無所不在專題學習應用於國小自然科校園植物辨識學習成效之研究

全文

(1)國立臺中教育大學數位內容科技學系碩士在職專班碩士論文. 指導教授：陳鴻仁博士. 無所不在專題學習應用於國小自然科校園植物辨識學習成效之研究. The Learning Effectiveness of Ubiquitous Project Based Learning to School Plant Identification in Elementary Science and Technology. 研究生：周冠廷撰中華民國 103 年 7 月.

(2) 致謝三年研究所的求學生活就在工作、課業中飛快而過，此時此刻的心中充滿著喜悅與感謝。過程中有許多陪伴及支持我的人，你們的支持給了我向前的動力，終讓我得以順利完成學業，僅以簡單的文字來表達無限的感恩。首先要感謝指導教授陳鴻仁老師細心耐心的指導，對於研究進度落後的我總是持續不斷的鼓勵及肯定，讓我沒有對自己失去信心，同時也感謝口試委員黃國禎教授、黃國豪教授、林欣怡教授的建議與指正，協助我澄清許多研究上的盲點，指引我朝更周延的層面做思考與修正。感謝數位所的所有師長給予我在求學歷程中的指導，讓我能一點一滴的累積學習經驗。感謝一起求學的同學們，讓求學的生涯更多彩多姿，也拓展了我的視野。感謝睿昕與秋全的互相砥礪，一起同甘共苦，陪我堅持到最後。再來要感謝琬諭學妹、羚君學妹、筱涵學妹、佳保學弟、嘉樺學弟及俊宏學弟你們這一群認真用心的學弟妹，許多事多虧你們的幫忙。感謝學校武滿華主任的支持與包容，在學校工作上給了我極大的空間，讓我得以專心完成學業。最後，感謝我最親愛的老婆大人偉苓，每當我遇到瓶頸、沮喪失落，總是細細聆聽並為我分析問題，讓我能在面對困境時能順利的走出來。回首三年，發現我真是個幸運兒，有如此多的人默默的協助我，再次誠摯感謝所有關心我鼓勵我的人。. 冠廷謹誌 2014/7 於臺中教育大學. I.

(3) 中文摘要無所不在學習是目前各學習領域的趨勢，搭配適合之學習策略，必定能收到較佳之學習效果。本研究發展無所不在專題學習，於戶外進行無所不在植物辨識學習活動，以平板掃描 QR-Code 取得植物辨識任務，完成植物特徵拍照註記，並運用雲端協作簡報進行專題作品的製作。以五年級自然與生活科技領域校園植物辨識課程為教材，研究對象為五年級兩個班級學生，實驗組 23 人進行無所不在專題學習課程，控制組 26 人進行專題學習，來探討學生之學習成效及學習滿意度，且根據研究結果提出建議，供未來相關研究之參考。研究結果如下： 1、. 學習成效分析採用單因子共變數分析，實驗組調整後之平均數較控制組之平均數高並達到顯著差異，也就是實驗組之學習成效較控制組佳。. 2、. 在兩組高低學習成就學生之學習成效分析上，結果顯示兩組的高學習成就學生之學習成效無顯著差異，而低學習成就學生之學習成效上，實驗組明顯較控制組佳。. 3、. 將實驗組之學習成效進行皮爾森相關性分析，發現學習成效與植物辨識學習活動具高度相關性，進一步分析實驗組之高低學習成就學生，發現低學習成就學生之學習成效明顯與植物辨識學習活動具高度相關性。. 4、. 在學習滿意度方面，兩組學生對專題學習皆持高度之肯定，無所不在專題學習在知覺易用性、知覺有用性、學習滿意度、學習效率及群體效能這五個向度則有更高的滿意度。. 因此無所不在專題學習能提升校園植辨識學習成效，植物特徵拍照註記亦是有效的教學策略，對低學習成就學生之助益更為明顯。. 關鍵字：無所不在學習、專題導向學習、植物辨識活動、學習成效、學習滿意度 II.

(4) 英文摘要 Ubiquitous Learning was a novel learning trendy in e-learning field, and many studies had investigated the benefits of using mobile devices in the learning environment. However, the learning outcomes of mobile learning may be disappointing without appropriate learning strategies. For this reason, this study proposed Ubiquitous Project Based Learning with ubiquitous plant identification activities in outdoor by using Tablet and presentation in Google Drive. This study was based on the course of learning school plants in science and technology for fifth graders. A quasi-experiment was conducted to investigate students' learning effectiveness and learning attitude to the proposed Ubiquitous Project Based Learning. There were 49 fifth graders participating in this experiment, and they were divided into two groups. There were 23 students in experimental group and 26 students in control group. The results were as follows: 1.. The experimental group performed better learning effectiveness in plant identification than the control group by one-way ANOVA.. 2.. There was no significant difference in high achievement students between two groups; low achievement students in experimental group performed better than those in control group.. 3.. The learning effectiveness and ubiquitous plant identification activity were in highly positively correlation.. 4.. The experimental group highly agreed the proposed learning approach, particularly in the Perceived Ease of Use, Perceived Usefulness, Learning Satifaction, Learning Effectiveness and Collective Efficacy.. In conculusion, the proposed Ubiquitous Project Based Learning approach was an effective teaching strategy and helpful for the low achievement students.. Keywords: Ubiquitous Learning, Project Based Learning, Plant Identification Activity Learning Effectiveness, Learning Satifaction III.

(5) 目錄致謝 .................................................................................................................... I 中文摘要 ........................................................................................................... II 英文摘要 .......................................................................................................... III 目錄 .................................................................................................................. IV 表目錄 .............................................................................................................. VI 圖目錄 ............................................................................................................. VII 第一章、緒論 ................................................................................................... 1 第一節研究背景與動機 ..................................................................................................... 1 第二節研究目的 ................................................................................................................. 4 第三節研究限制 ................................................................................................................. 5 第四節名詞解釋 ................................................................................................................. 5. 第二章、文獻探討 ............................................................................................ 7 第一節無所不在的學習 ..................................................................................................... 7 第二節專題導向學習 ....................................................................................................... 14 第三節校園植物辨識 ....................................................................................................... 23. 第三章、研究方法 .......................................................................................... 26 第一節實驗對象 ............................................................................................................... 26 第二節實驗設計 ............................................................................................................... 26 IV.

(6) 第三節研究變項 ............................................................................................................... 36 第四節研究工具 ............................................................................................................... 38 第五節研究流程 ............................................................................................................... 47 第六節資料收集與分析 ................................................................................................... 48. 第四章、研究結果 .......................................................................................... 49 第一節課程進行之過程 ................................................................................................... 49 第二節學習前後學習成效之差異 ................................................................................... 54 第三節無所不在專題學習在高低學習成就學生學習成效差異 ................................... 56 第四節實驗組學生學習成效之相關性 ........................................................................... 59 第五節學生之學習滿意度問卷分析 ............................................................................... 60. 第五章、結論與建議 ...................................................................................... 70 第一節結論 ....................................................................................................................... 70 第二節建議 ....................................................................................................................... 71. 參考文獻 ......................................................................................................... 73 中文文獻 .............................................................................................................................. 73 英文文獻 .............................................................................................................................. 77. 附錄 ................................................................................................................. 83 附錄一前測試卷 ............................................................................................................... 83 附錄二後測題目 ............................................................................................................... 85 附錄三實驗組學習滿意度問卷 ....................................................................................... 87 附錄四控制組學習滿意度問卷 ....................................................................................... 91. V.

