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【STEAM活動】從設計到實踐必讀指南(附15個案例參考)

根據立法會的資料,政府在《施政報告》中提出了大力推動STEAM教育的計劃,以配合香港未來發展創科的大方向,並積極推動STEAM教育在中小學階段的普及化和發展,不論是家長還是教師來說都是一個重點認知的趨勢。為了培養學生學習科學與科技的興趣和能力,教師在學校都會設計一些STEAM活動,作為一個新的課題,設計其間可能會遇到一些困難。

資源限制可能成為一個挑戰,因為STEAM活動通常需要相應的設備和資源,例如實驗器材、電腦軟硬體、工具等。學校或組織可能面臨資源有限的情況,這可能限制了活動的範圍和實施方式。此外,跨學科整合也可能帶來困難,STEAM活動要求將科學、工程等不同學科進行整合,這需要教師在設計活動時能夠找到合適的連結點和教學策略,使學生能夠全面理解和應用這些知識。另外,激發學生的動機和參與度也是一個挑戰,教師需要思考如何設計活動,使學生能夠主動參與、探索和解決問題,並鼓勵他們在學習過程中保持積極的態度。

本文將從零開始,提供設計STEAM活動的須知,和提供詳細的案例供參考,這些案例涵蓋各種主題和應用,可作為設計自己STEAM活動的參考。

STEAM活動5大設計重點

STEAM活動的設計應重點考慮以下五個要素:

    • 明確的學習目標及評估方法:在設計STEAM活動時,需要明確設定學習目標,確定希望學生在活動中獲得的知識和技能。同時,也需要考慮如何評估學生對這些目標的達成程度,以便進行有效的評估和反饋。

    • 涵蓋跨學科元素:STEAM活動應該涵蓋科學、技術、工程、藝術和數學等多個學科領域。透過跨學科的結合,可以促進學生的綜合學習和思維能力的發展。

    • 選擇具有現實意義的題材:STEAM活動的題材應該與現實生活相關,能夠引起學生的興趣和好奇心。這樣可以增加學生的參與度和動機,並且讓他們能夠將所學應用到實際情境中。

    • 以互動和實驗為基礎:STEAM活動應該注重學生的互動和實驗。通過小組合作、討論和實際操作,學生可以更好地理解和應用所學知識,同時也能夠培養他們的合作和解決問題的能力。

    • 鼓勵學生展現創造力:STEAM活動應該鼓勵學生展現創造力和想象力。給予學生一定的自由度和空間,讓他們能夠提出獨特的解決方案和創意的想法,這樣可以激發他們的創造力和創新思維。

STEAM活動(1):氣球動力車

    • STEAM活動目標

        • 學習牛頓運動定律和物理學原理

        • 培養學生的工程技能和問題解決能力

        • 促進學生的創造力和合作能力

    • STEAM活動簡介: 

在「氣球動力車」中,學生將使用氣球來驅動自製的車輛。這個活動結合不同的物理定律,同時測試學生的工程技能。風力車適合學習牛頓運動定律。在這個實驗中,學生將使用氣球、膠瓶、飲管、竹籤和瓶蓋來製作一輛車,令用氣球吹出來的空氣作為動力,令車輛可以向前移動。

為了安裝車輪,學生需要按照以下步驟進行組合:

首先,將兩根略寬於瓶子的飲管剪斷,並將它們黏貼在瓶子的一側。再剪斷兩根竹籤,使其稍微長於飲管。老師應提前在四個瓶蓋上預先鑽孔,作為氣球動力車的車輪。學生可以將車輪推入竹籤上,將竹籤插入飲管中,然後在竹籤的另一端插入另一個車輪。

然後,將另一支飲管插入氣球中並用橡筋綁緊以提供動力 ,將氣球放到動力車的上方。在車輪的反面的膠瓶上剪個小孔,再將飲管的另一端插入膠瓶內部,然後從頂部伸出。學生他們可以通過飲管將氣球吹起來,用手指堵住氣孔。當釋放飲管和車輛時,學生可以觀察到牛頓三運動定律的運作:空氣離開氣球並推動車輛前進。

