設計導向的知識翻新學習對師資培育生教學知識之影響 - 政大學術集成

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(1)國立政治大學教育學院教育學系碩士論文. 指導教授：洪煌堯博士. 政治大設計導向的知識翻新學習. 立. ‧. ‧ 國. 學. 對師資培育生教學知識之影響. Effects of design-based knowledge building on. Nat. n. al. er. io. sit. y. pre-service teachers’ teaching knowledge. Ch. engchi. i n U. 研究生：蔡函汝撰中華民國 103 年 7 月. v.

(2) 謝誌碩士班生活說長不短，兩年時間晃眼即逝。回首來時路，這一路走得不算穩健，甚至可以說是搖搖晃晃；然而儘管辛苦顛簸，卻仍有一群人推著我在困難中前進，成為我生命中的支持，讓我能堅持到最後走完這趟酸甜參半的旅程。自大學開始即成為政大教育系的一份子，感謝每一位教過我的老師，在課堂中提供更寬廣的視野、紮實的學術訓練，並培養我獨立思考和批判的精神，更以身教教會我做人做事的道理。這麼多年在這學術殿堂中吸取養分，並受系上師長照顧，點滴和感謝都在心頭。. 政治大其中，最要感謝的是指導教授洪煌堯老師。謝謝您在我研究上遇到困難時伸立. ‧ 國. 學. 手援助，雖然跟著老師學習時間不長，卻收穫滿滿。不論有什麼困難或問題向您請教，您總以最快速度回覆，盡全力支持學生的研究想法；即使再忙碌，也一定. ‧. 撥空與學生討論，指引方向。最讓我感念在心的是您時時關心著學生的未來規劃，鼓勵我往自己想望和期待的方向前進。在碩士生涯中能夠遇見一位像您這樣的好. y. Nat. er. io. sit. 老師，真的很幸運也很感激！. 其次要感謝我的口試委員，徐式寬老師與陳秀玲老師，謝謝您們百忙之中撥. n. al. Ch. i n U. v. 冗指導，給予最精闢的意見，學生從中受益良多。並且謝謝闕助教和王先生在行. engchi. 政工作上予以許多幫助；在系辦公室工作這段日子，學習很多，也收穫很多，謝謝您們！同時，也很謝謝 Hong 團隊的每一位－永康學長、宇慧學姊、倍伊學姊、小花、佩蓉、子耘以及姿瑋－謝謝你們在 meeting 過程中幫忙我改進論文，提供更好的想法與意見，私底下也教我如何跑統計，幫忙資料分析。雖然跟團隊一起工作的時間不長，所能貢獻的也很有限，但我感謝能有機會能成為其中一員，並參與其中。. i.

(3) 在求學生涯中能有朋友為妳打氣、與妳作伴是最幸褔的事。謝謝研究室好夥伴亞衡、彥玫、幼芸，在最後與論文奮戰的這幾個月，還好有妳們一同在井塘地下室裡打拼，相互加油；那些一起吃飯、聊天嘻笑、快樂出遊的日子，都化為了最踏實前進的動力，推著我向終點邁進，這份革命情感不會忘記的！有妳們真好！謝謝小安先成為了我的學姊，一路上提攜指點；研究生涯一路走來有妳有我，尤其當時那些辛苦，因著相互扶持而更難以忘懷，也因此使今日的我們更加成長茁壯。謝謝大學的好朋友們，每當覺得挫折沮喪時，只要跟妳們聊聊天吃頓飯，彷彿所有力氣都恢復過來；尤其謝謝詠琁和冠綸，不計代價在論文上幫了我許多的忙！衷心謝謝妳們！. 政治大. 謝謝愛我的家人們，你們的愛，成為了我最堅強的後盾！謝謝爸爸、媽媽和. 立. 弟弟，很抱歉碩士班這兩年讓你們替我擔心了。因為壓力很大，多數時候回家已. ‧ 國. 學. 沒有力氣再跟你們分享生活，也很少露出笑容；那些關心和擔憂我都知道。感謝你們包容這一切，不斷為我代禱。也謝謝阿嬤跟二姑姑總是捨不得我辛苦，一回. ‧. 家就拿好吃的餵我，偷偷塞零用錢給我。謝謝大姑姑和大姑丈一家人的照顧，一. y. Nat. 年多來在你們家打擾了。這段日子我真的過得很開心，也很安心。尤其謝謝表妹，. io. sit. 感謝妳分出房間給我，卻因為我常要趕論文、打報告，挑燈夜戰，無法讓妳好好. n. al. er. 休息，實在對妳很抱歉。如果沒有妳的陪伴和幫忙，我的碩論之路肯定無法如此. i n U. 順利，因為有妳，我才能在淚水中帶著歡笑走完。. Ch. engchi. v. 最後，要感謝一直用慈繩愛索牽引著我的上帝，以及每一個為我代禱的人。因著祢的恩典與看顧，以及您們的代禱扶持，那些高山和低谷才得以順利走過。細細數來，在政大教育系也已經待了七個年頭。這七年之間，所有的相遇與學習，都不會白費也不是偶然。感謝這一切，讓我成為了現在的我，雖然對未來仍害怕，也還不足，卻已給足我勇氣往前邁進。願自己記得永遠記得現在的模樣，懷抱最初的夢想走向人生下一哩路。蔡函汝. 謹誌於向晚的指南 2014. ii. 大暑.

(4) 摘要本研究探討設計導向的知識翻新學習對師培生的學習有何影響，包括探討其學習結果與學習歷程，同時本研究也分析各學習分組間的差異。研究對象為修習教學媒體與操作課程之 44 位師培生，以小組為單位進行課程，每組 4 至 5 人，共分為 10 組，採個案研究法。資料來源包括：(1)師培生三次教案設計；(2)師培生三次教案設計之組內討論；(3)師培生三次教案設計後同儕回饋。資料分析方式說明如下：其一、將三次教案設計根據改編的教案評量表進行教案品質評分，透過相依樣本無母數檢定，. 政治大. 比較其成果是否有所改變。其二、根據 Mishra 和 Koehler（2006）所提出之七項. 立. 教學知識架構，將三次基於教案設計的小組討論及同儕回饋進行編碼，以了解各. ‧ 國. 學. 組想法及回饋中所包含的教學知識有何改變；並以想法類型編碼分析各組師培生討論之想法有何差異。其三、利用集群分析各學習小組，比較不同集群之間學習. ‧. 成果與學習歷程之異同，並藉由質性分析探討各小組如何討論及設計教案，並剖. sit. y. Nat. 析差異原因。. n. al. er. io. 主要研究結果如下：(1)師培生整體教案設計品質提升，其中又在教學創新. i n U. v. 及創意表現向度（Z= 2.87，p < .01）與教學架構向度（Z=2.55，p < .05）上有顯. Ch. engchi. 著成長。(2)在各組教案設計討論過程中，發現包含一項教學知識的想法數量有顯著減少趨勢（Z=-2.81，P<.01）；在各組收到的回饋中也發現，回饋包含兩項教學知識者於期末則有明顯成長趨勢（Z= 2.19，p < .05）。(3)利用集群分析將各組師培生教案設計所討論的想法進行分類，結果得到兩大集群，其一在認知及後設認知類型想法中產出較多，命名為想法高產出組；另一群則相反，命名為想法低產出組。此外研究還發現，想法高產出組在教案設計之創新及創意面向（t=2.33， p<.05）、教學媒體及科技面向（t=2.80，p<.05）顯著高於低想法產出組，也較低產出組能產出更多認知及後設認知類型討論想法。綜上述而言，本研究發現設計導向的知識翻新學習歷程有助於師培生教學媒體教案設計之翻新，並提升師培生在討論及回饋中融合運用教學知識之能力。此 iii.

(5) 外亦發現，能提出較多高階類型想法組別，其教案設計之創新程度、科技使用品質及給予他組回饋的表現上，相較之下也較佳。本研究建議教師在教學上應同時兼顧師培生討論數量及品質，鼓勵學生不斷提升討論的想法層次，並適時介入低產出組學生討論之中，協助學生不斷改進其教案設計的想法，以提升其教案設計所需的相關教學知識。. 關鍵字：知識翻新；設計導向學習；教學知識；師資培育生. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. iv. i n U. v.

