以PBL教學方式進行大學生奈米科技教學之行動研究

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(1)國立臺中教育大學科學應用與推廣學系科學教育碩士學位碩士論文. 指導教授：陳麗文. 博士. 以 PBL 教學方式進行大學生教學方式進行大學生奈米科技教學大學生奈米科技教學之行動研究 The Action Research of Appling Nanotechnology Education for Students in University via Problem Based Learning. 研究生：黃建成撰. 中華民國一○一年七月.

(2) 謝. 誌. 三年的研究生涯終於即將告一段落，心中充滿了感動與喜悅。首先，特別要感謝陳麗文恩師，三年來不厭其煩與細心的指導和鼓勵，讓我無後顧之憂的向前邁進，順利的完成本研究。同時也感謝李教授的協助研究與配合，以及關教授與張教授提供教案範本和寶貴的建議，讓本研究的教學更順利推展。其次，要感謝靳知勤老師與楊坤原老師在百忙中幫忙審核論文，並提供許多珍貴的修改意見，讓本論文的架構與內容更加完善與豐富，特此至上由衷感謝。感謝合興國小校長、主任與同仁的支持和協助，讓本論文可順利如願的完成。最後，要感謝我最愛的家人爸媽和老婆無怨無悔的關心和照顧，以及可愛雙胞胎聖恩和聖旻甜美的笑容是我疲憊時的良藥。真的很謝謝這一路上相陪伴的好友，感謝大家，因為有你們無形的付出才有今天的我，謝謝你們。建成. 101.07.

(3) 以 PBL 教學方式進行大學生教學方式進行大學生奈米科技教學之行動研究大學生奈米科技教學之行動研究摘要本研究旨在探討問題導向學習（Problem-Based Learning）教學法是否有效幫助大學生學習奈米科技。研究採用行動研究的方式進行，以中部某私立大學生為研究對象，自 98 年 9 月至 101 年 1 月，分三階段進行教學。資料蒐集來源有奈米科技概念問卷、各式 PBL 評量表、教學錄影觀察、學生紙本報告、半結構式晤談問卷。結果發現：一、學習後 72%學生的奈米科技概念是有拓展的；二、每一階段教學後，學生的奈米科技學習態度之表現皆相似，但在第一階段教學中「意願」及「評價」之面向趨向不同；三、學生的問題解決能力經由 PBL 教學有顯著提升的(p < .05) ；四、 PBL 教學能帶給學生在學習態度上有正向的影響。經由小組合作學習、統整知識，更能從過程中學習到反省自己、欣賞他人、主動求知等能力。由上述結果得知以 PBL 進行奈米科技教學是可行的且有益學生學習。最後，本研究建議舉辦研習以提升教師 PBL 教學法之技能，其次 PBL 教案設計宜掌握重點才能發會最大功效。本研究所設計之 PBL 奈米科技教案可做為日後奈米科技教學之參考，並融入不同之課程探討其成效。. 關鍵字：關鍵字：行動研究、行動研究、奈米科技、奈米科技、問題導向學習. I.

(4) The Action Research of Appling Nanotechnology Education for Students in University via Problem Based Learning. Abstract This research would mainly explore the effectiveness of appling nanotechnology education for students in universities through problem based learning. We adopt the method of action research, targeting students out of one private university in the middle of Taiwan in total three stages of teaching from September of 2009 to January of 2012. The data we collected were all originate from nanotechnology concept questionnaires, PBL model rating scales, observation through teaching videos, students’ term papers, and semi-structured interviews. Below were the results of the research: 1. After learning, 72% of students have concrete ideas about nanotechnology. 2. Average performance ration during every learning stage was almost the same. However, the average performance ration per “willing” & “evaluation” was different respectively. 3. After problem based learning, students’ abilities of solving problems were enhanced apparently. 4. The problem based learning can have positive influence on students. During this process, students can further learn how to retrospect themselves, appreciate other people, and be self-motivated in learning through cooperative learning and system integration. From the results above, we can conclude that it is quite beneficial for students to learn nanotechnology by problem based learning model. Finally, this study suggests that organized the study to improve PBL teaching skills of teachers, followed by the PBL teaching approach should be to master the key before you can post maximum effectiveness. The PBL nanotechnology lesson plans of this study design can be used as a reference nanotechnology teaching, and into the different courses to explore its effectiveness.. Keywords: Action Research , Nanotechnology, Problem-based Learning .. II.

(5) 目. 次頁數. 中文摘要……………………………………………………………………………Ⅰ 英文摘要……………………………………………………………………………Ⅱ 目次…………………………………………………………………………………Ⅲ 表目次………………………………………………………………………………Ⅵ 圖目次………………………………………………………………………………Ⅷ 第一章. 緒論. 第一節. 研究背景與動機……………………………………………………………1. 第二節. 研究目的……………………………………………………………………3. 第三節. 名詞解釋……………………………………………………………………3. 第四節. 研究範圍與限制……………………………………………………………4. 第二章. 文獻探討. 第一節. 問題導向學習的內涵及理論基礎…………………………………………5. 第二節. 問題導向學習的特色………………………………………………………15. 第三節. 問題導向學習於高等教育上之應用………………………………………18. 第四節. 問題導向學習的課程設計與評量…………………………………………22. 第三章. 研究方法. 第一節. 研究架構與流程……………………………………………………………35. 第二節. 研究工具……………………………………………………………………39. 第三節. 課程設計與實施……………………………………………………………44. 第四節. 研究情境與對象……………………………………………………………46. 第五節. 資料處理與分析……………………………………………………………49. III.

(6) 第四章. 研究結果. 第一節. 第一階段教學………………………………………………………………51. 第二節. 第二階段教學………………………………………………………………65. 第三節. 第三階段教學………………………………………………………………90. 第四節. 教師的專業成長 …………………………………………………………124. 第五章. 結論與建議. 第一節. 結論…………………………………………………………………………129. 第二節. 建議…………………………………………………………………………131. 參考文獻. …………………………………………………………………………133. 附錄附錄一. 奈米科技概念圖之全貌………………………………………………………141. 附錄二. 奈米科技概念之研究…………………………………………………………142. 附錄三. 問題解決能力給分標準………………………………………………………151. 附錄四. PBL 小組工作分配表…………………………………………………………166. 附錄五. 資料收集紀錄表………………………………………………………………167. 附錄六. PBL 小組討論紀錄單…………………………………………………………168. 附錄七. PBL 學生自評表………………………………………………………………169. 附錄八. PBL 小組成員互評表…………………………………………………………170. 附錄九. PBL 教學意見調查表…………………………………………………………171. 附錄十. 半結構式晤談大綱……………………………………………………………173. 附錄十一第二階段教學 PBL 奈米科技教案 …………………………………………174 附錄十二第三階段教學 PBL 奈米科技教案 …………………………………………180 附錄十三. 98 上學期傳統教學法課程綱要 …………………………………………188. 附錄十四. PBL 教案設計同意函………………………………………………………189. IV.

(7) 附錄十五. 三階段教學前後學生心智圖得分情形…………………………………190. 附錄十六. 問卷一—大學部高年級及研究生對奈米科技與課程的想法…………191. 附錄十七. 問卷二—奈米科技概念之研究問卷一…………………………………194. 附錄十八. 第二階段 PBL 教學問題解決能力得分情形……………………………202. 附錄十九. 第三階段 PBL 教學問題解決能力得分情形……………………………203. V.