    • 需準備物資

        • 膠瓶

        • 飲管

        • 竹籤

        • 瓶蓋

        • 膠紙

        • 氣球

        • 橡筋

    • 適合年齡:5-12歲

STEAM活動(2):橡筋動力車

    • STEAM活動目標

        • 培養學生的工程技能和解決問題的能力

        • 介紹勢能和動能的概念

        • 提供學生進行實驗和測試的機會

    • STEAM活動簡介

學生將使用紙板制作車身,類似於風力驅動車。他們將使用相同的飲管和竹籤軸方法。然而,對於車輪,他們將使用帶有海綿的CD,並用膠紙固定在一起。

學生需要在車頭的正中央剪一個正方形孔,通過這個孔將穿過前軸的飲管。然後,他們將橡皮筋打結成一個環,套在露出的竹籤軸上。在車的中心位置,剪一個縫隙,將一個紙夾(迴形針)插入其中,然後將橡皮筋環繫在上面。學生將旋轉前輪並釋放它們,使車子滾動前進。

這個項目讓學生與潛在能量和動能互動。當他們上緊前軸時,創造了潛在能量,當他們釋放時,它轉化為動能。你還可以討論能量既不會被創造也不會被消滅,而會在車停下時變成摩擦,這使它成為一個很好的STEM實驗。

    • 需準備物資

        • 紙板

        • 飲管和竹籤

        • CD

        • 海綿和膠紙

        • 紙夾(迴形針)

        • 橡筋

        • 剪刀

    • 適合年齡: 11-16歲

STEAM活動(3):製作浴球

    • STEAM活動目標

        • 學習化學反應原理,主要是酸鹼反應

        • 培養學生的實驗技能和觀察能力

        • 提升學生的創造力和集中力

    • STEAM活動簡介

        • 製作浴球是一個結合化學原理和手工製作的STEAM活動,在這個活動中,學生將製作自己的浴球,並觀察酸鹼反應產生的泡泡和氣味。

        • 學生將使用檸檬酸、小蘇打粉、粟粉、浴鹽 Epsom Salt、精油、水和橄欖油來製作浴彈。先在一個大碗中混合檸檬酸、小蘇打粉、粟粉和浴鹽,然後在另一個細碗中將一兩滴精油、水和橄欖油混合在一起。然後 ,非常緩慢地細碗中混合物加到大碗中,將它們徹底地混合在一起以防止起泡。讓混合物靜置幾分鐘,它的外觀和感覺應該像濕沙,如果仍然太乾,一滴一滴地加橄欖油,但不要過度令它太濕潤。

        • 將混合物分成幾個小碗中,並加入食用色素,並用手混合顏色。然後,將不同顏色的混合物分層放入球形模具中,中間可以放一些小玩具、閃粉或花瓣作為額外的裝飾,再將它們壓緊。最後,讓浴彈在模具中乾燥幾分鐘後,輕輕取出上半部分,再放置一至兩個小時,然後小心地將下半部從模具中取出,最後讓其在室溫下乾燥一晚。

    • 需準備物資

        • 1/2 杯檸檬酸

        • 1 杯小蘇打粉

        • 1/2 杯粟粉

        • 1/2 杯浴鹽 Epsom Salt

        • 精油

        • 1 茶匙水

        • 1 茶匙橄欖油

        • 球形模具(例如透明塑膠製的聖誕裝飾)

    • 適合年齡:5-12歲

STEAM活動(4):雞蛋降落傘

    • STEAM活動目標

        • 培養學生對重力和工程學的知識的結合

        • 透過建造結構,使學生學會保護從高處摔落的蛋不破裂

        • 提供學生進行實驗和測試的機會,培養創造力和解決問題的能力

    • STEAM活動簡介

        • 學生必須建造一個降落傘和保護層,使蛋從高處摔落時不會破裂。你可以自行設定一個的物資清單,或者讓學生們自行帶來他們認為有用的物品。活動鼓勵學生們的利用他們創造解決問題,因為有多種方法可以保護蛋的安全。學生可以在一段時間內測試他們的產品,根據結果進行修改。他們需要確定設計中的問題所在,以及如何修正它。

    • 需準備物資

        • 建造材料,如紙板、泡泡紙、膠紙、棉花等

    • 適合年齡:5-12歲

STEAM活動(5):摩天大樓建築師

    • STEAM活動目標

        • 培養學生在工程領域的創造力和創新能力

        • 提供學生機會建造用飲管的摩天大樓,培養他們的工程實踐能力

        • 測試學生的問題解決能力

    • STEAM活動簡介

        • 活動中,給予學生一定數量的飲管和膠紙,要求他們使用這些材料建造最高的摩天大樓。你可以根據時間和可用材料決定給予學生多少材料,你也可以將這個活動變成一場比賽,增加學生的樂趣和激發潛能。

