自然與生活科技電腦輔助學習教材製作之行動研究--以國小六年級「天氣的概念」單元為例

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國立台中教育大學自然科學教育研究所碩士論文

指導教授：葉聰文博士

自然與生活科技電腦輔助學習教材

製作之行動研究--以國小六年級

「天氣的概念」單元為例

研究生：莊益銘撰

中華民國九十五年一月

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自然與生活科技電腦輔助學習教材製作之行動研究 --以國小六年級「天氣的概念」單元為例中文摘要本研究依據相關的學習理論與電腦輔助學習理論，建置一個電腦輔助學習教材，本著「教師即研究者」之理念，並以行動研究方案，探討一位小學教師於建置電腦輔助學習教材之過程中遭遇到何種問題;以及探討電腦輔助學習教材內容是否能引發學童之學習興趣，最後是研究者對於行動研究歷程的反省與建議。研究設計採行動研究方式，針對南投縣國小六年級一個班的 32 位學生為研究對象。所使用的研究工具為研究日誌、CAL 興趣問卷、「天氣的概念」成就測驗、半結構性晤談、網路討論區和留言版。研究結果顯示：一、行動研究中所累積之研究心得，能增進 CAL 教材的設計：以學習者的回饋與研究者自我的省思讓電腦輔助教材更切合學習者需要。二、網路資源對增進 CAL 教材的學習效益：由於知識平台的擴展，善用網路資源，可以事半功倍。三、電腦輔助學習教材可以提升學童之學習興趣：由 CAL 興趣問卷中，大部分學童皆認為電腦輔助學習教材可以提高學習興趣。關鍵字：電腦輔助學習、行動研究、天氣概念、學習興趣 Ⅰ

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An Action Research of Computer-assisted Learning Design in Natural and Life Technology Subject ─── The Unit of “The Concept of The Weather”

Abstract

Based on the correlation learning theories and the computer-assisted learning theories, the author wanted to design computer-assisted learning material. With the belief in "teachers are researchers", investigated what kinds of problem an elementary school teacher would encounter when designing computer-assisted learning material through action study. The author also examined whether the content of the computer-assisted learning material can stimulate students’ interest. The last part of the research is about the introspection and the suggestion. The research adopts action study using 32 sixth graders for the research subjects in Nantou County. The research tools were the diary of the action study, CAL motivation questionnaire, the achievement test of the weather concept, half constitutive property interview, the network discussion area and the message board. . Based on practical teaching activities, the author found the followings:

1. The accumulation of the action study is the way to enrich the content of computer-assisted learning material：

By the data of learners’ feedback and the author’s introspection let the computer-assisted learning material to better meet students’ need.

2. The network resources can improve the computer-assisted learning material：

Owing to the expansion of knowledge platform, making good use of network resources can yield twice the result with half the effort.

3. The computer-assisted learning material is able to promote the students’ learning motivation：

By using CAL motivation questionnaire, the author found students promoted their learning motivation via the computer-assisted learning material.

Keywords: computer-assisted learning、action research、weather concept learning motivation

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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．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．３第三節研究範圍與限制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．３第四節名詞解釋．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４第二章文獻探討．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．５第一節電腦輔助學習的發展．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．５第二節電腦輔助學習的學習理論．．．．．．．．．．．．．．．．．．７第三節電腦輔助學習教材之探討．．．．．．．．．．．．．．．．．１７第四節學生該學會什麼．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２０第五節ｋ１２數位學校．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２６第六節電腦輔助學習實徵性文獻探討．．．．．．．．．．．．．．．２８第三章研究方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．３９第一節研究情境．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．３９第二節研究架構與設計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４１第三節研究工具．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４９第四節研究步驟．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．５２第四章研究結果與發現．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．５５第一節行動研究歷程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．５５第二節初探研究結果與發現．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．５７第三節第一次教學過程與討論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．７１第四節第二次教學過程與討論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．９４第五節完成後之 CAL 教材架構內容．．．．．．．．．．．．．．．．１０３第六節 CAL 教材設計與製作．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１１３第五章結論與建議．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１１５第一節結論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１１５第二節建議．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１１７ Ⅲ

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第六章結論與建議．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１０９參考文獻．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１１８中文文獻．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１１８英文文獻．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１２４附錄附錄一「天氣的概念」單元學童學習狀況問卷．．．．．．．．．．．１２６附錄二學生對於「天氣的概念」CAL 教材內容評鑑問卷．．．．．．．．１２７附錄三教師對於「天氣的概念」CAL 教材內容評鑑問卷．．．．．．．．１２８附錄四國小六年級「天氣的概念」單元前後測試題雙向細目表．．．．１２９附錄五「天氣的概念」前測題目．．．．．．．．．．．．．．．．．１３０附錄六「天氣的概念」後測題目．．．．．．．．．．．．．．．．．１３１附錄七專家效度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１３２

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Ⅳ

表次

表 2-1-1 電腦輔助教學/學習之發展紀要表．．．．．．．．．．．．．．．．６表 2-3-1 電腦學習環境與傳統學習環境之差異．．．．．．．．．．．．．．１９表 2-4-1 九年一貫課程「自然與生活科技」領域有關天氣概念之教材內容．．２０表 2-4-2 南一版教科書有關天氣概念的單元分析．．．．．．．．．．．．．２２表 2-4-3 本單元「天氣的概念」的教材內容．．．．．．．．．．．．．．．２３表 2-4-4 天氣的迷思概念．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２４表 2-6-1 認為電腦輔助學習對於提升國小學童學習興趣之論文．．．．．．．３３表 2-6-2 認為電腦輔助學習有助於國小學童學習概念之論文．．．．．．．．３４表 2-6-3 學童對於電腦輔助學習持正面態度之論文．．．．．．．．．．．．３５表 2-6-4 認為電腦輔助學習能提高學習成效之論文．．．．．．．．．．．．３６表 3-2-1 學生資訊背景分析表．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４５表 3-2-2 電腦輔助學習教材編輯軟體簡介．．．．．．．．．．．．．．．．４６表 3-2-3 教材發展之構想．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４７表 3-3-3 資料來源的代號．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．５１表 4-1-1 行動研究的歷程表．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．５５表 4-2-1 「天氣的概念」單元學童學習狀況問卷人數統計表．．．．．．．．５８表 4-2-2 第一次晤談架構表．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．５９表 4-2-3 教師對於「天氣的概念」CAL 軟體內容評鑑問卷統計表．．．．．．６７表 4-3-1-1 前後測題目第一題與本教材對應之單元與基本概念．．．．．．．７７表 4-3-1-2 前後測題目第一題之成效分析．．．．．．．．．．．．．．．．７７表 4-3-2-1 前後測題目第二題與本教材對應之單元與基本概念．．．．．．．７８表 4-3-2-2 前後測題目第二題之成效分析．．．．．．．．．．．．．．．．７９

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Ⅴ 表 4-3-3-1 前後測題目第三題與本教材對應之單元與基本概念．．．．．．．８０表 4-3-3-2 前後測題目第三題之成效分析．．．．．．．．．．．．．．．．８０表 4-3-4-1 前後測題目第四題與本教材對應之單元與基本概念．．．．．．．８１表 4-3-4-2 前後測題目第四題之成效分析．．．．．．．．．．．．．．．．８１表 4-3-5-1 前後測題目第五題與本教材對應之單元與基本概念．．．．．．．８２表 4-3-5-2 前後測題目第五題之成效分析．．．．．．．．．．．．．．．．８２表 4-3-6-1 前後測題目第六題與本教材對應之單元與基本概念．．．．．．．８３表 4-3-6-2 前後測題目第六題之成效分析．．．．．．．．．．．．．．．．８３表 4-3-7-1 前後測題目第七題與本教材對應之單元與基本概念．．．．．．．８４表 4-3-7-2 前後測題目第七題之成效分析．．．．．．．．．．．．．．．．８４表 4-3-8-1 前後測題目第八題與本教材對應之單元與基本概念．．．．．．．８５表 4-3-8-2 前後測題目第八題之成效分析．．．．．．．．．．．．．．．．８５表 4-3-9-1 前後測題目第九題與本教材對應之單元與基本概念．．．．．．．８５表 4-3-9-2 前後測題目第九題之成效分析．．．．．．．．．．．．．．．．８６表 4-3-10-1 前後測題目第十題與本教材對應之單元與基本概念．．．．．．８６表 4-3-10-2 前後測題目第十題之成效分析．．．．．.．．．．．．．．．．８７表 4-3-11 「天氣的概念」前後測之教材修正表．．．．．．．．．．．．．８８表 4-3-12 學生對於「天氣的概念」CAL 軟體內容評鑑問卷調查統計表．．．８９表 4-3-13 學生對於「天氣的概念」CAL 軟體內容評鑑問卷文字題部分統計．９０表 4-3-14 第一次行動方案後之 CAL 教材監控指標修正表．．．．．．．．．９３表 4-4-1 學童使用 CAL 教材之現況．．．．．．．．．．．．．．．．．．９７表 4-4-2 CAL 教材主題瀏覽次數表．．．．．．．．．．．．．．．．．．９８表 4-4-3 第二次行動方案後之 CAL 教材監控指標修正表．．．．．．．．１０２