(6) Abstract The purpose of this research was to investigate the effects of design-based knowledge building on pre-service teachers’ teaching knowledge. This research adopted a case study design. Participants were 44 undergraduate pre-service teachers who engaged in a course pertaining to the design of instructional media. They were divided into 10 learning groups. Data sources included: (1) pre-service teachers’ design of three lesson plans; (2) pre-service teachers’ discussion within groups; and (3) peer feedback after presentation of each group’s lesson plan. The process of data analysis is as follows: First, lesson plans were assessed by an evaluation form, and then analyzed by. 政治大. using nonparametric tests to see if there was any change in the design of lesson plans.. 立. Second, the three discussion and peer-feedback activities within each group were. ‧ 國. 學. analyzed by open coding using two different coding schemes: “Technological Pedagogical Content Knowledge—TPACK” (Mishra & Koehler, 2006), and quality of. ‧. ideas. Third, using cluster analysis to divide 10 groups into different clusters, this. y. Nat. study further compared students’ learning processes and outcomes between groups.. io. sit. The findings were as follows: (1) It was found that the design quality of lesson plans. n. al. er. were enhanced, especially in terms of the innovative and creative teaching. i n U. v. performance dimension (Z = 2.87, p <.01) and the design framework dimension (Z =. Ch. engchi. 2.55, p <.05); (2) In the course of group discussion, teaching ideas that contained only one type of teaching knowledge (e.g., content knowledge) had decreased significantly (Z=-2.81，P<.01). Teaching feedback (received from other groups) regarding two types of teaching knowledge (e.g., pedagogical content knowledge) increased significantly (Z= 2.19，p < .05). (3) Using cluster analysis, this study classified 10 groups into 2 clusters based on groups’ discussion about teaching ideas. One cluster outperformed in both cognitive and meta-cognitive types of teaching ideas was named high-productive cluster; the other cluster was named less-productive cluster. High-productive cluster was superior to low-productive cluster in terms of the “Innovative and Creative Teaching” and “Instructional Media and Technology Use” v.

(7) dimensions for lesson plans, and in terms of the quality of feedback they provided to their peer groups. The main findings were as follows: (1) Design-based knowledge building helps pre-service teachers’ to design more innovatively their lesson plans and to enhance their teaching knowledge; (2) It was found that the groups who could work more creatively with ideas could also produce more innovative lesson plans, and were also more likely to give away quality feedback to other peer groups. Based on the findings, it is suggested that teachers should not just pay attention to the quantity of discussion posts, but also the quality of idea discussed. It is also important to encourage student to work innovatively and collaboratively with ideas during. 政治大 to the low-productive groups so as to encourage them to continuously improve their 立 teaching ideas.. discussion. Teachers should also try to intervene and help provide necessary scaffolds. ‧. ‧ 國. 學. Keywords: knowledge building; design-based learning; teaching knowledge;. Nat. n. al. er. io. sit. y. pre-service teachers. Ch. engchi. vi. i n U. v.

(8) 目錄第一章緒論 .........................................................................................................1 第一節研究背景與動機...................................................................................... 1 第二節研究目的與待答問題.............................................................................. 4 第三節重要名詞釋義.......................................................................................... 5 第四節研究範圍與限制...................................................................................... 6 第二章文獻探討 ..................................................................................................9. 政治大. 第一節知識翻新.................................................................................................. 9. 立. 第二節設計導向的學習.................................................................................... 13. ‧ 國. 學. 第三節設計導向的知識翻新............................................................................ 20 第四節教學知識................................................................................................ 24. ‧. 第三章研究方法與實施 ..................................................................................... 33. y. Nat. io. sit. 第一節研究設計................................................................................................ 33. n. al. er. 第二節研究對象................................................................................................ 34. Ch. i n U. v. 第三節教學設計................................................................................................ 34. engchi. 第四節研究實施程序........................................................................................ 41 第五節資料蒐集與分析.................................................................................... 42 第四章結果與分析 ............................................................................................ 51 第一節學習成果的改變.................................................................................... 51 第二節學習歷程的改變.................................................................................... 57 第三節各小組之間差異.................................................................................... 66 第四節小組個案探討........................................................................................ 72. vii.

(9) 第五章結論與建議 ............................................................................................ 95 第一節結論........................................................................................................ 95 第二節建議...................................................................................................... 100 參考書目 ........................................................................................................... 105. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. viii. i n U. v.

(10) 表目錄表 3-1 研究資料來源 ........................................................................................... 42 表 3-2 研究資料使用工具及分析方式 ................................................................. 43 表 3-3 教學媒體與操作教案評量向度與項目 ...................................................... 44 表 3-4 教學知識編碼表 ....................................................................................... 44 表 3-5 知識論壇想法類型編碼表......................................................................... 46 表 3-6 評分者間一致性信度表 ............................................................................ 49 表 4-1 各組師培生期初、期中、期末教案設計品質統計摘要表 ........................ 52. 治政大表 4-2 師培生期初、期中、期末教案設計品質相依樣本無母數檢定摘要表 ...... 52 立表 4-3 各組師培生期初、期中、期末小組討論 TPCK 統計摘要表 .................... 55. ‧ 國. 學. 表 4-4 各組師培生期初、期中、期末小組討論 TPCK 融合統計摘要表 ............. 56. ‧. 表 4-5 師培生期初、期中、期末小組討論教學知識轉變相依樣本無母數檢定摘要表 . 56. sit. y. Nat. 表 4-6 各組師培生期初、期中、期末給予回饋中 TPCK 教學知識統計摘要表........ 58. al. er. io. 表 4-7 各組師培生期初、期中、期末收到回饋中 TPCK 教學知識統計摘要表........ 59. v. n. 表 4-8 各組師培生期初、期中、期末給予的回饋 TPCK 融合統計摘要表 ......... 60. Ch. engchi. i n U. 表 4-9 各組師培生期初、期中、期末收到的回饋 TPCK 融合統計摘要表 ......... 60 表 4-10 師培生期初、期中、期末回饋中教學知識轉變相依樣本無母數檢定摘要表 ..... 62 表 4-11 各組師培生期初、期中、期末教案討論之想法類型個數統計表 ........... 64 表 4-12 師培生期初、期中、期末教案討論之想法類型相依樣本無母數檢定摘要表 ..... 65 表 4-13 高低產出組期初、期中、期末教案討論之想法差異比較表 ................... 67 表 4-14 高低產出組期初、期中、期末教案品質差異比較表 .............................. 68 表 4-15 高低產出組期初、期中、期末教案設計品質評分統計表....................... 68 表 4-16 高低產出組期初、期中、期末回饋中教學知識個數差異統計表 ........... 69 ix.

(11) 表 4-17 高低產出組期初、期中、期末回饋中教學知識個數統計表 ................... 70 表 4-18 高低產出組期初、期中、期末回饋中教學知識融合情形個數統計表 .... 71 表 4-19 各組師培生設計導向知識翻新歷程表 .................................................... 73 表 4-20 各組師培生期初、期中、期末教案設計教學媒體及科技運用品質表 .... 83. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. x. i n U. v.

(12) 圖目錄圖 2-1 設計思考歷程 ........................................................................................... 14 圖 2-2 科技內容教學知識概念圖......................................................................... 27 圖 2-3 學習歷程雙面相：創新與效率轉變圖 ...................................................... 31 圖 3-1 研究架構圖 ............................................................................................... 33 圖 3-2 教學設計概念圖 ....................................................................................... 35 圖 3-3 以設計為導向之教案設計歷程 ................................................................. 38. 政治大圖 3-5 研究流程圖 ............................................................................................... 41 立圖 3-4 以知識論壇進行貼文、回文和閱讀功能之視窗介面 ................................ 40. ‧ 國. 學. 圖 4-1 師培生於小組討論中教學知識轉變折線圖............................................... 53 圖 4-2 師培生於小組討論中教學知識融合轉變折線圖 ....................................... 54. ‧. 圖 4-3 師培生給予他組回饋之教學知識比例轉變圖 ........................................... 61. sit. y. Nat. 圖 4-4 師培生收到他組回饋之教學知識比例轉變圖 ........................................... 61. n. al. er. io. 圖 4-5 師培生給予他組回饋之教學知識融合比例轉變圖 ................................... 61. i n U. v. 圖 4-6 師培生收到他組回饋之教學知識融合比例轉變圖 ................................... 61. Ch. engchi. 圖 4-7 師培生期初、期中、期末教案討論之想法類型轉變圖 ............................ 65 圖 4-8 師培生想法類型集群分析樹狀圖 ............................................................. 66. xi.

(13) 第一章緒論本研究以「設計導向的知識翻新學習對師資培育生教學知識之影響」為題，進行相關研究與探討。首先就知識翻新學習理論、設計導向學習理論、以及設計導向的知識翻新學習理論和教學知識之意涵等四個面向進行文獻探討；接著依據文獻探討之結果進行研究設計；最後，依初步研究結果進行討論與結論。本章緒論共分為四節，第一節為研究動機；第二節提出研究目的與待答問題；第三節解釋重要名詞；最後第四節說明研究範圍與限制。. 政治大第一節立研究背景與動機. ‧ 國. 學. 創新及創造力為二十一世紀知識社會帶來新的發展與動力，為了迎接知識經. ‧. 濟時代的來臨，提升知識的創造也成為教育的共同努力目標（王保堤、游光昭及王鼎銘，2006）。然而自工業時代以來，人們著重於實用學科和技能之學習. y. Nat. sit. （Scardamalia & Bereiter, 2003）；因而傳統師資培育課偏重理論知識的傳遞講授，. n. al. 認知上顯得較沒有效率（張世忠，2007）。. Ch. engchi. er. io. 以偏重記憶教材內容的教學方式進行教學，對於激發學生興趣或在建立主題概念. i n U. v. 傳統師資培育之優勢在於培養師培生成為有效率的教師。誠如Sfard所提出的兩種學習模式：獲取式學習（learning as acquisition）和參與式學習（learning as participation）模式，強調知識應該被有效率的分配，或透過有結構的參與、知識交換以進行學習，以致逐漸培養出著重理論、墨守規範、沒有彈性的教師（Hong & Sullivan, 2009）。進入二十一世紀知識時代，這樣的師資培育內容已無法幫助教師因應複雜、非結構的教學現場問題。教師將不再只是被動接受和參與，更應該具備能根據真實世界、具體事件產生行動與反思之能力（Hong & Sullivan, 2009）。. 1.