(8) 表. 目次頁數. 表 2-2-1. PBL 教學法與一般傳統式教學模式之比較 ………………………………17. 表 2-3-1. 國內 PBL 於高等教育上相關研究文獻……………………………………19. 表 2-3-2. 國內實施 PBL 於高等教育上文獻之分析表………………………………20. 表 2-4-1. Delisle 對問題的訪查計畫表……………………………………………25. 表 2-4-2. Glasgow 的 PBL 學習評量分類……………………………………………32. 表 3-2-1. 奈米科技態度細目表………………………………………………………39. 表 3-2-2. 專家一覽表…………………………………………………………………41. 表 3-4-1. 研究樣本人數表……………………………………………………………47. 表 3-5-1. 資料編碼表…………………………………………………………………49. 表3-5-2. 評量面向資料蒐集表………………………………………………………50. 表 4-1-1a. 第一階段奈米科技教學前、後心智圖比較……………………………52. 表 4-1-1b. 第一階段奈米科技教學前、後心智圖比較……………………………53. 表 4-1-1c. 第一階段奈米科技教學前、後心智圖比較……………………………54. 表 4-1-2. 第一階段教學大學生奈米科技學習態度之比較…………………………56. 表 4-1-3. 第一階段奈米科技學習態度｢意願｣表現…………………………………57. 表 4-1-4. 第一階段奈米科技學習態度｢感受｣表現…………………………………58. 表 4-1-5. 第一階段奈米科技學習態度｢評價｣表現…………………………………59. 表 4-2-1a. 第二階段奈米科技教學前、後心智圖比較……………………………66. 表 4-2-1b. 第二階段奈米科技教學前、後心智圖比較……………………………68. 表 4-2-1c. 第二階段奈米科技教學前、後心智圖比較……………………………69. 表 4-2-2. 第二階段教學大學生奈米科技學習態度之比較…………………………72. 表 4-2-3. 第二階段奈米科技學習態度｢意願｣表現…………………………………73. VI.

(9) 表 4-2-4. 第二階段奈米科技學習態度｢感受｣表現…………………………………74. 表 4-2-5. 第二階段奈米科技學習態度｢評價｣表現…………………………………75. 表 4-2-6. 三份評量問卷其評量內容的差異表………………………………………89. 表 4-3-1a. 第三階段奈米科技教學前、後心智圖比較……………………………91. 表 4-3-1b. 第三階段奈米科技教學前、後心智圖比較……………………………93. 表 4-3-1c. 第三階段奈米科技教學前、後心智圖比較……………………………94. 表 4-3-1d. 第三階段奈米科技教學前、後心智圖比較……………………………96. 表 4-3-2. 第三階段教學大學生奈米科技學習態度之比較………………………100. 表 4-3-3. 第三階段奈米科技學習態度｢意願｣表現………………………………101. 表 4-3-4. 第三階段奈米科技學習態度｢感受｣表現………………………………101. 表 4-3-5. 第三階段奈米科技學習態度｢評價｣表現………………………………103. 表 4-3-6. PBL 學生自評結果………………………………………………………107. 表 4-3-7. PBL 學生小組成員互評結果……………………………………………111. 表 4-3-8. PBL 教學意見調查結果…………………………………………………113. VII.

(10) 圖. 目. 次頁數. 圖 2-1-1. PBL 教學模式的六大理論基礎架構圖 ……………………………………7. 圖 2-4-1. PBL 課程的各階段執行方針………………………………………………24. 圖 2-4-2. Delisle 的 PBL 教學模式簡介圖…………………………………………27. 圖 2-4-3. Delisle 的 PBL 教學模式流程圖…………………………………………27. 圖 2-4-4. PBL 的奈米課程範圍………………………………………………………30. 圖 3-1-1. 本研究架構圖………………………………………………………………36. 圖 3-1-2. 本研究流程圖………………………………………………………………38. 圖 3-3-1. 本研究教學活動流程圖……………………………………………………45. 圖 4-1-1. 第一階段教學前後心智圖分數比較圖……………………………………55. 圖 4-1-2. 第一階段行動研究方案與評量問卷概述圖………………………………63. 圖 4-2-1. 第二階段教學前後心智圖分數比較圖……………………………………70. 圖 4-2-2. 二-G1 學生紙本報告………………………………………………………71. 圖4-2-3. 學生99S01作答情形 ………………………………………………………78. 圖4-2-4. 學生99S04作答情形 ………………………………………………………78. 圖4-2-5. 學生99S01作答情形 ………………………………………………………78. 圖4-2-6. 學生99S04作答情形 ………………………………………………………79. 圖4-2-7. 學生99S01作答情形 ………………………………………………………79. 圖4-2-8. 學生99S04作答情形 ………………………………………………………80. 圖 4-2-9. 第二階段行動研究方案與評量問卷概述圖 ……………………………88. 圖 4-3-1. 第三階段教學前後心智圖分數比較圖……………………………………97. 圖 4-3-2. 三-G4 學生紙本報告內容…………………………………………………98. VIII.

(11) 圖 4-3-3. 三-G4 學生紙本報告內容…………………………………………………99. 圖 4-3-4. 三-G3 學生紙本報告內容…………………………………………………99. 圖 4-3-5. 三-G2 學生紙本報告內容 ………………………………………………102. 圖 4-3-6. 三-G4 學生紙本報告內容 ………………………………………………103. 圖 4-3-7. 三-G4 學生紙本報告內容 ………………………………………………103. 圖 4-3-8. 三-G2PBL 小組討論紀錄單………………………………………………107. 圖 4-3-9. 三-G2PBL 小組討論紀錄單………………………………………………107. 圖4-3-10. 三-G3PBL學生小組成員互評表. 圖 4-3-11. 三-G3PBL 學生小組成員互評表 ………………………………………109. 圖 4-3-12. 學生三 05 的 PBL 學生自評表. 圖 4-3-13. 學生整理網路學習資源之相關學習檔案 ……………………………116. 圖4-3-14. 三階段教學修正概述圖…………………………………………………120. IX. ………………………………………109. ………………………………………112.

(12) X.

(13) 第一章緒論本章共分成四節，第一節說明本研究的研究背景與動機，第二節說明研究目的，第三節解釋本研究的名詞，第四節則說明研究範圍與限制。. 第一節研究背景與動機隨著知識全球化與多元化的日新月異進步，科學教育為迎接未來的挑戰，更需培育具有國際競爭力的人才，才能走向國際，提升我國迎接未來挑戰的能力。高教技職簡訊（2010)對「知識經濟人才培育與教育產業」重點建議：因應知識經濟發展的學生基礎能力，建議大學以「合作學習」、「問題導向學習」及「探索式教學」等策略，培養學生溝通表達、解決問題、創新思維、邏輯思辨、科技倫理及團隊合作等能力。科學教育白皮書（2003）亦指出對高等學府的科學教育期許能培養學生具有獨立思考、主動學習、國際競爭力的尖端科技研發能力。李登隆（2004）提出:如何加強學生思考及解決問題的能力以及科學的學習態度是所有科學教學者應努力的目標之一。林宏達（2007）也提出：「現在學校沒教，但卻是能適應未來的大能力，包括：獨特思維、學習方式、創新能力、問題解決能力」。面臨這新複雜的知識時代，現既有的知識無法足夠運用，針對未來教育方式也應有所改變，最重要方針之ㄧ是－『教導學生如何解決問題能力』。然而，在新的知識衝擊下，必須具備『解決問題的能力』，才是挖掘知識財富最好的方法之一。究竟二十一世紀教育帶給學生什麼？天下雜誌2008年教育特刊談到哈佛大學博雅教育有五個目標，其中一個目標是「具備探詢與解決問題能力」。大學博雅教育的關鍵在於將「教育內容」（學什麼？）轉移至「教育過程」（怎麼教與如何學？），思考哪些過程能使大學畢業生具備上述能力。這些教育方針趨向如同二十一世紀我國教育改革倡導議題：「如何培養學生獨立思考以及解決問題能力，將所學知識生活化且加以創新應用」（教育部，2003），此點與問題導向學習(Problem-Based Learning，PBL) 教. 1.

