教師創客教學能力培養研究

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(1)國立臺灣師範大學資訊工程研究所碩士論文指導教授：李忠謀博士教師創客教學能力培養研究 Maker Teaching Ability Cultivating for Teachers. 研究生：陳盈君撰中華民國. 105 年 7 月.

(2) 摘要近年來，創客運動於國際掀起風潮，動手做成為創新教育的關鍵元素，創客教育強調從做中學，整合知識與科技，使學習來自於創造的過程。創客教育是結合教師的專業領域，以及跨學科的知識，設計與實施適當的創客課程，然而在缺乏跨領域的技術與教學資源的情況下，創客教學不容易被實現。本研究提出一套教師創客教學能力培訓模式，試圖讓教師了解創客教育的概念，培養創客教學能力，進而規劃創客教學課程活動。對教師實際實施此培訓課程作為研究方式，觀察教師對創客教育的技能增長與信念，探討此訓練模式之成效。研究結果顯示，教師經過創客教學能力培訓課程後，創客技術能力層級有所提升，創客實作與教學信心增長，並建立創客課程活動的設計知能，教師創客教學能力培訓模式可以依據目標加以規劃與實施。. 關鍵字：創客、創客教育、專題式學習、教師學習、教學設計. i.

(3) Abstract Maker education emphasizes learning by doing. Maker curriculum should involve teaching of interdisciplinary knowledge through hands-on activities. This study proposed a method for training teachers to engage in maker activities. The objectives were to enhance teachers’ maker education concepts and to foster development of teaching curriculum with embedded maker activities. We have developed teacher training curriculum and experimented with 16 teachers over a 6-week period. Teacher’s learning progress and feedback were collected and analyzed.. The research results showed that after maker the training, teachers' confidence and maker project skills have improved. Furthermore, some teachers were ready to embed maker activities into their teaching.. Key words: Maker Education, Project-Based Learning, Teacher Training, Instructional Design. ii.

(4) 致謝在這兩年的研究所生涯中，感謝使我蛻變的所有一切，完成此篇論文承蒙許多人的鼓勵與支持。首先感謝我的指導教授. 李忠謀博士，老師以尊重學生興趣. 的指導方式，一路引領我朝正確的方向發展，同時培養專業領域的能力，這份嚴謹的態度是我學習的典範，謹致上我最誠摯的敬意與謝意。. 感謝實驗室的成員伴隨我度過的生活點滴，同窗的依潔、逸禮、維琳在研究過程互相激勵，晟麟、奕凌、子婷、信實等學長姐們在課業上的提點，佳宜、高梵、晏誠學弟妹們的協助。以及全體在這段歷程參與的夥伴，謝謝你們提供的機會與幫助，充實我走過這難忘的時光。. 感謝佳翰溫暖的陪伴，給予我的感動與回憶，謝謝你在任何時刻的體諒與傾聽。最後，謹獻給我摯愛的家人，你們的默默支持與關懷，讓我在求學階段無後貴之憂，願與你們分享此份喜悅。. 陳盈君. 謹致. 105 年 7 月. iii.

(5) 目錄第一章緒論. 1. 1.1 研究背景. 1. 1.2 研究目的. 2. 1.3 研究範圍. 2. 1.4 論文架構. 3. 第二章文獻探討. 4. 2.1 創客教育. 4. 2.2 專題式學習. 8. 2.3 最低綱領訓練模式. 12. 第三章研究方法. 15. 3.1 研究設計. 15. 3.2 研究工具. 26. 第四章實驗結果與討論. 28. 4.1 實驗對象背景. 28. 4.2 教師創客教學技術能力學習成效. 33. 4.3 教師創客實作與教學信念. 42. 4.4 綜合討論與分析. 46. 第五章結論與建議. 48. 5.1 結論. 48. 5.2 未來方向. 51. 附錄一課程前問卷. 52. 附錄二專題製作前問卷. 54. 附錄三課程後問卷. 55. 參考文獻. 57. iv.

(6) 圖目錄圖 2.1 專題式學習中教師與學生角色示意圖. 9. 圖 2.2 專題式學習課程發展示意圖. 11. 圖 3.1 教師學習創客教學能力的訓練模式發展流程. 15. 圖 3.2 教師創客能力培訓基礎課程教材內容. 19. 圖 3.3 教師創客能力培訓教材學習單. 19. 圖 3.4 教師創客能力培訓專題課程教材內容. 21. 圖 3.5 教師創客培訓課程實施流程圖. 24. 圖 4.1 資訊科技融入於教學經驗程度與人數. 29. 圖 4.2 教師規劃創客教學活動可能遭遇的困難. 31. 圖 4.3 教師對研習課程之期望. 32. 圖 4.4 教師程式設計學習成效人數長條圖. 34. 圖 4.5 教師電子電路實作成效人數長條圖. 37. 圖 5.1 教師創客能力培養訓練模式. 48. v.

(7) 表目錄表 3.1 基礎課程內容與跨領域學習目標. 18. 表 3.2 專題課程單元. 20. 表 4.1 教師教學對象與科目人數. 29. 表 4.2 教師程式設計經驗人數. 30. 表 4.3 教師電子電路實作經驗人數. 30. 表 4.4 教師創客教學經驗人數. 31. 表 4.5 教師程式設計學習成效. 34. 表 4.6 教師程式設計階段程度比較. 35. 表 4.7 教師電子電路實作學習成效. 37. 表 4.8 教師電子電路實作階段程度比較. 38. 表 4.9 教師完成創客專題作品的信心比較. 42. 表 4.10 教師規劃實施創客教學活動態度. 44. 表 4.11 教師規劃實施創客教學活動信心. 44. vi.

(8) 第一章緒論 1.1 研究背景創客源起於美國，創客運動的發展，推動了首次的白宮創客嘉年華[18]，將創客概念引入於教學中成為創新的教育方式，透過解決實際問題，創造真正的學習。期望將創客理念帶入課程中的教育工作者，教學內容與方法需轉變，要結合多領域的知識，建立創新意識和技術能力。美國提倡創新教育，鼓勵學生培養新世紀職業結構所需的涵養，包含數學、科學、科技、工程領域的知識與問題解決能力。在傳統的教學模式中，各項科目以教學者為中心獨立教學，而創客教育強調從創造的過程學習各領域的知識，教學者扮演引導、協助的角色幫助課程進行。因此，教師須發展結合多學科的創客課程內容與改變教學方式，然而具有融入多學科教學能力的創客師資缺乏，因此美國政府擬定政策，通過相關教師培訓課程，提升教師、教學資源以因應教育的革新[23]。教育部在全國多所學校打造創客空間、舉辦創客競賽、鼓勵師生一起當創客，欲提倡創客教育的落實[31]，要使創客教育普及的要素有經費與設備、創客師資與課程，然而當前大多數的教師對創客的概念是陌生的、未曾接觸過創客活動，許多人並不瞭解創客教育，也不知道如何遵循教育規律去開展真正的創客教育(余勝泉, 2016)，或是抱有實施創客教育的想法，但不具備相關知識與技能、沒有教學資源能夠參考與利用，因此缺乏授課與開設課程的信心與能力。. 1.

(9) 本研究所提出之教師創客教學能力培訓課程，以小學至高中的教師為對象，讓教師親自體驗創客活動，培養創客精神與創客教育概念，提升教學的技能與信心，並了解可參考與利用的教學資源。. 1.2 研究目的創客教學能力培訓模式內容包含創客教學課程特性分析、教材開發、培訓課程實施等。本研究以小學至高中的教師為對象，欲透過對教師實施提出的創客教學能力培訓課程，觀察教師在學習創客課程的過程，對創客教育的技能增長與信念，藉此探討此訓練模式之可行性。因此，歸納本研究目的如下： (1) 發展教師創客培訓課程。 (2) 了解教師在經過創客培訓課程後，創客教學技術能力層面有無增長。 (3) 了解教師在經過創客培訓課程後，創客實作與教學信念有無改變。 (4) 提出教師創客教學能力培訓模式之建議。. 1.3 研究範圍本研究設計之培訓欲使教師體驗創客從做中學的精神，課程涵蓋程式設計、電子電路操作以及其他學科的基本概念與技術，由基礎課程進行引導教學至完成專題課程的階段性課程，需進行程式撰寫控制電子開發板與元件，因考量課程內容的動手實踐性質，且課程內容需要使用循序、選擇、重複結構等程式設計概念，因此，設定的研究對象預期為對程式設計已具備基本邏輯概念的教師。. 2.

(10) 1.4 論文架構本論文共有五個章節，第二章將針對創客教育與專題式學習、近年相關教育發展進行文獻討論；第三章研究方法將說明研究設計、研究工具與研究對象；第四章分析實驗與結果；第五章為結論。. 3.

