外文翻译资料

关于STEAM课程对小学生科学创造力影响的调查

Ngoc-Huy Tran¹， Chin-Fei Huang¹， Kuo-Hung Hsiao²，Kuan-Li Lin¹ and Jeng-Fung Hung¹*

¹台湾高雄国立高雄师范大学科学教育与环境教育研究所，²台湾高雄国立科技博物馆藏品研究部

目前为止，人们对创造力，尤其是科学领域的创造力，有几种不同的观点。此外，STEAM（科学、技术、工程、艺术和数学）教育在世界各地越来越成功和广泛；然而有关STEAM教育对科学创造力影响的研究却很少。因此，研究STEAM课程对学生科学创造力的影响至关重要。本研究选取小学生作为研究对象进行调查，STEAM课程的主要主题是笔者团队开放、创造的有关锁科学概念的房子形状的省钱管。本研究有两个阶段的课程，分别是锁科学课程（2周）和STEAM课程（2周），66名来自不同课程的小学生被分为对照组和实验组。采用平衡设计，对照组先上锁科学课程，再上STEAM课程，实验组则相反，且实验的前后测采用克朗巴赫的“科学创造力测验”。经配对样本t检验，两组学生的科学创造力（包括流畅性、灵活性和独创性三个维度）都有显著的提高，然而只有科学创造力中流畅性和灵活性两个维度表现出较大的提高，独创性维度则相对保持不变。除此之外，本研究还发现在参与STEAM课程之后男女生在科学创造力方面没有实质性的差异并提供了进一步的讨论。

关键词：科学创造力，科学教育，steam，STEAM课程，小学生

介绍

根据经济合作与发展组织（OECD,2019a）关于2030年未来教育与技能倡议的研究，创造力是创造新价值和寻求解决困难挑战的最重要和必要的因素之一，也是确保可持续发展的一个日益重要的方面（Said-Metwaly et al.,2018）。此外，根据Meador（2003）的研究，在处理科学任务时学会了创造性思考的人能够将这些技能应用到其他方面上。

虽然有很多观点靠近创造力，但大多数研究认为创造力主要有行动、生产、不平衡和对问题的敏感性这四个元素。总而言之，创造力可以被定义为一种特定的能力，一种由环境感知产生的行为，这种感知承认了某种不平衡，从而导致生产活动挑战了思维的模式化过程和规范。然后以一个实体对象甚至一个情感结构的形式去探索和创造一些新事物，并以创造性的方式解决现实世界的问题（Guilford, 1950 ； Huang et al., 2017 ； Walia, 2019）。大多数教育家认为创造力可以通过学习获得(Ford amp; Harris, 1992；Hoffman et al., 2021)。因此，世界各地的许多学者和教育工作者认为创造力是教育的目标之一，对未来至关重要（Shi et al., 2017；Suyidno etal., 2019）。

根据这一观点，PISA 2021 在学校里以创造性思维为主题（OECD, 2019b）。然而在正规教育中，Newton and Newton （2010）发现因为缺乏标准化的创造力训练课程，小学教师对科学创造力的概念要么狭隘，要么不恰当。因此，本研究的目的是为小学生开发一个系统的课程来提高他们的创造力。

如前所述，创造力的定义有一系列基于研究领域的含义，并且是以特定领域的解释呈现的。尽管这些定义在认知结构上是相同，但在本质上有显著差异的（Csikszentmihalyi, 1996），所以不同的观点会影响对创造力的研究。在这项研究中，我们关注的是科学领域的创造力，也被称为科学创造力。

科学创造力是科学天赋的子集或形式，是一种特定领域的创造力，指的是人类将自己的科学背景专业知识与领域相关的创造力相结合去实现科学愿景（Amabile, 1996；Sternbergand Lubart, 1993；Hu and Adey, 2002；Ayas and Sak, 2014；Author, 2019）。 Ayas 和 Sak（2014）将科学创造力更加具体化，认为其是几个认知和非认知变量聚合的结果，如智力、与创造相关的技能、科学能力、个性特征和动机、兴趣、注意力、对知识的探索以及智力元素的随机排列。它可以被看作是一个涉及三个不同阶段的解决问题的过程，这些阶段包括假设的产生、实验的设计和实施以及证据的评估，而能够为特定的问题或环境产生大量假设是科学创造力最重要的特征之一。根据Kind和Kind（2007），科学创造力的一个关键标准是关注“真正的”科学家所做的事。为了解决正在成为全球性问题和威胁的科学和环境问题（Dunlap and Jorgenson, 2012），不仅仅是科学家，人类也必须运用他们的科学创造力。因此，这项研究在更大程度上证实了将创造力的定义集中在科学创造力上的重要性。

许多研究都发现具有高创造力技能的人有更加深刻的兴趣感，并且他们的知识和经验之间也具有更强的相关性，这些都能使他们产生新的想法（Lubart, 1994 ； Feldhusen and Goh,1995；Thuneberg et al., 2018；Conradty and Bogner,2019）。从另一个角度来说，跨学科思维技能或综合学习将是磨练人 类创造力和使知识更加全面、持久和通用的关键因素（Newton, 2000）。 Conradty and Bogner （2019）认为STEAM（科学、技术、工程、艺术和数学）课程是跨学教育的一种策略。Ngo and Phan （2019）还指出基于项目的学习策略中的多学科方法符合 STEAM 的概念。也有不少研究证实了学生的科学创造力在参加 STEAM 课程后显著提高（Kim et al., 2014；Genek andDo an ğ ccedil;a Kuuml;ccedil;uuml;k, 2020；Ozkan and Topsakal, 2021）。然而，Perignat and KatzBuonincontro（2019）在一篇综合文献综述中指出为了使STEAM教育发展成为一种有效的教学方法，还需要研究STEAM在实践中产生的影响。

