陪伴小孩用主題式教學帶STEAM-捲曲橋

透過主題式教學方式帶STEAM,讓小孩「做中學」,學習這些基本核心知識與能力的應用。

用主題式教學帶STEAM,設計課程中的核心重點就是要根據小孩的能力、年紀與應該具備的知識結合,在台灣,就是政府頒布的課綱。而在國際上不少國家多會與 NGSS(Next Generation Science Standards)結合,而 NGSS 目前已經在 芬蘭、南韓、中國、加拿大、英國、匈牙利、愛爾蘭、日本以及新加坡推動,並有相當的成效。

透過主題式教學方式帶STEAM,讓小孩「做中學」,學習這些基本核心知識與能力的應用。

分享我用主題式教學方式帶STEAM的方式與流程。我命名為「1、2、3、反思」,稍微快速解釋,有時間再寫下完整的解釋與細節。

1.自我認知、經驗累積:這部份必須具備先備知識,同時也強調先備知識的準備與學習。

2.表達與理解:有了先備知識後,我會讓小孩倆倆直接對一個問題相互對談討論,採用「Havruta / 哈柏露塔」的方式進行,讓小孩能練習表達自己的論述,尋找自己論述的支撐。同時也去理解他人的想法集思考面向。在這階段逐步建立小孩具有批判性思考 / Critical Thinking 的能力。

3.競爭與合作:三人是團體的最小組成,這個階段是團隊一起進行,這階段最重要的是練習競合,我會採用「賽局」與「 ORID 」的方式設計與引導課程,並採行「Design Thinking 設計思考」,並視情況加以「限制條件」的模式,讓學習方向更貼近我們要給孩子的知識或想要引導小孩思考的方向,並且讓小孩練習如何在團體中分享與表達。

4.自省、自覺:當專案或是作品完成,其實並不是真正的結束,而必須經過自省自覺,反思的階段,重新審視前面的123流程,哪些是可以改進、哪些是必要、哪些是不必要、有哪些是可以學習起來等等。這部分,採用讓小孩寫下議論文及一些經過設計過的表單,提供這樣的空白時間讓小孩回顧,能讓小孩收穫有所內化,這也是專案管理中會用到的 lesson learn。

前言就說到這,繼續我們的主題。

 

橋在人類發展過程中具有很重要的地位與魔力,看著歷史的發展、隨著各國的文化與環境,衍生出各式各樣的橋,之前介紹過 用冰棒棍來造橋 (這篇有介紹橋的歷史演進),也可以帶小孩來認識 可動橋 。

小學三年級會開始學習到圓周長與半徑,我也設計了一個適合中高年級的主題課程 - 捲曲橋。

 

主題:建造捲曲橋

目的:建造長75cm、寬10公分的捲曲橋

 

先備知識與可延伸學習的知識:

一個好的主題式STEAM教學設計,要能引導小孩在過程中,學習到必備的知識,並且要能延伸,讓小孩去探索更深入的知識以及可做「學習遷移」的應用。

●圓周長、半徑的認識與關係 (必備)

●等腰三角形的認識與角度

●梯形的認識與面積的組合

●槓桿原理

●齒輪傳動

●程式設計與基本電子電路

●極限(若有高中生,在引導過程中,可將此概念帶進去,讓高中生認識極限及其應用)

而這主題,除了先備知識在這團隊討論時,是大家討論的知識基礎。

而混齡團隊的好處之一,就是已經學習過的高年級小孩可以教授中年級小孩先備知識,而高年級小孩也可以透過教授中年級的過程,讓自己的思路更為清晰,更明白先備知識的內容,

而我會先上幾堂 TRIZ 的遊戲,用意是在小孩討論解決方法時,有所思考的方向與策略,而不會只是喊著想不到,不知道等等。另外,先帶小孩認識 TRIZ 的用意,也是在主題課程結束後,可以用在反思的階段。

 

準備材料:

