職前生物教師資訊科技融入學科教學知識(TPCK)發展之研究

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(1)國立臺灣師範大學生命科學系. 博士論文. 職前生物教師資訊科技融入學科教學知識(TPCK)發展之研究 The research on development of pre-service biology teachers' technological pedagogical content knowledge (TPCK). 研究生：林祖強 Tzu-Chiang Lin 指導教授：鄭湧涇博士 Yeong-Jing Cheng, Ph. D. 林陳涌博士 Chen-Yung Lin, Ph. D. 中. 華. 民. 國 101 年 1 月.

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(3) 誌謝 “Education is not the filling of a pail, but the lighting of a fire” ~ W. B. Yeats 我很幸運，在學術這條路上能有鄭湧涇教授和許瑛玿教授兩位師長提攜與扶持，沒有你們的引領，至今我可能還在人生的十字路口徘徊，更遑論能有機會一窺學術之堂奧，多年的追隨，我由你們身上深深體會學者與師者應有的風範，更自勉務窮盡一己之力，以求能有你們萬分之一的成就，也請讓我再說聲「老師，辛苦了，謝謝您！」此外，也非常感謝林陳涌教授在百忙之中的指導與協助、Larry Yore 教授夫婦在論文編修上的幫忙，以及張惠博校長與蔡今中教授在口試和本論文的指導。. 始知君子心，交久道益彰 ~ 孟郊還要感謝很多人的一路相挺、勉勵與幫助，像：生科系的黃基礎教授、張永達教授、張文華教授、陳仲吉教授和杜銘章教授、師兄志銘、坤原學長、妙理學姊、秀玉學姊、林樹聲老師、助理佳慧、怡玲、吉生、麗蓉、雅雯和建宇、系辦的助教漢音、學妹璇瑩、學友榮輝、福泰和庭光、老友永祥、峰瑞、友寬、詩蕙、俊達和柏甫，因為有你們，這條路走得並不孤獨。. 路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索 ~ 屈原完成學位的路很長，往後投身於學術的生涯亦然，慶幸有妻子宜欣不計付出的包容與相伴，讓我在一心以科學教育為職志時，也能擁有家庭的喜樂而免擔後顧之憂，使我的人生更加圓滿。最後，謹將此論文獻給我最珍愛的兩個孩子玳華與靖華。.

(4) 摘要本研究旨在探究職前生物教師從事資訊科技融入教學所需之「資訊科技融入學科教學知識(Technological Pedagogical Content Knowledge, TPCK)」。為瞭解 TPCK 之主要內涵及生物教師所應具備之 TPCK 相關素養，本研究首先利用半結構式晤談，探究在職與職前生物教師所具有之 TPCK，並進一步分析晤談內容以比較兩群具備不同教學經驗的生物教師之 TPCK 異同，同時利用此晤談結果作為發展可供評估職前教師 TPCK 之研究工具的依據。此外，本研究為探討是否能藉由師資教育課程改善而增進職前生物教師 TPCK 的成長，乃採用情境學習理論的理念，設計並架設一輔助職前生物教師修習生物師資教育課程的數位學習平台–Technology Enhanced & Assisted Curriculum Headquarter (TEACH)，以促進職前生物教師在師資教育課程中 TPCK 之發展。最後，再應用準實驗研究設計，以國立臺灣師範大學修習「生物教材教法」與「生物教學實習」的兩班職前生物教師為對象，擇一於課程中使用 TEACH 網站，並在課程進行之前後利用各類相關研究工具，以評估使用 TEACH 網站對職前生物教師在網路資訊評判標準、對資訊科技的態度、學科內容知識、學科教學知識以及資訊科技融入學科教學知識等方面的影響。研究結果發現，職前生物教師在教學信念上傾向認為資訊科技在教學中的應用，是做為增進教學過程之效率並提供更多教學補充的工具，而在職生物教師則傾向認為資訊科技是增進學生學習的教學輔助工具；而在教學評鑑方面，職前生物教師多認為資訊科技可用於協助測驗的進行，在職生物教師則著重如何透過資訊科技的幫助以瞭解學生的想法；在與學科內容相關的資源方面，職前生物教師較需要獲取有關教學方法方面的知識，在職生物教師則傾向獲取學科內容延伸或.

(5) 新的相關知識；至於教學設計方面，職前生物教師重視如何在教學設計中引起學生動機，在職生物教師除考量學生動機外，尚能思考依據學生的不同學習需求而利用資訊科技提供不同的學習機會；最後在教學表徵方面，職前生物教師會認為資訊科技可用於取代傳統教學媒體，在職生物教師則認為利用資訊科技較能在教學中呈現多重的表徵。針對將情境學習理論應用於師資教育課程的可能限制，本研究開發數位學習平台–TEACH 並將之融入於師資教育課程中，同時邀集在職生物教師、職前生物教師與師資教育學者使用並提供修改建議，研擬三項主要設計準則，包括：一、強調以教學設計為基礎的能力；二、強化社群互動；三、實施線上微試教，應用於改進此平台，使之更符合情境學習理論。本研究也發現，TEACH 網站的使用對職前生物教師的網路評判標準、對資訊科技的態度、學科內容知識等並無顯著影響，但對其學科教學知識的提升則有顯著助益。在 TPCK 方面，TEACH 網站的主要效益在使職前生物教師能夠由「僅思考如何完成教學工作」的想法轉為逐漸能以「如何支持學習者學習」的角度考量如何進行資訊科技融入教學，以及能依教學單元的不同思考運用不同教學表徵的可能性。依據研究的結果，本研究建議在發展評估教師 TPCK 的工具時，應盡可能以融入學科內容情境的方式進行命題，而「生態學」、「生物的分類」、「遺傳學」以及「演化」等教學單元則是可供發展生物教師 TPCK 評估工具的學科內容。. 關鍵詞：生物師資教育；資訊融入教學；教師資訊素養；教師知識；學科教學知識；資訊科技融入學科教學知識；情境學習理論。.

(6) Abstract The purpose of this study is to investigate pre-service biology teachers’ technological pedagogical content knowledge (TPCK). In order to explore the essential contents of TPCK and to get acquainted with such literacy of contemporary biology teachers, the author first interviewed two groups of biology teachers who possessed different levels of teaching experience. The results obtained from the interviews were analyzed and used to reveal the similarities and differences of the TPCK from the two groups of biology teachers. The responses from interviewees were then utilized as the basis of developing instruments for assessing pre-service biology teachers’ TPCK. In addition, this research designed and constructed an e-learning platform, the “Technology Enhanced & Assisted Curriculum Headquarter (TEACH)”, which was based upon the rationale of situated cognition. The TEACH was employed in biology teacher education program to support pre-service biology teachers’ learning and to afford their competence toward teaching with information technologies. Finally, a quasi-experimental approach was applied to investigate how TEACH affected pre-service biology teachers’ professional knowledge that associated with instruction. The results indicated that pre-service teachers tended to focus more on the technologies to ‘perfect’ their teaching when they faced e-teaching issues. They preferred to use technologies to complement their teaching, and to acquire teaching methods and to alternate the conventional representation of knowledge in their teaching. As so, they concerned more with how to conduct teaching rather than how their students learn, except students’ motivation. In most cases, the pre-service teachers thought that the main way to design e-teaching was to use technological tools or multimedia to attract students’ attention. Though the in-service teachers were also concerned with students’ motivation, they cared more.

(7) about whether their instructional design could offer more learning opportunities and thus accommodate different students’ needs via multiple representation based upon technological tools. Further, the challenges that might occur in applying situated cognition. in teacher. education. programs,. including. insufficient. opportunities for cognition apprenticeship, limited social interactions, and constraints in microteaching, are then presented. Correspondingly, this research suggests three principles to establish a Web-based environment to highlight and support the rationales of situated cognition in conventional. teacher. education. programs:. enhancing. peripheral. participation, strengthening cognitive apprenticeship, and forming special interest groups online. At last, the results of quasi-experimental research indicated that the application of TEACH in biology teacher education program did not afford extra benefit than conventional setting as in pre-service teachers’ information commitment, attitudes toward information technologies, and content knowledge. But the assistance of TEACH did bring significant and positive impact on these trainees’ pedagogical content knowledge. As to TPCK, the main merits that TEACH provided was to transform pre-service teachers’ idea about teaching from “thinking about how to complete instructional works” to “thinking about how to support students’ learning”. Also, TEACH offered the opportunities to reflect the possibilities to apply multiple representations in different teaching units and to give consideration to students’ varied needs toward learning. It is strongly recommended that the context of content knowledge shall be included in the development of instruments that aimed at assessing biology teachers’ TPCK. Further, the content knowledge of “ecology”, “genetics” and “evolution” are profitable topics to be applied in the development of such kind of instrument..