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Ⅵ

圖次

圖 3-1-1 電腦教室平面圖．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４０圖 3-2-1 研究架構圖．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４１圖 3-2-2 教材單元定位圖．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４２圖 3-2-3 「天氣的概念」單元之教材架構分析．．．．．．．．．．．．．．４３圖 3-2-4 CAL 教材研究及設計架構圖．．．．．．．．．．．．．．．．．．４４圖 3-4-1 研究步驟流程圖．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．５２圖 4-3-1 第一次行動方案之議題討論區．．．．．．．．．．．．．．．．．７４圖 4-3-2 第一次行動方案之學生留言之資料．．．．．．．．．．．．．．．７５圖 4-4-1 第二次行動方案之學生留言之資料．．．．．．．．．．．．．．．９６圖 4-5-1 天氣的概念 CAL 教材架構圖．．．．．．．．．．．．．．．．．１０３圖 4-5-2 「天氣的概念」CAL 教材首頁．．．．．．．．．．．．．．．．１０４圖 4-5-3 「天氣的概念」CAL 教材操作方式說明．．．．．．．．．．．．１０４圖 4-5-4 「天氣的概念」CAL 教材歷史與天氣．．．．．．．．．．．．．１０５圖 4-5-5 「天氣的概念」CAL 教材天氣學家的故事．．．．．．．．．．．１０６圖 4-5-6 「天氣的概念」CAL 教材水的循環．．．．．．．．．．．．．．１０７圖 4-5-7 「天氣的概念」CAL 教材名詞解釋．．．．．．．．．．．．．．１０７圖 4-5-8 「天氣的概念」CAL 教材天氣圖．．．．．．．．．．．．．．１０８圖 4-5-9 「天氣的概念」CAL 教材觀測天氣的儀器．．．．．．．．．．１０９圖 4-5-10「天氣的概念」CAL 教材天氣的影片．．．．．．．．．．．．１０９圖 4-5-11 「天氣的概念」CAL 教材颱風．．．．．．．．．．．．．．．１１０圖 4-5-12 「天氣的概念」CAL 教材遊戲區．．．．．．．．．．．．．．１１０

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Ⅶ

圖 4-5-13 「天氣的概念」CAL 教材自我挑戰區．．．．．．．．．．．．１１１圖 4-5-14 「天氣的概念」CAL 教材好站相連．．．．．．．．．．．．．１１２

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第一章緒論

在「行政院提升國家競爭力ＮＩＩ計畫、中華民國教育報告書邁向二十一世紀的教育遠景」中，已經訂定十年(八十六年七月至九十六年六月)的資訊教育基礎建設計畫，主要目的在於改善各級學校資訊教學、電腦輔助教學，用以建置一個全方位的資訊教學環境。由此可知，資訊科技對於國小教育之重要性。因此本章分成四節分別說明「背景與動機」、「目的與問題」、「研究範圍與限制」、「名詞解釋」等。第一節研究背景與動機一般教學活動常因忽略引發學習者學習動機的重要性，而使教學效果大為降低。研究如何使教學活動進行得更有效率，且同時能增強學習者的學習意願，常是教育工作者亟思改進的教育要點（黃美珠，民 86）。如今隨著個人電腦的普及與網際網路的發明，改變了「教」與「學」的傳統意義，使教育工作者能藉由科技發明所帶來的便利，來設計更符合教學理論的教學活動，另一方面對學習者而言，將脫離傳統教學模式的束縛而能主導學習活動的進行（鄭宗文，民 90）。一般教學常使用下列素材作為教學輔助媒介：實體材料、文字資料、圖案照片資料、語音資料與視訊資料等。若欲將這些素材使用在教學活動中，勢必需要許多撥放器材的協助，如投影機、視訊撥放器材等。如今利用電腦具備整合多媒體資料的能力，不僅能將各式分散的教學資源整合成單一多媒體教材，更重要的是，利用電腦具備數位模擬的能力，教育工作者將能根據教學活動設計可供學習者在模擬真實教學活動的虛擬互動學習環境中進行學習（孫春在，民 84）。在此互動的虛擬環境中，學習者將不再受學習時間與物理空間的限制，因此更能根據個人的需求選擇合適的學習單元進行學習（林奇賢，民 87）。利用電腦所設計的教學活動具備「提供經驗」（experiencing）、「告知訊息」

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(informing)、「增強學習」 (reinforcing)、「整合資訊」 (integrating)、與「重複利用」（utilizing）等五項重要功能（Thomas and Boysen，1984）。因此若能適當應用這五大功能，設計合適的數位教學素材或電腦輔助學習系統，將能拓展學習者的學習方式而使學習過程變得更有教育意義。電腦輔助學習對於學習者不僅有教育上的益處，亦能拓展其應用數位科技的能力（徐加玲、張雅芳，民 92）。根據教育部於民國九十二年所頒布的「國民中小學九年一貫課程綱要」，其中十大基本能力中的第八點關於運用科技與資訊：「正確、安全和有效地利用科技，蒐集、分析、研判、整合與運用資訊，提昇學習效率與生活品質」。可見運用電腦來幫助個人進行學習活動，以培養處理生活資訊問題的能力，當是目前國民教育的重要項目。電腦具備以數位虛擬環境來模擬真實世界的自然現象的能力。對於自然科學的教學工作者與學習者而言，電腦所提供的虛擬情境都是一項非常值得利用的工具。因為許多自然科學現象與日常生活經驗之間的差距非常遙遠，以傳統的教學模式，教育工作者很難讓學習者將科學現象與其生活經驗相結合以建構其科學概念（黃子欣，民 92）。而研究單元的學習目標是希望學生能透過觀察雲、霧、露、霜等現象，以達成能瞭解天氣變化的意義，但其中許多天氣現象並非隨時皆有機會能夠進行觀察，如此將造成學生的學習困難。使用情境式電腦輔助學習或許能改善此種學習困境（許瑛玿、廖桂菁，民 91；黃顯宗、劉淑惠、楊德思，民 92）。本研究擬採行的研究方案如下：設計合宜的電腦輔助學習教材，然後讓學童進行電腦輔助學習，探究其學習過程，研究其學習成果。根據這些研究結果以改進輔助學習教材的設計方式及學習內容，以設計一個較符合學生學習該單元的學習教材。

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第二節研究目的與待答問題本研究的目的在於探討如何設計一個能有效輔助教師教學的電腦學習教材，讓學童能進行個人彈性化學習。近年來由於「教師即研究者」（teacher as researcher）的理念逐漸受到重視，對於教師本身的在職進修和專業成長，具有正面意義（蔡清田，民86）。因此本研究以「行動研究」的方式，去蒐集學生之回饋資料，再由研究者的反思，修正電腦輔助學習教材。本研究的待答問題如下：一、研究者在設計電腦輔助學習教材的研發過程中所遭遇的問題為何？如何尋求解決的方法？二、如何改進研究者擬定的行動研究方案？三、探討研究者研發的電腦輔助學習教材對增進學生的學習興趣影響？第三節研究範圍與限制本研究對於研究者而言，不論在教學方法及設計電腦輔助學習教材上，都是一項新的挑戰，因此在本研究的過程中，研究假定及限制如下：一、研究假定（一）研究的對象已具備電腦基本操作能力。（二）男生和女生對於使用電腦的基本能力與學習興趣，不存在顯著的差異性。（三）研究的對象及參與電腦輔助學習軟體評鑑的國小教師均能針對問卷調查的內容誠實回答。