(14) 育理念相一致。問題導向學習(Problem-Based Learning，PBL)（以下為求行文扼要，問題導向學習以PBL表達之）是一種以學生為中心的教學模式，學習者以實務問題為核心，主動透過簡單生活實例，藉由小組討論方式，達到自主學習、批判思考和問題解決能力的教學方法。科技的深耕與生活關係密不可分。奈米科技是二十一世紀主流產業(陳麗文， 2005；董冠妤，2011)，在這波全球奈米化洪流中，未來產品設計將力求微小化。奈米科技緣起超控原子、分子的能力，但組成所展現特性則涉及物理、機械、化學、材料、電機、電子、醫學與生物等各領域，開啟一個全科技統合化與融合化時代（廖婉茹， 2006），「奈米科技」技術已成為全世界科技發展重點之一。我國發展奈米國家科技計畫主導國家在國際競爭力，首要任務是建立奈米科技人才培育機制，有鑑於國民教育與科普教育為銜接高等教育及學術研究最重要根基，教育部於2003年1月啟動國家型奈米科技前瞻人才培育計畫，積極推動產學合作，強化奈米學程修習生接軌產業界之創造力與實作能力。因應科技改革，培育挑戰未來人才與迎合世界科技發展：「如何在科學教學中加入學生解決問題的能力」，已經成為教育工作者應該思考的重點。由於PBL能有效促進學生的自主學習、批判思考和問題解決能力，國外許多高等教育已陸續將PBL運用於各領域教學。奈米科技前瞻人才培育計畫至今已推行多年，但國內尚未有相關PBL研究或報告對大學部分的教學策略做評估。PBL是一門可適應未來挑戰，且具有培養問題解決能力的教學法。奈米科技則是一個新興科技與發展中未知及跨領域的知識，為讓學生配合未來與未知知識的發展，PBL教學法具有此種優點。再者，對於奈米科技教學，使用傳統教學法在新興科技上似乎較不恰當，若用PBL教學法應用在新興發展的科技，更能提昇學生的學習效益及興趣。此外，為培養奈米科技產業源源不絕創新活力，藉由 PBL教學法培養的問題解決能力，迎接未來任何未知課程上學習與挑戰。因此，在本研究中，藉PBL教學方式進行奈米科技教學，並以行動研究方式來探討此種教學法對新興. 2.

(15) 科技的學習效益與可行性。. 第二節研究目的本研究擬以行動研究進行奈米科技教學，以三階段教學加入 PBL 的學習方式，讓學生在既有情境環境中做學習，啟發學生學習樂趣，培養學生問題解決能力與幫助學生認識奈米科技。主要期望培養學生在未來任何學習上或進入職場發展時，可利用 PBL 教學法學到的問題解決能力。. 第三節名詞解釋本研究所使用的名詞定義可分為下列兩種：一、問題導向學習（問題導向學習（ProblemProblem-Based Learning； Learning；PBL） PBL）問題導向學習 Problem-Based Learning 簡稱 PBL，指學習者在學習過程中，以小組討論為基礎，藉由真實、有趣與吸引人情境教案（問題）做為媒介，啟發學習動機。學生在閱讀教案後，全組腦力激盪，利用原有知識去分析、討論、思考問題後，設立學習目標，接著以各種方法搜尋多元觀點資訊，精研細讀後，再回到小組中，藉由互動討論加深思辨與澄清，最後在反思回饋中達到理解與解決問題成效。因此 PBL 主要是以問題為中心，講究提升學生主動學習能力與養成終身自我學習習慣，並整合各領域知識，於真實生活與專業情境中學習的一門教學法。二、奈米科技（奈米科技（Nanotechnology） Nanotechnology）物質在奈米尺寸下，會呈現跟一般狀態完全不同的物理、化學或生物特性，所以在奈米尺度下，製造出呈現新機能或新穎物性的微小物質，以這物質為基礎，設計、製作成新的元件、器具或系統的技術，就是奈米科技（奈米新世界，2008）。. 3.

(16) 第四節研究範圍與限制本行動研究受研究範圍與方法上限制，分成三部份：一、研究對象本研究對象採取「立意取樣」，僅限中部某私立大學電機工程學系及材料系三、四年級，研究結果不宜推論至所有大學三、四年級生。二、研究課程本研究編制的奈米科技課程設計是符合大學三、四年級學生可理解的項目所設計，隨著奈米科技日新月異的快速發展，本課程無涵蓋所有奈米科技的概念與應用。三、研究資料研究資料本研究資料取自教學者教學省思與訪談、教學錄影觀察、學生各項紙本報告與學習紀錄及半結構式晤談問卷，在資料的分析與詮釋上，雖力求周延仍有偏失。. 4.

(17) 第二章文獻探討基於探討擬以 PBL 教學方式進行奈米科技教學之可行性，因此本章第一節敘述問題導向學習的內涵及理論基礎，第二節敘述問題導向學習特色，第三節敘述問題導向學習於高等教育上之應用，第四節為問題導向學習的課程設計與評量。. 第一節問題導向學習的內涵及理論基礎問題導向學習的內涵及理論基礎本節探討問題導向學習的內涵及其理論基礎。一、問題導向學習的內涵問題導向學習的內涵「問題導向學習」（Problem-Based Learning；PBL）在國內又稱為「問題引導學習」或陽明大學譯作「問題導向討論學習」(Delisle，1997；周天賜譯，2003)。PBL 教學法是一種教師在課程中設定問題，透過問題或情境誘發學生思考，建立學習目標，學生經由小組方式，進行自我導向式研習、增進新知或修正舊有知識內容與解決問題的教學方式。因此，運用 PBL 教學法做學習，不但可解決問題，尚且在處理問題同時，也是精進我們知識最佳方法，與培養知識分享及問題解決能力。 PBL 源溯首推杜威（Dewey）的信念：「教師應引出學生探究與創造自然本能」。杜威認為學生的校外經驗提供我們線索，根據學生的興趣調整課程，使學生積極參與（Delisle，1997；周天賜譯，2003）。PBL 教學法即從此信念出發，提供一個以學生為中心的教學策略，促進學生提升理解力、成就感及發展解決問題的能力，建立起批判思考及推理觀念，增進其創造力及獨立性與統整課程的能力。「問題」為學習的起點，也是整個PBL主軸所在。1960年，加拿大安大略省漢彌頓麥馬斯特大學的Barrows體認杜威理念對醫學教育重要性，可協助醫學生在「知識整合」學科上，同時發展「問題解決能力」技巧，以解決傳統教學法培育的醫學生：「無法將學校所學與實際臨床案例做銜接所受到的衝擊」，因此設計一系列相關的醫學教育方. 5.

