資訊科技在生物科教學的應用

以下將探討資訊科技在生物科教學的應用，包含:資訊科技融入生物 科教學的相關研究、為何電腦多媒體特別適合融入生物科教學

(一)電腦多媒體在生物教學的應用

Frame(1996)指出，今日的生物教師必須面對的不只是教甚麼，還必 須思考如何教，用甚麼工具去教。並指出，現今的教師已轉型為主持人，

而非如過去是學習的傳輸者。在知識爆炸的時代中，生物教師是最不受 衝擊的，因為生物教師的最愛是生物學，其次是分享生物學，而科技是 教師分享生物知識的工具，這工具讓學習更令人興奮，且更覺合宜。

Hurd(2013)指出，科技總是離不開人，影響人們生活的方式，所做 的工作，電腦在未來甚至可能影響人類如何思考。的確，當生物的影片、

動畫透過科技展現在學生眼前，學生的概念不同了，思考也不同了。資 訊科技在生物科的教學運用，相對於傳統講授式的教學來說，將是一場 大革命。

張國恩(1999)指出，並非所有的科目、所有的教材或整節課，都可 以運用資訊科技融入教學，必須思考教學的適切性、需求性及可行性。

電腦在教學過程中，並不是「非使用不可」，教師必須隨時檢驗電腦是 否能夠提供學習動機、檢視電腦的使用形式、內容與教材的配合度如 何。那麼，資訊科技在生物教學上有甚麼運用方式呢?

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以第一代的 e 化教室為例，個人電腦搭配單槍投影機，將文字、圖 片、聲音、影片、動畫傳播出來，學生收到的是多元的感官刺激，更豐 富的資訊，更具體的表徵。

在引起學生的學習動機方面，若再教學上生命科學議題，引入一小 段相關的科學新聞報導影片，學生很快會進入學習狀況，不會懷疑為什 麼要學生物學。

資訊科技的特性在於它能化靜為動、變小為大、變抽象為具象。在 生物的形態、結構等敘述性知識方面，適合用圖像來表示; 在生理運作、

功能表現、生物互動方面的程序性知識，適合用影片、動畫來呈現。例 如: 生物構造的基本單位「細胞」，細胞都有具體的結構，非高階顯微鏡 無法直接觀察其形態，若將學者的研究單純用文字描述，學生很難建立 正確的概念，但一個 2D 或 3D 的圖示，即可以取代千言萬語，在學生腦 中直接建立正確的形態概念。又如物質進出細胞的方式，若以動畫呈 現，即可迅速有效地傳達完整的科學概念。

在實驗技巧方面，如:顯微鏡等實驗設備的使用，若以影片的方式來 教導正確的操作方法，則是一個有效的示範過程，可快速建立學生在使 用實驗設備方法上的正確知識，也可快速教導實驗過程的操作方法。加 上多媒體的呈現訊息豐富，學生可獲得較具彈性的觀念。

在動植物生理功能方面，Mann & Treagust (1998)指出，學生往往因

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為缺乏生理的知識背景，而無法憑空想像實際的情形。林余思(2002)指 出，電腦多媒體融入教學的資料比較豐富，可以取代文字，而有效敘述 較為抽象且動態的過程，有助於提高學生的理解能力。所以，動植物的 解剖構造很適合用動畫展示，加上具體的運作過程圖示或動畫說明，具 體圖像加旁白、字幕等，同時給學生各種不同的視聽訊息，加深印象。

動植物有各種型態、顏色，動物有豐富多元的聲音與行為，利用數 位錄影剪輯影片或動畫呈現，有助於在最短的時間內，結合學生各種感 官或的動態訊息，形成鮮明的感性認識，再進一步形成概念化的理性知 識。而適當的媒體展現方式，也可有效迅速地示範正確的科學態度。

在生態環境觀察方面，全世界各地難以到達的生態景觀，都可以透 過數位錄影，突破時空限制，真實呈現在學生面前，其對景觀的描述，

對生物的特寫，在某些層面確實是取代直接觀察的有效工具。

同時，上課中學生若有任何問題，隨時可上網搜尋資料，包括:問題 的答案、圖像、影片…等，立即釐清學生的困惑。

(二) 資訊科技融入生物教學的相關研究

Ku & Lohr (2003)認為使用科技運用於教學，對學生的學習態度有正 向的影響。國內也有許多研究肯定資訊科技融入教學有助於提升學生的 學習態度。(邱惠芬，2010; 林紀達，2005; 許暉東，2010; 黃印通，2002;

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許正憲，2010; 王邦權，2006; 許芳禎，2004 ; 王淑卿，2003; 黃健泉，

2012)。

但也有某些研究顯示，資訊科技融入教學對學生的學習態度沒有影 響。(邱俊宏，2004; 林鈺婷，2003; 黃世烟，2002; 張清源，2003) 至於電腦多媒體教學是否能有效提升學生的學習成就，則有許多爭 論。在國內，指出電腦多媒體能提升學習成效的相關研究有:

許正憲(2010)以融入簡報式電腦多媒體研究國一學生對生物「循環 系統」的認知，結果顯示:相較於傳統教學法，簡報式電腦多媒體教學的 學習成效較佳，且能有效提升學生在「理解」上的學習成就。