(11) 第二章文獻探討本研究之目的是欲了解教師經過創客教學能力培訓課程，創客教學技能與信念是否有所不同，以及訓練模式之可行性探討。創客教育有別於傳統教育，學習從被動地接受知識轉向以學習者為中心，引入專案式學習(Project-based Learning) 概念，強調跨領域的知識整合與動手實踐。因此，本章除了針對創客教育進行探討，與其存在問題和困難，和創客教育的發展規劃方式，並參考專題式學習之特徵、實施與評量方式，以及最低綱領訓練模式的特性，加以提出本研究之設計原則。. 2.1 創客教育 2.1.1 創客教育的概念與現況創客教育是基於從做中學、建構主義學習等理論基礎上的創新教學方法，強調學習是由傳統教學方式的被動吸收，轉變為因應實際問題的需求，從完成任務過程中建構知識[7][13]。將跨領域的技術與知識融入課程中，通過課程情境引導，促使學習者設計、製作與實踐任務，完成具創意的作品，有利於學習者從過程中了解、整合不同學科的概念，培養創意思考、動手實踐、問題解決等能力[35]。創客教育乃是源於美國創客運動風潮之下，發展出的創新教育模式，美國對創新以及創造文化的重視，推動了「教育創新」十年計畫，培訓教師、打造校園創客空間，開設特色創客課程，如 Carnegie Mellon 大學開設的創客教育課程[3]；. 4.

(12) 麻省理工 2015 年開啟的 Project Manus 創客計畫等等[38]，並於校園外設立公共創客空間，如創客社區、圖書館等[21]，致力於創客教育的推動。中國則通過建設創客空間、進行創客大賽、舉辦創客教育學術研討會等方式推行創客教育[34]。台灣近年舉辦大型創客活動、創客大會以及創客教育博覽會，如各城市之 Maker Faire、南臺灣創客教育博覽會等，各地區學校陸續增建創客教室，自 2016 年推動高中「創意自造」5 年計畫等，將創客精神帶入生活與校園中。. 2.1.2 創客教育的問題與困難創客教育引發教學的改革，除了學習者獲得知能的方式改變，對教師而言亦需具備創客課程教學的能力，創客教育所需的教學環境也不同於傳統上課的教室 [14]。北京師範大學的研究團隊將發展創客教育面臨的問題歸納出下列五項[32]： (1) 缺乏健全的教學設計模式：基於創客教育處於萌芽階段，教材資源不夠充足完備，教學活動的設計和實施有待改善。 (2) 創客教育人才缺乏：教師在教學方法上需要轉變，且要結合多學科的知識跟技能，教師的相關培訓需要更多資源。 (3) 校內創客空間建設有待完善：創客空間除了是教學的新環境，亦是創客教育的培育環境，因此完善的設立準則需被擬定。 (4) 傳統課堂班額受限：美國的創客教育以小班、人數少來進行，然而台灣動輒二、三十人的班級人數，創客教育於班級實施將受人數影響。. 5.

(13) (5) 資源不足：創客教育的落實不單是教育者的規劃與實施，亦需要相關政策的推動與配合，以制定健全的創客教育體制。歸納上述要項可知，發展創客教育，需有創客能力足夠的教師，然而大多數的教師只具備教育本位的知識與教學技能，欲實施創客教育又缺乏可參考的教學資源，創客教育的發展必須經過有效規劃後，針對各項內容謹慎籌策，從實施過程中探索與檢討問題，並且加以改進，以助於創客教育的推動與落實。. 2.1.3 創客教育的發展規劃要推動並落實創客教育，需要從創客精神、創客教師、創客課程、創客空間每個環節去探討，建立完善的創客教育系統，可藉由四個途徑發展[30]：. (1) 打造優質創客空間 (2) 開發專門的創客教育課程 (3) 培育專業的創客教育師資 (4) 轉變學生的學習方式. 工欲善其事，必先利其器，學校欲將創客引入教學，要有事先規劃的場域。相較於社會中的創客空間，校園中的創客空間強調是學生亦是教學者的學習與教學環境，設計核心應考量兩者角色，從欲發展的創客教學活動出發，準備課程所. 6.

(14) 需的硬體與軟體設備及空間規劃，打造有專屬特色的校園創客空間[26]。校園創客空間的設立除了提供課程活動教學使用，可成立課後社團、舉辦研習，善加利用空間鼓勵教師、學生進行創作[14]。教師是展開教學活動的關鍵角色，是指導和推進創客學習的主體，創客教育中結合大量科技的運用，教師應設計教學與學習的環境、管理資源與人員、引導學生學習、提升實踐性[24]，相較於傳統教育單向地授課，在創客課程中教師成為從旁組織課程的調節者，設計與實施創客課程，教師除了要具備教育本位的知識素養外，還要學習新興技術，展開不同領域的學習實踐[28]。因此，要為創客教師提供培訓以及資源管道，使教師和學生得以共同學習、進步[4]。學習者是課程的主角，除了透過學習過程獲得技術與知識，更須建立創新與實踐的精神，而此能力的培養可以視為五個步驟[5]：. (1) 複製製作已存在之相同作品 (2) 製作類似作品獲取不同知識與技能 (3) 將類似作品的不同功能結合 (4) 設計並製作延伸的功能使作品具有獨特的創意 (5) 嘗試設計並製作一項創新且完整的作品. 7.

(15) 創客課程的規劃需設計出適切的創客教學活動，合理規劃時間，鼓勵、引導學生產生創新意識，並從中學習知能。可從設計具創客精神的實踐性課程，利用學生已具備的知識和擅長的領域，來延伸出結合多學科問題的任務，從完成活動的過程中主動學習、獲取新知[13]。一門創客課程的內容須考量的要素可以歸納成下列幾項[11]：. (1) 主題與欲涵蓋的相關內容 (2) 各階段活動時間的規劃 (3) 多領域的知識整合 (4) 可延伸與創新的範圍 (5) 引導交流與分享的活動設計. 2.2 專題式學習 2.2.1 專題式學習之特徵專題式學習(Project-Based Learning)是主張以探究、解決真實問題的模式，知識技能運用的整合，藉由解決問題的過程中，觀摩、分享與討論，培養歸納與解決問題的技能，是強調以學習者為中心的一種教學與學習模式[27]。構成專題式學習的特點有[29]：. 8.

(16) (1) 始於真實問題：教師提供一個真實、有意義的問題情境，引導學習者專注於探索問題。 (2) 學習成果產出：學習者必須針對驅動問題、完成作品，並分享學習過程中知識轉換、建構過程與解決方式的成果。 (3) 學習者為中心：激勵學習者經由與其他成員共同分享與推論，得到問題的解決方案與認知理解。 (4) 教師推動過程：教師是指導者也是學習者，改變知識的直接傳遞授課方式，以引導學習方式提供資源與協助，促進學習者自我探索和解決問題。. 圖 2. 1 專題式學習中教師與學生角色示意圖[8]. 歸納上述要項可知，專題式學習是一種讓學生為主角，教師鼓勵與協助，引導學生探究問題，合作討論、解決進而達成任務，促使知識是由自主學習過程中建構而來。. 9.

(17) 2.2.2 專題式學習之實施根據專題式學習的特點，教師依課程目標設定問題，引導學習者探索和解決進而獲取知識，並能分享與回饋[17]，專題式學習課程的發展及實施被歸納為六個步驟[15]：. (1) 設定學習目標：訂定此課程的主題，設立欲探索之問題，以及目標學習的技能與知識。 (2) 設計教學活動：活動建立在已有的知識或可得到資源的基礎上，促使學生可於思考、求解問題的過程，延伸出加深加廣的學習內容。 (3) 規劃進行時程：決定此活動的進行時間，但須保持適當彈性，以因應學習過程無法預測導致時間延長或縮短的原因。 (4) 執行課程計劃：引導學生正確往問題解決的方向發展，給予學生最大空間的決定權與發揮，提供資源與協助，幫助學生完成任務。 (5) 成果發表與回饋：鼓勵學生分享成果與心得，提出學習過程中如何分析問題、找到解答以及獲得的知識。 (6) 評量與評估成效：決定使用的評量工具，訂定每階段須達成的目標，多元化的評估方式用以分析成效。. 10.

(18) 圖 2. 2 專題式學習課程發展示意圖[15]. 2.2.3 專題式學習之評量專題式學習的實施強調讓學生於過程中自主發展，並完成活動目標產出作品與分享，因此，除了發表成果的評鑑，還需要檢核學習過程中，每個階段是否達成所設定的學習目標，並觀察在專題式學習活動裡，學生展現的能力[20] [29]。不同於傳統的評量方式，專題式學習之評量特色有[9]： (1) 多形式之評量：採用不同方式的評量，以便測量認知、技能、態度等各方面的學習成效。 (2) 各階段之評量：於每個教學活動設計評量，檢核學生是否達成所預設之學習目標，了解設計之課程的成效。 (3) 延伸知能評量：為課程中學生自我所獲得的較高層次認知、技能，進行觀察與分析，幫助增廣設計課程時的主題涵蓋範圍。 (4) 評量者設定：為學生設計可參與的評量項目，與此評量活動欲達的學習目標，由此觀察學生所提升之能力。. 11.