(18) 針，因應變化多端的臨床教案問題。1980年，Barrows＆Tamblyn粗淺的定義PBL:「學習的發現依賴每一位學生分享他們的知識，非從它本身的來源去獲得」（Lyndal J.Trevena，2007），並定義這種新的教學法：「由努力了解及解決問題的歷程而造成結果之學習」（Delisle，1997；周天賜譯，2003）。所以，PBL實施目的是為了讓學生將所學知識與實際生活或工作環境所遭遇的問題做連結，使學生將所學應用到生活中，甚至是工作環境中（蔡育青，2004），同時當學生再次面對其他問題時，也具有促進解決問題能力。 Gagne（1985）提出問題解決教學方法，強調教學呈現應以問題為起始，藉以引發學生的主動學習，使學生在教師的引導下，以主動探究解決問題方式來做學習。以PBL 作為學習基礎，是鼓勵學生深入學習的最好教學辦法。林英明（2004）也認為問題解決是項重要生活技能，學生參與教學活動，從中學習解決當前問題的技能與適應未來世界的能力。二、問題導向學習的理論基礎 Lyndal J.Trevena（2007）提出 PBL 教學特點：一開始以學生的疑問為中心，其次是問題。由於 PBL 授與學生更大的空間，透過問題方式將課程中主角轉成學生，與他們生活上的真實情境問題做連結，取代課堂聽講，藉由「做中學」方式進行活動學習，符合情境學習理論與實驗主義理論的方法；另外，在過程中要求學生主動探索與建構知識、透過情境來思考，並以問題內容為學習中心，經由小組合作（互動）討論與學習的過程，培養團隊合作精神與解決問題能力及統整學科知識能力，同時驗證其假設並發表結果，此與訊息處理理論、建構主義理論、合作學習理論的重點相同；此外，教師在過程中擔任從旁提供學習者協助及引導學習的角色，此培養學習者進行後設認知理論之批判思考的能力（黃琡惠，2002）。由此可知， PBL 教學模式包含六大理論作為基礎（如圖 2-1-1），以下分別詳述 PBL 各個理論基礎介紹:. 6.

(19) 1.實驗主義 1.實驗主義理論. 杜威（）以學生為中心，杜威（John Dewey）以學生為中心，使學生涉入感興趣的真實問題情境中，使學生涉入感興趣的真實問題情境中，以刺激思考和反省並主動利用經驗和知識來完成解題，，促進知識與經驗的更新以刺激思考和反省並主動利用經驗和知識來完成解題（楊坤原，）楊坤原， 2010）一種同儕間互相協助的學習方法，一種同儕間互相協助的學習方法，教師將學習的責任還給學生，教師將學習的責任還給學生，增加學生課堂上參與的機會，生課堂上參與的機會，以增進學生的學習興趣，以增進學生的學習興趣，讓學生由被動的知識接受者轉變成主動的知識追求者. 2.合作學習 2.合作學習理論. 六大理論基礎 PBL. 3.情境學習 3.情境學習理論. 是透過引導性的參與，是透過引導性的參與，使學習者在實務中運用各種資源，使學習者在實務中運用各種資源，以知識為工具進行學習，，獲得日後處理真實問題的能力識為工具進行學習. 強調學生是主動的學習者，強調學生是主動的學習者，被稱為「被稱為「以學生為中心的教學」，教學」，老師變成」，老師變成「老師變成「在旁邊的引導者」在旁邊的引導者」幫助學生自己去發現知識. 4.建構主義 4.建構主義理論. 是一種研究認知科學的方法解釋人類在環境中，如何經由感覺、如何經由感覺、注意、注意、辨識、辨識、轉換、轉換、記憶等內在心理活動，等內在心理活動，以吸收並運用知識的歷程. 5.訊 5.訊息處理理論. 6.後設認知 6.後設認知理論. 圖 2-1-1. 後設認知的技能包括控制自己行為的能力，自己如何分析問題，自己如何分析問題，形成假設，形成假設，收集訊息，訊息，以及解決問題（以及解決問題（黃琡惠，黃琡惠，2002 ）. PBL 教學模式的六大理論基礎架構圖. （一）、實驗主義理論、實驗主義理論（ therory）實驗主義理論（Experimentalism therory） PBL 理論基礎源自進步主義運動的實驗主義。實驗主義初名實用主義（Pragmatism ），影響最深遠首推杜威（John Dewey）。杜威以學生為中心，使學生涉入感興趣真實問題情境中，以刺激思考和反省並主動利用經驗和知識來完成解題，促進知識與經驗的更新（楊坤原，2010）。 PBL 主要基於建構主義觀點(constructivist view)：認為學習是在社會情境中建構知識的過程，不是僅以獲得知識為目的（黃琡惠，2002）。所以，知識是人類在生活歷程中解決疑難問題之工具，且與實際活動相關聯，知識的出現與週遭事物以及環境發生密切關係。杜威認為知識是適應環境的需要，為解決生活實際問題不斷改造的經驗，是可變的、可創造的（葉學志，2004；高廣孚，2000）。實驗主義的教育方法使用杜威的科學方法之五種步驟：1.發現問題、2.了解問題、3.提出假設、4.演繹假設、. 7.

(20) 5.驗證假設。杜威亦描述：當知識經過科學實驗的驗證後，才能確信其真偽，藉由驗證知識的過程，使知識也產生科學化。杜威實驗主義觀點認為：知識是發生於生活中的科學行動學習。當從生活中發現問題、確認問題、提出假設、推斷、驗證假設的行動過程，此與 PBL 學習流程相同。 PBL 學習流程也是學習者會先遭遇到與日常生活相關的結構模糊問題（illstructure），再由學習者依生活經驗去連結相關議題，等確認問題後，學習者需提出假設，找出合適的解決問題規劃，然後依規劃收集資料，發展出適當推論，最後透過實地驗證檢視假設，所以，PBL 學習流程符合實驗主義的學習流程。杜威也對活動課程及教學設計（高廣孚，2000）提出以下四點建議: 1、作業中必須鼓勵學生使用原始資料: 在實驗室中，許多教師提供精心設計的完整教材，雖然按部就班可避免錯誤，但這些教材會控制學生動作，無法啟發學生創造力及思考能力。因此，只有讓學生感於事實需要，蒐集原始資料，才有訓練思考培養智力之功效。 2、作業目的須接近生活經驗: 生活與學習密不可分，所以設計活動須與日常生活經驗相結合，學生才會有主動參與學習之意願，且學生習得的知識才會越真實。 3、作業須適合學生程度: 教師在指導作業時，要先使作業適合學生的能力，才能要求學生作業準確及精緻。 4、注意作業的社會性: 設計作業主要任務，需使學生在活動中學習如何親自動手工作，由工作中體會經驗，獲得與生活密切有關之知識。至於書本之閱讀，則為其次。此種學習方式，杜威稱之「由做中學」（learning by doing），此種作業，杜威稱為活動作業（active occupation）。. 8.