(14) 其次，近年來教育部致力推動資訊科技融入教學，然而許多培訓課程卻集中在如何運用資訊能力，忽略了將資訊科技融入教學的關鍵應該在於如何將資訊科技與教學方法和策略相結合，以幫助學生有更好的學習成效（沈中偉，2004）。尤其當教師必須面對數位科技、電子產品、影音媒體、網際網路等正快速地改變著我們的學校及學生學習方式時（Collins & Halverson, 2010），如何提高教師融入教學媒體於教學之中的素質，成為當今師資培育中最重要課題之一；如果設備再好、投資再多，不能培育出優秀師資一切投資都是枉然（張世忠，2007）。因應於此，教育部（2008）在「中小學資訊教育白皮書」中提出，二十一世紀的教師不僅應具備學科專門領域內容知識與專業教學法知識，更當具備應用科. 政治大. 技的能力，以提升學生學習成效之能力。為了幫助教育未來的希望—師資培育生. 立. 獲得因應快速變化環境之能力，學者Paavola等人提出第三種學習模式—知識創. ‧ 國. 學. 新式的學習（learning as creation）；此模式主要是以促進知識翻新和創造為教學目的（Hong & Sullivan, 2009）。此一教學理論特別強調培育二十一世紀所需具. ‧. 備的創新能力，希望透過知識翻新，讓學習者在知識社群內共同產生知識、不斷. y. Nat. 翻新想法、並將想法不斷精進，以期幫助師資培育生從學習者及知識接受者的角. er. io. sit. 色，轉變為主動產生知識的知識社群貢獻者（Scardamalia & Bereiter, 2006）。. al. v i n Ch 難的問題，找出多個可行之解決方案，幫助教師發展更有彈性、更能適應情境的 engchi U n. 除此之外，亦有學者提出設計為導向的學習能藉由給予挑戰、解決複雜又困. 教學知識，以幫助其成為改變的推動者（Carroll, Goldman, Britos, Koh, Royalty, & Hornstein, 2010; Koehler & Mishra, 2005）。Perkin也指出設計導學習促進學習者藉由測試、建立及運用其作品建構出新觀念和新知識，並提供一個不斷修正原先錯誤的機會（引自Puntambekar & Kolodner, 2005）。國際科技教育協會（International Technology Education Association, ITEA）主張設計是創造的過程，亦是一連串解決問題的過程（International Technology Education Association[ITEA], 2000）；每一個問題的解決都代表著許多創意的展現；換言之，設計成為幫助創新的另一途徑。. 2.

(15) 近年來，因設計意識抬頭，設計成為另一種思考模式。知名設計公司IDEO 提出以設計師思維重新打造對產品或事物的創意體驗，這是一套以人為中心、從使用者角度出發來定義問題、思考解決問題之設計歷程，稱之為設計思考（design thinking）。當今的師資培育課程確實須要此種思維，持續地進行設計，並經過評估後再次設計（Chai, Koh & Tsai, 2010）。知識翻新學習理論與設計導向的學習似乎皆能幫助師資生具備更能適應二十一世紀的能力。然而，如何將此二種學習模式應用於師資培育課程中，將是一項挑戰。知識翻新理論提供讓學生在社群回饋和建構中產生知識的學習原則（Bereiter & Scardamalia, 2006），但並不套用任一既定的教學方法；設計導向的. 政治大. 學習或許能提供此一環境（Puntambekar & Kolodner, 2005），藉由設計程序幫助. 立. 學習者提出創新設計想法。因此本研究希望基於設計導向學習之引導，以知識翻. ‧. ‧ 國. 教師。. 學. 新為學習原則，幫助改變師培生的教學知識，使之成為更具創意與適應力之未來. 綜上而言，本研究所能貢獻之處在於提出奠基於社會建構理論之設計導向知. Nat. sit. y. 識翻新歷程，期盼藉由設計思考歷程幫助師培生在社群之間共構、翻新想法，並. al. er. io. 提出更多對改進想法有幫助之回饋內容，改變其教學知識和融合運用教學知識之. v. n. 能力，以此突破傳統師資培育課程之困境，幫助師培生成為更具有彈性、能即興. Ch. engchi. 回應學生個別需要之適應性專家教師。. 3. i n U.

(16) 第二節. 研究目的與待答問題. 壹、研究目的本研究探究設計導向的知識翻新學習，對師資培育學生的學習有何影響，其優勢為何？不足和挑戰之處又為何？以及此一教學方法可以為整個班級與小組裡的共學帶來什麼助益？. 貳、待答問題. 立. 政治大. ‧ 國. 學. 跟據上述研究目的，本研究嘗試回答以下具體問題：. 一、經過設計導向的知識翻新學習後，師資培育生的學習成果是否有所改變？. ‧. y. Nat. （一）師資培育生經過三次教案設計歷程後，其教案設計品質為何？. al. er. io. sit. （二）師資培育生經過三次教案設計歷程後，其教學知識為何？. v. n. 二、經過設計導向的知識翻新學習後，師資培育生的學習歷程有何改變？. Ch. engchi. i n U. （一）在各組師資培育生所給予的回饋中，其所包含之教學知識有何改變？（二）各組師資培育生所給予的回饋類型有何改變？三、經過設計導向的知識翻新學習後，各小組在知識論壇上的學習結果與學習歷程改變有何不同？（一）各小組的學習成果與學習歷程有何異同？（二）各小組在平台上的互動與其學習結果和學習歷程之改變有何相關？. 4.

(17) 第三節. 重要名詞釋義. 壹、師資培育生（teacher-education students）師資培育生（以下簡稱師培生），係指在師範校院、設有師資培育相關學系或師資培育中心之大學，修習教育部所規定之師資職前教育課程，尚未參加教師資格檢定者。. 貳、知識翻新（knowledge building）. 政治大. 知識翻新係指群體共同創新知識的學習歷程。此一學習模式能激發學習者主. 立. 動思考、產出想法，並透過群體互動彼此修正想法，進而翻新原有想法，共同建. ‧ 國. 學. 構與創新知識（Scardamalia, 2002）。本研究所指之知識翻新過程，為師培生在設計導向學習中，藉由團體協作、回饋，不斷修正，甚而改變原先所擁有科技內容. ‧. 教學知識之過程。. y. Nat. n. al. er. io. sit. 參、設計導向學習（design-based learning）. i n U. v. 設計導向學習理論認為從體驗中所得到的經驗是最深刻的，因此透過｢設計｣. Ch. engchi. 的過程，讓學習者發現自己對問題及解決方案知道什麼、不知道什麼，進而展開學習，彌補不足之處。本研究中之設計導向學習，係指在本課程中，讓學生設計三次教學媒體與操作之教案，並進行教案發表，每次教案設計根據同儕回饋，看見教學優缺點，不斷進行修改。. 肆、教師教學知識（teaching knowledge）本研究中所指稱之教學知識，以 Koehler 與 Mishra（2006）所提出的科技內容教學知識（technological pedagogical content knowledge）為範疇，係指教師轉化自身所具備之內容及教學法知識，融入於資訊科技教學中，幫助學生建構自己 5.

(18) 的知識。在此一理論之中，將教師之實務知識分為：內容知識（content knowledge, CK）、教學知識（pedagogical knowledge, PK）、科技知識（technological knowledge, TK）、內容教學知識（pedagogical content knowledge, PCK）、內容科技知識（technological content knowledge, TCK）、科技教學法知識（technological pedagogical knowledge, TPK）及科技內容教學知識，（technological pedagogical content knowledge, TPCK），共七種知識類型。. 治政第四節研究範圍與限制大立 ‧ 國. 學. 本研究主要以個案研究法進行。個案研究法針對修習｢教學媒體與操作｣的 44 位師培生進行研究分析，有關本研究之研究範圍與研究限制說明如下：. ‧. io. sit. y. Nat. 壹、研究對象. n. al. er. 本研究係以台北市某國立大學修習｢教學媒體與操作｣課程的 44 位師培生為. i n U. v. 研究對象。由於師培生之人格特質與學習背景與一般大學生可能有差異，因此，. Ch. engchi. 在研究結果的解釋與推論時，必須審慎應用，不宜做過度之推論。. 貳、研究時間本研究所觀察之課程，共歷時一學期。在一學期課程中，共實施三次教案設計及同儕反饋。礙於課程時間限制，無法進行更長期觀察研究，研究結果可能因時間過短而無法呈現較大效果，在探討研究結果與成效實應更加審慎。. 6.

