E-learning教學模式應用於高職節約能源教育之研究

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E-learning 教學模式應用於高職節約能源教育之研究

黃明忠、黃文良 國立高雄應用科技大學電機工程學系 E-mail : [email protected]

摘要

世人面臨傳統能源即將耗盡的危機，節約能源儼然已成為人們基本生活應有的態度與行為。本研究鑑於國內高職學校普遍缺乏節約能源教育課程，特參酌國外節約能源教育的教學活動，研擬出適合國內高職推行節約能源教育的工作內涵，並規劃設計多項教學活動單元及多媒體數位教材，再以數位學習模式融入教學與辦理研習營等二種方法，試圖將節約能源的觀念與實務正確地傳授給高職生。本研究最後實施學習評量分析，結果發現學生對於能源認知與節約能源觀念，均有明顯提昇，而唯有正確培育優質能源素養的高職生，於工作職場上才能扮演稱職的角色，本研究成果可以供作國內高職節約能源教育相關工作者之一有力參考。關鍵詞：節約能源、數位學習、多媒體教學、研習營

1. 前言

能源是一切活動的原動力，回顧人類歷史，從鑽木取火直至核能的使用，人類一直為獲得新的能源而奮鬥著，而能源的發展也是人類經濟活動發展的重要指標之一，缺乏能源，便無法創造現代文明，為近代社會中不可或缺的要素。但受因於人類過度開發能源使用情形下，使得全球已面臨生態環境破壞與化石燃料即將枯竭的窘境。欲解決目前全球面臨的能源難題，更首重於節約能源，降低能源使用不但有助於改善生態環境，亦可延長化石燃料的使用年限。國內近年來在中小學階段加強能源教育，實施多年已有相當成效[1]。但在高職階段，卻沒有任何積極推動節約能源教育的措施，使整個學校節約能源教育無法縱向連貫，殊為可惜。職業學校是培育產業科技基礎人才的搖籃，更應在節約能源教育方面特別加強，以樹立學生節約能源意識和理念，養成節約能源的行為習慣，因此在高職推動節約能源教育更是顯得其重要性與必然性。 21 世紀是科技資訊時代，學校傳統式的教學模式不再是知識傳遞的唯一途徑，教師必須緊隨著科技的腳步適時改變，採用創新的教學策略。而以網際網路為基礎的數位學習模式，在具備資訊多元性、豐富性與快速便利性的優勢下，已經被公認為是教學與學習之最佳輔助利器。教師若能利用數位學習的模式，掌握網路學習的特質，運用電腦多媒體設計教材、課程以及教學活動，營造良好的互動學習情境，才能使學生提昇學習成效。有鑑於此，本文提出高職節約能源教育應有的內涵，設計授課主題單元與學習目標，並以電腦多媒體設計成數位教材，並以數位學習模式傳教於高職學生。利用網路無遠弗屆特性與多媒體生動活潑的特色，賦予節約能源課程新的生命力，以強化高職學生節約能源的觀念與行為。吾人亦希望藉由本研究，促使國內欲推廣節約能源教育之單位與教師，能藉由數位學習之優點，積極建構節約能源教育數位學習平台與網站，能使更多對節約能源有興趣之人士，共同為節約能源努力。

