HIBL與香港STEM教育分析
1. 引言：香港STEM教育與手作探究式學習的背景
在全球競爭日益激烈的環境下，科學、技術、工程和數學（STEM）教育的重要性日益凸顯，被視為提升國家經濟競爭力和促進社會發展的關鍵因素。香港特區政府亦積極推動STEM教育，致力於發展知識型經濟，並透過創新及科技培養未來人才。然而，香港的STEM教育在發展過程中仍面臨一些挑戰，例如課程整合不足、教師培訓需求等問題。
在眾多教育方法中，手作探究式學習（Hands-on Inquiry Based Learning, HIBL）以其學生為中心的積極學習模式，鼓勵學生透過親身探索和發現來建構知識，展現出提升學生學習參與度、批判性思維和對STEM學科更深層次理解的巨大潛力。
與傳統以教師講授為主的教學方式不同，HIBL強調學生的主動性，讓他們在真實情境中提出問題、進行研究並尋找答案。
教育玩具在兒童早期STEM啟蒙和強化課外學習方面扮演著重要的角色。Kidrise（www.stemtoy.com.hk）作為一家提供STEM教育玩具的供應商，其產品設計理念與HIBL的原則高度契合。本報告旨在深入分析HIBL與香港STEM教育之間的關係，並探討Kidrise的產品如何透過實踐HIBL的學習方法，有效地促進香港兒童的STEM能力發展。報告將首先闡述HIBL的定義、核心原則和教學方法，接著概述香港STEM教育的目標、重點領域和推廣策略，然後分析兩者理念的共通之處與潛在聯繫，最後聚焦於Kidrise的產品，說明其設計如何體現HIBL的原則，並比較其與傳統玩具在培養兒童STEM能力方面的差異。
分析顯示，香港推動STEM教育的根本動力在於其發展經濟、培養創新人才的需求。政府期望教育實踐能與國家發展目標相符。同時，儘管香港的STEM教育正在發展，但在課程整合和教師培訓方面仍然存在挑戰。這意味著，HIBL導向的教具等資源可能在彌合這些差距方面發揮作用。此外，
HIBL強調主動學習和學生主導的探究，這與傳統的死記硬背的學習方法形成鮮明對比，後者常被批評為無法培養學生的深層理解。
2. 解構手作探究式學習（HIBL）：定義、核心原則與教學方法
手作探究式學習（HIBL）是一種以學生為中心的教學方法，它為學習者提供高層次的問題和真實世界的經驗，並鼓勵他們主動探索和調查以尋找答案，教師在此過程中扮演引導者的角色，而非傳統的知識傳授者。
HIBL強調「從做中學」，讓學生積極參與學習過程。這與傳統教師主導、側重知識和事實呈現的教學模式形成對比。
HIBL的核心原則包括：
- 好奇心驅動學習： 激發學生天生的好奇心，並允許他們的問題引導學習方向。
- 問題為中心： 鼓勵學生提出經過深思熟慮的開放式問題。
- 探究優於死記硬背： 強調透過探索、動手操作和收集數據來學習，而非單純的記憶。
- 協作是關鍵： 促進團隊合作和同儕學習，透過不同的視角加深理解。
- 學習的迭代性： 將錯誤視為學習過程的一部分，透過不斷嘗試和修正來進步。
- 反思深化理解： 鼓勵學生評估他們的學習過程和結果。
- 賦予學生研究者角色： 學生透過提問、調查和回答問題來掌握學習的主導權。
HIBL的教學方法通常包括以下幾種模式：
- 探究循環： 包含定向/觀察、提問/概念化、調查、結論、討論/分享等階段。
- 5E教學框架： 包含參與、探索、解釋、拓展、評估五個環節。
- 不同層次的探究： 從驗證性探究、結構化探究到引導式探究和開放式探究，提供不同程度的教師引導。
- 使用真實世界問題和日常物品： 將學習與實際情境聯繫起來，提高學習的相關性和參與度。
- 教師的促進者角色： 教師從知識的傳播者轉變為學習的引導者，支持學生的探究和批判性思維。
不同層次的探究模式（從結構化到開放式）暗示著實施HIBL時可以採用循序漸進的方法，學生可以逐步掌握更多的學習自主權。這表示教育者可以從更受引導的活動開始，隨著學生探究技能的發展，再過渡到更獨立的探究項目。