(7) 表目錄表 2-1 表 2-2 表 2-3 表 2-4 表 2-5 表 3-1 表 3-2. 情境感知定位技術裝置特色 ........................................... 9 情境感知無所不在學習活動設計 ...................................... 13 專題式課程實施模式整理 ............................................ 17 專題導向學習之文獻彙整 ............................................ 21 無所不在學習融入校園植物學習之文獻整理 ............................ 24 研究植物一覽表 .................................................... 28 PIPER 網路專題實施簡表 ............................................. 32. 表 3-3 表 3-4 表 3-5 表 3-6 表 3-7 表 3-8 表 3-9 表 4-1 表 4-2. 實驗設計模式 ...................................................... 37 專家意見表 ........................................................ 38 校園植物辨識學習成效預試試卷試題分析之難度與鑑別度摘要表 .......... 39 前後測試題之布魯姆認知領域教育目標分析表 .......................... 41 預試試題相關內部統計分析表 ........................................ 42 正式前測試題相關內部統計分析表 .................................... 44 正式後測試題相關內部統計分析表 .................................... 45 不同教學法學習成效試卷之前、後測統計表 ............................ 54 校園植物辨識學習成效試卷迴歸係數同質性考驗摘要表 .................. 54. 表 4-3 校園植物辨識學習成效試卷後測成績共變數分析表 ...................... 55 表 4-4 兩組學生的校園植物辨識學習成效測驗後測得分調整後的平均數統計表 .... 55 表 4-5 高學習成就學生校園植物辨識學習成效試卷迴歸係數同質性考驗摘要表 .... 56 表 4-6 高學習成就學生校園植物辨識學習成效試卷後測成績共變數分析表 ........ 57 表 4-7 低學習成就學生校園植物辨識學習成效試卷迴歸係數同質性考驗摘要表 .... 57 表 4-8 低學習成就學生校園植物辨識學習成效試卷後測成績共變數分析表 ........ 58 表 4-9 後測成績與學業成績、拍照註記次數皮爾森相關係數分析表 .............. 59 表 4-10 後測成績與高低學習成就學生拍照註記次數皮爾森相關係數分析表 ....... 59 表 4-11 專題學習模式學習滿意度問卷答題情形統計表-知覺易用性 .............. 60 表 4-12 表 4-13 表 4-14 表 4-15 表 4-16 表 4-17 表 4-18 表 4-19 表 4-20. 專題學習模式學習滿意度問卷答題情形統計表-知覺有用性 .............. 60 專題學習模式學習滿意度問卷答題情形統計表-知覺好玩性 .............. 61 專題學習模式學習滿意度問卷答題情形統計表-學習態度 ................ 61 專題學習模式學習滿意度問卷答題情形統計表-學習滿意度 .............. 62 專題學習模式學習滿意度問卷答題情形統計表-自覺使用效果 ............ 63 專題學習模式學習滿意度問卷答題情形統計表-持續使用意願 ............ 64 專題學習模式學習滿意度問卷答題情形統計表-學習效率 ................ 65 專題學習模式學習滿意度問卷答題情形統計表-群體效能 ................ 66 專題學習模式學習滿意度問卷統計表之平均數、標準差 ................. 67. VI.

(8) 圖目錄圖 2-1 圖 3-1 圖 3-2 圖 3-3 圖 3-4 圖 3-5 圖 3-6. PIPER 教學實施模式圖 ............................................... 19 校園平面暨植物分佈圖 .............................................. 29 專題學習網站-教學資料區 ........................................... 30 專題學習網站-戶外任務區 ........................................... 30 專題學習網站-專題作品區 ........................................... 31 戶外無所不在植物特徵辨識情境圖 .................................... 34 線上問答示意圖-登入畫面 ........................................... 35. 圖 3-7 線上問答示意圖-問題引導 ........................................... 35 圖 3-8 線上問答示意圖-答對畫面 ........................................... 35 圖 3-9 線上問答示意圖-答錯畫面 ........................................... 35 圖 3-10 線上問答示意圖-完成問題 .......................................... 35 圖 3-11 線上問答示意圖-取得拍照註記任務 .................................. 35 圖 3-12 研究變項關係架構圖 ............................................... 36 圖 3-13 研究流程圖 ....................................................... 47 圖 4-1 專題網站之教學多媒體教學 .......................................... 49 圖 4-2 小組線上協作平台討論記錄 .......................................... 50 圖 4-3 圖 4-4 圖 4-5 圖 4-6 圖 4-7 圖 4-8 圖 4-9. 戶外無所不在植物辨識活動示意圖-掃描 QR-Code ........................ 50 戶外無所不在植物辨識活動示意圖-小組討論 ........................... 51 戶外無所不在植物辨識活動示意圖-植物特徵拍照 ....................... 51 戶外無所不在植物辨識活動示意圖-特徵拍照註記示意圖 ................. 51 Google 雲端簡報協作示意圖 .......................................... 52 線上簡報發表分享 .................................................. 53 簡報發表分享 ...................................................... 53. VII.

(9) 第一章、緒論本章在闡述本研究之背景與動機、研究目的及研究範圍與限制，本章分為四節，第一節為研究背景與動機，第二節為研究目的，第三節為研究限制，第四節為名詞解釋，分述如下：. 第一節. 研究背景與動機. 為了提升學生的競爭力，世界各國在教育上投注許多心力，在培養學生問題解決能力是具有一致的共識（黃幸美，2003；吳韻儀，1995）。問題解決能力是一項重要的帶著走的能力。對自然領域而言，教學並不僅止於教會學生科學知識而已，應同時教育學生養成科學的思考習慣及適時運用科學知識以解決生活中的問題。「主動探索與研究」就是要激發學生好奇心及觀察力，進而主動探索和發現問題，並積極運用所學的知能於生活中；而獨立思考與解決問題的能力亦不能忽略，其目的則是希望培養學生獨立思考及反省的能力與習慣，有系統地研判問題，並能有效解決問題和衝突。. 教學中仍普遍依賴講授而忽略教學互動，往往只能讓學生被動聆聽，如此一來，雖然教師可以依照教學設計順利進行課程教學，學生表面上也可以接收教師所傳達的科學概念與知識，但終究缺乏對發現問題和解決問題能力的培養和訓練，使學生缺乏獨立思考與創新精神（王光復，2007）。教學設計應以有效的教學策略才能讓學習產生意義，而專題導向學習是一種有效的教學和學習方式（鄒慧英，2001；尹玫君， 2003）。在專題導向學習中，教師擺脫了傳統知識傳授者的角色，轉而扮演學生學習過程的導引者、協助者、支持者。學生才是學習的主角，面對複雜且真實性的專題計畫，自行找出主題、設計題目、規劃行動方案、蒐集資料、執行問題解決、建立決策行動、完成探究歷程，最後呈現作品（林達森， 1999 ；徐新逸， 2001 ； Thomas, 2000）。專題導向學習是一種以認知心理學為基礎，以建構主義和情境學習理論為依. 1.

(10) 歸，合作學習為學習方式，活動、專題與解決問題作為學習主軸，強調不但要由做中學，還能從研究中學的學習模式。專題導向學習提供學生知識建構的環境，透過專題導向學習的合作學習特性，針對問題進行探究、討論、解進與分享，促進知識的建構，以培養主動探究與解決問題的能力，是一個適合用於自然與生活科技領域的教學與學習策略。. 隨著無線網路環境、資訊設備與行動通訊等技術的快速發展而普及化，不僅帶來便利的生活，也提供新的教育方式，為學習開啟了另一個里程碑。以行動學習為基礎的教育議題，最受到當前教育發展的重視，亦是極力推廣的方向（黃美惠，2012）。行動學習可以讓學生在日常環境中，主動的探索資訊，並可在網路平台討論和輔導學習專區進修，且透過無線網路下載所需的資訊，如此可適時的從事數位學習，進而提升學生的學習效率（陳景蔚，2006；Yoshihiro, Masateru, Hiroyuki, & Tomonori, 2003）。而隨著行動學習的不斷延伸，行動學習的方式已漸漸的發展出新的學習模式，稱之為無所不在的學習。無所不在的學習繼承行動學習的優勢，也可不受限於時間及場地，有了手持式行動裝置，學生即可以隨時隨地的進行學習，但無所不在的學習更將手持式行動裝置與情境感知技術(Context-Aware)加以結合，來增加學生與真實環境的互動性，並且獲得數位學習環境的支援，並適時適地提供數位教材，進而培養學生對環境的觀察能力、現場操作能力及解決問題的能力（黃國禎，2012；Huang, Lin, & Cheng, 2010)。繼數位學習後，無所不在的行動學習成為受到重視的新時代學習（林宗健， 2010），學習空間不再侷限於書本及教室黑板，可以在任何時間、任何地點與任何裝置上接受學習。. 行動載具是無所不在學習不可或缺的要件之一，行動載具的蓬勃發展及能撥放多媒體教材之特性，使數位學習進化至行動學習（謝東澄，2011）。手持行動裝置目前應用在博物館導覽系統(Chou, Lee, Lee, & Chang, 2004)、水生植物學習（高嘉蔆， 2.

