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TEAM 科學教室建置
與可行性
(Teaching with Exploration,
Active learning and
Multimedia, TEAM)
洪連輝
1張文杰
2 1 國立彰化師範大學 物理學系 2 苗栗縣立頭屋國中 學生一進到美術教室，就知道這堂課是 要來學習畫畫的，到電腦教室就是學習電腦 知識的，可見情境學習是相當重要。科學教 育家布魯納曾說：「教師應設法建立使學生便 於發現有價值結構的情境」。因此科學教師除 對學生傳道、授業、解惑外，亦應規劃設計 出適當且有效的學習環境，以激發學生參與 學習科學效能，讓學生能在充分而又具體的 操作過程中，學習他們所要學習的知識、技 能以及科學探究的精神。 美國麻省理工學院 2000 年提出了大學 普物課程改進計畫 [1]，建造一個新穎互動 式 的 TEAL （ Technology-Enabled Active learning）教室，利用現代化的 E 化科技設 施，使抽象的概念具體化，營造學生主動參 與學習的氣氛和環境，提昇學生抽象概念和 實驗動手能力。教室設施規劃，課桌採用圓 桌式設計，每張桌子可坐九位學生，九人又 分成三小組，共有13 張圓桌，每一小組都配 備有一台筆記型電腦，方便與教師課程同步 學習、討論上課教材、以及擷取分析實驗數 據。學生透過同儕間分組合作學習，在互動 的歷程強化學生的認知參與。所有桌子環繞 著位於教室中央的老師講台排列，其中配備 實物投影機。教室周圍皆環繞著為每一小組 設置的黑板，可做為師生討論或即席發表的 地方，利用所設置的攝影機，可將每個活動 投射到大銀幕上。TEAL 以學生主動參加學 習的教學方法為核心，結合講課、演習和桌 上型實驗為一體的單一教室教學。 國內目前有三所學校建置類似TEAL 教 室，分別在國立中正大學 [2]、國立虎尾高 中、嘉義協同中學，各校執行已有極佳的學 習成就，增進學生對抽象概念的理解。但若 以此規模，要在國中實施時可能會有以下幾 個問題： （1）建置成本過高：建置經費需數百萬，包 含多台投影機、電腦、布幕、高架地板 等等設備及環境。學校不太可能有如此 龐大的經費。 （2）學生座位排法不佳：學生環坐在圓形的 桌子，在教學時部份會有部分學生背對 老師，雖學生可以從眼前的投影看見老 師的教學，但老師卻無法兼顧到所有學 生反應。 （3）學生討論不易：九人圍成一桌，再以三 人為一組共分成三組，以此座位的方式 會讓小組成員彼此距離拉遠，因而造成 討論上的不便。 （4）教室空間過大：TEAL 教室主要是以大 班教學為主要規劃，學生人數在100 人 左右。而國中階段的教學是以班級為單 位，一班學生數在 30 人左右，且學校教學心得
155 建築裡少有如此大教室空間，因此不符 合國中教室建置。 （5）額外教學輔助人員：在國中階段教學仍 以教師一人為主，無助教或教學輔助人 員的編制與協助。 （6）教室維護成本過高：因此教室的設施較 高科技，學校勢必需額外花費請技術人 員維護。 （7）網路教學恐難落實：利用網路進行課前 預習、作業指定與繳交，目前實施上有 其困難。 隨著台灣生育率逐年降低，少子化造成 各校減班，尤其是偏遠區域更加嚴重，學校 因此會有空出教室可規劃成科學教室。我們 試圖找出TEAL 教室的優點及可行性，以彰 化師大多年的教學經驗 [3]，發展出一個適 合中小學使用的多媒體探索式學習 TEAM 科學教室 [4]，運用所佈置理化教學環境實 施教學，提升學生學習興趣及學習成效。 TEAM 科學教室是以一般教室設計，使 用一般教室桌椅排列成小組方便實驗、活動 及討論的進行。四人為一小組，將四張桌子 排列成T 字型，各組桌子高度稍微修理使其 等高，再覆蓋軟墊及強化玻璃，使其美觀。 各組方向朝教師教師教學準備桌排列。教室 配有電腦及單槍投影機，投影布幕放置位置 在黑板旁，擺放布幕的位置不擋住黑板，有 時也可善用傳統的黑板教學。圖一為TEAM 示 意 圖 ， 圖 二 為 苗 栗 縣 頭 屋 國 中 實 際 的 TEAM 科學教室。