(21) 總之，建構主義強調學習是建構式的，知識是經由個體主動建構而成，而且可以與人分享建構而來的知識（董冠妤，2011）。PBL 是一種以學習者為中心的教學方法，符合建構主義的理念，且 PBL 教學法是從真實的情境問題中學習，並強調個人主動探究、創造與規劃設計屬於個人的學習歷程與知識，而教師在學習過程中只是扮演輔佐者角色。（二）、合作學習理論、合作學習理論（合作學習理論（Cooperative Learning therory） therory）合作學習是一種同儕間互相協助的學習方法，教師將學習責任交給學生，以增加學生課堂上參與機會，同時增進學生學習興趣，讓學生由被動接受轉變成主動追求知識；對教師方面，可降低單向講解枯燥無趣。因此，PBL 教學法運用合作學習理念：對於課程的學習過程，透過自我引導與真實情境問題，以小組合作學習與共同討論方式，達問題解決的學習方法。合作學習教學模式對學業成績、學習動機、班級氣氛、社會關係、學習作業的時間等方面都有正向提升其效果（Slavin，1990；李咏吟、單文經，1995）。所以，Hmelo & Evensen（2000）亦提出在整個 PBL 學習過程中，小組合作學習是主要策略之一。「合作」是共同致力於實現共同目標。「合作學習」是教學使用小團體，讓學生共同努力，小組中每個成員必須是浮沉與共、休戚相關，彼此相互依賴、協助，分享資源，相互助長學習，讓自己和對方可發揮最大限度的一種學習（黃政傑、林佩璇，2004）。 Roger.T 與 David W.（1998）曾言合作學習就似:「三個臭皮匠勝過一個諸葛亮（Two heads learn better than one ）」。在合作學習中，互動是一積極目標的特點，與個人責任相互依存著，須接受一小團體”成功或失敗”都是在一起，透過小組成員彼此間的互動來強化學習效果，可提升多元學習效果。因此，學習者以小組合作學習方式呈現，屬於 PBL 教學法一部分。（三）、情境學習理論、情境學習理論（情境學習理論（Situated Learning therory） therory）情境學習認為知識學習是在其所產生及應用的實際活動與情境中才發生意義，與. 9.

(22) 真實性社會脈絡脫離不了關係，因此，情境學習是透過引導性參與，使學習者在實務中運用各種資源，以知識為工具進行學習，獲得日後解決真實問題能力。情境學習理論的特點（方吉正，2003）包含下列項目： 1、學習是一種在真實活動中涵化的過程：個體在實務社群中的周邊參與逐漸朝向完全參與，在此過程中，成員學習從觀察、模仿，到表現出符合文化規範的行為，這便是涵化的學習過程。學習的目的在於使個人有能力處理未來生活中所面臨的困難，唯有在真實情境中進行學習，學習才具有意義與應用價值。 2、主張個體在情境中必須要有引導性參與：引導性參與的概念和鷹架理論相似，均是強調在學習過程中提供一些必要的支持，以協助學習者能夠完成尚無法獨立完成的任務，此種支持的形式可以透過口語或提供一些材料，支持的來源是教師或同儕。在 Rogoff（1990）的理論中特別強調引導性參與的重要，認為透過與他人互動，可以幫助個人了解問題情境，引導問題解決方向與步驟，並且幫助個人逐漸負擔起問題解決的責任。合作學習理念是教師角色須由知識傳播者轉變為學習的促進者或類似教練之角色。學生要置身於真實情境中觀摩教師行為，與週遭環境互動，教師從旁觀察並必要時提供協助，以示範、鷹架等方式支持學生學習。 3、重視學習的主動性： Rogoff（1995）的「透過參與據為己有」觀念，強調學習不是被動的接受，是一種主動獲取的過程，使學習者逐漸充實本身知識與技能。因此，以上情境學習特點都符合了PBL教學法理念。PBL強調營造問題情境作為課程組織與學生學習情境，期盼學生當未來遭遇相似情境問題所習得的智能，可真正用於實務情境中，因此PBL模式背後確有情境學習為其理論基礎（楊坤原、張賴妙理， 2005）。在這種情境下所獲得的知識，可提升學生帶著走的解決問題能力與跳脫追求唯. 10.

(23) 一答案的思考模式，此點是傳統式教學方法無法所及原因之ㄧ。（四）、建構主義理論（建構主義理論（Constructivism theory） theory）建構主義（constructivism）的核心在於解釋「人類如何獲得知識」，主張人類必須主動建構知識，非被動接受知識。建構主義教學強調學生是主動學習者，所以常被稱為「以學生為中心的教學」（student—centered instruction），老師變成「在旁邊的引導者」任務是幫助學生自己去發現知識，非只是演講或控制教室的所有活動。把重心放在個體的「內在」層面，思考如何運作而獲得知識，歸為個人建構主義。從「外在」的社會、歷史與文化等角度切入，說明人類如何獲得知識，稱為社會建構主義。 1、個人建構主義： Piaget 是個人建構主義先驅，Von Glasersfeld 進一步經由語言概念分析將它發揚光大並引入教育領域。Von Glasersfeld（1995）指出個人建構主義基本原則有二: （1）知識不能被動接受，它是由認知主體主動「建造」（built up）而來。（2）認知的功能是「適應的」（adaptive），為的是要「組織」（organize）個體的「經驗世界」（experiential world），非發現「客觀的本體上的實體」（objective ontological reality）。個人建構主義認為，認知目的是要建構出能夠適應環境的知識。換句話說，學習者在 PBL 學習過程中，由問題引起學習者對知識產生好奇並以先前知識為基礎，透過網路、圖書館或其它社會資源蒐集資料，重新修正個人認知結構，在此所產生主動探索過程屬於個人建構的範圍。 2、社會建構主義：個人建構主義重視個體高度自主建構歷程，除了進行個體內在的認知建構，學習環境中的人、事、物等社會層面也會產生影響。俄國心理學家 Vygotsky 則從社會文化層面來探討人的心智成長。Vygotsky 的理論以兩個主要觀念為基礎：（1）智力發展只. 11.

(24) 能從學習者所經驗的歷史與文化的脈絡來了解。（2）他認為發展很受成長環境中的符號系統的影響（張文哲譯，2008）。也就是說，文化所創造的符號，像語言、書寫系統、或計算系統等，能幫助人們思考、溝通、和解決問題。 Vygotsky（1981）提出「潛在發展區」（Zone of Proximal Development；ZPD）的概念理論，ZPD 是指一段距離，意指「學生獨立解決問題的能力」與「在外在環境的誘導可能發展出來的能力」兩者間的距離，稱為「潛在發展區」。在社會互動學習情境中，學生積極探索，嘗試各種不同可能，當學習產生困難時候，則尋求教師或同伴協助，在教師或同伴引導下，能擴展學習者技巧和知識達最高層次。在 PBL 小組討論中，學習者與能力較高的同儕或教師分享討論，藉此增進彼此交流，進而修正或使個人知識架構精緻化，幫助學習者激發「潛在發展區」，以提升學習者學習能力。 Vygotsky 另一重要觀念是「鷹架構築」（scaffolding）理論：指透過更有能力同儕或教師輔助，在學習過程中使用不同程度暗示或提示來幫助潛在發展區內的學生，使學生能夠獨自完成工作。在這過程中教師扮演協助者的角色，依學習者發展水準，激發其認知層次的提升（陳昇飛，2004）。在 PBL 學習過程中，透過小組討論及和教師互動，以為學習者搭起學習的鷹架。（五）、訊息處理理論、訊息處理理論（訊息處理理論（Information processing theory） heory）訊息處理（Information processing）理論興起的原因（張春興，2004；陳李綢、郭妙雪，1998；方正吉，2003）為以下三種原因： 1、實際運用需求的影響：主因來自對行為主義心理學的反動，認為個體非被動的有機體，不同個體受到同樣刺激時，不一定產生相同的反應，因此心理學家開始新的研究取向，將人類的心理活動，比擬為複雜訊息轉換系統，人類在環境中與外在刺激接觸時，他就以此複雜訊息轉換系統為架構，去處理轉換訊息，從而產生學習，獲得知識。 2、通訊研究的影響：. 12.

