探究取向幼兒STEM方案課程：設計、教學與評量

本書集結了兩位作者四年來在幼兒科學教育的研究成果，內容涵蓋探究取向幼兒STEM方案課程之設計、教學與評量。第一章討論幼兒STEM教育的定義及重要性，並說明在美國及臺灣的課程標準中，期待幼兒達到的科學實作表現；第二章討論「要學什麼？」說明重要的STEM教育目標及幼兒科學實作相關研究；第三章討論「要怎麼教？」闡述STEM方案課程設計原則；第四章說明兩位作者所發展課程模組的特色和使用指引；第五章及第六章則呈現根據幼兒科學實作理論架構，以及方案課程設計原則所發展的兩個課程模組，分別為「陀螺」及「菇菇家族」；第七章則是探討「幼兒學到了嗎？」聚焦於科學實作的多元評量方式，並特別介紹兩位作者所發展的實作評量工具。希望讀者可以透過此書獲得啟發，更有自信的實施幼兒STEM課程，讓我們一起在幼兒科學教育之教學與研究創新的路途上攜手前行。

辛靜婷
現任：國立清華大學幼兒教育學系副教授
教育部國民及學前教育署原住民族課程發展協作北區中心諮詢委員
國立清華大學世界南島暨原住民族研究中心委員
學歷：美國威斯康辛大學麥迪遜分校課程與教學系幼兒教育組博士（輔修：人類發展與家庭研究學系）
美國密西根大學安娜堡分校教育學院幼兒教育碩士
經歷：國立清華大學研究倫理審查委員會委員
國立臺東大學幼兒教育學系助理教授
美國威斯康辛大學麥迪遜分校附屬托育中心教師
國立政治大學附設實驗學校幼稚園實習教師
臺北縣漳和國中附設幼稚園教師
榮譽：2020、2021年國立清華大學優良研究學者獎勵
2019至2022年科技部優秀年輕學者研究計畫補助
2017、2018及2019年國立清華大學延攬及留住特殊優秀人才彈性薪資獎勵

吳心楷
現任：國立臺灣師範大學科學教育研究所師大講座教授兼所長
南非約翰尼斯堡大學特聘訪問教授
Journal of Research in Science Teaching副主編
International Journal of Science and Mathematics Education總主編
學歷：美國密西根大學安娜堡分校教育學院博士（主修科學教育）
國立臺灣師範大學化學系碩士
經歷：科技部科教發展及國際合作司，科學教育學門召集人
榮譽：2009、2014及2017年行政院科技部傑出研究獎
2008年美國科學教育學會年輕學者獎（NARST Early Career Award）
2004年國家科學委員會吳大猷獎
2003年美國科學教育學會博士論文獎（NARST Dissertation Award）

序
藉著寫序的機會，我（第一作者）得以爬梳自己和共同作者吳心楷教授，在幼兒科學教育的教學與研究經歷。在擔任幼兒園教師期間，是我跨入科學教育的起點，曾設計和執行過幾項科學相關的方案，像是船1和火車2，帶領幼兒探索為什麼船會浮、如何使用回收物品做一艘會浮的船、認識火車運行的相關概念，並把教室布置成火車旅行的場景。在引導幼兒投入科學和科技探索的過程中，我隨著幼兒學習到許多概念和技能，這些方案同時滿足了幼兒和我對周遭環境事物的好奇心。一如很多幼兒園教師沒有信心執行科學課程，起初我也擔心自己沒有充足的科學概念可以引導幼兒學習，但教學經驗告訴我，在帶領幼兒探究事物的過程中，從來都不是教師已經理解所有相關科學概念才進行教學，教學實踐一如科學實作，其實皆是做中學，透過諮詢專家、查閱資料，與幼兒一同學習。

懷抱著對幼兒科學教育的想法，赴美國攻讀博士之前，我和共同作者吳教授執行了一項小型科學教育研究3，探討教師如何透過鷹架策略引導幼兒理解浮沉概念。這項研究發現，比起讓幼兒獨立自由操作，教師使用適當的鷹架策略可以促進幼兒理解浮沉概念，而獨立操作的幼兒反而不易掌握影響物體浮沉的重要因素，此結果也呼應了缺乏引導的發現式學習，對幼兒的科學學習有其侷限。這項研究成果也為我開啟了博士班的大門，順利申請進入美國威斯康辛大學麥迪遜分校就讀。

在就讀博士班時，因緣際會，研究主題轉向和讀寫研究有關，同時也開展了我研究生涯中另一項重要關懷：探討多元背景家庭的文化資源和孩童讀寫表現。從博士研究，直到回國後擔任博士後研究員及大學教職，皆不斷累積此主題的研究成果。