(19) (5) 連續性評量：專題式學習的評量是不斷進行於學習過程中，甚至課程結束後的發展，非僅限於活動結束時。. 根據多元評量原則，專題式學習的評量可為教師觀察學生；學生彼此評量；學生自我評鑑；範圍包含班級、小組與個人；內容與方法亦可有口頭報告、書面呈現、討論等多形式的評量；讓學習者自主檢視時間與進度的掌握程度，反思完成活動的過程並得到結論，也是學習的目標之一[12]。. 2.3 最低綱領訓練模式在職教師欲發展、學習新專業，因為缺乏時間以及在學習歷程中缺少耐心，導致學習困難度提升[1]。在過於繁雜的訓練課程中，學習者將無法藉由講師的帶領完成學習程序的情況下，有效吸收學習的內涵，最低綱領訓練模式針對訓練課程提供有效方式，其三點主張如下[2]：. 一、給予學習者真實環境的任務或具意義的活動訓練的全部過程中都應該有真實任務的意義[2]，藉由解決真實世界的問題，從過程中獲得學習，學習者的工作或背景經驗與課程內容相關時，訓練結果學習成效極佳[16]。. 12.

(20) 二、精簡化訓練教材以及縮短訓練時間訓練的內容可設計較精簡的教材，不宜安排過長的訓練時間，教學僅採重點提示或範例說明，由學習者自主學習，此方式幫助建立階段性知識，有助於學習者發展後續的知識架構[10]。. 三、確保主動學習並引導往正確方向發展藉由從做中學建構知識，並且維持學習動機，當遇到問題時驅使學習者進行解決與並產生新認知，而教學者應適時協助提供提示或解答，引導學習者朝正確的方向發展學習[6]。. 在最低綱領的訓練模式中雖強調自主學習，然而亦有兩點限制：. (1) 學習者需須具備先備知識與學習動機。 (2) 學習者在自我探索學習路徑中若錯誤方向發展，將使後續學習中無法獲得有效的知識。. 在最低綱領訓練模式相關的研究中，明確定義學習目標與學習路徑設計，較全自由探索發展學習模式的成效佳[21]。. 13.

(21) 本研究將以文獻中最低綱領訓練的主張為原則，以教師作為學習者發展創客培訓課程。培訓課程內容設計參考創客課程規劃與專題式學習之實施方式，訂定學習目標、設計教學活動、規劃執行課程時程、安排成果交流與評量。以專題式學習以及創客教育之特徵，設計強調動手實踐、學習者為中心之課程內容、教學方式與活動。課程內容設計將以學習者獲得知識與技術、建立創新與實踐精神的培養步驟作為參考，安排具有目標性之專題製作。針對課程內容設計評量方式與工具、安排評量以評估成效。. 14.

(22) 第三章研究方法本章節提出一套教師創客教學能力培訓模式，說明研究設計與研究工具，探討教師經由此培訓課程，對創客教育的概念的了解，創客教學技能與信念的增長，進而分析此訓練模式之可行性與建議。. 3.1 研究設計參考創客教育發展的相關文獻後，教師學習創客教學能力的培訓模式將基於以下要點規劃之，分析創客教學特性訂定階段性學習目標內容，以專題式學習方式設計教材與課程、教學方式，並透過實際實施培訓課程驗證本研究設計，步驟如圖 3.1 所示。. (1) 階段性學習目標內容 (2) 專題式學習方式 (3) 教學者與學習者角色定位. 創客教學特性分析. 發展. 創客培訓教材開發. 實施. 教師創客教學能力培訓. 圖 3. 1 教師學習創客教學能力的訓練模式發展流程. 15.

(23) 經過創客教學特性分析階段後，創客教學能力培訓課程內容以專題式學習理論為基礎，採用從做中學、學習者為中心之引導方式進行，培訓教材內容設計為透過基礎課程學習電子電路與程式語言的知識與技術，專題課程引發教師思考教學活動，從中培養教師創客精神，增加教師設計與指導課程的信心，並建立不同領域的技術能力，透過培訓促使教師發想跨學科的創客課程，進而於課堂中融入創新教學活動。. 3.1.1 創客教學特性分析創客課程內容涵蓋範圍甚為廣大，因此要為教師設計適當的創客教學能力培訓課程，達到教學目標，須對創客教學特性進行分析。根據文獻探討中創客教育是基於專題式學習的理念，讓學習者從做中學；規劃創客教學內容可利用學習者已具備的知識或擅長的領域為基礎，以及教學者在課程中的角色轉變等特性加以考量與設計。本研究對象為已有程式設計及基礎邏輯概念的教師，設計以程式開發結合不同學科知識的專題實作式創客教學活動，讓教師從既有的基礎上得以延伸學習；教學者於課程前期擔任傳授知識的角色，引導教師進入動手實踐、創意發想的情境後，轉變為協助者，有助於教師於自主發展中學習。. 16.

(24) 3.1.2 創客培訓教材開發發展創客培訓教材除了用於課程中傳授知識、培養教師能力，亦為教師作為規劃創客教學活動的參考，根據文獻探討中創客課程的內容須考量的要素，做出本研究設計教材內容時的要點如下：. (1) 階段主題與教材內容 (2) 活動時間的規劃 (3) 多領域的技術與知識學習 (4) 交流與分享的活動設計. 本研究所設計之創客教學培訓課程包含基礎課程與專題課程，以階段式課程教學，帶領教師動手體驗與實踐任務。創客教學培訓課程中內容以與 Arduino [36] 相容之開發板 Intel Edison [37]與 Arduino UNO [36]所設計，設計程式以控制電子開發板與元件，完成課程單元之任務與創客專題作品，課程內容涵蓋開發板之運用、程式設計、電子電路基本知識與實作。基礎課程中逐步培養教師所需的相關知識與技能，於專題課程中引導教師以基礎課程中所累積的經驗延伸完成作品，透過課程內容與教學方式之設計，引發教師的創客精神，建立完成創客作品與設計實施創客課程的信心，以實現跨領域知識交換與引導創客課程之發想。. 17.

(25) 基礎課程是為幫助教師克服跨領域的技術門檻之能力培養，培養創客精神並了解可用的創客資源，課程內容是設計撰寫基於 C 語言之 Arduino 程式語言，完成開發板與電子元件之電路，控制其以達成任務之單元練習，基礎課程分為六個單元，每個單元為不同的電子元件之控制與操作，單元中有二至三個目標任務須完成，內容與學習目標如表 3.1 所示。表 3. 1 基礎課程內容與跨領域學習目標單元. 學習目標. (一) 介紹與練習. 使用開發板、麵包板. (二) LED. 控制 LED 明滅狀態. (三) 按鈕. 使用按鈕搭配控制 LED. (四) 感測器. 讀取環境感測數值. (五) 蜂鳴器. 使用蜂鳴器編曲. (六) 馬達. 控制馬達運轉狀態. 以單元(二) LED 為例，如圖 3.2 所示，教材內容設計涵蓋電子元件的知識與特性介紹，操作以及應用方式說明、電子元件搭配開發板之電路設計與連接方式說明、單元任務演練教學說明、程式設計技巧提示。搭配單元學習單，如圖 3.3 所示，透過教學者說明與題目的引導完成單元任務，學習者完整參與並完成基礎課程的單元後，建立多學科的知識與技術，了解創客教學資源的運用，並具備完成後續專題課程實作之能力。. 18.

(26) 圖 3. 2 教師創客能力培訓基礎課程教材內容. 圖 3. 3 教師創客能力培訓教材學習單. 19.

(27) 專題課程階段是以培養教師於基礎課程習得的知識與技能，結合多學科內容的知識與實作能力，並設計具創客精神的教學活動為目的，課程內容包含兩個專題，皆是結合基礎課程中的單元內容加以延伸，完成一項具有完整性的作品，分別各含三個單元，每個單元有其電子電路及程式需完成以達成不同功能之實現，以兩個專題為範例，讓教師體驗製作完成創客作品，並參考創客研習的課程設計創客教學活動，專題課程內容如表 3.2 所示。. 表 3. 2 專題課程單元專題一自走車. 學習目標. (一) 控制速度與方向. 利用四顆馬達電路控制車輪，完成自走車行進速度與方向功能的實現。. (二) 避開障礙物. 利用超音波感測距離元件完成自走車避障功能。. (三) 循線自走. 利用三顆紅外線循線感測元件實現自走車循跡自走功能。. 專題二音樂盒. 學習目標. (一) 鍵盤音階. 以多顆按鍵搭配蜂鳴器之電路配置，模擬鋼琴鍵盤配置與音階發聲。. (二) 開盒播放音樂. 以超音波感測距離元件，偵測音樂盒開闔狀態，並搭配蜂鳴器播放音樂。. (三) 舞台旋轉與燈光. 利用 LED 與馬達，搭配音階、音樂，製作舞台特效。. 20.

(28) 專題製作過程中，學習者利用基礎課程各單元中的電子電路實作經驗與程式設計控制元件之知識，加以結合並延伸達成專題目標。專題一為自走車，將運用基礎課程中的感測器、馬達等單元，延伸為四顆馬達控制自走車的速度與方向、多種感測元件控制完成避障、自走功能。專題二為音樂盒，將在基礎單元中學習到的按鍵、蜂鳴器等單元，延伸為更為複雜之程式功能開發，以完成各單元所設定之任務目標。教材內容設計包含電子電路圖、任務說明、相關資訊、程式設計技巧提示，如圖 3.4 所示。. 圖 3. 4 教師創客能力培訓專題課程教材內容. 21.