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二、研究限制（一）本研究的樣本，以南投縣某國小六年級一個班為對象進行研究，不宜將本研究結果作過多推論。（二）本研究的電腦輔助教材所涉及的學習內容，主要依據南一書局所編的國小六年級「自然與生活科技」第七冊第四單元「天氣的變化」進行編製，如需推論至其他的單元，尚待進一步的驗證。（三）本研究所發展的 CAL 教材，基於人力、物力、及時間的限制，在數位技術及美術設計上無法與一般市面販售的商業版的多媒體學習軟體比較，因此重點強調教材內容的呈現方式及編排次序，均根據教育理論進行設計，並符合學習者的先備知識條件要求。第四節名詞解釋一、電腦輔助教學（Computer-assisted Instruction，簡稱CAI）：利用電腦幫助學習者學習，或幫助教學者教課（邱貴發，民81）。二、電腦輔助學習（Computer-assisted Learning，簡稱CAL）：教學者依據教學和學習目標，並根據學習原理，所設計出的電腦應用軟體，以電腦作為教學的媒介，使學習者可以自己掌控學習過程來進行學習。（黃瑞龍，民92）。三、行動研究（action research）：指實務工作者結合學者專家的力量，針對實務問題進行研究，以謀求解決實際所遭遇的問題（吳清山、林天祐，民88）。四、高成就與低成就學生：本研究以32名樣本，在「天氣的概念」前測中得分最高三名為高成就學生，得分最低三名為低成就學生。

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第二章文獻探討

本章共分成六個章節來討論電腦輔助學習的發展，電腦輔助學習的學習理論，電腦輔助學習教材設計之理論基礎，學生該學會什麼、K12 數位學校及電腦輔助學習實徵性文獻等，藉由探討以上各類文獻，作為本研究發展過程與實施之基礎。第一節電腦輔助學習的發展電腦輔助教學主要是針對老師的教學需求為主，是從教學的觀點出發，而電腦輔助學習是針對學生的學習需求，是從學習主體的觀點出發。邱貴發（民 83）認為研究發展電腦輔助學習產品（電腦書、電腦家庭教師、電腦輔助學習工具）的原動力是來自研究發展者的教育信念。透過教育信念的呈現，學生能有運用多媒體自我學習的機會。然而不管是從教學或學習的觀點出發，資訊科技必須加以整合，並且以無縫的（seamless）方式使資訊科技支持與延伸課程目標，使學生產生有意義的學習（Dias,1999）。程似錦（民 86）指出 CAI 始於 1950 年代，在發展初期受到行為主義的影響，所設計的都是屬於直線式的程式（linear programming），所發展的質與量均不夠理想。到了 1960 年代，在認知心理學派的興起下，以及訊息處理理論之研究發展，提供了設計與製作之實徵性理論與原則。到了 1970 年代，CAL 軟體才受到重視，也開始有了市場上的需求與競爭，軟體開發人員從此融入了教學理論，學習者的角色也不再被視為是被動的，學習者可依自己的程度、條件、狀況，自行選擇學習的教材與控制學習的速度，CAI 乃漸漸朝向 CAL 的方向發展。在此期間電腦科技的日新月異，硬體與軟體功能均大有進步，於是結合了文字、影像、圖形、聲音、動畫、影片等多媒體系統，使 CAL 朝向更活潑、更多元的方向發展。

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王瓊德、郭允文（民 90）指出我國的 CAL 溯自民國七十一年起，由國科會推動「電腦科技於科學教育之應用」之研究開始至今，在民國七十一年至八十二年間，有關「CAI」的研究每年大約有二十件的成長，且大都偏重在教學軟體的設計上。民國八十二年起，由於電腦網路開始使用，國科會開始規劃推動「CAL」的研究，利用電腦提供學習者適當的學習環境，改變過去以電腦輔助教師教學的方式，而以輔助學生學習為重點。吳鐵雄(民 81)提出以電腦輔助學習一詞來取代電腦輔助教學，因為他認為電腦輔助學習的意涵較為廣泛，包含了電腦輔助教學、電腦引導教學及電腦加強教學。表 2-1-1 電腦輔助教學/學習之發展紀要表時間內容發展 1950 年代 CAI 在發展初期受行為主義的影響所設計的都是屬於直線式的程式，所發展的質與量均不盡理想。 1960 年代在認知心裡學派的興起下以及訊息處理理論之研究發展，提供了設計與製作之實徵性理論與原則。 1970 年代 1. CAI 軟體受到重視、需求與競爭。 2. CAI 融入了教學理論。 3. CAI 朝向 CAL 發展。 4. 受軟、硬體進步的影響，CAL 進入了多媒體時代。 1982 年 1. 由淡江及中興大學開始以大型電腦進行 CAI。 2. 國科會嘗試推動使用個人電腦做 CAI 的研究計畫。 1985 年國科會推動「數學教育研究計畫」，探討如何利用電腦進行數學實驗。 1992 年學者吳鐵雄提出以「CAL」一詞取代「CAI」。 1993 年 1. 在 1982—1993 年間，有關「CAI」的研究每年大約有二十件的成長。 2. 1993 年起，國科會開始規劃推動「CAL」的研究，利用電腦提供學習者適當的學習環境，改變過去以電腦輔助教師教學的方式，而以輔助學生學習為重點。（資料引自程似錦，民 86；王瓊德、郭允文，民 90；黃瑞龍，民 92）

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第二節電腦輔助學習的學習理論邱貴發（民85）指出電腦輔助學習的研究設計應由學習理念主導，不應該在沒有教育觀念的情形下，被電腦科技拉著跑；不論電腦科技如何進化，當要把電腦科技運用在學習上，應先以教育觀點考量電腦科技在學習上的可行性。因此要讓電腦教學輔助學習教材精緻化，必須要有適當的學習理論作為發展教材的理論基礎。因此在這裡將針對本研究所使用到的學習理論進行探討：一、Nelson超文件理念。二、編序教學。三、建構主義。四、情境學習理論。五、合作學習理論。一、Nelson超文件理念（一）Nelson超文件的本質與內涵　由於 WWW 的文件整合的方式是透過超連結方式互相參考，所以，一般將此類文件稱為「超文件」（hypertext document）。 Nelson於1978年首先創造「超文件」一詞，Nelson（1990，引自沈中偉，民84）認為超文件的使用者可按照自己的需求、興趣、學習速度、學習時間等，來任意連結相關的節點，而各個節點可以鏈結的方式將其串連起來，如果以超文件與傳統的圖書做比較，傳統的圖書是一頁一頁以循序式（sequential）的方式呈現資訊，而超文件是非循序式（nonsequential）的。（二）Nelson超文件對於電腦輔助學習的意義使用超文件模組教材具有下列特性（丁志仁，民 90；蔡文正，民 90）： 1.可以用來編製成電子書在電子環境中快速散播，同時使用國際化的格式，有利於與國際的社會交流。 2.以每個單元為編寫的模組，將單元稍加修改整合成為學校本位課程發展的計劃基礎。

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3.使用多媒體方式的教材呈現，讓教材的數位模組化，增進教材內容的互動化，讓教師可以整合教學資源，有利於教學與學習資料庫的建立。 4.自由軟體（Free software）的使用可以拷貝（Copy）、修改、傳播，同時也會有許多更新的版本出現，有利課程的發展。學習者可藉由許多不同位置來取得同一資訊，這是傳統圖書所做不到的（Jonassen，1988；引自胡瑞明，民 90）。透過推展資訊教育來提昇教師資訊素養，利用分享網路資源與大量使用自由軟體，配合網際網路的互動與即時性以及超文件多媒體呈現多元與多樣性，相信可讓學習課程更生動活潑，增進學生學習動機與學習興趣。互動性的操作介面可讓學生自我主動的學習，加上資訊科技的成熟與網路的普及，將可以實現 Nelson 的超文件理念。二、編序教學（一）編序教學的本質與內涵