(8) Keywords: Biology teacher education; Technology-embedded teaching; Information literacy of teachers; Teacher knowledge; Pedagogical content knowledge (PCK); Technological pedagogical content knowledge (TPCK); situated learning..

(9) 目錄頁碼目錄 .................................................................................................................. I 表序 .................................................................................................................. IV 圖序 .................................................................................................................. VII 第壹章緒論 ................................................................................................... 1 第一節研究的背景 ................................................................................... 1 第二節研究的重要性 ............................................................................... 4 第三節研究的目的 ................................................................................... 14 第四節名詞釋義 ....................................................................................... 16 第貳章文獻評述 ........................................................................................... 19 第一節資訊科技融入教學 ........................................................................ 19 資訊科技與資訊科技融入教學 ................................................. 20 資訊科技融入教學的模式 ........................................................ 22 我國的資訊科技融入教學相關教育政策 ................................. 24 符合資訊科技融入教學理念的學習理論 ................................. 25 小結 ........................................................................................... 29 第二節資訊素養 ....................................................................................... 30 資訊素養的意涵 ........................................................................ 30 教師的資訊素養 ........................................................................ 37 小結 ........................................................................................... 42 第三節學科教學知識(PCK)與資訊科技融入學科教學知識(TPCK) ....... 43 學科教學知識的意涵與範疇..................................................... 44 學科教學知識的面向 ................................................................ 47 從學科教學知識到資訊科技融入學科教學知識 ...................... 50 資訊科技融入學科教學知識的意涵與範疇 ............................. 53 資訊科技融入學科教學知識的面向 ......................................... 56 師資教育對職前教師資訊科技融入學科教學知識的影響 ...... 59 小結 ........................................................................................... 62 第四節情境學習理論與職前教師數位學習環境設計原則 ...................... 63 情境學習理論的緣起 ................................................................ 63 情境學習理論的意涵與範疇..................................................... 65 情境學習理論在師資教育的應用 ............................................. 69 以情境學習理論為基礎的師資教育學習環境.......................... 71 小結 ........................................................................................... 75 第參章研究方法 ........................................................................................... 77 第一節研究對象 ....................................................................................... 77 第二節研究過程 ....................................................................................... 79 I.

(10) 第三節. 研究工具與資料分析 .................................................................... 83 生物教師 TPCK 晤談編碼與分析 ............................................. 83 TEACH 網站設計與開發 .......................................................... 90 資訊科技融入學科教學知識測驗–BTPCKT 之發展與效化. (Validation) ................................................................................ 101 學科知識測驗與學科教學知識測驗 ......................................... 103 網路資訊評判標準問卷與教師對資訊科技態度問卷 .............. 103 第肆章研究結果 ........................................................................................... 105 第一節在職與職前生物教師 TPCK 之異同 ............................................. 105 TPCK–教學信念 ...................................................................... 105 TPCK–學習評鑑 ...................................................................... 108 TPCK–學科內容 ...................................................................... 111 TPCK–教學設計 ...................................................................... 115 TPCK–教學表徵 ...................................................................... 118 小結 ........................................................................................... 122 第二節職前科學教師的教師知識現況..................................................... 123 職前科學教師調查結果之描述性統計分析 ............................. 123 職前科學教師特質的交叉分析 ................................................. 127 職前生物教師修習「生物教材教法」與「生物教學實習」課程前之教師知識分析 ............................................................ 137 小結 ........................................................................................... 153 第三節 TEACH 網站對職前生物教師教師知識的影響 ........................... 154 網路資訊評判標準與對資訊科技的態度 ................................. 154 學科內容知識............................................................................ 157 學科教學知識............................................................................ 158 資訊科技融入學科教學知識..................................................... 160 小結 ........................................................................................... 169 第四節職前生物教師對 TEACH 網站功能的滿意度 .............................. 170 對「強調以教學設計為基礎的能力」的滿意度.......................... 170 對「強化社群互動」的滿意度..................................................... 171 對「實施線上微試教」的滿意度 ................................................. 173 小結 ............................................................................................... 175 第伍章討論 ................................................................................................... 176 第一節在職與職前生物教師 TPCK 之差異 ............................................. 176 第二節職前科學教師與職前生物教師的教學知識 ................................. 181 第三節符合情境學習理論的數位學習環境對職前生物教師的效益 ...... 185 第陸章結論與建議 ....................................................................................... 189 第一節結論 ............................................................................................... 189 第二節建議 ............................................................................................... 192 II.

(11) 參考文獻 .......................................................................................................... 194 附錄一國立臺灣師範大學生命科學系教學實習課程架構.......................... 217 附錄二 BTPCKT 初稿 ................................................................................... 218 附錄三生物教師教學知識測驗 .................................................................... 234. III.

(12) 表序頁碼表 1.1 國民中小學教師資訊基本素養短期指標 ........................................... 4 表 2.1 資訊素養之定義 ................................................................................. 32 表 2.2 ISTE 所建議的教師教育科技標準與能力指標(Performace Indicators, 1997 年版本) ........................................................................................ 38 表 2.3 ISTE 所建議的教師教育科技標準與能力指標(2000 年版本) ........... 40 表 3.1 TPCK 之構念向度與相對應之晤談問題 ............................................ 83 表 3.2 TPCK 晤談編碼表定稿 ....................................................................... 86 表 4.2.1.1 職前科學教師基本資料(I) .............................................................. 124 表 4.2.1.2 職前科學教師基本資料(II) ............................................................. 124 表 4.2.1.3 職前科學教師修習資訊相關課程情形 ........................................... 125 表 4.2.1.4 職前科學教師資訊科技在軟硬體設備的使用經驗 ........................ 125 表 4.2.1.5 表 4.2.1.6 表 4.2.1.7 表 4.2.2.1 表 4.2.2.2. 職前科學教師的網站(網路服務)使用經驗..................................... 125 職前科學教師的網站(網路服務)架設或設計經驗 ......................... 126 職前科學教師已學會使用的資訊科技軟體 ................................... 127 不同性別的職前科學教師所具備網路資訊評判標準之比較 ........ 128 不同性別的職前科學教師所具備網路資訊評判標準各分量表之比較................................................................................................. 128 表 4.2.2.3 不同性別的職前科學教師對資訊科技態度之比較 ........................ 129 表 4.2.2.4 不同性別的職前科學教師對資訊科技態度各分量表之比較 ......... 129 表 4.2.2.5 是否修習資訊相關課程的職前科學教師所具備網路資訊評判標準之比較 ......................................................................................... 130 表 4.2.2.6 是否修習資訊相關課程的職前科學教師所具備網路資訊評判標準各分量表之比較 .......................................................................... 130 表 4.2.2.7 是否修習資訊相關課程的職前科學教師對資訊科技態度之比較 .. 131 表 4.2.2.8 是否修習資訊相關課程的職前科學教師對資訊科技態度各分量表之比較 ......................................................................................... 131 表 4.2.2.9 有無網站(網路服務)架設或設計經驗的職前科學教師所具備網路資訊評判標準之比較 .................................................................. 132 表 4.2.2.10 有無「展示型網站」架設或設計經驗的職前科學教師，所具備網路資訊評判標準各分量表之比較 ............................................. 133 表 4.2.2.11 有無「討論區或論壇」架設或設計經驗的職前科學教師，所具備網路資訊評判標準各分量表之比較 ......................................... 133 表 4.2.2.12 有無「網路相簿」架設或設計經驗的職前科學教師，所具備網路資訊評判標準各分量表之比較 ................................................. 133 表 4.2.2.13 有無「部落格」架設或設計經驗的職前科學教師，所具備網路資訊評判標準各分量表之比較..................................................... 134 IV.