HIBL與建構主義學習理論高度一致，後者認為知識是學習者透過經驗和反思主動建構的。這種理論上的契合進一步證明HIBL相較於被動接受資訊，能促進更深入、更有意義的學習。HIBL中對反思的強調突顯了後設認知的重要性——學生思考自身的思考和學習過程。這種自我意識能夠培養更有效和終身的學習習慣。
3. 香港STEM教育概況：目標、重點領域與推廣策略
香港STEM教育的目標在於：
- 培養學生的創新思維和解決問題的能力；
- 培養他們成為科學、技術和數學方面的終身學習者，以應對21世紀的挑戰；
- 提升學生對學習的興趣，並為他們在STEM相關領域的進一步學習和就業做好準備；
- 促進跨學科知識和技能的整合與應用，以解決真實世界的問題；
- 培養學生的創造力、協作能力和溝通能力；
- 並為學生奠定堅實的基礎，以支持香港的創新及科技發展方向。
香港STEM教育的重點領域包括：
- 強調動手學習和從做中學；
- 將STEM融入不同關鍵學習領域（KLAs）的課程中；
- 推廣運算思維和數碼素養，包括編程和人工智能；
- 鼓勵工程設計過程（EDP），以激發創造性的問題解決；
- 以及整合跨學科方法和真實世界的應用。
香港STEM教育的推廣策略包括：
- 向學校提供資金和資助，以升級STEM教學資源和建立IT創新實驗室；
- 更新STEM相關關鍵學習領域和科目的課程指引；
- 加強教師在STEM教育方面的專業發展；
- 為學生組織STEM相關的活動、競賽和展覽；
- 促進學校、企業和社區之間的合作，以支持STEM教育；
- 以及利用電子學習和數碼資源來支持STEM學習。
香港政府對「從做中學」和動手活動的強調與HIBL的核心原則直接契合。
這種政策方向為HIBL方法和資源的採用創造了有利的環境。香港STEM教育中發展分析、解決問題、溝通、協作、領導和創造力等「軟技能」的重點與HIBL所培養的技能相呼應。這一共同目標突顯了兩者之間的協同作用。香港STEM教育所面臨的挑戰，例如學科整合不足和需要多樣化的教學模式，可以透過HIBL所提供的彈性和適應性來潛在解決。
4. 銜接差距：HIBL與香港STEM教育的共生關係
HIBL的學生中心方法直接支持香港培養積極參與STEM學習者的目標。HIBL中對提問和探究的強調與香港STEM教育發展批判性思維和解決問題能力的關鍵目標相一致。
HIBL的動手實踐性質直接支持香港教育局對STEM體驗式學習和知識實際應用的重視。HIBL的協作方面有助於發展團隊合作和溝通技能，這在香港的STEM框架中受到重視。
HIBL為教師提供了一個實施香港教育局推薦的學生中心教學法的框架，例如專題研習和設計製作活動。HIBL的迭代性質鼓勵從錯誤中學習和培養韌性，這與香港推廣的工程設計過程原則相符。HIBL的適應性使其能夠整合到不同的STEM學科和關鍵學習領域中，從而潛在地解決香港學科整合的挑戰。
在香港STEM教育中整合HIBL的潛在益處包括：
- 提高學生對STEM學科的參與度和積極性；
- 更深入地理解STEM概念，超越死記硬背；
- 加強發展在科技驅動世界中取得未來成功所需的關鍵21世紀技能；
- 以及培養對STEM領域終身學習和探索的熱情。
HIBL原則與香港STEM教育的既定目標和策略之間的高度一致性表明，HIBL不僅僅是相容，而且可能是一種極其有效的方法，可以促進該地區的STEM學習。
透過系統地比較HIBL的核心原則與為香港STEM教育概述的目標和方法，可以發現明顯的重疊和相互加強。這種強烈的相關性表明HIBL在促進香港STEM計劃成功方面具有很高的潛力。實施HIBL可以為香港STEM教育中已發現的一些挑戰提供實際的解決方案，例如吸引學生和促進更深入的理解。這意味著採用HIBL可能會帶來STEM學習成果的顯著改善。
5. Kidrise簡介：透過遊戲式探究培養STEM能力