(11) 2006）、導覽寺廟古蹟歷史文物（王治鈞，2010）、鄉土教學活動（許智陽，2010）、數學補救教學（許家彰，2011）等相關研究都有不錯之學習成效。傳統的自然科專題學習，多是利用電子白板及電腦做為教學工具，學生缺乏適當的學習工具。因此將無所不在之行動科技應用於自然科專題學習上，使之具備良好的網路教學環境，以手持行動載具做為學生隨身學習之工具，在真實的學習情境結合無線網路及情境感知機制，輔助學生進行專題學習活動，藉以提升學習成效，是一個值得探討的議題。. 學生對戶外觀察的意願很高，樂於到戶外上課（陳秀婷，2009）。然而，戶外的校園植物教學卻常因學生管理不易，導致教師以教室內的教學為主，甚少直接帶學生到校園中觀察（陳麗娟，2004）。戶外的校園植物教學大多是在校園內的某個定點，教材多以課本結合學習單為主（徐治霜，2006），教學方式多為老師帶領全班學生，以教師解說為主，只能就植物現況能觀察到的部分解說，學生往往只是一味的聽講，忙著完成學習單，缺少了實際動手操作的機會，而且大團體的講授教學方式無法照顧個別學生，學生容易分心，導致學生學習意願薄弱，學習成效不佳（邱瓊慧，2007；黃正旭、陳雅玲、楊振華，2007）。有學者指出有意義的知識與所處的情境有很大的關係(Duffy & Jonassen, 1991; Lave & Wenger, 1991)，可以讓學習者在實際的現場或模擬情境當中具體的操作與演練進而產生的經驗，對學習者而言是非常重要（陳嘉彌， 1998）。也就是知識必須在他所產生及應用的活動與情境中去解釋，才有意義(Brown, Collins, & Duguid, 1989)，知識是不能從它所處的情境脈絡抽離出來。因此植物的專題學習過程中若能讓學生充份的觀察植物，從觀察中了解植物的特徵，進而學習如何辨認植物，應能有效提高學習成效。. 本研究於校園內建置無所不在的學習環境，將校園植物導賞數位化，引導學生進行網路專題學習，採以小組合作互動的方式實施，小組在戶外學習時能藉由網路即時和老師、同學做討論，透過線上協作平台和同學進行合作學習，除了能實地進行觀察 3.

(12) 學習、將訊息分享給同學及老師外，又能即時應用科技來統整學習資料。本研究同時結合資訊科技發展植物辨識活動，植物辨識活動在於引起學生觀察植物的動機，活動中學生可以充份觀察植物，強化認識植物之認知，以期能夠提昇校園植物辨識學習成效，學生願意駐足欣賞眼前的植物之美，乃至提升尊重生命及關懷大自然的情懷，而不是玩科技產品與查資料回答學習單而已。綜合以上所述，本研究的研究動機如下：一、透過無所不在專題學習的實施，以提升國小學生自然與生活科技領域課程之學習興趣。二、透過行動裝置結合植物辨識活動，強化認識植物之認知，提升植物辨識之能力，提升校園植物辨識學習之成效。. 第二節. 研究目的. 本研究以學習者為中心，發展無所不在專題學習，用以進行自然科校園植物辨識課程。在校園裡建置無所不在的行動學習環境下，結合任務導向之網路專題學習，依照步驟引導學生分組合作進行植物專題學習，藉由行動載具取得專題任務，針對植物特徵進行拍照註記，在無所不在環境中完成植物辨識任務，運用雲端協作簡報合作共同完成與分享專題作品。希望此無所不在專題學習模式能增進學生對校園植物辨識之成效。本研究之具體目的為：一、發展無所不在專題學習，應用於國小自然科校園植物辨識學習之教學活動。二、無所不在專題學習對國小自然科校園植物辨識學習成效之影響。三、無所不在專題學習對學生學習滿意度之分析。. 4.

(13) 第三節. 研究限制. 一、研究對象本研究實施對象為臺中市某國小五年級學生，採準實驗研究法，以立意取樣的受試者進行教學實驗研究。實驗取樣即是以該進行實驗教學之學生為母群體，研究結果不宜推論至其他學校之同年級或不同年級之學生。. 二、研究內容本研究是以校園為學習場域，僅挑選 12 種常見且易觀察之植栽種類，透過行動植物特徵辨識活動及網路專題學習的進行，藉以促進學習者對植物之認識及基本辨識能力，惟植物種類繁多，故結果不宜作過度推論。. 三、研究工具本研究所使用之試卷乃以校園環境所有植物為範圍，對於其他校外常見植物則不在範圍內。. 第四節. 名詞解釋. 一、無所不在的學習無所不在學習的廣泛的定義係指隨時隨地的學習，主要訴求是強調在適時、適地，提供適合的教材。無所不在學習就是透過無線通訊服務，學習者利用無所不在學習裝置進行數位化學習，也因為無所不在學習裝置帶來的行動性和隨身性，可以讓學習者不受時間、地點的限制，走出教室到戶外。. 二、專題導向學習專題導向學習法(Project Based Learning，簡稱 PBL)是一種以學生為中心的教學方式，學生透過小組合作學習完成專題，以解決真實世界的問題，過程中教師為學習促進者與引導者的角色。學生以解決實際生活問題的方式，取代課堂的聽講，學習者必. 5.

(14) 須藉由與同儕的共同探究、分析、資料的蒐集，小組的討論與分享的過程，完成相關之知識的學習之後，進而完成專題的製作。. 三、情境感知情境感知(Context-Awareness)最早是由 Schilit 與 Theimer 在 1994 年提出的，主要是能夠將使用者所需的資訊，依照不同地理環境傳送到使用者可以利用的地方，透過感應器的協助及依據當時的情境因素，提供適當資訊，並以無線網路環境來實現。. 四、情境學習情境學習的理念是來自於對人們日常生活認知活動的探討，研究發現人們日常生活的思考活動是發生於文化脈絡之中的、實用的、情境化的。因此，知識必須在他所產生及應用的活動與情境中去解釋，才有意義(Brown et al., 1989)，也就是知識是不能從它所處的情境脈絡抽離出來。. 五、植物辨識植物辨識內容主要是觀賞植物，透過實際戶外學習可以掌握生活週遭校園中常見的植物的辨識特徵，如植物根、莖、葉、花、果、種子等器官之外觀，並藉由瞭解植物物種及特性差異來達到區辨不同物種植物的能力。. 6.

(15) 第二章、文獻探討本章在闡述本研究之文獻，分為三節，第一節為無所不在的學習、第二節為專題導向學習、第三節為校園植物辨識。. 第一節. 無所不在的學習. 一、無所不在學習的意義無所不在運算是資訊與通訊應用的新技術，也是一項新應用，在無所不在運算環境中，電腦不再只是被動的處在環境中，而是可以藉由嵌入式設備、感應設備、無線網路等設備，主動的與環境中其他的電腦或裝置進行資訊交換，以取得各種情境資訊來做進一步的應用。無所不在的運算技術應用在學習領域上，藉由感應設備的行動裝置來取得學習者所處之情境，讓系統依照情境資訊來給予適當的學習內容，讓真實情境得以強化學習者對學習內容的理解與記憶。這種的學習模式被稱為無所不在學習 (Landt, 2005; Tan & Liu, 2004)。無所不在的行動學習是繼數位學習後，另一個學習的里程碑，它結合了數位學習、無線網路、行動科技，讓學習者可以在任何時間和任何地點，藉由行動裝置與無線網路取得學習內容、也能與老師和同儕即時的進行互動（陳景蔚，2006；楊明達，2006）。. 無所不在學習是一種訊息資訊科技（ICT）教育的延伸，伴隨著行動科技，在任何地方、任何時間、任何人都可使用，因為其以使用者便利性為中心導向，可針對自己需求進行自我學習(Kwon, Kang, ＆ Bhang, 2007)，主要是強調能在適時、適地提供適合的教材（蕭顯勝、馮瑞婷，2006）。鄒景平（2005）表示無所不在的學習意味著學習者雖然置身在真實世界中，但由於無線網路、PDA、手機以及擴增實境（Augmented reality）等工具的使用，仍然能隨時獲取網路世界的資訊，達成隨時隨地都可以學習的目的。 7.

(16) 二、無所不在學習的環境黃正旭、陳雅玲、楊振華（2007）指出所謂無所不在表示隨時隨地都可利用電腦或終端設備與網路連接，實現任何地方都可連結的資訊社會，表示未來的資訊通訊技術在任何時間、任何地點、任何事情及任何人都可利用，並具備下列三項特色：1.運算裝置將嵌入到人們每天生活中的每個物件與地方；2.未來的運算裝置，將更具備智慧型介面，讓人們在使用上，更加簡單與易於使用；3.透過各項運算裝置連接到通訊網路，人們可以在任何地點與時間存取所需資訊。無所不在學習環境是整合適性化學習環境優點、無所不在運算優勢及行動裝置的彈性發展而成，是一種滲透式的教育情境，學習資源內嵌於學習物件中，學生身歷其境學習(Jones & Jo, 2004)。行動學習是學習者使用行動載具，透過無線網路科技進行學習活動，須具備無線通訊裝置、行動學習裝置及學習活動模式等三大要素。具有情境感知特性的無所不在學習環境，更是將資訊科技與實際的學習環境結合，透過行動載具及嵌入式感應裝置，了解學習者在真實情境的行為，系統透過分析學習者的基本資料、學習歷程及真實情境的行為，進而主動給予適性化的引導。這樣學習者便能打破場所的限制，在真實環境中學習並獲得資訊科技的支援，記錄真實情境及線上的學習歷程，分析學生學習狀況，提供個人化的教學指導，以改善行動學習只能被動提供資訊的困境（陳妍蓉、郭凡瑞、黃國禎，2007）。. 三、情境感知(context-aware) 無所不在運算建立起環境中各種電腦與裝置的連接，但卻不一定給予使用者有效的幫助。縱使環境中充滿了各式各樣便利的服務，但使用者卻不一定知道這些服務的存在。因此，情境感知的概念由此而生。情境感知的定義則是由 Dey 和 Abowd 所提出 (Dey & Abowd, 1999)。情境感知的技術就是利用情境，爲任何地方的使用者提供與任務有關的訊息或服務。情境感知注重於行動的人，而非行動的電腦(Schilit, Adams, & Want, 1994)。情境感知的概念是以人為中心，利用無所不在的運算環境，對於人所處. 8.