因此，本研究的目的是确定一个最适合培养小学生科学创造力的 STEAM 课程设计。通过基于项目的学习方法本研究创建了一个有“锁科学课程”和“STEAM课程”两个阶段的STEAM课程，其中STEAM课程的重点是完成组装一个房子形状的省钱管的项目，并调查在不同条件下产生不同结果的原因。下一节将详细介绍项目设计的基础（方法部分）。

总之，本项研究有两个关键的研究问题：

1. 根据科学创造力的构成分数（流畅性、灵活性和独创性），哪种课程阶段设计顺序对小学生科学创造力的影响更显著？
2. STEAM课程对不同性别的学生的影响是否存在差异？

本研究所有参加课程的学生将在课堂上同时进行科学创造力的测试，但如果学生回答的数量很低，将无法确定这是否是由于学生缺乏完成测试的决心还是其他原因导致的。这也导致本研究有一定的科学局限性。简言之，本研究会统计所有的数据以及相关的看法，经配对样本t检验表明对照组和实验组的科学创造力都有显著提高。

材料和方法

参与者

本研究在台湾的一所城市小学进行，共有66名来自两所小学的学生自愿参与课程和调查。他们被随机分为对照组和实验组，详细信息如表 1所示，参与实验的学生如图 1所示。在整个课程前后，两组经历了不同的阶段课程设计的学生都被要求完成科学创造力测验（Hu and Adey,2002）。接下来将介绍课程设计的各个方面。

表 1表所有参与者的分布情况

图 1房子形状的省钱管和参与研究的学生的照片

研究设计和STEAM课程设计

本研究旨在探讨STEAM课程如何影响国小学生的科学创造力。基于 STEAM 的课程的关键主题是由笔者团队设计制作的房子形状的省钱管，这种省钱管除了能像其他省钱管一样帮助保存硬币之外，还能自动将不同面额的硬币分类到不同的内部的存储隔间中，但学生必须学习锁科学、技术、工程和数学原理才能理解它的复杂性。除此之外，这项研究的STEAM课程也可以帮助学生掌握房子形省钱管的总体原理。两组学生都必须装配、安装和绘制他们自己的房子形状省钱管，并使用自己的省钱管来调查各种条件设置下的各种结果。因此如图 2所示，本研究设计了一个由三名专家(男 2名，女 1名；所有专家都是科学教育专业的)评审验证的两阶段、四个步骤的STEAM课程。

图 2 房子形省钱管的STEAM课程设计

尽管所有学生都经历了项目的这两个阶段，但本研究的目的是确定“STEAM课程对学生科学创造力的影响”以及“哪种课程阶段设计顺序更有助于提高学生的科学创造力”。本研究采用平衡设计来确定关键研究问题的潜在结果。对照组的学生先进行第一阶段课程（锁科学课程）的学习，然后再进入第二阶段课程（STEAM课程）的学习，这种课程设计有助于学生先构建科学原理，再通过参与STEAM课程引导他们整合这些概念。相反地，如图 3所示，实验组的学生需要先进行第二阶段，然后再进行第一阶段，这种课程设计能够帮助学生在第二阶段STEAM课程的学习过程中自学跨学科的专业知识，然后引导他们概括相关的科学概念。

图 3 本研究的设计结构

对照组（阶段1到阶段2）格的特点是首先建立学生的科学原则，然后通过参与STEAM课程来引导他们整合这些概念。而实验组（第二阶段到第一阶段）的特点是允许学生自己学习。

本研究的设计是一种交叉研究方法，使用这个方法主要有两个原因：1、我们不知道不同教学方法的顺序是否会影响结果。2、两组学生需要接受相同的教学方法以获得更好的研究伦理。

从图 3中可以看出前测和后测数据的比较被用来验证“根据科学创造力的构成分数（流畅性、灵活性和独创性），哪种课程阶段设计顺序对小学生科学创造力的影响更显著”和“STEAM课程对不同性别的学生的影响是否存在差异”这两个研究问题。

手段和计分

本研究以科学创造力测试（HuandAdey，2002）为主要工具，具体情况见如表 2所示。Author （2019）重新测试并验证了该测试，结果表明两组学生的科学表现和创造力正确地代表了他们的科学创造力。Hu和Adey 的研究采用科学创造力测验考察了中学生的科学创造力，克伦巴赫的alpha;信度达到0.89。该测试还被转换成中文并在中学生中（共82个人，其中38名男性、44名女性；平均年龄标准差14.1plusmn;1.1年）重新测试，修订后克伦巴赫的alpha;信度达到了0.87。该测试是为小组管理而设计的，时间限制为60分钟。考官尽可能的让学生感到放松，同时也要让他们努力完成任务。表 2列出了测试中的七个项目。

评分的标准（Author, 2019; Hu and Adey, 2002）如下：

1. 流畅性评分：计算受试者给出的所有独立回答，不考虑质量。
2. 灵活性评分：计算答案中使用的方法或领域的数量。
3. 独创性评分：根据所有回答中某个回答的反应概率进行评分，详见表 3。

表 2 科学创造力测验（Hu and Adey, 2002；Huang and Wang, 2019）