未來Family／美國 V.S.臺灣 STEM教孩子解決問題
文╱張德齡
短短几年，人工智慧（AI，Artificial Intelligence）蔚爲風潮。未來，誰能掌握技術與科技，誰就是贏家。明確的說，科技就是國力，也就是競爭力。
過去幾年，從美國出發的STEM（意即Science科學、Technology技術、Engineering工程、Math數學）教育成爲一股潮流，不過，隨着人工智慧來臨，僅有的科學領域並不足夠，更進階的是要以科學爲基礎，拓展到藝術、人文、設計等跨領域學習（從STEM到STEM+）。
未來的教育，絕不會僅限於單一面向，而是跨領域整合性學習，並且能夠真正解決現實生活中的問題，激發更多的創意與想像，發揮孩子最大的潛能。其中，STEM會是核心之一，由此核心跨領域整合，將成新主流。
全球科技發展領頭羊美國，如何佈局下一個世代的科技教育？《未來Family》派採訪團隊遠赴矽谷及芝加哥，探訪美國科技教育的第一現場，報導美國STEM+教育的現況。
採訪團隊拜訪了排名美國前10大的STEM名校伊利諾州立數理中學、讓原本學習興趣低落學生轉爲熱情的小學P.A. Walsh STEAM Academy等，看看科技大國美國如何思考培養未來科技人才。
另外，臺灣在多項國際評比中，數理表現都贏美國很多，但這表示臺灣的STEM教育做得很好嗎？《未來Family》也採訪了臺灣的專家學者，歸納整理出三大重點，同步掃瞄臺灣現況，幫助家長讀者快速掌握STEM教育在臺灣實施的情形。
理想的未來教育 教孩子解決現實生活問題，激發創意與想像
未來的教育，絕不會僅限於單一面向，而是跨領域整合性學習，並且能夠真正解決現實生活中的問題，激發更多的創意與想像，發揮孩子最大的潛能。
其中，STEM會是核心之一，由此核心跨領域整合，將成新主流。
全世界高科技重鎮矽谷，Google的自駕車來往穿梭在大街小巷。第一次看到的觀光客可能會趕快拿起相機拍照，當地則居民則早已司空見慣。自駕車來臨的日子指日可待，若你問一位10歲的孩子：「將來想開什麼車？」「等我長大，根本就不用自己開車了！」他會這麼回答。
短短几年，人工智慧（AI，Artificial Intelligence）已蔚爲風潮。當Alpha Go一一擊敗柯潔、李世石等世界棋王，IBM的Watson成功診斷出連醫生都沒檢查出來的罕見癌症……，我們這一代，很可能成爲人類歷史上，首批由人工智慧取代大量人力的時代。
科技就是國力，就是競爭力
未來，誰能掌握技術與科技，誰就是贏家；明確的說，科技就是國力，也就是競爭力。全球科技發展領頭羊美國，如何佈局下一個世代的科技教育？ 《未來Family》派採訪團隊遠赴矽谷及芝加哥，探訪美國科技教育的第一現場。
早在2012年，美國前總統歐巴馬即喊出，STEM（意即Science 科學、Technology 技術、Engineering 工程、Math 數學）是未來教育的主要方向，在借用外國人才之外，也紮根培養更多美國國內高科技人才。
隔年，歐巴馬加碼提倡「提升下一代青年學子科學指標（NGSS，National Generation Science Standard)），特別加強科學教育，更着重科學的應用與關聯性，提升學生科技能力。更重要的是，改變老師教導的方法，連結最新的科技新知與應用。
過去幾年，從美國出發的STEM教育成爲一股潮流。不過，隨着人工智慧來臨，僅有的科學領域是不夠的。面對未來工作可能被機器人取代的危機，在這樣顛覆的時代，大家開始反思21世紀該有的教育方式。
美國近年大力推廣跨領域學習，產、官、學全都積極投入。（左起：費利蒙市學區課程總監Linda Anderson、 學區數學科學課程經理Susan Lemke、學區科學課程督導Katy Carter、費利蒙市經濟處長兼創意長柯凱莉Kelly Kline）
AI時代顛覆了教育的觀念
創新工場董事長李開復最近出版的新書《人工智慧來了》引起轟動，他特別接受《未來Family》採訪談AI時代來了，必須顛覆許多教育的觀念。AI沒有審美觀，無法從事藝術、詩歌、文創、哲學，以及跨領域的工作，最重要的是每個人要有自己的「人格魅力」，有同理心，發揮人最大的潛能。
《Human are underrated: What High Achievers know that Brilliant Machines Never will》作者高汶（Geoffrey Colvin）指出：「當科技逐漸取代與主導我們的工作型態以及人與人之間的關係，唯有更加掌握人性的優勢，才能成爲世界上最有價值的人。」也就是開發人類的右腦，包括創造力、想像力、整合思惟的能力、情商能力等。
「過去幾年，這樣的思惟在美國成爲教育界的主流，我們相信如此能幫助學生進行更多的批判性思考，增廣科學知識，成爲下一代的創意發明家。」聖塔克拉拉STEAM辦公室主任時廣（Esther Tokihiro）這樣說。三年前，位於矽谷重要城市聖塔克拉拉的教育局特別成立辦公室，大力推廣這種跨領域的教育方式。
以科學教育爲基礎的跨領域學習漸成主流