(17) 的環境位置等情境資訊進行判斷，再依所得到的情報進行相對應的行動，並給予相適當的資訊。. 藉由 Cheng 等人於 2005 年提出的無所不在學習提供服務時所需的四個步驟(Cheng, Sun, Kansen, et al., 2005)，其學習的特點可歸納為情境感知、學習者歷程記錄、無所不在學習、裝置自動化等四點。透過無所不在環境的情境感知，使系統更瞭解真實世界中使用者的狀態。無所不在學習的主要訴求是強調在適時、適地，提供適合的教材，為達到適時適地提供學生學習上的輔助，在學習環境中的情境感知就來得格外重要。 Murakami(2003)表示透過感應技術與科技的整合，學習系統可掌握學生的學習狀態，並能提供即時性 (Immediacy) 與適性化 (Adaptive) 的回饋。 Matthias 、 Schahram 與 Florian(2006)則認為一個好的情境感知系統並不是收集最多資訊的系統，而是提供的資訊恰好足夠使用者使用的系統。Hazas、Scott 與 Krumm(2004)指出常用的情境感知定位技術有下列幾項：紅外線系統(IR)、無線射頻辨識技術(RFID)、二維條碼掃描(QRCode)、全球衛星定位系統(GPS)與無線網路(Wi-Fi)定位等。表 2-1 情境感知定位技術裝置特色情境感知定位技術 IR 紅外線. 裝置特色 IR 裝置可以很容易的傳遞訊號也可以快速的鑑別不同的裝置，需要較為注意的是發送器與接收器間存在有角度的問題，當兩者角度大於 30 度時容易造成接收上的不良(Carmine & Fabio, 2004)。. 需要在各個位置架設 AP(Access Point)接收使用者手中的網路訊號，藉由至少三個不同 AP 接收到的訊號強弱，判斷使用者所在 WiFi 無線網路定位的可能位置。雖然 WLAN 定位精準度最高可以在 2 公尺左右，但是卻需要在一個事先建置無線網路的環境中才可以使用。. GPS 全球定位系統. 透過 GPS 不論使用者是在陸地、海面或是空中，都可以精確測量出所在的位置，結合衛星及無線技術的導航系統，能提供給使用者精確的定位資訊（蕭顯勝、馮瑞婷，2006）。GPS 的精準度可以到達 2-20 公尺，但 GPS 無法在室內使用，而在擁擠的市區中也可能導致 GPS 無法正確定位。 9.

(18) 情境感知定位技術. 裝置特色. QR-Code 二維條碼. 二維條碼之優勢為條碼標籤製作容易，技術的成本低廉，管理維護簡單，但二維條碼技術屬於被動式感知技術，無法自動感測，且距離也受限於相機的辨識距離內，學習者還需學習操作感測辨識軟體。故在教學活動設計上，則較偏向「由下而上」的學生自主發掘性學習活動(晁瑞明、藍大勝、張佳楠、陳雍宗，2006)。 RFID 是一種以無線電波辨識物件的自動辨識技術，大多是由感. RFID 無線射頻辨識. 應器(Reader)和感應標籤(Tag)兩個部份所組成的感應系統，感應器不斷的發送無線電波，當偵測到範圍內的感應標籤時，則標籤會回應該感應器，並傳遞相關資訊。. 資料來源：整理自田書誠（2007）周立德、李敬超、李明裕、章俊彥、廖君興、簡國峯（2003）提出以紅外線定位使用者位置並主動於 PDA 上顯示展覽品資訊的博物館導覽系統，認為結合此系統以及充分的展品資訊、多媒體展現可以讓使用者獲得充分的資訊和擁有良好的學習經驗。田書誠發展一情境感知系統輔助國小自然科戶外教學，使用 PDA 做為行動載具，利用 GPS 做為定位方式，發展之功能包括地圖導覽、路徑記錄、地圖編輯、戶外教學學習資源及學習單等。研究結果發現情境感知系統有助於戶外教學的實施，並能提升學生的學習興趣，且有助於教師設計更豐富的戶外教學學習。Ogata(2008)透過行動載具和衛星定位系統，將外語學習從傳統教室環境遷移至真實的生活環境，做學生可以透過生活實境中的對話學習外語。Hwang, Tsai, 與 Yang(2008)則將科學教育活動從教室移到校園生態環境中，使學生可於真實環境中手持行動載具，並透過 RFID 的輔助進行現場觀察生態導覽及學習。許甲奇（2008）使用 Wi-Fi 無線訊號定位作為位置感知技術，導入行動學習系統之中輔助植物辨識學習活動，經實驗結果統計分析證實延宕保留效果較佳，低視動能力學習者其學習保留效果受到教學方法影響相當明顯。柯定騏（2012）以某國小鄉土教材館為學習活動場所，透過使用智慧型手機操作行動導覽系統進行學習，使用 QR-Code 二維條碼作為情境感知技術並結合校園無線網路及有線網. 10.

(19) 路環境所建置行動導覽系統，研究結果顯示學習者認為行動導覽對於資訊融入鄉土教學多持肯定的態度，也了解到行動導覽是自我效能增強的資訊來源。. 在無所不在學習的環境中，行動學習具有情境感知、地點感知的特性，即學生的學習情況或週圍環境的狀況是可以被感知的，並能主動地在正確的時間及地點提供正確的個人化協助，同時學習沒有間隙，不會因為位置上的移動而中斷學習。情境感知就是依照使用者的需要，根據不同的地點不同的環境給予使用者最適當的訊息。為了獲得使用者的位置資訊，情境感知系統需要搭配各種定位技術，而這些不同的定位技術適合於不同的環境，也各有優缺點。現今智慧型手機十分普及，價格也十分親人，考量建置的成本及未來之實用性，故決定採用 QR-Code 做為本研究情境感知之技術，除了本校師生可以使用，也方便社區大眾使用。. 四、無所不在學習的優勢資訊科技的進步與網路的發展，提供了不同於傳統學習的溝通橋樑，教學系統廣泛應用與發展的關鍵便是網路的普遍化。學習者仍受到場所的限制，因而在真實環境的學習不易獲得資訊科技的支援。使用數位學習的方式仍無法取代真實環境中的操作，加上過去在實際環境的學習由於不易記錄學習歷程，因此無法分析學生的學習狀況並提供個人化的教學導引（黃國禎、黃淑賢、吳婷婷、楊子奇，2007）。與行動學習比較，無所不在的學習的優勢是具有情境感知，可以為學習者在任何地方、任何時間提供適宜的學習資訊。學習者可以迅速地解決問題，或者他們可以紀錄問題，並在事後尋找答案。這些資訊的提供是基於學習者自身的需求的，因此，無所不在學習也是一種自我導向的過程。無所不在的學習提供了情境感知的訊息和主動學習的機會，不僅隨時隨地使學生達到學習目標，也培養探索新的知識和解決問題能力。無所不在學習具有特點有很多，如永久性、協助性、立即性、互動性、情境化…等(Chen, Kao, & Sheu, 2003; Ogata, Akamatsu, & Yano, 2005)。 11.

(20) 無所不在學習指的是學習是可以隨時、隨處進行，也就是使用行動載具在真實的學習環境中來進行學習活動，培養學生解決問題的能力，無所不在的學習具有以下幾個優點：1.方便資訊的獲得與分享；2.學習可以不受限於時間及場地；3.可以配合真實情境來學習；4.可以記錄學生在真實情境的學習歷程，以作為提供個人化學習建議的依據（黃國禎，2012）。. 五、無所不在學習的學習策略情境學習理論認為學習和知識的獲得是透過個體環境互動所產生的結果，根據情境學習理論，設計情境感知無所不在學習活動時，應該提供符合真實世界的情境，讓學習者實際參與、進行互動學習的活動（陳宗禧，李靜芳，賴文琪，林頂生，2003）。黃國禎、邱瓊慧（2005）認為無所不在的學習必須要有好的學習策略能夠讓行動載具發揮最佳功能，同時提供學習者與學習情境進行溝通與互動。學習者同時必須面對真實情境與數位資源的情境感知無所不在學習環境中，除新穎的學習環境及技術外，更需搭配有效的學習策略及工具，否則往往只是帶給學生新鮮感，而不具有好的學習效果(Chu, Hwang, & Tsai, 2010)。在安排學習活動時，Hwang 等學者(2008)指出有五項情境參數可供參考：1.對學習者個人情境的感知；2.對學習環境參數的感知；3.學習者透過行動學習載具的感應器所回傳的信息；4.從資料庫取得的個人資料與學習歷程；5.從資料庫取得的環境資料。 Hwang 等學者(2008)根據以上五種環境參數，提出 12 種情境感知無所不在學習活動設計模式，如表 2-2，用以獲取學生在真實世界和線上之表現。. 12.