(29) 3.1.3 實施教師創客教學能力培訓在設計教師學習創客教學能力培訓實施方式時，參考文獻[31]中教師訓練模式，實施方式的設計將以下列三點為原則：. (1) 讓教師完整參與一項專題式學習的時段 (2) 過程中使教師保持了解其任務與學習機會 (3) 教學方式符合教師期望. 實施教師創客教學能力培訓將針對教學方式、研究對象、實施時程三個項目分別進行說明，如下：. 一、教學方式教師創客教學培訓課程中，提供每位教師相同的教材，包含講義與學習單，以及課程所需的開發板與電子元件，透過教學引導及教材內容，撰寫程式以及組合電子元件，搭配學習單練習完成單元內容，建立創客教學所需的技術能力，達到對不同領域知識的學習，並提供本研習所設計之創客教學課程的教案，作為引導發想創客教學活動的參考。教學方式為教學者說明課程中各單元之內容後，在基礎課程中詳細的講解程式指令範例、電子元件特性，根據講義內容提供的電路圖與步驟逐步指導製作完. 22.

(30) 成電路，利用已提供的程式指令的說明與範例，設計程式達成該單元之任務，藉由學習單中情境題目引導思維，對程式與電路稍加修改，達到該單元內容目標之學習，累積創客知識與技術，發揮創意設計出富有獨特性的作品。專題課程選擇專題一進行教學，方式為教學者說明單元內容與目標，引導教師以基礎課程所學內容，以學習者為中心之方式完成作品，教學者轉變為協助角色提供幫助與延伸方向，使學習者發揮創意設計出富有獨特性的作品。專題二的進行方式為，給予每位學習者專題二所需之電子元件，以及說明所需達成之目標要項，於規定時間完成作品帶回，進行成果交流分享。創客教學課程之設計引導，是將創客研習課程的內容做為教案，提供給教師作為參考，教師間可相互交流與合作，設計適合自我教學環境適合的、具創新意識的創客課程，並分享教案。創客教學培訓課程透過階段式的教學引導，基礎課程建立創客精神與基本知識、技能，引導完成專題課程第一項創客作品，建立完成作品之信心與對創客專題課程內容的了解，自行製作第二個創客作品以及創客教案構思，培養規劃與實踐創客教學所需之能力，達到教師學習與導入創客教學的目的。. 二、研究對象本研究以新北市參與創客教育培訓課程之教師為實驗與研究對象，參與培訓的條件為對創客課程活動有興趣，且至少須稍微了解基本程式邏輯，符合本研究. 23.

(31) 設計之範圍限制的對象條件，以探討在實施創客教育培訓課程時，教師對設計與指導課程的信心程度提升，是否建立不同領域的技術能力以及對創客教育概念的了解。實際參與培訓的教師，背景多數為未規劃過創客教學活動，少數為欲將創客教育融入教學中的教師，但多數教師不具備相關背景經驗。. 三、實施時程本研究創客教學培訓流程如圖 3.5 所示，課程規劃為五周，分為基礎課程與專題課程兩階段，實際教學時間分別規劃六小時，每周一次實施三小時，先進行基礎課程的六節課，接著進入專題課程中專題一的教學實作，並於專題一完成時提供專題二的材料、教材，以及創客研習課程參考教案，給予兩周時間完成專題二，進行成果評量與分享，鼓勵教師互相交流、合作設計創客課程。. 第一次問卷. 基礎課程. 教學與實作. 第二次問卷. 專題一課程. 專題二. 成果分享. 教學與實作. 自主製作. 教案構思交流. 2周. 3時. 6時. 6時. (3 時/周). (3 時/周). (3 時/周). 圖 3. 5 教師創客培訓課程實施流程圖. 24. 第三次問卷.

(32) 創客教學培訓時間與流程的規劃，是基於精簡化實際授課訓練時數，著重學習者自主發展、動手實踐，非密集式研習天數使得學習者在每周課程後，有複習以及補強課堂中尚未熟練的知識與技術的機會。藉由基礎課程中累積的創客能力與完成單元任務的成就，使得在專題課程中具備完成作品的實力與信心，在教學者扮演協助角色的教學方式下完成專題一。自主製作專題二的安排是欲培養學習者在有明確主題下，獨立發展製作創客作品的能力，並延伸更多具創意的功能。經過兩階段課程建立創客實作的經驗與能力後，教案構思交流是鼓勵學習者能依培訓中了解的創客教學可運用資源，設計適切的創客教學活動，達到教師創客教學能力培養之目的。於研習課程間進行階段式成效評量，在課程開始前實施第一次問卷，調查研究對象之背景。完成基礎課程時，實施第二次問卷調查，了解教師在經過基礎課程研習後，創客教學所需的技能與信心層面是否增長。專題課程階段結束後實施第三次問卷調查，了解教師與研習課程前、基礎課程後不同階段各面向之層次。研習同時，針對教學者於活動中進行的課堂觀察與課後訪談，以及討論教師提出的教案構思，將資料整理分析後提出結果，進行檢討與改進，提供欲發展培訓模式的教學者與研究者建議。. 25.

(33) 3.2 研究工具本研究針對教師學習與導入創客模式的所設計的研究方法，進行階段式成效評量，共設計三份記名評量課程問卷，並由教學者與研究者進行課堂觀察以及專題二的分享成果與所設計之創客課程教案評鑑，進行結果的分析與探討。. 一、創客教育培訓課程前問卷(附錄一) 創客教育培訓課程前問卷主要涵蓋教師教學背景、創客技術能力背景包含開發板使用經驗、程式設計經驗與電子電路實作經驗、規劃與實施創客課程活動的態度與經驗背景、教師本位領域、研習課程實施前創客的先備知識背景、以及規劃創客課程活動的態度。. 二、創客教育培訓課基礎課程後問卷(附錄二) 創客教育培訓課基礎課程後問卷探討學習者經過基礎課程單元的研習後之成效，內容涵蓋製作創客專題作品的信心程度、創客技術能力的熟練程度，包含開發板結合程式設計與電子電路實作、規劃創客課程活動的意圖，以及對課程的想法建議。. 26.

(34) 三、創客教育培訓課程後問卷(附錄三) 創客教育培訓課程後問卷探討學習者參與研習後之成效，內容為完成創客專題作品的信心程度、創客技術能力的熟練程度，包含開發板結合程式設計與電子電路實作、規劃與實施創客課程活動的態度與所需協助，以及對研習課程的想法建議。. 四、課堂觀察紀錄教學者與研究者將進行課堂觀察，從培訓過程中了解本課程實施時學習者的學習狀況，包含創客精神、知識與技術能力，以及實作時遇到的困難、規劃創客課程活動的想法等等，第二專題的分享成果與所設計之創客課程教案評鑑，以及本課程實施過程中的困難與侷限。. 27.

(35) 第四章實驗結果與討論本章節以新北市參與創客教育培訓課程之教師為研究對象，實施教師創客教學能力培訓，並根據實施結果探討分析研究目的達成情形。研究目的達成情形將分為教師教學技術能力學習成效、教師創客實作與教學信念兩部分探討，資料取自各階段問卷的作答、課堂觀察記錄等。經由研究所收集的資料，包含完整完成各階段之有效問卷 16 份、教學者與研究者課堂紀錄、作品分享成果與所設計之創客課程教案。. 4.1 實驗對象背景 4.1.1 教師教學背景分析新北市參與創客教育培訓之教師，其教學對象與科目如表 4.1 所示，共有 16 位教師，其中 10 位為國小，3 位為國中，3 位高中職教師。教學科目為電腦、資訊的教師共有 13 人，其他領域則有 3 人。將資訊科技融入於教學經驗中的程度人數不均，由圖 4.1 可看出有 3 位教師是學校內資訊融入教學的領導者，有 5 位經常運用資訊科技於學習活動中，有 4 位則是搭配單元使用資訊科技，但有 4 位不常運用資訊科技於教學過程。. 28.

(36) 表 4. 1 教師教學對象與科目人數教學對象國小. 國中. 高中高職. 教學科目. 人數. 電腦、資訊. 9. 體育、綜合. 1. 電腦、資訊. 2. 數學. 1. 電腦、資訊. 1. 公民. 1. 電腦、資訊. 1. 專家(例如: 學校資訊融入學習的領導者或研習的講師) 進階使用者(例如: 經常讓學生運用資訊科技於學習的活動) 中階使用者(例如: 有些單元搭配資訊科技融入教學) 新使用者(例如: 讓學生運用資訊科技於學習機會不多) 0. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 圖 4. 1 資訊科技融入於教學經驗程度與人數. 4.1.2 教師創客實作經驗背景分析本研究之研習課程內容，將使用開發板結合電子元件，以程式設計控制達成功能目標。調查教師對於程式設計經驗、電子電路實作經驗、開發板使用經驗的結果，教師在研習前的程式設計先備知識如表 4.2 所示，共有 14 位教師具備不同程度之程式設計經驗，與研究範圍所設定之條件相符，2 位教師沒有程式設計基礎或經驗。在電子電路實作經驗方面如表 4.3 所示，共有 13 位教師不具備相關先. 29.

