「國際學生能力評量計畫」（PISA）調查中也顯示，「台灣孩子在信心、興趣以及害怕失敗上面都是比較高的。」這也表示，不論是數學好或不好的孩子，都可能出現「數學焦慮」，上了考場很容易表現失常。
▲師大電機工程學系副教授賴以威分享從如何從有趣學習實現有效學習。
那麼如何讓數學變好玩，同時提升學習成效？賴以威認為要專注在「過程」。他表示，「數學答案是很唯一的，不像國文或者其它（科目）有創作的空間…但是它（數學）在思考的過程是充滿創意的。」例如，利用孩子喜歡的東西或科目做連結；讓孩子實際動手「做數學」，將數學抽象概念具象化。
「很重要的是在這個過程中，孩子會覺得自己完成某個任務。為了把任務做好，就需要數學的幫助，」進而發現，數學是可以幫助自己完成一件感興趣的事情的『手段』，自然就會開始對數學感興趣。
用「孩子的語言」教科學理論 激發孩子學習興趣
創新教學不只是在體制外，近年來，體制內也看到越來越多「另類課堂」，帶孩子玩科學，培育科學素養。
曾獲2021年「未來教育 臺灣100」教師獎項的莊婷媜發現，現在的孩子普遍缺乏專注力，遇到不喜歡的科目更容易分心，為了讓孩子喜歡上自然課，她將科學變成有趣的故事，讓孩子邊聽邊在不知不覺中認識科學概念。
▲高雄市文府國小自然老師莊婷媜分享教學與生活連結的重要性。
「…繪本裡有一幕是這樣，小螞蟻要搬動大西瓜，那你想想看，這麼重的東西，我利用少少的（力）量如何能搬動，如果不行的時候怎麼辦…聽說啊，有一個人很厲害…，」鏡頭前她隨即示範如何「說」一堂六年級自然課，透過繪本帶領主角阿基米德「進場」，再從這位古希臘數學家生活的歷史背景，介紹他創造發明的緣由和過程，引導孩子思考槓桿原理的脈絡和應用。
「…他是誰呢？他就是阿基米德，他是西元287年前出生的，可是通常我不跟學生這樣講，我就問學生，如果他還活著，他今年幾歲？」莊婷媜以孩子的語言詮釋科學概念，加上抑揚頓挫的語調，不時還以反諷法和孩子生活做連結，學生聽的津津有味。
強調教學要帶孩子親自體驗和操作，走出教室在生活中進行科學行為，「比起跟他講好多遍要背起來有用」。她認為，未來教室不只是3C的進駐，重要的是把基礎學科扎實的學好，並培養閱讀習慣，將更容易在學習路上觸類旁通，落實生活處處是科學。
了解孩子如何解讀知識 訓練探究力
同樣致力於科學教育，長年帶學生做科展，並曾獲新北市SUPER教師獎的余俊樑主任也認為，培養「探究能力」是豐富孩子科學素養的重點，但觀察60年來累積的成果，他卻表示，「台灣的探究教學依然沒辦法把學生拉到該有的程度。」
▲新北市沙崙國小主任余俊樑分享培養探究力的重要性。
余俊樑指出，問題可能在於「太過於著重教孩子學會問題解決的流程」，例如計畫執行、分析發現，討論和發表成果等，「誤以為問題解決學好了，學生的探究能力就好了」，卻忽略孩子的「思考智能」，包括「想像創造」、「推理論證」、「批判思辨」和「建立模型」的能力。
余俊樑進一步說明，「學生收集這些資料之後，他到底是怎麼解讀這個資料的？他在解讀的過程，產生推理的過程，那個『過程』是什麼？讓學生的思考智慧被『可視化』，是很重要的一件事…學生找到東西之後，這些數據能不能變成證據，從數據變證據的這段過程，他可能就需要推理論證和批判思辨。」他強調，這個過程是一般教學和科學展覽教學時，老師們指導和協助學生的重要方向，建議未來科學教育現場都能給每個學生表達思考過程的機會。
善用遠端監控進行線上實驗室
強調動手做科學，培養思辨力，是科學教育趨勢，不過，這兩年來疫情影響教學樣態大幅改變，該如何透過鏡頭維持教學品質，讓孩子探究科學，是一大難題。
曾獲得美國麻省理工學院2011年最佳影響力教師獎的鍾兆晉表示，線上教學時間很有限，老師們需要重新權衡一堂課能教授的知識量，以免「吃掉」孩子思考和操作的時間。
▲新北市永和國中校長鍾兆晉分享遠距教學指導的心法。
另外，有些孩子線上學習容易不專心，例如「神遊」到其它網頁等狀況，影響學習成效。鍾兆晉建議，老師們可透過「遠距監控技術」幫助改善學生上課「不見」的問題。不過，如何成功操作遠距監控？他提出五大方向供教師們參考，包括「製作完整實驗記錄」、「善用相關軟體降低實驗室裡的人為錯誤」、「結合教師、家長，專家團隊進行雲端共編並認證實驗成果」及「執行符合程序和規範的實驗以利日後科學發表」。
而網路世界裡「凡走過必留下痕跡」，老師們可透過學生在共同操作平台停留的時間、修改答案時間、留言板的留言時間和上傳答案的時間等，觀察學生對實驗的投入程度並精確掌握學生們在實驗中的操作過程。
鍾兆晉表示，「遠距指導不像實體指導一樣可以比較彈性，必須要有一個完整計畫，然後依計畫執行。」不只要高執行力，老師如何提問和給予提示也有技巧。除了要「反問」、「重複問」和「換個角度問」學生，「遠距指導過程中常常求快…學生的學習會受限，因此『延遲』是一個必要的指導手段」，給學生時間思考。
老師訓練的是「人」不是「AI」關懷是遠距教學成功關鍵
線上教學雖然強調技術操作，但鍾兆晉強調，「遠距指導的時候，更應該注意孩子的心理狀態…實體指導我們可以直接指出孩子缺點，因為他還能感受到我們的溫度」，但是遠距教學無法傳遞這樣的訊息，老師就更要給予學生回饋。
他舉例，「當我們給孩子核心建議的時候，必須有一個前導的起頭，先講出他前面做事情的優點，再講出他必須改正的缺點，最後再用一個優點回饋給他。」儘管教學現場搬到線上，師生之間的互動和關係培養依然是影響孩子學習很重要的事情。