洪秀惠(2006)以簡報式電腦多媒體研究國一學生在多媒體融入生物

「消化系統」、「恆定性」教學的學習成就，顯示以簡報式電腦多媒體進 行教學，其學生的學習成就高於傳統式教學。而選擇合適的教材，效果 更為顯著。

黃美娟(2004)以電腦模擬實驗來研究學生對遺傳學的學習效益。發 現以電腦模擬實驗可增進學生觀察、紀錄與歸納的能力，且可提升學生 學習科學的態度與學習遺傳學的成效。

黃福全(2003)以網路化「情境模式」及「目標模式」的教學設計對 國一生物演化單元的學習效果進行比較，結果發現網路化的教學成效高 於傳統教學法，尤其在「理解」與「分析」的能力方面。而網路化「情

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境模式」在「評鑑」能力的教學成效優於「目標模式」。

蔡盈欣(2008)以電腦多媒體進行國一生物「呼吸」單元的教學，分 析電腦多媒體與傳統教學間教學成效的差異。研究結果顯示:採用多媒體 融入教學，其學生在較高層次的認知概念學習較有助益，且對低學習成 就學生的在所有層次的認知概念學習更具有顯著的助益。

蔡慧美(2002)以網路學習環教學對國一學生學習「植物運輸」進行 概念影響之研究，發現網路教學在學習成效方面優於傳統教學。

宋秀珠(2008)研究電腦多媒體融入教學對國一學生在「生殖遺傳」

學習成效的影響，顯示電腦多媒體融入教學確實能幫助學生提升生殖遺 傳概念的學習成效。

劉馨惠(2010)針對國一生物之「細胞單元」進行多媒體教學，藉以 探討多媒體教學對國中學生學習「細胞單元」的學習成效之影響。研究 結果顯示採用多媒體教學後，學生學習細胞單元的學習成就具有顯著進 步，且在延宕測驗中也具有顯著進步。此外，此多媒體教材教學對達到 Bloom 的認知領域教學目標中「知識」、「理解」、「應用」三個層次也具 有顯著效果。在延宕測驗中進一步至「分析」層次也達到顯著差異。

黃淑貞(2010)探討不同的教學媒體對於國一學生學習「生物科技」

的學習成就的影響，採準實驗研究法，一組以「靜態流程圖」為媒體，

一組以「多媒體動畫」進行教學，比較兩組學生在教學後的學習成效。

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結果顯示:1.動畫組或圖片組的「立即成效」和「保留成效」相對於教學 前均有顯著差異。2.動畫組和圖片組之間的「立即成效」無顯著差異。

3.動畫組的「保留成效」顯著優於圖片組。

張梅鳳(2004)的研究採用兩種資訊融入教學的模式，一種是在普通 教室以筆記型電腦結合單槍投影機教學，另一種是利用網路平台讓學生 上網主動學習、教師從旁協助，發現兩種模式皆能吸引學生注意和提升 其興趣，對學生的學習成效也有正面幫助。同時，可促進學生真正的理 解，即使對低成就的學生，課程內的動畫設計，也能吸引其注意而對該 動畫要表現的科學概念印象深刻。

而發現資訊科技融入教學對學習成就沒有影響的研究則有:

許暉東(2010) 研究資訊科技融入合作學習對國中生自然與生活科 技領域學習成就與態度之影響，發現接受資訊科技融入教學後，學生的 學習成就與傳統教學沒有顯著差異。

(三) 為何資訊科技特別適合融入於生物科的教學

威爾森(Edward O. Wilson)認為人類具有親生命性(biophilia)，這是一 種與生俱來、會特別注意生物以及類似形式的傾向，有時甚至會想與它 們進行情感上的交流。我們認為其他生物是新奇、多樣的，未知的生物，

都會令我們覺得興奮。所以生物科十分適合利用電腦多媒體教學，透過 生動活潑、形式多元的電腦多媒體教學，將生物學科的知識概念以生動

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的畫面顯示，將學習者引入學習環境中來提高學習動機。

再者，根據馬斯洛(Abraham Maslow)的需求層次理論 : 人有知的 需求，人也有美的需求。在這個基礎上，將各種動、植物、自然生態的 現象與具有豐富美感的一面，以電腦多媒體融入於教學來傳達中，也是 一種滿足學生心靈需求的教學方式。

圖 2-1 馬斯洛的需求層次(資料來自王朝網路百科)

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馬斯洛的層次需求理論是甚麼呢? 馬斯洛的人本主義心理學思想，

主要載於 1954 年出版的《動機與個性》一書。他所指“動機”一詞，

是指人性本質中的善根。動機像一棵大樹的種子，在長成大樹之前，種 子之內已蘊藏了將來成長爲一棵大樹的一切內在潛力。人類的動機也就 是個人出生後一生成長發展的內在潛力。因此，馬斯洛的動機理論亦即 其人格發展理論。

馬斯洛在該書中，將動機視爲由多種不同性質的需求所組成，故而 稱爲需求層次論（need - hierarchy theory）。1954 年他在書中將動機分爲 5 層：生理需求（psysiological needs）、安全需求（safety needs）、愛與

馬斯洛在該書中，將動機視爲由多種不同性質的需求所組成，故而 稱爲需求層次論（need - hierarchy theory）。1954 年他在書中將動機分爲 5 層：生理需求（psysiological needs）、安全需求（safety needs）、愛與