2. 數位學習模式教學

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職學校教育更須因應時代趨勢，利用資訊網路與多媒體科技，將數位學習應用於教學、教材與學習等方面，以提昇學生學習動機，使學習達到事半功倍的成效。 2.1 認識數位學習 數位學習(e-Learning)意指透過網際網路、電子多媒體來傳遞資訊以協助學習的新作法[2]。以今日成果來看，網際網路為學習領域最基礎且重要的教具，因此目前一般所談的數位學習，指利用網際網路來進行學習的活動。 2.1.1 數位學習的優點 數位學習是一個以科技為基礎的教學方式，它被認為當今最具彈性、多樣化、不受時空限制的多媒體教學工具。數位學習具有下列幾項優點： (1) 高科技鼓勵學習 數位學習掌握當今科技的脈動，它能吸引學生注意，引起學習動機與興趣，幫助學生理解概念，加深課程內容的印象，創造學生主動思考，提高學生學習成就。 (2) 學習資源豐富 網路資源無遠弗屆的特性，使其蘊含著豐富資源。透過數位學習的學習方式，無論對教師或學生均可獲得教科書以外更豐富、充實的資訊與教材，以提昇學習效果。 (3) 互動式與合作式學習 數位學習的教學平台提供留言版、討論區等，藉由互動、溝通的機制，增進學生之間與師生之間雙向情感交流，不論是課程疑問、學習心得分享與傳承等，皆可彼此相互討論與合作。 (4) 教材生動、活潑呈現 教材以多媒體方式呈現，以增加教材的生動性與活潑性，強化學生學習的認知，跳脫傳統學習思考模式的枷鎖。數位學習可彌補傳統式教學上的不足，以目前高職教育而言，仍以傳統式課堂傳授教學為主，因此若能再配以數位學習方式相輔相成，將系統化教材，透過數位內容的方式傳遞給學生，學生並能立即回饋給教師，建立雙向互動溝通的特色，則更能突顯數位學習「教學相長」的價值。 2.1.2 數位學習模式應用 數位學習是近代教學方式的一大突破，也是今日教育制度的重要變革，而數位學習應用於教學的模式可分為下列三類： (1) 完全網路教學 整個教學過程完全擺脫傳統教學模式，從註冊、教學、作業、考試、及學期成績等，全部藉由網際網路進行教學活動。此教學模式在延長上課時數方面有其效果。 (2) 網路與課堂混合教學 其乃當今最被學校廣泛採用的模式，主要的運作模式是將原有一般課堂傳統教學課程，利用一部份將其轉換為數位學習的方式進行，學生依授課老師的進度、上課方式進行學習。 (3) 網路輔助課堂教學 它與課堂傳統教學課程並無太大的差異，即上課時間、地點依學校排定照表實施，由教師親自講授，而數位學習系統僅供輔助教學之用。學生可藉由數位學習系統進行課前或是課後的預習及複習，並可藉由系統所提供的討論功能，讓師生、同儕之間進行線上的討論。 2.2 數位學習模式與教學的結合 今日欲將數位學習技術與高職教學結合的最佳方式，乃利用於課程輔助教學的方式，即上課時間依學校

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排定照表實施，而將數位學習技術同時融入輔助於教學，學生可藉由其技術在課堂獲得雙向互動交流的啟發式學習環境，在課前或是課後進行預習及複習。並可藉由群組討論功能，與教師、同儕之間進行線上的討論，以達成事半功倍學習成效。 2.2.1 數位教材與教學活動模式設計 「數位教材」乃指利用科技、電腦整合各種媒體，包括文字、圖片與影音等技術，作為瀏覽、互動式操作、傳遞媒體來進行學習的材料。數位學習要成功的因素，數位教材設計內涵與教學活動設計皆是非常重要的環節。以下吾人就運用ADDIE 模式設計高職數位教材的各個階段逐一說明，透過具有邏輯架構的設計，讓學生學習相關知識與技能。 (1) 分析（Analysis）階段 分析是建置系統化數位教材的第一步，其目的是為協助教師設計、蒐集數位學習教材時取得較詳盡資料，且後續步驟皆依此結果實行，可見分析階段的重要性。 (2) 設計（Design）階段 設計教材架構是為讓學生瞭解整體內容的邏輯架構，以提高學習效率。進行數位教材設計需充分理解教學媒體的特性與應用範圍，並搭配教學目標與設備環境的需要，合理使用，方能達到相輔相成的成效。 (3) 發展（Development）階段 教學目標與內容設計完成後，便可發展腳本撰寫與教學媒體製作，腳本的功能有助於數位教材編製，且腳本的優劣會影響發展教材的時程與品質。 (4) 實施（Implement）階段 實施階段是教學活動正式實施的時間，教師完成數位教材製作，還是必須要有實際教學測試，方能確保數位學習的完整性。因此在實施階段教師必須瞭解採用的教學策略，以加強學生的接受度與信賴感。 (5) 評鑑（Evaluation）階段 評鑑階段的工作是用來確認數位學習課程的實施成效。其評鑑階段的工作內容應有學習成就評量與學習滿意度評量。「教學活動」是一種師生共同參與的學習活動，教師運用適當策略，以指導、鼓勵與激發學生主動學習，獲得知識與技能。數位學習對高職學生而言，為創新的教學活動之一，因此如何提昇學生學習興趣與動機，則需教師在教學活動的安排稍加用心，吾人就數位學習的教學活動安排原則，提出下列看法： (1) 教學活動宜有意義，並在具體情境中進行：老師必須提供學生課程知識與資訊素養練習的機會，並透過數位教材的輔助能在有意義的情境中進行教學。 (2) 營造輕鬆、自然的學習環境，降低學習壓力：高職學生在學習成就上，為同學齡層中較低的一群，因此教師需營造輕鬆、自然的學習環境，讓學生離開教室後仍可依自己的能力，規劃學習進度。 (3) 增加電腦互動機會與感官實際接觸，提昇學習效果：教師的教學內容藉由科技的呈現，在感官方面的刺激更是多變，可滿足學生情感上的需要，以提昇學習動機與效果。 2.2.2 高職教學與數位學習之結合 高職學校必須因應數位技術的進步，順勢將傳統課堂學習模式逐漸演變成與數位學習模式相輔相成，在教學策路上導入資訊與網路技術、在教材教法上利用多媒體互動學習特性，以提昇學生的學習成就。為使數位學習能於高職教育順利推行，吾人提出幾項努力方向，以供教育主管人員與教師深思與參考。 (1) 提昇教師電腦與網路素養 教師應有終身學習之觀念與自我反省之能力，面對「未來」的挑戰，教師不能再有用「過去」的知識或教材，來教育「現在」的學生。因此，在資訊社會的時代，教師更需要有電腦與網路素養、使用科