搭配製作簡易型實物投影 機，來投射教師示範實驗與教學相關資料， 也可將學生的學習單書寫情形立即呈現。如 圖三。 TEAM 科學教室是運用探究活動、主動 學習與多媒體融入所建置成的科學教室。其 目的是在培養學生對科學探究與主動學習的 精神，激發學生同儕合作，以克服傳統被動 式學習方式所造成之缺失。因此在TEAM 教 學的環境設計原則有： （1）學習必須是學習者藉由獨立認知與團體 互動，主動建構而得的過程。 （2）必須營造和諧與溫馨的學習環境，以誘 導學習者願意表達出自己的想法。 代表學生 代表老師 器材置物櫃 器材置物櫃 第一組 第二組 第三組 教師教學準備桌 單槍投影 第四組 第五組 第六組 黑 板 電 腦 桌 講 台 圖1：TEAM 科學教室座位設計圖
156 （3）增進學習者知識建構中的獨立認知。 （4）提供適合學習者合作學習的環境。 （5）尊重學習者個別的差異，包含性向與能 力。 此外學習必須是學習者藉由獨立認知與 團體互動，並且主動學習而得的過程。因此 營造出和諧與溫馨的學習環境，以促使小組 共同合作探究學習。 TEAM 科學教室單元教學活動設計理念 是以運用探究活動、主動學習與多媒體融入 學生的學習活動中。教學單元以影片為誘發 動機，透過教師的引導活動與小組的同儕學 習方式以提升學生學習。並將教學單元中， 學生學習活動所使用到的相關資訊整合在 Power Point 簡報中，以增進教學流暢度。圖 四舉出國中壓力教學單元的其中一個教學活 動設計。 教學首先播放影片引起學生好奇，並請 各小組討論，是什麼原因造成這樣呢？學生 將影片中所看到的記錄下來。小組討論，是 什麼原因造成這樣呢？待討論完畢，請各組 發表討論結果。接著請各組組員動手操作， 試著把一個罐子(兩端用薄膜封住)放入水 中，則觀察薄膜會有什麼變化並用手去觸 摸。學生操作完畢並將結果畫在學習單上。 接著請學生將燒瓶水壓觀測器。把燒瓶分別 放在接近水面、水深一半和水族箱底部這三 個地方，並且讓瓶口朝上、下、左、右。觀 察燒瓶內玻璃管柱的情形有什麼不一樣？小 組觀察到的情形畫在學習單上的圖形討論來 『是什麼東西產生了力量，將罐子的薄膜壓 進罐子裡？另外你還觀察到什麼現象？待各 組解釋後，進行老師講解並播放影片解釋水 壓的概念。最後進行牛刀小試的形成性評 量。相關教學活動設計。 TEAM 科學教室教學方法符合主動學習 教學理論，所採用的教學方法主要有： （1）「教師引導」 • 教學時誘導學生發問質疑，形成共同 圖2：苗栗線頭屋國中 TEAM 科學教室 圖3：TEAM 科學教室實物投影機 3
液體壓力
返回 活動一： 來自深海的隱形力量 影 片 學習單 活動四： 針筒的秘密 --連通管原理 學習單 活動二： 看誰噴得遠 學習單 活動三： 水壓的測量 學習單 實驗流程 學習單 活動五： 針筒的秘密 --帕斯卡原理 圖4：國中壓力教學單元教學活動設計157 討論氣氛，提高學生的參與度與專住 力 • 教學活動採小組方式進行，以促進同 儕間合作與互助的學習 • 活動進行中，適時加入各組活動以了 解學生學習狀態 • 運用媒體、電腦和社會資源，以補課 堂教學之不足 （2）「小組活動」 • 組員分工合作來進行實驗操作與作 業活動 • 利用小組討論以激發學生間的同儕 互動與主動學習 • 在實驗或活動完成時，以小組方式發 表各組結果 （3）「課程學習教材」 • 編輯教材以學生經驗為中心，選取生 活化、本土化之題材，組成適合學生 認知能力與激發學生學習興趣之教 材 • 教學單元以影片、示範實驗或實作等 方式引領，引發學生學習的動機 • 從實驗教學歸納出科學知識，著眼於 知識的形成過程，並培養學生解決問 題的能力 （4）「教學多媒體運用」 • 教學單元利用影片為誘發動機，透過 教師的引導活動與小組的同儕學習 方式，以提升學生學習 • 將教學單元中，學生學習活動所使用 到的相關資訊整合在 Power Point 簡 報中，以增進教學流暢度 • 運用 FLASH 動畫將抽象觀念或事物 的具體化 最後，比較TEAM 科學教室與 TEAL 教 室之間的差異如下(表一)：