        • 建造飲管摩天大樓將讓學生應用他們在課堂上學到的工程知識,創造一個穩定的結構,並將其延伸到高處。學生需要有創造力和創新性,確定如何建造能夠保持穩定且追求最高高度的塔樓。這個活動還會測試學生的問題解決能力。如果他們的摩天大樓倒塌了,他們需要找出原因,並想辦法避免和再次嘗試。

    • 需準備物資

        • 飲管

        • 膠紙

        • 測量尺

    • 適合年齡: 11-16歲

STEAM活動(6):建築橋樑

    • STEAM活動目標

        • 培養學生的問題解決能力和創造力

        • 透過使用材料如飲管或牙籤建造橋樑,令學生了解工程學的概念

        • 測試學生構建穩固橋樑的能力,並了解結構如何支撐重物

    • STEAM活動簡介

        • 教師選擇預先設計好橋樑的結構,或讓學生自行設計他們的橋樑。學生們將使用飲管或牙籤構建橋樑的結構,並使用黏合劑如膠水將所有部分黏合在一起。學生需要確定他們在有限的材料數量內創建一個穩定和功能性的結構,同時可以承受不同重量的物體。

        • 你可以讓學生通過測試不同重量的物體來判斷他們的橋樑的成功程度。先從輕的物體如鉛筆開始,逐漸增加重量,直到達到最重的物品如教科書。儘管牙籤很幼,但一個良好的結構可以支撐甚至重的物品。教師也可以通過將這個活動變成小組之間的友好競爭,來提高的投入度。

    • 需準備物資

        • 牙籤/飲管

        • 膠水或其他黏合劑

        • 不同重量的物體(如鉛筆、書籍等)

    • 適合年齡 : 11-16歲

STEAM活動(7):美味的DNA

    • STEAM活動目標

        • 通過實踐練習,引導學生對生物學的重要概念有更深入的理解

        • 通過使用糖果等食材,增加學生在課堂上的參與度和興趣

    • STEAM活動簡介

        • 在這個項目中,長條軟糖將充當DNA的線,而圓形軟糖則作為附在上面的基因。通過將牙籤穿過糖果來固定結構。學生可以視覺化DNA結構,並直接參與構建過程。他們可以討論DNA的組成部分,如鹼基對和遺傳信息傳遞的過程。同時,學生還可以展示他們的創造力,根據他們的理解和想法設計自己獨特的DNA結構。這個活動不僅通過實踐練習來增加學生的參與度和興趣,還可以幫助他們更好地理解生物學的重要概念。通過構建可食用的DNA,他們可以將抽象的概念轉化為有形的形式,從而更容易理解和記憶。

    • 需準備物資

        • 圓形軟糖

        • 長條軟糖

        • 牙籤

    • 適合年齡: 5-12歲

STEAM活動(8):平衡小丑

    • STEAM活動目標

        • 讓學生了解重心和平衡的概念,並培養他們的問題解決和創造力技能

        • 通過實踐操作,讓學生理解物體的重心位置對平衡的重要性

        • 鼓勵學生進行設計和裝飾,培養他們的藝術創造力

    • STEAM活動簡介

        • 學生將使用物資建造一個來製作一個平衡小丑。他們需要將竹籤的尖端以45度角插入酒塞的兩側(朝上方向),並在頂部中心插入牙籤。然後,他們將製作兩個大小相等的造型粘土球,壓在竹籤的兩端上。最後,孩子們可以根據自己的喜好對平衡小丑進行裝飾。完成製作後,學生可以檢查玩具是否能夠平衡。如果傾向一側,他們可以調整竹籤的角度,直到玩具能夠完全「站立」。由於粘土球比酒塞重,它們將重心帶到牙籤的底部。為了使玩具能夠「站立」,這些球的重量也必須保持平衡。調整竹籤的角度有助於補償尺寸上的差異,並使小丑保持平衡。

    • 需準備物資

        • 酒塞

        • 兩支竹籤

        • 牙籤

        • 粘土

        • 裝飾材料(如紙張、顏料等)