(13) 表 4.2.2.14 有無網站(網路服務)架設或設計經驗的職前科學教師，對資訊科技態度之比較............................................................................ 135 表 4.2.2.15 職前科學教師展示型網站架設或設計經驗，對資訊科技態度各分量表的差異 ............................................................................... 135 表 4.2.2.16 職前科學教師網路討論區或論壇架設或設計經驗，對資訊科技態度各分量表的差異 .................................................................... 135 表 4.2.2.17 職前科學教師網路相簿架設或設計經驗，對資訊科技態度各分量表的差異 ................................................................................... 136 表 4.2.2.18 職前科學教師部落格架設或設計經驗，對資訊科技態度各分量表的差異 ....................................................................................... 136 表 4.2.3.1 職前生物教師的學科內容知識測驗結果 ....................................... 137 表 4.2.3.2 不同性別的職前生物教師之學科內容知識測驗結果比較 ............ 137 表 4.2.3.3 有無修習資訊課程經驗的職前生物教師之學科內容知識測驗結果..................................................................................................... 138 表 4.2.3.4 具備不同網路資訊評判標準的職前生物教師之學科內容知識測驗結果 ............................................................................................. 138 表 4.2.3.5 職前生物教師的學科教學知識測驗結果 ....................................... 138 表 4.2.3.6 不同性別的職前生物教師之學科教學知識測驗結果比較 ............ 139 表 4.2.3.7 有無修習資訊課程經驗的職前生物教師之學科教學知識測驗結果..................................................................................................... 139 表 4.2.3.8 具備不同網路資訊評判標準的職前生物教師之學科教學知識測驗結果 ............................................................................................. 139 表 4.2.3.9 不同類別分群之職前生物教師「TPCK–信念」填答排序相關 .. 141 表 4.2.3.10 職前生物教師「TPCK–信念」填答排序平均結果.................... 141 表 4.2.3.11 不同類別分項之職前生物教師「TPCK–評量」填答排序相關 .. 142 表 4.2.3.12 職前生物教師「TPCK–評量」填答排序平均結果.................... 144 表 4.2.3.13 不同類別分項之職前生物教師「TPCK–內容」填答排序相關 .. 145 表 4.2.3.14 職前生物教師「TPCK–內容」填答排序平均結果.................... 146 表 4.2.3.15 不同類別分項之職前生物教師「TPCK–設計」填答排序相關 (I)................................................................................................... 147 表 4.2.3.16 職前生物教師「TPCK–設計」填答排序平均結果(I) ................ 148 表 4.2.3.17 不同類別分項之職前生物教師「TPCK–設計」填答排序相關 (II) ................................................................................................. 149 表 4.2.3.18 職前生物教師「TPCK–設計」填答排序平均結果(II) .............. 150 表 4.2.3.19 不同類別分項之職前生物教師「TPCK–表徵」填答排序相關 .. 150 表 4.2.3.20 職前生物教師「TPCK–表徵」填答排序平均結果.................... 152 表 4.3.1 「實驗組」與「控制組」職前生物教師的網路資訊評判標準 ....... 154 V.

(14) 表 4.3.2 兩組職前生物教師的網路資訊評判標準迴歸係數同質性檢定分析摘要表................................................................................................ 155 表 4.3.3 兩組職前生物教師的網路資訊評判標準獨立樣本單因子共變數分析摘要表 ............................................................................................ 155 表 4.3.4 兩組職前生物教師的資訊科技態度.................................................. 156 表 4.3.5 兩組職前生物教師的資訊科技態度迴歸係數同質性檢定分析摘要表 ....................................................................................................... 156 表 4.3.6 兩組職前生物教師的資訊科技態度獨立樣本單因子共變數分析摘要表 ................................................................................................... 156 表 4.3.7 兩組職前生物教師的學科內容知識.................................................. 157 表 4.3.8 兩組職前生物教師的學科內容知識迴歸係數同質性檢定分析摘要表 ....................................................................................................... 157 表 4.3.9 兩組職前生物教師的學科內容知識獨立樣本單因子共變數分析摘要表 ................................................................................................... 158 表 4.3.10 兩組職前生物教師的學科教學知識 ................................................ 158 表 4.3.11 兩組職前生物教師的學科教學知識迴歸係數同質性檢定分析摘要表 .................................................................................................. 159 表 4.3.12 兩組職前生物教師的學科教學知識獨立樣本單因子共變數分析摘要表 .............................................................................................. 159 表 4.3.13 兩組職前生物教師「TPCK–信念」填答排序相關....................... 161 表 4.3.14 兩組職前生物教師「TPCK–信念」填答排序平均結果 ............... 161 表 4.3.15 兩組職前生物教師「TPCK–評量」填答排序相關....................... 163 表 4.3.16 兩組職前生物教師「TPCK–評量」填答排序平均結果 ............... 163 表 4.3.17 兩組職前生物教師「TPCK–內容」填答排序相關....................... 164 表 4.3.18 兩組職前生物教師「TPCK–內容」填答排序平均結果 ............... 165 表 4.3.19 兩組職前生物教師「TPCK–設計」填答排序相關(I)................... 166 表 4.3.20 兩組職前生物教師「TPCK–設計」填答排序平均結果(I) ........... 166 表 4.3.21 兩組職前生物教師「TPCK–設計」填答排序相關(II) ................. 167 表 4.3.22 兩組職前生物教師「TPCK–設計」填答排序平均結果(II) .......... 167 表 4.3.23 兩組職前生物教師「TPCK–表徵」填答排序相關....................... 168 表 4.3.24 兩組職前生物教師「TPCK–表徵」填答排序平均結果 ............... 168 表 4.4.1 使用者對 TEACH 網站「強調以教學設計為基礎的能力」的設計之滿意度 ...................................................................................... 170 表 4.4.2 使用者對 TEACH 網站「強化社群互動」的設計之滿意度 .......... 172 表 4.4.3 使用者對 TEACH 網站「實施線上微試教」的設計之滿意度 ...... 173 表 4.4.4 用以增進情境學習理論在師資教育課程效益的數位學習環境設計準則 .............................................................................................. 175. VI.

(15) 圖序頁碼圖 1.1 本研究之理念架構圖 .......................................................................... 13 圖 2.1 TPCK 的組成，引自 Mishra 和 Koehler (2006) ................................. 53 圖 3.1 本研究之流程圖 ................................................................................. 80 圖 3.2 理想的 TPCK status illustration (TPCKSI) .......................................... 90 圖 3.3 TEACH 網站初步架構圖 .................................................................... 91 圖 3.4 TEACH 網站的功能架構與蘊涵之學習理念 ..................................... 93 圖 3.5 TEACH 網站教案發展介面與線上教案............................................. 95 圖 3.6 TEACH 網站線上課程學生版介面 .................................................... 101 圖 4.1.1 在職與職前生物教師在「TPCK–教學信念」向度晤談內容的比較 ................................................................................................. 106 圖 4.1.2 在職與職前生物教師用以回答「TPCK–教學信念」向度晤談圖 4.1.3 圖 4.1.4 圖 4.1.5 圖 4.1.6 圖 4.1.7 圖 4.1.8 圖 4.1.9 圖 4.1.10 圖 4.1.11. 問題的相關知識比例比較 .............................................................. 108 在職與職前生物教師在「TPCK–學習評鑑」向度晤談內容的比較 ................................................................................................. 109 在職與職前生物教師用以回答「TPCK–學習評鑑」向度晤談問題的相關知識比例比較 .............................................................. 111 在職與職前生物教師在「TPCK–學科內容」向度晤談內容的比較 ................................................................................................. 112 在職與職前生物教師用以回答「TPCK–學科內容」向度晤談問題的相關知識比例比較 .............................................................. 114 在職與職前生物教師在「TPCK–教學設計」向度晤談內容的比較 ................................................................................................. 115 在職與職前生物教師用以回答「TPCK–教學設計」向度晤談問題的相關知識比例比較 .............................................................. 117 在職與職前生物教師在「TPCK–教學表徵」向度晤談內容的比較 ................................................................................................. 118 在職與職前生物教師用以回答「TPCK–教學表徵」向度晤談問題的相關知識比例比較 .............................................................. 121 具備不同教學經驗之生物教師的 TPCK 差異 ................................ 122. VII.