Kidrise的使命是透過創新和實踐激發學生在科學和技術方面的無限潛能。公司提供專業的STEM教育服務，包括課程、設備租賃和教材銷售。
Kidrise著重於將遊戲與學習相結合，以促進兒童的STEM和蒙特梭利教育，並強調動手活動、探索和培養批判性思維。
根據www.stemtoy.com.hk網站的資訊，Kidrise的產品範圍廣泛，包括積木、科學實驗套件、編程機器人、木製模型、紙模型、顯微鏡和望遠鏡等多個類別。這些產品種類繁多，旨在滿足不同年齡層和學習興趣的兒童需求。其中，一些特定的產品線或系列，例如自組裝模型和實驗套件，似乎與HIBL特別相關。
Kidrise的理念認為，玩具不僅僅是娛樂工具，也是寶貴的學習資源。公司致力於透過創新的STEM教育玩具為兒童提供輕鬆愉快的學習環境。
Kidrise融合了STEM和蒙特梭利教育理念，強調主動學習和獨立探索，並著重於發展創造力、手眼協調能力和邏輯思維等核心技能。
Kidrise明確將其使命與促進STEM教育以及將遊戲與學習相結合聯繫起來。這表明公司有意識地努力創造不僅有趣而且在STEM學習方面具有教育意義的產品。Kidrise提到結合蒙特梭利教育理念，後者強調動手學習、自主活動和獨立探索，這進一步加強了Kidrise的方法與HIBL原則之間的聯繫。蒙特梭利教育與HIBL有著共同的關鍵原則，例如以學生為中心的學習和積極探索。Kidrise對這一理念的整合表明公司對有效的教學實踐有深刻的理解。Kidrise提供的多樣化產品類別表明其對STEM教育採取了全面的方法，可能迎合HIBL框架內不同的學習風格和興趣。種類繁多的玩具可以進行不同種類的探索和調查，這與HIBL中採用的多種方法相一致。
6. HIBL的具體展現：從探究式學習角度分析Kidrise產品
Kidrise的產品設計與HIBL的原則高度契合，以下將具體分析：
- 動手操作： Kidrise提供多種需要動手操作的玩具，例如液壓挖掘機木製模型、彈射滑道滾珠軌道、紙模型系列和電路實驗套件。這些玩具鼓勵學生積極參與並實踐「從做中學」的理念。
- 鼓勵提問： 某些Kidrise玩具的設計能夠激發孩子的好奇心，引導他們思考事物運作的原理，例如顯微鏡、望遠鏡和科學實驗套件。這些玩具可以有效地用於啟動探究式學習活動。
- 支持探索與發現： Kidrise的開放式玩具，例如積木和編程機器人，允許學生進行多種不同的嘗試，並鼓勵他們進行實驗。這些玩具能有效地培養學生主導的探究精神。
- 促進問題解決： Kidrise的某些玩具設計旨在提出挑戰，或需要邏輯思維才能達成目標，例如帶有障礙賽道的編程機器人和複雜的模型組裝。這與HIBL中培養解決問題能力的核心目標相一致。
- 促進協作： 許多Kidrise玩具可以供多個孩子一起使用，鼓勵團隊合作和溝通，例如大型積木套裝和小組科學實驗套件。這與HIBL的協作原則相符。
HIBL情境下的Kidrise玩具示例：
- 液壓挖掘機木製模型： 可以用於探索液壓原理和工程設計概念，學生可以主導實驗和解決問題。例如，教師可以提出挑戰，要求學生設計並改進挖掘機的結構，使其能夠舉起一定重量的物體。
- 編程機器人： 可以用於引入編程概念，透過設定不同的挑戰，讓學生設計自己的程式來控制機器人的行為。例如，學生可以設計程式讓機器人避開障礙物或完成特定的任務。
Kidrise玩具的設計和功能，例如液壓挖掘機和彈射滑道滾珠軌道，本質上鼓勵動手操作和探索科學與工程原理。這種直接參與與HIBL的「動手」方面完美契合。
