機器人教師資格檢定機制發展之研究
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(3) 謝. 誌. 非本科系大學部畢業就讀本研究所的我，很榮幸能夠進入師大的研 究所就讀，感謝當初願意錄取我的口試委員，讓我能夠有機會一窺一 流大學的學習殿堂。感謝我的指導教授張玉山老師，在這研究所四年 的歲月裡對我的諸多指導與包容，因為我自身的因素(代課、帶小 孩)，參加團體 meeting 的次數少之又少，每次 meeting 老師總是不厭 其煩地再一次教導我，特別是我常常有聽沒有懂、苦思寫不出論文 時，老師更是耐心的解說、指點我正確的方向，我的論文才得以順利 完成，老師，感謝您! 感謝我同期的研究所同學，謝謝你們在我頭兩年研究所的陪伴與 協助，雖然沒能跟你們一起畢業，但這樣的同窗情誼卻常駐我心。感 謝山山家族的學弟妹們，協助我辦機器人教師資格檢定的柏維、哲 佑，貼心的思貽及相見恨晚的依帆。感謝蘇照雅老師、游光昭老師、 余鑑老師、黃能堂老師、林坤誼老師等系上教授，感謝蕭顯勝老師書 報討論邀請許多專家學者來演說，讓我能站在巨人的肩膀上看見不同 的世界及不同的思維模式。感謝玉山老師的小教讓我有機會在國小實 行與恩瑩設計的教案，並且寫出我的第一篇文章到研討會發表，這樣 的教學經驗讓我學習到許多，也見識到許多。感謝口試委員游光昭老 師、魏炎順老師頂著近年來最強冷氣團的酷寒天前來口試，並給予我 i.
(4) 重要與實用的意見。 最後要感謝一直默默在背後支持我的家人，身體不好卻仍幫我分 擔孩子照顧的公公、婆婆，總是在我最需要協助時鼓勵我、支持我的 暖心婆婆，能遇到這樣的婆婆是我幾輩子修來的福氣，願您的身體永 保健康。感謝我的父母對我的關心與協助。感謝我的先生，一路的陪 伴與包容，這四年來你辛苦了。感謝我兩個可愛又調皮的兒子，雖然 邊讀書邊帶孩子真的很累，但看到你們的笑容與成長也就滿足。 謹將本論文獻給在這段期間所有陪伴我的師長、朋友及家人們。 林亭彣 謹誌 中華民國 105 年 2 月 1 日. ii.
(5) 機器人教師資格檢定機制之研究 研 究 生:林亭彣 指導教授:張玉山. 中文摘要 本研究旨在建立機器人教師資格檢定機制之內容架構、檢定 之出題程序與標準、考試之程序與標準作業流程，以提供未來檢 定研究與實施之參考。 本研究的主要研究方法為焦點團體座談法、文獻探討和訪談 法。研究對象包含 5 位樂高學者專家、7 位機器人教學實務之教 師。從焦點團體座談的過程中，調查機器人教師應具備相關能力 及檢定架構，以制訂檢定機制，從文獻探討歸納出檢定之出題程 序與標準、考試之程序與標準作業流程，並透過實施檢定驗證機 制之可行性。實施檢定由 9 位考生進行筆試、實作、試教、口 試，試後對考生進行訪談，了解考生對檢定機制內容與執行的相 關意見。 研究結果發現，(1)機器人教師應具備教育學素養、機器人專 業知識、教學方法、教室及器材管理等四種能力，並採兩階段檢 定，初試為筆試與實作，複試為試教與口試。(2)筆試分為「教育 iii.
(6) 專業素養」與「機器人專業能力」兩大領域；實作採三題機器人 任務解題實作測驗施測。教學演示評測部份，採考生抽籤或由主 考官指定機器人課程中某一單元進行試教，並依試教評分表評 量；而工作熱忱態度、教學理念等態度則透過口試來評量。(3)本 研究所發展的機器人教師資格檢定機制在實施檢定之可行性高， 可供未來研究之參考。 【關鍵詞】機器人教師、LEGO 樂高、教師資格檢定。. iv.
(7) A Study of Robotic Teacher Certification System Author: Ting-wen Lin Adviser: Dr. Yu-shan Chang. ABSTRACT This research aimed to establish the mechanism structure of the robotic teacher certification system to determine the procedure and standard of test question design, the procedure of the assessment, and the standard operation process to provide references for future research on assessment and implementation.. The research adopted focus group interviews, literature review, and interviews as primary research methods. The research targets included 5 Lego experts and 7 robotic teachers. The required skills of robotic teachers and the assessment structure were studied during the focus group interview and an assessment mechanism was outlined that consisted of a summary of procedure and standard of question design, the exam procedure and standard operation process using literature review, thereby determining the feasibility of the mechanism by implementing the assessment method. The assessment required 9 candidates to take a written test, a practical test, and an oral test, followed by an interview that probed the candidates’ opinions about the content and implementation of the assessment mechanism.. The research revealed that (1) robotic teachers should demonstrate a good attitude toward teaching and possess robotic v.
(8) expertise, effective teaching methods, as well as classroom and equipment management skills. The assessment included two stages wherein the first part was comprised of a written and a practical test; and the second part was comprised of a teaching trial and an oral test. (2) The written test was separated into two fields, namely, “education profession” and “robotic expertise,” whereas the practical part was comprised of three test questions that required candidates to perform certain tasks using robots. For the teaching trial, a certain topic in the robotic curriculum was either drawn by the candidate from the question bank or specified by the examiner. The performance was then rated according to the teaching trial evaluation chart. On the other hand, the work ethics and passion, and teaching philosophy of the candidates were assessed in the oral test. (3) The assessment mechanism developed based on this research result was highly feasible and could serve as a reference for future research.. Keywords: Robotic teacher, LEGO, teacher Certification System. vi.
(9) 目錄 謝 誌 .................................................. i 中文摘要 .............................................. iii 英文摘要 ................................................ v 目錄 .................................................. vii 表次 .................................................... x 圖次 ................................................... xi 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 ........................................ 8 第一節 機器人教學 ...................................8 第二節 教師專業能力 ................................ 20 第三節 教師教學能力 ................................ 28 第四節 教師資格檢定 ................................ 32 vii.
(10) 第三章 研究設計與實施 ................................. 37 第一節 研究方法與架構 .............................. 37 第二節 研究工具 .................................... 40 第三節 研究對象 .................................... 42 第四節 研究步驟 .................................... 45 第五節 資料蒐集 .................................... 46 第六節 資料整理與分析 .............................. 46 第七節 資料檢核 .................................... 49 第八節 研究倫理 .................................... 51 第四章 研究結果分析與討論 ............................. 53 第一節 機器人教師資格檢定之現況 .................... 53 第二節 機器人教師資格檢定的架構與標準 .............. 54 第三節 機器人教師資格檢定的試題實例 ................ 62 第四節 機器人教師資格檢定的可行性 .................. 73 第五節 綜合討論 .................................... 77 第五章 結論與建議 ..................................... 86 第一節 結論 ........................................ 86 viii.
(11) 第二節 建議 ........................................ 93 參考文獻 ............................................... 95 一、中文部份 ....................................... 95 二、英文部分 ...................................... 103 附. 錄 ............................................ 111 附錄一 焦點團體座談邀請函 ........................ 112 附錄二 專家焦點團體座談同意書 .................... 113 附錄三 焦點團體座談會議程 ........................ 114 附錄四 筆試實例 .................................. 117 附錄五 實作實例 .................................. 121 附錄六 試教實例 .................................. 123 附錄七 口試實例 .................................. 124. ix.
(12) 表次 表 2- 1 目前國內的機器人教學師資培育現況............................. 14 表 2- 2 專業的定義 ........................................................................ 22 表 2- 3 教師專業能力文獻歸納表 ................................................ 26 表 2- 4 教師教學能力 .................................................................... 29 表 2- 5 各大學師資培育機構相關教學能力評分表.................... 31 表 2- 6 檢定標準與檢定方式 ........................................................ 35 表 2- 7 各等級及相關教學目標 .................................................... 36 表 2- 8 等級教師須具備之能力 .................................................... 36 表 3- 1 第一次焦點團體座談名單(按姓名筆劃排列) ................. 43 表 4- 1 檢定標準與檢定方式 ........................................................ 57 表 4- 2 機器人教師資格檢定筆試測驗實例................................. 66 表 4- 3 機器人教師資格檢定實作測驗實例................................. 68 表 4- 4 機器人教師資格檢定試教評分項目實例......................... 70 表 4- 5 機器人教師資格檢定口試項目實例................................. 72 表 4- 6 機器人教師資格檢定報考人數統計表............................ 75 表 4- 7 應試者對於檢定規劃方式的態度.................................... 76 表 4- 8 應試者對於檢定執行方式的態度.................................... 76. x.
(13) 圖次 圖 2- 1 教學要素之間的關係圖 .........................30 圖 3- 1 本研究的研究架構 .............................39 圖 3- 2 本研究之研究步驟 .............................45 圖 3- 3 分析性抽象階梯(資料來源 Carney,1990, p.128) ..47 圖 3- 4 質性資料分析之要素 ...........................48 圖 3- 5 研究資料整理與分析流程圖 .....................49 圖 3- 6 三角校正圖 ...................................50 圖 4- 1 試題編製程序 .................................62 圖 5- 1 專業教學能力檢定模式與各測驗涵蓋之內容 .......87 圖 5- 2 機器人教師資格檢定機制架構圖 .................92. xi.