(21) 表 2-2 情境感知無所不在學習活動設計模式名稱. 策略與範例. 根據學生個人資料、學習檔案及透過感應器蒐集真實情境的資透過線上引導，在真料，學生透過系統的引導來學習。例如：一位修化學實驗課的實情境學習學生，在實驗過程中，系統根據學生真實的動作，自動給予指示。學生在真實情境學習，系統會根據學生個人資料、學習檔案及透過線上支援，在真透過感應器蒐集真實情境的資料自動給予支援。例如：對於正實情境學習在學習辨識校園植物的學生，系統會根據他的位置及感應周邊的植物，提供每種植物特質的相關資訊。根據真實情境物件觀透過觀察真實情境的物件，學生被要求回答行動載具螢幕上的察，線上測驗問題。例如：在你前面的這棵樹是屬於哪一類的？真實物件觀察. 根據行動載具上的問題，學生被要求找出真實世界中的物件。例如：觀察你周圍的植物，找出和螢幕中最相似的植物。. 學生被要求透過觀察真實情境中物件來蒐集資料，並透過無線透過觀察，在真實情網路，將資料傳送回伺服器。例如：觀察植物並將照片或你對境蒐集資料植物特徵所做的描述傳回伺服器。透過感應器，在真實透過在真實情境感應物件來蒐集資料，並報告發現。例如：找情境收集資料. 三種不同種類的水，透過感應器操作，報告發現的汙染物。. 真實物件的辨識. 學生要回答真實物件辨識的問題。例如：老師展示的昆蟲叫什麼名字？. 學習環境的觀察. 學生要回答觀察他們周遭學習環境的問題。例如：觀察學校的花園，上傳所有你找到的昆蟲名字。. 透過實驗解決問題. 透過在真實情境設計實驗解決問題，並從網路找到提示。例如：想想老師給的氣球，設計一個實驗用來找出氣球可承載的量(重量)跟氣球高度的關係。. 透過線上資料的搜學生觀察真實情境的物件，透過網路找到解答。例如：觀察你尋，觀察真實的情境前面的建築物，在線上找出有關它詳細的資料。合作蒐集資料. 一群學生被要求在真實情境蒐集資料，透過行動載具和別人討論他們的發現。例如：透過測量每個區域，合作畫出學校的地圖，並整合蒐集到的資料。. 合作解決問題. 透過行動載具互相討論，學生在真實情境合作解決問題。例如：尋找學校的每個角落，找出可以用來決定空氣污染程度的跡象。. 資料來源：Hwang 等學者(2008). 13.

(22) 無所不在的學習的概念是指學習本身是無所不在的，學習的發生無處不在，學習的需求無處不在，學習資源無處不在，以學習任務本身為焦點的學習。技術可以支援學習，但不應該干擾學習。在無所不在的學習環境下，學習是一種自然或自發的行為。學習者可以積極主動地進行學習。學習者所關注的將是學習任務和目標本身，而不是周邊的學習工具或環境因素。無所不在的學習最主要的好處在於提供學生個人化的鷹架與支持，以觀察和體驗真實世界的情境，來建構個人的知識(錯誤! 找不到參照來源。, Yang, Tsai, & Yang, 2009)，學生在與真實環境及學習系統的互動過程中，可以進行自我思考並提升學習動機，更能提升學習成就(Chu et al., 2010)。. 第二節. 專題導向學習. 一、專題導向學習的由來與意義專題導向學習法(Project Based Learning)簡稱 PBL 起源於 1918 年美國教育家伯屈克所提出的專題教育與學習法。1991 年密西根大學教育學院更詳細提出其教育方式，是使學生置身於真實問題的情境中，讓學生以專題研究的方式來解決問題，並經由分組、探究與專題製作的過程中學習，以培養學生具有分析、統整與評估等能帶著走的能力（王靖璇，2001）。專題導向學習的觀念是起源自建構主義，蘊含杜威的教育哲學，從做中學的觀念出發，並以活動、專題及解決問題等方式作為學習的主軸（林達森，1999），進行有意義的學習。專題導向學習法是利用真實世界所產生的問題，透過研究解決問題的過程中，得到知識的一種學習理論(Basbay & Ates, 2009)。. 專題導向學習強調以日常生活有關的議題，將學習者導入真實的情境，藉由驅動問題的引導，學習者採小組合作方式，使用科技為學習工具，以科學方法探究與解決過程遭遇的問題，是一個有效改善傳統學校教育教學與學習的策略（Fiona & Sjoerd, 1998; Huang et al., 2002; Murphy & Yakut, 2001; Yarnall & Kafai, 1996; 引自李建億、黃 14.

(23) 瑋苹，2004）。專題是一些複雜的任務的組成，以具挑戰性的問題作為開始，學習者經由問題的設計、解決、決策的擬定，在一段時間內自主的從事相關的工作，最終並完成真實的作品及成果發表（詹秀玉，2006）。徐新逸（2001）將專題導向學習定義為一種建構取向的學習方法，提供學習者具真實性的專題計畫，學生藉此找出學習主題、設計題目、規劃方案、收集所需資訊、建立決策行動解決問題、最終完成探究歷程並呈現發表作品的學習方式。. 二、專題導向學習的理論基礎 1、建構主義建構主義學者主張知識的獲得不是經由傳達的結果，而是學習者自己本身在認知的過程當中建構而得，知識的建立是來自於學習者本身既有知識與學習情境互動所產生的結果。學習者必須知道自身如何去學習、要學習什麼，而且學習的內容需與學習者本身具有之知能相關，這樣的學習才可成功內化而為有意義且能活用的知識（黃文三，1999）。張靜嚳（1995）認為建構主義基本上是在解釋「知識是什麼？」和「學習是什麼？」的一種理論模式。建構主義學習理論的觀點，主張「知識是由學習者主動建構的，而非被動由外界灌輸的」。學者 Blais(1988)認為在建構主義中學習者必須自行建構出自己知識，而學習者所建構出的知識沒有對或錯，而是強調「理解」與「整體觀」。Vygotsky(1978)更認為建構學習除了個人外，應著重在能與外在社會的互動來使其認知層次提升，並經由與他人分享、比較對於知識及意義的理解，使學習者在此過程中根據所獲得的經驗重新確認與建構新知，達到更高層次的心智發展，亦即學習的過程乃是從社會互動到個人內化，經由他人調整到自我調整。. 15.

(24) 2、情境學習學校的教育常將知識抽離出原有的脈絡環節，所學得的知識難以轉移至多樣化、複雜化、常沒有標準答案的現實情境中。學習應在於真實情境與社會脈絡中，學習者方能體會知識的意義與價值，也才能真正掌握知識，有利於學習遷移（施郁芬、陳如琇，1996）。情境學習論者對學習的看法，強調學習者與學習情境二者之間的互動，學習者不應被排除在學習的情境外，學習是學習者經由一系列學習活動的進行與實際環境不斷互動建立意義的過程（楊家興，1995；鄭晉昌，1993；Brown et al., 1989; Cognition, 1990），也就是說有意義的知識必須建構在實際的工作中知識必須在它所產生及應用的活動與情境中去解釋，才有意義(Brown et al., 1989)，也就是知識是不能從它所處的情境脈絡中抽離出來。知識來自於相關的情境脈絡之中，知識間的關連性必須有適當的情境連結和整合，透過自然的情境，學習者從發現的困難與問題，應用所學的各種知識來尋找線索、經由長時間與情境的互動和個人反思所學習到的知識，較容易轉換及應用到其他的問題情境中（楊家興，1995）。情境學習理論強調知識的學習必須建構在真實的活動裡，因為學習者唯有在真實的活動中學習並實用所學的知識技能，學習者才能真正的了解所學知識的意義價值，成為其實際問題解決的工具。當學習脈絡與真實生活情境越相近時，學習效果表現越佳(Brown et al., 1989)。在專題導向學習中真實性與自主性是非常重要的，藉著待解決問題為學習核心的專題活動，提供學生能應用其所學來解決問題。這與專題學習強調真實與生活化的學習環境，透過實際參與及專家教師適當引導，使學生於專題學習過程中藉由小組學習活動、參與及互動的情境來獲得知識是一致的（黃明信，2002）。 3、合作學習合作學習是結合教育學、社會心理學、團體動力學等理論的一種分組教學模式，將個別的學生組成小組或團隊，鼓勵小組成員間互助分工合作，一起討論和澄清想法、探究、思考、推理及解決問題，使學習活動成為共同合作的活動，以達成特定的教學目標。老師則扮演主動的角色，在小組間巡視並適時地給予協助和鼓勵，也提供良好 16.

