臺灣100專案介紹
國立暨南國際大學附屬高級中學【數理實驗教育】

永續行動,埔里心出發


好山好水的埔里素有農業大鎮之名,早期從水稻種植轉往花卉產業,現今大面積轉做茭白筍田,農作用地約有 1600 公頃,年產量約占全國 90%,為農業經濟主力,但在光鮮亮麗的農業生產之後,自然生態卻要付出代價。

位處埔里山城的暨大附中,擔起永續教育的責任,為培育數理相關人才,自 97 年正式通過教育部數理實驗班申請,以「食農教育」與「環境永續」融入教學議題;以「STEAM 跨領域」與「PBL 社參式」設計課程模組,引導學生批判性思考,提升問題解決能力。

因取材源自在地,學生與土地產生情感連結,也引起他們守護土地的心意與使命。攜手地方共創、共學(大學、社區),期望可以培育接軌未來的 STEAM 跨領域人才,帶動地方轉型並創造就業的永續機會。

專案具體內容:

【美麗的邂逅】

一、綠建築,一場跨域對話,開啟學生永續行動與創作的可能
從腳下的土地出發,由李鈞華建築師親自引導,帶著學生認識這片看似熟悉、卻又不曾深入了解的土地,親自感受大自然的面貌,如:木頭、水泥、以及純淨的空氣,都是大自然給我們最好的禮物。「安靜的好玩綠建築學校」余國珠校長,講解有關環境永續與綠建築的國際議題與趨勢,駱奕帆老師則結合行動顯微鏡,運用科技工具觀察植物的微觀世界,從科學延伸到仿生建築工程。基地選擇及創意設計,學生們從零開始進行討論、設計、繪圖、製作建築物模型,18 小時的 STEAM 微課程規劃,由暨大教育學院社會責任計畫、高教深耕計畫、安靜的好玩綠建築學校、李鈞華建築師團隊與暨大附中教師共同辦理,施行 STEAM 6e 教學模式中的 Engage 及 Explore。

二、從水泥盆座 STEAM 課程探討綠建材與永續
返校後進入 4 小時課程,從綠建材談水泥,從水泥試算比例的過程讓學生進入探究的討論過程,完成後進入到親水模建築的討論,談樂土新創不僅是永續的典範,也讓學生可以思考問題解決與創新可以帶來無限的可能。縝密的課程設計,實踐 STEAM 6e 教學模式中的 Explore 和 Explain,透過小組發表,讓學生解釋推演的過程,也作為未來專題發想的元素。水泥盆座不僅只是手作課程而已,學生可以有更多元的發想,簡單容易操作的特性,是可以有效推廣環境永續與探究實作的模組之一。

學生課程反饋:連結綠建築微課程裡提到建築業的碳排放量在總體上來說算是蠻多的,一想到建築業,最直接聯想到的建材就是水泥,所以我們對水泥有了刻板印象。但透過這一次的課程,我們對水泥改觀了,深入了解之後才知道水泥其實可以是一種經濟循環。有許多相關的廢棄物可以替代水泥的原料或燃料,達到廢棄物減量化、再生的效果。

【重塑農村記憶】

埔里鎮農會四健會作業組,以食農教育建立地方與學生的關係,以時計果篇(相關課程模組獲邀寫入「美好生活的實踐:食農教育教學知能手冊」,課程共計 18 節)為例,「時計果」是埔里在地特產──百香果的別稱,透過課程引導學生深入瞭解家鄉的農產業與其文化,並融入國際重要新興議題──「循環經濟」的概念,引導學生探索如何將百香果的枝條、花、果殼以及果肉進行有效的利用,發想可能的創新應用以提升及價值,並減少環境負擔。

課程含括主題有:1、「時計花仙子」,探討百香果原產地、品種以及埔里大坪頂為全台主要產地的源由等,引導學生思考友善環境與土地正義等食農教育相關之社會議題;2、「不完美熱情」,以二級果處理為核心,鏈結疫情下延伸出『宅主廚』的議題,運用天然與非天然食品加工來討論如何解決國際間食物浪費與飢餓問題;3、「醜果大翻身」,有機百香果未經過度矯正,不討喜的樣貌使其不太具有賣向,但富含花青素的廢棄果殼,卻擁有美妝產品研發的潛力,大幅翻轉醜果的價值。