(16) 第壹章緒論時值二十一世紀的今日，資訊科技對人類的日常生活影響甚鉅，更可被視為改變人類活動型態的重要關鍵之一。當資訊科技被引入科學教育時，當然也對科學的教學與學習產生衝擊，即使資訊科技融入教學並非創新的想法，但卻仍是當代科學教育學界相當關注的焦點。然而，科學教師在從事資訊科技融入教學時應需具備哪些知識？需具備哪些知識方足供其進行有效的教學？是否有可靠可信的工具可以評測教師的這類知識？乃至於教師在職前階段關於這些知識所受的訓練是否足夠？師資教育課程如何幫助職前教師建構這些知識等，都是值得科學教育學者與師資教育學者探討的問題，因此，對於教師用以從事資訊科技融入教學的知識，實有深入進行相關研究的必要性。. 第一節. 研究的背景. 綜觀現代資訊科技發展的歷史，自首部電腦在西元 1946 年發明以來，已有超過五十年的時間，在這期間，資訊科技的發展可謂一日千里，且對人類的政經文化和日常生活逐漸產生舉足輕重的影響。自 1960 年代起電腦開始出現於科學課室中，可說是資訊科技融入教學的先聲，亦無疑為科學教育開創了一個全新的世代，自此之後，無論是關於科學的教與學，資訊科技的應用已是不可或缺的一部份(Krajcik, Simmons, & Lunetta, 1988)。但在 1960 年代，由於行為主義的學習觀盛行，在當時的氛圍下，以教師為中心的電腦輔助教學(Computer Assisted Instruction, CAI)儼然成為當時的資訊科技融入教學主流，這樣的思維對往後的師資教育產生重要的影響，以科學師資教育為例，其著眼點主要在於電腦操作技能的訓練和資訊素養的養成，以利科學教師進行電腦輔助教學的課程設計和實施，藉此活化教學活動並提升 1.

(17) 教學成效(錢正之，1999)。自 1990 年代以降，由於教育思潮更迭，建構論(Constructivism) 漸受認同與重視，學習不僅是單純地接受教學活動所傳輸的知識，更需學習者本身接受外在刺激後，透過觀察、探索與省思等心智活動來達成知識的建構(Driver & Oldham, 1986; Duit, 1991)。因此，資訊科技融入教學的目標逐漸由知識傳遞轉而為營造以學習者為中心的課程和學習環境，尤其再加上日趨成熟的全球網際網路，學習資源的傳播變得更加無遠弗屆，資訊科技融入教學也能夠以更具整合性、更多樣化和更快速的方式呈現，許多相關的教學策略也應運而生，如電腦輔助學習(Computer Assisted Learning)、遠距教學(Distance Instruction)、網路教學(Web-based Instruction)等，甚而有學者認為，教師與學生所需的僅是一部能夠連上網際網路的電腦，即能改變教學與學習的形態，進而達成教學相長(Hoffman, Wu, Krajcik, & Soloway, 2002)。過去許多研究亦指出，以學習者為中心的資訊科技融入教學能夠對學生的科學學習產生助益，無論是在認知、情意或技能方面皆然(Linn, Clark, & Slotta, 2003; Reiser et al., 2001; Wallace, 2002; Wallace, Kupperman, Krajcik, & Soloway, 2000)。依循以學習者為中心的想法，Norum、Grabinger 與 Duffield 等人 (1999)認為，資訊科技對教師教學最大的影響在於促進教師在教學中所扮演的角色發生轉變，以當前的教育思潮而言，教師的角色已由過去的講演者(Lecturer)逐漸轉變為學習的引導者(Guider)，藉由資訊科技在教學中的應用，教師更得以重新評估一般教學中權威(Authority)、教導(Didactics)、知識傳遞(Knowledge Transmission)、課程導向(Curriculum Oriented)等特質的適切性(Chin & Hortin, 1993-1994; Kerr, 1991; Norum et al., 1999)。. 2.

(18) 誠如 Riel (1989)所言，使教育系統開始重新建構的並非資訊科技本身，而是實際運用資訊科技於教學活動的教師，不少研究指出，影響初任教師於教學工作中應用資訊科技的關鍵在於職前教育的品質與量(Mumtaz, 2000; Yildirim & Kiraz, 1997)，職前教育對將來教師決定資訊科技在其教學中的價值具有關鍵性的影響(Wedman & Diggs, 2001; Wheeler, 2001)。然而，教師能有效運用資訊科技於教學活動所需的知識系統(Knowledge System)究竟為何？如何在職前教育階段養成教師的這些知識？這些問題都值得我們深入探討。. 3.

(19) 第二節. 研究的重要性. 瞭解中學教師的資訊科技融入教學與資訊素養，近年來已成為國內教育行政決策者相當關心的議題，早期如教育部 1994 年所提出的「email 到中小學計畫」以及 1997 年所提出的「TANet 到中小學計畫」皆然。依據教育部頒定的「國民中小學教師資訊基本素養短期指標」，中小學教師所應具備的資訊素養如表 1.1 所示，包括資訊課程專業素養、套裝及應用軟體操作素養與各科應用網路教學素養等。教育部近期所推動的「中小學資訊教育總藍圖」中，亦強調教師必須具備資訊素養與資訊科技融入教學能力，甚而鼓勵將之納入教師遴聘的標準之一。以新北市過去的教師甄選為例，為確保教師具備資訊科技融入教學的能力，教師需先通過教育局辦理之「電腦能力檢核認證」，才得以參加各科正式或代理教師甄選。然而，與過去學者所提出的資訊素養相比，這些教育政策及認證所考評的內容，仍多偏重在電腦軟、硬體及網路的操作層面，所謂的教師資訊素養亦僅著重於教師的技術知識(Knowledge of Technology)，與教師的教學雖有關聯但卻往往與學科內容知識脫勾，這樣的問題可能導因自教師真正的資訊科技融入教學能力檢定不易施行，或者尚無可信可靠並專以作為教師資訊科技融入教學知識的評測工具。表 1.1. 國民中小學教師資訊基本素養短期指標. 類別. 內涵. 指標. 資訊課程專業素養. 1. 能瞭解網路 ‧會管理、收發自己的電子郵件禮節 ‧瞭解使用 Telnet 的禮儀 ‧瞭解使用電子通訊的禮儀 2. 能尊重智慧 ‧瞭解所有權與著作之意義；尊重智慧財產權財產權 ‧瞭解網路管理與電子簽章；不仿冒、不翻製別人軟體教材 ‧瞭解電腦病毒傳染、發病之原因 4.

(20) 套裝及應用軟體操作素養. 各科應用網路教學素養. 3. 能瞭解資訊 ‧瞭解網路傳送資料之安全性安全之重要 ‧知道防火牆之功能及網路加密之重要性 ‧能遵守網路安全之守則，尊重個人資料保護法 4. 能瞭解電腦 ‧瞭解資訊科技融入各科教學之內涵為一般教學 ‧會利用電腦做教學活動工具 ‧會利用電腦分析學生學習成果 ‧會利用電腦處理班級事務工作 1. 會使用電腦 ‧瞭解 CAI 之效益與範圍輔助教學軟 ‧會評選、安裝、使用與課程相關之 CAI 體與網路資 ‧會使用瀏覽器及上網操作源 ‧會蒐尋、利用網路上之補充教材 ‧能下載、複製、編輯、儲存所蒐集的網路資料 ‧能利用網路教材配合各科做教學活動 2. 會系統管理 ‧瞭解網路管理之重要性及學生資料 ‧使用電腦管理學生及學習資料 ‧會利用校務系統進行教學管理，分析管理研判學習成效 ‧會利用校務系統出評量試題，進行教學評量 3. 會系統操作 ‧會簡易軟體安裝，操作文書軟體及相關應用 ‧瞭解學校電腦系統，會操作電腦教室之教學網路廣播系統 ‧會登錄學生基本資料，及追蹤學生輔導資料 1. 能利用網路 ‧會簡易設定網路連結，快速擷取資料資源融入教 ‧會利用簡報系統、剪貼、設計教材學進行個人 ‧利用網路配合各科教學活動教學活動 2. 能利用網路 ‧會指導學生上網，利用網路學習資源融入教 ‧能與科任教師配合協同教學學進行參與 ‧利用學校之網頁做簡易互動式之學習活動互動式教學 ‧能利用電腦做班際、校際之聯絡教學 3. 能利用網路 ‧瞭解遠距教學之意義與所需之設備 5.