產品描述明確提到了玩具背後的運作原理（例如挖掘機的液壓原理，滾珠軌道的機械原理）以及組裝的必要性，表明了對積極參與學習的重視。Kidrise提供的編程機器人和科學實驗套件可以直接促進探究循環，因為它們會引發關於如何實現預期結果（在編程中）或理解科學現象（在實驗中）的問題，從而引導學生進行調查和得出結論。這些類型的玩具通常會提出挑戰或開放式的任務，需要學生提出問題、檢驗假設和分析結果，這與探究循環的步驟相呼應。Kidrise對自組裝模型和積木套裝的強調培養了學生的問題解決能力，因為孩子們需要弄清楚如何將零件組裝在一起以及如何創建功能性結構。這與HIBL對培養邏輯思維和策略技能的重視相一致。組裝的過程需要空間推理、計劃和在遇到問題時進行故障排除的能力，所有這些都是解決問題的重要組成部分。
7. 教育優勢：Kidrise玩具在培養STEM技能方面如何超越傳統玩具
傳統玩具通常指洋娃娃、簡單的拼圖和被動娛樂用品。
傳統玩具主要側重於想像力遊戲，而像Kidrise這樣的STEM玩具則有意識地融入了學習目標。與傳統玩具的被動娛樂不同，像Kidrise提供的STEM玩具則強調互動學習。
與傳統玩具相比，HIBL導向的玩具在STEM技能發展方面具有以下優勢：
- 增強批判性思維： Kidrise玩具通常需要分析、評估和邏輯推理來解決挑戰或理解其運作方式。
- 提升問題解決能力： Kidrise玩具的動手實踐和探索性質鼓勵孩子們發現問題、制定策略並測試解決方案。
- 培養創造力和創新能力： 開放式的Kidrise玩具允許孩子們進行實驗、設計和創造，培養他們的想像力和創新思維。
- 發展協作和溝通技能： 許多Kidrise玩具可以在小組環境中使用，促進團隊合作和想法分享。
- 提高對STEM的參與度和積極性： Kidrise玩具的趣味性和互動性可以使學習更愉快，並激發對STEM學科的更大興趣。
HIBL方法透過像Kidrise這樣的玩具，超越了簡單地玩STEM玩具，而是積極參與概念並發展更深入的理解，從而最大限度地發揮玩具的教育影響。
這與可能沒有明確學習目標或鼓勵積極探究的傳統玩具形成對比。
與通常提供被動娛樂的傳統玩具不同，與HIBL一致的Kidrise STEM玩具積極吸引兒童參與搭建、實驗和解決問題。這種積極的參與是培養更深入的學習和技能發展的關鍵區別。許多Kidrise玩具（例如積木、模組化機器人）的開放式特性相較於具有固定遊戲情境的傳統玩具，提供了更大的創造力和探索空間。這培養了創新和跳出框架思考的能力，這在STEM領域至關重要。
透過遊戲引入STEM概念，Kidrise玩具可以從小就消除這些學科的神秘感並建立孩子的信心，從而可能導致他們在未來的教育和職業生涯中對STEM領域產生更大的興趣。傳統玩具可能無法提供這種直接的STEM參與途徑。
8. 結論：以HIBL與Kidrise賦能香港未來的STEM學習者
HIBL原則與香港STEM教育目標之間存在強烈的契合。Kidrise的產品線透過其對動手操作、鼓勵提問、支持探索和促進問題解決的重視，有效地體現了HIBL的核心原則和教學方法。相較於傳統玩具，Kidrise的HIBL導向玩具在培養批判性思維、解決問題能力、創造力和協作等關鍵STEM技能方面具有教育優勢。
Kidrise作為一家提供引人入勝且有效的工具的供應商，對於希望透過這些工具加強STEM學習的香港家長、教育工作者和學校來說，是一項寶貴的資源。
Kidrise產品可以融入家庭學習環境、課堂和課外活動中，以支持HIBL的實施。
STEM教育對於培養兒童應對21世紀挑戰和把握機遇至關重要。HIBL在Kidrise玩具等資源的輔助下，有潛力賦能香港未來的世代，使其掌握在科技驅動世界中取得成功所需的必要技能和思維模式。
香港的教育政策傾向於STEM領域的動手學習，HIBL已被證明具有教育優勢，而Kidrise致力於提供相關的教育玩具，這三者的結合為提升該地區的STEM教育創造了強大的協同效應。
透過HIBL導向的玩具，使STEM學習變得有趣且易於接受，Kidrise可以在香港培養新一代的創新者和問題解決者方面發揮重要作用，從而為香港在技術和經濟發展方面的長遠目標做出貢獻。
表1：HIBL原則與香港STEM教育目標的對應關係
