IWB 之發展史及其在教育上的應用

近幾年來，隨著 ICT 技術的快速發展，ICT 已逐漸被引入教育領域中，用以 建置 e 化學習環境並進行創新教學，然而，在各類 ICT 技術中，IWB 的發明實 現了白板與電腦間之雙向互動與操作，使其成為一個整合所有數位教學資源的新 介面，因此，IWB 的創新與導入對於傳統課室環境而言，不但是一大躍進，更 可以說是白板發展史上的關鍵性革新。除此之外，IWB 內建之多項教學軟體與 多媒體整合的動態呈現，也讓教師的教學更具彈性與變通性，並有助於提高學生 的注意力與增進其對於概念的理解，而且，IWB 之高度互動性也拉近了課室環 境中師生與生生間的距離(Northcote, Mildenhall, Marshall, & Swan, 2010; Smith, Higgins, Wall, & Miller, 2005)。基於上述之優勢，各國對此新穎之教學科技紛紛 大力投資，將之推入各級學校，因而讓 IWB 在過去十年來迅速竄起，成為教育 領域之數位科技中能見度最高的指標之一(British Educational Communications and Technology Agency [BECTA], 2003, 2004, 2006; Thomas & Jones, 2010)。相較 於其他學習科技，IWB 最特別之處在於其獲得多國政府的大量投資與支持，因 此在過去五年來，已有越來越多之實徵性研究回應 IWB 在義務教育階段上的使 用，Learning, Media and Technology 和 Austraslian Journal of Educational

Technology 更為此發行了專刊來探討 IWB 在教育上的應用(Thomas & Jones,

由 IWB 這個新興科技所營造之學習環境對於學生的學習影響。因此，以下將先 探討 IWB 的特性與優勢及其在科學教育上之應用，以作為本研究開發中學自然 與生活科技課程之 IWB 數位教材的基礎。

(一) IWB 之發展史與其作為教學與學習工具的潛在優勢

IWB 最初源於商業用途，並廣泛應用於辦公室會議，讓業界人員可以透過 IWB 進行腦力激盪，或是即時記錄會議過程。IWB 具有一個大且對於觸碰相當 敏感的白板，利用特殊的筆或手指，將能在 IWB 上進行書寫、繪圖或操作各種 程式。透過 USB 介面，IWB 可以和電腦連線，將電腦影像藉由單槍投影到 IWB 上；同時，藉由相關應用軟體，將能讓電腦同步顯示 IWB 上的內容，並且將白 板上所書寫的資料或操作的過程記錄，透過 IWB 儲存註解的功能轉存至電腦中 (Smith et al., 2005; Somyurek, Atasoy, & Ozdemir, 2009)。因此，IWB 同時扮演著 白板與電腦螢幕雙重的角色，讓白板與電腦間可以進行雙向互動與操作，可以說 是白板發展史上的關鍵性革新。除此之外，IWB 的特質—「互動性功能」與內 建之豐富的教學素材庫、書寫文字、編輯儲存或多頁瀏覽等功能，以及其他的系 統相互整合，將能建置一個 e 化的學習環境，並且增強師生於課堂上的即時互 動。基於此，IWB 逐漸被引入到教育領域中，最初是用於高等教育，直到 1990 年代末期才進入小學階段使用(Higgins, Beauchamp, & Miller, 2007)，英國、美國、

加拿大、歐盟、澳洲、紐西蘭、南非等國因為 IWB 的各項優勢，也陸續政策性 地將 IWB 推入各級學校，希冀藉由 IWB 上述之優勢，來建構 e 化學習環境，提 升學生的學習動機與效益。

隨著各國對於 IWB 的投資，有關 IWB 導入課室環境之相關研究也陸續增 加。從 BECTA (2007)的研究報告、Smith 等(2005)以及 Glover, Miller, Averis 與 Door(2005)依據相關 IWB 之研究報告，可以歸納出 IWB 作為教學與學習工具所

具備之潛在優勢有提高教學效能、具有多媒體(multimedia)/多模態(multimodal) 的表徵、能支持教學資源之發展與管理、提高課程的互動性與學生的學習動機和 注意力、增進學生參與和合作的機會等。而上述這些 IWB 所具有之潛在優勢，

在教學上的應用主要為，IWB 本身具有龐大的教學素材庫，可以有效地支持教 師開發教學素材(Slay, Sieborger, & Hodgkinson-Williams, 2008; Smith et al., 2005)，而且 IWB 可以整合影音、圖片呈現多元豐富的資源，讓課程變成彩色且 更為生活化(Levy, 2002)，並有助於呈現更為完整的課程，讓學生更能融入整個 課程當中並提高其學習動機與參與。此外，IWB 允許多媒體與多模態呈現之視 覺本質，不但有助於協助學生對於概念的理解(Holmes, 2009)，亦能符合不同學 習類型之學生的需求(Holmes, 2009; Smith et al., 2005)，並能提高學生的注意力 (BECTA, 2007; Holmes, 2009; Glover et al., 2005; Levy, 2002; Northcote et al., 2010;