    • 適合年齡: 5-8歲

STEAM活動(9):瓶中雲

    • STEAM活動目標

        • 讓學生了解有關天氣系統和降水的知識

        • 通過實踐操作,觀察和模擬雨天的形成過程

        • 培養孩子的觀察和實驗能力,並引發他們對天氣和科學的興趣

    • STEAM活動簡介ag

        • 學生將製作一個「瓶中雲」,並觀察模擬降雨的過程。他們需要將瓶子注滿水,接近滿滿的狀態。然後,在瓶子的表面上均勻地噴上剃鬚膏,使其完全覆蓋住水面,形成一個雲朵狀的層次。

        • 接下來,他們需要準備一個裝滿並添加了藍色食用色素的水。學生可以使用滴管,將藍色水滴在剃鬚膏雲朵的頂部,觀察模擬雨天的形成過程。

        • 這個活動可以讓學生直觀地了解雲和降水的形成過程,其中剃鬚膏代表了雲,藍色的水滴代表了雨滴。通過滴水的過程,孩子們可以觀察到雲朵飽滿時開始產生降雨,水滴透過雲層下降,模擬現實中的雨天情景。

    • 需準備物資

        • 玻璃瓶

        • 剃鬚膏

        • 食用色素(藍色)

        • 藥水滴管

    • 適合年齡: 5-8歲

STEAM活動(10):沙漏鐘擺

    • STEAM活動目標

        • 介紹鐘擺的物理原理,並觀察和探索鐘擺的運動規律

        • 培養學生的觀察、實驗和數學概念應用能力

    • STEAM活動簡介

        • 學生將製作一個「沙漏鐘擺」,觀察漏斗進行鐘擺運動。首先準備三條一樣長度的長繩,利用橡筋將它們平均地綁到漏斗三端,然後將漏斗懸掛在木棍並舉到高的地方,再在地上放一張紙來接住沙子。準備好後可以請學生用沙子填充漏斗,填充時用手指堵住漏斗的開口。當你將它從中心點拉開並放手時,它會來回擺動,直到達到平衡點,而沙痕正正是數學方程式運作的展示。

    • 需準備物資

        • 長繩

        • 剪刀

        • 橡筋

        • 漏斗

        • 掃帚柄或木棍

        • 廢紙

        • 工藝用沙

    • 適合年齡: 5-8歲

STEAM活動(11):爆炸袋

    • STEAM活動目標

        • 觀察和探索酸鹼混合產生二氧化碳的反應,並引發他們對化學的興趣

        • 培養學生的觀察、實驗和安全意識

        • 理解酸鹼中和反應的基本原理

    • STEAM活動簡介

        • 學生將進行一個「爆炸袋」的化學實驗,重點是在安全的情況下了解酸鹼混合化學反應。開始前戴上安全護目鏡以確保安全。首先將醋倒入大的拉鍊密封袋中,並加入幾滴食用色素。然後將袋子的中間部分扭緊,用夾子固定,以留出頂部的空間。下一步是把小蘇打粉加到袋子頂部的空間中再密封好袋子,再小心地將其放在室外。到了安全的地方後可以取下夾子,讓小蘇打粉和醋混合起來(如果需要,輕輕搖晃一下),退後一些,觀察它膨脹和爆炸

    • 需準備物資

        • 1/2 杯醋

        • 1/4 杯小蘇打粉

        • 3L以上的拉鍊密封袋

        • 食用色素

        • 文件夾夾子

        • 安全護目鏡

    • 適合年齡:  8-12歲

STEAM活動(12):DIY刮刮卡

    • STEAM活動目標

        • 培養學生的創造力和藝術技能,並引發對化學的興趣。

        • 通過實際操作,讓學生理解材料的特性,如蠟筆和塗料的結合。

    • STEAM活動簡介

        • 首先用膠紙將卡片固定在桌上,學生可以運用創意,用不同顏色的蠟筆完全填滿卡片。然後在一個小碗中混合黑色塑膠彩和透明洗衣液,將混合物簿簿地塗在卡片上,等待它變乾。變乾後,重覆塗上和變乾步驟最少2次。等完全乾燥後,小心地剝掉膠帶,學生可以憑著自己的創意用硬幣或竹簽在塗層上刮出文字和圖案。