(25) 的問題以引發小組成員思考。學習過程中不但促使學生自己和同儕的成長，教師亦獲得專業成長，是一種利人又利己的教學策略。Sharan 與 Shachar(1988)指出合作學習是再設計過的學習活動。它整合教室的學習活動與社會的互動，讓孩子在小組內分工合作，經由相互溝通，加速學習的速度、分享學習的喜悅。合作學習呈現有系統、有結構的教學模式，學生透過合作學習，能提升學習的成就，更可培養與人溝通、相互合作的社會技巧，學生學會與他人合作分享彼此的意見，同儕之間能進行更多的討論與互動，鼓勵每位學生透過合作學習而非競爭，每位學生在面對學習時具有責任感，減低在團體中對他人的依賴。因此，在合作學習時，每位學生都有平等的機會參與學習，能有效地促使學生擁有彼此互賴與成功學習的感受。. 三、專題式課程實施模式表 2-3 專題式課程實施模式整理學者. 專題式課程實施模式. Thomas (2000). 六個階段：開始(Getting Started)、內容 (Content)、導引問題 (Driving Questions)、構成要素(Components)、策略(Strategies)、評量(Assessment)，做為設計有效的與能引發專題學習活動的指南。. Moursund (1999). 包含開始、團隊活動的設定、專題的實施、學生自我評鑑、老師評鑑。. 從決定概念與課程目標、發展驅動問題、發展基礎課程 Krajcik, Czerniak, & (Benchmark Lessons)、發展調查活動、評量、到行事曆等六個程序，程序沒有一定順序，是可以反覆進行的，可以發展出新 Berger 的驅動問題，進而帶入其他概念，或改變原有的課程及行事曆 (1999) 等。徐新逸（2001）. 網路專題式學習實施模式 PIPER(吹奏者)模式：準備(P)-實施 (I)-發表(P)-評鑑(E)-修正(R)五個階段。. 資料來源：陳佳妏(2005). 17.

(26) 四、網路專題導向學習網路科技的興起帶動了專題導向學習的進行，電腦網路科技在每個學校越來越普及，電腦網路科技在未來的工作市場也越來越受重視(Finarelli, 1998)。網路專題導向學習是指為專題導向學習加入科技的元素，強調網路於專題導向學習中應用資訊科技，在課程內容的發展及傳遞方式方面與傳統的學習呈現出不同面貌。老師可以應用網路科技來發展課程、製造學習機會、產生豐富的學習資源、管理教學資源及多元的教室活動、並透過網路來評量學生學習成果(Ertmer, 1999)。資訊科技輔助專題式學習能幫助學生發展多元的專長、提高其研究技巧、增進責任感、學會各種資訊科技、學習多元的評量方式（例如自我評量及同儕評量、建立學習歷程檔案等），並學習掌握工作進度與時程，又能在網路上透過討論區或留言版與同儕或指導老師或校外專家互動，促進其社區意識（徐新逸，2001）。網路專題式學習經教學實驗研究證實是一個有效的學習模式（徐新逸，2001）。 Simkins 與 Michael(1999)認為資訊科技在專題活動中，扮演積極的角色。徐新逸綜合多家說法，認為「網路專題式學習」可以培養學習者多方面的能力，像是專題管理、研究力、組織和表現、表達反省、團體合作力及資訊科技應用等。網路專題式學習以網路科技作為心智發展工具，協助學習者得以發展後設認知、批判思考及解決問題的能力。在學習活動中，協助學習者培養自我監控、釐清主題、建立目標、規劃任務、資料搜尋與組織、合作與分享、控制進度、完成作品、呈現作品、獲致較有用的學習技巧。因此，網路專題式學習可以協助學習者成為專題的設計者、發展者、執行者、簡報者與評鑑者的角色（徐新逸，2001）。. 18.

(27) 徐新逸（2001）整合各家說法，針對實施網路專題學習時，提出 PIPER 教學實施模式，分別為準備(P)、實施(I)、發表(P)、評鑑(E)、修正(R)等五個階段，各個階段有其特殊任務、工作流程及網路應用。 1.. 準備階段(Preparation)：包含確定主題範圍、確定教學目標、評鑑方法、確認先備知識等。. 2.. 實施階段(Implementation)：安排分工、擬定專題計畫、蒐集資料、分析驗證、整合結果、發現結論等。. 3.. 發表階段(Presentation)：口頭與書面報告。. 4.. 評鑑階段(Evaluation)：專家、同儕與自我評鑑。. 5.. 修正階段(Revision)：修正與檢討。. 圖 2-1 PIPER 教學實施模式圖. 19.

(28) 五、專題導向學習的特色 Thomas 等人(1999)指出專題學習模式具有下列六項特色，分別是：1.專題即是課程；2.學生為自己與同儕負責；3.融入真實的作業並產生有價值的產品；4.情境脈絡化的學習引導學生對重要題目做深度探索；5.經常性的回饋機會讓學生從經驗中學習；6. 對生活技能與過程技能有重要影響（鄒慧英，2001）。詹秀玉（2001）認為專題導向學習有下列三項特色：1.專題式課程與教學的中心，焦點在問題，即透過解決問題的歷程，引導學生接觸並學習某個學科的新概念和原則；2.專題的調查與探究是目標導向的過程，學生在知識建構與遷移的過程中獲得學習。學習有濃厚的學生導向，學生具有自主性、選擇權並擔負責任；3.專題是寫實的，是融入真實生活的挑戰，專題學習的結果有可能成為真實情境中真實問題解決之道。專題學習是讓學生有自行做決定的空間，及建立學習架構的學習方式，從一個尚未回答的問題開始，針對問題規劃調查實驗步驗，並對所蒐集到的資訊進行整理，同時定期反省自己所做的一切，最後產生一個作品，並評估其品質的好壞，期間教師是引導者，須接受理解錯誤和改變的發生，這就是專題學習（鄒慧英，2001）。. 20.

(29) 六、專題導向學習相關研究表 2-4 專題導向學習之文獻彙整研究者 (年代) 張文光（2006）. 研究題目以專題導向學習融入國小六年級環境教育之行動研究. 結論 1.. 2.. 3.. 陳毅宇（2008）. 網路專題式學習對國小學生社會學習領域專題製作與問題解決. 1.. 能力之探究 2. 鄭紹祥（2009）. 以網路專題學習引導學生探索家鄉茶葉文化-桃園縣某國小五年級學生為例. 1. 2. 3.. 陳智成. 運用專題式學習探討. (2010). 外來種議題之研究. 1.. 2.. 3.. 可帶動上課的動力，增加學生學習對環保問題探討興趣，但無明確證據顯示可深化環保意識學生透過資訊科技能學習更多的環境知識，並利用多媒體展示成果作品，達到分享之目的，但同時也意識到科技、人文與環境相關議題之衝擊雖培養學生討論、接納與尊重的能力和態度，但是自律的學習態度仍不足，以致影響學習的成效在問題解決能力透過量化分析後發現學生在經過教學後問題解決能力有顯著差異，可知網路專題式學習能夠加強學生的問題解決能力不同性別的問題解決能力並無顯著差異教師信念轉變—「主導者」調整為「輔助者」，有助於學生積極的學習踏查訪問與實作體驗有助於提高學生學習興趣實施網路專題學習課程有助於教師專業成長共分三大階段、八個步驟，循序漸進引導學生瞭解外來種議題，並展開環境行動、解決環境問題引導學生從調查結果的十三種外來入侵種當中擇定主題，並能透過資料蒐集、討論等方式擬定具創意的子議題透過專題式學習找出解決外來種問題的最佳策略，並能透過文章、藝術創作等學習成果進行外來種防治宣導，擴大影響層面. 21.