(25) 在第二次世界大戰前後，電報、電話、雷達等技術與設備，已相當發達。心理學家為了要求通訊的效果，開始研究人類在接受訊息時所產生的一些問題。諸如，一般人在極短時間內可以處理多少訊息（如一瞥之下可記幾位阿拉伯數字）？同一時間內可以同時處理幾種訊息（如兩耳分聽兩個電話）？一種刺激傳來的訊息（如聲音）如何轉換為另一種訊息（如燈光或文字）？此類問題的研究，為以後訊息處理論奠立了基礎。 3、電腦科學發展的影響：電腦科技的發展對訊息處理理論興起一有推波助瀾之功，認為人類心理運作和電腦相似，即透過電腦訊息處理方式，可藉以了解人類心理運作的結構與歷程。總之，訊息處理學習論是順應潮流的時代產物。訊息處理學習論（或信息加工學習論）（Information-processing theory of learning）係一種研究認知科學的方法，簡稱訊息處理或加工處理，是解釋人類在環境中，如何經由感察覺、注意、辨識、轉換、記憶等內在心理活動，以吸收並運用知識的歷程。訊息處理理論強調個人認知學習的歷程，即個人對資訊處理的過程，與 PBL 學習策略所注重的個人建構層面極為相似，因為在 PBL 學習的過程中，學習者必須自我決定學習目標與策略，並且自我建構學習知識，學習者建構知識的過程正是訊息處理理論的應用（陳銘偉，2004）。（六）、後設認知理論、後設認知理論（後設認知理論（Metacognitive theory） theory） Flavell 在 1970 年代最早使用「後設認知」（metacognition）一詞。1976 年，將後設認知定義為「一個人對自己認知過程、結果的覺知及自我調整」，1987 年又將後設認知定義為「有關任何認知的知識和認知」（鄭麗玉，2000）。具體而言，後設認知的技能包含控制自己的行為能力、自己如何分析問題、形成假設、搜集訊息以及問題的解決（黃琡惠，2002）。鄭昭明（2006）亦指出：人類對自己的認知與心智具有自我監測與自我控制的能力，而這些能力統稱為「後設認知能力」。Flavell 指出後設認知包含三方面（張春興，2004）:. 13.

(26) 1、後設認知知識（metacognitive knowledge）：（1）知人的知識:認識自己，了解別人，即所謂的「知己知彼」。（2）知事的知識:對事務難易之判斷，以及對事理對錯之辨別的知識。（3）知術的知識:有隨機應變，採適當方法去處理問題的知識。 2、後設認知經驗（metacognitive experience ）：是一種知之後的經驗感，也就是所謂「心得」或「教訓」。從成功的經驗中獲有心得與從失敗的經驗中獲得教訓，皆是後設認知經驗。後設認知經驗偏重在個人從失敗經驗中獲得的知識，此種知識理性中帶有感情，所謂「失敗為成功之母」，其理由在此。 3、後設認知技能（metacognitive skill）：是指隨時機需要的求新求變的能力，以及為適應未來的預測與設計能力。所謂「茍日新，日日新，又日新」者，亦即此義。張春興（2004）認為後設認知是教育上知識教學的終極目標，教學不只是授與學生知識，更應養成學生批判知識與駕御知識的能力。 PBL 模式過程中，後設認知學習理論扮演了非常重要的角色，學習者用自己的知識和策略去知覺、監控、調整自己的學習，評估自己的學習程度，以及發現困難時能採取補救措施等，但問題解決並不是一件容易的事，其是一項複雜認知過程，需要多元化方法作為解決之道。PBL 呈現一個情境給學生，以問題引導學生思考如何去解決問題，不僅要學生找出正確答案，通常這些問題不會只有一個對的答案，須要透過自己搜尋資料和小組討論評估出最佳的答案，以上歷程都是後設認知的能力。. 三、小結 PBL強調以真實世界常面臨的結構模糊問題（ill-structured problem）學習為起點，跨學科學習問題，且問題在未施予學習者任何教學前即呈現，促使學習者主動探. 14.

(27) 索進行解決問題規劃與不斷評鑑重整過程，提出最佳解決問題方式，符合了建構主義與實驗主義理念。在小組合作學習過程中，每個學習者都有各自解決問題方式，透過小組共同合作學習與PBL強調須以小組方式進行學習會比單獨個人進行學習更有意義與更多元化接受知識。再者，PBL對於課程學習，也強調對問題訊息的處理過程需與情境相連結，不是一味灌輸知識給學習者，而是讓學習者先認知與確認及分析訊息問題後，由學習者與生活經驗去連結相關議題，學習者再提出假設，找出合適解決問題方式，然後開始收集資料，以找出合適解決問題方式，此符合情境理論與訊息理論及後設認知理論的觀點。. 第二節問題導向學習的問題導向學習的特色綜合根據 Delisle（1997）與 Barrows 及 Kelson（1995）針對 PBL 提出的主要教學目標（梁繼權，2008）與主要特色有七點: （一）、問題的設計儘可能接近實際生活情境。（二）、促進理論與實際整合，建構一個廣泛又可靈活運用的知識基礎（加強知識的獲取、保留與運用）。（三）、發展有效能的問題解決能力（增進對新問題與不確定性的適應與處理能力）。（四）、以學生為中心的學習，成為一個具有主動參與的學習者（培養批判思考的能力與創造力）。（五）、成為一個在團體中可與他人共同合作的人（培養團隊合作與人際關係技巧）。（六）、協助提升教育品質，培養自我學習與終身學習能力。（七）、採多元化評量方式，學習評量由教師評量轉變成學生自評或同儕評量。 PBL 是一種統整課程的教學法，培養學生合作解決實際問題的認知技巧，經由教師協助與引導學生小組合作與討論，創造可能解決方法，同時建構多元化知識與技能。其次，真實情境中所呈現的問題，通常是結構模糊問題，以傳統式教學法所發展的問. 15.

(28) 題解決技巧，無法應付真實情境問題，但是，PBL 課程設計的特色之ㄧ就是訓練學生能夠練習解決結構模糊問題的能力（許淑玫，2005）。同時，Jonassen(2000)指出 PBL 學習方法有兩種特性：首先，其一是問題屬於未知物，其次，必須解決未知且變化的問題。比較 PBL 教學法與一般傳統式教學法發現主要有八個不同點處（表 2-2-1）（梁繼權，2008；洪榮昭，2006；董冠妤，2011），在角色扮演、學習方式、學習資源、學習內容、教學目標、評量方式、知識分享等方面均不同。在傳統式教學法中，教師扮演教學專家角色；PBL 教學法的教師是設計者、引導者、催化者。學生特色方面：傳統式教學法中，學生屬於被動學習（教師主導）與獲得知識為主；PBL 教學法則是學生主動學習（學生主導）與主動理解知識為主。在傳統式教學法中，學習多為考試導向，從固定的方向去尋找答案；PBL 教學法則是學生須學習解決問題所需的知識、如何問問題與找資料及如何整理資料與作報告。在學習資源與內容方面：傳統式教學法以教科書為主要學習資源，侷限在所學事物，資訊來源是教師提供；PBL 教學法是整合的學習資源及媒體，資訊必須自己發掘，所獲得的能力可推展至解決其他不同事物上，建立終身自我學習能力。在教學目標方面：傳統式教學法各學科之知識分別學習而缺乏聯繫；PBL 教學法是不同學科的知識以個案做整合式學習，兼重主題領域知識的獲得與核心能力的養成。在評量方式上：傳統式教學法以量為主，注重總結評量結果； PBL 教學法質與量並重，兼重學習過程與、方法、與知識之整合應用。在知識分享方面：傳統式教學法以個人學習為主，少分享；PBL 教學法則是小組合作學習，重視分享。. 16.