編序教學（programmed instruction，簡稱 PI）是將學校教科書改編為合於學習心理學，便於學生學習，從而提升教學效果的一種教學法（張春興，民 83）。編序教學是一種讓學習者自我學習的教學方式，使用練習題、教科書或電腦設計軟體去教導學習者，進而幫助他們達成一種表現的成就（Brewer,1997；引自沈翠蓮，民 90）。張春興（民 83）指出 Skinner 在 1954 年提出編序教學，先把教材內容經過分析之後，將一個大單元切割為數個小單元，各小單元按其先後層次的關係加以組織，由淺入深，由簡而繁，逐一呈現，由學生的反應，給予適當的回饋，並依此選擇適當的教學內容提供給學生；因此由這個概念延伸出來的電腦輔助教材，當中的「學生參與」以及「教學互動」，強調的是學習者與機器之間的互動，而且提出當時教育理論中一些重要的觀點︰一是反覆教學，二是增強原理，三是回饋機制。

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針對 Skinner 的論述，張春興（民 83）指出編序教學在設計上有以下原則： 1.先行確定學生的起點行為及終點行為。 2.將整個教學單元細分成很多小單元，並按小單元的邏輯順序編列由易而難的教材，這是編序教學最顯著的特點，循序指導學生完成學習，而且有助於提升學生辨別能力與綜合能力。 3.採連續漸進法逐步完成學習，學生必須自己切實閱讀、填寫、核對、進而學會。 4.教師配合教學的機會，依後效強化原理，立即給予學生回饋。這種效果，不但能引起學生的積極反應，而且符合「準備」與「動機」的原理，讓學生有繼續再學和努力完成的動力。 5.以個別化教學方式實施，使學生可以自由的調整其學習速度，以符合自己的能力，適合自己的興趣和需求，依照自己的步調完成作業。 6.讓學生在自動的情境下，每個人都能達到自己預定的學習。一般的教學方式比較缺乏正確的記錄，可以提供教師反思教學策略及教材內容；但使用編序教學時，可以根據學生學習之記錄來修正教材細目。例如一個細目大部分的學生都寫錯，則表示這個教材細目有需要修正之處，而這種修正是經由學習者自己的操作和實際的反應而改進的。（二）編序教學對於電腦輔助學習的意義沈中偉（民 84）提出設計多媒體教材之原則如下： 1.在設計之前，應先要確定學習目標、學習者的特性與先備知識。 2.先分析教材，將每個大單元分成數個小單元，每次教導一個小單元，以利學習。 3.教材安排上由易而難呈現。 4.回饋或增強之呈現方式應適合學習者的年齡、程度與需求。 5.當學習者到教學目標時，應給予正增強，而且所給予之增強應讓學習者無法預測或不固定，以維持學習動機。

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6.回饋應該是積極性的與親和性的，不是諷刺性的。 7.對於正確的回答應該給予立即回饋。 8.對於錯誤的回答應給予訊息性的回饋（informative feedback），或改正性的回饋(corrective feedback)，提示為何回答是錯誤的，鼓勵學習，深入思考。在教學現場中，編序教學中的回饋原則與增強原則，亦是教師常用的教學原理，因此將編序教學中的回饋與增強原理融入在電腦輔助學習教材中，將可使電腦輔助學習教材更完善。三、建構主義（Constructivism）（一）建構主義的本質與內涵　建構主義 1980 年代開始流行迄今的學習理論，是一種源自於哲學、心理學與神經機械學的理論。大部分的學者皆認同建構主義植基於康德（Immanuel Kant）的批評主義以及 Nelson Goodman 建構學說和 Giambattista Vico 的知識建構理論；而心理學上認為建構主義源自於皮亞傑（Piaget）的發生認識論及布魯納（Bruner）的認知心理學等（沈中偉，民 84；朱則剛，民 85；林生傳，民 87）。建構主義的派別雖然眾多，但依據 Von Glaserfeld（1990，引自林生傳，民 87）歸納建構主義的三大共同主張為： 1.知識並不是由被動承受或由感覺及溝通得到的，而知識是認知的主體主動建造起來的。 2.認知的功能是為了調適（adaptive），即適應實際生存的生活。 3.認知的功能在於組織認知主體的經驗世界（experitial world），不在發現客觀的本體世界。建構主義強調學習者在認知過程中的主動性與建構性，希望學習者藉由舊有的知識經驗，經過概念的衝突，進而調適內化主動建構自己的知識。

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（三）建構主義的教學理念　當教師將建構主義實際應用於教學活動時，會發現到教師的「教」並不等於學生的「學」（曾振富，民 89）。因此 Merrill(1991)主張教學活動不應該為「教」而設計，而應該為「學」而設計。而根據林生傳（民 87）的主張，依據建構主義所產生的教學理念如下： 1.教學情境中的主角變成是學生。 2.教學是一種激發學生建構知識的歷程。 3.學生的學習結果不必也不可能都是相同的。 4.學生所學的課程也不是一本一本的教科書所組合，也不是課程標準所列出的科目，而是學習者參與學習活動中自己所建構的知識。 5.教學的設計主要在安排具有啟發性的學習情境。 6.教學的發展活動以協商、對話的方式在進行，是互相辨證的、不是規範的，並且懂得尊重他人的意見。 7.教師已不是知識的傳授者，而轉型成輔助者、詮釋者、經理者。 8.重視學習的過程甚於學習結果。 9.使用多元動態的評量方式在教學評量中。（三）建構主義對於電腦輔助學習的意義皮亞傑在其發生知識論（Genetic Epistemology）中指出，主體建構知識，並透過環境的交互作用，漸次發展與精緻化新的認知運作方式和基模（schema）(郭重吉，民 86)。因此曾振富（民 89）指出建構主義對於電腦輔助學習的意義可分為： 1.提供個體知識發展及社會互動的虛擬環境由於網路多媒體的虛擬特性，透過網路虛擬實境的模擬，提供兒童一個可以親身經歷的學習空間。藉由此虛擬的互動環境，使兒童在操弄、探索中建構起個體的知識意義。

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2.讓個體依需求主動搜尋資料並與社會互動兒童在多采多姿的網路環境中學習，提高了學習動機與效能。在整個網路學習活動中與網路學習社群互相討論、互相研商、互相觀摩，在真實的網路環境中，與社會作最直接的互動，已達成知識建構的共識。 3.在互動的經驗中建構屬於個人的知識意義在網路的互動環境中，兒童不但可以單獨學習、與同伴學習、更可以透過網路與其他時空的兒童、專家互動，在整個溝通互動的歷程中，逐漸形成個體的認知基模，繼而建構出個體的知識意義。孫春在（民 84）指出將建構式的教學策略應用於電腦輔助學習的設計上，應重視三個要件： 1.挑戰學習者原有之知識架構。 2.在教學策略中誘導學生使用既有及補充之知識單元。 3.將學習者建構知識的過程具像化。目前教育觀念已導向建構主義，重視知識的本質，及個人知識系統的探索與修正，知識不再只是一些被放置在電腦平台上的內容，而是決定如何應用科技的重要因素。在建構主義教學理念的探討中，所強調的一個原理「知識並非由認知主體被動地接受而來，而是由認知主體主動建造而成。」因此對於電腦輔助學習教材就要使科技與教學、學習有效整合，讓學生能夠主動去建造自己的知識。四、情境學習理論（一）情境學習理論之源起與內涵：情境學習觀念源自於「人類心理學」的研究，人類學家Scribner（1984)、Suchman （1987)等人藉由觀察人們所從事的工作及日常生活的行為，發現學習者在活動過程不斷與實際情境互動，而且受限於社會活動的規範，進而發展出自己的解題模式

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與知識表徵（鄭晉昌，民82）。認知心理學家John Seely Brown 和Alan Collins （1989）採用人類學的觀點來解釋學校裡的學習活動，正式提出「情境認知」理論（許瑛玿、廖桂菁，民91）。

