通識×STEM﹕通識發掘問題 科研找答案
【明報專訊】如果學校發生食物中毒事件，同學、教師上吐下瀉，你會如何是好？送他們到醫院，再提醒自己以後小心飲食，然後……可能就沒有然後。聖公會李炳中學的同學就從STEM角度出發，認為「然後」應展開有關腸胃炎病毒及DNA研究，順道學好通識。該校通識科主任兼副校長陳偉雄表示，通識啟迪學生思維，STEM助學生解難實踐，「通識科為一粒種子，讓學生思考不同議題，然後學生透過跨學科學習和實踐興趣」，「通識×STEM」絕對可行！
◆聖公會李炳中學STEM教育
? 2000年代開始創科教育和參加相關比賽
?校內STEM教育主要分為：
—科學研究：研究生物科技、材料科學和環境科學；相關學會：創意及發明社
—科技設計：研究機械工程、產品研發和汽車部件；相關學會：設計與科技學會
?學校曾獲有關STEM教育獎項
2011年——全國十佳科技教育創新學校
2012年——德國紐倫堡國際發明展：特色學校獎
2017年——羅氏少年科學家大獎：科學棟樑大獎
政府推動中小學 「STEM」(Science、Technology、Engineering、Mathematics，科學、科技、工程及數學)教育，希望學生培養科研興趣，培育出創科人才。STEM結合通識，跨學科學習是否可行？
STEM扣連通識？ 「有得諗！」
該校通識科主任兼副校長陳偉雄先語帶保留地說：「如果說『通識和STEM教的東西完全連繫』，那肯定不是的，因為它們各有範疇。」不過，陳偉雄認為通識和STEM跨科學習「有得諗，絕對有得諗」，因通識教學着重啟發學生思考，擴闊學生世界觀和視野，而這些正可轉化為學生做科學研究的素材。「學生(在通識科)可能『袋了』很多問題在腦子裏，他們在科學或科技層面則可實踐和解決」。通識講求多角度思考，學生要了解不同持份者的價值觀。陳偉雄稱學生學習STEM後，亦可擴闊思考議題的角度，「(學生)以往的持份者身分是市民，現在能用發明家或研究者的持份者角度，思考科技如何貢獻社會」。
聖公會李炳中學領導科學與科技推廣組的副校長勞惠昌亦提及，校內STEM的研究總不免涉及社會議題，例如2015年香港爆發鉛水事件，即引發同學研究用益生菌淨化鉛水，「報紙報道了什麼議題，學生都會討論有什麼解決方法」。
2016年4月聖公會李炳中學因爆發腸胃炎事件，10名學生和1名職員要入院。參與創意及發明社(創發社)的同學受此啟發，於那年暑假開始研究病毒DNA檢測，包括現時就讀中四的鍾百圖、曾子皞和鄭樂星。他們鑽研快速驗出腸胃炎和H3N2流感病毒的方法，最終研究項目「福爾摩斯G四螺旋偵探」獲第20屆香港青少年科技創新大賽的「艾默生材料科學專項獎」。
為做實驗 養成看新聞習慣
3人本學年讀中四，剛開始上通識課程。他們指參加STEM活動除可訓練邏輯思考和表達能力，更令學通識變得「有趣一點」。鍾百圖更分享：「我本身很喜歡看卡通，幾乎不看新聞，但因為要做實驗，所以一定要看新聞了解相關事件。但看着看着就覺得報道的寫作手法挺有趣，開始養成看新聞報道的習慣，通識科因此變得較易入門。」
他們亦表示，研究基因工程後，學通識時更加得心應手。鄭樂星說：「今日(採訪當日)上堂剛好講到H3N2病毒，我當下(心想)『欸！我之前學過，這H3N2我知道』，好像比別人的知識豐富一些。」鍾百圖亦說：「我們也(在課堂上)學習寨卡病毒，這啟發了我們思索有沒有針對寨卡的快速檢驗方法……我們可不可以找出寨卡的DNA……15分鐘搞定，就知道你有沒有寨卡！」鍾百圖繞口令似地把其「福爾摩斯G四螺旋偵探」的驗菌流程套用到寨卡病毒，說得頭頭是道。
靈光一閃 盼把研究擴展