    • 需準備物資

        • 白卡紙

        • 蠟筆

        • 膠紙

        • 2 湯匙透明洗衣液

        • 2 湯匙黑色塑膠彩

        • 畫筆

        • 小碗

        • 湯匙

    • 適合年齡: 6-12歲

STEAM活動(13):檸檬火山

    • STEAM活動目標

        • 通過這個「檸檬火山」實驗,讓學生觀察和探索檸檬汁的檸檬酸與小蘇打粉的反應

        • 培養孩子的觀察和實驗能力,並引發他們對化學的興趣

        • 引導孩子思考和討論有關酸鹼反應和化學性質的問題

    • STEAM活動簡介

        • 學生將使用檸檬汁和小蘇打粉,觀察酸和鹼的反應,並觀察二氧化碳氣體的釋放過程。首先將第一個檸檬的底部切掉一點,使其能夠平放,並從頂部取出果核。然後將第二個檸檬切半和榨汁並在一邊。再用叉子搗碎第一個檸檬內部,搗碎時要確保所有檸檬汁都保留在檸檬內部,並放在盤子上。再在檸檬中加上數滴洗潔精和少量小蘇打粉,這個時候檸檬應該開始起泡,用叉子攪拌令它產生更多的泡沫。學生可以通過添加更多的小蘇打粉、洗潔精和剩餘的檸檬汁來持續反應,如有需要可以幾滴食用色素令實驗可以更容易觀察。

    • 需準備物資

        • 兩個檸檬

        • 1 湯匙小蘇打粉

        • 洗潔精

        • 食用色素(可選)

        • 盤子、刀、叉和杯子

    • 適合年齡: 8-12歲

STEAM活動(14):玩具發射台

    • STEAM活動目標

        • 培養學生的創造力和工程設計能力,同時引發對機械原理和物體運動的興趣。

        • 通過實際操作,讓孩子們理解槓桿原理和力的轉換

    • STEAM活動簡介

        • 在這個活動中,學生將使用一塊長木板和金屬罐等材料製作一個腳踏的發射器,發射器可以玩具球、小玩具或其他物體發射到目標上。首先,用剪貼彩色紙的方式設計金屬罐並用膠紙固定好,同時運用創意,發將長木板塗上塑膠彩和等待它變得乾燥。乾燥後,由導師利用熱溶膠將即棄杯貼在長木板的一邊。然後,由學生使用橡筋將金屬罐固定在長木板的中間作為支點。將乒乓球或其他小物體放入杯中,然後用腳踩長木板的另一邊,將物體發射到室內的目標上。

    • 需準備物資

        • 乾淨的金屬罐(如咖啡罐)

        • 彩色紙

        • 膠紙

        • 長木板

        • 塑膠彩和畫筆

        • 熱溶膠

        • 即棄杯

        • 橡皮筋

        • 乒乓球或其他小物體

    • 適合年齡: 6-12歲

STEAM活動(15):腳踏火箭

    • STEAM活動目標

        • 讓學生探索壓縮空氣的原理,使用氣壓發射火箭,並觀察火箭的飛行表現

        • 培養孩子的科學探索能力、工程創造力和問題解決能力

        • 引起學生對氣壓和飛行原理的興趣,並鼓勵孩子們進一步探索航空航天領域的知識

    • STEAM活動簡介

        • 在這個活動中,學生將使用一個空的果汁袋和一些簡單的材料製作一個「腳踏火箭」,他們將學習如何利用壓縮空氣的力量發射火箭。首先斜切果汁袋附有飲管的一端,將斜切了飲管的尖端插入果汁袋上的飲管孔中。下一步是將普通飲管剪成一半,這將成為你的火箭的中軸,再使用有色卡紙製作三個梯形作為火箭的翼鰭,尺寸如下:底部8cm x 高度2.5cm x 頂部2cm。將其中兩個梯形放在一旁作為整片的翼鰭再把將最後一個梯形垂直剪成兩半。然後使用膠帶將整片翼鰭黏在飲管的兩側,但要注意不要壓扁飲管,再將半個翼鰭垂直黏在每個整片翼鰭上,學生可以用顏色筆裝飾翼鰭。最後,將一小塊模型黏土滾成球狀,黏在火箭的頂部,令飲管完全密封。學生如要發射火箭,可以先通過插入果汁袋上的飲管將果汁袋充氣,並透過彎曲飲管來瞄準目標,然後將火箭放在果汁袋的飲管上,再用力踩下果汁袋,火箭就會成功起飛!

    • 需準備物資

        • 空的果汁袋

        • 一根果汁袋附有的飲管

        • 一根普通飲管

        • 有色卡紙

        • 膠紙

        • 模型黏土

        • 顏色筆

        • 剪刀

    • 適合年齡: 6-12歲

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