(19) 參、研究方法本研究採個案研究，藉由有系統分析，尋求事實的解釋；以某一修習教學媒體與操作課程之班級為個案，深入了解設計導向的學習對師培生內容學習科技知識有何影響。本研究分別針對師培生的三次教案設計進行評分，並將平台回饋資料以質性編碼分析，其後進行量化統計；也針對平台討論回饋類型進行質性編碼分析與量化統計、再針對師培生知識論壇上的互動量進行分析，最後再以質性資料為量化結果作更進一步的解釋。其中平台的回饋資料為開放性編碼，仍無法避免個人主. 政治大. 觀意識影響分類，雖有進行共識評量，此結果仍無法完全代表受試者之科技內容. 立. 教學知識轉變歷程。. ‧ 國. 學. 此外，因本研究研究者並未入班觀察師培生在設計導向知識翻的學習歷程，. ‧. 此一研究方法亦有其限制。本研究者在研究中扮演之角色，僅將師培生三次教案設計進行評分、討論及回饋之質性進行編碼後量化分析，並佐以質性討論及回饋. y. Nat. sit. 質料進深入了解討論情形。由於沒有入班觀察，分析時可能缺乏對學生學習情境. n. al. er. io. 脈絡之了解，研究者嘗試以教案發表之錄影輔以詳加記錄學生的想法轉變歷程。. i n U. v. 遺憾的是，因該課程結束時間過長，進行事後訪之可行性及適切性過低，因而未能進行。. Ch. engchi. 肆、研究變項本研究採個案研究法，未能有對照組進行實驗效果比較，無法操弄自變數、亦無法隨機化，有不適當解釋之風險。此外，除了本研究所探討之變項之外，影響師培生學習成果之因素，還可能包括學生內在動機、學習風格、家庭社經地位等，然因受限於時間與人力因素，僅就本研究所關注之變項進行探討。. 7.

(20) 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. 8. i n U. v.

(21) 第二章文獻探討第一節. 知識翻新. 壹、知識翻新的理論基礎知識翻新(knowledge building)理論是由 Bereiter 與 Scardamalia（2006）兩位學者所提出，主張知識翻新是以建構主義（constructivism）理論為基礎。建構主義認為學習是共構的（co-construction），而知識翻新正是藉由社群成員在知識. 政治大. 訊息上的合作與建構，促成集體反思，進而從中創新知識的歷程（Scardamalia,. 立. 2002）。. ‧ 國. 學. 為了更了解知識翻新的內涵，Scardamalia 與 Bereiter（2006）提出的知識翻新理論六項核心概念，用以闡釋他們對課堂中知識學習的看法。六項核心概念包. ‧. 括：知識的進步應該是群體的活動，而非個人的活動（knowledge advancement as. sit. y. Nat. a community rather than individual achievement）、知識的進步應該來自不斷改進. io. er. 的想法，而非來自絕對真理（knowledge advancement as idea improvement rather than as progress toward true or warranted belief）、知識應該是能深度了解，而非. n. al. Ch. i n U. v. 只是表面知道（knowledge of in contrast to knowledge about.）、對話是為了協作. engchi. 解決問題，而不是為了論證（discourse as collaborative problem solving rather than as argumentation）、以建構的思維使用權威資訊（constructive use of authoritative information）、知識的理解是突現的（understanding as an emergent）。以下對六項核心概念之內涵進行說明：一、知識的進步應該是群體的活動，而非個人的活動知識翻新著重集體參與與知識的創新歷程（Scardamalia & Bereiter, 2003; Scardamalia & Bereiter, 2006），其理念延續新皮亞傑社會建構論（neo-Piagetian social constructivists）及維谷斯基社會文化學派（Vygotskian-inspired 9.

(22) socioculturalists）的論述，這兩派學者皆專注於探討知識是如何被群體所習得。新皮亞傑社學派的觀點認為教室中的互動應該是具有多重意義的，應具備多重觀點，而非只有單一正確論述。比如兩個學生同解一道數學問題，即使得出同一個答案，也可能用了不同的解題方法（Cobb, 1995）。社會文化論者則認為，知識是人類進行社會文化活動後所產生，學習不該是個人的事情，應是由群體產生的；知識亦是如此。社會文化論者認為知識不應該是存放在腦中的，強調學生應著重於知識的創造與想法的改進，並嘗試讓這些創造與改能對組織、社群產生貢獻（Scardamalia & Bereiter, 2003；Scardamalia & Bereiter, 2006）。二、知識的進步應該來自不斷改進的想法，而非來自絕對真理. 政治大在知識翻新的觀點中，一切進步都須要透過不斷革新，想法的改進是沒有終立. 點的。在知識翻新理論中，想法不斷進步被視為一種外顯知識（Scardamalia, 2002），. ‧ 國. 學. 期將「改進｣當作評鑑個人學習表現的良好準則，並相信此一概念對教育者、科. ‧. 學家及設計師而言都是極為關鍵且重要的，追求想法改進能幫助他們更向知識創新看齊（Scardamalia & Bereiter, 2006）。在非知識翻新教室中，學生對於學習的. Nat. sit. y. 描述較多傾向於他們所學到的以及所了解的；反之，在鼓勵知識翻新學習的教室. al. er. io. 中，學生會提到他們藉由研究和探索意識到自己學習了什麼，並發現還有更多是. v. n. 自己所不知道的，等著他們再去研究（Scardamalia & Bereiter, 2006）。. Ch. engchi. 三、知識應該是能深度了解，而非只是表面知道. i n U. 知識翻新學習中希望培養學生擁有「knowledge of」的知識，亦即能真實地獲得的實用知識，此種知識內涵比程序知識（procedural knowledge）更為豐富；不希望學生只是知道那些陳述性知識（declarative knowledge）如陳述性知識的「knowledge about」。舉例而言，你可以從任何的網站上知道「關於｣高空跳傘的知識，但如果你要真的「獲得｣實際進行高空跳傘的知識，你必須親自參與實踐該項活動；透過活動，習得的不只有外顯知識，還有內隱知識（Scardamalia & Bereiter，2006）。. 10.

(23) 四、對話是為了協作解決問題，而不是為了論證知識翻新理論認為協作討論在知識進步的歷程中扮演關鍵角色（Scardamalia & Bereiter，2006）。協作討論與對話必須發生在公開的社群討論中，且此一對話的模式必須具有知識翻新取向，是為解決問題而展開之討論，並對社群產生貢獻，否則極可能淪為一般的聊天，對於知識的創造毫無幫助。更明確的來說，知識翻新理論中所指的社群討論與對話，絕非像晚宴上的談話，致力於分享訊息或宣洩意見而已，若想促成知識翻新的討論，則應致力尋求共識，但非如政治上的協調，也應致力於用更寬廣的態度去接納基於事實的討論（Bereiter, 2002）。五、以建構的思維使用權威資訊. 立. 政治大. 在知識翻新的討論中，不論知識來源是第一手資料、第二手資料或是親身感. ‧ 國. 學. 受，都被視為是對討論是有助益的。然而知識翻新理論並不希望學生只是一味接受權威訊息，此概念與「想法是不斷改進的」相互呼應；都鼓勵學生找出證據來. ‧. sit. Nat. 此做出判斷（Scardamalia & Bereiter, 2006）。. y. 支持或推翻權威訊息，並驗證每個所接受到的知識、訊息及回饋的品質，從而藉. er. io. 六、知識的理解是突現的(emergent). al. n. v i n Ch 知識翻新觀點中，認為個體能自我組織（self-organized）且會不斷自我發展 engchi U 生長。其認為學習者能建構自己的知識，並將所有的了解都視為一種創新，亦認為學習者在建構知識過程中的理解與創新，非按照時間表或一定程序而產生；換言之，想法的創新皆是突現的（Scardamalia & Bereiter, 2006）。因此，知識翻新學習強調應給予個體充分自我組織發展的空間，使之自由地在知識社群中創新。綜合整理上述六項知識翻新核心概念的論述，可以看見其如何翻轉傳統的教學思維，幫助學生從學習者與知識接受者身分轉變為知識翻新社群成員。將知識翻新理論轉化為教學，可描述為是一個鼓勵學生知識翻新社群中進行公開討論，藉由成員之間回饋幫助想法不斷翻新、避免盲目使用權威知識，進而從此一環境中獲得並產出知識的學習歷程。 11.