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(15) 第一章. 緒論. 本章依次說明本研究的研究背景與動機、研究目的與待答問題、 研究範圍與限制、名詞釋義，各節的詳述如下：. 第一節 研究背景與動機 機器人被各國列為未來新興產業之一(科教館，2013；資策會， 2011)，而機器人教育的重要性可以從各國的推廣看出，因為機器人教 育的多元學習性、可提升實作及高層次思考能力(Dilek, Adem, & Hüseyin, 2011; Kim, Choi, Han, & So, 2012 ; Liu, Newsom, Schunn, &Shoop, 2013)，因此世界各國皆挹注大量資金與政策在機器人教育的 開發(資策會，2011)。美國國家科學基金會(National Science Foundation, NSF)自 2013 年開始，將原本已運行多年的機器人教育向下至小學二年 級(K-2)階段扎根。我國的臺灣科學教育館 2013 年亦結合國內院校系所 及民間團體資源，積極辦理國內外機器人競賽。且教育部從 1997 年開 始，便為了因應產業界之需求與趨勢，連續舉辦 17 屆大規模的機器人 創意設計與製作競賽(教育部，2013)。因此可以觀察出機器人教育的重 要性及必要性。 而因為機器人教育的重要及必要，相對的機器人教育領域的師資 需求也逐漸被重視，WRO 世界盃國際奧林匹克機器人大賽(台灣玉山機 1.
(16) 器人協會，2013)，就於簡章中明訂每支隊伍都要有一位教練或助理教 練。且包含政府、學校等公私立機構皆針對機器人教師積極進行培訓 及徵才(高雄市政府教育局，2013a，2013b；國立臺中女子高級中學， 2011；國立臺北教育大學，2007)。由上述可知，機器人教師的需求量 日益增長，因此更需要我們著重機器人教師的發展與資格檢定。 面對 21 世紀，學生需要更複雜的技能和分析能力，教師必須學會 並能發展高層次的思維和教學表現方式(Darling-Hammond & Richardson, 2009)，因此國外內都已相當重視教師的專業發展(教育部， 2013；Khattak, Abbasi, & Ahmad, 2011; Kretlow, Wood, & Cooke, 2011; NBCTs, 2014a ; Schuck, Aubusson, Buchanan, & Russell, 2012)，其次，國 內為了因應 12 年國教的推行，各學校皆更需要教學創新的老師，因此 教育部規劃教師進修專案以提升教師專業成長(教育部十二年國民基本 教育網站，2013)。教師在職進修後，不僅能提升教師的專業素養，也 須將新知回饋實務教學與輔導實務(張國保，2013)，甚至改善教學品質 (Khattak et al., 2011; Kretlow, Wood, & Cooke, 2011)。 除了教師專業發展日益重視外，在十二年國教中也明訂，各校皆 須發展特色課程(教育部，2013)，因此許多學校皆積極培育機器人專長 之教師(高雄市政府教育局，2013a，2013b；國立臺中女子高級中學， 2011；國立臺北教育大學，2007)，欲藉由世界第一且精密的 lego 玩具 2.
(17) 積木零件，使學生較容易實踐與提升學習效率，此外，機器人教育更 可以培養學生實作能力、科技與工程知識、高層次思考(Dilek et al., 2011; Kim et al., 2012; Liu et al., 2013)等能力。因此更顯機器人教師培育 與檢定之重要性。 Fernandez(2015)、Hanushek 與 Rivkin(2006)、Leak 與 Farkas(2011)、Tucker(2011)等學者皆明確指出，教師的素質將深切影響 著學生的學習成效，因此為了使學生能藉由良好的機器人教育中，獲 取 21 世紀所需具備的高層次思考等能力，教師的控管機制是相當重要 的(OECD, 2005; Libman, 2012; Tournaki, Lyublinskaya, & Carolan, 2009)，因此需要機器人教師資格檢定機制的發展，以作為機器人教師 行業的質量保障(Libman, 2012; Tournaki et al., 2009)。 除此之外，透過機器人教師資格檢定機制的發展，不僅可以保障 教師質量(Libman, 2012)，亦可以促使機器人教師對於機器人教育之必 備能力，包含適切地教育行為、態度、價值觀、教學的知識及實踐教 學能力(Ross & Hutchings, 2003; Schuck, Aubusson, Buchanan, & Russell, 2012)，因此本研究旨在制訂一系列完整的機器人教師資格檢定機制， 使機器人教育能更完善且質量佳的發展茁壯，以發揮機器人教育的最 佳效益。. 3.
(18) 第二節 研究目的與待答問題 一、研究目的 本研究旨在發展機器人教師資格檢定機制。研究目的如下： (一)分析機器人教師資格檢定之現況 (二)建立機器人教師資格檢定的架構與標準 (三)發展機器人教師資格檢定的試題實例 (四)驗證機器人教師資格檢定的可行性 二、待答問題 根據上述之研究目的，本研究之待答問題如下： 1.1 機器人教師檢定機制的功能為何？ 1.2 機器人教師資格檢定機制現況為何？ 2.1 機器人教師應具備教育專業知能與基本能力之內涵為何? 2.2 機器人教師資格檢定考試層級及考試方式與通過標準為 何? 3.1 機器人教師資格檢定的筆試實例為何? 3.2 機器人教師資格檢定的實作實例為何? 3.3 機器人教師資格檢定的試教實例為何? 3.4 機器人教師資格檢定的口試實例為何? 4.1 機器人教師資格檢定機制是否可執行? 4.2 機器人教師資格檢定機制是否達到目標? 4.
(19) 4.3 應試者對機器人教師資格檢定機制實行上的建議?. 第三節 重要名詞釋義 一、樂高機器人(LEGO Robot) 在1998年由丹麥樂高公司和麻省理工學院合作開發，推出LEGO® Mindstorms ® 一系列產品，內含可程式控制積木(RCX、NXT、EV3)、 傳統樂高積木等，可透過USB(有線)和藍牙(無線)連線與個人電腦連 結。其程式開發介面有NXT-G、NXC、RobotC、RobotLAB、 LabVIEW、JAVA、Microsoft Robot Development Studio(MSRDS)等多樣 選擇。整體套件從學齡兒童之科學與創意教育，至高階研究均可適用 (田耐青，1999)。 本研究所指樂高機器人為LEGO Mindstorms NXT及LEGO Mindstorms EV3樂高機器人套件。. 二、教師資格檢定 所謂「檢定」 ，乃檢查判定事物之質量與性質(周何，1990)。我國 現行之中小學教師資格取得採檢定制，檢定以初檢筆試通過、得複檢 試教、口試兩階段進行。 本研究所指教師資格檢定為機器人教師接受筆試、實作、口試及 試教，檢定合格後發予機器人教師資格證書。 5.
(20) (三) 機制 機制係指組織與其制度間之相互作用關係。機制的建立，需要體 制及制度，體制爲有關組織形式的規則；制度則為規章制度。 本研究所指機制包含檢定之內容架構、檢定之出題程序與標準、 考試之程序與標準作業流程。. 第四節 研究範圍與限制 一、研究範圍 本研究主要在探究機器人教師資格檢定之現況、建立機器人教師 資格檢定的架構與標準(方式、標準)並發展機器人教師資格檢定的試題 內容。為使研究更聚焦在所欲探討之機器人教師資格檢定議題上，研 究者只針對個案對於研究議題作訪談、觀察或文件資料上的研究，不 作其他項目的討論。 (一) 機器人 本研究主要乃針對樂高智慧型機器人進行機器人教師資格檢 定的教學主題，並針對樂高智慧型機器人的相關知識及教學應用 為主要研究內容。 (二) 教師資格檢定 本研究之教師資格檢定沒有刻意限制先備學分，只須年滿18 6.
(21) 歲，對機器人教學有興趣者皆為本研究中教師資格檢定的對象。 (三) 研究對象 本研究對象以 11 位學者專家、5 位台灣師範大學科技應用與 人力資源學系學生及 4 位貝登堡機器人講師為研究對象。 二、研究限制 本研究主要乃針對樂高機器人教師資格檢定機制進行探究，並了 解專家學者等對此檢定機制有何看法與其應有甚麼相關內容。但限於 人力與時間，在研究內容、研究對象、研究方法方面將有所限定，因 此在研究結果上也有其限制，茲分述如下： (一). 研究對象限制 本研究因人力、時間、經費及交通往來等客觀因素之限. 制，因此分別針對不同類型且經立意取樣後願意接受訪談的研 究對象進行訪談。 (二). 研究方法限制 本研究以訪談法及文獻收集為主，透過訪談法以蒐集較詳. 細的資料。然而訪談法可能因為樣本數較少，又因為受訪者主 觀因素的影響較明顯，而對研究結果產生誤差。. 7.