今年三月，《未來Family》採訪團隊來到美國，拜訪當地教育官員和許多學校，瞭解最新教育趨勢。我們特別觀察到，過去幾年，愈來愈多學校與教育單位開始重視以科學教育爲基礎的跨領域學習，以主題式教學爲方法，讓學習更有意義，更貼近現實的世界，並運用最新的科技方法，包括3D列印、機器人、程式編寫等。更重要的是，讓孩子對科技更有興趣，尤其特別鼓勵女學生的參與。
這是一場結合政府、學校、企業、社區、新創公司，全力推行以科學爲基礎的跨領域學習。在矽谷東灣的加州製造業大本營費利蒙，大力推崇創客教育，他們和工廠合作，讓學生可以參觀學習，瞭解實際的操作情形。舊金山南邊一家新創公司設計創意教材，他們與許多學校合作，提供創意教學。甚至連美式足球舊金山49人隊基金會也參與其中，從足球工學、足球數學、足球物理到足球場設計，讓學生在生活中學習，每年造福6萬名學生。
當然，學校與老師還是教學的第一現場，愈來愈多新學校就此誕生。
去年九月，聖荷西（San Jose）一所全新的實驗中小學Steindorf STEAM School（大班到八年級），一開辦就爆滿，還必須排隊候補。這所學校在傳統的閱讀、寫作等一般課程之外，安排了更多的創造啓發課程、實驗，以科學爲基礎的多項技能。課程中融入更多的手做，並且整合各科教學，以主題式的學習方式，讓孩子在學期中的某段時間，共同去解決或探討一個問題。
該校的校長史維博（Kristi Schwiebert）認爲，跨領域教學最重要的是「整合」。「我認爲整合非常重要，不論是所謂的art（藝術）或是engineering（工程）。你不能因爲孩子很會畫畫，就說他有藝術天分，只專注在某一領域；應該說，每個孩子都能在很多領域能夠很成功。」她分享，在班上有很會繪畫的學生，也有很會設計機器人零件的孩子，他們在團隊中互相學習。
愈來愈多學校與教育單位重視以科學教育爲基礎的跨領域學習，以主題式教學爲主，運用最新的科技方法，讓學習更有意義，更貼近現實的世界。
跨領域的整合式學習，打造創業家精神
跨領域的整合式學習其實概念並不新，很多學校很早就秉持這種理念。位於洛斯奧圖（Los Altos）的Bullis實驗學校 （大班到八年級）從12年前就開始，他們注重科學與藝術人文跨領域學習，從幼稚園大班開始，就教導小朋友設計思考的概念，從發掘問題到研究，製作原型，從小訓練完整的思考模式。
Bullis實驗學校利用跨領域的主題式教學，將各種知識融入其中。例如，小二有一堂數學課是讓孩子自己設計一個州（美國的一州）。他們必須團隊合作，運用數學和社會科的知識，例如運用數學幾何網路建立城市的建築物和商業；運用地圖技巧學習創建公路和交通系統，不但學到平行和交叉路線，同時要能確保符合駕駛需求。
設計思考是跨領域學習中，很重要的元素。兩年前，另一所公立實驗高中Design Tech High School正式成立。這是由一羣史丹佛的校友家長髮起，課程由史丹佛大學研發的設計思考方法，透過合作、同理心和構思創意，以及團隊成功，讓學生實際解決現實生活中的問題。第一屆學生的任務之一，就是共同設計能夠容納550名學生和30位老師的未來校園。
解決問題、突破困境、整合資源的能力，也正是創業家的精神。矽谷許多創業家（例如YouTube創辦人陳士駿、美食評鑑網站Yelp 創辦人Russel Simmons）都來自IMSA（Illinois Math and Science Academy）這所公立高中。IMSA也入選全美STEM十大高中。這所校齡30年的公立高中不但重視科學教育，更融入整合性人文教育，給予學生髮明與創造的彈性與空間。
跨領域的整合式學習，教導孩子設計思考的概念，從發掘問題到研究、製作原型，從小訓練完整的思考模式。
未來的教育要能解決現實生活問題，激發創意與想像
「以科學爲基礎的跨領域學習，不是我們來做個科學實驗就好，而是要解決現實的問題。其中的『A』（特別是設計思考的過程）爲什麼重要？因爲透過整合與學習，可以學到4C加上2P的能力，包括合作（collaboration）、溝通（communication）、批判性思考（critical thinking）、創造力（ creativity）、解決問題（problem Solving）和提案管理（project management）。 」Tokihiro說。
未來的教育，絕不會僅限於單一面向，而是跨領域整合性學習，並且能夠真正解決現實生活中的問題，激發更多的創意與想像，發揮孩子最大的潛能。其中，STEM會是核心之一，由此核心跨領域整合，將成新主流。
未來，誰能掌握技術與科技，誰就是贏家，明確的說，科技就是國力，也就是競爭力。
【什麼是STEM＋？】
這種以科學爲基礎，拓展到藝術、人文、設計等跨領域學習（從STEM到STEM+），加上A （art），即是STEAM。Ａ代表藝術、設計，加上H （humanity），即是人文；加上E（entrepreneurship），即是創業精神；加上SE（social and emotional），即是情感與社交，可以無限延伸。
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