(30) 研究者 (年代) 廖嘉民 (2010). 研究題目. 結論. 網路專題導向教學與傳統教學在學生學習態度與學習成就上差異之研究-以國小自然與生活科技領域「生物與環境」單元為例. 1.. 徐秋鐶. 應用網路專題導向教. 1.. 學生水土保持成就測驗有正向顯著的影響. (2012). 學於戶外踏查之學習成效的多元評量. 2.. 教學者評量與同儕互評結果相關性高且達顯著，表示這兩種評量方法的結果一致性高且兩者評量結果落差小學生對於教學模組之多元評量方式具有正向肯定的反應學生對於課程具有正向肯定的反應. 2. 3.. 3. 4. 林慧如 (2012). 國小自然科教師實施專題式學習課程之行動研究. 1. 2.. 3. 4.. 對自然科課程的態度及自然科學習策略的表現上優於對照組，但沒有達到顯著差異對自然科教師的態度及自然科學習動機有達到顯著差異進步分數表現上優於實驗組，但並沒有達到顯著. 教師必須由主導者改變成引導者、協調者的角色專題式學習課程的時間規畫以一學年為佳，並以統整課程方式進行，時間較充裕，無教學時間不足的問題學生的發表能力及積極度提升並能自行尋求解決方法學生有強烈學習意願並主動學習，且重視成果發表的呈現. 資料來源：研究者整理專題導向學習源自於建構主義，是一種強調真實情境與小組合作的學習策略。學習者必須主動參與學習，負有較大的學習責任，成為主動的學習者；教師則是學習的促進者，擔任學習教練的角色，成為學習者的伙伴。專題導向學習同時也強調問題解決能力與學習專案的自我管理，團隊合作的技能等，以培養學習如何學習的終身學習能力為目標。網路專題導向學習更是強調應用網路科技，應用網路科技來發展課程、製造不同的學習機會，網路科技輔助專題式學習能幫助學生發展多元的專長、提高其研究技巧及學習成效是一個有效的學習模式。. 22.

(31) 第三節. 校園植物辨識. 一、植物辨識學童往往缺乏對植物的實際體驗及觀察，所以在辨識植物構造特徵的學習過程上，容易出現學習的困難與迷思(裘維鈺，1995)。學習者在課堂上累積相當程度的植物認知，但卻僅止於書面圖文之上，當真實面對植物常常又無法辨識。也就是說要將知識從基本認知層面延伸至生活實際應用層面中，經常會有很大的障礙。在邱文豪（2006）的研究中，指出提升國中學生的植物觀察能力，要特別注意植物的特徵。過去關於植物概念的研究中顯示學生大多根據植物外型構造（根、莖、葉）的特徵來做為植物判斷指認的標準(黃達三，1993；裘維鈺，1995；Chen & Ku, 1999; Tunnicliffe & Reiss, 2000)。植物有其獨特的遺傳基因以及形態、生理上的特徵，植物形態（Plant Morphology）就是要從這些個別的根、莖、葉、花等器官形式中尋找變異的原則。植物有明顯的外觀可供辨認，從植物的葉、花、果、根、莖等特徵對植物做描述，並加以辨識，花果的形態相對於莖葉的形態比較穩定，可用來做為植物的鑑別，但是植物的花、果平時是不太容易見到的，除非是剛好在花期或果期，因此我們也常利用莖、葉等常見的特徵來辨認。因此辨別植物時，必須能仔細觀察各部位特徵異同，訓練學生觀察植物的特徵部份，讓學生對植物做描述的活動，使其清楚地了解植物的莖、葉、花、果等植物特徵，訓練對植物觀察的能力，藉由經驗來歸納其特徵，讓學生可以正確的辨識植物。本研究利用平板電腦進行植物辨識學習活動，便是利用平板電腦拍照註記之操作特性，針對植物特徵拍照註記便是強化學生對植物特徵觀察的經驗，期能提升學習者植物辨識之成效。. 23.

(32) 二、校園植物教學相關研究資訊科技可以融入校園植物的學習活動，以植物做為資訊融入的媒介，對教師在教學設計上、實施過程中對建構主義信念的改變、所遭遇的困難及解決之道以及科學教育及環境教育的參考，都有很大的幫助(黃順良，2003；莊旭瑋，2002)。同時對於自然科學習態度之影響及學生植物概念的學習，也具有正面之價值(邱藍慧，2002)，學習上學生能主動學習，掌握學習自主權（陳昌祚，2006）。莊慶鑫（2004）的研究中發現，運用數位化資訊結合校園植物教學檔案儲存，對學生認識植物有不錯的成效，其植物概念更加落實。表 2-5 無所不在學習融入校園植物學習之文獻整理研究者 (年代) 莊旭瑋（2002）. 研究題目資訊融入校園植物. 結論 1.. 結合資訊應用的校園植物課程設計能夠更符. 教學之行動研究-以國小五年級學生為 2. 例 3.. 合建構精神行動研究過程中能夠提升教師的專業成長辨認植物及植物知識的能力、電腦網路資訊的能力、合作學習的能力、搜集及整理資料的能力皆有提升 PDA 方便查詢且容易攜帶，能協助戶外教學的學習，但由於收訊不良及銀幕太小、太暗所以會干擾學習情緒. 4.. 高嘉蔆. 行動學習輔具輔助. （2006）. 國小學生以 PBL 在校園生態教材園進行水生生物學習之研究. 吳玟萱（2005）. 行動學習在國小生態園學習環課程之應用研究. 1.. 可以提昇學生的學習態度、學習興趣，增進. 2.. 學習的信心，改變學生解決問題的態度並提高其能力有效輔助學生在最有利的時間學習. 1. 2.. 透過平板電腦的載具，使學生更專心於觀察，使教學更順暢學生可以自我探索、自我學習，從中獲得成就感，並且透過小組合作，增進彼此的互動與情誼，戶外學習的場域也比較能自由自在的學習 24.

(33) 研究者 (年代). 研究題目. 結論. 邱文豪（2006）. 行動載具在戶外教 1. 學之應用-以植物觀 2. 賞課程為例. 增加觀察植物特徵的次數與深度以平板電腦作為行動載具，發揮行動載具可攜性功能，提供一個可維持學生動機與興趣，又可保持敏銳的觀察力的系統，引導與提升學生進行戶外教學植物觀賞課程之效果. 林峯旭（2006）. 行動學習教學系統 1. 之建構-以校園植物. 用戶端 GPS 系統和伺服器端校園植物查詢系統能協助學習者解決問題. 的學習為例. 伺服器端之線上討論區能夠協助教學者教學、學習者學習教學系統適用於多重學習領域教學系統能提升學習的效果. 2. 3. 4.. 林明玉（2005）. 以提供線索學習方式搭配行動學習輔具建置一個國小自然科探究學習模式. 1. 2. 3.. 以提供線索之探究學習活動模式對於實施國小自然課程有正向的幫助 PDA 與相機輔助學生在國小自然探究學習有正向的幫助 PDA 探究校園植物系統應用於國小自然探究有正向的幫助. 許甲奇（2008）. 徐琮凱（2010）. 互動式校園植物學習地圖輔助植物識別教學. 1.. 植基於 GPS 之場域感知校園植物學習系統. 1.. 2.. 2.. 互動式校園植物學習地圖能顯著提昇學生在校園植物辨識之學習成就除了對系統之社會情境支持給以負面評價之外，皆持正面與肯定的意見提供一個植基於 GPS 之場域感知校園植物學習系統，並且設計闖關任務增加學習者與 GPS 場域感知學習系統的互動無所不在學習系統能提升學習者學習成效. 蔡宗佑（2011）. 應用 Android 平台於無所不在學習之研究. 1.. 在使用不同智慧型物件之學習環境中，學生在對自然科課程的態度、對自然老師的態度、對自然科的學習動機、自然科的學習策略，均能獲致全面地提昇學習效果. 蘇慧侖（2012）. 以動態評量為基礎之無所不在學習環境之研究－以國小校園植物的學習為例. 1. 2. 3. 4.. 實驗組校園植物的學習表現上優於控制組學習成效沒有顯著差異部分學習風格學生之學習成就有顯著改善實驗組學生對於以動態評量為基礎之無所不在學習環境之學習模式抱持正面的看法. 資料來源：研究者整理 25.

(34) 第三章、研究方法本研究主要目的在於探討無所不在專題學習應用於自然科校園植物辨識學習成效之影響，以下就研究對象、研究設計、研究變項、研究工具、研究流程及資料收集與分析逐項說明。. 第一節. 實驗對象. 本研究是以臺中市某國小五年級兩個班級學生為對象，該校以常態編班，所以班級間學生之間差異不大。一個班做為實驗組，另外一班做為控制組，實驗組採用無所不在專題學習，控制組採用網路專題學習。. 第二節. 實驗設計. 本研究以網路專題學習為基礎設計自然科校園植物辨識教學，於無所不在的環境中發展無所不在專題學習，實際應用行動載具進行植物辨識學習活動，在戶外行動學習的過程中，透過載具提供的教材與真實情境互動，學生利用行動載具完成植物特徵拍照註記任務，加強對植物特徵的觀察。本研究之網路專題平台是利用 Google 協作平台架設，協作平台為 Google 推出的網路共同平台，功能強大且界面易學易操作，可提供基本發表文章、上傳檔案、意見回饋、檔案櫃等功能。由擁有者建構主架構後，協作者即可擁有一定的權限可以進行參與運作，也可以同時多個協作者同時上線協作。教師事先設計好網路專題平台之架構，於教學中安排專題之任務，學生進行專題任務探索時，在無所不在的學習環境下，學生可以主動有效地獲知學習訊息，可以將學習歷程紀錄在網路專題平台上，例如：實際應用行動載具將植物辨識的特徵拍照註記並立即上傳至網路專題平台，其他同學也可以給予回應。. 26.