情境學習理論認為，知識的意義是散佈在整個情境中，知識技能的習得是在情境中建構而成的，本質上深受活動、社會脈絡及文化的影響，強調知識是學習者與情境互動的產物（Brown, Collins, & Duguid, 1989；徐新逸，民85；熊召弟，民85）。情境學習理論強調學習者應在社會真實情境互動的歷程中，透過實際的活動使學習者在真實的情境中學習知識、技能，並對知識建立合理化及有意義的詮釋（Brown, et al., 1989）。熊召弟（民85）也指出在自然科的教學與學習環境中，就應該盡量安排一些實際的學習情境，讓兒童有機會去經歷真實的世界，去操弄實際的教學活動。因此徐新逸（民84）指出情境認知的理論強調： 1.教學活動的屬實性(authenticity)，在真實的活動中學習，才能瞭解知識的意義，產生解決問題的工具。 2.認知見習(cognitive apprenticeship)的策略，強調學習活動應與文化結合，提供見習的環境，發展出問題解決的策略。（二）情境學習理論對於電腦輔助學習的意義朱則剛（民 85）指出情境學習理論在學習上的意涵包括: 1.強調知識的學習應建構在真實的活動中。 2.強調知識問題情境中的「工具」角色。 3.整合式的學習。 4.強調學習活動應與社會和文化經驗結合。 5.經由同儕與專家的互動學習。 6.善用科技可引發學習動機、豐富學習環境。

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曾振富（民89）也指出情境理論在電腦輔助學習的意義： 1.提供學習資源豐富的學習環境：透過網路的連結，使得世界各地的電腦資料庫得以互通有無，兒童經由網路獲得的資料量也與日俱增。在網路的資源海中，提供了豐富性與多元性的各式資源供學習使用，使得學習更寬廣，也更有延伸。 2.與網路學習社群互動以尋求解決問題的方法：由於網路的無遠弗屆，使得學習領域無限延伸。學習友伴也經由網路拓展致整個網路學習社群，透過網路的互動、討論、互相建構知識的基模，產生多元化的知識意義與解決問題的方案，以豐富學習的成效。 3.在學習情境中產生知識意義與分享經驗：在網路環境中，兒童不但能主動參與學習，同時能與多數網路友伴共同溝通，將自己的意念與他人研商、沈殿、轉化，而達到共識的概念，進而建構出知識的意義來。另外，網路環境所提供的多元展示空間，讓學習者不僅能盡情的表現自我，也能透過分享他人經驗與尊重多元文化的氣度，來達到學習的高層次目標。邱貴發、鐘邦友（民82）認為設計多媒體電腦輔助學習環境有以下原則： 1.實際情境原則：設計多媒體電腦輔助學習環境，提供學習者主動操作、探索與隨機重組知識。 2.真實活動原則：情境學習強調在真實的情境中學習，使學習者可實際活用知識，有助提高學習動機與學習遷移。 3.主動學習原則：情境學習主張經由學習者主動的探究與思考，在解決問題時，建構學習者的實用知識。 4.邊際參與原則：情境學習強調從邊際往核心逐步參與的學習方式。先觀察、模仿、學習簡單的知識技能後，再逐漸學習艱深的知識與技能。

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情境學習理論可提供教師從事電腦輔助學習設計時的參考，讓兒童主動利用資訊科技來從事學習活動，進而使用網路環境中與大多數人互動，以提高學習的效果。另外情境學習理論也強調學習者必須在真實或擬真的環境中，經由主動探索及操作，建立有意義的知識結構，並將所學知識及技能應用於日常生活的真實情境中。透過電腦輔助學習使原本抽象的概念可以具體的實例來呈現，可以幫助學習者進行有意義的學習，並將所學的知識活用於日常生活中。五、合作學習理論（一）合作學習理論之源起與內涵所謂的合作學習理論，如同Johnson 和 Johnson （1987）將「合作」定義是一起工作以完成共同的目標，在一個合作的環境中，個人尋求符合自己和小組其他成員有利的結果。然而「合作學習」則是運用小組的分組教學方式讓學生一同學習進而發揮他們自己以及小組成員最好的學習效果（Johnson & Johnson & Holubec， 1991）。「合作學習」與一般的小組學習是不相同的，它具其獨特性，是經由設計的一種有結構、有系統的教學策略，將學生依某種屬性分配至異質性的小組之中，透過團體互動的歷程，鼓勵學生彼此相互協助，以達成共同的小組目標並發揮最大的學習效果（陳彥廷、姚如芬，民91）。 Johnson et al.（1991) 指出合作學習五項基本要素： 1.積極的依賴：學習者瞭解為他們自己及其所屬之小組成員的學習負責。 2.培養個人的績效責任(individual accountability)：每位學習者必須精熟指派的作業，並能爭取最好的表現，同為小組成員瞭解。

3.面對面積極的互動(face-to-face positive interaction)：學習者彼此有機會相互解釋所學，相互幫助並完成指定作業。

4.增進社交技巧(social skill)：學習者要有效溝通，為團體工作提供領導，並建立團體成員間的信任。

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5.團體歷程：團體必須階段性的評估一起工作的情形以及如何改進團體效能。（二）合作學習理論對於電腦輔助學習的意義

周倩、孫春在（民85）認為電腦輔助學習促進合作學習有三個不可或缺的因素： l.電腦網路所提供的通訊管道（ communication channel）。 2.合作學習課程與作業（ courseware and tasks）

3.合作學習的策略與步驟（ strategies and procedure）曾振富（民89）指出合作學習在電腦輔助學習的意義 1.學習不再孤獨透過網路與其他參與者溝通互動學習不再只是個人的事情，學習的目的也不是個人記憶一些片段的知識。透過網路科技可以與同儕或其他參與者共同討論互動，使得學習而提昇更寬廣的學習內容，同時也促進了個體在社會的參與和認同感。 2.在即時與非即時的方式與同儕或專家討論透過網路科技的協助，學習不再只是固定時空的活動。學習者隨時可以學、可以重複學習、可以與散佈不同區域的參與者或專家學者學習、也可以以同步或非同步的方式與他人學習，這使得學習變成一件很容易的事情。 3.在網路中與社會分享學習歷程與經驗學習不再只是個人的歷程，透過網路科技的協助，可以與眾人分享學習經驗與成杲，提高了學習思考的層大。藉由分享的意義，促使學習者勇於表達自我，也樂於與人溝通，不僅能將自己的經驗成果分享出去，同時也學會分享他人的經驗成果，達到整個社會和諧的互動發展。吳清山、林天祐（民85）指出在合作學習的過程中，要引導學生使用舊有的知識主動去探索新的知識，最後要確定學生所獲得的新知是學生自己的知識及經驗建構而成的。因此合作學習的目的在於讓學童分享彼此的經驗，加深加廣自己的學習。

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第三節電腦輔助學習教材之探討本節將從電腦輔助學習教材設計的原則及電腦輔助學習的應用來探討相關的文獻。一、電腦輔助學習教材設計的原則電腦輔助學習教材的設計，目的在於讓學生使用電腦針對主題進行學習，教材就像是一幅幫助學生瞭解課程、建構知識體系的「地圖」，引導學生去建構屬於自己的知識（洪明洲，民88）。電腦輔助學習教材的設計本著「人為主角、科技為輔」之原則，提供學童一個彈性的學習空間。研究者整理計惠卿（民84）、林甘敏（民88）以及張雅雯（民89）所提出有關 CAL的設計原則發現，一個良好的電腦輔助軟體設計應該要有以下這些原則： 1.即時學習：超越時間限制，讓學習者可隨需要而隨時、隨地的進行學習活動。 2.滿足學習需求：運用CAL於學習的目的是解決學習問題，滿足特殊的學習需求， CAL具有提供較佳學習環境的潛力。 3.合宜教學策略：各種教學策略得應知能之特性而融入不同CAL之中，使得知識、技能、態度更易組織、建構。 4.新的教師角色：學生使用CAL軟體，教師的角色轉變呈學習與成長之激勵者、輔導員、顧問，能夠提供學習者多角度的協助。 5.人性化：使用者介面設計需簡單易懂容易使用，應能依據使用者的個別差異建議學習的進度，並給予學生更多的思考推理與探索的空間。 6.科技化：教材設計時須掌握科技的特性，如網路、多媒體、超鏈結等，營造生動活潑有智慧有彈性多元化的學習環境。 7.以統整課程的方式：而統整課程（主題）的目標，即期能將所學與生活相結合並能解決使用者切身的問題。