(29) 表 2-2-1. PBL 教學法與一般傳統式教學模式比較. 傳統式教學模式. PBL 教學模式. 教師角色. 是教學專家. 是設計者、引導者、催化者. 學生特色. 被動學習（教師主導）；獲得知. 主動學習（學生主導）；知識理解. 識為主. 為主. 學習方式. 學習多為考試導向，從固定方向學習解決問題所需知識、如何問問去尋找答案；前進式學習，先介題與找資料及如何整理資料與作紹原理、定義等知識，再提出個報告；反向式學習，先介紹個案，案增進了解. 學習資源. 再從個案去學習相關知識. 教科書是主要學習資源，課程內整合學習資源及媒體，學習內容是容已受到指派，資訊來源是教師一種經驗取向，資訊必須自己發掘提供. 學習內容. 侷限在所學事物，學到的知識很所獲得的能力可推展至解決其他快便會過時. 不同事物上，建立終身自我學習能力. 教學目標. 各學科之知識分別學習而缺乏. 不同學科的知識以個案做整合式. 聯繫，複製已接受的知識. 學習，兼重主題領域知識的獲得與核心能力的養成. 評量方式. 知識分享. 評量以量為主，注重總結評量結質與量並重，兼重學習過程與、方果. 法、與知識之整合應用. 個人學習為主，少分享. 小組合作學習，重視分享. 以 PBL 為導向建立學習平台是近代高等教育的典範及潮流， PBL 的精神在於教導學生學習態度的蛻變－由傳統化的被動學習昇華成為自主學習（關超然，2010）。傳統式教學模式強調大班授課及老師單向傳授知識為主，學生只是被動式接受，這種教育方式的缺點是無法顧及每個學生的想法，難以引發學生的學習動機與興趣，同時，學. 17.

(30) 生也缺少獨立思考或表達自我意見的機會，學習效果會低下，往往當老師授課完就忘記部分內容，而無法養成自我終身學習的能力，而 PBL 則是針對上述缺點所產生的新的方法。小結教育需爲學生培養問題解決能力做準備（林惠敏，2010），相較過去傳統教學法理念與教學內容，多偏重直接提供學生學科事實與程序，讓學生習慣跳脫思考問題階段，造成學生只會背誦知識，鮮少讓他們擁有足夠時間，應用科學方法來進行探究與推理問題，往往造成學生無法靈活運用知識與削減學生學習樂趣。然而，PBL 教學的特色卻有別於傳統教育模式，PBL 教學法不但可促進課程統整，還可培養學生具有主動認識問題、分析問題、解決問題的興趣，以及小組合作的建構知識與終身學習的技能，同時也增進學生對新問題與不確定性的適應與處理能力，進而發展學生具有主動探索知識與終身問題解決能力，以適應未來多元化社會需要做好準備。除此之外，學生賦予學習責任及教師角色皆突破傳統教學法型態，企盼學生對未來任何複雜問題都能迎刃而解。. 第三節問題導向學習於問題導向學習於高等教育上之應用高等教育上之應用國內近幾年來實施 PBL 於高等教育上之課程設計與施行案例漸增，本節針對 PBL 應用於高等教育上之相關研究進行分析。一、依學科內容進行分類綜合分析目前國內實施 PBL 於高等教育依學科內容進行分類（表 2-3-1），可分為數位學習方面（吳時賢，2009；黃家遠，2009；蔡家文，2008；林一志，2005；鄭琮生，2005）、科技教育方面（楊量凱，2005）以及專業教育方面（張淑雯，2000；盧秀婷，2002；曾瑋莉，2003；林惠敏，2010；盧俊文，2011）等三部份，其中發現. 18.

(31) 以數位學習方面及醫學專業教育方面研究居多。表 2-3-1. 國內 PBL 於高等教育上相關研究文獻相關研究文獻. 數位學習方面吳時賢（時賢（2009） 2009）－PBL 互動式教學系統在醫學教育上的應用黃家遠（黃家遠（2009） 2009）－建構以 MOODLE 為平台之網路問題本位學習環境蔡家文（蔡家文（2008） 2008）－如何促進低學業成就學生的學習：以網路為本的問題導向式學習及自主學習的設計實驗林一志（林一志（2005） 2005）－PBL 策略應用於網站架設之線上教學研究─以異質性團體為例鄭琮生（鄭琮生（2005） 2005）－模板式問題導向網路學習平台之建構與評估科技教育方面楊量凱（楊量凱（2005） 2005）－問題導向學習於電腦故障維修教學之應用研究專業教育方面張淑雯（張淑雯（2000） 2000）－臨床教師與醫學生對問題導向學習的認知與態度調查盧秀婷（盧秀婷（2002） 2002）－問題導向學習與醫學生資訊素養之探討曾瑋莉（曾瑋莉（2003） 2003）－活化醫學倫理教育課程策略之探討--以臺北醫學大學醫學系為例林惠敏（林惠敏（2010） 2010）－問題解決導向（PBL）在大學通識課程操作之檢視－以《家庭與人際關係：經典劇本導讀》為例盧俊文（盧俊文（2011） 2011）－國內社區工作教學模式之探討-東吳大學社工系社區實作課群學生之觀點. 二、依其探討研究內容分析綜合依探討研究內容（表 2-3-2）主要分為：與傳統教學法成效差異比較、學習成效比較、評量方式比較等三部分。. 19.

(32) 表 2-3-2. 國內實施 PBL 於高等教育上文獻之分析表. 張淑雯 2000. 盧秀婷 2002. 曾瑋莉 2003. 楊量凱 2005. 林一志 2005. 鄭琮生 2005. 蔡家文 2008. 吳時賢 2009. 黃家遠 2009. 林惠敏 2010. 盧俊文 2011. 研究對象. 大教學與生師. 大學生. 大學生. 大學生. 大學生. 大學生. 大學生. 大學生. 大學生. 大學生. 大學生. 小組討論. ˇ ˇ ˇ. ˇ ˇ ˇ. ˇ ˇ ˇ. ˇ. ˇ. ˇ ˇ ˇ. ˇ. ˇ ˇ ˇ. ˇ. ˇ. ˇ ˇ ˇ. ˇ. ˇ. ˇ ˇ ˇ. ˇ. ˇ. ˇ. ˇ. ˇ. ˇ. ˇ. ˇ. ˇ ˇ. ˇ ˇ. ˇ ˇ. ˇ ˇ. ˇ ˇ. ˇ ˇ. ˇ ˇ. ˇ ˇ. 研究者探討項目. 與傳統教學比較 PBL可提升學習成效 PBL對教學認知與態度提昇. ˇ. 啟發學習動機、主動探索知識提昇解決問題能力培養邏輯思考與建構知識的能力. ˇ. ˇ. ˇ. 12. 1.研究對象方面：研究對象都是大學生，只有張淑雯（2000）研究對象是教師與學生均有。同時都有以 PBL 小組方式進行分組討論與學習。 2. 與傳統教學法成效差異比較：張淑雯（2000）、盧秀婷（2002）、鄭琮生（2005）、蔡家文（2008）、吳時賢（2009）、林惠敏（2010）的研究則有明確的 PBL 教學法與傳統教學法比較，同時實施 PBL 教學法的學生其延宕測驗優於傳統教學法的學生。鄭琮生（2005）提出 PBL 網路學習平台其學習成效明顯優於與傳統教室教學，若將前測成績偏低的學習者分配於同一組，其網路 PBL 的學習成效較差，此點正符合 PBL 的合作學習理論；吳時賢（2009）的研究結果則指出：設計一套實作－以「PBL 課堂環境」為基礎的互動式教學系統彌補傳統教育缺點，讓學生方便記載資料及有充裕時間互相討論，同時設計將資料轉換成心智圖加以呈現，促進學生們的思考與想像空間。張淑雯（2000）、盧秀婷（2002）、曾瑋莉（2003）、楊量凱（2005）、林一志（2005）、鄭琮生（2005）、蔡家文（2008）、吳時賢（2009）、黃家遠（2009）、. 20.