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技的能力，幫助學生學習。 (2) 鼓勵教師投入數位教材編製 教師是教學最前線的執行者，數位學習欲在學校蔚成校園一股新的學習風氣，則應積極鼓勵教師投入數位教材內容之編製與開發製作，再由少數教師之成就影響，帶動更多的教師參與數位學習之意願。 (3) 建構功能完備、簡易管理數位學習平台 學校應積極建構功能完備、簡易管理數位學習平台，讓師生均能同時獲利。一方面教師多了一項教學利器；另一方面，學生也多一條學習與溝通管道。電腦與網路對於高職教育所帶來的憧憬難以想像。數位學習提供了一個獲取學習資訊的便利管道，創造更多的學習機會及空間，讓學生能受益於網路科技帶來的便利性與教育性。高職學校也應提供功能完備的數位學習平台，除了在傳統教室與校園之外，讓平台也可成為另一個師生之間、同學之間相互學習與成長的環境，以達教學相長的成效。

3. 高職節約能源教育課程及教學活動設計

能源是人類生活的原動力，努力確保能源永續供給是維持社會不斷成長的關鍵。國內高職學校節約能源教育缺乏，當務之急乃規劃節約能源的課程與教學活動，積極地推廣節約能源教育，培養學生關心能源與節約能源。 3.1 高職節約能源課程之規劃 吾人認為藉由教育的方式向學生宣導節約能源，雖未能有立竿見影之成效，但以宏觀長遠的觀點來看，有立即實施的必要性，因此特向學生推廣節約能源教育，潛移默化導引正確的節約能源觀念與行為。在課程規劃方面，期使學生達成下列目標：(1)建立節約能源觀念；(2)節約能源態度的認同，才能有一致的價值觀； (3)養成節約能源習慣，表現於日常生活行為。高職節約能源教育課程須兼顧理論及實務，誠然欲節約能源則必須對能源加予探討，而能源因其牽連的課題原就已相當地廣泛，例如包括能源的種類、形成、開採、社會、經濟與環境等課題；而不論使用哪類的能源，其根本皆在於產生能量，藉以提供人類作功的力量。因此實行節約能源教育時，亦須對有關能量的定義、形式、利用與測量、能量的轉換與效率等項目，更進一步學習才是。圖 1 為本研究規劃的高職節約能源教育課程架構與流程。圖1 高職節約能源教育的課程架構與流程節約能源教育課程學習內容方面，吾人參照圖1 課程架構與國內外許多節約能源教育的資料，針對高職學生節約能源教育觀念與實務養成的需求，規劃出 5 個主題課程教學單元，每個主題單元的學習目標上課實施時間敘述，如表2。