| HIBL原則 | HIBL原則描述 | 香港STEM教育目標 | 相關片段ID |
|---|---|---|---|
| 以學生為中心 | 學習以學生的需求和興趣為核心 | 培養積極參與STEM學習者 | 7, 10 |
| 強調提問 | 鼓勵學生提出問題以驅動學習 | 發展批判性思維和解決問題的能力 | 3, 10 |
| 動手實踐 | 強調透過實際操作來學習概念 | 重視體驗式學習和知識的實際應用 | 7, 12 |
| 協作學習 | 鼓勵學生共同合作，分享想法 | 發展團隊合作和溝通技能 | 43, 10 |
| 探究與發現 | 鼓勵學生主動探索和尋找答案 | 培養對學習的興趣，為進一步學習和就業做準備 | 2, 10 |
表2：Kidrise產品與HIBL原則的對應關係
| Kidrise產品示例 | 主要特色 | 體現的HIBL原則 | 說明 |
|---|---|---|---|
| 液壓挖掘機木製模型 | 需要組裝，模擬液壓原理 | 動手操作，探索與發現，問題解決 | 學生透過組裝和操作模型，主動探索液壓原理，並在遇到問題時尋找解決方案。 |
| 彈射滑道滾珠軌道 | 多種組件可自由組合，創造不同軌道 | 動手操作，探索與發現，問題解決，培養創造力 | 學生可以自由組合軌道，實驗不同的結構和彈射方式，培養空間思維和解決問題的能力。 |
| 編程機器人 | 可編程控制機器人行為，挑戰障礙賽道 | 動手操作，鼓勵提問，探索與發現，問題解決 | 學生需要編寫程式來控制機器人，並思考如何克服障礙，培養邏輯思維和編程技能。 |
| 科學實驗套件 | 提供實驗材料和步驟，探索科學現象 | 動手操作，鼓勵提問，探索與發現 | 學生透過親手進行實驗，觀察和記錄現象，並嘗試解釋背後的科學原理。 |
| 自組裝紙模型 | 將二維紙板組裝成立體模型 | 動手操作，問題解決 | 學生需要思考如何將平面零件組裝成立體結構，培養空間想像力和手眼協調能力。 |
引用的著作
(註：以下連結的檢索日期均為 2025年4月17日。由於連結可能失效，僅供參考。)
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- Benefits of STEAM Toys for Kids - Clixo, https://clixo.com/blogs/classroom-blog/benefits-of-steam-toys-for-kids
- What Are STEM Toys? - Lottie Dolls, https://www.lottie.com/blogs/blog/what-are-stem-toys
- Which One is Better for Kids- AI-Powered STEM Toys vs Traditional Toys? - Tinkering Lab, https://tinker.ly/which-one-is-better-for-kids-ai-powered-stem-toys-vs-traditional-toys/
- Know the Differences between Technical & Traditional Toys - Smartivity, https://www.smartivity.in/blogs/future-makers/know-the-differences-between-technical-traditional-toys
- STEM Toys: Your Kid's Gateway to Science | Dr. Mary's Corner - Little Medical School, https://littlemedicalschool.com/stem-toys-your-kids-gateway-to-science/