(37) 備知識或缺乏操作經驗，有實作經驗的教師共有 3 位。共有 7 位教師曾使用過規格相容於研習課程將使用的開發板，有 9 位未具備使用開發板的經驗。參與教師普遍缺乏在創客課程所需的技術經驗與能力。. 表 4. 2 教師程式設計經驗人數程式設計經驗. 人數. 熟練，能依據目標撰寫完整程式. 2. 尚可，能修改程式內容達到目標. 5. 普通，僅看得懂程式邏輯並進行簡易修改. 7. 沒有程式設計基礎或經驗. 2. 表 4. 3 教師電子電路實作經驗人數電子電路實作經驗. 人數. 熟練，能依據目標設計電路或有豐富實作經驗. 1. 尚可，有基礎知識，能參考資料完成電路或有實作經驗. 2. 普通，有基礎但不熟悉或缺乏實作經驗. 5. 沒有基礎或實作經驗. 8. 30.

(38) 4.1.3 教師創客教學經驗背景分析參與研習課程的教師皆未曾實施過創客教學活動，如表 4.4 所示，其中有 5 人正在規劃實施創客教學活動，11 人則不太確定該如何進行。教師對於規劃創客教學活動認為會遇到的困難為複選題，如圖 4.2 所示，多數教師認為較不易規劃創客教學活動的原因為缺乏所需的教學資源，次多為不容易達成原先計畫的進度與教學目標，認為因本身能力的影響則有 6 位，其他的 2 位分別表示學生實作時間不足以及沒有想過實施創客教學。表 4. 4 教師創客教學經驗人數創客教學經驗. 人數. 曾經在課程中實施過創客教學. 0. 正在規劃創客教學中. 5. 不太確定該如何進行. 11. 不容易達成原先計畫的進度與教學目標本身先備知識或能力的影響實作所需資源(開發板、電子元件等)取得不易缺乏適當的教材其他 0. 2. 4. 6. 8. 圖 4. 2 教師規劃創客教學活動可能遭遇的困難. 31. 10. 12.

(39) 4.1.4 對創客教學研習課程之期望調查教師對研習課程之期望選項為複選，結果如圖 4.3 所示，希望從研習課培養跨學科技術，例如電子電路實作、程式設計經驗等，人數共有 15 位，希望獲得創客課程與教材設計分享者共有 12 位；下列節錄內容為在開放性意見中，表示期望從課程中得到與創客應用、教學相關的認知。. 「對於 Edison 有更多了解，能夠融入課程，激發更多的創客思緒想法。」「透過實作了解硬體與軟體的結合應用。」「能完成老師指定實作課程並設計出適合國小學生的實作課程。」. 跨學科技術能力培養 (電子電路、程式設計...) 課程與教材設計分享其他 0. 2. 4. 6. 8. 10. 12. 14. 16. 圖 4. 3 教師對研習課程之期望. 綜合上述教師背景分析，參與創客教學研習課程之教師多為資訊學科教學背景，不具備創客教學所需的經驗，未曾實施創客教學活動，期望藉由培訓課程提升自我知識與技術能力，了解創客教學課程的教材資源後，設計創客活動融入教學中。. 32.

(40) 4.2 教師創客教學技術能力學習成效 4.2.1 教師程式設計學習成效教材中程式部分僅提供重要語法的說明與範例，教師參考後須自行設計程式達到單元目標，探討教師經過不同階段培訓課程後程式設計的學習成效，採用問卷題目如下：. 課程前：請問您對於程式設計(C/C++/Java/Python 等高階語言)經驗為何？基礎課程後：經過基礎課程後，請問您現在對於設計 Arduino 程式來驅動電子元件的熟悉程度為何？課程後：經過專題課程，請問您現在對於設計 Arduino 程式來驅動電子元件的熟悉程度為何？. 課程前共有 14 位教師具備不同程度之程式設計經驗，與設定之研究範圍相符，2 位教師沒有程式設計基礎或經驗。表 4.5 及圖 4.4 為教師程式設計學習成效人數，以及表 4.6 所示，基礎課程後的調查，共有 14 位教師程度為尚可，能參考資料完成程式，其中包含 13 位在課程前已具備程式邏輯概念、1 位不具備程式設計經驗的教師；有 2 位教師程度為普通程度，需要請夥伴協助解說程式邏輯，在研習課程前其中 1 位不具備程式設計經驗，另 1 位則是普通，僅看得懂程式邏輯並進行簡易修改。. 33.

(41) 表 4. 5 教師程式設計學習成效階段. 程度. 人數. 課程前. 熟練，能依據目標設計程式. 2. 基礎課程後. 熟練，能依據目標設計程式. 0. 課程後. 熟練，能依據目標設計程式. 3. 課程前. 尚可，能修改程式內容達到目標. 5. 基礎課程後. 尚可，能參考資料完成程式. 14. 課程後. 尚可，能參考資料完成程式. 12. 課程前. 普通，僅看得懂程式邏輯並進行簡易修改. 7. 基礎課程後. 普通，需要請夥伴協助解說程式邏輯. 2. 課程後. 普通，需要請夥伴協助解說程式邏輯. 1. 課程前. 沒有基礎或實作經驗. 2. 基礎課程後. 有點困難，還是不太清楚應如何進行. 0. 課程後. 有點困難，還是不太清楚應如何進行. 0. 圖 4. 4 教師程式設計學習成效人數長條圖. 34.

(42) 表 4. 6 教師程式設計階段程度比較課程前 → 基礎課程後. 基礎課程後 → 課程後. 改變程度. 人數. 改變程度. 人數. 沒經驗→尚可. 1. 尚可→熟練. 3. 普通→尚可. 6. 普通→尚可. 1. 尚可→尚可. 5. 尚可→尚可. 11. 熟練→尚可. 2. 尚可→普通. 1. 沒經驗→普通. 1. 普通→普通. 1. 經過專題課程階段，有 3 位教師在基礎課程後為尚可程度，研習課程後的調查中，對於設計程式控制元件已達熟練程度，能依據目標設計程式；共有 12 位為尚可程度，能參考資料完成程式，其中包含 11 位在基礎課程後同為尚可程度，另 1 位則是普通程度；而基礎課程後由尚可轉變為普通程度，需要請夥伴協助解說程式邏輯的 1 位教師，在研習過程的專題課程中，研究者認為因其同桌夥伴請假，致使此教師在需要協助的清況下，未適時獲得幫助而未能對此上手。綜合上述調查結果，藉由完成基礎課程單元任務的過程中，教師已建立足以完成創客專題的程式設計能力，然而在研習課程後，教師提升或維持在尚可程度，僅少數教師達熟練程度，在專題課程中，程式設計須將基礎課程中各單元所學結合、延伸，以專題完整功能為目標完成較大規模之程式，本研究以教學引導、提供參考資料方式協助學習者完成專題，整體而言，本研究所設計之教材與教學方式，能使教師達到利用參考資源，建立創客課程所需的程式設計能力。 35.

(43) 4.2.2 教師電子電路實作學習成效基礎課程中在電子電路操作、電子元件特性有基本觀念教學，講義內容提供電路圖與實作步驟，探討教師經過不同階段培訓課程後程式設計的學習成效，採用問卷題目如下：. 課程前：請問您對於電子電路實作經驗為何？基礎課程後：經過基礎課程後，請問您現在對於電子電路、元件及開發板間的實作熟悉程度為何？課程後：經過專題課程，請問您現在對於電子電路、元件及開發板間的實作熟悉程度為何？. 課程前共有 13 位教師不具備相關先備知識或缺乏操作經驗，有實作經驗的教師共有 3 位。表 4.7 及圖 4.5 為教師電路實作學習成效人數，以及表 4.8 所示，基礎課程後的調查，共有 13 位教師程度為尚可，能參考資料完成電路或實作，其中包含 10 位在課程前不具備相關先備知識或缺乏操作經驗、3 位有實作經驗的教師；有 3 位教師在課程前不具備經驗，基礎課程後達普通程度，需要請夥伴幫助來完成電路。. 36.

(44) 表 4. 7 教師電子電路實作學習成效階段. 程度. 人數. 課程前. 熟練，能依據目標設計電路或有豐富實作經驗. 1. 基礎課程後. 熟練，能依據目標設計電路. 0. 課程後. 熟練，能依據目標設計電路. 1. 課程前. 尚可，有基礎知識，能參考資料完成電路或有實作經驗. 2. 基礎課程後. 尚可，能參考資料完成電路或實作. 13. 課程後. 尚可，能參考資料完成電路或實作. 14. 課程前. 普通，有基礎但不熟悉或缺乏實作經驗. 5. 基礎課程後. 普通，需要尋求夥伴幫助來完成電路. 3. 課程後. 普通，需要尋求夥伴幫助來完成電路. 1. 課程前. 沒有基礎或實作經驗. 8. 基礎課程後. 有點困難，還是不太清楚應如何進行. 0. 課程後. 有點困難，還是不太清楚應如何進行. 0. 圖 4. 5 教師電子電路實作成效人數長條圖. 37.