和幼兒科學教育路徑再度交會，是2017年至泰國參與一場科學教育的國際研討會，吳教授當時受邀擔任研討會的專題講者，發表針對中等教育階段的科學教育研究成果。在和接待的泰國學者Dahsah教授交流過程中，她得知我有幼兒教育的背景，提及泰國公主在泰國約1600多所幼兒園推動幼兒STEM課程，該課程是由德國小科學家之家（Haus der Kleinen Forscher）基金會所發展。這個機緣，讓我和吳教授開始思考跨領域合作的可能，結合彼此在幼兒教育及科學教育的專長，開展幼兒科學教育研究。

此後，我們積極了解國際間在幼兒STEM課程的發展現況，先是連續兩年至德國參與小科學家之家基金會舉辦的幼兒STEM課程工作坊，並參訪小科學家之家幼兒園（約有4800所幼教機構取得認證），也與基金會執行長洽談合作，他們提供已發展8年的主題課程內容給予我們參考，我們也允諾分享在幼兒科學教育研究中仍很缺乏的幼兒科學實作評量工具。其後，亦至泰國及澳洲參訪了小科學家之家幼兒園，及其他進行STEM課程的幼兒園，也在澳洲參訪Fleer教授的概念遊戲研究室（Conceptual Playlab），了解透過故事情境和角色扮演學習STEM概念的課程發展方式。

這些國際間所發展與執行的幼兒STEM課程，帶來了豐富的養分，我們同時思索研發適合臺灣、且有研究證據支持（evidence-based）的幼兒STEM課程。很幸運地，我們在2018年後陸續得到科技部多年期專題研究經費的支持，吳教授獲得特約計畫補助，我也獲得優秀年輕學者獎勵補助。仰賴優秀的研究助理、研究生和博士後研究員的投入，我們陸續執行研究計畫，和幼兒園教師共同設計探究取向的課程模組，並在城市和原住民地區幼兒園施行課程，也發展具效度的評量工具以評估課程成效。同時，我們於國際研討會和期刊發表研究成果，持續和國際幼兒科學教育領域之學者對話。

此書是集結我們四年來的研究成果，內容涵蓋探究取向幼兒STEM方案課程之設計、教學與評量。第一章討論幼兒STEM教育的定義及重要性，並說明美國及臺灣的課程標準中，期待幼兒達到的科學實作表現；第二章談論「要學什麼？」說明重要的STEM教育目標及幼兒科學實作相關研究；第三章討論「要怎麼教？」闡述STEM方案課程設計原則；第四章說明我們所發展課程模組的特色和使用指引；第五及六章則呈現根據幼兒科學實作理論架構，及方案課程設計原則所發展的兩個課程模組，分別為陀螺及菇菇家族；第七章則是要探討「幼兒學到了嗎？」聚焦於科學實作的多元評量方式，並特別介紹我們所發展的實作評量工具。

最後，感謝研編團隊每一位成員的努力與付出，若少了這些認真的團隊成員，是無法有如此豐盛的成果，研編團隊名單見第45頁。走在幼兒科學教育的路上，感謝同行的夥伴、同事和學友，能夠激盪出對幼兒STEM教育的新想法，一起將複雜的科學概念轉化成符合幼兒發展的學習活動和課程。希望讀者可以透過此書獲得啟發，更有自信地實施幼兒STEM課程，讓我們一直陪伴讀者在幼兒科學教育之教學與研究創新的路途上攜手前行。

辛靜婷、吳心楷
2021年9月景美溪畔

第一章　幼兒STEM教育
一、前言
二、定義
三、重要性
四、STEM教育與各國課程標準
第二章　探究取向幼兒STEM課程的學習目標
一、幼兒科學實作相關研究
二、幼兒科學實作
第三章　幼兒STEM課程設計
一、前言
二、方案導向科學（PBS）
三、幼兒方案取向課程
四、方案導向科學與幼兒方案取向課程之比較
五、德國小科學家之家基金會之探究環
六、探究取向幼兒STEM方案課程設計之架構
第四章　STEM方案課程模組使用指引
一、培養幼兒科學探究實作表現
二、課程設計原則與教學建議
第五章　STEM方案課程模組：陀螺
第六章　STEM方案課程模組：菇菇家族
第七章　多元評量及學習成效
一、科學實作的多元評量
二、幼兒科學實作之實作評量
三、幼兒科學實作之檢核表