(22) 第二章. 文獻探討. 本研究主要在研究機器人教師資格檢定機制，以下將針對機器人教 學、教師專業發展、教師教學能力、教師資格檢定，進行相關的文獻 分析。. 第一節 機器人教學 一、機器人教學意涵 隨著科技的快速發展，各種功能與不同形式機器人的開發，不僅 使工商製造業產生巨大變革，近年來更因為企業界與教育界的產學合 作，使得教學型機器人在教育領域開始佔有一席之地。美國的機器人 教育行之有年，機器人的教學應用相當成熟且為世界各國所借鏡，自 2013 年開始，美國國家科學基金會(NSF)更推行 TangibleK 機器人計畫 (TangibleK Robotics Project)，在幼稚園至小學二年級(K-2)階段推廣機 器人教學，將原本已運行多年的機器人教育向下扎根至幼兒教育階 段。而我國實踐科學教育的重要機構-臺灣科學教育館，在 2013 年的施 政計劃其中一項營運計劃，便是結合國內院校系所及民間團體資源， 合作辦理國內外機器人競賽，希望藉以提升科學普及教育的質量(科教 館，2013)。教育部亦從 1997 年開始，配合我國產業界之需求與趨勢， 舉辦國內最大規模的機器人創意設計與製作競賽，至今已連續辦理 17 8.
(23) 屆(教育部，2013)。 目前世界各國皆挹注大量資金與政策在智慧型機器人的開發領 域，而教育型機器人便是其中一項重要的應用(資策會，2011)，運用教 育型機器人來進行教學，以輔助教師傳遞教材知識、協助學生理解學 習內容，進而提升整體教學成效，即可稱為機器人教學(robotics education)(Benitti, 2012)。與傳統使用圖文及簡報的教學方式相比，機 器人教學具有互動性高、可實際操作、操作過程彈性、操作結果具體 可見等優點，不僅更符合學生的認知理解能力，也能藉由新穎的機器 人教材教具，激發學生的學習動機。另外，機器人也是個學習多元知 識的工具，除了科學、科技、工程、數學(STEM)的學科知識學習(Liu et al., 2013)，更可透過任務的解決歷程，培養學生的溝通合作與問題解 決能力(Dilek et al., 2011)，使學習的過程更加多元而具體。 依據機器人在教學過程中所扮演的角色，可將機器人教學分為以 下五種類型(Chuang, Huang, Lin, & Huang, 2010)： 1. 機器人學科教學(Robot Subject Instruction, RSI)：將機器人視為一門 學科或課程以供學生作為學習內容。 2. 機器人輔助教學(Robot-Assisted Instruction, RAI)：以機器人做為進行 相關教學活動的主要教學媒體或工具。 3. 機器人管理教學(Robot-managed Instruction, RMI)：將機器人的自動 9.
(24) 化特性應用於教育領域，諸如教學管理、成績事務管理、財務管理、 人事管理、設備管理等。 4. 機器人代理事務(Robot-Represented Routine, RRR)：以機器人取代人 力，從事打掃校園、呈現教學影音內容等例行事務。 5. 機器人主導教學(Robot-Directed Instruction, RDI)：機器人位於整個教 學活動的主導地位，為機器人教學的最高階應用。 目前我國教育現況與政策發展趨勢，機器人學科教學多於大專院 校開設專門學系，傳授機器人相關專業知識；機器人輔助教學則常見 於中小學數學、理化、自然科學等相關課程之教學現場，以機器人做 為結合理論與實務的媒介工具，為目前科學教育領域之研究重心；另 外，機器人主導教學則是未來教育科技與科教領域的研發重點之一。 與傳統使用圖文及簡報的教學方式相比，機器人教學具有互動性 高、可實際操作、操作過程彈性、操作結果具體可見等優點，不僅更 符合學生的認知理解能力，也能藉由新穎的機器人教材教具，激發學 生的學習動機(Dagdilelis, Sartatzemi, & Kagani, 2005)。另外，機器人也 是個學習多元知識的工具，除了科學、科技、工程、數學的學科知識 學習(Liu et al., 2013)，更可透過任務的解決歷程，培養學生的溝通合作 與問題解決能力(Dilek et al., 2011)，使學習的過程更加多元而具體。. 二、機器人教學的現況 10.
(25) 國外推行機器人教學的由來已久，機器人在教育領域的應用相當 廣泛，除了所使用的機器人教具、以及用來編程的電腦語言平台多樣 化，機器人在教學現場所扮演的角色類型也相當多元，且機器人在教 學階段，從學前教育(preschool education)至高等以上教育(higher education)皆有相關應用與研究。有一部分學者偏向將機器人視為工具 用途，著重於探討如何運用機器人來提升教師的教學效益與學科知識 之學習成效，早在 1982 年即有學者使用 LEGO 系統進行機器人的程式 設計與編碼(Tomek, 1982)。而後隨著程式設計圖形化使用者介面 (graphical user interfaces, GUI)的開發，編寫程式不再是複雜而遙不可及 的艱深技能，因此有越來越多中學教師使用 Lego Mindstorms 機器人來 進行程式設計教學(Dagdilelis et al., 2005; Klassner, 2002; Lavonen, Meisalo, Lattu, & Sutinen, 2003)。機器人亦可作為其他學科的教學輔助 工具，例如運用樂高機器人提升學生的數學和科技之學科能力表現 (Lindh & Holgersson, 2007)以及邏輯問題的解決能力(Jörgen & Thomas, 2007)、或是使用機器人來做為傳授教材的互動式媒體工具(Carbonaro et al., 2008)，甚至與學生進行合作學習，以提供更具體且易懂的學習經 驗，進而增進教材知識的吸收成效(Mitnik, Recabarren, Nussbaum, & Soto, 2009)。另外，也有一部份學者從情意層面導入機器人教學，賦予 機器人角色定位和學生進行互動，以增進學生的社會行為、社交技巧 11.
(26) 與學習動機(Benitti, 2012)，例如使用社會輔助機器人與學齡前幼童進行 社交互動(Marina, 2014; Tanaka, Cicourel, & Movellan, 2007)、將機器人 與混合實境(Mixed Reality)整合以提高問題任務的真實性並提升學生之 學習動機(Chang, Lee, Wang, & Chen, 2012)、運用機器人融入互動式學 習環境，激勵學生對於科學理論之學習興趣(Bertacchini, Bilotta, Pantano, & Tavernise, 2012)。近幾年美國更致力於機器人師資的開發， 試圖透過行動追蹤、語音辨識、語意分析、以及自我學習調整等人工 智慧技術，使機器人能夠像真人教師一樣進行字彙教學或語言治療等 兒童教育相關工作(Woolf, Lane, Chaudhri, & Kolodner, 2013)。 而國內機器人教學由於推廣時間較晚，且可供選擇的機器人教具 與教材並不多，故目前大多以樂高(LEGO)公司 Mindstorms 系列之應用 最為成熟而廣泛；RCX 系列因產品推出時間較早，故於教學現場應用 之研究並不多，例如將 RCX 系列做為教學媒體，發展相關的創意教學 活動教案與教材，以培養學生之科技創新設計與問題解決能力(施能 木，2007)。近期機器人教學皆以 NXT 系列為主，在科學教育領域之研 究成果豐碩，大致可分為以下四類： 第一類：以 NXT 機器人做為課程內容的學習工具。包括：樂高機器人 輔助學生學習程式設計與電路實作之成效研究(王裕德、陳元泰、曾鈴 惠，2012；吳庚軒，2010；許雅慧，2005；曾義智，2006；謝亞錚， 12.
(27) 2009)、機器人教學提升學生科技創造力之研究(林育沖、黃能堂， 2007；趙貞怡，2013)、以智慧型機器人做為真實數學學習工具之研究 (簡清華、陳雅萍、葉國平，2009)、以機器人教學提升英語學習成效之 研究(徐麗真，2011；陳振民，2013)。 第二類：以機器人做為提升學習動機、科學態度與團隊合作能力之輔 助工具。包括：應用 Lego Mindstorms 主題探究活動提升國小學童問題 解決能力與科學態度(蔡錦豐，2009)、透過操作樂高機器人提升學生之 人際關係、情緒管理與團隊合作能力(紀又綾，2012；曾吉弘、蘇珊 筠、蔡宛庭、康仕仲，2012；趙貞怡，2013)。 第三類：以機器人做為教師的教學夥伴以及學生的學習代理人。包 括：結合史賓機器人與 LEGO 組裝套件教具之可程式化機器人於教室 做為教學夥伴之應用研究(石兆芬，2007；游鎮嘉，2006)、以樂高機器 人做為混合實境學習環境中之代理人與學習夥伴(紀又綾，2010)。 第四類：以機器人為課程規畫之主題，設計相關活動教案與教材。包 括：樂高機器人多媒體教材設計、發展與可用性評估(郭展馨，2009)、 為特殊學生所發展之互動式機器人教學系統(蔡政宏，2011)、針對學生 主動探索學習與問題解決能力的樂高機器人課程設計原則之探究(李鎮 亦，2012)。 其中，第一類及第二類的研究成果較多，由此可知，機器人教學 13.