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表2 高職節約能源教育單元學習目標與實施時間單元主題學習目標實施時間一能源概論 1.明瞭能源對生活的重要性 2.認識國內外能源供需情形 3.認識溫室效應 4.明瞭全球能源使用量大幅增加原因 2 星期二能量 1.認識能量的基本學理 2.認識能量的單位及其使用 3.認識電的物理觀念 4.認識各種發電型式與電廠 4 星期三能源 1.認識能源的涵義 2.認識能源種類─傳統能源與再生能源 3.體認三Ｅ─能源、經濟與環境的關係 4.體認國內外能源資訊網站 6 星期四節約能源原理 1.明瞭節約能源的重要性 2.認識節能的觀念與要領 3.認識節能標章 4.體驗節約能源相關網站 2 星期五節約能源實務 1.認識家庭與學校最主要的消費能源 2.進行與分析家庭、學校能源查核 3.列舉家庭節約能源的實務作為 4.列舉學校節約能源的措施 4 星期吾人在實施時間的規劃，乃以每星期2 節課的時間做一設計，可提供教師進行節約能源教育時，製作教材之參考，教師亦可依授課時數不同，做內容的自行調配。然而欲發揮本研究規劃的節約能源課程功能，教師本身亦需對能源與節約能源有充分的了解與研究，適當設計課程內容，然後配合教學活動的實施，採用適當的教學方法，才能順利達成吾人規劃的學習目標。 3.2 高職節約能源教育教學活動之設計 節約能源教育教學活動設計是教師實施教學的依據，教師必須根據節約能源教育目標設計內容。教師在進行節約能源教育前應將教學大綱、教學媒體、教學方法、時間調配、指定作業與評量及心得等師生的互動，做一詳細計劃。吾人參照表2 設計出高職節約能源教育教學單元活動計劃表，如表 3 即為「能源概論」實例。表3 高職節約能源教育「能源概論」教學單元計劃表名稱能源概論時間 200 分鐘（2 節課＊2 星期）目標 1.明瞭能源對生活的重要性 2.認識國內外能源供需情形 3.認識溫室效應 4.列舉全球能源使用量大幅增加的原因方式講述與啟發、問題與討論、腦力激盪

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活動內容時間教學資源活動過程一、引起動機二、發展活動主題一：能源對生活的重要性 1.能源的重要性 2.能源的用途主題二：國內外能源供需情形 1.全球能源供需情形 2.國內能源供需情形主題三：認識溫室效應 1.溫室效應的由來 2.溫室效應對人類的影響三、綜合活動 1.指定習作 2.討論與分享 3.問題與解答 4.學習評量四、結論與課程預告 10 分鐘 20 分鐘 50 分鐘 20 分鐘 5 分鐘 50 分鐘 20 分鐘 20 分鐘 5 分鐘 ◆多媒體講義 ◆電腦 ◆投影機 ◆作業學習單 ◆評量問卷學習加油站 1.經濟部能源局（http://www.moeaboe.gov.tw/） 2.能源教育資料網（http://energy.tvc.ntnu.edu.tw/） 3.高應科大能源世界（http://energyworld.ee.kuas.edu.tw/ ） 4.美國能源部（http://www.energy.gov）國內因循的傳統節約能源教育大多以書本講義與教師講授方式為主，學生只是被動的接受，對節約能源觀念的啟迪與思想的激發均成效不彰。本研究在教學活動設計上，除講述能源知識與實務外，更注重學生能源價值觀，特在教學活動過程中採用問答與討論等方法，讓學生增進能源的判斷與分析能力。除此之外，有關能源與節約能源訊息日新月異，而且分散於各地，必須藉由網際網路將能源資源相互連接，方能提昇學生的節約能源內涵與未來的學習，因此課程安排亦應讓學生認識與瀏覽相關節約能源網站。並且採用「做中學」的教學策略，讓學生練習與設計多媒體能源短片製作，藉由學生親身動手做的學習經驗，將節約能源學習更淺顯，活潑及生活化。