(24) 貳、知識翻新理論之不足建構主義是一個學習理論，而非設計教案理論；換言之，教案設計者所面臨的挑戰是設法將具備建構主義哲思的知識翻新理論轉化成實際教學活動（Karagiorgi & Symeou, 2005）。Mergel（1998）曾建議教案設計者應該先了解每個理論的長處與短處，讓理論能更完美的運用在教案設計策略之中。知識翻新理論是以建構主義為基礎發展而成的學習理論。建構主義中有許多觀點與面向，並非單一信念，其中包含有極端的（extreme）和適中的（moderate）建構主義取向（Karagiorgi & Symeou, 2005）。由Scardamalia與Bereiter（2006）. 政治大. 提出的論點可知道，知識翻新理論傾向屬於極端建構主義。兩位學者認為，為了. 立. 幫助讓「不斷進步的想法｣取代「知識是真理｣此一概念，應該採行相對主義. ‧ 國. 學. （relativist）、反基礎主義（anti-foundationalist）或極端的社會建構理論（extreme social-constructivist theory）之觀點。. ‧. 然而，極端建構主義也受到諸多批評。多位研究者曾批評，要將極端的建構. y. Nat. sit. 主義教學理論轉化成教學設計太過困難，其認為必須藉由更務實、更著重於原則. n. al. er. io. 的做法，來幫助教師順利將理論轉化為實際教學設計（Karagiorgi & Symeou, 2005;. i n U. v. Moreno, Gonzalez, Castilla, Gonzalez, & Sigut, 2005）。於此，為了讓建構主義更. Ch. engchi. 容易被課程設計者所應用，適中導向的建構主義提出以原則作為教學及學習之指引；這原則應該是通用的，且仍要保留足夠空間給學生，使之能廣泛的用於各種情況（Karagiorgi & Symeou, 2005）。設計導向學習同樣是受到建構主義所影響而發展的學習取向（Koehler & Mishra, 2005），正好具備有能廣泛應用之原則和程序。因此本研究探討，能否以極端知識建構理論的知識翻新為原則，並以設計導向學習之程序為引導，形成一種新型態的知識建構理論教學方法。在接下來章節中，將分別闡述設計導向學習之意涵，及如何以設計導向的學習進行知識翻新教學。. 12.

(25) 第二節. 設計導向的學習. 壹、設計的意義設計可說是一門古老的行業，可追朔至人類製做簡單器具以求生存的時代開始。設計看似非常專業，但又與我們日常生活息息相關，凡是與人類生活環境相關的事務，都是設計可以發展改進的空間（林育沖，2011）。設計是為了創造具有實際效用新事物而進行的探究，因此學習者必須了解自己所學不足之處，蒐集資訊以產生解決方法，再進行試驗與評估（高文譯，2000）。. 政治大. Schon（1987）曾定義了在設計中的關鍵問題：(1)設計是一個整體，從實際. 立. 的設計行動來看，並不能被分開來理解。(2)設計要從做中學，以檢視設計的品. ‧ 國. 學. 質。(3)設計是一個創造性的過程，設計師沒有辦法事先進行描繪，只能藉由實際操作看見成果。(4)對設計品的描述很有可能是模糊、不完整的，必須藉由讓. ‧. 理解和誤解在實際操作中不斷對話才可能澄清模糊概念。(5)當發生最初的設計. sit. y. Nat. 概念與最終達成設計之間有落差時，設計者應該要進行反思（引自 Koehler &. io. er. Mishra, 2005）。張建成（1994）也曾針對設計提出不同看法的定義和描述如下，包含：設計是一種以目標為導向解決問題活動；設計是對所有正在製作或正在進. n. al. Ch. i n U. v. 行的事物實施多次的模擬，直到最終結果讓人有信心為止；設計是人們在產品組. engchi. 件過程中進行協；設計是將複雜理念的詮釋行為。. 上述歸納可知，設計的應用不再只停留於肉眼可見的文物與材料之上，更應該進一步成為一種思維模式。IDEO（2011）所提出來的設計思考（design thinking）是一種思維態度，期許人們像個設計者一樣來思考，可以改變想像並創造出新的解決方法。設計思考被視為一個解決問題的途徑（Brown, 2008），它是一門可以改變人們學習和解決問題方式的學科。近年來，在工程、建築和設計的大學院校相關系所中獲得許多關注（Nagai & Noguchi, 2003）。. 13.

(26) 更明確的說，設計思考是一個分析與創造的過程，人們在這過程中進行實驗、創建原型、收集反饋，並再進行重新設計（Razzouk & Shute, 2012）。設計思考的歷程，並不只是一個已有既定意義的序列步驟而已，每個步驟之間可能同時進行，彼此又相互影響，最終，所有活動將共同建構起一個連續性的革新成果（Brown, 2008）。關於設計思考的流程，各家眾說紛紜（Liu, 1996; Owen, 2007; Stempfle & Badke-Schaub, 2002）。本研究以 Carroll 等人（2010）所歸納之設計歷程為例說明，如圖 2-1 所示，並分述如下：. 理解觀察. 定義立問題. 政醞釀治製作大創意. 測試. 原型. ‧. ‧ 國. 學圖 2-1 設計思考歷程. n. al. Ch. engchi. er. io. sit. y. Nat 一、理解 /觀察（understand/ observe）. i n U. v. 設計思考的第一階段是理解與觀察。透過訪問、專家對話、觀看媒體、進行研究，以吸收相關資訊（Brown, 2009）。其次，要成為敏銳的觀察者，瞭解人們的需要，且必須不斷思考能夠如何創造出回應他人需要的成果（Razzouk & Shute, 2012）。此外，在設計思考歷程第一步驟中還特別強調同理心（Carroll et al., 2010; Kwek, 2011），讓設計者與接受者之間有一種嶄新關係，讓設計出來的產品帶給接受者被認同、同理的感受（Brown, 2009）。. 14.

(27) 二、定義問題（define）在設計過程中，參與者要能找出並定義關鍵問題（Carroll et al., 2010），並打造一個能夠全面解決問題之機會（Razzouk & Shute, 2012）。此階段之實際做法為：綜合所了解及觀察的內容，並考慮接受者的需求，透過發展「我們要如何做.....才能.....」問句，提出洞見，點出關鍵問題，將觀察轉為洞見，進而轉化為可以改善生活的產品與服務（Brown, 2009）。三、醞釀創意（ideate）在醞釀創意階段，鼓勵設計產出大量的想法（Brown, 2009）。「腦力激盪」. 政治大. （brainstorming）是構思想法時最常用的思考策略，參與者在設計過程中被要求. 立. 要在某段談話中產出上百個點子，包括最愚蠢、最精明、最勇於冒險嘗試、最一. ‧ 國. 學. 廂情願和最敢夢想的所有可能性，且要把每個想法都記錄下來。整個活動環境必須具備「支持的氛圍」，要求參與者延遲發表對他人想法的評論，讓團隊每個人. ‧. 的貢獻是建立在他人想法之上；參與者在面對設計上的挑戰時，也應抱持一種開. sit. y. Nat. 放態度，接受意想不到的創意與可能性（Carroll et al., 2010）。此一階段對大特. io. er. 色是藉由鼓勵提出想法促進積極解決問題能力及技巧，並幫助設計者提升他的創造力信心（Carroll et al., 2010; Kwek, 2011; Rauth, Köppen, Jobst, & Meinel,. al. n. 2010）。. Ch. engchi. i n U. v. 四、製作原型（prototype）在此階段，藉由各式各樣的機會去設計和創造原型，支持產出解決方案，並持續對各種可行方案進行反饋（Razzouk & Shute, 2012）。好的設計者能讓想法具象化（Carroll et al., 2010; Kwek, 2011; Rauth et al., 2010）。原型可以是一張草圖，可以是以各種材料，例如：卡紙、毛根、或一般紙張，所做成的平面或者立體模型（Carroll et al., 2010）。設計思考提倡「用手思考」，原型（prototype）是一種快速傳達想法的方式，有越多產出表示有越多可能。實驗是所有創意組織的命脈，製作原型是最棒的實驗證據。把寶貴時間浪費在畫草圖做模擬和模型， 15.

