第二節 研究目的及問題
為了避免傳統講述式教學的缺點，STEM 的課程模組便專為新課綱規範下的 學生設計不同的學習方式(Maryland State Board of Education，2012)，研究 者認為若是將多媒體動畫模擬教學融入教學，可將概念具體化並依學習者的認 知程度以適切的表徵呈現，幫助學生了解該現象(黃福坤,2006)，有研究者顯示 若是多媒體動畫越是能提供逼真的模擬系統給予學習者學習，對於學習者學習 抽象概念上越是有幫助 (Guadalupe Martínez, Francisco L. Naranjo, Ángel L. Pérez, Maria Isabel Suero, and Pedro J. Pardo Phys. Rev. ST Phys.
Educ. Res. 7, 020111 – Published 31 October 2011) ，學生也可以藉由觀 察動畫進行邏輯思考訓練，因此把多媒體動畫模擬教學融入 STEM 課程模組，可 以讓學生把抽象概念思考的更清晰以及與同儕之間進行協同教學，此種教學模 組，在物理學教育這種抽象學科上是非常合適的學習方法。
基於前述的研究背景，作者參考研究者使用的即時反饋系統(Received 9 December 2014; published 1 June 2015)，並利用現有雲端教學平台
CloudClassRoom(IRS 即時反饋系統)，設計了一套針對光電效應的教學軟體，
並且把此動畫應用於 STEM 教學模組，此教學軟體因為利用雲端教學平台 CloudClassRoom(IRS 即時反饋系統)，在使用功能上，能即時紀錄學生的思考 歷程，突破了以往在教學上無法即時紀錄學生思考歷程的困境，不僅僅可以幫 助學生在學習近代物理的課程上更為順利，也利於教師在教學時收集學生資料 進行後續的分析以及評量。
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以下簡述有關於 STEM 教學以及雲端教學平台 CloudClassRoom(IRS 即時反 饋系統)資訊:
(一) STEM 教學(STEM education)
1980 年代的美國是一個工業社會，社會上需要大量的工業人才，美國政府 這時意識到國民科技教育的不足，然而卻發現此類人才極度缺乏，因而在 1986 年提出了由科學、科技、工程和數學整合的 STEM(Science, Technology, Engineering, and Mathematics)教育，由美國國家科學委員會(National Science Board, NSB)培養素質高的數學家、科學家、工程師及科技教育人才，
以提升國家的競爭力(柳棟，吳俊杰，謝作如，沈涓，2013)。
STEM 教學課程由美國馬里蘭州教育部門(Maryland State Board of Education，2012)定義如下：STEM education is an approach to teaching and learning that integrates the content and skills of science, technology, engineering, and mathematics.STEM 教學是一種整合 Science (S)、Technology (T)、Engineering (E)及 Mathematics (M)等四個向度的知 識內容及技能的教學模式，在執行上特別強調要結合「探究」(Engage in Inquiry)，STEM 教學為使學生建立正確科學概念與技能，以解決生活中所面臨 問題的跨領域學習，於是將科學、科技、工程及數學等四種學科領域緊密相 連，以整合方式進行教學。有關於 STEM 課程的操作方式，雖然 STEM 是一種整 合知識和實務的教學模式，但是設計時也應當考量四個領域的交互作用，眾多 學者提到相關研究困境以及 STEM 課程在教學操作上必須需要注意的事項，比方 說蔡蕙文(2007)提到 STEM 教學進行前要確認學生的先備知識是否足夠，陳柏豪 (2007)認為教學者在設計 STEM 課程時，除了要熟悉學生的先備知識以外，必須 很清楚的知道課程主題之間的聯繫，以上這幾點必須掌握住才能有效的利用 STEM 提升教學成效，若是無法掌握反而會造成課程不順以及學生學習狀況不 佳，因此筆者認為 STME 課程對於教育是一把雙面刃，必須妥善使用。
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資料來源:ITEEA - 6E Learning
byDeSIGN http://www.iteea.org/STEMCenter/6ELearningbyDeSIGN.aspx Engage
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(三) 雲端教學平台 CloudClassRoom(IRS 即時反饋系統)
雲端教學平台 CloudClassRoom(IRS 即時反饋系統)是由臺師大「邁向頂尖 大學計畫」支援相關經費所開發出的一套 IRS 即時反饋系統中的軟體，這套軟 體可以支援 IRS 即時反饋系統支援 PC、OSX、iOS、Android，系統以 HTML5 架 構撰寫，幾乎支援所有電腦和行動裝置，只要裝置能開啟網頁，並且在有網路 的環境下，就能立即進入雲端教室，進行教室中的互動教學，功能如下:
(1)在課堂中老師借由某些輔助器具與學生互動，讓學生可以即時反饋相關資訊 給老師的一種教學應用系統。
(2)透過該系統，教室內的每個學生可使用自己的手機，以即時並隱匿的方式表 達意見。
(3)系統將自動統計學生的回答情形，讓老師在課堂中即時掌握學生的學習狀 態。
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下表 3-2 簡述使用方法以及特色:
表 3-2 雲端教學平台 CloudClassRoom(IRS 即時反饋系統)使用方法以及特色
使用步驟一 使用步驟二 使用步驟三
不需要註冊帳號，直接登 入，學生只要輸入老師的 教室編號，即可使用。
CCR-IRS 協助老師提高出 題效率，可依照老師的 需求快速出題，提供是 非、選擇、問答，選項 內容老師可以自行自 訂，每一種題型皆可上 傳圖片，這些圖片可以 利用老師手機功能立即 拍攝出題或者是選取已 存在的照片。
學生答題後，系統將會 自動把答案已統計的數 據方式呈現，讓老師立 即了解學生答題狀況。
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使用步驟四 使用步驟五 使用步驟六
在教學上可以進行分組教 學
，學生可以藉由系統快速 分組。
分組後的學生可直接在 CCR 內進行小組討論。老 師也能透過系統分出的 組別進行其他利用。
使用開放式問題，透過 CCR 表達內心意見，教師 也可以透過提出開放式 問題，回收答案轉換成 選擇題，給學生進行投 票。
七 八 九
老師把剛剛收到的答案，
轉成選擇題，再給學生們 進行同儕間的互評以及票 選，了解學生間的想法。
開放式問可以答快速的 把學生的想法轉成選擇 題。
老師可將學生的回答狀 況廣播，回傳到學生介 面，讓學生看看其他同 學的答案。
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資料來源: https://www.ccr.tw/feature.php (四) 近代物理光電效應動畫
作者利用近代物理光電效應為內容研發出多媒體動畫，應用到 STEM 教學課程模 組，如下圖:
圖 2-1 近代物理光電效應多媒體動畫(中文版)
圖 2-2 近代物理光電效應多媒體動畫(英文版)
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以上介面，學生可以選擇調整目標金屬、光強度、光頻率，選擇完之後就可按 下照射，接著就會顯示出結果，能知道是否會產生光電效應，如下圖:
圖 2-3 近代物理光電效應多媒體動畫(進行照射)
圖 2-4 近代物理光電效應多媒體動畫(顯示結果)
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綜合以上研究動機以及研究目的，以下列舉本次研究主要問題:
1. 探討實驗學生在接受光電效應動畫教學模組後的學習成效 2. 探討實驗學生學習成效與學習偏好的相關性