以STEAM機器人跨領域統整課程提升中小學生二十一世紀關鍵能力 (科學教育培龍計畫)

本計畫為單一整合型計畫，目的在以STEAM 機器人整合課程提升我國中小學生二十一世紀關鍵學習能力，此計畫分三個部分：跨領域師資培訓、評量工具與課程發展、以及課程與教學評量。本計畫前兩年在跨領域師資培育方面，分別於臺灣科技大學、臺灣師範大學、彰化師範大學、屏東科技大學四所大專院校及台東均一實驗高級中學，分北中南東四區舉辦五場「STEAM機器人跨領域課程設計種子教師工作坊」，共321位教師報名，經篩選錄取192位種子教師進行培訓。結訓後由種子教師主動提出實驗課程合作申請，經審核錄取21個實驗課程計畫，和全國21所中小學校簽訂實驗課程合作備忘錄，最後共17所學校正式實施實驗課程，開發50套課程模組，參與課程學生人數共1348人(國小578人、國中770人)，培育12位核心種子教師。期間共舉行四場課程實施成果海報展，促進合作學校互相交流學習。在課程評估研究方面，每期實驗課程前後皆收集種子教師回饋資訊，包含量化問卷資料及質性資料，並至合作學校進行教學訪視，瞭解機器人課程於課室的實施情況。本計畫於三年內受邀出席7次課程推廣演講，並接受親子天下、中時電子報、「人文．島嶼」媒體採訪、共出版1本書籍。研究工具開發了 13 項評量工具，例如：「5C學習能力量表」、「程式設計自我效能量表」、「設計思維量表」、「運算思維量表」、「機器人學習自我效能」、「運算思維測驗」和「教師TPACK-R量表」，至今已發表16篇期刊論文(12篇SSCI、1篇EI、3篇TSSCI)，19篇研討會論文(10篇國際、9篇國內)以及編輯1本學術特刊(SSCI)。最後，經由實證資料分析發現：機器人STEAM課程能有效促進學生科學學習動機和STEAM相關自我效能，且課程實施以一學年效果為佳，此外，教師大約需要一年的適應期，且彈性課時落實與學校行政支持為關鍵因素，鼓勵建立跨領域教師社群並建立能促進教師終身學習的教師分級制度應有助於課程推動。此外，本計畫近期所提出的TPACK-Robotics (機器人融入教學專業發展架構) 和The Developmental Model of CT (運算思維發展模型) 應能對K-16電腦資訊素養教育之課程和教學設計提供具體貢獻。