(28) 好像會延緩工作進度，但事實證明，製作原型往往能更快得出結果。在製作原型時，越早失敗越好，越多嘗試越好。（Brown, 2009; Carroll et al., 2010）。五、測試（test）測試是一個反覆循環提供回饋的過程，這階段的目的是要找出什麼可行、什麼不可行，設計者要在做決定之前找到夠多具有競爭力的替代方案，並從中找出原先的配置方案，然後再回到原型階段，根據回饋進行修改。在每次修正和改進中都對各種想法進行實驗，並與他人合作、反思，再不斷重複此循環。在製作原型與測試過程中，要避免單一決策，讓結果應包含當中最好的可能性選擇（Carroll. 政治大. et al., 2010; Razzouk & Shute, 2012）。. 立. 綜上而言，設計思考的核心關鍵是回應真實世界需求，並透過不斷更迭的循. ‧ 國. 學. 環歷程，幫助設計者將其想法與這個世界進行互動、讓理論與實務應用更加結合、也促使工具和目標之間產生更多對話，產出革新的設計成品。. ‧ sit. y. Nat. er. io. 貳、設計與學習的關係. al. n. v i n Ch 設計是一個複雜的過程，試圖幫沒有良好結構的問題找出解決之道。Jonassen engchi U. （1997, 2000）提出，當問題非結構性，通常能夠導出多種解決方法，因為這些問題有極大的不確定性，需要多種解決方案中，並從中找出哪一個解決方案最好（Jonassen, 1997）。而在教育現場中的問題亦同樣是雜亂無章、結構不良的，因此需藉由設計來幫助教師定義問題。又因學習是一種不斷改變知識質和量的過程，從體驗中能獲得較深刻經驗的，設計即是提供實際經驗最好的方式（黃志豪， 2006）。在《設計是學習的催化劑》（Design as a Catalyst for Learning）一書中，Davis、 Hawley,、McMullan 與 Spilka 提到有越來越多證據認為設計是一個強大的工具，能用來轉化課程，並能包容各種學習方式；藉由設計幫助教師找出學生的需要、 16.

(29) 定義問題，並藉由協作進行溝通，探索、鑑別出解決方案（引自 Kwek, 2011）。設計與學習融合的設計導向學習是一種藉由提出問題、推理論證方式，去產生創新的文物、系統與解決方案的教育方法（Gómez Puente, Eijck, & Jochems, 2013），它承襲了問題導向學習（problem-based learning）的理論典範，但解決問題模式，則是以設計任務的形式呈現（Du, de Graaff, & Kolmos, 2009）。 Koehler 與 Mishra（2005）認為學習本身就是一個設計的過程。他們提出，教師進行以設計為導向的教學時，會體認到六項設計導向教學的特質，分別是：設計是一個經由體驗而習得的歷程、設計是有目的性的、設計是迭代的、設計是一個沒有終止的循環、設計是需要折衷的、並且設計是複雜的。進一步說明如下：. 政治大（一）設計是一個經由體驗而習得的歷程：設計無法單純由教授而習得，且立. 因為沒有單一解答或解決的標準答案，變得更加難以學習，需藉由體驗與展示學. ‧ 國. 學. 習獲得。（二）設計是有目的性的：持續思考設計的目的是幫助設計者真正成為. ‧. 設計師的關鍵。設計者會在設計歷程中持續得到他人回饋，促使設計者從他人的角度進行思索，其必須清楚設計的目的，才能從中抓取所需的概念。（三）設計. Nat. sit. y. 是迭代的：設計是一個不斷反覆的過程，需要不斷循環回到第一原則，重新思考. er. io. 決策。換言之，設計是為了重新再做設計。設計可以被視為一系列正在進行的實. al. v i n Ch 以繼續更新，所謂最終成品只是在有限時間之內達到的最好，但那不該是終點。 engchi U n. 驗。（四）設計是一個沒有終止的循環：設計中的結束只是暫時的，設計永遠可. （五）設計是要折衷：設計同時也是一項務實的工作，為要搜索有效的解決方案，當你選擇了以某一種方法來解決問題時，可能會失去另一項，設計者只能折衷最適方案。（六）設計是複雜的：在設計時常需要在各種情況下做出各種判斷與抉擇，例如在理論與實踐之間、在限制與權衡之間，在設計者與教材之間，在課程參與者組之間以及在各種教學知識之間。. 17.

(30) 參、設計導向的學習之意涵與其應用設計導向的學習受到社會建構論以及建構主義的影響（Koehler & Mishra, 2005）。設計導向學習與知識建構之間關係，就如同以想法和設計挑戰搭建起舞台，讓社群能在舞台上運用知識建構原則，並以這些原則做為持續改進的目標在設計模式中工作（Scardamalia & Bereiter, 2003）。近年來，以設計為導向的學習模式如雨後春筍般冒出。然而因設計導向的學習與傳統教室課程之學習導向極為不同，曾有一些學者對設計導向教學之成效提出質疑（Harel & Papert, 1990; Papert, 1993）；相反的，有學者研究指出，設計. 政治大. 導向學習能夠激發學生自主學習，提昇學習動機與產生意義（Harel & Papert, 1990,. 立. Kafai, 1995），也有一些研究成功紀錄了設計導向活動具多樣性的豐碩學習成果，. ‧ 國. 學. 包括以設計為導向的教學演示、教學軟體、出版品、期刊、遊戲……等（Carver, Lehrer, Connell, & Erickson, 1992; Kafai, 1995; Kolodner, 2002）。其中以喬治亞理. ‧. 工學院（Georgia Institute of Technology）所推動的設計中學習（learning by design）、. y. Nat. 史丹福大學的 REDlab（Research in Education & Design）自 2009 年對研究設計思. io. sit. 考在教育上的影響所做之研究、以及史丹佛教育研究所創新與科技研究室. n. al. er. （Stanford Graduate School of Education, Office of Innovation & Technology）所推. Ch. i n U. v. 動的在數理科學上的設計導向學習（Design-Based Learning on STEM）最為知名，下列分述其研究：. engchi. 一、從設計中學習從設計中學習強調學習與實踐，藉由從問題中找出答案之經驗進行學習（Kolodner et al., 2003）。目標共有九點（Kolodner, Crismond, Gray, Holbrook, & Puntambekar, 1998），與本研究設計導向學習課程設計相關者，列舉如下，包括：幫助學習者的自我經驗與學科之間產生連結、讓學科與周圍世界產生連結、刺激學習者學習那些困難但是必要的關鍵概念、刺激並提供有意學習者動機……等。. 18.

(31) Kolodner 等人（2003）提出在設計活動循環中融入兩個重要的學習歷程：｢設計－再設計｣及｢研究－探究｣。設計是一個思考過程，藉由設計到再設計的歷程，讓學生發現自己的缺乏，並讓學習者會慢慢發現自己對問題的解決方案知道什麼、不知道什麼，從而採取行動去探求，以彌補知識缺口。個體所採取的每一個行動都就好比對每個問題提出答案，也如同再次提出了新問題。就某種意義而言，藉由探索填補未知裂縫的行動，正可謂是學習過程（黃志豪，2006）。二、設計思考在教育上的應用 REDlab 自 2009 年起開始進行設計思考在教育上之研究，目標是與地方學校. 政治大性教學課程的成果中，看見將設計思考思維整合入課堂中的方式與可能性。各方立. 締結夥伴關係，在這些學校中進行以設計思考為導向的教學；進而，從這些實驗. 面的研究都顯示設計思考不只是一種額外的能力，而是能真的幫助學生在他們核. ‧ 國. 學. 心的科目領域的學習，如自然科學領域（Kolodner et al., 2003）以及科技領域. ‧. （Carroll et al., 2010）。換言之，設計思考提供了一個強而有力的選擇，藉由挑戰學生從困難複雜的問題中找各種解決方式，以培養學生作為變革推動者的能力. Nat. er. io. sit. y. （Carroll et al., 2010）。. 三、在數理科學上的設計導向學習. n. al. Ch. engchi. i n U. v. 在數理、科學上的設計導向學習是一種專案導向學習（project-based learning），藉由讓學生投入發展、建造及評估所設計之產出，以歷程幫助學生從設計中及時發現還需要學些什麼（Silk, Schunn & Strand, 2009）。研究發現，此種設計導向學習方式能提升學生的在數理科學上的知識，並幫助轉化這些知識到實務工作中，讓學生更投入於學習，同時學習協作，發展對科學的正向態度（Doppelt, Mehalik, Schunn, Silk & Krysinski, 2008; Puntambekar & Kolodner, 2005）。. 19.

(32) 第三節. 設計導向的知識翻新學習. 依據前兩節文獻探討的成果，本研究嘗試採用基於設計導向的知識翻新理論做為本研究課程設計之原則，用以實踐於師資培育課程中。在本節中，研究者將針對設計導向的知識翻新學習原則進行說明與探討。. 壹、以知識翻新為原則 Scardamalia（2002）提出 12 項知識翻新的原則，希望用此這些原則幫助教師建立起支持知識翻新氛圍的教室。12 項原則分別為：(1)關心真正的想法，看. 政治大. 重真實的問題（real ideas, authentic problems ）、(2)想法不斷精進（improvable. 立. ideas）、(3)對想法有多元觀點（idea diversity）、(4)能提出統整性的想法幫助超越. ‧ 國. 學. 原先想法（rise above）、(5)想法之間有互動並提昇（symmetric knowledge advancement）、(6)對權威知識保持批判（constructive uses of authoritative sources）、. ‧. (7)保持知識翻新的對話（knowledge building discourse）、(8)學生能自主學習. sit. y. Nat. （epistemic agency）、(9)對社群知識有貢獻的責任（community knowledge,. io. er. collective responsibility）、(10)強調社群成員參與的重要性（democratizing knowledge）、(11)即使在教室外也能有知識翻新的學習（pervasive knowledge. n. al. Ch. i n U. v. building）以及(12)隨時嵌入於課程中的轉化評量機制（embedded, concurrent and. engchi. transformative assessment）。又其中有四項原則特別與設計導向的學習歷程相呼應，分述如下：一、關心真正的想法，看重真實的問題（real ideas, authentic problems）在知識翻新理論中，知識之所以會產生是因為人們渴望了解真實世界中所發生的問題。由於這些問題是學習者所關切的，在解決問題過程需要產生出真正符合實際情況的想法，並且這些想法要能被應用或解決實際發生的問題。在設計導向的知識翻新學習中，設計者正好能藉由「觀察理解｣此一設計歷程，關切生活中問題，進一步找出所欲設計及再設計之教學目標。 20.

