STEAM教育給台灣啟示(上):重新定義師生關係,從教師的單一主體性轉化為互為主體性

我們想讓你知道的是
STEAM教育中,教師不僅是教材的準備者與提供者,也是引領學生進行討論、反思與現實問題解決的催化者。STEAM教育所重視的是讓師生共同去學習,一起動手解決真實世界問題的教育方式,強調透過STEAM跨學科領域的教學活動,共同培育師生在面對真實世界挑戰的能力,就是STEAM教育的目的。
文:張天泰
在白宮科技政策辦公室的統籌下,美國各種專家和代表們在STEM教育高峰會,齊聚討論未來五年、符合美國競爭法案(America COMPETES Act)的聯邦STEM教育策略,並已決定投入數十億美元。顯而易見,STEM教育、和STEM教育的進化STEAM教育,已是被美國視為是攸關國家未來競爭力的政策和人才投資。
STEAM即為科學(science)、科技(technology)、工程(engineering)藝術(arts)及數學(mathematics)。STEAM教育在台灣同樣盛行 ,是解決問題、探索創新、鏈接多個領域的新形態課程。筆者認為STEAM教育可謂當代課程典範的進一步深化,並有可能促發新一波的典範轉移,故為文透過檢視STEAM教育在課程改革的各種問題分述如下。
STEAM教育帶來課程改革的新意義
STEAM教育所帶來課程改革上的意義,從某個角度來看,可說是把教師主動參與引導與從課堂還給學生的課程改革現象,所發展出師生互為主體性的新教學形態。這種課程模式也預示著學生的學習空間和學習工具,已突破時空限制、打破學科邊界和學校圍牆,筆者再從下列數點詮釋說明之。
一、課程改革現象與課程典範轉移的互動趨勢
根據庫恩(T. Kuhn)的看法,當一個典範開始出現異例(anomaly),這些異例起初可能會被否定,但是隨著異例愈來愈多,原有的典範無法再進行解釋時,就會發生典範轉移(paradigm-shift)的情形。也就是說,當典範再也無法解釋原有的典範與現象時,即證明了原先的典範就愈來愈不能夠解釋社會或物理現象,這樣新的典範會崛起。

課程的典範轉移之間的過程關係,我們亦可以從課程理論的發展建構中看出流變軌跡,每一種課程改革的新理論或取向,代表課程的特殊範疇與向度思維,同時刻印出的思想的變化與論述的邏輯。例如著名課程史家Kliebard便透過歷史回顧,指出課程的樣貌,實際上乃是不同利益團體間意識型態的競逐結果,職是之故,今日的典範主流,將成為明日典範的邊緣;而明日的典範主流,也可能就是今日典範的邊緣。
早期西方課程與教學的發展深受科學實證主義典範的影響,偏重科學與技術理性架構。例如R.W.Tyler的課程發展傳統以目標為導向,強調課程乃是達成目標的一種工具,是一套結構化的教材,因此,課程發展指的是產制這套結構化教材的系統化程式,教學流程局限於完成一套程式並且進行評鑑,教師只能依據課程專家的課程選擇與設計,忠實地執行課程計畫,執行評鑑,以瞭解學生是否達成學習目標。
教師被定位為教學者,對於課程並無主控能力,面臨技能廢除(deskilled)的問題。而學生只被視為被動的知識吸收者,經由教育的輸入與輸出過程,成為符合標準的產品。教師與學生間之互動與經驗並不受到重視,在這樣的課程歷史情境下的師生關係是「主客二元對立」的關係。
然而,1960年代課程思想開始產生反動,因為社會政治與文化等事件陸續發生,再加上1970年代歷史教育危機的出現,讓許多學者對開始對課程實證典範產生質疑。於是課程發展進入概念重建時期,泰勒管理式的課程觀點地位受到挑戰,課程學者們分別由不同觀點提出對課程的各自詮釋。例如站在現象學與詮釋學的理論肩膀上,主張課程設計是一種創造過程,教師與學生是一起參與其中。
而M. Greene也從教育哲學觀點探討課程和教師意識,鼓勵教師進行教育哲學思考,嘗試以陌生人的生命狀態,回觀自己的課堂教學,突破舊有現狀,建立屬於自己的教學觀點。
其他諸如深受批判理論影響的批判教育學者Henry Giroux、Peter McLaren等,分別從批判解放的角度切入,認為課程是政治的行動,再聚焦課程中所潛藏的意識形態,以及教學過程中教學者又是如何傳遞與再制此意識形態,提出個體透過對於社會的批判,透過自我的反省的途徑,透過行動是可能達成社會解放的目的。總的來說,1970年代的課程概念重建時期,主要是對技術與工具理性對課程宰製的反動。
回觀1980年代至今,全球各國課程改革的思想主軸,大多受到批判教育學理論影響,開始關注學校教育中的權力關係,而在由於社會結構與主體能動性的觀點,開始獲得重視,教育行動可以成為一種批判的實踐。
教師賦權增能的論述被不斷高舉,課程學者認為教師能覺察工具理性的宰制,進一步能改造社會,除了批判教育學開始在課程思想上興盛外,後現代(postmodern)理論的也開始崛起,一方面延續了前述的批判教育學與概念重建的理論脈絡,另一方面則將課程理論的功能,視為一種幫助理解情境的工具,而非用為以合理化既有的制度結構的方式,或者為了達成某目標而做的改變。
教師與學生的主體性開始受到重視,課程關注學習者的學習成長歷程,重視學習者與教師之間在學習過程中的關係,以及在學習歷程中所創造的意義。課程不再局限於只是既定的文本與外界設定的目標,而變為一種具體行動,而數位時代的來臨,課程科技媒體的介入,課程變成是一種教學型態的組織活動,而教學則是課程的再編輯與改良,這些論述讓課程與教學間,教師與學生間的關係更加緊密。
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以引擎創造汽車, Mercedes-Benz 又將如何以 AI 重新定義汽車?