(28) 多以樂高機器人為教學的主要學習工具，而本研究以機器人教師資格 檢定為研究主題，故以樂高機器人為機器人教師的教學內涵。. 三、機器人教師培育 近幾年為了配合機器人教學的推廣與應用，國內各公私立機構陸 續辦理機器人教師培育與研習活動，目前國內的機器人教學師資培 育，依培育活動辦理機構、培訓活動屬性、培訓活動時程長短、課程 教材內容、師資培訓對象、師資培訓資格、培訓後師資投入領域以及 培訓費用等項目整理如下表 2-1： 表 2- 1 目前國內的機器人教學師資培育現況 培育活動名 培訓活動辦 稱 理機構. 機器人師培 計畫-科學 清潔王機器 人製作. 屏東縣政府 教育處主 辦、旭聯科 技協辦. 培訓活 動屬性. 種子教 師培訓. 培訓 活動 時程. 種子教 師培訓. 培訓對象 與報名資 格. 訓後師資 投入領域. 培訓 費用. 一天. 晶片 模組 設計 與自 動控 制. 屏東縣科 學教育種 子教師共 60 位. 屏東縣公 私立小學 科學教育. 免費. 一天. Roboti nno 二 足機 器人 動作 規劃 與實 作. 全國各大 專及高中 職以上學 校教師共 30 位. 全國大專 與高中職 機器人教 育. 免費. 亞太創意技 術學院主 辦；英棒有 智慧型二足 限公司協 機器人種子 辦、利基應 師資培訓 用科技股份 有限公司協 辦. 教材 內容. 14.
(29) 國立臺灣師 範大學主 辦；利基應 智慧型二足 用科技股份 機器人種子 有限公司協 師資培訓 辦、中華技 術人力發展 協會協辦. 機器 人功 能模 組應 用、 種子教 師培訓. 一天. Roboti nno 二 足機 器人 動作. 全國各大 專及高中 職以上學 校教師共 30 位. 全國大專 與高中職 機器人課 程與推廣 教育. 全國公私 立大專院 校專任或. 全國大專. 免費. 規劃 與實 作 樂高 NXT 系列 視覺 性程 式. Microsoft Robotics Developers 台灣機器人 Studios 學會 Applicant 種子師資培 訓班. LEGO 機器 國立臺北教 人師資培訓 育大學進修 班 學院. 種子教 師培訓. 機器人 師資培 育. 三天. 一天. 15. (VPL) 設 計、 感應 器訊 號接 收與 基本 訊號 處理 LEGO 動力 機械 模組 課程 設計 與教 案編 寫. 兼任教職 員、教學 助理。全 國公私立 高中職教 師共 12 位. 校內教學 助理及對 LEGO 教 學有興趣 之在學生 共 18 名. 與高中職 機器人課 程與推廣 教育. 納入校內 資料庫， 供教師遴 選教學助 理參考. 1800 0~ 2250 0元. 免費.
(30) 教育部 99100 年度資 訊軟體人才 培育推廣計 佛光大學 畫「第 1 次種子師資 培訓研習」. NXTG機 器 人、 機器人 師資培 育. 三天. 資訊軟體 人才培育 推廣計畫 NXC 機器 活動相關 人控 師資或有 制、 興趣培育 LabVie 資訊軟體 w圖 人才之教 形化 程式 設計 台博 軟體. 高雄市 102 高雄市政府 年「台博賽 教育局主 車機器人」 辦、高雄市 教師培訓課 苓雅區苓洲 程 國小協辦 實施計畫. 3C 與機器 人整合系統 應用平台複 製種子教師 實務研習營. 種子教 師培訓. 一天. (Taibot ics Softwa re)、 台博 賽車. 教育部智慧 電子聯盟中 心主辦；台 灣科技大 學、高雄第. (Taibot ics Racer) 創意 之星 機器 人模 組、. 一科技大 學、虎尾科 技大學、勤 益科技大 學、龍華科 技大學、正 修科技大 學、修平科 技大學、華. Androi d 無線 遙控 開發 平 台、 創意 機器 人設. 機器人 師資培 育. 兩天. 16. 全國公私 立教育機 構與機器 人推廣相 關企業. 免費. 高雄市公 私立小學 科學教育. 免費. 師共 42 名. 高雄市各 級學校對 機器人模 組有興趣 並經學校 指派之正 式教師共 30 名. 對於智慧 機器人發 展方向與 應用有興 趣師生、 企業界人 士. 全國公私 立教育機 構與機器 人推廣相 關企業. 免費.
(31) 亨科技有限 公司協辦. 新竹市立光 機器人及太 復高中主 陽能車製作 辦、創意蘿 師資培訓班 蔔機器人實 驗室協辦. 計與 實作. 機器人 師資培 育. 八天. 微型 機器 人、 機器 小手 臂、 二足 8 軸機. 中小學教 授科學領 域教師與 大學理工 科學生. 全國中小 學科技教 育. 免費. 嘉義縣南 區學校教 師共 50 人. 嘉義縣中 小學科學 教育. 免費. 台中市、 彰化縣 市、南投 縣市國 中、高中 (職)教師共 24 名. 中台灣公 私立國高 中科學教 育. 免費. 桃園縣教 師共 20 名. 桃園縣國 中小學科 學教育. 免費. 器人. 「99 年度 各科教材教 法與教具操 國立嘉義大 作工作坊」 學 -少年科技 創作機器人. 種子教 師培訓. 一天. 機器 人科 學教 育發 展、 微型 機器 人製 作. 國立臺中女 中彰投區教 子高級中學 師「創意機 主辦；市立 器人程式設 大里高中、 計工作坊 明道高中、 (LabView) 立人高中協 」 辦. 種子教 師培訓. 兩天. LabVie w程 式設 計、 機器 人動 作控 制 LEGO 機器 人與. 舞動機器人 桃園縣政府 －教師研習 教育處 工作坊. 種子教 師培訓. 一天. 17. NXC 程式 撰 寫、 人形 機器 人動.
(32) 作控 制 中鋼集團教 育基金會及 高雄市 102 高雄市創造 年「想像力 力學習中心 科學魔法 (苓洲國小) 車」機器人 主辦、國立 模組師資培 科學工藝博 訓工作坊 物館及標準. 種子教 師培訓. 兩天. 桿實業有限 公司協辦. 高雄市 102 年「樂高 (Lego)機器. 高雄市政府 教育局、台 灣玉山機器. 人」教師培 人協會共同 訓課程 主辦. 電路 控 制、 科學 魔法 車實 作. 伺服 馬達 與感 應 器、 種子教 師培訓. 一天. Brick Progra m軟 體操 作、 機器 人設 計實 作 機器 人創 意課. 資優教育工 作坊-創意 教育部 機器人教育. 種子教 師培訓. 樂高創意機 器人師資培 創意機器人 訓. 機器人 師資培 育. 一天. 一天. 18. 程應 用、 創意 機器 人實 作 動力 機械 課. 高雄市正 式國民小 學教師共 45 名. 高雄市各 級學校經 學校指派 之正式教 師共 30 名. 高雄市公 私立小學 科學教育. 高雄市公 私立各級 學校科學. 200 元. 免費. 教育. 中部三縣 市資優班 教師與普 通班教師 共 45 名. 自由報名. 中台灣公 私立小學 科學教育. 免費. 全國機器 人推廣機 構與相關. 1200 0~18 000.
(33) 程、 智慧 機器 人課 程. 企業. 元. 資料來源：出自張玉山 ( 2014：4 )。. 統整後可將目前國內機器人師資培育略分為三類，第一類為中央 或地方教育機關所辦理，供各級學校教師或對機器人教學有興趣之社 會人士參與的師資培訓活動，其目的除了發展學校教師的機器人教學 專業知能以外，亦具有推廣機器人科普教育的功能；第二類為各縣市 學校自行辦理，供校內或校外教師參與之教師培訓研習，主要目的為 研修機器人教材教案，以及提供教師之間經驗交流、新知共享的機 會；第三類則是民間機構自行辦理之師資培訓班，主要培育業界與私 人教育機構所需之機器人教學師資。 而除了各機構所辦理之短期機器人師資培訓活動，國內亦有多所 大專院校開辦機器人相關學分學程，培育具有機器人設計製作、程式 編寫、機器人教學、教材教案設計等專業能力之機器人教育推廣人 才，例如：義守大學「智慧型機器人」學程、國立屏東教育大學「電 腦與智慧型機器人」學士學位學程、淡江大學工學院「智慧機器人」 學分學程、南臺科技大學「智慧型機器人」學分學程、銘傳大學機器 人學分學程、國立彰化師範大學「智慧型機器人」學程、建國科技大 學「機器人與自動化控制」學程、國立交通大學「機器人與仿生科 19.
(34) 技」學程、國立勤益科技大學「智慧型機器人」學程、中州科技大學 「創思設計機器人」學位學程…等。學生在修習學分取得學位以後， 便可進入私人教育機構進行機器人教學工作，或投身業界之機器人教 材教案開發；若另外加修教育學程並通過教師檢定資格，便能以合格 教師身分在各級學校教授機器人相關課程。 值得注意的是，不論是教育機關辦理或是學校自行辦理之機器人 師資培訓活動，大部分都與機器人相關企業進行產學合作；而大專院 校所開辦之機器人相關學程，亦不乏私人企業之參與。可見日後機器 人產業在教育領域之市場需求，將隨著科技教育政策之推廣而日益龐 大。因此機器人教師的需求必定增加，而機器人教師的品質亦會有所 要求，故本研究期盼能透過建立機器人教師資格檢定機制，以篩選出 適切且有能力之機器人教師。. 第二節 教師專業能力 一、專業的定義 專業可說是專門職業的簡稱，是指從業者具有卓越的知識和能 力，他們知識能力的運用，關係著別人的生死或利害(賈馥茗，1979)。 專業一詞最早始於 Carr Saunders，他認為專業是一群人在從事一種需要 專門技術之職業，專業是一種需要特殊智力來培養和完成的職業，其 20.