(21) 資源融入教 ‧會操作遠距教學之周邊設備學進行遠距 ‧利用視訊會議功能，進行互動式遠距學習活動教學與活動過去的文獻顯示，僅熟習軟、硬體的操作技能，對教師從事資訊科技融入教學的成效而言十分有限(Brand, 1997; Brush et al., 2003; Dawson, Pringle, & Adams, 2003; Keating & Evans, 2001; Koehler & Mishra, 2005; Moursund & Bielefeldt, 1999; Selinger, 2001; Wetzel, Wilhelm, & Williams, 2004)，這是因為教師在教學中使用資訊科技的情形，像是如何使用、在哪裡使用等向度相對較少受到檢視。由新近研究中也可得知，教師的資訊素養應從知識(Knowledge)、技能(Skill)與態度(Attitude) 三種面向加以瞭解(Wen & Shih, 2008)，然就過去國內外的研究而言，已有許多和資訊科技相關技能與態度的著作及研究工具發表，但資訊科技融入教學所需知識的相關研究則相對較少，因此須進一步瞭解教師之資訊素養不同面向間的相互關係，才能透過瞭解師資教育課程如何在職前階段培育這些素養，以做為改善現行師資教育課程規劃與設計之參考。由於科學教師是否能有效地教學對學生的學習影響甚鉅，長久以來即是科學教育學者與師資教育學者深感興趣之處。近年來，科學教育學者在科學教學的相關研究中曾揭示，「教學」其實是一種相當複雜的心智活動，且需要高度整合許多不同的知識才得以順利進行，這些知識即為教師的專門知識 (Expertise)，又稱為教師知識(Teacher Knowledge)(Glaser, 1984; Leinhardt & Greeno, 1986; Putnam & Borko, 2000; Shulman, 1986, 1987; Spiro, Feltovich, Jacobson, & Coulson, 1991)，且由於資訊科技發展迅速，現今教學與學習的環境受其影響頗深，因此，教師知識實應隨著時代、情境的脈絡而更迭，才得以因時制宜地支持教師進行有效的教學。 6.

(22) 早期在師資教育中最為強調教師能否具備足夠的學科知識(Content Knowledge, 簡稱為 CK)，所謂的學科知識所指乃是生物學、物理學、化學、地球科學或數學等學科內容的知識體系。然而，在教學中僅強調學科知識的觀點顯然有所不足，其原因在於，教師懂得學科知識並不代表教師就懂得如何去教這些知識。學界後來再提出一般教學知識 (General Pedagogical Knowledge, 簡稱為 PK)的重要性，認為教師能否瞭解與教學相關的教育理論、教學方法與教學策略方為影響其教學成敗最為關鍵之處(Ball & McDiarmid, 1990)。然而，若教師所持的 PK 獨立於 CK 之外，對於教師能否有效地利用適切的教學方法及策略以進行特定學科的教學，仍然有疑，因此， Shulman (1986;1987)提出了學科教學知識(Pedagogical Content Knowledge, 簡稱為 PCK)的想法，強調教師的 CK 和 PK 間應存在關聯性，PCK 是揉合了 CK 與 PK 的構念，使教師得以統整特定的學科知識，且將之轉換為在教學中呈現的形式，進而幫助學生的學習。這樣的構念旋即得到學界熱烈的迴響，Murray (1996)於 Teacher Educators’ Handbook 一書中即曾指出，由於提出了 PCK 的想法，使得 Shulman 能在將近一千五百位作者的著作中，被引述的次數達到排名第四位，而 PCK 對於教學的重要性亦可見一斑。就教學的實務層面來看，PCK 已成為在師資培育(Teacher Preparation) 與教師專業成長方面最被重視的「知識內涵」(Cochran, King, & Deruiter, 1993; Halim & Meerah, 2002; Hewson & Hewson, 1988; Loughran, Mulhall, & Berry, 2004)，鄭湧涇(1987)也曾提出，PCK 是用以評鑑教師教學能力的重要指標之一，因此，PCK 可被視為教師進行一般學科教學(此指相對於資訊科技融入學科教學而言)最為重要的教師知識。當 Shulman 在提出教師應具有的幾類知識時，並未探討有關資訊. 7.

(23) 科技知識(Information Technological Knowledge, TK)的向度，這是由於現今我們所熟知的資訊科技在當時的教育環境仍屬於較新的觀念，且當時在教育中所著重的科技層面仍以傳統的教育科技為主(如教科書、黑板、投影機等)。然而，在資訊科技十分發達的今日，教師的 TK 已與其日常生活和工作息息相關，若深究 TK 與資訊科技融入教學的關係，我們不難發現，就如同過去 CK 與 PK 般，TK 與 PCK 彼此獨立的缺失依然存在，究竟何者才是影響生物(科學)教師進行資訊科技融入教學的關鍵，仍未被釐清。因此，近年來，科學教育學者們乃嘗試提出「資訊科技融入學科教學知識(Technological Pedagogical Content Knowledge, 簡稱為 TPCK)」的想法，認為如同 PCK 般，在資訊科技融入教學中，仍必須著重 CK、PK 與 TK 間的關聯性。TPCK 是一種用來描述存在於 CK、PK 和 TK 間的知識系統，更是一種足以支持教師進行資訊科技融入教學的教師知識(Angeli & Valanides, 2009; Hughes, 2005; Keating & Evans, 2001; Koehler & Mishra, 2005; Koh, Chai, & Tsai, 2010; Lundeberg, Bergland, Klyczek, & Hoffman, 2003; Margerum-Leys & Marx, 2002; Niess, 2005; Web & Cox, 2004)。TPCK 的想法對於現今師資教育和師資專業成長的興革具有決定性的影響，因為透過這種知識系統，教師能夠瞭解資訊科技工具的特性，包括這些工具與教學、學科內容、學生和教學情境間的關聯，並能夠瞭解哪些特定主題、哪些特別的學習者、哪些特定的情境以及哪些能夠彰顯資訊科技附加價值的方法，並運用特定的資訊科技工具來融入教學(Angeli & Valanides, 2005)，因此，應可將 TPCK 視為當代教師資訊素養中最為重要的一環。有關 TPCK 的內涵為何？它究竟應涵蓋哪些向度？過去雖已有學者針對 TPCK 的構念進行實徵研究，但仍未有定論，尚須更進一步地進行相關研究予以確立。再者，資訊科技融入生物教學的目標在於 8.

(24) 運用資訊科技以營造適切的學習環境，提供適當的教育陶冶，使學生能夠發展出教師所期望的生物學知識。而教師知識則是用以支持教師進行教學活動的基石，但過去的實徵研究甚少專以職前生物教師(此指修習生物師資職前教育學程之學生)為對象，而職前生物教師所持的 TPCK 究竟為何？與在職生物教師有何不同？乃至於有無可信可靠的工具可供評測生物教師的 TPCK？以及目前師資教育的課程能否順利養成必備之 TPCK？這些問題都亟待深入探討。師資教育的主要目標在於確保所培養的教師具備相當水準之素質(Cheng, Yang, Lin, Lin, & Tung, 1999)，然而，「教師素質」一詞頗為抽象，對於其組成，目前學界亦尚無定論，因此多以教學能力來做為教師素質水準的主要指標，而教師是否具備卓越的教學能力則可藉由教學能力考評來評量(鄭湧涇，1987)。對於生物教師的教學能力，鄭湧涇曾將之定義為：「教師在從事生物教學活動時，欲成功的發揮教學績效所必須具備之知識、能力、瞭解、信念和態度等。」並以下列主要組成，做為其具體之描述：一、精熟生物教材知識，瞭解生物學的本質。二、精熟生物內容教學知識(PCK)。三、精熟各種生物教學策略、方法及模式。四、瞭解生物學學習理論、學習的過程和學生的特性。五、對生物學及教生物學抱持積極正向的態度。六、具有於教學過程中，幫助學生學習生物學知識及實驗技能的能力。七、具有評量、診斷學生學習進展狀況並施予適當輔導的能力。由上述生物教師所應具備的教學能力中，不難發現教師知識如 CK 與 PCK 對於教師能否有效地進行教學之重要性，這些教師知識在. 9.