(33) 林惠敏（2010）、盧俊文（2011），而曾瑋莉（2003）的研究則強調 PBL 小組討論優於傳統大講堂教學方式，且學生研修完 PBL 方式的教學法後，對課程認知態度大大提升。 3.學習成效比較方面：張淑雯（2000）、盧秀婷（2002）、曾瑋莉（2003）、楊量凱（2005）、林一志（2005）、鄭琮生（2005）、蔡家文（2008）、吳時賢（2009）、黃家遠（2009）、林惠敏（2010）、盧俊文（2011）等研究均都指出實施 PBL 教學法可提升教學成效。經由張淑雯（2000）研究結果發現：臨床教師與學生有實際參與 PBL 學習的在評鑑方面呈正向結果。鄭琮生（2005）也提出透過 PBL 網路學習教學策略進行學習有正向的反應；另外盧秀婷（2002）的研究對 PBL 教學法除了抱持肯定外，強調 PBL 教學法仍是未來醫學教育的主流，且對未來的行醫生涯也極有助益。 4.評量方式比較方面：楊量凱（2005）、林一志（2005）、蔡家文（2008）、吳時賢（2009）、黃家遠（2009）、林惠敏（2010）、盧俊文（2011）等則有再加以探討 PBL 教學法具有啟發學習者學習動機與主動探索、培養邏輯思考、建構知識以及解決問題的能力。其中蔡家文（2008）是為了研究如何促進低學業成就學生的學習，因此設計一套合宜的網路為本之 PBL 教學模式，其研究發現：可顯著地提升學生們電腦技能的應用能力及涉入學習的程度。三、小結綜觀上述研究資料發現：PBL 不論在現在或未來醫學教育上都有促進問題解決能力之學習成效與學習態度，因此 PBL 教學法成為醫學教育主流。然而，PBL 運用在其他大學或科技教育上的普遍可提升學生之學習動機、小組合作討論、學習成效、建構知識、及問題解決能力。但是，也發現此些高等教育研究成果並無同時探討與研究概念與態度及問題解決能力三者的相關性，同時基於理論，PBL 教學法希望可以促進學習者對新的問題或結構模糊的問題解決能力與適應力以及可促進課程的統整，期盼學生對未來的任何複雜問題都能迎刃而解。因此，研究者更加肯定選定以 PBL 教學法融. 21.

(34) 入新興科技－奈米科技教學之設計，進而研究 PBL 教學法是否可提升奈米科技之問題解決能力。. 第四節問題導向學習的問題導向學習的課程設計與評量本節是問題導向學習課程設計與評量的探討，分為問題導向學習課程教案設計與問題導向學習課程教案設計範圍以及問題導向學習課程評量三部份。一、PBL 課程的教案課程的教案設計教案設計此小項又分成課程教案設計與 PBL 課程的實施步驟分述之。（一）課程教案課程教案設計教案設計 PBL 的課程教案設計是 PBL 之學習藍本，同時具有驅動的力量，是促使學生主動學習與獨立思考的催化劑，是 PBL 的靈魂（關超然、李孟智，2010）。PBL 的課程教案設計主要著重於探索真實生活的情境問題，真實生活中的問題通常都是結構模糊問題的教案。然而，從傳統教學法中所得的問題解決技巧，並無法足以因應日新月異的科技發展，所以，利用 PBL 教學法多元化的促進與實施，來解決多變的真實世界問題。再者，結構模糊的問題其特徵在於每個問題與學習者的背景均有所差異，問題的解決方式並無固定或單一的解答，是屬於多元化的答案，甚至在解決過程中隨著新訊息的變動，問題的解答也會隨之變動，這也是 PBL 教學法的多元化優點。透過結構模糊的教案問題，學生可從解答中發展使用後設認知技能來監控、批判與指引學生的推理技巧，因此設計良好的教案問題為 PBL 模式中最重要的一項元素。 PBL 的課程教案設計撰寫是與問題是相結合一起撰寫，良好的結構模糊的問題須符合的下列條件： 1.引起學習者動機：（1）必需是吸引學生、令人注意、具有真實世界的情境，並鼓勵參與學習。（2）與學生的經驗相結合或相關聯。. 22.

(35) 2.問題是複雜的（其複雜的程度須與學習者的先備知識相配合）、混亂的、開放式的，其組成問題的每個部份彼此相關，且都是構成解答的要素。 3.教案的發展應符合時代問題的現況或對問題的延伸做探討，注重問題的時代性、重要性、常見性等。 4.須讓學生察覺到必須一起通力合作才能成功的獲致解答或結論。 5.需引發爭議或讓學生根據事實、訊息、邏輯和了解而做決定，使之運用創造、批判等高層思考技能來解題。 6.教案須整合撰寫問題相關的知識與技能內涵，同時依不同背景程度的學生都可有不同程度的發揮解決與整合。 7.能提供回饋以幫助學生評鑑自己的知識、推理和學習策略的效能，也能促進學生進行臆測和提出論點。 PBL 的教案呈現方式會依學習者的課程目的、需求、使用方式與時間安排等有所不同，但 PBL 教案的基本組成（PBL 教師手冊，2008）有七種： 1.案主：如劇本或小說中的主角。 2.問題：激發學生去學習真實情境問題。 3.故事：將案主與問題連結鋪陳，並依時間順序逐步發展，給予學生連續性指引與刺激。 4.與問題有關的資料：如其他相關資料數據結果。 5.名詞解釋：對於學生不懂專有名詞提供註解，但有時這些專有名詞可成為學生的學習對象，不在教案中提供解釋。 6.指引問題：提醒學生學習與討論的方向，避免離題，考慮由教師在討論中適時提出，避免太早限制學生的思考方向。 7.參考資料：依學習需要及學生能力提供一些參考資料，同時給予學生主動尋找更多資料的空間（依學習目的、時間安排來決定）。. 23.

(36) （二）PBL 課程的實施步驟 PBL 課程各階段執行方針（PBL 教師手冊，2008）（圖 2-4-1）共有八點，首先是介紹的部份→會遭遇到的問題→透過問題進行探究→自我引導學習→重新思考原來的學習議題→決定最合適的解答→展現結果→進行評鑑。. 2. 4. 5. 6. 7. 8. 進行評鑑. 展現結果. 決定最合適的解答. 重新思考原來的學習議題. 自我引導學習. 圖 2-4-1. 3. 透過問題進行探究. 遭遇問題. 介紹. 1. PBL 課程的各階段執行方針. （一）、介紹的部份： 1.教師將學生分成幾個合作學習小組 2.師生彼此自我介紹與溝通 3.教師介紹課程目標與內容 4.說明教師與學生的角色 5.分配小組成員責任（二）、會遭遇到的問題： 1.引起學生動機：利用影片或談論與問題相關的話題等方式引起學生興趣。 2.呈現問題：可利用多媒體或學習單等呈現。（三）、透過問題進行探究：此步驟主要在確認學習議題、決定學習目標和探究策略。Delisle（1997）曾使用. 24.