科技導入科學學習環境

一、科技應用於教學的歷程

關於我國科技融入教學的演進，張國恩（2002）提到，從 1990 年代開始蓬 勃發展的「電腦輔助教學」（Computer-Assisted Instruction，簡稱 CAI）起，經過 電腦課程的實施，到九年一貫課程中的「資訊科技融入教學」（Information Technology Integrated into Instruction），其中包含學習資訊科技的三階段：「從電 腦學（Learning from Computer）」、「學電腦（Learning about Computer）」與「用 電腦學（Learning with Computer）」。這樣的歷程符合建構主義的主張，老師所扮 演的角色由知識的傳授者蛻變到知識建立的協助者，學生與老師的關係由「從老 師身上學（Learning from Teacher）」轉變成「和老師一起學（Learning with Teacher）」，科技的應用則由「從科技學（Learning from Technology）」轉變成「用 科技學（Learning with Technology）」。

（一）電腦輔助教學（Computer-Assisted Instruction，簡稱 CAI）

電腦輔助教學是幫助老師教學和學生學習的工具，教師將課程教材及學習理 論，藉由教材講授、學習引導、作業練習、學習評量等方式編製成電腦教學軟體，

由電腦作為媒介提供多種媒體型式的資訊呈現，（張俊彥、董家莒，2000；張國 恩，2002）由於電腦輔助教學強調的是「輔助」而非「取代」，因此教師在教學 上依然扮演十分重要的角色（Good, & Berger, 1998；陳玉潔，2013）。電腦輔助 教學按照教師所採用的教學策略可分類為輔導家教式（Tutorial）、練習式（Drill &

practice）、模擬式（Simulation）、教學遊戲式（Instructional games）、問題解決式

（Problem solving）、測驗式（Test）、與建構式（Construction）、對談式（Dialog）

及多媒體電腦輔助教學（Multimedia CAI）等（張俊彥、董家莒，2000；張國恩，

2002；陳玉潔，2013）。

上述這些不同的教學策略可組合到同一軟體中，例如張俊彥和董家莒（2000）

開發「土石流單元教學軟體」，便涵蓋上述教學策略。軟體首先以簡短的賀伯颱 風土石流災情影片來呈現問題，給予學生充分的感官刺激與震撼。而後進入資料 室，資料室內包含各式各樣有關土石流及颱風的災害影片、基本性質介紹、氣象 資料、圖庫、書籍及報紙、雜誌的報導等，學生可在其中自由地點選、學習、收 集資料。課程亦安排擬真情境的考察，讓學生實際瞭解陳有蘭溪流域遭受賀伯颱 風侵襲後的情況。最後再進行階段性的測驗，若學生通過階段性驗證，便可以玩 有趣遊戲做為獎勵，以提高學生的學習動機。

隨著科技進步，電腦在教學上的應用從最單純的內容呈現、電腦互動軟體，

逐漸進展到電腦模擬、網路多媒體教學等（陳玉潔，2013），電腦輔助教學策略 亦從教導式、練習式到模擬式、遊戲式與建構式，也將教學軟體當做教學伙伴（張 國恩，2002）。但由於大部分 CAI 軟體在實際教學中常缺乏彈性，也無法積極地 協助學生建構知識，學生無法將學習的內容內化，也無法應用在問題解決上（張 國恩，2002；陳玉潔，2013）。因此，近年來 CAI 朝向以學習者為中心的電腦輔 助學習（Computer-Assisted Learning，簡稱 CAL)，較 CAI 能增進學習成效，同

時促進學生的內在動機（廖婭妏，2005）。

（二）資訊科技融入教學（Information Technology Integrated into Instruction）

資訊科技融入教學是指教師運用資訊技於教學前、教學中及課後活動上，以 培養學生運用資訊科技的能力，同時培養學習者擁有獨立思考及解決問題的能力

（陳玉潔，2013）。「國民中小學九年一貫課程綱要總綱」中指出，「運用科技與 資訊」乃期待學生能正確、安全和有效地利用科技，同時蒐集、分析、研判、整 合與運用資訊，進而提升學習效率與生活品質（教育部，2008）。因此，資訊科 技融入教學與電腦輔助教學最大的差異在於，前者更強調運用科技的能力，也就 是「用科技學」，而非單純的「從電腦學」。

張國恩（2002）整理了教師常使用的資訊科技融入教學方式：

1.電腦簡報的展示：類似傳統的投影片教學，但更有變化性，可以融入多媒體、

影音、動畫等，由教師配合適當的課程設計而製作。

2.電腦輔助軟體：選擇適當的 CAI 軟體來協助教師教學，或幫助學生課後學習，

例如：視覺化或情境化的教學工具可協助學生理解複雜或抽象的概念；而模 擬軟體則提供擬真情境以增加學生經驗。

3.網際網路資源的使用：網際網路上有相當多的資源，可視為大型教材庫，內 容多樣化且以多媒體的網頁呈現，教師可將其擷取並整合到課程中。

從上面幾點可以發現，大多數的教師仍是以講授為主，將知識藉由不同於傳統版 書的方式呈現給學生，依然沒有完全跳脫「從電腦學」的方式。

然而，藉著全球資訊網（World Wide Web，簡稱 WWW）無遠弗屆的超連結 功能，學習者能整合文字、圖形、聲音、影像、動畫等資訊，打破時空的限制持 續學習，其豐富的資源使得網路學習的環境更多元化，並能夠營造互動式的學習 情境，「互動式網路學習」逐漸產生，因此網路學習逐漸成為資訊融入教學的主 要模式（廖婭妏，2005）。