(33) 二、想法是不斷改進的（improvable ideas）在知識翻新理論中，沒有任何一個想法被視為標準答案，社群成員需要藉由不斷討論，改進想法使之更符合所欲解決的問題。在此同時，也要保證學習環境與氛圍能使學習者安心，勇於說出想法，也能接受批評，才能促使想法持續改進。設計導向學習歷程並非直線，需要藉由迭代循環在團體中不斷進行討論與修正，才有可能產出成品，且成品永遠可以進行再設計之歷程，此與正好知識翻新原則相互呼應。同時，在設計導向學習中也強調活動環境必須具備「支持的氛圍」，以確保團隊能安心進行討論。. 政治大. 三、對一個想法有多元切入觀點（idea diversity）. 立. 在知識翻新理論中，想法應是多元包容的，如同生態系裡的物種多樣性一般，. ‧ 國. 學. 應是豐富且完整的。要了解一個想法，就必須了解跟此想法相關的其他想法，允許想法多元並存，才能促使想法更精緻與多樣。在設計導向學習中，鼓勵學習者. ‧. sit. Nat. 的想法創意和可能性，正好知識翻新原則相互呼應。. y. 在團體中進行腦力激盪，把所有最好的最壞的想法都寫出來，接受所有意想不到. er. io. 四、隨時嵌入於課程中的轉化評量（embedded and transformative assessment）. al. n. v i n Ch 在知識翻新理論中，認為評量是為了提升知識而做的努力，應該在平常的工 engchi U 作中即時、隨時進行檢視，藉此檢驗進度，問題和預定工作進度的差異。而設計導向學習歷程中，同樣強調評鑑和測試的歷程，需要藉此進行反饋以驗證設計歷程是否達成預期目標。綜上所述，設計導向的學習歷程與知識翻新的學習歷程雙雙呼應。在設計導向學習中，最重要的是必須透過在群體中公開討論與分享，藉此建構新知識，與修正自我知識，學習者不再侷限於個人的學習（Puntambekar & Kolodner, 2005；林祖強，2011）。當個人試著要把所理解的概念轉化為實際產出時，會需要不斷獲得反饋，這些反饋即來自設計的過程之中（Puntambekar & Kolodner, 2005）。此外，在設計歷程中也同樣必須持續探究、翻新想法，並在依循知識翻原則的環 21.

(34) 境中學習，幫助學生加速投入於提出改善想法的設計思維中。簡言之，知識翻新能在團體回饋、知識建構中促成，而設計導向學習正好能提供參與者此一環境。因設計也同樣必須持續探究與翻新其想法。. 貳、以知識論壇輔助設計為導向的知識翻新教學在以設計為導向的知識翻新學習中，能透過知識論壇（Knowledge Forum©）平台作為管道，保存學生知識共構之想法與回饋。知識論壇平台是由 Bereiter 與. 政治大能支持知識翻新學習的網路學習空間，讓知識翻新更有效率的被實踐是該論壇目立 Scardamalia 的團隊所研發，是一用來支持知識翻新教學的網路平台。此論壇是. ‧ 國. 學. 的之一（Scardamalia, 2004）。社群成員可以於此分享資訊、探索問題，建立新的想法，並給予回饋。知識論壇的目標是為了忠實呈現在真實世界中想法運作的模. ‧. 式，因此在平台中特別著重於彼此之間想法互動的關係，想法不會是單一的（Scardamalia, 2002）。. sit. y. Nat. io. er. 綜上所言，在設計導向的知識翻新教學中，知識論壇扮演了以下兩個主要角色：其一、幫助社群成員提出多元觀點與知識以形成團隊協作；其二、幫助創造. n. al. Ch. i n U. v. 想法間連結及社群的共有知識。以下分述知識論壇所扮演之角色內涵：. engchi. 一、幫助社群成員提出多元觀點、多元知識形成團隊協作社群成員能隨時在平台上提出新的想法與資訊，且藉由發布筆記的形式，將想法貢獻在視窗中，進而讓所有社群成員都能夠閱讀並在想法上做連結，進行互動、討論，改進想法翻新知識。在設計導向學習「醞釀創意｣以一歷程中，特別需要一個記錄大量想法、管理資訊的系統與平台。在設計思考中提倡以便條紙作為發想工具，鼓勵設計者將每個想法寫於便條紙中；本研究透過知識論壇代替便條紙之功能，能更有效且永久記錄成員的想法與彼此之間的互動回饋。. 22.

(35) 二、幫助創造想法間連結及社群的共有知識知識論壇可以視為是讓知識社群進行活動、合作解決問題的實質空間（Scardamalia, 2003）。在知識論壇上，能對他人的想法進行回文（build on），也能藉由在原有貼文上加入註解和參考資料以加入新想法，讓不同想法間互相有更多連結連結。換言之，論壇關注於想法的產生與改進，並且從教師主導的知識轉為以學生為中心的知識翻新對話（Scardamalia, 2004），幫助學習者跨越傳統學習空間的障礙，利用網路空間，共構出新知識以解決生活問題（Scardamalia & Bereiter, 2003）。在設計思考歷程中，期望設計者根據想法製作出原型，透過測試與回饋進行修正，表現於知識論壇中，即為社群成員在平台公開發表想法，其. 政治大. 後不斷接收他人的回文、註解，進而再次修正想法與構思。此一歷程正好能藉由. 立. 知識論壇協助記錄，並透過支持知識翻新的知識論壇平台環境，幫助創造更多想. ‧. ‧ 國. 學. io. sit. y. Nat. n. al. er. 法。. Ch. engchi. 23. i n U. v.

(36) 第四節. 教學知識. 壹、教學知識的意義在了解何謂教學知識之前，首先要了解教學是一項高度複雜的認知技能，發生於一個結構複雜與動態的環境中，如同其他領域的專家，像是醫療診斷、下棋、寫作等工作一樣，需要整合運用各種知識（Koehler & Mishra, 2005）。教學這門專業也需要仰賴能靈活獲取高度組織與系統化知識的能力。許多知識都只是教學的基礎，包括教導學生思考和學習的知識、各學科的知識。換言之，教師知識是. 政治大. 複雜、多面向、且依照情況而改變的。. 立. 作為一個開始，教師教育多是著重在以知識為基礎的內容知識上（Shulman,. ‧ 國. 學. 1986），後來，開始轉移焦點到教學法之上，強調一般性、獨立於學科之外、能在教室中實踐的教學法知識，因此常常犧牲了內容知識（Koehler & Mishra, 2005）。. ‧. 其後，Shulman提出將教學內容知識與教學法知識相結合的「內容教學知識」，強. sit. y. Nat. 調教師除了擁有專業知識外，也需要積極發展領域教法的教學法知識，也就是說，. io. er. 教師需要具備統整內容教學法及專業知識的能力（引自林祖強，2011）。其認為教學成功之關鍵乃在於教師對於內容教學知識能夠有效整合理解，亦即教師應將. n. al. Ch. i n U. v. 內容知識藉由教學過程與教學方法，轉化為學生可理解與學習之內容，同時透過. engchi. 學生的認知程度、動機和興趣來轉換與調整學科內容。進入二十一世紀後，科技資訊在教學現場中的重要性已無法忽視或拒絕，此時內容教學知識的理論架構詮釋不足以詮釋教師所需具備的知識。於此，Koehler、 Mishra及Yahya（2007）在內容教學知識架構基礎上，新加入了科技這個元素，發表了科技內容教學知識此一新架構。科技融入內容教學法知識是承襲自 Shulman（1986）的內容教學知識，並依據多位學者對科技知識的研究將之加入。科技知識、教學知識與內容知識之間的關係是動態的；要教好一堂課，教師需要了解科技知識、教學知識與內容知識間相輔相成的關係，還要能適切發展能針對教學內容的教學策略。 24.