(35) 目的在於提供專門性的服務(劉春榮，1997)。 Benveniste(1987)指出，所謂得專業是具有學科知識為基礎的技 術，能持續不斷的進修與餐與訓練，並適時控制與選擇專業成員，有 專業組織、服務熱誠與工作倫理規範等。 美國教育協會將專業定義為：1.屬高度的心智活動；2.具特殊的知 識技能；3.受過長期的專業訓練；4.需不斷的在職進修；5.屬永久性職 業；6.有健全的專業組織；7.能遵守專業倫理；8.以服務社會為目的(張 淑娟，2009)。 劉春榮 (1997)認為專業是具有專門的知識能力及高度專業自主， 須不斷的進修成長，以取得社會的高度認同，擁有專業團體，訂有倫 理規範已進行利他服務。 韓明梅(2002)認為專業應具備以下特徵：1.專業是專門性的：專業 人員應具有系統的學理基礎與明確的知識體系，受過長期專門的訓 練，具有專門知識與專門能力，且其知識與技能外人不易學習或得知 的；2.專業是服務性的：專業人員所從事的應以大眾的利益為依歸，具 有服務重於報酬的觀念與奉獻的精神；3.專業是自律性的：專業人員依 據專業知識和標準組成自律的專業團體，成員必須遵守團體內明確的 倫理與行規；4.專業是自主性的：專業人員因在社會中具有不容忽視的 重要性，故相對亦賦予適度的自主權利和獨立自主性；5.專業是再學習 21.
(36) 性的：專業人員須不斷的在職進修，隨時學習，隨時吸收新知。 蔡英姝(2002)、柯安南(2005)認為專業是擁有專業知識、技能及服 務的專業精神、態度，願意遵守專業規範，能嚴格控制成員品質並鼓 勵成員主動追求專業成長，提高專業自主。(蔡麗娟，2012) 蕭秀玉(2004)強調專業是：1.經過長期的培養與訓練，以獲得專業 知識、技能；2.具有專業倫理、精神，在工作中不斷的學習、進修。 表 2- 2 專業的定義 專業 知能 蕭秀玉(2004) 蔡英姝(2002)、柯安南 (2005) 韓明梅(2002) 劉春榮等人(1997) 美國教育協會(2009) Carr Saunders(1997) Benveniste(1987). 專業自 主權. ◎. 進修 專業 成長 組織. 遵守專 業倫理. ◎. ◎ ◎. ◎ ◎. ◎. ◎. ◎. ◎. ◎. ◎. ◎. ◎. ◎. ◎. ◎. ◎. ◎. ◎. ◎. ◎. ◎ ◎. 服務奉獻 的精神. ◎ ◎. ◎. ◎. ◎. ◎. ◎. 資料來源：研究者自行整理。. 綜上所述，大部分的學者雖然從不同的職業特性提出專業的定 義，但大部分都提到專業應包含經過專業訓練而獲得的專業知能，以 及具有專業自主權，並且必須不斷的進修成長。此外，部分學者認為 22.
(37) 專業須具有專業組織及遵守專業倫理，以及專業必須具有服務奉獻的 精神。因此，綜合以上學者所論，本研究認為專業是建構在長期訓練 的專業知識與技能上；其執業者必須擁有專業自主權；由其成員組成 專業組織或團體；並起不斷的學習進修。 教師專業能力的定義聯合國教科文組織(United Nations Educational,Scientific and Cultural Organization, UNESCO)於 1966 年發表 「有關教師地位的建議案」中即提出：「教職必須被視為專業，教職是 一種需要教師嚴謹地、不斷地研究，以獲得專門知識與特別技能而提 出的公共服務；教職並要求教師對其所教導之學生的教育與福祉，負 起個人與協同的責任感」(行政院教改會，1996)。 有鑑於教師的教學工作是一門專業，全美教育協會(National Education Association, NEA)為教師專業定義出八項專業化標準:是高度 的心智活動、受過長期專業訓練、具特殊知識技能、不斷在職進修、 永久性的職業、服務性質、有健全的專業組織，並且遵行專業倫理(何 福田、羅瑞玉，1992)。 鍾任琴(1994)也提出六項將教育工作視為專業的理由：1.教育知識 體系的逐漸系統化；2.教師專業訓練的程度提高；3.教師為社會提供非 常重要的服務；4.專業自主權的擁有；5.教育專業組織的組成；6.專業 倫理信條的訂定。 23.
(38) 教師對於教學的過程是否適切，必須要能夠獨立自主做出專業的 判斷與掌控，對於教材教法應該要具備靈活運用的專業知識與技能， 並且同時能夠對學生及社會提供適切且重要的服務，由此可見教師教 學工作的確是一項專業工作。因此，教師專業能力是教師從事教學工 作時，所應具備的能力。這些教學能力的實質內涵包括參與教學活動 中所需具備的相關知識與方法，以及達成教學目標所運用的技巧與行 為表現，可增進學生的成長(許美美，1984)。 本研究綜合以上文獻歸納出教師專業能力的定義就是教師在進行 教學專業工作時所應具備的知識、技能及態度等要素，並能夠主動進 修學習，提升其自身的專業知識、技能及態度等能力。 二、教師專業能力的內涵 教師專業能力是指教師從事教學專業工作時所需要的專業能力。 那麼教師專專業能力的應具備哪些內涵？潘慧玲等人(2004)指出清楚的 界定教學專業能力內涵，即可建立對教師專業能力的共識。 針對多位國內外學者所提出對教師專業能力內涵之定義，本研究 依年代順序整理國內外學者及相關研究的看法後，再根據機器人教師 之需求與焦點團體座談結果，提出本研究機器人教師之專業能力面 向。 Scriven(1991)認為教師專業能力包含：1.學科知識；2.教學技巧。 24.
(39) Seyfarth(1991)指出教師專業能力的內涵包括：1.學科知識；2.準備和計 畫；3.教學實施和管理；4.學生評量；5.班級環境。柯安南(2005)將教師 的專業能力的內涵分為：1.專業知識與技能─專業知識(通用知識、課程 與學科知識、工作情境知識、學科知識)、專業技能(教學能力、人際關 係能力、班級經營能力、行政與配合能力、輔導能力、研究能力)；2. 專業特質(教育專業精神與態度、人格特質)。黃麗鴻(2006)整理歸納教 師專業能力為：1.班級經營能力；2.師生互動能力；3.課程設計能力； 4.教學研究能力；5.專業態度；6.專業倫理。盧姿里(2006)認為教師的專 業表現可分為：1.教師的專業知能(專業知識和專業能力)；2.教師專業 態度(教育信念和教育態度)。吳奇榮(2006)認為教師專業的內涵包含： 1. 專業知能；2.專業自主；3.專業倫理；4.專業服務；5.專業成長；6. 專業組織。中華民國師範教育協會(2007)提出教師專業能力內含有：1. 教育專業基本素養；2.課程設計與教學；3.班級經營與輔導；4.研究發 展與進修；5.敬業態度與精神。邱義川(2008)將教師的專業知能分為： 1.學科知識與教材編選的知識；2.教學方法與技巧的知識；3.教學評量 的知識；4.輔導與管教知識；5.教師的通用能力。吳淑禎(2011)整理歸 納教師專業能力為：1.規劃能力；2.教學能力；3.管理能力；4.評鑑能 力；5.專業發展能力。 近五年各文獻提出之專業能力項目如表 2-3 25.
(40) 表 2- 3 教師專業能力文獻歸納表 研究者. 題目. 專業能力歸納. 黃子峻. 兒童科普活動營隊師資專業能 力內涵與分級之研究. 營隊規劃、課程規劃、行政管 理、教學能力與經驗、安全維 護、課程知識、學生學習成果評 量、專業成長、個人特質、專業 態度. 中小學科學領導教師的核心能 力指標之研究. (一)課程、教學與領導的重要知 識 (二)課程發展與教學實施的能力. (2014). 賴慶三 (2012). (三)評鑑及探究課程與教學品質 的能力 (四)課程與教學領導的能力 彭文萱 林容妃 陳景期. 國小優質科學教師教學專業發 展指標及權重分配系統之建 置：科學教師社群之觀點. (一) 班級經營與實驗室管理能 力 (二) 專門學科知能 (三) 教學專業知能. 幼兒園教師專業能力指標之建 構. (一) 教學 (二) 輔導. (2012) 林清章 (2012). (三) 服務 (四) 專業 吳淑禎 (2011). 靳知勤 (2009). 中等學校師資培育課程的發展 特色與教育專業課程的能力指 標分析. (一) (二) (三) (四) (五). 規劃能力 教學能力 管理能力 評鑑能力 專業發展能力. 中等科學師資培育機構評鑑指 標之發展研究. (一)學生遴選 (二)師資組成 (三)設備、資源及人力 (四)課程規劃與教學 (五)教育實習規劃及輔導 (六)畢業生所養成的態度與能力 (七)校內環境及體制下之動態關 係 (八)公開資訊與社會服務 (九)自我評鑑機制 (十)畢業生就業輔導. 26.