Slay et al., 2008; Smith et al., 2005; Wall, Higgins, & Smith, 2005)。另外，IWB 也可 以隨著教師教學與不同學生的需求，聚焦或放大特定內容，或在面板上進行內容 註記，並將教師與學生的互動或教學過程儲存下來，並可隨時往前、覆後進行複 習(Smith et al., 2005; Slay et al., 2008)。而且，IWB 的面板相較於數位學習環境中 的桌上型電腦，更能讓教師和學生間能有更多的視覺接觸與互動。除此之外，IWB 高度互動性的特質，不但可以拉近師生與生生間的距離，增加課室中的互動與討 論，而該特質更是 IWB 融入課程之效益來源的關鍵(Holmes, 2009; Northcote et al., 2010)，透過讓學生直接與 IWB 上的教學素材、資源與互動遊戲等進行直接的互 動，不但能引起全班性的討論，更有助於減少學生的猜測，促其能更精確的下決 定，並監控自己的學習過程(Smith et al., 2005)。Smith 等更進一步指出，IWB 之 增進學生參與與互動的特質，對於富含探究活動、需要學生高度參與之自然課程 相當有助益。另外，學生也表示 IWB 是一個有效的工具能促動並加速學習的歷 程，特別是當他們有機會自己去使用 IWB 時，將能加速其學習(Slay et al., 2008 ; Wall et al., 2005)，而且 IWB 整合多媒體與多重感官呈現的視覺本質，可以加深

學生的印象，並增強其注意力與其學習動機(Slay et al., 2008; Smith et al., 2005)。

由上述可知，以 IWB 作為教學與學習工具具有相當多的潛在優勢，而這些潛在 優勢對於學習環境的資源與互動性具有正面的影響，因而使之成為目前教育科技 關注的焦點之一。

(二) IWB 在科學學習上之應用

由於本研究之目的主要在開發一個有效之中學細胞分裂主題的 IWB 數位教 材，並深入探究將 IWB 融入中學科學之學習對於學生之影響，因而實有必要針 對 IWB 作為教學與學習工具之潛在優勢如何應用於科學學習進行深入探究。

Barnes(1992)、Mercer(2005)以及 Gillen, Littleton, Twiner, Staarman 與

Mercer(2008)指出，學習科學並非將科學事實累積起來，而是教師將學生引入一 個新科學觀點的過程，幫助學生發展新的方法來看這個世界，並且使用語言來意 義化其經驗。因此，從一個社會文化的觀點來看科學教育，則科學教育被視為一 個濡化(enculture)學生的過程，讓學生以特殊的方法致知(knowing)、表徵世界 (representing the world)，並從一科學觀點來作出其主張(making claim)(Murcia &

Sheffield, 2010)。由於科學具有其獨特的社會語言，而流暢地在科學內容與各種 表徵間進行轉換之能力，能幫助學生理解科學現象，因此，多模態表徵(multimodal representations)對於科學教學而言特別地重要(Kozma, 2003)，而教師在科學教學 中的關鍵角色，即是當學生在整合新的科學概念時，以一個更廣大的科學架構來 協助學生整合新的資訊與表徵(Gillen et al., 2008; Mortimer & Scott, 2003)。從上述 IWB 文獻之回顧可以發現，IWB 無論作為教學與學習之工具均具有許多潛在的 優勢，例如：彈性與變通性、整合多模態呈現以及提高師生間的互動等，而這些 潛在的優勢尤適用於科學之教學(Smith et al., 2005)。Hennessy, Deaney, Ruthven 與 Winterbottom(2007)亦指出，IWB 的引入提供了一個新的機會，讓學生在全班

教學時可以互動性地使用 IWB，而學生正可以在這樣的環境下公開地傳達其想 法，而且這樣的分享不侷限於口語上，而是包含圖示與其他的表徵形式，學生也 因此更容易連結到科學的知識並接收教師與同儕的回饋；因此，Hennessy 等主 張，IWB 提供了一個連結參照物(reference)之動態且可操弄的物件，而該物件正 可以提供一個跨學科之新的支持型式，IWB 所提供之該支持型式是一種促進概 念交換與明確性之社會共享的認知，並且依據他人的觀點來進行新意義之協商。

Gillen 等(2008)針對 IWB 融入國小自然科學的教學，發現 IWB 整合多種資 源之呈現與 ICT 功能之相對容易度，提供了一個新的機會來促進多面向的教學 策略，且 IWB 整合多媒體呈現的功能，不但能創造學生學習經驗的連續性、表 徵科學的現象，也有助於學生投入該學習活動並調適其理解。Murica(2008)則發 現，IWB 能連結到網站與線上活動的教學資源，獲得真實生活的科學情境，而 提高了連結到社會情境之主動科學學習的可能性，除此之外，IWB 也創造出一 個流暢的空間，允許教師與學生一起探索科學概念、提出問題並調和(reconcile) 科學與非正式的概念，讓師生之間進行互動式的溝通。Hennessy 等(2007)則採用 個案研究法，探究 IWB 如何被用來支持中學科學之教學與學習，Hennessy 等發 現教師利用 IWB 之動態與操弄的本質，能幫助學生聚焦在思考關鍵的概念與過 程，拆解並解釋這些概念與過程，而且有組織地建構之，同時和學生一起協商新 的、共享的理解。

Gillen 等(2008)指出，所有的溝通本來就是多模態的(multimodal)，而科學的 理解更需要多向度的(multidimensional)。由上述之文獻可以知道，IWB 固有之彈 性與變通性、整合多模態呈現、提高師生間互動等特質，及其本身具有之所有學 生都能觀看、操弄之大面板的優勢下，讓科學教師更容易營造出一個允許多模 態、多重表徵呈現的共享平臺，來輔助不同學習風格學習者的學習。