(45) 經過專題課程階段，有 1 位教師由尚可提升至熟練程度，能依據目標設計電路；共有 14 位為尚可程度，能參考資料完成程式，其中包含 12 位在基礎課程後同為尚可程度、2 位則是普通程度；在基礎課程與專題課程後同為普通程度，需要請夥伴幫助來完成電路的教師則有 1 位。. 表 4. 8 教師電子電路實作階段程度比較課程前 → 基礎課程後. 基礎課程後 → 課程後. 改變程度. 人數. 改變程度. 人數. 沒經驗→尚可. 5. 尚可→熟練. 1. 普通→尚可. 5. 普通→尚可. 2. 尚可→尚可. 2. 尚可→尚可. 12. 熟練→尚可. 1. 普通→普通. 1. 沒經驗→普通. 3. 原先並不具備基礎與實作經驗，在基礎課程與專題課程後同為普通程度的教師，其建議應先講授、建立電子電路的學科觀念，對無經驗的學習者較有幫助；而課程前具有豐富經驗的該名教師，沒有具備開發板結合電子元件的經驗，但其對電子電路的熟悉程度，在過程皆可參考資料達到目標。從研究結果發現，藉由基礎課程中對於各單元電子元件特性的說明，使教師在動手實作的過程中，學習相關知識並累積操作經驗，本研究專題製作課程僅需將基礎課程所學之電子元件、電路加以結合，因此教師經過基礎單元學習，在已. 38.

(46) 提供資源情況下，參考資料即可完成專題。此結果可以驗證創客教育從做中學的理念，本研究的教材與教學引導，有助於幫助教師在了解創客資源後，藉由參考資料完成電子電路實作，進而結合更多電子元件創造獨特的創客作品。. 4.2.3 教師心得教師對於創客教學能力技術層面培養的態度，認為此培訓課程有達到學習成效，但時間上不夠充裕，希望可以增設課程學到更深入的知識，以下節錄基礎課程後問卷與課程後問卷內開放性問題答案。. 「再次複習基礎的電子電路，重拾過去撰寫 C 語言的感覺與經驗。」「唯一可惜是研習時間稍短，僅足入門，建議有後續進階課程。」「課程時間可以再拉長，對於程式和硬體可以再加深加廣。」「課程時間稍短，較難涉及比較深入的部份，但教授及助教在課程準備及講義內容都十分完整且提供充分協助，讓學員能很快上手。」「課程生動活潑，又著重學員動手實做，容易上手。」. 綜合教師的心得，本研究提出之教師創客教學能力培訓模式，足以使教師學習到創客教學所需的基礎知識與技術，並顯示課程在建立教師創客實作的積極學習態度層面有正向的效果。. 39.

(47) 4.2.4 課堂觀察教學者與研究者在每節課觀察記錄教師學習的情形，於課後討論分析發現，教師課程前因彼此不熟悉、對創客感到陌生，在第一堂課時，較專注於教學者的授課，以及自行查看教材實作，遇到問題時亦不會主動詢問教學者或同伴，在進行單元任務後，教學者提出延伸練習讓教師嘗試，鼓勵教師間討論、合作，進度稍快的教師此時會提供需要幫助的教師協助。在進行基礎課程期間，觀察到教師會在遵循教學者的說明、教材的內容實作達成單元任務後，自我實驗測試元件特性、了解其原理，遇到不了解的問題時，主動請教同伴或教學者，獲得解答後可舉一反三期望進行更多練習，需要設計更複雜的程式控制時，會互相討論程式邏輯、語法，遇到錯誤時傾向於提問了解問題後，自行偵錯與解決問題，即使進度較慢的教師，亦會保持積極的心態請教同伴，努力將單元內容完成，不論是在實作基本單元任務或是創意發想，以及希望達成目標追根究柢的了解，都有深入研究與動手實踐的創客精神。第一個專題課程進行期間，教師已具備基礎知識與技術，雖教學者有說明與指導專題製作的進行，但發現實作過程教師並不一定照著教材中步驟做，而是依自我經驗與規劃來完成此項作品，達成課程設計的目標後，加入許多創意部分，例如硬體部分不在教材中的燈光、外型效果；軟體部分更多功能的展現。進度較快的教師在實驗後，會提出所遇到的問題與自己嘗試的解決方法，提供其他教師參考或找尋更多解決問題方法的討論。. 40.

(48) 在第二專題成果分享時，部分教師的作品超乎預期，不但達成課程規定的目標，更加入軟體、硬體方面的巧思，交流的過程互相提供技術與資源；多數教師的展示雖無延伸的創意，但亦具備課程的基本內容功能，在參考同伴的成果後，設計目標期望將作品加入更多元素。綜合上述各階段的課堂觀察內容，可以見得教師從課程前至課程後，創客教學所需的知識與技術層面的提升，因此，本研究提出的模式在培養教師創客教學技術能力上有達到預期的成效。. 41.

(49) 4.3 教師創客實作與教學信念 4.3.1 教師完成創客專題作品的信心創客專題作品的製作信心，在基礎課程後問卷及課程後進行調查如表 4.9，經過基礎課程階段創客技術知識能力培養後，共有 10 位教師認為自己可以參考資料完成專題，有 5 位教師表示需請同伴協助完成專題內容，有 1 位教師則已有信心期待完成具有個人特色的作品。在引導與自行完成兩個專題，研習課程結束後，教師對於製作有個人特色的作品感到有信心者提升至 6 位，認為可透過資料參考的方式將作品完成者共有 7 人，有 2 位教師表示需請同伴協助完成專題內容，而表示擔心專題內容太複雜難以完成作品的 1 位教師認為相較於有教學者引導下，自主完成專題是困難的。. 表 4. 9 教師完成創客專題作品的信心比較完成創客專題作品信心程度. 基礎課程後. 課程後. 有信心，期待完成具有個人特色的作品. 1. 6. 應該沒問題，我可以參考資料完成專題製作. 10. 7. 有五成把握，我可能需要夥伴的協助，但仍可以完成專題內容. 5. 2. 不太有信心，擔心專題內容太複雜難以完成作品. 0. 1. 有點困難，不知該從何著手. 0. 0. 42.

(50) 教師對於創客專題作品的信心態度，節錄問卷中的開放問題之作答，顯示在了解基礎知識與技術後，能提升學習發展的興趣，即使遇到困難可經由交流解決問題，並期待未來研究不同的創客專題作品。. 「伴間可以互相幫助，遇到問題時能輕鬆解決，能提高學習的興趣。」「對課程內容及未來發展十分有興趣。」「瞭解自走車所需之相關硬體與程式有基礎入門，對於日後自行研究或嘗試開了一扇大門。」. 本研究先進行教師基礎技能與知識的培養，透過教學、協助教師完成專題一作品後，提供專題二所需的材料，並說明須達成的目標，讓教師自主製作第二項作品。逐步引導教師從小單元、任務的完成，得到成就後進而將經驗用於完整的專題作品製作上，此模式有助於提升教師完成創客作品的信心。. 4.3.2 教師規劃創客課程活動的態度在課程前問卷的調查中，如表 4.4 所示，共有 11 位教師不清楚創客教學活動該如何進行。經過研習課程後，如表 4.10 所示，有 1 位教師將在近期實施創客教學課程，有 4 位教師規劃在一年內進行創客教學，有 8 位教師知道如何運用這些硬體與資源，但尚未決定要在哪個單元實施創客教學。. 43.

(51) 教師對於規劃創客教學活動的信心如表 4.11，共有 15 位教師已有設計創客教學活動的信心，可參考資料設計類似的創客教學活動內容，或找夥伴一同規劃合適的創客教學活動。教師經過親自參與創客課程的經驗、與同伴交流資源與想法後，對於創客教學活動已有概念且具備信心。. 表 4. 10 教師規劃實施創客教學活動態度規劃或在課程中實施創客教學活動的想法. 人數. 我已經有一些教學應用的構想了，且將會在最近或下學期實施創客教學. 1. 一年內我想找個時間運用這些資源進行創. 4. 客教學，但不確定是什麼時候我已經知道如何運用這些硬體與資源，但尚未決定要在哪個單元實施創客教學. 8. 一年內我可能不會在課堂上進行創客教學. 3. 表 4. 11 教師規劃實施創客教學活動信心規劃或在課程中實施創客教學活動的信心. 人數. 有信心，能規劃合適的創客教學活動. 3. 應該沒問題，我可以參考資料設計類似的創客教學活動. 8. 我可能需要夥伴的合作，一起規劃合適的創客教學活動. 4. 不太有信心，擔心無法設計合適的創客教學活動. 1. 有點困難，不知如何設計創客教學活動. 0. 44.

(52) 在開放性問題的調查中，發現教師將課程所學延續至教學領域的態度積極，並為其教學對象考量課程的內容，已達本研究預期之成果，如以下節錄內容。. 「涉及學生程式能力，國中普通班適合使用 S4A 結合 Arduino 玩 maker。」「此類研習對老師了解創客課程有十分大的幫助。」「師傅領進門修行在個人，後續會戮力將所學融入國小各領域教學。」「參加研習者有國小教師，研習內容不太適合在國小實施，須簡化電路設計再加入 Scratch 程式，方能融入國小創客教學。」. 4.3.2 課堂觀察研習課程中教師除了技術上的討論，教學背景相近的教師會主動聚在一起討論，將創客活動帶入教學科目中的規劃，並且積極詢問教學資源，對於實施的困難處與擔憂會尋求教學者的建議，在研習課程後，雖然多數教師認為受限於課堂時間，可能無法達成預期的進度與目標，但部分老師分享搭配其教學科目與教學對象，所規劃的創客教學活動教案。. 45.