(41) 研究者 張淑娟 (2009) 吳季玲 (2008). 邱義川 (2008). 中華民 國師範 教育學 會. 題目. 專業能力歸納. 不同教師資格檢定制度對初任 教師專業能力影響之研究─以 臺北縣市公立高職教師為例. 學科知能、教學知能、班級經營 知能、輔導知能、行政知能、專 業精神. 國小科學教師教學專業發展評 鑑工具之發展編製. (一) (二) (三) (四) 力 (五). 課程發展與決定 教學專業知能 專門學科知能 班級經營與實驗室管理能. (六) (七) (八) (九) (十). 專業精神與態度 專業發展與進修 人文關懷與個人心理特質 教學資源及運用 跨領域教學能力. 評量與輔導. 國民小學教師專業知能 與教學效能之相關研究. 1.學科知識與教材編選的知識； 2.教學方 法與技巧的知識；3.教學評量的 知識；4. 輔導與管教知識；5.教 師的通用能力. 教師評鑑與專業成長. (一) (二) (三) (四) (五). (2007). 教師專業基本素養 課程設計與教學 班級經營與輔導 研究發展與進修 敬業態度與精神. 資料來源：研究者自行整理. 研究者經文獻收集與整理後發現，就整體而言，國內外學者及相 關研究論文在定義教師專業能力的內涵看法不一，不過大部分都提及 教師專業能力包含教師專業知能、教師專業精神與態度兩大類，其中 教師專業知能又可分為：教育專業基本素養、教學知能、課程規劃、 班級經營、研究發展與進修、輔導知能、行政知能、敬業態度與精 27.
(42) 神。研究者根據上述結果歸納出機器人教師所需具備之專業能力五大 向度，分別為：教育專業基本素養、教課程設計與教學、班級經營與 輔導、敬業態度與精神、研究發展與進修。. 第三節 教師教學能力 一、教師教學能力的定義 基本上，教學專業能力涉及「教學」、 「專業」、 「能力」等三個概 念(潘慧玲，2004)。從教學的要素可瞭解教學是一種師生雙向互動回 饋的過程，涉及教師的「教學活動」與學生的「學習活動」，教師如果 希望教學活動可以順利進行，必須掌握影響教學活動的各種內外在因 素以及情境脈絡因素(林進材，2004)。再者，教師須具備能達成有效 教學的各種一般性教學知能，包括教學原理、教學方法以及教學技巧 等，這些知能乃是一個教師在任何科目的教學都必須具備的知能(饒見 維，1998)因此，面對教學歷程中會遇到之各種問題，教師所發展出各 種解決問題的能力，包含教師擁有與教學相關的知識、技能與理念， 可以因應不同教學情境妥適處理以達成教學目標等(潘慧玲等，2004) 這些為了因應教學所發展出的能力即是教學能力，包含在各種教學情 境中，為了有效的執行教學所需要的個人特質、知識、技能以及態度 等，故教學能力是綜合性的，且應被視為是一位教師在其教學處置中 28.
(43) 的一部分(Tigelaar, Dolmans, Wolfhagen, & Vleuten, 2004)。因此本研究 所指的教學能力即是從事教學工作時，所應該具備之能力。 二、教師教學能力的內涵 在教學活動中，教師是「學」的主體，因此，提供適當的教材和 採用適當的方法，以激發學生學習的興趣與能力，乃是教師最重要的 職責之一(吳青山，2004)。潘慧玲等人(2004)發展出國民中小學教師 教學專業能力指標，其中指出教師教學能力如下表 2-4。 表 2- 4 教師教學能力. 層面 教學能力. 向度 教材呈現. 教學方法. 學習評量. 指標 1.適切呈現教材內容 2.善用教科用書 3. 清楚講解教學內容 1.運用有效的教學方法 2. 掌握學習原則進行教學 3.善用教學資源輔助教學 1. 適當說明學習評量的實施 2. 適切實施學習評量 3. 善用學習評量結果. 資料來源：整理自潘慧玲等(2004：129-168)。. 而在 2009 年張清濱提出教學的歷程涉及學生、教師、教學目標、 教材設備、教學方法以及教學評量等要素，其要素之間的關係如圖 2-1 所示：. 29.
(44) 圖 2- 1. 教學要素之間的關係圖. 資料來源：出自張清濱(2009:125). 故從圖 2-1 可瞭解，教學是一種複雜的概念，是教師透過教學方 法、輔以教學設備、教學評量對學生進行教學，以達到教學目標。在 教學過程中，教師必須依據其所學理論與知識設計教學，且配合不同 的教學內容、目標及對象，不斷的創造或調整其教學方法以達到學生 的學習目標。 邱于閔(2012)歸納各大學師資培育機構相關教學能力評分表，提 出教學能力檢定評分量表之評分項目如下表 2-5。. 30.
(45) 表 2- 5 各大學師資培育機構相關教學能力評分表. 量表向度. 教 學 設 計. 教 材 編 選. 台南大學(2001). ◎. ◎. 國立台中教育大學(2001). ◎. ◎. 國立嘉義大學(2008). ◎. 國立新竹教育大學(2005). ◎. ◎. ◎. 國立台東大學(2011). ◎. ◎. ◎. ◎. 國立屏東教育大學(2011). ◎. ◎. ◎. ◎. 國立東華大學(2011). ◎. 國立成功大學(2011). ◎. ◎. ◎. 東吳大學(2011). ◎. 國立台北科技大學(2011). ◎. 正修科技大學(2011). ◎. 教 學 技 術. ◎. ◎. 教 學 知 識. 教 學 呈 現. 教 學 評 量. 教 學 資 源. 教 學 態 度. 時 間 管 理. 學 生 表 現. ◎. ◎. ◎. ◎. ◎. ◎. ◎. ◎. ◎. ◎. ◎. 班 級 經 營. ◎. ◎. ◎. ◎. ◎. ◎. ◎. ◎. ◎ ◎. ◎. ◎. ◎. ◎. ◎. ◎. ◎. ◎. ◎. ◎. ◎. ◎. ◎. ◎. ◎. ◎ ◎. 逢甲大學(2011). 教 學 方 法. ◎. ◎. ◎ ◎. ◎ ◎. ◎. ◎ ◎. ◎ ◎. ◎. ◎. 資料來源：整理自邱于閔(2012：21). 從表 2-3 歸納知各教學評分表項目可瞭解，多數評分皆包含教學 設計、教學方法、教學技術、教學評量、學生反應、班級經營、教學 態度、教學教材以及教學資源等項目，故此部分為教師教學必要之 處。因此，本研究將以教學目標、教學方法、教師表達能力、教師儀 態、教室管理、時間管理等六項評分項目設計試教評分表。. 31.
(46) 第四節 教師資格檢定 一、教師資格檢定的意涵 教師的質量將影響學生的學習成效(Fernandez, 2015；Hanushek & Rivkin, 2006; Leak & Farkas, 2011; Tucker, 2011)，選擇適切且有能力的 人成為教師，對於提高學校教育的效率與公平性而言，是相當重要的 一環(OECD, 2005)，因此對教師的檢定也顯得相對重要，教師檢定可被 視為教師行業的質量保障—阻擋不適任的人進入，換言之，即為建立 教師行業的管控機制 (Libman, 2012; Tournaki et al., 2009)。 美國國家專業教學標準協會(National Board Certified Teachers, NBCTs) (2014b)便指出，教師資格檢定須提供具體的指標以加強教學。 而評量模式並非由學校自身提出，而是由外部機構如大學、政府等予 以規劃，這將使教師的資格檢定有顯著影響力 (Libman, 2012)。 而教師檢定內容可能包括教案主題、使觀察者於課堂上參與課 程、進行深度訪談，並進行綜合評量或實際之教學報告(Libman, 2012)。教師需要證明自己能發展實際的教學方法，且在教學困境中發 掘問題，及分析適合不同學生的課程(Darling-Hammond & Bransford, 2005)。 以其他國家而言，法國的教師資格是先獲得教師學位，然後通過 一系列由國家督導和教師審核的競爭性考試，英國的教師則須具備(1) 32.
(47) 教育的行為、態度和價值觀、(2)教育和教學的知識、(3)實踐教學的能 力(Ross & Hutchings, 2003; Schuck, Aubusson, Buchanan, & Russell, 2012)。在美國，各州各自負責教師資格檢定，部分會採用由 ETS(Educational Testing Service)發展的「實踐系列：初任教師之專業評 估」(Praxis series: Professional Assessments for Beginning Teachers)，包 含實踐一為測驗學術能力、實踐二為測驗一般及專業教育知識、實踐 三為課堂上的表現評估，而實踐三常為深入的訪談或課堂中的參訪 (Wang, Coleman, Coley, & Phelps, 2003; Youngs, Odden, & Porter, 2003)， 此外，NBCTs (2014c)亦針對教師特殊專長建立了 25 項相關認證證書， 證書制定標準在於： 標準 1.符合五大核心命題(NBCTs, 2014d)，以下為五大名題內容： 命題 1：教師致力於學生和學生的學習。 命題 2：教師知道如何教學，及如何教這些科目。 命題 3：教師負責管理和監控學生的學習。 命題 4：教師系統地講述知識，並從使學生經驗中學習。 命題 5：教師與學生是學習共同體。 標準 2.定義具體須具備的知識、技能和態度，且同時強調教學整 體性 標準 3.說明教師的專業判斷，是如何反應於行動中 33.