一系列 STEAM 跨領域課程模組,實踐 6e 教學模式中的 Engage、Explore 和 Explain。Engage,透過和真實情境的學習模式,提升學生的技能,再透過知識整合,引導學生關懷在地結合 SDGs 的議題討論。Explore 和 Explain,課程安排學生理解到「二級果的問題」的處理方式,製作百香果油醋醬、百香果法式軟糖等的同時也可以親自體驗操作的歷程,如:研發百香果軟糖配方,學生嘗試以不同的比例或凝膠材料:果膠、明膠與吉利丁等的差異,同時會發現到熬煮的時間也是影響凝膠的重要因素之一。

課程設計不但讓二級果也有新的經濟價值,學生透過實驗觀察、提出假設、查閱文獻、設計與操作實驗、結果分析與討論,得以練習「探究與實作」的歷程,並培養實驗過程中應有的態度。「吃出國際──分子食物」課程,讓看似只有在高級餐廳才會吃到的食物,用簡單的材料製作,運用晶球化反應製作出百香果波波球。透過創新課程設計,從分子的角度製造出無限多的食物,不再受地理、氣候、產量等因素的侷限,引導學生藉由分子食物的創新思維,發想解決世界弱勢國家等飢餓問題的可能。

學生課程反饋:「在之前探訪百香果的歷史沿革中,我們觀察到在農田中會有大量的百香果殼被丟棄,所以延續學長姐們所研究出百香果殼富含花青素的抗氧化性質發想,嘗試找到栽種有機百香果的農民,從中取得廢棄的百香果殼來製作天然手工香皂、護唇膏等生活用品,讓這些百香果能能夠去循環利用,創造出新的經濟價值。過程中學習到做實驗方式與態度,也學會問題的設計、假設、文獻收集,為了記錄課程,還學習到如何剪輯影片。」

【STEAM 藍圖】

透過上述課程讓學生重塑對家鄉的印象,提供在地素材的創新思維模式,學生可就課程培養觀察並發現問題的能力,連結先備知識或經驗,建立對問題本身的理解後接著提出假設,尋找相關文獻以訂定未來研究的主題方向。此過程在實踐 STEAM 6e 教學模式中的 Engineer 和 Enrich,學生逐步設計出專題主題,多元課程引導下同時豐富了學生的想像,發展的主題多半就會以永續教育發展(ESD)或地方本位教育的永續發展(PESD)有關,自行設計研究方法後,能向老師說明研究的邏輯與數據處理方法之關聯,在結果數據彙整後,能解釋預期得到的結果並用相關文獻驗證,將對主題產生深層的理解,對所學有更深度的探討,以解決深入複雜的問題。

【永續宣言】

學生社區行動研究到專題,實踐 STEAM 6e 教學模式中的 Explain、Engineer、Enrich 與 Evaluate。

一、從土地與在地素材永續的立場發展出:「螺螺剋星:應用 AI 系統偵測並設計擊落福壽螺卵之裝置」可解決外來入侵種產生的農業問題,同步以友善環境、減少土地傷害的可能性發展;從「木黴菌對百香果殼的自然分解」來研發友善環境的漚肥、而液肥降低土壤損害的同時,可以提昇高經濟作物的產值,「有莓有不同──探討草莓在不同土壤及施肥狀況下的成長」是延伸其議題的專題主題之一;「茭白筍殼貓砂」如同解決在地農廢問題,以低成本形成高經濟寵物產品,亦解決農廢焚燒產生的空污問題。對應 SDGs 第 11 項目標:「Sustainable Cities and Communities」,並呼應第 8 項目標:「Decent Work and Economic Growth」、第 9 項目標「Industry, Innovation and Infrastructure」與第 11 項目標「Sustainable Cities and Communities」。

二、關心健康與福祉發展出:從「雙酚 A 對黑腹果蠅生殖與發育的影響」的研究來了解飲食與環境的自我覺醒;「矯健與「姿識」──農務更省事」建議如何預防農務傷害;「BMR 管理系統開發」與「合成白藜蘆醇丙酸酯並評估 Hep G2 細胞存活率之影響」是輔以檢視以及飲食保健的指南;而「農民直銷大改造!融合健康指南的小農銷售系統開發」是後疫情下得以兼顧農民立場,又可以照顧民眾健康飲食的創新作品,對應 SDGs 第 3 項目標:「Good Health and Well-Being」,同時呼應第 8 項目標:「Decent Work and Economic Growth」與第11項目標「Sustainable Cities and Communities」。

三、環境與基礎建設的角度:從綠建築延伸「把學校塗綠—教學場域綠建築化」、「閱讀悅綠──圖書館綠化改造」對應 SDGs 第 8 項目標:「Decent Work and Economic Growth」,呼應第 9 項目標「Industry, Innovation and Infrastructure」與第 11 項目標「Sustainable Cities and Communities」。還有「蚊子密室逃脫」從防治病媒蚊到環境建設以對應 SDGs 第 3 項目標:「Good Health and Well-Being」以及第 9 項目標「Industry, Innovation and Infrastructure」。