(35) 戶外行動學習結束後，各個小組利用 Google 雲端簡報進行植物簡報的製作， Google 雲端簡報具有協作的特性，方便小組共同編製同一份簡報，在編輯的過程中，小組成員都可以看到其他組員編輯的資料，編輯簡報時便是在進行組員間資料的分享，再經由小組討論共同完成簡報的製作。本研究依照專題學習發展過程進行無所不在專題學習，進行為期 3 週之教學，共 10 節課，以「校園植物辨識」為專題學習的引導問題，發展「探索校園植物」之專題學習。教學實驗設計如下：. 一、專題準備 (一)研究植物及場域於校園內挑選 12 種具明顯辨識特徵之校園植物如表 3-1，做為本次實驗課程之教學教材。. 27.

(36) 表 3-1 研究植物一覽表編號 1. 2. 3. 4. 5. 植物名稱. 特徵. 分佈區域. 楓香. 1. 2. 3.. 葉序互生，葉形多為掌狀三裂果實為蒴果葉緣為細鋸齒. 前庭. 青楓. 1. 2. 3.. 葉序對生，葉形多為掌狀五裂果實為雙翅果葉緣為鋸齒. 中庭. 1.. 掌狀複葉. 2. 3.. 花為橘紅色，肉質莖上有瘤刺. 美人樹. 1. 2. 3.. 掌狀複葉莖上有瘤刺，呈綠色花為粉紫色. 籃球場. 麒麟花. 1. 2. 3.. 莖具細刺磚紅色苞葉兩片，明顯有白色乳汁，有毒. 前庭. 1.. 灌木. 2. 3.. 莖具刺三片苞葉，明顯. 木棉. 前庭水生池. 6. 九重葛. 7. 鵝掌藤. 1. 2.. 灌木掌狀複葉. 前庭. 黑板樹. 1. 2. 3.. 輪生葉氣孔明顯有白色乳汁，有毒. 前庭. 1. 2.. 偶數羽狀複葉花為金黃色. 3.. 具長莢果. 菩提樹. 1. 2. 3.. 長柄心型長尾葉桑科花為無花果. 籃球場. 九芎. 1. 2. 3.. 莖的表皮光滑花為白色秋冬落葉. 中庭. 1. 2.. 葉子為菱形葉、秋冬會變色樹皮呈片狀剝落. 3.. 果實為黑色. 8. 9. 10. 11. 12. 阿勃勒. 烏桕. 28. 司令臺前. 操場. 教材園.

(37) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 楓香. 青楓. 木棉. 美人樹. 麒麟花. 九重葛. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 鵝掌藤. 黑板樹. 阿勃勒. 菩提樹. 九芎. 烏桕. 圖 3-1 校園平面暨植物分佈圖. 29.

(38) (二)搭建無所不在學習環境及設置專題學習網站結合校園現有無線網路環境、植物網站及 QR-Code 辨識掃描技術搭建起無所不在植物學習環境，並利用 Google 協作平台及雲端硬碟的功能設置規劃專題學習網站。專題學習網站上主要分為學習教材區、專題任務區及專題作品區三個部份： 1.教學資料區：主要內容為植物的基本學習資料，及校園植物資料。. 圖 3-2 專題學習網站-教學資料區 2.戶外任務區：主要為進行戶外行動學習之學習歷程紀錄資料。運用 Google 雲端硬碟嵌入協作平台的功能，學生拍照註記上傳至 Google 雲端硬碟的照片也會即時出現在協作平台上。. 圖 3-3 專題學習網站-戶外任務區. 30.

(39) 3.專題作品區：主要是放置學生植物小書簡報作。. 圖 3-4 專題學習網站-專題作品區課程實施前利用電腦課的時間實施平板電腦教學及 Google 雲端簡報的操作，指導讓學生用平板電腦掃描 QR-Code 獲取學習資源、拍照註記及上傳照片，和使用專題學習網站發表文章進行討論，並練習製作 Google 雲端簡報。. 31.

(40) 二、無所不在專題之實施無所不在學習結合植物辨識活動於自然專題教學，按徐新逸（2001）提出之 PIPER 模式實施，分別為準備(P)、實施(I)、發表(P)、評鑑(E)及修正(R)等五個階段。表 3-2 PIPER 網路專題實施簡表階段. 準備 (P). 時程規畫. 103 年 4/14 至 4/17. 實施 (I). 103 年 4/21 至 4/25. 時程規畫. 實驗組-教學流程. 控制組-教學流程. 教學主題一：認識校園植物. 教學主題一：認識校園植物. （二節課） 1. 介紹校園植物（簡報及植物網站）。 2. 植物基本教學（植物的身體、分類）。 3. 植物的特徵（葉、莖、根、花、種子）。討論校園植物專題「探索校園植物」，分組擬定主題，分配. （二節課） 1. 介紹校園植物（簡報及植物網站）。 2. 植物基本教學（植物的身體、分類）。 3. 植物的特徵（葉、莖、根、花、種子）。討論校園植物專題「探索校園植物」，分組擬定主題，分配. 103 年 4/14 至 4/17. 工作，訂定工作計畫。. 工作，訂定工作計畫。. 教學主題二：校園植物探索（三節課） 1. 揭示「校園植物地圖」、「行前須知」，告知學生須到校園內找尋校園植物，各組就分配之植物區域進行植物探究活動。 2. 學生進行現場觀察外，在. 教學主題二：校園植物探索（三節課） 1. 揭示「校園植物地圖」、「行前須知」，告知學生須到校園內找尋校園植物，各組就分配之植物區域進行植物探究活動。 2. 學生在研究場域中，依照. 無所不在學習環境中，使用平板電腦做即時筆記，利用 Google 協作平台做為討論回饋的平台，同時老師也可以透過 Google 協作平台給予即時回饋。. 32. 103 年 4/21 至 4/25. 3.. 學習單上的任務進行現場觀察，並與同學進行討論，完成學習單，老師在教學現場給予指導與回饋。觀看解說牌上資訊取得該植物的學習資源，配合學習單學習。.

(41) 階段. 時程規畫 3.. 4.. 實施 (I). 103 年 4/21 至 4/25. 時程規畫. 實驗組-教學流程掃描 QR-Code 以取得該植物的學習資源並進行植物辨識活動，主要有線上問答及特徵拍照註記。線上問答：學習者回答（單選題），須答對才可以進到下一個問題；反之. 答錯，會回到該植物特徵學習並重新回答。 5. 特徵拍照註記：每一個問題回答完畢後，必須進行植物特徵拍照註記，將拍照註記結果上傳，按此方法完成該植物特徵的辨識。教學主題三：製作植物簡報. 控制組-教學流程教學主題三：製作植物簡報（三節課）各組整理學習單上的的資料，並利用網路查詢植物資料，按植物基本資料、植物特徵、植物照片等資訊，結合文字資料及照片製作成植物小書簡報。. 103 年 4/21 至 4/25. （三節課）各組整理相關資料，按植物基本資料、植物特徵、植物照片等資訊，結合文字資料及照片，利用 Google 雲端簡報製作成植物簡報。發表 (P). 評鑑 (E) 修正 (R). 103 年 4/28 至 5/2. 教學主題四：植物簡報發表（二節課）以專題學習網站上各組之植物簡報進行發表。學生專題作品評鑑（於發表時進行）植物簡報發表：自評、各組互評、任課老師評分。針對問題再修正（於發表時進行）. 33. 103 年 4/28 至 5/2. 教學主題四：植物簡報發表（二節課）植物簡報發表。學生專題作品評鑑（於發表時進行）植物簡報發表：自評、各組互評、任課老師評分。針對問題再修正（於發表時進行）.

(42) 1、戶外無所不在植物特徵辨識活動根據邱文豪（2006）的研究中指出提升植物觀察能力要注意植物的特徵，學生多依據植物外型構造（根、莖、葉）特徵做為植物判斷指認的標準，植物的外觀特徵對植物辨識具有相當的重要性。因此在植物辨識學習活動中，學生於無所不在的學習環境中，藉由掃描 QR-Code，取得植物之學習資源，而系統提供之各個植物照片，完整描述局部特徵，讓學生可透過系統完整了解植物各部位特徵，同時設計線上問答的方式引導學生學習，接著利用平板電腦針對植物特徵進行拍照註記，此拍照註記之操作便是強化學生對植物特徵觀察的經驗，期能提升學習者植物辨識之成效，戶外無所不在植物特徵辨識情境如圖 3-5。. 圖 3-5 戶外無所不在植物特徵辨識情境圖. 34.