(48) 標準 4.描述標準如何因應不同的情境。 二、教師資格檢定實施 綜上所述，本研究改編自英國、美國 ETS 及 NBCTs 提出的檢定方 式，並根據教學內容與學習層次的差異性，制定符合機器人教師檢定 標準及實施方式。機器人教師檢定認證標準如下： 標準 1.符合 3 大核心命題 命題 1：教師知道如何教學，及如何教這些科目。 命題 2：教師負責管理和監控學生的學習。 命題 3：教師系統地講述知識，並從使學生經驗中學習。 標準 2.定義具體須具備的知識、技能和態度，且同時強調教學整 體性 標準 3.說明教師的專業判斷，是如何反應於行動中 標準 4.描述如何因應不同的教學情境。 機器人教師檢定認證實施分為三階段，階段一為測驗學術知識與測 驗專業教學知能、階段三為課堂上的表現評估，其中階段一為測驗機 器人教師須具備之知識，採用筆試進行，階段二為測驗機器人教師須 具備之技能，為實作測驗，階段三為課程規畫能力及教師教學能力評 量，採試教及口試方式進行，認證實施方式與標準對應如下表 2-6。. 34.
(49) 表 2- 6 檢定標準與檢定方式 教師檢 教師檢定階段. 教師檢定標準 定方式. 階段一 測驗學術知識. 筆試. 標準 2.測驗教師須具備的知識. 階段二 測驗專業教學. 實作. 標準 2.測驗教師須具備的技能. 階段三 課堂上的表現. 試教、. 標準 1.符合 3 大核心命題. 評估. 口試. 標準 2.測驗教師須具備的態度. 知能. 標準 3.說明教師的專業判斷，是 如何反應於行動中 標準 4.描述如何因應不同的教學 情境。 而機器人教師檢定認證分為初階與進階，共兩級。其中等級為 LEGO NXT/EV3 之機器人教師認證，進階為最高等、初階則為基礎階 段之機器人教師檢定。其中，各階級與其相關教師資格檢定能力目標 如下表 2-7 所示，其對應須具備之能力如下表 2-8。. 35.
(50) 表 2- 7 各等級及相關教學目標. 等級. 教學目標. 初階. 藉由實作動力機械課程，並透過基本機器人實作教學，培養學 生具備科技與工程相關概念，使學生做為未來性向選擇之參 考，並使想更進一步學習機器人之學生具備基礎知識。. 進階. 使具備機器人實作能力之學生，能夠更進一步習得機器人相關 知識，且能夠指導具解決機器人題目能力之學生參與機器人競 賽，或進行專題製作，並透過實作培養學生高層次思考能力。. 資料來源：研究者自行整理。. 表 2- 8 各等級教師須具備之能力 等級 初階. 知識 知道 NXT/EV3 圖控 軟體之各項功能 知道機器人各零件 之功能及使用方式 (含感應器) 知道簡易機器人實 作題目之解題方式 知道動力機械原理 知道動力機械各零 件之功能及使用方 式. 進階. 知道中等以上難度 機器人實作題目之 解題方式. 技能 會使用基本 NXT/EV3 圖控軟體 會應用機器人之各項感應器 會針對簡易機器人實作題目進行解題 會組裝基本款式機器人 會使用零件組裝動力機械運作原理 會使用零件組裝動力機械課程單元 會教導學生使用基本 NXT/EV3 圖控軟體 會教導學生應用機器人之各項感應器 會教導學生針對簡易機器人實作題目進行 解題 會教導學生組裝基本款式機器人 會教導學生動力機械原理 會教導學生組裝動力機械課程單元 會使用其餘機器人開發環境(ex: C, Java, LabView, MatLab etc.) 會針對中等以上難度的機器人實作題目進 行解題 會教導學生使用其餘機器人開發環境(ex: C, Java, LabView, MatLab etc.) 會教導學生針對中等以上難度的機器人實 作題目進行解題 會教導學生進行機器人相關的專題製作. 資料來源：研究者自行整理。 36.
(51) 第三章. 研究設計與實施. 本研究採質性研究法，旨在探討機器人教師資格檢定機制的規劃與 發展。本章依第一節研究方法與架構、第二節研究工具、第三節研究 對象、第四節研究步驟、第五節資料蒐集、第六節資料整理與分析、 第七節資料檢核以及第八節研究倫理等八節，分別說明本研究之實施 方法與步驟。. 第一節 研究方法與架構 本研究旨在探討機器人教師資格檢定機制的規劃與發展，為達研 究目的，本研究採用質化研究方法，這是一種探索與分析社會單位生 活的過程，以事實的蒐集、精密診斷、適當處理和正確紀錄為研究步 驟(潘淑滿，2003)。本研究將先採用質性研究中的焦點團體訪談蒐集初 步研究資料，於實施檢定後，再採半結構式的個別訪談法訪問參與檢 定的受試者，以探討機器人教師資格檢定機制的規劃與發展。以下就 焦點團體訪談與個別訪談說明。 (一) 焦點團體訪談 焦點團體法(focus group)係指透過六至十二位參與者針對某特定主 題進行自由、互動式討論，以蒐集到比較深入、真實意見與看法的一 種質性調查研究方法(吳清山、林天祐，2005)。焦點團體訪談是歷時一 37.
(52) 個半至兩個小時的訪談，研究者期望在短時間內觀察到語言互動及對 話以取得資料，對探索性的研究而言，是一項有利的方法(胡幼慧，民 1996)。因參與者同為樂高機器人相關經驗的教師，彼此同質性高，故 採焦點團體法蒐集資料，以增進參與者彼此的交流與共振，一併產生 集體建構知識的效果(陳向明，2002)，其與個別訪談最大的差異處在於 焦點團體法多了團體成員的互動(interaction)和討論(discussion)，焦點團 體主持人擔任中介者(moderator)的角色，其所蒐集的資料是以團體間互 動討論的內容為核心(胡幼慧，1996)訪談過程中，研究者必須隨時緊抓 住主題，有清楚界定的題目，但避免引導問句，從團體互動的過程收 集所有資料。 (二) 個別訪談 為了解檢定受試者對於接受檢定之經驗與成效，亦採個別訪談 法。期能系統性地瞭解受訪者主觀經驗中的檢定成效，為提高受訪者 加入訪談意願，故選擇以半結構式個別訪談進行，研究者於訪談前設 計訪談大綱，但在訪問過程中並不受大綱所限，而是依談話脈絡有所 調整，使訪談更為聚焦與順暢(潘淑滿，2003)。. 38.
(53) 研究方法. 蒐集資料 蒐集機器人教師檢定的學理依據、 背景資料 發展出機器人教師的： 現有的質與量 現有檢定機制 教學現況 現有的檢定實例 應具備專業能力 分析與解釋資料. 分析機器人教師資格檢定的資料 發展出機器人教師資格檢定的： 環境背景 評定目標達成性 問題與需求 的規準 所要達成的目標 可應用的資源 研究設計 定義出機器人教師檢定機制的內容 發展出機器人教師檢定的： 方法 標準 內容 實施階段 發展檢定 研擬機器人教師檢定方案 發展出機器人教師檢定的： 標準 內容 實施階段 標準作業流程 檢定方法 實施與改良. 依執行情形回前幾步驟進行改良. 圖 3- 1 本研究的研究架構. 39. 文獻探討 焦點團體. 訪談.
(54) 第二節 研究工具 本研究在個案研究的架構下，主要以焦點團體訪談法與個別訪談搭 配半結構式訪談法來對資深機器人教師以及準備接受檢定的預備教師 蒐集資料。所需要的研究工具為訪談大綱。本節將針對研究訪談的設 計與規劃進行說明。 一、 焦點團體座談實施程序 依據研究計畫所規劃之研究步驟，本研究於104年1月27日，邀請 專家11名，進行2個小時的焦點座談，並由研究者擔任焦點團體座談之 主持人。會前研究者先發出焦點團體座談邀請函(附錄一)及討論大綱給 受邀之專家參酌，內容除包括邀請函、研究背景說明、重要名詞解 釋、機器人教師專業能力指標架構以及討論大綱。會中藉由參與的專 家，針對機器人教師資格檢定機制之標準、方法、內容、實施階段， 進行深度對話與討論，以期完成機器人教師資格檢定機制之內容初 稿。會議中，研究者徵得全體參與者之同意，將焦點團體座談討論的 過程全程錄音，會後由研究者將錄音錄影內容整理成逐字稿，並整 理、分析參與成員對於機器人教師資格檢定機制之標準、方法、內 容、實施階段的共通性看法。 依據本研究之目的和待答問題，其焦點團體討論大綱的主要內涵和綱 要如下： 40.
(55) 1. 請告訴大家您的大名、目前的服務單位、職稱，並請簡單敘述您目前 服務的機關或單位，曾經擔任過那些關於機器人的服務工作。 2. 請談一談您從事機器人相關工作的經驗。請問您認為機器人教師應具 備哪些相關能力? 3. 請問您對於機器人教師資格檢定之機制架構有什麼看法? (1) 檢定之層級應如何區分? 例如: 初級、中級、高級。 (2) 檢定之實施，應分那些階段? 例如:初試篩選再進行複試? (3) 檢定應如何實施? 例如:筆試? 口試? 實作? 試教? (4) 檢定之實施，筆試題目有哪些方向?例如:程式設計、機構、結 構。請舉實例。口試題目有哪些出題方向或那些方面的能力適 合口試? 請舉實例。 實作題目要測受試者那些能力?例如:程式 設計能力，請舉實例。 試教題目可用來測哪些能力?請舉實 例。 4. 請問您對於機器人教師資格檢定之標準作業流程(SOP) 有什麼看法? (1) 檢定之公告與報名作業程序為何? (2) 檢定之命題作業程序為何? (3) 檢定之應試程序為何? (4) 檢定之評分程序為何? (5) 檢定之成績公告與授證程序為何? 5. 請問您針對機器人教師資格檢定機制整體有什麼建議？ 41.