(25) 過去已有研究發展可靠、可信的工具來評測(Cheng et al., 1999)。在現今的資訊科技時代背景中，CK 與 PCK 對生物教師的重要性雖仍無庸置疑，但對於當代的生物教師的資訊科技融入教學能力而言，TPCK 更是考評機制中最為重要的項目，但這樣的評測工具至今仍屬闕如。過去雖有研究嘗試利用自評量表以評量職前教師的 TPCK (Koehler & Mishra, 2005)，但以評估教師素質水準的觀點而言，此類量表的客觀性與可靠性較易受到質疑而顯得不適切，量表編製上也常與學科知識的情境脫勾，因此，實有必要發展一套較為可信可靠的工具，以作為考評當代生物教師資訊科技融入教學能力的指標，亦可作為評鑑師資教育施行成效並謀求改進師資教育品質之參考。中等學校生物師資教育學程的主要功能在於甄選具有獻身教育事業之意願和潛能的學生，施予專門學科素養和教育專業之教育，以培養必備教學能力，並養成術德兼修之合格教師，其所安排的課程大致上可分為四大類：包括：1.通識教育課程; 2.教育專業課程; 3.生物學科專門課程; 4.生物教材及教法課程。由過去國內的研究結果來看，在生物師資教育學程中所安排的教育專業課程對職前生物教師教學能力的培養未如預期般的有成效(張春興，1983; 鄭湧涇，1987)，而「生物教材教法」與「生物教學實習」兩門課程在職前生物教師生物教學能力之培養成效則最佳，就國立臺灣師範大學生命科學系現行「生物教材教法」與「生物教學實習」兩門課程的架構(如附錄一)來看，不難發現這兩門課程所著重之處乃在於職前生物教師 PCK 之養成，且其透過臨床實習的過程以達成學習的想法，和 Brown、Collins 與 Duguid (1989) 在過去的研究中所提出的「情境認知 (Situated Cognition)」學習理論也不謀而合。因此，今若欲因應當代生物教師必須養成資訊科技融入教學能力的需求，將可由改進「生物教材教法」. 10.

(26) 與「生物教學實習」課程為起點，深入研究如何在生物師資職前教育階段，除了有效地培養職前生物教師的 PCK 外，亦能擴展至 TPCK 之養成，使其得以因應未來的資訊科技融入教學工作實務。而改善的方式應亦可由情境學習理論的應用著手，如同養成職前生物教師之 PCK 般，在實習的過程中以強化其實務演練的方式，達成對「資訊科技融入教學」的學習。關於情境學習理論，Brown 等人(1989)認為，發生在學校中的學習活動，其過程是如學徒般追隨師父學習技藝，藉由參與專業中的各種活動，經由觀察、模仿與練習的過程，進而成為具備良好素養的專業人員。這個理論的觀點認為，在偏重講述教學的學習環境裡，教學內容與過程往往抽離實際的生活情境，因此學生無法將課堂所學的內容應用於未來即將面對的工作實務，將學科知識完全抽離情境的教學，常造成學生只會記憶零碎的知識、技能。在資訊科技融入科學教學的能力方面，參與師資教育學程的職前教師縱使能在課堂中習得有關資訊科技融入教學的知識，並不代表他們能夠將所學轉移至將來的實際工作情境中，再加上師資教育課程中提供職前教師進行資訊科技融入教學的演練機會並不均等。因此，假若能在師資教育的課程中，納入情境學習的理論與做法，經由實務經驗的提供，便可讓職前教師能在真實情境的互動歷程中，透過實際的活動參與而得以學習，並對習得的知識技能建立合理化及有意義的詮釋。此外，許多學者認為網路學習環境的超媒體(Hypermedia)特性，是可補足一般課室環境的不足並實踐情境學習的有效工具之一 (McLellan, 1996; 邱貴發，1996; 廖桂菁，2001)，而經過審慎規劃與開發的網路學習環境更可凸顯情境認知學習中所強調之「學習社群 (Learning Community)」的重要性。Chou 和 Tsai(2002)認為，以網際. 11.

(27) 網路的本質而言，它提供所有參與者均等的參與機會，有助於參與者形成「參與的民主(Participatory Democracy)」，使社群中的個體得以在參與、分享的互動過程中達成社會建構以促進學習。因此，情境認知的學習理論除可作為支持師資教育課程施行的理論基礎外，亦是建構與設計相關教學輔助網站時之重要參考依據。然而目前國內外的研究中，尚無利用以情境學習理論為基礎所建構的師資教育課程數位學習平台，來輔助修習課程之職前生物教師學習如何適切進行「資訊科技融入教學」，因此，本研究乃援用情境學習的理念，開發教學設計輔助平台 – TEACH (Technology Enhanced & Assisted Curriculum Headquarter)並融入現行生物師資職前教育課程，使參與本研究的職前生物教師得以透過設計線上教案、線上課程及線上微試教的方式完成情境化的教學工作實務，並可建立個人化的教學資料，且能藉由這個學習平台增加與同儕、指導教授間的觀摩、互動、分享的機會，使原有的生物師資職前教育課程更符合情境學習的理念，期使其資訊科技融入教學的能力有所成長。此外，更可利用前述之 TPCK 評估工具來評估 TEACH 網站在師資教育課程中對職前教師 TPCK 發展的影響及效益，因此，如何改善現行的生物師資職前教育學程使之更符合情境學習理論，進而裨益職前生物教師 PCK 與 TPCK 的發展，頗值得生物師資教育學者投入更多關注。由本節所闡述的研究重要性中我們得以瞭解，國內外與教師進行資訊科技融入教學相關之教師知識研究大多著重在探究科學教師的資訊素養與 PCK，但亦有部份研究試圖更深入地探討 TPCK 以支持教師的資訊科技融入教學。另外，也有一些研究以情境學習理論的想法，改善師資職前教育的課程設計，並探討其對教師知識的影響，進而對科學師資教育提出建議。因此，本研究的基本理念是統整這些想. 12.

(28) 法，並釐清其可能尚嫌不足之處，進而由探究職前生物教師從事資訊科技融入教學所需之教師知識為基礎，參酌情境學習理論建構數位學習環境–TEACH 以改善現行的生物師資職前教育課程，以期能有效增進職前生物教師在教師知識方面的成長，同時發展一可信、可靠的評測工具，供評估教師融入教學所需的教師知識，並做為評鑑生物師資職前教育課程施行成效之參考指標(見圖 1.1)。. 生物師資教育課程符合情境學習理論的數位學習環境 TEACH. 生物教師知識評測工具. TPCK 資訊科技融入教學生物教師資訊素養. 圖 1.1 本研究之理念架構圖。本研究為瞭解職前生物教師何以順利進行資訊科技融入教學，故以 TPCK 為主軸探究其所應具備之教師資訊素養，並利用符合情境學習理論的數位學習環境– TEACH 配合師資教育課程的進行，同時透過教師知識評測工具評估其成效。. 13.

(29) 第三節. 研究的目的. 本研究旨在探究生物教師所具備之 TPCK，並發展可信、可靠的評估工具，以評測生物教師的 TPCK 是否足供以運用資訊科技融入教學，進而做為評估教育實習成效及改進生物教師檢定之參考。此外，本研究亦以情境認知學習理論的理念設計、架構網路教學設計輔助平台–TEACH 以融入現行生物師資職前教育學程的「生物教材教法」與「生物教學實習」兩門課程，期能對職前生物教師 TPCK 之成長有所助益，研究成果除可做為未來發展、設計生物師資職前教育課程之依據外，亦對培養符合當代教師素養需求並具備有效的資訊科技融入教學能力之教師有所助益。茲將本研究之目的臚列如下：一、探究在職與職前生物教師(此指生物職前教育學程學生)所具備用以進行資訊科技融入教學所需的 TPCK 內容及其 TPCK 的異同。二、發展並效化(Validate) TPCK 評測工具，供評檢生物教師所具備之 TPCK 之需。三、探究 TEACH 網站的發展以及符合情境學習理論的數位學習環境在師資教育課程的應用，並瞭解 TEACH 網站對職前生物教師教師知識發展的助益。四、探究 TEACH 網站在師資教育課程的使用，對提升職前生物教師資訊素養與教師知識的影響。 1. TEACH 網站的使用是否有助於提升職前生物教師的網路資訊評判標準？ 2. TEACH 網站的使用是否有助於提升職前生物教師對資訊科技所持的正向態度？. 14.

(30) 3. TEACH 網站是否有助於職前生物教師 TPCK 的改變？ 4. TEACH 網站是否有助於提升職前生物教師的 CK？ 5. TEACH 網站是否有助於提升職前生物教師的 PCK？. 15.