4. 應用實例與結果分析

本研究利用數位學習模式引導學生學習節約能源的觀念與實務，藉由傳授教導與實務練習方式，培養學生認識與愛惜能源，成為具有能源素養的高職生。 4.1 數位學習模式節約能源教學應用實例

本研究利用高雄應用科技大學能源應用研究室自行建構之WAIS（Web-Aided Instruction System）網路輔助教學平台系統，實行以數位學習模式應用於高職學生節約能源教學的實例。WAIS 教學易將教材資源與理念於平台上活潑呈現，以強化教學效果，促進師生教學互動和討論，全天24 小時提供學習及時資訊，以提昇教學品質與學習成效。藉由 WAIS 平台可使吾人自行安排與設計課程講義，並觀察學生學習狀況與進行相關評鑑，極有助於教師融入適當課程與線上推廣節約能源教育。 4.1.1 網路輔助節約能源教學之準備 教學成效與否，與教師準備之教材及教學活動策略等有重大關連性，為導引學生能在節約能源課程學習中獲益，本研究編製數位教材極為用心，使能透過輔助，讓學生學習更有意義，甚至在教學活動的營造

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過程中，能讓學生輕鬆學習，以提昇學習動機與效果。將本研究規劃與設計的高職節約能源教育5 個主題單元及其學習目標，利用電腦多媒體 PowerPoint 軟體將其課程內涵設計成數位教材講授，使能透過生動活潑的表達，激發學習動機，將節約能源的觀念烙印於心中。表4 為數位教材內容首頁集錦。本研究於某高職利用十週的時間，進行實際節約能源教育教學活動與研究，並藉由 WAIS 之教學平台輔助教學，讓課程內容更加豐富且多樣化，以達節約能源教育潛移默化之成效。實際應用WAIS 進行節約能源教學情形簡述如下： (1) 授課之初，進行學生電腦與網路素養問卷調查，掌握學生資訊程度。並對學生施測能源常識測驗，明瞭學生學習起點的觀念與行為。 (2) 授課時段，利用電腦網路教室進行同步電腦教學，藉由本研究設計數位教材講義，引導學生節約能源的學習。表4 數位教材內容講義－能量故事講義－家庭節約能源實務 (3) 於課後，學生可藉由「課程講義區」將吾人設計的教學講義下載（如圖 2），以進行課後學習，充實自己的節約能源素養。 (4) 學習期間，利用「線上測驗區」讓學生於規定開放時間內進行測驗，可瞭解學生平時學習情形與狀況，瞭解學生對能源知識吸收的程度。 (5) 學習期間，利用「家庭作業區」指定學生作業，學生可利用「上傳作業」機制繳交作業（如圖 3），增進繳交作業的便利性，亦可減少資源浪費。 (6) 學習結束，進行學生的節約能源教育學習結果問卷，以瞭解學生對學習過程的滿意情形與學習效果及心得，提供下次授課之參考與改進。教學活動的實施由WAIS 平台擔任「第二教室」，提供給學生 24 小時不打洋的學習場所。教學活動也讓學生實際製作能源短片，使學生不但親自體認生動活潑的數位多媒體學習環境，同時亦提昇節約能源學習成效。

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圖2 高職節約能源教育實施之課程補充講義內容圖3 高職節約能源教育實施之家庭作業區內容 4.1.2 班級測試及結果 以WAIS 教學平台應用於高職節約能源教學實例研究，經過實際班級教學測試，其結果如下： (1) 提昇學生課後學習與進修意願 經由教學實施得知，學生課後自行前往平台學習與討論，將近 500 人次，反應熱絡、學習認真，充分反應出合宜的數位教材與完善的教學平台，可使學生喜歡利用網路數位學習模式輔助學習。 (2) 提昇學生節約能源認知、觀念與態度之成效 本研究設計 100 題節約能源常識測驗題，由施測結果得知，學生在未接受節約能源教育教學前，全班平均分數為64.1 分，而學後測驗全班平均分數為 96.1 分，足見學生在高職接受節約能源教育對能源與節約能源觀念大幅提昇，成效顯著。 (3) 創造節約能源教育為「知性」與「感性」學習 本研究讓學生製作與能源相關多媒體之家庭作業，以肯定自我的能力與價值，並能自動自發、身體力行節約能源，符合教育心理學家主張的「知、情、意、行」四者合一的全人化教育[3]。表 5 列出多位學生作品集錦。