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AI 人工智慧,正在快速改變你我世界。從客服中心的對答到文章的生成, AI 似乎越來越無所不能。與你我生活息息相關的移動生活同樣沒因此例外, AI 不僅讓座艙內車載資訊系統的語音系統聰明應答,更可逐步取代人類掌握方向盤自動駕駛。巧合的是,積極利用 AI 改變汽車樣貌與功能的,更是 130 多年前發明汽車的 Mercedes-Benz!
從 Siri 、Chatbot 、ChatGPT ,到 Bing 搜尋引擎, AI 成為了生活中不可忽視的存在。 AI 發揮分析語言及推測使用者意圖的強項,讓過去需要人類親力親為的服務與對談,成為了 AI 當前最火熱的應用功能。汽車產業中也有相同運用,座艙內的車載資訊系統正是最好例子。透過聲控操作車輛功能,讓駕駛不再需要用手一鍵一鍵地輸入指令,更輕鬆直覺,也更便利安全。但 AI 的強大可不僅於此,透過對圖像能力的處理與深度學習,更一步步實現全自動駕駛願景。
AI 於汽車產業的應用,放諸全球每個汽車品牌都在積極努力。身為汽車的發明者, Mercedes-Benz 曾以內燃機改變了人類的移動方式,以當前的發展趨勢看來, Mercedes-Benz 很有可能要再度運用 AI 科技,改變汽車於人類歷史中的定義。
AI 能帶給車主何等的科技便利? 以 Mercedes-Benz 的 MBUX 多媒體系統發展來說明
開車時要如何讓旅程更添便利與樂趣?從收音機的發明開始,車廠們從不停止創新。在安全的基礎上,設置更進階的汽車音響、透過衛星訊號的導航系統、利用連網能力引入更多元的功能等。 Mercedes-Benz 於 2018 年推出 MBUX 多媒體系統,更開拓了汽車產業的全新領域。雖然聲控不算是最新的科技,但搭載於當時 A-Class 上的第一代 MBUX 多媒體系統,可以透過 AI 學習,讓駕駛使用如「我覺得冷」的人性化口語,命令車輛聰明自動地調高空調溫度,並結合大尺寸的觸控螢幕與高度個人化設定,達到因人而異的介面風格。此外,亦可發揮 AI 運算與學習能力,分析駕駛愛聽的音樂類別、常去的餐廳等安排建議,直接顯示於介面上。

立基於第一代基礎, 2021 年第二代 MBUX 多媒體系統迎來了更智慧的更新。延續前一代的大尺碼螢幕規格,創造出更大且前所未見的顯示介面。且不僅針對駕駛,更能針對座艙內的每位乘客進行貼心功能。後座乘客也可以直接與 MBUX 語音助理溝通、夜間拿取前方置物箱內物品時副駕駛座室內燈主動開啟等等。針對駕駛部分更是無微不至,駕駛要倒車時系統會自動收起後擋玻璃電動遮陽簾、要調整後視鏡時駕駛只需注視欲調整的後視鏡,就可直接進行控制;不僅如此,更研發出擴增實境抬頭顯示器,讓導航路徑可與前方環境合而為一,駕駛無需低頭觀看地圖。
而在第一代 MBUX 多媒體系統研發不到五年時光內,第三代 MBUX 多媒體系統將於 2023 年問世,啟用 5G 模組,加強即時連線的應用能力。在車輛靜止時,要於車上進行視訊會議、觀看 TikTok 影片或是玩個 Angry Bird 都不成問題。更強大的沈浸式體驗也是第三代 MBUX 多媒體系統的強項,將讚譽為柏林之音 Burmester® 環場音響系統結合環景式內裝照明,讓燈光可隨著音樂節奏改變照明效果,再搭配 Dolby Atmos® 音效科技,打造聲歷其境的環繞音響體驗與體感震動,大幅豐富聽覺體驗。