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8.以合作學習的方式：學生可透過網路分組討論的方式，一方面可促使學生反省、思考進而幫助概念的理解，另一方面可養成學生溝通、協調、講道理、理性批判與容忍不同意見的學習態度和習慣。 9.提供遊戲式問題解決的評量活動：透過遊戲中問題解決的活動進行評量，可加深兒童的記憶，有效促進學習。以問問題的方式，促使學生分析問題探究原因，以養成其獨立思考解決問題的能力。 10.提供反覆練習的機會：針對兒童常犯的錯誤型態可設計不同的學習活動讓兒童練習，使學習更有效。 11.提供日常情境：設計與生活相關的事物與人物，不僅提高兒童學習動機，更能讓能讓學童運用所學於真實情境中，有助於提高學習成就感。 12.提供多元互動：教材應能主動、積極的與兒童互動，並提供兒童學習教材所使用的互動方式。二、電腦輔助學習的應用（一）電腦輔助學習所扮演的角色關於實際運用電腦輔助學習軟體時的角色，學者 Dwyer(2002)提出四個觀點： 1.電腦科技能降低教室的藩籬，學生需要建構及測試他們知識的真實世界機會。 2.電腦科技能允許我們為學生拓展學習社群，從一位教師和一個班級到一個充滿願意分享當前重要知識的專家世界。 3.電腦科技能支持學生擷取、重組和組織資料、想法與經驗，藉此幫助他們找到自己的模式與建立看待這世界如何運作的個人體系。 4.電腦科技可以拓展忠實讀者群的工具，不論當地或遠方，皆可檢視及評論學生的作品。

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（二）電腦輔助學習環境林奇賢（民87）指出電腦學習環境不應僅是傳輸學習資源，讓學習者在任何時間或地點去閱讀，它更應能彌補傳統學校課堂教學情境之不足。電腦輔助學習之優點在於創造了傳統教室無法營造的三種學習環境：開放的學習環境、整合的學習環境與對等互惠的學習環境（洪明洲，民87）。也就是說學習者沒有時間、空間、內容的限制，教師和學生可以共同使用電腦網路，利用網路上的各種資源，按照自己的興趣、能力、經驗，透過分工合作、相互討論及腦力激盪等方式，進行意見的彙整，共同面對問題，不斷改進。在網路學習環境下，教師不再像以往一樣，充滿威權的色彩，教師和學生具有平等的地位，更有利於合作學習的推行（鄭宗文，民90）。 2-3-1 電腦學習環境與傳統學習環境之差異電腦學習環境傳統學習環境地點學習者可在任何地方進入網路學習。教師與學生必須在同一地點。人際溝通提供即時性與非即時性的多元溝通管道。只能進行面對面互動。教學資訊擁有廣大的學習資源，具互動性、便利性、多樣性。受限於既有的資料，資源較不易取得及呈現。課程單元網路媒體具高度的互動性，可隨時更新。較不易互動與更改。學習社群師生溝通管道暢通地位平等。易流於威權，造成溝通困難。教學記錄網路的任何行為皆可自動留下資料利於查尋。需刻意的紀錄某些行為。（引自鄭宗文，民 90）

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第四節學生該學會什麼一、學生該學會什麼依據教育部九十二年所頒佈九年一貫課程「自然與生活科技」實行綱要所做的摘要表，下列是有關國小階段，所要學到有關天氣的概念。　　表 2-4-1 九年一貫課程「自然與生活科技」領域有關天氣概念之教材內容細目表細目編號：1 代表國小一二年級、2 代表國小三四年級、3 代表國小五六年級、4 代表國中一二三年級。a、b…為流水號。例：211-1a 為次主題 211 之第 1 階段（一、二年級） a 項教材「觀察並體會…」課題、主題、次主題教材內容細目課題：自然界的組成與特性主題：地球的環境次主題：110 組成地球的物質 ●地球上的水 ∙3a.知道大氣中含有水蒸氣，若凝結成雲可降為雨。課題：自然界的作用主題：改變與平衡次主題：211 天氣變化 ●陰晴冷熱 ∙1a.觀察並體會日常生活當中有氣溫的變化。 ∙1b.察覺夏天氣溫高，冬天氣溫低。 ∙1c.天氣現象有風、雲、雨等的變化。 ●風雲雨霧 ∙2a.察覺空氣佔有空間，空氣的移動便是風。 ∙2b.認識雲與霧。 ∙2c.察覺日常生活中水有蒸發與凝結的現象。 ●氣象報告 ∙2d.認識雲與霧。 ●風雲雨霧 ∙3a 藉由氣溫、風向、風速、降雨等量的變化來描述天氣的變化。 ∙3b 觀察知道氣溫下降時，水蒸氣凝結成露或昇華成霜（如清晨的露、寒冬的霜）。 ●天氣圖 ∙3c 認識天氣圖上高、低氣壓、鋒面、颱風等符號及其表現的天氣現象。

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表 2-4-1（續）課題、主題、次主題教材內容細目課題：自然界的作用主題：改變與平衡次主題：212 晝夜與四季 ●四季 ∙2a 察覺不同季節晝夜長短不同，氣溫不同。課題：自然界的作用主題：改變與平衡次主題：214 溫度與熱量 ●熱源 ∙1a 知道「熱」的來源很多，太陽、燃燒、摩擦…均可產生熱，並會使用溫度計。 ●熱會傳播，溫度會變化 ∙2a 知道可用很多方法去比較冷熱的程度，及察覺熱會由高溫處傳到低溫處。 ●溫度與物質性質的改變 ∙2b 察覺溫度高低，造成水的三態變化。由表 2-4-1 中的九年一貫課程「自然與生活科技」領域有關天氣概念之教材內容細目表中，可以發現國小學童的天氣概念的形成，是由低年級到高年級，有明顯的、漸進的、系統的由觀察到抽象思考的概念發展程序。例如：（一）低年級 1.天氣有冷熱和陰晴雨等現象察覺階段。 2.影響天氣現象太陽有無和雲量多寡的認知階段。（二）中年級 1.察覺空氣流動產生風和氣溫有高低的物理變化現象的階段。 2.水會蒸發和凝結，水蒸氣凝結成雲和雨的認知階段。（三）高年級 1.不同的溫度和濕度的空氣，形成不同氣團的認知階段。 2.天氣觀測的紀錄、描述，風向和風力大小、雨量等可測量的天氣概念。 3.認識天氣圖上的符號及天氣現象。

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二、學生已學過什麼本研究的對象，上課的內容是採用南一版本的教科書，因此只針對南一版本的教科書有關天氣概念的單元作分析。表 2-4-2 南一版教科書有關天氣概念的單元分析版本、單元教材內容南一版生活第一冊第三主題請風跟我玩 (一)透過親身體驗與遊戲活動，察覺「風」的訊息，並建構風是空氣流動概念。 (二)延伸對風的體驗，從與人的互動中，設計製作與風力有關的玩具，並樂於與人分享。 (三)透過被風吹落的樹葉，進行植物的觀察、對葉子的認識，進而發展以落葉為主題的藝術創作，培養學童的思考力與創造力。南一版自然與生活科技第一冊第一單元空氣與物質變化 (一)由生活中烤肉爐架的爐門設計，推理燃燒需要流通的空氣，並設計實驗加以驗證。 (二)藉由線香的煙來觀察燃燒所引起的空氣流動情形，進而察覺空氣占有空間，空氣的流動會形成風。 (三)烤肉結束，藉由所學來處理剩下的炭火。 (四)觀察郊遊烤肉時蘋果變色的現象，推理蘋果會因接觸空氣而使性質改變，並設計實驗加以驗證。 (五)經由觀察蘋果暴露空氣中會變色的現象，察覺食物應做適當處理，才不易變質，進而發現生活中也有利用隔絕外界空氣的方法來防止物質變質的實例。南一版自然與生活科技第二冊第四單元氣象觀測 (一)藉由氣象報告中衛星雲圖的報導及生活經驗，推理天氣的變化與雲量有密切關係。 (二)研討引起天氣變化的原因及觀雲要項，並實際觀測、記錄天空中雲的狀況與天氣的變化。 (三)藉由氣象局每天報告各地的氣溫，察覺氣溫是可以測量的，並探究氣象站將溫度計放於百葉箱內測量氣溫之原因。 (四)針對氣象站將溫度計放於百葉箱內測量氣溫的現象，推測溫度計放在百葉箱內測量出來的氣溫變化比較小，並設計實驗加以驗證 (五)透過資料蒐集，了解氣溫的高低對我們生活的影響，並知道該如何因應。 (六)經由颱風過境，氣象局報告各地區的降雨量，察覺降雨量是可以測量的，並探究氣象站用上下粗細相同的直筒測降雨量之原因。 (七)針對氣象站用上下粗細相同的直筒測降雨量的現象，推測用直筒所測出來的降雨量才會相同，並設計實驗加以驗證之。 (八)透過資料查詢，了解降雨量的多少，對我們生活的影響，並知道該如何因應。 (九)藉由上網搜尋氣象、天氣狀況、百葉箱、雨量計等資料，適時將資訊融入學習中。

