國小階段實施U化學習之芻議

國小階段實施 U 化學習之芻議

蘇國章 高雄市立一甲國小教師、台南大學教育經營與管理研究所博士生 壹、緒論 教育部（2008）在中小學資訊教育白皮書中，指出資訊科技帶來的衝擊改變 了人類的生活與學習習慣，為了協助孩子面對未來，我們應更加積極運用各種資 源和機會，透過多元的學習方式，培養適應環境的能 力。近來 e 化學習盛行，學 校皆大力投注心力於資訊融入教學（王全興，2008），從教育科技之觀點，資訊 科技融入教學是探討教育需求及問題過程與工具的結合體（Roblyer , 2006），為 因應資訊科技發展及 e 化教學之趨勢，無所不在學習（U-Learning）在各國被大 力推行，行政院 2006 年提出 U-Taiwan 計畫，希望藉由無線網路環境的擴展， 將無線通訊及行動裝置應用等科技運用於情境學習之中（蕭顯勝、馮瑞婷， 2006）。隨著科技的進步，附加感應設備的移動式科技之應用，提供了數位學習 科技的新方向，數位學習進入行動學習年代，無所不在學習(Ubiquitous Learning, U-Learning)由系統藉由取得學習者的位置及學習狀態等所處情境(context)，提供 主動最佳之協助，提供更為理想的無所不在學習環境，讓學習者可不受學習地點 或使用裝置的影響（李建億、朱國光，2007；劉繼仁、黃國禎，2009）。國外的 研究證實無所不在學習環境下的教學，讓學生發展出較傳統教學理想的可靠經驗 （李建億、朱國光，2007），而行動學習的運用目前仍以研究及實驗教學為主， 常態性的運用行動學習進行教學的教師及課程都屬相對少數（陳祺祐、林弘昌， 2007）。本文希望從在國小階段實驗教學之運用，對現今國小階段 U 化學習環境 之建置相關面向與背後意涵加以反思，並尋求運用現有之設備進行 U 化學習可 行方式，藉以拋磚引玉集思廣益，發展一個適合運用模式。

貳、

本文

近年來數位學習（e-learning）由於無線通訊及感測技術的發展，將議題從行 動學習延展至無所不在的學習（u-learning），在學習環境中鑲嵌及整合訊息處理、 通訊及感應設施於學習者的日常生活，提供無間隙、情境覺知與自我調適的服 務，使學習無所不在（Hwang, Tsai & Yang, 2008）。行動學習與無所不在學習為 一種訊息資訊科技(ICT)教育的延伸，伴隨著行動力，在任何地方、任何時間、 任何人都可使用，因為其以使用者便利性為中心導向，可針對自己需求進行自我 學習(Kwon, Kang ＆Bhang, 2007)，其主要訴求是強調在適時、適地，提供適合 的教材（蕭顯勝、馮瑞婷，2006）。今就 U 化學習環境及其在國小階段教學推展 之相關看法分述如下： 一、U 化學習環境 無所不在的學習情境是一種滲透的教育環境，教育發生於環繞學生但學生 卻未有所覺察的學習歷程，學習資源內嵌於學習之物件中，而學生只是身歷其 境來學習， U 化學習環境的發展整合了適性化學習環境優點、無所不在運算 優勢及行動裝置的彈性而成（Jones & Jo, 2004）。因此，U 化學習的學習環境 涵蓋下面的要項，來提供學習者學習服務（Hwang, Tsai & Yang, 2008）：

1.具情境覺知能力，居於個人在真實世界的情境，感測學習者與真實世界環 境的情況，提供系統來處理真實世界的學習活動。 2.考量網路與真實世界中的學習行為與活動，在適當的時間、地點，以適當 的方法主動支持學習者學習。 3. 在預先設定的區域中能跨地點提供無間隙的學習，能將科目內容加以轉 換以符合各種行動設備之功能。 從上我們可知，無所不在學習不受固定環境的限制，在學習上更能讓資訊 變得隨手可得，營造隨處可學的學習環境（蕭顯勝、馮瑞婷，2006）， U化學 習系統提供每個學習者學習活動的教學必須條件，檢測學習者的行為（活動），