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表5 學生作品集錦 4.1.3 教學效果檢討 (1) 學生學習問卷調查分析 本研究向學生進行學習結果問卷調查。從結果得知：學生對以數位學習上課方式滿意度極高，足見以數位學習模式教學，可讓學生感到趣味性。藉由課程的實施，學生也自認為在能源與節約能源概念與措施方面，獲益良多，並深知應節約能源，才能使世界更美好。學生也認為網路對學習幫助很大，爾後會想要使用網際網路做為學習的資源工具。 (2) 教學與課程改進檢討 高職學生因受家庭背景因素，因此每個人的資訊與網路基礎不一，對電腦基礎比較薄弱的學生，在利用網路與多媒體作為學習工具的學習會感受到壓力與緊張，影響學習情緒及進度。因此儘量鼓勵學生克服電腦與網路素養不一的困境。另外教學成功與否，教材也是一項非常重要的因素，在上課的過程中，若能製作聲色俱佳的教材，以深入淺出的方式引導學生進入能源世界，方使學生獲益。 4.2 節約能源研習營 利用融入式教學為推廣高職節約能源教育最佳之教學活動，但因國內目前中小學極為缺乏具有專業能源素養的教師，因此利用研習營的方式推廣高職節約能源教育也是相當可行的方案之一。本研究特別設計以研習營的方式，讓學生吸收節約能源正確觀念，對能源世界有更進一步之認識。 4.2.1 研習活動之設計及安排 「知己知彼，百戰百勝」，欲設計一高職節約能源研習營，吾人認為需有周詳完整規劃，方能使整個研習活動順利與成功。本研究精心規劃設計的高職節約能源營活動，研習營目的如下： (1) 提昇學生認識能源與節約能源的重要性。

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(2) 提昇學生對節約能源之學習興趣，進而培養學校節約能源推廣之義工。 (3) 引導學生製作相關節約能源多媒體作品，增加學校推廣人才。藉由研習營使參與學生獲得節約能源的內涵，與其活動設計原則及思維有關連性。 4.2.2 實際測試效果評估與檢討 本研究選擇於某高職電子通信科電腦網路教室進行，乃採用 WAIS 教學平台系統為數位學習的輔助工具，在電腦教室以廣播教學與電腦網路實際練習之下，讓學生感受另一種新思潮的研習活動。研習以啟發、相互討論與實作方式進行，讓學生對每一活動能有更深層的認識。本研究於研習活動結束前，請參與學生填寫「高職學生數位學習節約能源研習結果問卷調查」，回收問卷有25 份。藉由本研習營的實施，亦讓吾人能自我檢討與學習；未來或能藉由學校或教育主管的協助，可更有經驗將能源與節約能源等重要議題推廣給每位高職生。

5. 結論與建議

本研究利用WAIS 教學平台提供高職學生以多媒體數位學習方式學習節約能源知識與實務，藉由本研究不但使學生實際提昇能源素養與節約能源觀念與態度，亦能跟隨資訊科技時代腳步，藉由網路學習獲得更多節約能源新知。 5.1 結論 本研究歸納幾項結論，詳細說明如下： 1. 實施節約能源教育教學，應借助網路資源，將能源素養多方面提昇 2. 學校應定期舉辦節約能源課程與研習，提昇師生能源素質 3. 教師應主動參與相關節約能源教育進修與研習 5.2 建議 目前國內高職節約能源教育之推動，仍然還有許多努力的空間，若要落實相關研究發展，本研究提供下列建議作為參考，期使高職節約能源教育更加完備： 1. 開設能源教育系所，提昇教師能源教學內涵 2. 學校應將節約能源教育納入課程 3. 建置專屬節約能源教育與資訊網站，提昇全民節能素養台灣天然資源短缺，推廣節約能源教育工作刻不容緩。藉由本研究能企盼引起國內從事節約能源教育者的共鳴。後續研究將結合多媒體與網路技術，設計出更多優良的數位內容教材，並配合網路輔助教學平台推廣高職節約能源教育，讓國內高職學校節約能源教育得以更加地落實。

參考文獻

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