AI 如何創造安全未來 看看領先的 Mercedes-Benz 怎麼做?
無論是汽車發明前的馬車,或是搭載著內燃機或電動馬達的汽車,駕駛皆是以人為主。車輛上的介面亦應以使用者為導向,盡可能增加駕駛便利性與行車安全。畢竟人非機器,駕駛過程會受到各種身體、心理狀況影響,行車安全也會隨之起伏,而往往意外就是在此分心或失誤中產生。
正因 AI 科技的日新月異,如何能改善行車安全,成為了工程師們的重要課題。透過感應器的資料收集,再結合圖像判斷能力與豐富的大數據,以及 AI 強大的深度學習,讓輔助駕駛科技一步步地朝向「自動駕駛」邁進。也因當前自動駕駛科技的發展火熱,國際汽車工程師協會( Society of Automotive Engineers,SAE ) 將自動駕駛以自主能力區分,從 Level 0 到 Level 5 區分出六種自動駕駛等級。當前諸多車廠都已達到的 Level 2 ,於定義上仍屬於「輔助」階段,非真正的自動駕駛科技,意味著駕駛不能離開方向盤,駕駛必須時時監督輔助駕駛功能。簡而言之,仍是人為主、科技為輔的階段。
而 Level 3 開始,自動駕駛科技可以適度地接管車輛。當系統要求,駕駛需要立刻接手車輛操控,換言之,駕駛可在某些路況或路段交由車輛自動駕駛; Level 4 則是實踐了高度自動,基本上除了極端的氣候或環境影響外,駕駛不須時時注意方向盤、油門等操控,車子都能執行自駕。如計程車的自駕服務,方向盤或油門踏板可能無須安裝等。而到了 Level 5 ,則是完全交由系統自主操控,在「任何條件」下車輛都能自動駕駛,無需人類操控。
Mercedes-Benz 不僅於 MBUX 多媒體系統中高度結合 AI 科技發展,在自動駕駛輔助上有著領先業界的地位。 2023 年 Mercedes-Benz 成為了全球首家於美國內華達州獲得 Level 3 有條件自動駕駛國際認證的汽車品牌,在特定的路線上與特定條件中,駕駛可以將駕駛任務交由系統來執行。

你以為 Mercedes-Benz 於自動駕駛的領導地位僅此於此嗎?其實不然。 Mercedes-Benz 其實也已成功開發出 Level 4 自動駕駛科技,被德國聯邦汽車運輸管理局核准在斯圖加特機場的 P6 停車場中使用,實踐無人自動停車技術。意指當駕駛開車進入此停車場後,點擊智慧手機應用程式並發送到預先預定的停車位,駕駛就可離開, Level 4 自動停車功能會自動把車輛停妥到指定車位。駕駛再也不用辛苦於停車場中找尋車位,再也不用擔心自己停車技術不佳而無法停好車。一切的停車動作,交給 AI 掌控的 Level 4 自動停車功能即可。

身為汽車發明者 Mercedes-Benz 更要重塑汽車未來樣貌
從過去的汽車發展軌跡可以發現,過去重點以硬體設備為主;而當前或是未來汽車的核心價值,則會奠基在車廠於車內系統的軟體科技水平之上。許多車廠為了迎合此改變,期望透過與其他科技公司合作,串接現有軟體介面,試圖縮短革新的時間,但對於汽車發明者 Mercedes-Benz 而言,更專注於自有系統與架構研發。適度地與 NVIDIA、Google 等 科技大廠聯手開發,目的就是要打造完整的自有科技團隊與生態系。這點或許是品牌的自我高度期許,也或許是身為汽車發明者的責任使然。
AI 正改變人類社會中的各個層面,其中也包含汽車產業。以硬體定義車輛品質的時代已然過去,在使用者體驗上考驗著眾車廠如何以使用者體驗為核心,發展車用軟體系統,以創造消費者於車輛內的全新體驗。未來汽車產業將不會只是傳統製造業,更須引進科技業的核心追求突變。 Mercedes-Benz 近年來的發展路徑,不僅是最佳說明,也為車壇發展開啟了一條明燈。