比較需求與符合的學習行為，提供學習者個人化支援，同時並記錄學生相關的 學習歷程資料，作為相關分析探討之運用（Hwang, Tsai & Yang, 2008）。 U化 學習環境的落實，就現有技術主要以RFID、無線通訊網路等為其基礎，並建 置具情境感知處理能力之學習環境系統平台，透過教師社群適當的課程活動設 計，搭配使用者的各種行動載具等來進行教與學（李建億、朱國光，2007）。 U 化學習的學習環境具備移動性、情境感知與學習服務之特性，將學生環繞於情 境中，讓學生做中學，透過教師的教學設計引導學生建構其知識，這樣的學習 環境如圖1所示，U化學習系統與行動學習系統之比較如表1。 圖 1 學生沈浸於 U 化學習空間之中 資料來源：Jones & Jo（2010）

表 1 U 化學習和行動學習兩系統之比較 項目 學習系統 行動學習系統 m-learning systems 情境覺知的無所不在學習系統 context-aware u-learning systems 學習者情境 之覺知 透過評估資料庫的學習檔案。 透過評估資料庫的學習檔案及感知個 人的情境脈絡。 學習服務或 教材之通道 學習者透過無線網路主動連結 系統，系統被動提供提供服務。 系統基於學習者的情境，主動提供其 個人化服務。 學習檔案內 容 記錄學習者線上行為。 記錄線上行為、真實世界的行為及學 習者相對應的環境資訊。 個人化支援 基於資料庫中學習者的概況及 線上行為。 基於學習者的個人行為及其所在真實 世界的環境情況。 無間隙學習 特性 改變學習設備（手段）或在學習 中移動將中斷學習活動。 學習服務不因學習者活動跨區域及環 境（包含學習設備及網路）而中斷。 資料來源：Hwang, Tsai, & Yang (2008：84)

在 U 化學習環境中，學習之標的與真實環境密切的融合與互動，透過學 習者本身或是藉由學習輔助工具取得目前所需的內容進行學習（許政穆、蘇雍 智，2006），李建億、朱國光（2007）認為兩者之最大差異在於 U 化學習系 統透過最新資訊科技，可以掌握到學習者的空間位置，透過事先建置之使用者 學習歷程及相關情境脈絡的教學資源，配合學習之需求，在適時提供學習者所 需之資訊，提高學習效率。 二、U 化學習與國小階段教學 數位化教學環境是互動、適時、整合及需求隨選導向的，學生從真實的接 觸中獲得訊息，運用感官進行觀察（賴阿福，2005），邱柏升、郭彥宏、黃悅 民、陳宗禧（2009）指出U化學習之主要目的是讓學生參與有意義的學習，提 升學習效率及學後記憶保留效果，而非習得不會運用的僵化知識，U化學習的 情境將內容教材加以組織，讓學習者認知結構中的新、舊經驗彼此相互關連， 產生有意義的學習。就吳婷婷、黃國禎、宋天文（2007）的見解，U化學習環 境可將校園的學習加以延伸，拓展至許多原來學習資源不易融合的學習場所，

有效運用科技所帶來的優勢，不但提供個人化學習，更使學習者有臨場體驗的 樂趣，有效運用所學於日常生活中，與傳統教學相較，較能培養學生積極之學 習態度，引導學習者解決其所遭遇的問題。這樣的學習環境及學習方式之意圖 與九年一貫課程培養帶著走能力之目的，及教育部2008-2011中小學資訊教育 白皮書所揭示之培養學生善用資訊科技解決學習及日常生活問題的能力，彼此呼 應。