上述,分別透過校內自主學習、專題、科展以及國內、外科學、發明等競賽發表,作為可能的成果推廣管道,過去三年把握國際線上與實體等各種發表與競賽機會,亦作為國際推廣之可能,是實踐 STEAM 6e 教學模式中的 Evaluate。


成果與效益:

一、印記,學習歷程檔案與科學專題作品產出
1、學生學習歷程檔案產出近 100 件。
2、科學專題作品產出計 23 件,其中獲 62 屆全國中小學中三區科學展覽會一件特優、二件優等、三件佳作以及 63 屆全國中小學中三區科學展覽會優等三件、佳作二件肯定。
3、課程成果之一「茭白筍殼貓砂」已進行發明專利申請中。

二、環境永續、食農教育推廣有成
1、打破傳統,創造環境永續、食農教育的課程價值,課程聯合成果榮獲 110、111 年南投縣四健會作業組競賽冠軍,以及 110 全國四健會作業組競賽一等獎、111 年全國四健會作業組競賽二等獎佳績,帶動南投縣以及全國各級階段食農教育的創新思維與作為。
2、相關成果獲邀參加「2022 小鎮藝術節@大美風土教育市集」展出。
3、為全臺唯一一所高中職學校獲邀參加農委會(今農業部)辦理「食農教育成果展」展出,相關推廣課程模組獲邀寫入「美好生活的實踐:食農教育教學知能手冊」。

三、在地國際化、國際在地化
1、學生作品「福壽螺終結裝置」獲「IEYI 世界青少年創客發明展」銀牌以及「つくばScience Edge 2023」高中生國際科學想像力論壇Oral組銀獎等肯定,相關報導榮登自由時報頭版新聞。
2、獲派參加「つくばScience Edge 2023」學生共計 18 人,相關作品有:「解決福壽螺裝置」、「以木黴菌分解百香果殼之可行性探討」、「後天訓練能否改變果蠅的趨光性?」、「蚊子逃脫室設計」、「把學校塗綠-將校舍綠建築化」、「從衛武營國家藝術中心的綠建築概念引用到學校圖書館的綠建築規劃」等各具特色,由學生的視角來貼近生活,以在地為素材,同時結合聯合國永續發展目標 SDGs 中的數個項目,以實踐「在地國際化、國際在地化」。
3、三組學生分別以作品:「合成白藜蘆醇丙酸酯並評估 Hep G2 細胞存活率之影響」、「研發茭白筍殼貓砂」以及「以學測為目的利用 Xcode 製作學習 APP 之研究實作」參加日本靜岡北高校辦理的 2023 SKYSEF 靜岡北高校青少年科學、工程論壇,參與國家有義大利、台灣、泰國以及日本等。

四、STEAM 跨領域與食農相關人才培力備受各大學肯定
112 年特殊選才進路人數大幅增加(12 位學生,特殊選才錄取 23 個國立校系)。
分別錄取國立臺南大學、國立中山大學、國立臺灣大學、國立中興大學、國立臺東大學、國立暨南國際大學、國立成功大學以及國立宜蘭大學等,科系涵蓋生物科技學系、綠色能源科技學系、生物科學系、生物環境系統工程學系、植物病理學系、生物產業機電工程學系、土壤環境科學系、食品暨應用生物科技系、生物科技學士學位學程、全校不分系學士學位學程、教育學院院學士班、管理學院院學士班、科技學院院學士班、護理系、資訊管理學系、生物科技與產業科學系、生物技術與動物科學系、生物科學系英語組,提供社區學生可以優質學習的機會。


影響力與擴散性:

共創、共好!

一、由暨大教育學院 USR 計畫、高教深耕計畫以及高科大 USR 計畫等協助暨大附中發展一系列實驗教育課程,並提供學生專題研究的專業場域。取之社會、用之於社會,學生所習得之專長可以與大學、社區等形成雙向增能的互惠機制。

二、與暨大共同辦理「櫻花聯盟教育市集 x STEAM 好好玩」現場,還有來自暨大櫻花聯盟學校、埔里鎮農會、青農與教育新創等設置的「攤位闖關區」、「整點手作區」以及「遊戲互動區」,推動 STEAM 跨領域教育交流,同時推廣相關課程成果。

三、將高中發展出的課程,深化與精緻化,新增暨大教育學院院學士班「科學、科技、社會與教育」以及通識教育中心「設計思考與科技創新」二門課程進行高中、大學生共學。


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