STEM「有目的」 讓偏鄉學生發明專利

沿岸保持原始風光的河流、人煙罕見的森林、一望無際的保護區、偶爾錯落的矮平房、廣闊的小丘、公園與草坪，在俄亥俄州的偏遠小鎮艾農（Enon），人們可能不會預期，竟然有一群學生高中還沒畢業就已經坐擁國家專利。

因為在這樣的偏遠小鎮，通常缺乏資源、無法支持學生發明與申請專利所需的STEM（科學、技術、工程、數學）教育。

艾農的人口逐年下滑，全鎮剩不到 2,450 人，鎮內的葛林農高中（Greenon High School）學區加上鄰近城鎮來的學生，一個年級的學生只有 100 人左右。在美國，像這樣的學校，能提供的進階數學類課程只有都會區的一半。當都會區的學校提供各種微積分、離散數學、幾何、代數、統計等不同科目的進階數學以及電腦科學（在美國高中屬於數學類課程）時，偏遠學校常常只有其中的 1 到 3 門可以選擇。此外，這些學生還面臨各種困境，例如專業老師得來不易，在學業上少有合適的挑戰與刺激，社區內缺乏大型產學機構與專業人員的資源，父母的背景或經驗也很難幫上忙⋯⋯。

一位偏鄉老師 把 STEM 轉型為發明教育

但葛林農高中的老師詹金斯（Tom Jenkins）決定突破這些困境。他在美國非營利教育新聞平台《The 74》（取自美國有 7,400 萬名 18 歲以下的兒童）為文分享，雖然不是所有的孩子都想要，或都會成為工程師或科學家，但是 STEM 能夠教他們創造性的思維與協作，這是未來做什麼工作都需要的人生技能。

於是，他在學校開設了一門「有目的的STEM」，把 STEM 課程轉型為發明教育，讓這些科目更直觀、整合、容易理解與實用，也讓學生親手操作運用 STEM 知識與技能解決問題的經驗，讓學生更有機會接觸到 STEM 領域，也更投入學習活動。

「有目的的STEM」鼓勵學生深入瞭解他們所居住的社區，讓學生尋找社區內需要、而且可以藉著 STEM 解決的問題，就像跨科目領域的專題式學習（Project Based Learning, PBL），在這門課中解決生活中真實的問題。

設計 APP 解決社區水汙染問題

他舉了一個例子，當地的水受到各種自然與人為的雜物污染，學生們在讀了相關報告後，希望能協助解決社區內的水污染問題。例如，能否設計出一種工具，防止垃圾、土石、碎屑隨著暴風雨水沖刷進入下水道。

偏遠小鎮雖然沒有高階的科技學術研究單位或企業，不容易找到術業高深的專家，但身邊的公共服務人員深黯當地環境問題，又有在地熱情與認同，是他們最好的資源。從俄亥俄州的交通部到所屬郡縣的工程師、當地的焊接店、泵浦技術專家、環境非營利組織，全都成為學生的軍師，高興地為學生解疑，提供各種建議。

最後，學生設計出一款 APP 以及覆蓋在管道末端的篩網系統，幫助當地的專業人員。這個完整的機制可以監控水情與生態，讓雨水自由流動進入水管，卻不會帶入碎屑，也不會影響原來的生態，不會傷害野生動物。這還成為不少偏遠地區的解決方案，用少數的人與科技，省下不易部署與管理的重型機械，在知名的麻省理工學院萊梅爾遜計劃（Lemelson-MIT Program）與微軟的 #MakeWhatsNext 專利計畫協助下，取得美國專利商標局頒發的專利。

「有目的」的 STEM 女生和弱勢生也同受啟發

這是個振奮人心的故事，但詹金斯也坦承，當然不是所有的發明都會變成專利，而且，事實上，多數都不會。

但是這「有目的」的 STEM 使得學生大開眼界也大受鼓舞。

例如，在與鄰近各種專家接觸的過程中，學生就學到很多一般課堂無法學到的多元知識和技能，也藉此了解各種相關的職業，成為潛在的生涯選擇。

此外，平時較少接觸 STEM 的女學生與弱勢學生，也因此接觸 STEM 與受到啟發，受到鼓勵進入這個領域。以這個專案為例，16 名團隊成員中，有 14 名是女生，高達 87.5%。相較之下，在美國只有 13% 的專利是由女性持有，在多數 STEM 的教育、產業環境中，也不會有這麼高的女性比例。

另一個收穫是，學生繼續念大學的比例也提高了，為偏鄉注入更多動能與希望。團隊的 16 名成員中，有 13 人畢業後進入四年制的大學，其他人也繼續升學，進入社區大學、軍事或技術訓練，而且主修幾乎都是 STEM 領域，這是艾農與其他偏遠地區少見的狀況。

而最大的收穫是長遠的影響。詹金斯總結，作為偏遠地區教育工作者，他知道學生在其中體驗到、並且提升的創造力、自信與創意思維，將幫助他們在任何學業或職涯領域造就更好的表現。

（資料來源:The 74）

＊歡迎按下方作者欄「♡ 追蹤」，不錯過未來的文章、教學資源與活動。（翻轉教育訂戶專屬功能）