U化學習在國小教學現場的運用，就Hwang, Tsai & Yang（ 2008）所提出的

12種U化學習的模式來看，偏重於實際世界的線上支持學習、實際觀察及合作 學習問題解決等部分。在國小教學運用上，U化學習可運用於各領域的學習步 道、自然與生活科技領域的校園觀察等（許政穆、蘇雍智，2006；黃國豪等人， 2010）。U化學習整合各項科技及內容知識，將學習任務置於有意義的真實情 境的學習環境中，提供學習者有意義的學習，讓學習者能在一個自然的情境脈 絡中，主動積極地學習，建構自己的心智模式，應用其所學建構新知識（邱柏 升等人，2009）。吳婷婷等人（2007）認為可使學生學習自我思考、推理、分 析與處理複雜問題之能力，進而將學校所講授之知識有效運用於日常生活中。 可見U化學習在國小教學現場，除了可延伸課堂之學習外，也提供了一條改善 室外教學常走滿看花、難以周全窘境的途徑，並讓教師能記錄及檢視學生的學 習歷程，藉以改善教與學之效果。 三、國小階段實施 U化學習之考量因素 （一）考量因素 U 化學習在教與學的歷程中，運用無線通訊與行動載具的特性，就李建億、 朱國光（2007）的看法，U 化學習在系統設計及運用上有兩個考量面向，一是技 術層面包含硬體設備特性、使用方式及個人化使用環境等；另一是教學層面，涉 及教學相關內容互動性，使用對象的年齡、程度及需求等，對於國小階段實施 U

化學習之考量，Hwang, Tsai & Yang（2008）指出在現在的階段，架構 U 化學

1.學習歷程中，學習者需要跨地點四處移動嗎？ 2.學習者在 u-learning 中的學習，會比在真實世界真實情境中，利用模擬、 e-learning 或簡單講授好嗎？ 3.學習者是否需要個人化教學？ 4.教學或支持是否需主動提供？ 5.學習者是否需要這系統的支持？ 6.學習者的情境脈絡（位置或環境溫度）影響學習歷程？ 7.在未來，這系統能被其他學習者使用嗎？ 從上述的事項，我們可歸整在 U 化學習的實際運作及其環境上，考量人、 事、時、地、物五個面向，就國小教育現場實務而言，我們需考量包含設備、 方法、教師資訊能力、學生能力等要項，茲就其相關看法分述如下： 1.U 化學習是想跟上時代？或確有需求？ 在教學上，教師透過教學設計將學科單元內容轉化為符合學生學習需求 之相關學習活動，其教學方法依課程之性質與內容採用適當的教學法，並搭 配適當的情境來教學。對於科技運用我們習於隨波逐流，如現今教育部推動 e化教室、電子白板，就以為教學一定要用這些設備及方法才能趕上時代， 殊不知因而囿於物，限制了教學的藝術性質。林大正、陳宗禧（2008）對情 境感知行動學習內容的施教方式及學習成效等進行研究，其發現在整體來 看，情境感知行動學習與情境式傳統學習兩者間之成就無顯著差異，個人認 為其原因可能與教學之科目及其特性等有關，但這也告訴我們新方法未必是 萬靈丹。 2.學生能力 在U化學習中學習者的自主性是學生學習的重要一環，學習者主動控制 自己的學習需求，建構自己的知識。這自主性構築在學生一定程度的資訊科 技運用能力、自我監控及獨立學習能力之上，亦即參與U化學習的學習者需 在資訊科技運用能力及學習上越過一定的門檻，因此在進行U化學習之前，

教學者對學習者分析變得非常審慎重要，對於未具備適當運用設備能力的學 習者需提供訓練與練習之機會。就郭實渝（2004）之研究，國小現場的資訊 教育多數以電腦及套裝軟體之操作與運用為主，較少培養學生資訊素養及運 用網路科技獨立學習之能力。故在實施 U化學習之前可能需要一段養成的 時間，非數週之訓練可以見效。 3.教師資訊能力 學習科技被引入傳統教學脈絡，造成學習上的衝擊，面對這樣的教與學 情境，教師應具備整合自IT素養及資訊素養的電子化素養（e-literacy），就 與資訊的互動而言，可視為一種在網路環境中包含其他素養的後設素養，重 視媒體情境脈絡中與數位、文本及人類資訊資源間有足夠的互動，近來科技 快速密集發展，教育中科技聚合教與學情境與資訊的接受、使用及溝通，在 這樣的情境下，資訊運用涉及數位資訊的使用，包含數位學習資源的分享及 再運用，虛擬學習環境與儲存的設計，透過素養我們可較有效連結學習與主 要及次要的資源互動 (Conole & Oliver, 2007)。因此，教師在 U化學習中除 需具有課程設計能力外，尚需對學習相關軟硬體具備一定程度的瞭解，方能 整合運用相關的IT設備來教學。資訊融入教學推動多年，現今國小教師在資 訊科技融入教學的使用能力，依張雅芳、朱鎮宇、徐加玲（2007）之研究， 以「整合－機械化」之運用為多，這代表目前國小偏向機械化地整合科技工 具，依賴套裝教材來進行日常教學。由此觀之，近年來政府推動E化學習有 一定的成效，但教師的科技使用能力距精進層級尚有一段距離，在 U化學 習上課程轉化及設計能力仍需加以培訓養成。 4.設備 在 U 化學習環境中除提供學習者學習教材內容外，也需記錄學習者的 個人化資訊、相關行為及環境參數，Hwang、Tsai 和 Yang（2008）指出 U 化學習環境之基本組成元件有四：一是個體與環境情境感測設施，用以感測 所需之資訊，如學生位置、學習環境之溫、濕度等；二為伺服器，用以紀錄