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表 2-4-2（續）版本、單元教材內容南一版自然與生活科技第三冊第二單元雲雨霧 (一)觀察日常生活中水蒸發的現象，推理水會變成水蒸氣，並設計實驗驗證。 (二)觀察水蒸氣凝結的現象，推理水蒸氣遇冷會凝結成小水滴，並設計實驗驗證。 (三)觀察下雨前、後的雲量變化，推理雲是水做成的。 (四)觀察山腰雲、霧的變化，推理霧是小水滴所形成的。且霧就是雲、雲就是霧。 (五)設計實驗證明雲、雨、霧的成因。 (六)觀看氣象報告時的衛星雲圖，發現雲和天氣變化有密切的關係。 (七)由上網搜尋凝結核的資料，適時的將資訊教育融入教育中。南一版自然與生活科技第四冊第四單元風與風箏 (一)提出風力、風向觀測儀器的設計意見、實驗方法，實作之後以圖示法表示之。 (二)由風箏的製作、放風箏和研討，覺察巧妙的運用工具，可使風箏飛起。 (三)由放風箏的活動，察覺風箏的飛起，須呈現和考慮的條件與技巧有「風力」、「風向」、「風箏的重量」、「風箏的製作方法」…… (四)觀察放風箏時手拉風箏線的感覺，說明風對風箏施力的方向。 (五)由風箏的研討，喜歡科學知性的休閒活動。表 2-4-3 本單元「天氣的概念」的教材內容版本、單元教材內容南一版自然與生活科技第七冊第四單元天氣的概念（一）討論雲、雨、霜、露、雪等是溫度不同，使水的形態不同。（二）觀察氣象報告的地面天氣圖與衛星雲圖，認識高低氣壓和鋒面的符號，由相關的空氣實驗來解釋鋒面過境時的天氣變化。（三）認識颱風，學習如何防颱。由表 2-4-2 與表 2-4-3 中可以得知：研究對象想要學會「天氣的概念」單元內容，需在南一版自然與生活科技第一冊與第二冊（國小三年級階段）及第三冊與第四冊（國小四年級階段）接受相關的概念，進而學習到本單元天氣的概念（國小六年級階段）。

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三、學生的迷思概念國小階段的學童對於天氣的迷思概念，在童進昌（民 92）在國小高年級學童天氣迷思概念之研究中，整理其所發現有關國小高年級學童有關天氣的迷思概念如下表 2-4-4：表 2-4-4 天氣的迷思概念概念類型迷思類型正確概念認為雲是由水蒸氣組成的。認為雲是空氣遇到水蒸氣凝結而成的。水蒸氣蒸發後會往上飄，聚集在一起形成雲。認為水蒸氣蒸發成小水珠，小水珠凝結成雲。雲是由飄浮在空中微小的水滴或冰晶所組成。認為黑雲是因為雲中正負離子碰撞而造成的雲相認為黑雲是因為雲吸收的水蒸氣較多。雲層太厚的話，透過的陽光太少，就變成黑色了。認為雨量的測量結果和所收集的量筒的粗細有關係。測量雨量的儀器叫作雨量器它是由集雨斗、受雨玻璃、內套桶、外套桶構成，承雨口的直徑是 20 公分。認為雨是為雲中的水蒸氣太多、太重，雲承受不住而掉下來的。雲裡的水到一定量就會掉下來而形成雨；認為雲多時就會產生小水珠，然後降雨下來。雨有些認為太重的雲會聚成水珠落下來而形成雨。「雨」是雲裡面的水滴逐漸累積變大到一定的程度後降落而成的。認為在台灣夏天比冬天熱的原因是夏天台灣面向太陽。認為在台灣夏天比冬天熱的原因是夏天地球比較接近太陽。認為在台灣夏天比冬天熱的原因是夏天太陽表面溫度較高。溫度認為在台灣夏天比冬天熱的原因跟太陽出現的次數較多有關。太陽直射北半球，所以夏季比較高溫。認為風是溫度較低的空氣。認為風是由冷氣團或氣團和氣團合成的。認為風是由不同的氣團相碰撞產生的。空氣因流通而產生風風認為風向是風去的方向。風吹來的方向

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表 2-4-4 天氣的迷思概念（續）認為影響台灣的寒流是來自太平洋。認為影響台灣的寒流和颱風來的方向是一致冷氣團認為海洋上的水蒸氣蒸發，雲層變厚，然後下雨，就會形成寒流。影響東亞地區的冷氣團大多形成於寒冷的西伯利亞及蒙古一帶的陸地，然後經過中國大陸，再由大陸移動至台灣附近，所以我們又稱它為大陸冷氣團。認為冷鋒就是冷氣團或冷鋒就是最強的冷氣團。認為冷鋒是冷氣團的最前面或邊緣。認為冷鋒就是冷氣團吹下來的風。冷鋒認為冷鋒和冷氣團都是本身比較冷的空氣。鋒面移動時，地面上如果是由冷空氣推向暖空氣時，稱為冷鋒認為天氣圖上同一條等壓線上的任兩點，數值不一定一樣。認為和高氣溫中心距離一樣的兩點，氣壓數值會相同。氣壓認為天氣圖上同一條等壓線上的任兩點，因為氣溫、高低位置不同、或因為數值變來變去或有大有小，而使氣壓值不同。同一條等壓線上的任兩點，氣壓值是相同的。認為台灣大多數的颱風是在陸地上逐漸發展的。認為風會經過海洋而形成颱風。認為風比較大容易形成颱風。颱風認為氣壓較大較容易形成颱風。在氣象學上說颱風是一種劇烈的熱帶氣旋，熱帶氣旋就是在熱帶海洋上發生的渦旋狀低氣壓。認為濕度大是指空氣中水氣較少；濕度小是指空氣中水氣較多。濕度之定義：空氣中水蒸氣的濃度。濕度大是指空氣中水氣較多；濕度小是指空氣中水氣較少。濕度認為空氣中水氣多，汗水較容易蒸發；空氣中水氣少，汗水較不易蒸發。空氣中水氣少，汗水較容易蒸發；空氣中水氣多，汗水較不易蒸發。看似簡單的天氣現象，確有相當多的概念，而且其學習內容需要物理、化學的相關知識的配合，這對國小學童學習天氣的概念並非是一件簡單的事。因此，研究者在設計教學輔助學習軟體時，配合學生該形成的概念，九年一貫課程「自然與生活科技」領域的單元目標，澄清學生可能具有的迷思概念方面著手，讓學生在學習上更有幫助。

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第五節 K12 數位學校一、K12 數位學校的理念為了配合教育部九年一貫資訊融入學科教學的政策推動，國立中山大學資訊管理學系陳年興教授接受教育部卓越計畫的支持，建置了 K12 數位學校。在民國 89 年時陳年興教授和高雄市國教輔導團各領域教師，初次談起 k12 的構想，之後接著辦理資訊融入學習領域研習，培訓出一批種子教師，進而推廣至全國。目前我們身處在一個資訊變遷快速的時代裡，而學生對於資訊科技的接受與適應能力往往比教師來的快，但是教師依然扮演著一個關鍵的引導者角色。而 K12 數位學校的設立的主要目的在協助在第一線上從事教學的老師們熟悉並了解資訊科技，進而引領他們將資訊科技融入教學，共同來推展 Team-teaching，提供多元的學習環境給我們的下一代。而 K12 數位學校的主要宗旨有：協助教師專業成長、幫助學生主動學習、陪同家長永續進修（陳年興、洪雪芬，民 92）。二、K12 數位學校的做法陳年興、洪雪芬(民 92)指出，K12 數位學校可以達成的目標：（一）打破教室的藩籬：在 K12 數位學校上，同學不再是天天見面的夥伴，可能是來是四面八方的各路英雄，老師也可能是分別來自不同學校的教師，打破了我們對教室是一個實體建築物的概念，跨校的老師們來做合作式教學（Team-Teaching)，跨校的同學們來彼此交流與互動。（二）打破年齡的距離：在 K12 數位學校中，在同一個網路教室裡上課中的同學，可能是小學生、中學生、大學生、也可能是家長或是社會人士，這種打破傳統的學級、年齡的規範，和同學交流的除了專業的知識外，更有機會切磋不同年齡層的價值觀與想法。