(31) 第四節. 名詞釋義. 一、職前生物教師(Pre-service Biology Teacher) 本研究所稱之職前生物教師，是指已修畢生物師資職前教育課程所規範之 1.通識教育課程；2.教育專業課程；3.生物學科專門課程，並正修習「生物教材教法」與「生物教學實習」兩門課程之學生。二、學科教學知識(Pedagogical Content Knowledge, PCK) 依據 Shulman (1986; 1987)所提出之觀點，PCK 意指一種教師所特有的知識，用以將其所具備之學科知識透過適切的教學表徵，使學習者得以進行學習並瞭解學科知識。PCK 的概念發展至今已有數十年，這期間有許多師資教育學者對 PCK 做出許多延伸的或不同的詮釋，因而學者們對 PCK 的意涵乃有未見一致的現象，因此，本研究基於文獻的探討，乃以下列五個向度來界定 PCK 的內涵，即：1.對教學內容的信念；2.評量的策略和方法； 3.對課程內容的認識；4.教學的設計；5.教學表徵的運用。三、資訊科技融入學科教學知識(Technological Pedagogical Content Knowledge, TPCK) 有鑑於以 PCK 一詞未足以適切描摹教師進行資訊科技融入學科教學所需教師知識之形貌，師資教育學者近年乃提出 TPCK 的想法以探討此種教師知識。雖然學界目前對 TPCK 的定義乃至於指涉之範疇尚無明確的共識，但就理念而言，多為探討教師有效進行資訊科技融入教學所需的知識，以及使教師得以轉化自身所具備的學科知識於資訊科技融入教學中，進而使學生得以建構自己的知識(Koehler, Mishra & Yahya, 2007; Niess, 2005; Suharwoto & Lee, 2005)。故本研究所欲探討之 TPCK 乃延伸自. 16.

(32) PCK 的構念，並參酌新近師資教育學者的觀點，將之界定為「生物教師所持之有關如何運用資訊科技進而將學科知識傳達給學習者並促進其學習的知識」，並利用前述之 PCK 五個向度，進一步深入探討生物教師在師資教育課程中之 TPCK 的發展。四、資訊素養(Information Literacy) 依據美國圖書館學會(American Library Association)在 1989 年的界定，「資訊素養」應包含四項能力，即：確認(To Identify)、評估(To Evaluate)、尋獲(To Locate) 和使用(To Use)各種資訊的能力(ALA, 1989)，本研究所言之「資訊素養」除涵蓋上述四項能例外，亦更廣義地納入有關資訊科技的應用，因此，「資訊素養」一詞在本研究中的界定亦包含「運用資訊科技的相關知識、技能」。五、情境學習(Situated Learning) 本研究所稱之「情境學習」係採取 Lave 和 Wenger(1991)的觀點，亦即：學習應從學習者所處的社會文化觀點出發，以營造具有情境脈絡的學習環境與學習過程，讓學習者得以透過實務演練的方式進行學習，也就是說，學習的發生是藉由學習者在實務社群(Community of Practice)中的參與，自社群的邊際(Peripheral) 逐漸往核心(Core)接近，終能與社群中具備精熟能力或知識者達到相當的過程。六、學習社群(Learning Community) 本研究所稱之學習社群乃採用王千倖(2003)所提之觀點，學習社群意指一群人透過溝通的方式，彼此分享觀念、知識、經驗、資訊或策略，以建立共同的學習目的，藉由其所創造的集體探究活動，進而擴展集體的知識與能力。. 17.

(33) 七、社會建構(Social Construction) 本研究所稱之社會建構係採用 Henriques (1997)的主張，亦即：知識是由一個社群所處的社會文化所形成，且個體須透過在這個社會中的互動而進行知識的建構，更甚而認為教與學皆屬於社會活動。. 18.

(34) 第貳章. 文獻評述. 本章共有四節，第一節首先探討資訊科技融入教學的發展與意義，並探討支持資訊科技融入教學的學習理論，再由國內外的國家政策瞭解資訊科技融入教學的重要性。第二節則評述資訊素養一詞的定義與意義，進而探討教師應具備的資訊素養。第三節接著以教師知識 (Teacher Knowledge)的向度出發，說明如何支持教師資訊科技融入教學，並整理 PCK 的意義，進而探討 TPCK 的發展及其內涵。第四節則在闡明情境學習理論的意義與發展，並評述如何將情境學習理論應用於職前教師學習環境的發展。. 第一節資訊科技融入教學 "...With the advent of everyday use of elaborate calculations, speed has become paramount to such a high degree that there is no machine on the market today capable of satisfying the full demand of modern computational methods." 這段美國在 1947 年所核發一份專利書中的文字，是 J. P. Eckert 和 John Mauchy 為他們所發明世界上首部可進行複雜運算的電腦– ENIAC 所填具。ENIAC 可說是首開近代電腦科技發展的先聲，亦是人類在運用具備運算功能科技產品上的重要里程碑。即使他們所開設的世界上第一間電腦公司終因營運不善而慘澹收場，但人類對於追求電腦科技進展的企圖心和腳步卻沒有因而停止，往後科技產品在運算速度與微型化這兩方面發展的速度可說是一日千里，也因而能快速融入近代人類的生活與文明，並帶來至深至遠的影響。近年來，電腦及相關科技的另一個重大突破則是網際網路的發展，1960 年代由美國軍方所架構出的通訊網路系統在 1980 年代移植於民生用途並普及後. 19.

(35) (Ealy, 1999)，迅速改變了人類原有的時間與空間思維。電腦與網路對人類生活的便利性在近年來也逐漸反應在各行各業中，其中當然包括了教育的領域，將電腦與網路科技融入於教學中的想法，也因而逐漸萌芽(Gregory & Stewart, 1997)。. 資訊科技與資訊科技融入教學科技的發展使得現在可用於教學中的科技產品不僅只是「電腦」而已，而且是包含許多通訊、聲音與影像多媒體的產品，這些結合電腦、視聽媒體與通訊網路並可用於呈現、傳播資訊的數位化科技，則合稱為「資訊科技(Information Technology, IT)」(楊家興，2000)，或者是「資訊通訊科技(Information Communication Technology, ICT)」。聯合國教科文組織也曾對此一名詞下過定義，其內容為：「資訊通訊科技意指被用於傳送、儲存、創造、分享或交換資訊的科技產品」。而在 1980 年代，英國政府也曾提倡資訊科技工具在各行業中的使用，認為這是一種可用於管理、傳播資訊與解決問題的重要工具，當然也可應用在教學之中。至於「資訊融入教學」或現今較為教育社群所通用的「資訊科技融入教學」則是資訊科技在教學中應用的結果(楊家興，2000)。美國國家教育統計中心(National Center for Education Statistics, NCES)在 2002 年出版的 Technology in Schools Suggestions, Tools, and Guidelines for Assessing Technology in Elementary and Secondary Education 報告中曾定義「科技融入教學(Technology Integration in Teaching)」為：「整合科技資源並將其實際應用於學校的日常工作及管理中」(NCES, 2002)。綜合而言，所謂的「資訊科技融入教學」，是指利用資訊科技輔助教學的進行(Dias, 1999)，亦即以融入、整合的方式在教學活動中應用資. 20.

(36) 訊科技，並能藉此支持與延伸課程目標，使學生能從事有意義的學習活動。也就是說，教師教學時能利用資訊科技，即電腦多媒體網路作為教學工具，配合授課內容與教學模式，並將之整合於特定的學科領域中，以提升學生的學習成效與資訊能力，使其教學能更有效地達到教學目標。亦有學者認為，「資訊科技融入教學」是利用資訊科技進行教學內容設計，並能提供學生較接近真實世界的學習情境，讓學生得以在學習的過程中發現、分析及解決問題，進而建構屬於自己的知識系統(何榮桂、顏永進，2001)，且能為現行教育活動帶來新的學習內容、方法、空間與情境(胡泰達，2004)。隨著時代的變遷與科技的發展，當新科技被應用於教育時，也將連帶推動教育中各層面的進展。由於電腦軟體與硬體的科技發展，教學工具也從黑板、投影機、電視，走向以電腦、網路應用為主流。在網路化的學習中，師生的角色也必須有所轉變，教師必須從一個演講者、知識介紹者，成為一個學習者伙伴；學生也不再是單純的聽講者，而是要以自我為導向和同儕合作學習(陳年興，2002)，其目的在於讓學生透過知識整合和創造，進而能夠養成解決問題的能力，而不再只是記憶知識與考試的機器。在過去的研究中，資訊科技被認為有許多固有的特質，足以輔助教學與學習的進行，並且有能力徹底改變課室中原有的社會與教育情境(Agostino, 1999; Berrien, 1998; Cuban, 1986)。然就資訊科技的本質而言，資訊科技的發展原本就不是單純為瞭解及解決教育的問題，因此，要如何去評估其實質的教育意義確實相當困難(Salomon, 1993)，但對教師來說，最重要仍是要能由教學的角度去評估資訊科技創新的價值(Ferdig, 2005, 2006)。. 21.