(53) 4.4 綜合討論與分析 4.4.1 教師創客培訓模式實施結果本研究設計之培訓課程實施流程，先進行 6 小時之基礎課程，目的希望教師培養創客教學所需的知識與技能，6 小時專題製作引導課程，希望教師透過課程體驗創客作品製作，了解創客教學課程活動的內涵，以及建立完成創客專題作品的信心。在進行基礎課程後的研究發現，即使教師在課程前僅有基本概念或未曾有相關經驗，但藉由完成單元任務的過程，已具備足以完成創客專題的技術能力，再經過兩個專題製作課程結束後，此部分之熟練程度未再明顯提升。對於完成創客專題作品的信心，在實施基礎課程後的態度較含蓄，引導製作專題一與自行製作專題二後，表示有信心完成創客專題作品的人數增加，並且開始發想、設計專題的延伸或更多的創客作品。規劃創客教學活動的態度，從課程前不知道該如何進行的教師，到課程後已了解如何運用資源，顯示本研究提出之培訓模式，提供教師對於創客教學活動的概念與資源管道，雖然部分教師擔心受到學科課程內容、上課時間限制，難以達成目標進度，但仍欲嘗試利用所學融入教學，規劃創客教學活動的信念較課程前增加。. 46.

(54) 4.4.2 培養教師創客教學能力考量之要點一、內容與範圍：創客涉及的範圍極廣，可學習與發展的內容甚多，應考量對象的背景與欲達到之目的，界定課程內容跟範圍，可由教師的教學學科背景作為依據，尋找創客的題材。. 二、教學的方式：以達到學習目標作為設計教學方式的原則，教師不同於學生，學習動機較主動，可設計引發其深入研究的教學方式，使教師成為一名創客後，只須引導課程發展方向符合預先目標設定。. 三、注重交流性：透過互相討論、學習，收穫較教學者傳授的知識與技術更多，活動的設計可多鼓勵教師間彼此交流、分享，達到資源共享、不同學科創客課程激盪。. 四、後續規劃發展：教師創客教學能力培養的目的，是建立所需能力以及提供教師資源，幫助教師實施創客教學活動，可透過教案分享、創客教育所需資源資料等，提供教師作為規劃的參考，並利用社群網站鼓勵教師間持續分享後續在創客教育的教學活動。. 47.

(55) 第五章結論與建議 5.1 結論本研究的目的是藉由提出的教師學習與導入創客教學模式，幫助教師建立對創客教育的概念與信心，培養創客教學所需的知識與技能，以新北市參與創客教學培訓的教師為對象，觀察實施課程後之情形，得到以下結論：. 一、教師創客教學能力培養訓練模式本研究提出階段式訓練培養教師創客教學能力如圖 5.1 所示，經過研究結果顯示，教師學習創客教學能力所需的知識與技能，以及對創客教育的概念，在基礎課程階段已有不錯的成效，專題課程階段結束後，教師對創客教育專題製作的信心提升，進而在成果分享後，提出創客教學活動教案構思。. 基礎課程教學與實作. 專題二課程自主製作. 專題一課程教學與實作. 成果分享教案構思交流. 圖 5. 1 教師創客能力培養訓練模式. 二、訓練模式之驗證與結論在實施與完成本研究提出之訓練模式後，對於教師學習創客教學能力做出以下結論：. 48.

(56) (1) 採用專題式學習幫助教師於研習過程建立創客教學所需技能：教師在達成單元任務的操作過程中，以實作方式進行創客能力的學習，自我發展為主要方式解決真實問題，進而得到相關知識跟技能，觀察發現教師在完成目標後，會進一步與教學者、同伴討論有疑問或可延伸之處，在教學者引導與控制課程實施下，專題式學習不但不會影響教師學習的方向，更使教師在學習創客教學能力技巧上，因為自主發展的空間，以及欲在專題分享時有不錯的成果而更加積極，得到更多知識與課程收穫。. (2) 教學者的角色定位符合教師的需求：在本研究背景與目的中，教學者在探討教師學習創客教學能力的訓練模式分析、發展過程中，須了解目前創客教育可能會遇到的困難，以及教師的背景、需求，開發適當的訓練教材，在訓練過程中，從教學、指導轉變為引導、協助，在各階段扮演的角色符合教師學習時所需，唯有教師個別學習路徑特質可能不同，在特殊時機教學者給予不同的指導。. (3) 階段式學習提升教師創客實作的信心：訓練課程採階段式提供教師由淺入深的學習過程，藉由基本知識的教學與實作累積經驗，進而引導教師製作自主發展整合性的專題，使教師得以在逐步完成任務時獲得成就感，並不害怕或排斥解決問題，研究結果顯示階段式引導有效提升教師創客實作的信心。. 49.

(57) (4) 知能與信心成長使教師創客教學活動課程規劃能力提升：藉由創客課程的體驗及培訓，教師在技術與知識上的提升，具備自我實作的信心，了解創客教育的概念後，會主動提出希望將創客帶入教學領域的想法，與同伴討論如何運用教學資源規劃創客教學活動，並分析可能會遇到的困難，尋求建議與協助的管道，顯示教師在創客教學活動的課程規劃能力較課程前充足。. 從研究結果發現，教師對於創客的知識與技能，在動手實踐的培訓過程中有成長，本身先備能力增進有助於信心提升，在具備創客教育的概念後，創客經驗與成就感，使教師產生規劃創客教學活動的信念，在本研究中教師學習創客教學能力的成效卓著，此培訓模式課程可以幫助教師建構基礎的技術能力，以及對創客實作與教學信念有所增長。. 50.

(58) 5.2 未來方向經過分析探討後，本研究提出之教師創客教學能力訓練模式設計適宜，對於後續相關發展與研究方向，提出以下建議：. 一、開發培育創客教師的模式研究，需考量培訓目的、教師需求加以設計，包含課程內容、教學方式、時間規劃等等面向，以助於教師有效學習創客教學。. 二、針對以具創客教學能力之教師，提供課堂規劃與實施創客活動，例如教學活動設計、教學資源、評量方式等等，所需的相關培訓。. 三、培訓後創客教師後續發展研究，建立教師間交流的管道與平台，使創客教育得以落實於學校學生課程之中，並達到教學成果分享、資源共享的成效。. 51.

(59) 附錄一課程前問卷 1. 姓名(簡答) 2. 校名(簡答) 3. 任教年資(單選) (a) 0-3 年 (b) 3-9 年 (c) 10-20 年 (d) 20 年以上 4. 主要教學對象(單選) (a) 高中 (b) 高職 (c) 國中 (d) 國小 (e) 其他(簡答) 5. 主要教學科目(簡答) 6. 下列何者最適合描述您的資訊科技融入教學經驗? (單選) (a) 新使用者(例如: 曾經有幾次讓學生運用資訊科技於學習) (b) 中階使用者(例如: 有些單元運用資訊科技，對自己實施資訊科技融入學習有信心) (c) 進階使用者(例如: 經常讓學生從事運用資訊科技於學習的活動) (d) 專家(您是學校資訊融入學習的領導者或相關研習的講師) 7. 請簡單敘述您參加研習課程的目的與期望(詳答) 8. 請問您使用開發板的經驗(複選) (a) Intel Edison/Galileo/Curie (b) Arduino Uno/xxx (c) RasberryPi (d) 沒有使用過開發板的經驗 (e) 其他(簡答). 52.

(60) 9. 請問您對於電子電路實作經驗為何(單選) (a) 熟練，能依據目標設計電路或有豐富實作經驗 (b) 尚可，有基礎知識，能參考資料完成電路或有實作經驗 (c) 普通，有基礎但不熟悉或缺乏實作經驗 (d) 沒有基礎或實作經驗 10. 請問您對於程式設計(C/C++/Java/Python 等高階語言)經驗為何(單選) (a) 熟練，能依據目標撰寫完整程式 (b) 尚可，能修改程式內容達到目標 (c) 普通，僅看得懂程式邏輯並進行簡易修改 (d) 沒有程式設計基礎或經驗 11. 請問您是否嘗試過創客教學(單選) (a) 曾經在課程中實施過創客教學 (b) 正在規劃創客教學中 (c) 不太確定該如何進行 12. 請問您進行或欲實施創客教學時面臨的困難(複選) (a) (b) (c) (d) (e). 缺乏適當的教材實作所需資源(開發板、電子元件等)取得不易不容易達成原先計畫的進度與教學目標本身先備知識或能力的影響其他(簡答). 13. 您認為創客教學研習應以哪些主題為主(複選) (a) 跨學科技術能力培養(電子電路、程式設計...) (b) 課程與教材設計分享 (c) 其他(簡答). 53.

(61) 附錄二專題製作前問卷 1. 姓名(簡答) 2. 經過基礎課程後，請問您現在對於電子電路、元件及開發板間的實作熟悉程度為何：(單選) (a) 熟練，能依據目標設計電路 (b) 尚可，能參考資料完成電路或實作 (c) 普通，需要尋求夥伴幫助來完成電路 (d) 困難，還是不太清楚應如何進行 3. 經過基礎課程後，請問您現在對於設計 Arduino 程式來驅動電子元件的熟悉程度為何：(單選) (a) 熟練，能依據目標設計程式 (b) 尚可，能參考資料完成程式 (c) 普通，需要請夥伴協助解說程式邏輯 (d) 困難，還是不太清楚應如何進行 4. 請問您對於接下來將進行的專題製作課程(自走車)的信心程度為何：(單選) (a) 有信心，期待完成具有個人特色的作品 (b) 應該沒問題，我可以參考資料完成專題製作 (c) 有五成把握，我可能需要夥伴的協助，但仍可以完成專題內容 (d) 不太有信心，擔心專題內容太複雜難以完成作品 (e) 有點困難，不知該從何著手 5. 經過這幾次研習的經驗，請問您對於規劃或在課堂中實施創客教學活動的想法為何：(單選) (a) 我已經有一些教學應用的構想了，且將會在最近或下學期實施創客教學 (b) 一年內我想找個時間運用這些資源進行創客教學，但不確定是什麼時候 (c) 我已經知道如何運用這些硬體與資源，但尚未決定要在哪個單元實施創客教學 (d) 一年內我可能不會在課堂上進行創客教學 6. 您對於本研習是否有其他意見分享？ (詳答). 54.