(56) 6. 請問還什麼其他建議嗎？. 二、 半結構式的個別訪談實施程序 為尊重並保障受訪者的權益，研究者在取得個訪意願後皆會事先 寄發訪談大綱或文字說明訪談主要內容。為能完整記錄訪談歷程和內 容，研究者亦徵得受訪者之同意，於訪談過程中進行錄音並於事後謄 寫為逐字稿，再請受訪者檢核內容以進行下一步之質性分析。如遇受 訪者不方便接受錄音之情形，研究者以訪談筆記替代記錄之，並於訪 談結束後敘寫整理成電子檔再請受訪者進行檢閱。此外，訪談日期和 時間地點皆以個案受訪者方便舒適為主，訪談時間約為30分鐘至60分 鐘不等。. 第三節 研究對象 一、焦點團體訪談對象 Morgan(1988)認為焦點團體法屬質性研究之一環，而焦點團體是屬 於面對面的團體，太大的團體會成為充分參與發言的障礙。團體太 小，又影響到資料的「廣度」與「變異性」 。因此在「充分參與」、 「廣 度」、 「深度」之間的平衡，是研究者抉擇團體大小的重點，一般而 言，是在 6-10 人之間，且成員的背景同質性愈高則愈佳。 同時，利益 抽樣重視選擇資料豐富之個案作深度的研究，亦即具有大量對研究目 42.
(57) 的至關重要問題的資訊(胡幼慧，1996)。因此，本研究採立意取樣的方 式，在第一場次焦點團體訪談中，邀請學者專家 3 名、社團法人台灣 玉山機器人協會 2 名、及機器人教育實務之教師 7 名，為焦點團體座 談對象，如表 3-1。 表 3- 1 第一次焦點團體座談名單(按姓名筆劃排列). 代號 姓名 D01. 李文宏. D02. 李建國. D03. 林玉榮. D04. 林育沖. D05. 邱信仁. D06. 施伯勳. D07. 徐新迪. D08. 張玉山. 現職. 機器人相關資歷 曾任桃園高中機器 六家高中生活科技教師 人教師 機器人公司負責人 快樂機器人公司負責人 兼教師 台中二中機器人教 台中二中生活科技教師 師 於桃園地區推動機 器人教育，WRO 桃園國小教務主任 國際機器人奧林匹 克大賽裁判 著有 NXT 樂高機 器人：創意樂趣， 青少年機器人檢定協會教師 隨心所欲。於部落 格推廣機器人教育 WRO 國際機器人 萬能科技大學 觀光餐旅暨管 奧林匹克大賽裁 理學院副教授 判、並致力推廣機 器人教育 社團法人台灣玉山機器人協 會工程師. 推動機器人競賽. 台灣師範大學科技應用與人 力資源發展學系 教授. WRO 國際機器人 奧林匹克大賽裁 判、並致力推廣機 器人教育. 43.
(58) 代號 姓名. 現職. 機器人相關資歷 曾任中正高中設備 組長，並推動機器 人教育 大安國中機器人社 教師. D09. 莊孟蓉. 中正高中生活科技教師. D10. 溫立翔. 大安國中生活科技教師. D11. 鄭瑞瑩. 社團法人台灣玉山機器人協 會祕書長. 推動機器人教育與 競賽. 銘傳大學電腦與通訊工程學 系教授. WRO 國際機器人 奧林匹克大賽裁 判、並致力推廣機 器人教育. D12. 羅嘉寧. 44.
(59) 第四節 研究步驟 本研究依據王文科(1998)提出的個案研究法，包括(1)敘述目標(2)設 定研究的途徑(3)蒐集資料(4)組織資料(5)撰寫結果報告並討論結果的重 要性。. 敘述目標. 定義出機器人教師檢定標準、實施階段、方法、 內容。 學者專家、貝登堡機器人教師、及徵求台灣 師範大學科技應用與人力資源學系之大四學 生。. 設定研究的途徑. 蒐集資料. 組織資料. 蒐集機器人教師培育的理論、教師能力檢定機 制、當前國內機器人教學現況、以及機器人教師 檢定標準、實施階段、方法、內容等，使用訪談 法，作為發展方案的基礎。. 將資料進行分析、統整等處理，分析機器人教師 資格檢定的問題與需求、所要達成的目標、評定 目標達成性的標準，作為研擬方案及驗證方案的 資料基礎。. 撰寫結果報告並 討論結果的重要 研擬機器人教師檢定標準、實施階段、方法、 內容、及標準作業流程(SOP)，並進行實施與改 性 良。. 圖 3- 2 本研究之研究步驟. 45.
(60) 第五節 資料蒐集 本研究之資料收集方式以訪談與文件蒐集等方式。 一、訪談法 「訪談」(interview)是指：「為了獲得相關研究資料，由研究者主 動邀約談話，並對談話內容加以設定與聚焦，達到系統性的描述與解 釋之目的」(Powney & Watts，1987)。為符合研究目的，對個案及焦點 團體以半結構式訪談進行訪談，研究者在進行正式訪談前，預先設計 一份訪談大綱作為指引，每個問題依訪談當時的情境做彈性運用與調 整。. 二、文件蒐集 廣泛的資料蒐集和大量的文獻閱讀，有助於研究者進入現場前對 研究議題之理解。透過這些資料的歸納分析，並與本研究訪談結果作 對照整理，期望能藉由過去的學術基石和現在的研究發現，逐步理出 足以回應本研究目的的研究結果。. 第六節 資料整理與分析 本研究將針對個案研究及焦點團體之訪談結果(錄音逐字稿)及相關 文件(網站、出版品、研究、文獻和影片等)作質化資料的整理與分析。 以下就上述三種研究資料的整理與分析做進一步的說明： 46.
(61) 本研究的資料分析參考Carney(1990)提出的「分析性抽象階梯」步驟如 下： 1.準備一份文字資料。 2.為文本編碼，貼上類目(category)。 3.找出主旨與趨勢。 5.檢測靈感與發現，即前一步驟找到的主旨與趨勢。 6.勾勒一深層結構，把資料統整，放入此深層解釋架構中。. 圖3- 3 分析性抽象階梯 資料來源：出自 Carney(1990)。. 統整上述可發現，質性資料的分析主要由三個要素組合而成，分 別為資料化約(data reduction)、展現(data display)和結論(潘淑滿， 47.
(62) 2003)。資料化約即指研究者如何根據一個明確的架構，進而將研究資 料做有系統的簡化；資料展現則是研究者須將化約的資料做有系統、 有意義且適當的整理並呈現。最後，透過這樣反覆循環的概念化過 程，研究者將能從中歸納出研究結論。其因素之關係如圖3-4 所示： 資料蒐集. 資料展現 資料化約. 結. 論. 圖 3- 4 質性資料分析之要素 資料來源：出自潘淑滿(2003：324)。. 根據前述質性資料分析的概念，佐以本研究之實際資料蒐集歷程 和方法，研究者以文件資料和研究訪談為兩個主要資料蒐集的方法， 將所獲資料進行概念化和初步分析，逐步反覆循環以建立研究資料 庫。透過分析的歷程使初步分析之概念能與學理連結而逐漸系統化， 最後，依照研究目的歸納出研究結論。其資料分析流程如圖3-5所示. 48.
(63) 研究問題. 資料蒐集. 訪談資料. 文件資料. 初步分析並建立資料庫. 歸納研究結論 圖 3- 5 研究資料整理與分析流程圖. 第七節 資料檢核 研究者為求蒐集資料的客觀及可信度，運用下列方式來檢核與校 正資料： 一、運用多種不同的方法，從不同的資料來源蒐集資料，以便互相檢 核獲得全面性的瞭解。 二、每次做完訪談之後，立即比較由訪談所得資料的一致性。 三、不斷的反省研究者個人之思想背景與初步的發現，並於每次與研 究參與者訪談後，做研究者的省思日記，儘可能減少因研究者偏 見而干擾資料的真實呈現。 本研究根據以上原則，進行各項步驟。資料的可信度建立在訪談、 資料之比較與三角校正，如下圖8： 49.
(64) 人的校正 研究者. 資料的校正 訪談紀錄、文件 資料. 方法的校正 訪談、錄音、文 件蒐集. 理論的校正 研究架構 相關文獻 圖 3- 6 三角校正圖 資料來源：修改自李蕙慈(2011)。. 從文獻理論、訪談等來相互印證檢視，以求資料的正確性，並隨 時反省研究目的，減少研究者的徧見，以釐清資料。基於此，本研究 擬運用下列方式提升信度、效度。 一、校正信度 (一) 對於訪談內容有疑問或不清楚之處，詢問個案教師，確定其 動機、想法，以校正訪談的內容。 (二) 研究者就收集的資料整理出主要發現時，均與指導教授討 論。 二、校正效度 (一) 預先確定訪談大綱，做為訪談焦點，才不致使訪談內容形成 50.
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