(37) 誠如上述，教學著實是一項多元且複雜的活動，期間可能涉及到學生先備知識、教師對學科內容的認知、教學活動設計與歷程、教學評鑑、學生學習意願與表現、師生互動關係等環節，並且這些環節都可能相互影響。Mishra與Koehler （2006）認為，對數位時代中的教師來說，現今教學應當考量到七種知識，依序分別為：內容知識（content knowledge, CK）、教學知識（pedagogical knowledge, PK）、科技知識（technological knowledge, TK）、內容教學知識（pedagogical content knowledge, PCK）、內容科技知識（technological content knowledge, TCK）、科技教學法知識（technological pedagogical knowledge, TPK）及科技內容教學知識，（technological pedagogical content knowledge, TPCK）。. 政治大. 以下分述並定義七種知識類型：. 立. 一、內容知識. ‧ 國. 學. 內容知識是學習與傳授知識的實際主題，意指學生所要學、教師所要教的科. ‧. 目的專業知識。教師必須理解所教授學科之概念、理論與流程，同時亦需了解知. y. sit er. io. 二、教學法知識. Nat. 識的本質及可能涉及的不同層面領域知識（Shulman, 1987）。. al. n. v i n Ch 教學法知識是教學和學習歷程中所涵蓋的知識與方式（Koehler, Mishra & engchi U Yahya, 2007），包括教與學的過程，也包含目的、價值觀及用來教學的技術與方法和評估學生的策略。例如學生學習、課堂管理、教學計畫制定與執行及學習評量；廣義來說，包含了了整體教育目的與價值。教師應當懂得如何建構知識，掌握教學技能，激發學生對學習有益的思維習慣與積極意向，亦當涉及各項認知與發展理論之應用。. 25.

(38) 三、科技知識科技知識除了包含狹義的科技使用能力，如：網路、影片，及其他用來提供資訊的科技產品外，也包含使用教室中一般媒介，像是書本、粉筆、黑板等的應用能力。這涉及應用相關科技時所需具備的技能，如操作教學系統、電腦軟硬體所進行的文字處理、表單建置、瀏覽器應用或電子郵件傳遞等知識。四、內容教學法知識如同前述，有效的教學知識著眼於內容知識與教學知識之間的相互作用，因此有效的內容教學知識乃在於，考量學生的先備知識與認知，結合教學與學習理. 政治大. 論基礎，透過教學設計過程與評量，為學科內容知識與教學知識做最有效之結合. 立. 與傳達。. ‧ 國. 學. 五、內容科技知識. ‧. 內容科技知識是內容知識與科技知識之相關結合與應用，教師必須要了解科. sit. y. Nat. 技和學科之間的相互關係。有時候科技的應用，會限制部分內容知識的表達與傳. io. er. 遞，但更多時候，多元化的表達方式反而能促使教學更靈活，師生溝通更彈性；因此教師當進一步思索如何善用科技以幫助學生更完整學習。. n. al. 六、科技教學法知識. Ch. engchi. i n U. v. 科技教學法知識是驗證教學知識存在的能力，此知識乃應用於教學和學習環境之建構。換言之，即是教師知道採用什麼教學策略可以使某項科技發揮最大效用，並能夠妥善應用可行的科技知能，建構利於學習者主動學習之環境。例如：能應用網路平台激發學生表達想法，亦或利用討論區提供學生學習回饋與提問......等。. 26.

(39) 七、科技內容教學知識藉由上述介紹可知，教師進行教學活動時除涉及內容知識、教學知識與科技知識等各分項知識外，亦需關切於內容教學法知識、內容科技知識與科技教學法知識之關聯性，以在教學活動進行期間有效發揮科技內容教學知識。內容知識、教學法知識與科技知識三者關係如圖 2-2 所示。. 內容教學法知識. C 內容知識. 立. P 政治教學法知識大. ‧ 國. 學科技教學法知識. ‧. T 科技知識. 內容科技知識. n. al. sit. io. 圖 2-2 科技內容教學知識概念圖. er. Nat. y. 科技內容教學知識. Ch. i n U. v. 翻譯自“Tracing the Development of Teacher Knowledge in a Design Seminar:. engchi. Integrating Content, Pedagogy and Technology,” by Koehler, M. J., Mishra, P., and Yahya, K., 2007, Computers & Education, 49(3), p.742.. 總結而言，科技內容教學知識並非單獨存在，它應被視為在教學中，將科技知識、教學法知識及內容知識相互結合而得的一個概念（Chai, Koh & Tsai, 2010）。 Koehler與Mishra（2005）指出，近年來有許多關於教師科技知識的文獻回顧都強調要以整合的方式執行教學科技與媒體之課程（Fulton, Glenn, & Valdez, 2003; Hacker & Niederhauser, 2000）。 27.

(40) 也有其他研究指出，科技內容教學知識為整合型知識能力，能藉由設計（如： Koehler & Mishra, 2005）以及在群體中的實踐（如：Rodrigues, Marks, & Steel, 2003）而得到發展。不過在傳統的教學媒體與操作師資培育課程中，比較不強調藉由設計或群體知識的實踐來培育相關能力；因此以下將更深入談論設計導向學習，對於轉變師資培育課程，提升科技內容教學知識之幫助。. 貳、科技融入內容教學法知識的師資培育過程──從被動到主動早期對於教師精熟教學媒體科技標準，包括硬體技能（例如：能夠打字、會操作電腦、連接網路）、軟體應用（能夠使用文書處理）或能應用科技於教室中. 政治大. （Wiebe & Taylor, 1997）。傳統訓練教師科技之方法主要是以工作坊課程形式，. 立. 但這種形式的課程難以產生更深入的思考，也難以幫助教師成為更有智慧的教學. ‧ 國. 學. 媒體使用者（Koehler & Mishra, 2005）。由此可知，在傳統的教學媒體課程中，科技的角色主要是為了創造更多工具，以提供教師和學生使用；而師資培育課程. ‧. 的目的也偏重訓練教師適當地使用這些工具，致使教師最終成為教學媒體工具的. sit. y. Nat. 消費者，被期待以一般生活常識的態度來解決特定的教室問題。. n. al. er. io. 最近幾年，也有許多研究指出，進行教學媒體科技之教案設計能幫助教師發. i n U. v. 展其教學知識、教學法知識及內容知識（Mishra & Koehler, 2006）。Koehler 與. Ch. engchi. Mishra（2005）提出在設計導向學習，中教師之所以會去學習、探索科技是為了試圖了解並解決教育現場問題；因此教師學會「如何學習｣教育科技，也學會「如何思考｣教育科技。在設計導向學習中，教師專注於實踐，為了解決問題而尋找並學習使用科技之方法。從布魯姆（Bloom）的認知歷程向度（cognitive process dimension）來看（Airasian, Cruikshank, Mayer, Pintrich, Raths & Wittrock, 2001），傳統教學媒體課程中教授對科技的了解與使用技巧，這些學習僅是從長期記憶中提取相關知識、建立所學新知識與舊經驗的連結、了解使用程序與步驟來執行作業，屬於布魯姆所提及的前三層次：記憶（remember）、了解（understand）、應用（apply）；相對的，以設計導向進行之學習則屬於後三個層次：分析（analyze）、評鑑 28.

(41) （evaluate）、創造（create）。藉由設計，教師能對教學內容更敏覺，並能針對課程需求進行分析、設定目標、做出判斷，而非只是單純學習科技知識。因此每一個設計階段都幫助師培生將科技知識、教學知識和內容知識交織在一起，重新分析、評鑑，創造出師培生的教學知識。總結而言，師培生的教學知識培養，應從傳統工作坊模式—教學指引的觀點轉為設計導向的學習方式，並幫助教師從被動的教學媒體科技使用者轉為主動的設計者，讓教學媒體與科技和教學的內容、教學方法有更強烈的連結。. 治政參、從新手到適應性專家—有效率又能創新的教學知識大立 ‧ 國. 學. 除了擁有好良好的內容教學法知識外，還需要在教學中融入創意，才能稱為是好的教學（孫敏芝，2006）。亦有研究顯示，參與知識社群中分享合作程度越. ‧. 高，教師的教學創新表現也越高（林偉文，2001）。從 Sawyer（2004）所提出的. sit. y. Nat. 創意教學是即興表演（improvisational performance）之教學比喻來看，教師必須. io. er. 富含知識，在所教學之科目上成為專家，進而才能在教室中自如的施展創意。與此相反的比喻為教學是照本宣科的（scripted），在此教學典範中，認為一個有. n. al. Ch. i n U. v. 「效率｣的演員—教師，不必了解任何課程內容，只需要熱情地按照劇本演示出. engchi. 教學內容即可；他們認為，你能良好演示劇本內容，你就能夠教書。換言之，亦即唯有當教師具備高度內容教學法知識時，才能遊刃有餘且即興地回應每一位學生的問題與互動。 Hatano與Inagaki（1986）也曾提出在教學中有兩種類型的專家：分別為例行性專家（routine expertise）和適應性專家（adaptive expertise），例行性專家擁有很好的程序技能、很有效率，但卻只能解決固定情境中問題；反之，適應性專家則擁有解決各種未知情境中問題的能力，是解決問題的專家。誠如前幾章節對教育問題之描述，教育問題往往是複雜且非結構性，因此當今師資培育課程應更積極於培育適應性專家。那麼應該如何培養成為富有創意、具備適應性的教師呢？ 29.