（三）網路學習

網路學習主要強調自主學習，利用網路上龐大的資源，學習者可以針對遇到 的問題，蒐集需要的資料，進行資料的歸納與整合以解決問題。而教師透過網際 網路的功能傳達課程內容，學生不只可單方面接收與搜尋知識，也可與教師及其 他同儕進行互動討論，使學習行為變得更為主動（周源本，2007；賴俊甫 2007）。

許瑛玿、廖桂菁（2003）提到，在網路教學活動中，學習者能透過網際網路的連 線，藉由電子郵件、網路討論區等工具的使用，達到同步或非同步的訊息交換，

經由網路互動式的合作學習模式，在網路學習環境中建立學習社群，以進行知識 的探索與建構。

此外，網路亦提供多元且即時的評量，教師利用網路連線提供學生立即性回 饋，提升學習成效，亦可進行同儕互評，學生回顧同儕作業同時修正自己的作業，

達到網路互動學習優於傳統單向學習的成效（廖婭妏，2005）。

與網路學習有關的學習理論分別為建構主義與情境學習理論，分述如下：

1.建構主義（constructivism）：

建構主義學者認為，知識起於人們主動的建構而非被動的接受，因此強調 學習者在學習過程中的自主性，正好符合網路學習的架構。廖婭妏（2005）將 建構主義觀點與電腦網路輔助合作學習之關聯分成三方面：

(1)資料庫（data base）：電腦的資料庫支援強大記憶功能，將所有互動的內容 紀錄下來，讓學習者可以回顧先前討論的結果，有助於知識建構。

(2)傳輸範圍：透過網際網路打破空間的限制，讓同儕或專家等不同社群的人 可以一起討論，使議題呈現多元觀點，不僅豐富領域知識，也促進互動討論 及知識建構的品質。

(3)視覺化（visualization）：利用電腦媒體產生多樣的視覺圖像，營造合作視覺 學習的環境，透過視覺資訊的輔助，提高討論及共同建構知識的深度。

2.情境學習理論：

情境學習理論認為，學習的發生是因為學習者與情境之間不斷互動而成，

學習者在真實的環境或情境化的環境下，主動進行互動學習，從中獲取知識。

藉由「擬真」的方式，學習者能了解知識或技能在真實環境中的意義和價值，

才能真的把所學的知識與技能用到真實的環境中（周源本，2007；賴俊甫，2007）。 而網路則提供一個合適的管道，幫助老師設計可結合問題解決以及網路合作學 習的學習情境，例如許瑛玿、廖桂菁（2003）設計的情境式網路互動學習環境，

引導學生從情境中發現問題，並自由選擇想參與討論的主題，因此所有的討論 內容皆是自發性的，成功地營造一個引發學生主動學習及探索知識的合作學習 環境。

綜上所述，網路多樣化的功能為科技融入教學開創新視野（周源本，2007），

但是科技不能取代教師，教師仍須依照課程目標，運用科技於教學上，如運用多 媒體效果呈現多樣化的知識內容；設計教學活動讓學生上網收集資料並整合以完 成作業；或利用模擬軟體將抽象化的學科知識以視覺化的方式表達出來等，幫助 學生學習應用科技進行知識建構，以達到九年一貫「獨立學習」的基本能力。

二、科技應用於科學學習的重要性

吳權威、張奕華、王緒溢、吳宗哲和韓長澤（2011）提到，教育科技（educational technology）可區分為教學科技（instructional technology）及學習科技（learning technology）兩部分，教學科技偏重於教室裡的互動科技應用，利用科技產品來 輔助課堂教學或學習活動的進行；學習科技的發展則偏重於學生自主學習，例如 研發透過網路自主學習的各種方案。因此隨著科技的進步，在科學課程中，學生 不只要使用科技學習，也要學習使用科技（Linn, 2003）。

（一）科技應用於科學學習的方式

Linn（2003）認為科技應用於科學學習包含「科學文本與講述；科學討論與 合作；資料收集與呈現；科學視覺化；科學模擬與模型」等五種方式，教師可運 用這五種方式設計科技導入科學學習的課程，使學生能透過科技自主地進行科學 探究活動與合作學習。

1.科學文本與講述（science texts and lectures）

將科學文本或課程講述內容運用不同呈現方式建置於網路平台（如百科全 書或影音媒體），提供學生或需要的使用者閱聽，也可使用互動式文本、論點建 構工具或網路資源等方式協助學生整合相關知識。

2.科學討論與合作（science discussions and collaboration）

利用科技提供適當的討論環境及資源，讓學生表達自己的想法，並且對他 人的想法進行回饋，藉由討論的過程增進自己的科學知識在。課堂中，教師也 可以透過科技進行即時的監控，參與或協助學生的討論。

3.資料收集與呈現（data collection and representation）

科技可以透過不同的呈現方式提供大量的資料，幫助學生進行資料轉化及

科技可以透過不同的呈現方式提供大量的資料，幫助學生進行資料轉化及