(37) 資訊科技融入教學的模式隨著不同的時代背景與教育思潮的變革，教育社群所認同的資訊科技融入教學模式也因之發生轉變，早期將資訊科技應用於教育研究上的目的，主要是為了實現個別化教學所採行的電腦輔助教學(CAI)，在行為主義盛行的當時，電腦提供了兩項重要的教學機制：一、反覆教學：利用電腦將教學數位化後，即可重複播放或放映，讓學習者能夠在電腦前反覆練習。二、學習回饋：當學生參與學習時，可藉由電腦軟體提出問題，並可在使用者答對時，透過播放文字、音樂、動畫等回饋給予使用者鼓勵，或在學習的過程依學生的回答，導向不同的學習途徑(Branching Program)，透過這些方式引起學生的學習動機而使他們樂於透過練習而達到學習的目的。由此可以瞭解，CAI 中所謂的互動電腦程式通常是用來達成訓練、測驗以及模擬等目的(Alavi, 1994)。因此，行為主義學者對 CAI 抱持著高度的期望，像 Skinner (1954)所提出的編序教學、教學機等構想即是著名的例子。雖說 CAI 的理念強調「參與」和「互動」，但實際上卻是僅存在於學習者與機器間的互動而已，且僅是單純地使用電腦取代書本與授課內容來進行知識傳遞，並非利用資訊科技來創造一個主動的、有回應的學習環境(Bork, 1986)。至 1980 年代後期，建構論的理念與網際網路的崛起，過去以教師(教學)為中心的資訊科技融入教學模式逐漸受到質疑，與網路結合並以學習者為中心的「新」資訊科技融入教學逐漸地在這個時候取代了單機的 CAI，隨之而起的是電腦輔助學習、遠距教學與網路教學等模式。Jonassen (1990)即曾指出，網際網路所蘊含的超媒體(Hypermedia) 特質，比起過去的 CAI 更近似於人類存取知識的型式，而網際網路本. 22.

(38) 就是一種開放性的學習環境(Open-ended Learning Environment)，也因具備了網狀的資訊交換特質，學習者即可透過非線性(Non-linear)的模式，任意經由存在於網路上的連結點向外延伸學習，且同時可有縱向與橫向的學習方向(Spiro & Jehng, 1990)，意指學習者可藉由點選超連結的方式與超媒體和超文本(Hypertext)互動，並透過網路的媒介與伺服器進行溝通，進而產生具有生產力(Generative)的活動，學習者可以自由選取獲取資訊的類型、數量與方式，即是一種學習者自我導向的學習(Descy, 1997; Land & Hannafin, 1996)。此教學模式與過去線性的 CAI 在教學活動的進行上相差甚遠，尤其在支持客製化(Customized) 教學的功能上，較 CAI 更具彈性(Bourne, 1990)、開放性、互動性與多重訊息特質(Land & Hannafin, 1996)，同時網際網路的介面更具有支援多樣化媒體、遠端存取與多人互動的特色，故不只可以用來支持不同模式的學習，更可用以加速社會互動的機會(Jefferies, 2003)，也因而適合作為支持學習社群進行實務互動的平台。由上述的文獻評析可以瞭解資訊科技融入教學在當代教學與學習中的重要性，也可得知這是目前教育的新潮流，因此，目前世界各先進國家無不積極擬定教育政策或計劃，以配合並因應教育發展趨勢 (何榮桂，2001)，同時也不遺餘力投注各項資源於資訊基礎建設中，舉凡美國的 NGI(Next Generation Internet)與 I2(Internet 2)、歐盟的 eEurope 2005: An information society for all、日本的「資訊新政」與「資訊化教育立國」、香港的「五年策略」和「數碼港」、馬來西亞的 MSC (Multimedia Super Corridor)和「多媒體走廊」，以及新加坡的「IT2000」、「智慧島」、「Singapore ONE」、「ICT21」等計畫皆是，而這些政策無非是期望該國能在數位經濟的新時代，立足於國際間並能扮演重要的角色。而我國則有如行政院所推動的「M 臺灣計畫」，. 23.

(39) 自 2004 年起編列五年 370 億元的預算，以「行動臺灣、應用無線、躍進新視界」為發展願景，並以「打造全球第一雙網應用服務環境，帶動臺灣第三個兆元通訊產業發展」為具體目標，藉此將臺灣育成為全球第一個雙網應用島。. 我國的資訊科技融入教學相關教育政策回顧我國在資訊科技融入教學相關政策的發展緣起，可追溯至七十一學年度教育部中教司選擇十二所高中，進行實驗性質的電腦教學，至今己有二十多年的歷史，當年十一月並由「行政院資訊發展小組人才培訓組」成立資訊課程及設備標準委員會，以進行我國資訊教育課程及設備標準之研擬。至 1984 年教育部所公佈的「各級學校資訊教育課程及設備暫行標準」，才首次對各級學校之資訊課程、目標、教學環境、軟硬體設備及人才培育等作詳實的規劃，以作為各校推行資訊科技融入教學的政策依據。而教育部也於 1988 年開始補助國中電腦設備，昔日的臺灣省政府為配合此一政策，也在同年元月公佈了臺灣國民中小學資訊教學及應用推展計畫，以協同教育部及各縣市政府提供經費予國中購置電腦設備。在 1993 年以前，雖然中央政府教育機關逐年撥款補助中小學電腦相關設備，不過並無定期發予電腦輔助教學軟體，因此中小學階段的資訊科技融入教學在推行進度上一直並不理想，直到 1994 年教育部開始推動的「E-mail 到中小學」、1997 年「NII(National Information Infrastructure)人才培訓計畫」、1997 年「遠距教學中程實施計畫」、 1998 年的「資訊教育基礎建設(NII)」、2000 年的「中小學資訊教育總藍圖」等統整型計畫，開始著手有系統地推動我國資訊科技與教育的政策，至 2001 年為改善 NII，教育部更執行了「擴大內需方案」以. 24.

(40) 加速資訊建設，翌年提出了「資訊種子學校建置與教師團隊培訓計畫」，至 2003 年則繼續進行「教育部補助資訊種子學校建置與教師團隊培訓作業要點」，藉此補助辦理中小學資訊種子學校建置及種子教師團隊之培訓。政府在近年來推動「綠色矽島」的資訊基礎建設，可說是目前臺灣教育環境能夠高度 e 化的重要推手，以 2002 年 5 月通過的「數位臺灣計畫」為例，目標是在六年之內 600 萬戶寬頻到家，打造臺灣成為亞洲最 e 化的國家。並且計畫建構全民網路學習系統，俾迎接已然到來的臺灣網路社會，同時力行提昇中小學網路學習內容品質、培養高中學生網路資訊設計創作能力、均衡城鄉之間在網路資訊服務品質，以及擴大社會一般學習資源網路化。. 符合資訊科技融入教學理念的學習理論在今日，資訊科技儼然已成為教學與學習不可或缺的工具，然而許多有關資訊科技融入教學的研究為人所詬病之處，乃在於其本質上欠缺厚實的理論架構支持，且研究的導向多為運用科技的必要性所驅策而非透過理論的支持(Koehler et al., 2007)，國內的學者劉世雄(2001) 也認為，國內外科學教育的研究發展中，資訊科技融入教學並無獨特的派典(Paradigm)，因此，如果僅以個別的研究與教學來進行論證，很容易在研究方法或成效上產生爭議，進而減損其在教育研究領域的價值，因此在進行資訊科技融入教學前，必須在瞭解其背後的學習理論基礎，才能正確地評估教學的實用性與成效。茲將常見於文獻中用以支持資訊科技融入教學的學習理論簡述如下：一、行為主義心理學：行為主義的理論認為，學習是學習者經由. 25.