相關情境脈絡，提供學習者主動及非主動（被動）之支持；三係行動學習設 備，讓學習者可以接收來自伺服器的服務及引導，如接收網路的資訊及教師 指導等；最後為無線網路，提供感測器、行動學習設備及伺服器間之通訊。 就上述的基本元件中網路及伺服器軟硬體部分，筆者擔任學校網管人員 （2004~2010）期間，教育部為因應新一代網路時代（NGN）的來臨，已於 2010 年大致完成中、小學校園無線網路環境建置，與有線網路環境互相搭 配，希望藉以導入網路資訊新科技的應用服務，達數位學習隨手得之目的， 故現階段各國小皆已建置校園無線網路，且設有網管人員（專任與兼任各縣 市不同）負責網路及伺服器等設備之基礎管理，現今較需補充的是感測設備 及行動學習設備，但其所費不貲，經費上對國小而言亟需他方挹注，或考量 分組運用行動學習設備。 5.教材 現今國小階段教師進行資訊融入教學時，礙於課程進度及教材設計耗時 等，常以便利性與時間等因素考量，因此教科書商所附教學光碟（如電子白 板功能之電子化教科書）是教師最易取的資訊融入教學之工具與教材。目前 在U化學習尚未廣泛運用之時，書商即使有意願協助教材開發，將因空有教 材而無設備而難以為用，再加上若需相關設施的佈建（如PDA、RFID等） 我們可以預見將因耗費大量經費使其望而卻步。雖然現今的實驗研究發現， U化學習有助於增強需要的知識與技能，但教材的開發設計仍存在待克服之 處，如教師的投入意願、是否具備相關設計能力等等。 6.課程與方法 就 U化學習相關教學運用，個人以為課程的性質與設備限制了教學運 用方式，如蕭顯勝、馮瑞婷（2006）及黃國豪、李玲梅、王皓瑀、洪珮菁、 吳佳茹、賴煖菱（2010）等之實施方式，採分組方式進行自然領域之學習， 而吳婷婷等人（2007）則人手一機搭配線上測驗等進行學習歷程記錄及分 析。以現今國小現場之經費及相關設備來考量，分組是較可行之方式且人數