說明:家長或老師可以利用多種不同的組合的材料數量限制,提供給小孩,讓他們在這組合找尋解決方法。現實工作與專案也是如此,常會面臨資源不足等限制與壓力,好的設計是必須克服限制條件,而非是在無條件與無上限資源的情況下進行,這點各位爸媽們,必須要留意。

Time Timer :在課程中,我經常使用 Time Timer 進行時間的控管,這是一個能有效提升小孩專注的工具,可參考這篇「陪伴小孩練習專注

●支架(可擇一選擇,吸管容易裁剪,木棒有質感與訓練手指肌肉,也可運用其他材質)

  1. 吸管:30根
  2. 木棒 或 冰棒棍:30根

●連接器:

  1. 若用吸管連接器:

    一爪:45個
    兩爪:20個
    三爪:10個

  2. 若用小木塊:

正方體的小木塊:35個

●棉線:100公分,如包肉粽的用的棉線,是三條細線組合而成的棉線。

●Arduino 與 相關電子零組件

●剪刀 / 小刀鋸、尺

而我也會進行另一種方式,給小孩一筆固定預算,讓小孩自行採買材料,但這又是另一種教學方式,達到的效果與進行的方向會不同於上面遊戲方式。

●預算:每一組有150元的預算

●規則:採買時依照商品原價跟家長買,但也可以賣回去給家長,但是賣價為原價的半價。

●吸管/木棒:一根4元

●若用吸管連接器:

一爪:一個2元
兩爪:一個4元
三爪:一個6元

●若用小木塊:

正方體的小木塊:一個 6元

●棉線:5公分6元

再進階的專案:用流體(空氣、液體)壓力來做。

●小針筒20根

●大針筒5根

●塑膠管(用於連結針筒)

 

前置作業:

帶小孩去現場觀察各式橋的結構,並在提問時,會請他們思考哪些是必要的?哪些是不必要的?扣掉不必要的後(精簡化),哪種形狀出現最多?

再來帶小孩來看一下 捲曲橋 的影片及介紹。

課堂進行流程:

由於「123反思」的 「1.自我認識與經驗累積」和「反思」多是在家與空堂時間進行。

在課堂上則是進行「2.表達與理解」和「3.競合」。

看著小孩的討論與實作,實在很有趣,而家長請在這個階段不要加諸太多自己的想法與意見,而是要觀察小孩,適時引導小孩才是。

在這個階段,引導小孩練習 Pivot 是其中一個很重要的訓練。

 

反思階段:

在這主題中,我將反思階段分幾個階段(家長可視小孩學習狀況調整),會視時間因素,將這列為回家作業。

檢討階段:採用議論文及設計的表單,讓他們重新思考這次的作品及過程,進行檢討

  1. 溝通:過程中是否有遇到溝通上的問題?當時怎麼解決?日後怎麼改進,進行有效的溝通?
  2. 學習:你是怎麼學習如何學習?你會怎麼做?而其他人又是如何進行呢?
  3. 作品:哪些部分是必要的?不必要的?過程中是否有進行 Pivot ? Pivot 的契機與發生點是怎麼產生的?你們是怎麼進行 Pivot ?

改進階段:橋建立好後,我會請他們再思考其他的設計方式,請他們再畫出2-3種設計圖,並做說明。

學習遷移階段:思考這次的捲曲橋實作中,哪些用到TRIZ的解決方法,並請他們列出來,並一一檢視,例如:小孩抱怨棉線不夠長時,他思考了利用TRIZ的分割,將棉線一分為三。

延伸練習:

●延伸改進:請他們將40種 TRIZ解決方法逐一應用在捲曲橋上,讓他們發想並畫寫下來。

●延伸觀察與學習遷移:請小孩將所運用的 解決方法「解構」,而觀察生活中哪些應用也是用這些解決方法。

●延伸活動:換其他的資源限制條件

 

延伸閱讀

The Evolution of Trust / 信任的演進 :這是賽局理論的應用遊戲

延伸參考資料

可動橋

Photo:Hsu Luke,CCLicensed.

數位編輯:陳玉玲

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