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（三）合作學習觀念的培養：透過 K12 數位學校上的學習活動，培養學員如何與人溝通合作，以便迅速且成功的達成學習目標的技巧。而 team-work 的技巧正是未來社會最需要的技能。（四）自發性主動的學習精神：在網路上進行學習活動，少了課堂上教師在一旁監督，給了學生更大的空間，讓他們去主導他們要學多少，除了老師給的以外，網路的世界更是浩瀚無涯，在數位學校上學習，更能培養學員自發性學習的精神。（五）K12 數位學校提供的六大功能 1.協同教學：由開課團隊帶動網路學習 2.Office Hour：即時線上討論 3.合作學習：群組學習以達成跨班、跨校 4.議題討論：針對學習主題作深入探究與回饋 5.個別化指導：利用線上排行與點名監控學生 6.班級經營：例如利用問卷投票了解班級風氣由 K12 數位學校的理念與做法，對於研究者在設計 CAL 軟體時，提供了一個網路的平台，減少研究者自行建構一個新網頁的時程，讓研究者更能專心於設計整個 CAL 軟體的內容編排部分，比較不用涉及資訊科技部分。使用電腦輔助學習軟體並不是用來取代老師，而是用來幫助老師提供更完善的教學品質；使用電腦輔助學習軟體，可以讓學生更有彈性的學習，而且可以提供深入淺出且是訂製型的講解。

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第六節電腦輔助學習實徵性文獻邱貴發(民81）以後設分析（meta-analysis）的文章為主，分析國外的CAI成效的文獻後，指出把電腦看成學習媒體，存在電腦中的教材可以比書本的教材更具結構上、檢索上，及閱讀上的彈性。本研究係針對國小學生的電腦輔助學習，因此研究者探討中外文獻的部分聚焦於國小的電腦輔助學習。陳坤木（民 82）依據精熟學習理論，發展一套國小數學科電腦輔助學習軟體，實驗對象為高雄市一所國小五年級兩個班級學生，共 80 人，實驗教材為國小數學第九冊之因數、倍數、分數、分數的加減四個單元。研究結果：1.依據精熟學習理論發展國民小學數學科 CAL 軟體作為補救教學之教材，為一確實有效之模式。2.電腦輔助精熟學習模式，能顯著提高各教學單元的精熟人數，且效果具有累加性。3. 電腦輔助精熟學習模式，能顯著提升學生的學習成就。4.電腦輔助精熟學習模式能幫助教師了解學生在各單元學習上的困難，有助於各單元教材內容編修。5.電腦輔助精熟學習模式能提供學生充實學習的機會，表示高度正向態度。王振川（民 86）建置一套國小直流電路概念輔助學習系統，最後透過對系統輔助學生概念轉變的成效評估，瞭解此系統對學童電路概念轉變的影響情形。研究結果：原先具有電路另有概念的學童，在經過此特別設計的系統輔助學習活動後，其概念多可以成功地被轉變。趙金婷（民 87）設計並製作「地球的運動 VR 學習環境」，以國小三年級的學生共 125 名為研究對象，以教學實驗方式，配合紙筆測驗，與 12 名學生晤談。研究結果：1.本研究之 VR 學習環境有助於學童地球的運動相關概念之學習。2.VR 學習環境配合引導策略之應用，有助於學童之立即學習，對於問題層次較為抽象的專題報告，也有較好的效果。3.在 VR 學習環境中，自由探索方式的學童有較正向的「學習經驗」和「互動經驗」。張逸婷（民 89）自行建立網站，以國小三年級共 213 位學童為研究對象，進行

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以電腦學習網站研究數學學習成就與學習態度之間的關係。研究結果：發現數學學習成效以 CAL 效果比傳統好。鄭文賓（民 89）利用遊戲式電腦輔助學習活動，以國小學生 191 人為研究對象，比較團體競爭組與自我競爭組在學習成效上的差異，以問卷調查學生對競爭與遊戲式學習的看法。研究結果：1.團體競爭的競爭方式在遊戲上確實能明顯提高學生的學習成效，2.在學習態度上，大多數學生表示喜歡競爭與遊戲式學習。蔡振昌（民 90）使用 Hyperbook 技術為基礎，針對國小英語教學系統進行研究。研究結果：1.除了增進學習成效外，在學習自信度與學習滿意度上均有顯著差異的情況。2.透過分析發現以 Hyperbook 技術所整合的學習模式能夠給予學生更多的自我學習空間，學習者可以在學習進度、教材內容吸收與學習程度衡量上都比傳統教學方式更具彈性。3.情境理論融入英語教材更容易吸引學生專注在教材的學習。呂宜玲（民 90）發展一套符合建構學習精神的網路電腦輔助學習系統，以國小五年級 76 名學生為對象，分為控制組與實驗組二組，控制組實施教室內建構式教學，實驗組使用網路建構式電腦輔助學習系統進行學習。研究結果：1.軟體反應方面的人機互動品質、軟體內容規劃及溝通討論功能得到學生高度的評價。2.在學習態度方面，絕大多數的學生對於本網路建構式電腦輔助學習系統的學習模式，表示高度的正向態度。王珀芬（民 90）利用電腦互動模式的電腦輔助學習系統，來探討電腦互動因子與國小學童在統計學習成效的關聯。研究結果：利用互動的輔助模式之動態電腦輔助學習系統操作上較流暢，能使學生便於學習，對學生吸引力較高，且有使學生傾向討論、練習甚至互相指導的功效。徐凡凡（民 91）以迷思概念研究為基礎，針對國小學童開發電路電腦輔助教材來進行研究。研究結果：學習者使用本系統後，對於不熟悉的題型答題率大幅進步，可見得本系統所提供的模擬，可做為電路概念分析工具。

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張綉真（民 91）針對數學低成就學生在解題時，最容易忽略的解題歷程加以設計和引導，以此發展出一套引導數學低成就兒童數學解題之電腦輔助學習系統，來提供國小二、三年級數學低成就學生學習數學加減法文字題的解題。研究結果： 1.實驗組學生的數學解題能力顯著優於控制組學生。2.參與實驗的學生們多能持續進行數學文字題的解題學習，使用系統解題的意願也很高。黃慧美（民 91）對國小二年級學童使用電腦輔助學習之學習態度進行探討。研究結果發現：1.多數學童對學習電腦很有興趣，喜歡學習電腦。2.學童們都認為電腦教學很有趣，上課較能專注，可以提高學習興趣。3.所有學童有能力操作電腦，能獨立順利完成整個軟體的操作。4.大部分學童在操作電腦時表現出喜悅的情緒。 5.多數學童肯定軟體內容，認為操作軟體能幫助他們增廣見聞、學習新知，部分學童希望題目能加深加廣。賴慧珉（民 92）探討國小學童對面積保留概念，進行電腦輔助教材開發。研究結果：1.透過電腦提供動態表徵對兒童學習等積異形之概念有幫助。2.利用融入教學引導之電腦輔助教材進行面積概念之教學，對於提升兒童解題策略亦有成效。許琇雅（民 92）針對國小學童在學習小數時，運用認知衝突策略來建構一個小數概念線上複習系統。研究結果：1.學生在使用系統後，小數概念有顯著的進步，系統對於學生的小數概念亦具有保留性。2.從實驗組學生的訪談資料顯示，本系統有助於小數概念的釐清及修正，而系統的教材內容也可以運用認知衝突的策略來進行設計。陳瑞騰（民 92）以國小三年級57位學童為研究對象，其中實驗組30位學童和對照組27位學童，利用電腦輔助學習，來探討對於「角」的概念。研究結果：發現實驗組學童在經過電腦輔助學習後，對於「角的概念」有明顯之助益。江鈞正（民 92）利用線上多媒體的教學系統探討國小學童對於整數四則運算應用問題解題能力與興趣。研究結果：1.學生對線上多媒體教學系統的操作介面、學