在旁的曾子皞補充道，參與科學研究使他對通識學習的內容更深刻。「之前上堂時，老師講到基因污染和改造，例如製作藥物等，看到原來基因工程的應用範疇可如此廣泛。想到我們的研究亦有複製基因的原理，所以特別有共鳴。有些同學不知基因改造食物原理，我們都可以解釋給他們知。」他們希望未來可與醫院合作，把「福爾摩斯G四螺旋偵探」作臨牀實驗，檢驗真實病人樣本，期望將研究推出市場，貢獻社會。
◆校內STEM文化濃厚 有人諗計有人動手
聖公會李炳中學校長彭君華說，學校自千禧年代已很重視STEM，前任校長和教師都希望學生於科技範疇多發展，「教育局和坊間未講STEM之前，學校已起步，而且做得好成功，現時已把STEM教育做得如火如荼」。該校的初中課程除基本數理科目，多年來亦堅持教授設計與科技科，同學可以親手製作木材或金屬用具，培育他們在「科技」和「工程」的能力；在高中階段，教師則鼓勵對STEM有興趣的同學加入創發社和設計與科技學會等學生活動組織。
副校長：跨學科知識增解難能力
設計與科技科主任何建業說，學校文化創發氛圍熾烈，「有學生不特別有研究興趣，不過想到點子會跟教師說，其他同學接手實現出來。老師和學生都愛思考、發掘(創科)題材」。副校長勞惠昌表示，學校發展創科多年，帶來不少開心和感動的回憶，「我深信STEM教育不是在於擲多少金錢或拿多少獎項，而是可以培養學校氣氛，發掘學生潛質和建立目標。如果學生真的是科技人才，他將來都會走下去，即使有學生對STEM興趣不大，將來都能運用跨學科的知識解決問題，提升解難能力」。
■得獎作品
STEM與通識可迸發出什麼火花？以下是3個聖公會李炳中學同學的獲獎科研報告、設計及發明，看看同學的創意！
◆科研報告：福爾摩斯G四螺旋偵探
相關單元：公共衛生×全球化
獲獎：第20屆香港青少年科技創新大賽三等獎、「艾默生材料科學專項獎」(2018)
同學先研究如何穩定形成四螺旋結構DNA的「納米機器」。由於「納米機器」為特別訂製，可以配對H3N2流感和腸胃炎病毒的基因片段，樣本再透過二銨鹽(ABTS)過氧化反應檢測，產生可目測的顏色變化，反映病毒濃度。研究呼應「公共衛生」和「全球化」單元下，有關大規模疾病蔓延事件、預防和控制疾病的討論。(圖2)
◆設計：關愛導航PPS
相關單元：個人成長與人際關係×今日香港
獲獎：機電工程署舉辦的「樂齡科技顯愛心」比賽中學組銅獎(2017)
在「今日香港」和「個人成長與人際關係」單元下，同學會討論到社會凝聚力和青少年的權利和責任、人際關係等，課堂更會談論「關愛座」的爭議。聖公會李炳中學的同學由此設計出巴士關愛座的智能系統：系統中的八達通讀卡器可辨認長者或傷健人士八達通，該持有人可按鈕要求獲得關愛座，系統會提示普通乘客讓座。(圖3)
◆發明：突破性機械式義肢
相關單元：今日香港×公共衛生
獲獎：第20屆香港青少年科技創新大賽一等獎、最優秀項目大獎(初中)
通識強調學生要互助和關愛社會。聖公會李炳中學3名同學，為手部活動不方便的同學研發機械義肢。機械義肢成本只是400元，毋須用電，只需用推桿動作傳遞動力，義肢手指會隨手臂屈曲開合，並參考「夾公仔機」，用三爪原理夾持物件，能應付握筆、拾物和摺衫等日常動作。(圖4)
■相關概念
無障礙環境(barrier-free environment)
互助(mutual help)
多角度思考(multi-perspective thinking)
■多層思考
?STEM教育的目的是什麼？和其他學科合作能帶來什麼效果？
文：何思諾
圖：何思諾、學校提供
[通通識 第526期]
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