研究背景與動機

本章共分六節，描述本研究之研究背景與動機、研究目的、待答問 題、研究範圍與限制、研究流程以及名詞釋義，並分別說明如下：

第一節 研究背景與動機

Partnership for 21st Century Skills （P21）強調未來的學生在學習時 必須具備如問題解決能力之高層次思考能力（P21 , 2011）。而 OECD 於 2012 年舉辦的 PISA（the Programme for International Student Assessment）

測驗中，將問題解決能力（problem solving）列入評量項目中（OECD, 2011），強調學生必須能應用以習得的各種知識與能力以適應新環境；個 人的問題解決能力提升，將會有助於個體透過思考能力及既有的認知面 對生活上的挑戰 （Lesh & Zawojewski, 2007）。

P21（2011）提出 21 世紀所應具備的能力包含集體合作的創造力與 創新能力、有效的社交溝通與問題解決能力、網路資訊的整理與分析能 力、媒體素養及跨文化的合作技能。問題解決能力是一種心理的處理過 程用以判斷、決策、解決問題、建構及溝通意義的能力和意願，有助於 促進高層次思考能力培養。問題解決需要運用個人先前舊有的經驗、知 識、技巧和瞭解，應用到一個無先例的問題方案上，找出適用於當前問 題的要素，並加以實行（吳德邦、吳順治，1989；邵瑞珍、皮連生，1999；

Gagné, 1980）。Gagné（1985）以學習者的角度，將問題解決看成是一種 學習方式，也是學習者的高階認知的表現，這種表現可以讓學習者產生 新的觀察力，並重組其思考歷程。

現今較為普遍的資訊問題解決模式為 Big 6 （賴苑玲，2001；

Eisenberg, 2008；Murray, 2008；Vakkayil, 2007）。資訊問題解決的概念源 於 1990 年由 Eisenberg 和 Berkowitz 所提出的 Big 6 問題解決模式，而

Big 6 也是一種資訊尋求模式，也是一種解決資訊問題的處理途徑

（Eisenberg & Berkowitz, 1990）。顧名思義，Big 6 主要包含六個階段，

分別為定義問題、資訊尋求策略、找尋與檢索、利用資訊、整合和評估。

Eisenberg 和 Berkowitz（1988, 1992, 1999, 2000, 2010）提及在 Big 6 問題解決模式中加入圖形組織能有效的提升問題解決能力，然 Big 6 也 注重多元資訊科技與問題解決能力的結合，舉凡心智圖軟體、電子郵 件、電子資料庫、繪圖軟體等均應適時融入相關教學過程中，以協助學 生解決資訊問題。而擴增實境技術近幾年在教育領域上也有所發展，是 種新型態的學習工具，它的優點為可以讓虛擬抽象的事物具體呈現等

（Rutten, Joolingen, & Veen, 2012），故本研究將擴增實境技術融入於 Big 6 教學活動中。

Big 6 雖然是一個很受歡迎的資訊問題解決模式，但有研究指出 Big 6 的研究定位較為模糊，因 Big 6 只是列出每一個階段要做的任務，

Meyers（2011）指出研究人員只是把 Big 6 當作是一系列的技能，而不 是當作教學指引，這也反映出 Big 6 欠缺完整之教學設計。故本研究設 計一套在 Big 6 教學活動中利用擴增實境技術之完整教學設計進行教學 實驗。

近年來擴增實境（Augmented Reality, AR）在教育領域上有所發展

（Hsieh & Lin, 2010；El-Sayed, Zayed, & Sharawy, 2011）。根據 NMC 在 2011 年的「Horizon Report」，指出擴增實境的三度空間概念可提供使用 者新的體驗，且此概念已普遍使用在商業銷售、社交活動和娛樂生活上

（Johnson, Smith, Willis, Levine, & Haywood, 2011）。Asai、Kobayashi 及 Kondo（2005）指出擴增實境是一種新型態的學習工具，應用在教育上 的好處有：(1)互動性；(2)知覺的回饋；(3)空間的關連性；(4)學習的新 奇感。Billinghurst 和 Kato（2002）在研究中指出擴增實境是結合虛擬與

真實並與使用者產生互動的概念。Furht（2011）研究顯示擴增實境適合 用在具備空間感及有物理特性的概念上，較適合用在自然學科。Martin、

Diaz、Sancristobal、Gil、Castro 和 Peire （2011）則認為擴增實境現在 是在初始階段，未來可能會顯著的影響教育。

在一般的自然與生活科技教學裡，學生並不容易從科學的學習活動 中主動思考科學內容，需要老師營造具有科學教學的環境，再配合適當 的科學教材與引導方式，將科學融入教學中（黃俊偉，2004）且在多篇 研究中，科學教育學者呼籲教師必須在教室中培養學生對科學本身的知 識與興趣 （Collette & Chiapetta, 1984；高慧蓮，2006）。而擴增實境的 優點則是把抽象概念具體化，可利用電腦圖像的動畫轉變，回應使用者 的動作，提升互動性，並提供操作機會給學習者，藉此達到良好的學習 效果（Rutten, Joolingen, & Veen, 2012）。

擴增實境虛擬成像的操作方式，在運用上較真實物件能突破空間、

時間上的限制，適合應用於科學教育較抽象的概念。從擴增實境應用於 科學教育領域的教學案例探討中發現，擴增實境的互動性與虛實結合的 特性，能夠幫助科學教育闡釋科學知識的內容（廖詠年，2010）。也可 以讓學生有機會學習資訊技能，包括問題解決能力和資料共享，不確定 性管理，以及複雜的系統分析（Beck & Wade, 2004）。

2012 年王耀宗設計擴增實境融入探究式行動學習應用於博物館教 學，研究結果指出擴增實境能有效提升學習者之學習成就以及提升學習 者的興趣。本研究基於以上研究加以發展在 Big 6 教學活動中利用擴增 實境技術，進一步探討問題解決能力是否能藉此提升，實驗過程中會錄 影作紀錄，再找出能有效提升問題解決能力之行為當作佐證。

綜合以上論點，本研究以國小六年級自然與生活科技第十二冊第三 單元「生物與環境」為內容。預提升學習者高層次之問題解決能力，使

用 Big 6 問題解決模式進行完整教學活動設計，而在 Big 6 教學中使用 能把抽象概念具體化的擴增實境技術，更能有效的提升學習者之問題解 決能力。在教學過程中，以錄影觀察的方式記錄學習者在 Big 6 教學活 動中利用擴增實境技術之互動行為，統計學習者產生良好互動之次數，

進行行為紀錄。探討以此教學活動，學習者會出現利於提升問題解決能 力之互動行為。