不宜過多，一般而言，2-4人為合作學習的適當人數，另需在歷程中交互輪 替，以確保組內各學習者皆有學習與分享之機會。 7.運用軟體 多數行動學習的學習軟體尚屬研究階段，且教材多屬為特定學術研究性 質，並未公開給一般教師或是使用者利用，教師缺乏可用之軟體與教材製作 平台（陳祺祐、林弘昌，2007）。在此情形下，一般不具程式設計能力之教 師難以跨越此門檻，然而現今資訊與網路科技發達，不妨尋找替代之軟體及 運用方式，諸如在學校伺服器建立主題網站，整合教材資料庫及聊天室等提 供教材呈現、師生互動等功能來發揮行動學習的優勢。 四、國小階段實施之可行方式 U化學習在國小階段之運用，現階段之實驗研究多用於自然觀察（生態 與植物為主）、學習步道（語言、藝文），因此類學習注重讓學習者在實際的 現場或模擬情境當中，透過具體的操作進而產生的經驗，實際現場的學習不但 有助於知識與技能之學習，更能使解決問題能力類化到相似情境中（黃國豪等 人，2010）。U化學習基本上需要投注大量人力、物力在其建設與課程設計上， 但硬體設施仍為其主要之基礎，在校園中之建置運用考量設置經費需求，個人 認為應以現有設備之整合為其主要作法，運用國小現有之有、無線網路及伺服 器等，再行考量各種通訊技術各有其優缺點及適用範圍，依需求加以建置。李 建億、朱國光（2006）比較GSM、GPS、RFID、WiFi、BT（藍芽）及IR（紅 外線）等六種通訊技術後，其認為被動式RFID便宜且建置方便，但收訊範圍 小、不易校園定位。然而，這樣的功能個人認為足夠國小U化學習之需求，且 費用相較之下較低。居上述之相關考量，國小階段的校園內U化學習之可行方 案，是利用現有之軟、硬體來因應，在硬體上整合已布建之校園無線網路存取 點(AP,Access Point)、行動設備（筆記型電腦、PDA）及被動RFID，並添購RFID 接收設備，形成涵蓋整個校園重要學習場域的U化學習架構（如圖2），提供 國小不變動現行網路架構及其經費所能負擔的U化學習環境。

圖2 國小校園U化學習架構（修改自黃國豪等人，2010：24）

另就學習系統相關軟體而言，主要由三個部分組成，一是情境感知部分， 包含感知運用的中介，亦即射頻辨識標籤(RFID Tag)、讀卡機(RFID Reader)、 等，二是後端伺服系統，包含應用程式和資料庫系統等，三為行動設備，如PDA 或具無線網路功能之小型筆記型電腦等，用以傳輸資訊、顯示教材及師生互動 等。現今國小多數架設網路伺服器提供學校網站等服務，多數有建立主題網站 之經驗，加上現有之自由軟體等應可提供相關之功能與服務，其運用及作法如 下： 1.教材呈現上可採主題網站方式於學校網站呈現，並建立教材資料庫，U化學 習時藉由行動設備，將RFID訊息透過ASP（Active Server Pages，動態伺服器 網頁）等來查詢呈現，或引導至網頁位置。 2.師生互動上可透過學校內部架設之線上聊天室來進行，並可於學校伺服器提 供教師部落格之服務，必要時加以建檔，建立學生學習與師生互動之歷程。 3.因利用學校既有網際網路（WWW），需要延伸學習時，學生可自行或在老 師引導下透過網際網路來查詢資料或線上聊天室跨組討論，以補充教材不足 或加深加廣。 AP 行動設備 校園學習材料 行動設備 AP

4.培訓現有資訊教師或網管，使其據具備系統之整合能力，維護既有系統，並 作為種子教師，指導及協助校內教師運用相關軟體及網頁設計等。 此外，在生活中隨著無線通訊科技的發展，行動通訊設備功能多元，學習 者的學習習慣養成亦是重要一環，陳祺祐、林弘昌（2007）認為使用者逐漸適 應行動載具提供一些便利功能，如利用無線網路收發電子郵件、上網查詢資訊 等，但卻未能從其中養成隨時學習的習慣。若能將生活與學習結合，使無線網 路成為學習者隨時學習的重要一環，就如使用多元功能的悠遊卡逐漸成為台北 生活圈人們的一種生活習慣一般，無所不在的學習自然逐漸落實。

參、結語

21世紀是一個高度資訊化的時代，數位科技與網路整合改變了學習方式，也 創新知識傳授的途徑（溫明正，2006）。U化學習已逐漸發展成形，提供學習者 行動化、適性化的學習環境，對於數位學習時代的來臨，我們不應期待決策者挹 注大量經費來幡然改變，反倒需在既有情況下考量教與學的本質，將現有設施、 技術與教學三者有效整合，立穩腳跟來求新求變，採行最合於學校狀況且適度經 費的作法來建構出 U化學習環境，藉以發揮數位學習之功效，讓學習真的達到 無所不在。

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