(62) 附錄三課程後問卷 1. 姓名(簡答) 2. 經過專題課程，請問您現在對於電子元件、電路及開發板間的結合實作熟悉程度為何(單選) (a) 熟練，能依據目標設計電路 (b) 尚可，能參考資料完成電路或實作 (c) 普通，需要請夥伴協助解說程式邏輯 (d) 有點困難，還是不太清楚應如何進行 3. 經過專題課程，請問您現在對於設計 Arduino 程式來驅動電子元件的熟悉程度為何(單選) (a) 熟練，能依據目標設計程式 (b) 尚可，能參考資料完成程式 (c) 普通，需要尋求夥伴幫助來完成電路 (e) 有點困難，還是不太清楚應如何進行 4. 請問您經過兩個專題製作後，對於自行完成專題製作的信心程度為何：(單選) (a) 有信心，期待完成具有個人特色的作品 (b) 應該沒問題，我可以參考資料完成專題製作 (c) 有五成把握，我可能需要夥伴的協助，但仍可以完成專題內容 (d) 不太有信心，擔心專題內容太複雜難以完成作品 (e) 有點困難，不知該從何著手 5. 經過這幾次研習的經驗，對於創客教學活動規劃的信心程度為何：(單選) (a) (b) (c) (d) (e). 有信心，能規劃合適的創客教學活動應該沒問題，我可以參考資料設計類似的創客教學活動我可能需要夥伴的合作，一起規劃合適的創客教學活動不太有信心，擔心無法設計合適的創客教學活動有點困難，不知如何設計創客教學活動. 55.

(63) 6. 經過這幾次研習的經驗，請問您對於規劃或在課堂中實施創客教學活動的想法為何： (單選) (a) 我已經有一些教學應用的構想了，且將會在最近或下學期實施創客教學 (b) 一年內我想找個時間運用這些資源進行創客教學，但不確定是什麼時候 (c) 我已經知道如何運用這些硬體與資源，但尚未決定要在哪個單元實施創客教學 (d) 一年內我可能不會在課堂上進行創客教學 7. 請問您認為規劃創客教學活動可能會面臨的困難：(複選) (a) (b) (c) (d) (e). 缺乏適當的教材課程所需資源(開發板、電子元件等)取得不易本身先備知識或能力有限因為課程和時間有所限制，不易達成進度與教學目標其他(簡答). 8. 請問您認為本研習之教學模式是否合適？或請於「其他」欄位簡述您認為尚可調整的部分。(2 次基礎課程 + 2 次專題引導製作(自走車) + 自行完成音樂盒、教案 + 交流分享) (單選) (a) 合適，教學模式安排洽當 (b) 其他(簡答) 9. 請問您參加本研習課程最大的收穫：(複選) (a) 開發板(Intel Edison、Arduino)的應用 (b) 電子電路、元件的知識與運用 (c) 程式設計的知識與運用 (d) 創客課程的教學模式 (e) 創客課程的教材、資源 (f) 其他(簡答) 10. 未來若有類似課程，請問您是否會推薦其他教師參加？(單選) (a) 會鼓勵其他教師參加 (b) 其他教師恐怕沒有足夠背景可參加本研習 (c) 其他 11. 您對於本研習是否有其他意見分享？請簡單敘述對本研習課程的建議：(詳答). 56.

(64) 參考文獻 [1] Cross, K.P. (1981). Adults as Learners. Increasing Participation and Facilitating Learning. San Francisco, CA Jossey-Bass, Inc. [2] Carroll, J.M. (1997). Reconstructing Minimalism. Proceedings of the. 1997 ACM Computer Documentation, New York:ACM, 27-34 [3] Carnegie Mellon University. (2014). Nation of Makers, Article from. Carnegie Mellon University [4] Gawron, H.W. (2014). Supporting the Teacher Maker Movement. Article. from edutopia [5] Gerstein, J. (2015). Stages of Being a Maker Learner. Article from. WordPress.com [6] Gallivan, M.J. (2000). Examing Workgroup Influence on Technology Usage: A Community of Practice Perspective. Proceedings of the 2000. ACM SIGCPR conference on Computer personal research. New York: ACM, 54-56 [7] Halverson, E.R., Sheridan, K. (2014). The Maker Movement in Education.. Harvard Educational Review [8] How are Projects and Project-Based Learning Different? (2016).. Article from Thoughtful Learning Website [9] Krajcik, J.S., Czerniak, C.M., Berger, C. (1999). Teaching Children Science: A Project-Based Approach. McGrawHill：Boston, MA [10] Lim, K.H., Ward, L.M., Benbasat, I. (1997). An Empirical Study of Computer System Learning: Comparison of Co-Discovery and Self-Discovery Methods. Information Systems Research, Vol. 8, 245-272. 57.

(65) [11] Martinez, S.L., Stager, G.S. (2014). 8 Elements of a Good Maker Project. Article from weareteachers [12] Moss, D., Duzer, C.V. (1998). Project-Based Learning for Adult English Language Learners. ERIC Digest [13] The Maker Movement in Education: Designing, Creating, and Learning Across Contexts (2014). Harvard Educational Review [14] Peppler, K., Bender, S. (2013). Maker Movement Spreads Innovation One Project at a Time. Phi Delta Kappan, Vol. 95, 23-24. [15] Project Based Learning Handbook (2006). Educational Technology. Division. [16] Ryan, P.M., Spangler, S. (1991). Infusing Educational Technology into Mainstream Educational Computing. International Journal of. Instructional Media. Vol. 16, 21-32. [17] Thomas, J.W. (2000). A Review of Research on Project-Based Learning.. The Autodesk Foundation [18] Tom, K., Jason, M. (2014). The First-Ever White House Maker Faire: Celebrating a Nation of Makers. Article from white house [19] Vannatta, R.A. (2000). Facilitating a Constructivist Vision of Technology Integration among Education Faculty and Teachers. Journal. of Research on Computing in Education [20] Waters, P. (2014). Project-Based Learning Through a Maker's Lens.. Article from edutopia [21] Wiedenbeck, S. (1997). Hands-on Practice in Learning to Use Software: A Comparison of Exercise, Exploration, and Combined Formats.. Proceedings of ACM Computer-Human Interaction, New Year: ACM, 169-196. 58.

(66) [22] Waters, R., McCracken, M. (1997). Assessment and Evaluation in Problem-Based Learning. Proceedings of the 27th Annual Conference. on Frontiers in Education [23] Wang, H.H., Moore, T.J., Roehrig, G.H., Park, M.S.(2011). STEM Integration: Teacher Perceptions and Practice. Journal of Pre-College. Engineering Education Research, Vol: 1 [24] Young, E.H., Vetere, F. (2008). A Means of Personalising Learning: Incorporating Old and New Literacies in the Curriculum with Mobile Phones. Curriculum Journal [25] 王慈曉、傅騫、楊思思 (2015)。創客視野下的創意電子課程設計研究。現代教育技術，10 [26] 吳俊傑 (2015)。瞩望十年後的創客教育去柔軟地改變教育。少年創學院 [27] 李華隆 (2004)。國小自然科行動專題式學習教學設計之行動研究。淡江大學 [28] 祝智庭、孫妍妍 (2015)。創客教育：信息技術使能的創新教育實踐場。中國電化教育，1 [29] 計惠卿、張杏妃 (2011)。全方位的學習策略-問題導向學習與教學設計模式。教學科技與媒體，55 [30] 黄兆信、趙國靖、洪玉管(2015)。高校創客教育發展模式探析。高等工程教育研究，4 [31] 國教署 (2015)。教育部推動高中「創意自造」5 年計畫及國中「區域職業試探與體驗示範中心」讓技職產學強化實作職業認知試探向下扎根。教育部電子報 [32] 傅騫 (2014)。當創客遇上 STEAM 教育。現代教育技術，10 [33] 賓靜蓀 (2014)。美國砸百億支持未來人才關鍵字：創客。親子天下，58. 59.

(67) [34] 楊現民、李冀紅 (2015)。創客教育的價值潛能及其爭議。現代遠程教育研究，2 [35] 鄭彥林、李盧 (2014)。技術支持的基於創造的學習-美國中小學創客教育的內涵、特徵與實施路徑。開放教育期刊，6 [36] Arduino, https://www.arduino.cc/ [37] Intel Edison, http://www.intel.com/content/www/us/en/do-it-yourself/edison.html. [38] Project Manus, https://project-manus.mit.edu/. 60.

(68)