利用即時反饋系統提升高教工程學生之習興趣與效能

教育部教學實踐研究計畫成果報告

Project Report for MOE Teaching Practice Research Program

計畫編號/Project Number：PEE107035 學門分類/Division：工程 執行期間/Funding Period：2018.8.1 至 2019.7.31 利用即時反饋系統提升高教工程學生之學習興趣與學習效能 (配合課程名稱:實用數位系統設計) 計畫主持人(Principal Investigator)：謝東佑 執行機構及系所(Institution/Department/Program)：國立中山大學電機系

1 摘要 因應教育部高等教育深耕計畫的全面執行，提升教學品質和學習成效成為大學教育發展的一 大重點。在此計畫當中學生成為主體，而學生的學習興趣與成效也扮演相當關鍵的角色。傳 統的單向式講授方式由於授課教師無法有效率地了解學生對於課程內容的吸收程度，極可能 造成上課節奏過快。另一方面，學生也極可能因此無法充分了解課程內容，導致愈來愈跟不 上進度，而容易喪失學習興趣。本教學實踐研究計畫以提升高教工程學生學習意願與學習效 能為目標，透過即時反饋系統開發創新教學方法並提供相關建議。此方法很容易融入教師原 有授課方式，使教學能更加活化，學生更加樂在上課，教師的教學成效也能有效增加。本研 究以涵蓋大學部大三、大四共 73 位學生的一門專業選修課程為實驗課程，將現有兩種常用的 即時回饋軟體融入到課程中，並利用其雲端平台記錄學生之學習歷程。我們也分析應用此教 學方法後，學生的學習興趣與學習成效，以及授課教師的課程品質提升效果。研究成果顯示 善用即時反饋系統確實能有效提升學生之學習興趣，幫助學生掌握課程內容，也讓教師能了 解學生學習狀況。本計畫希望能帶動更多應用即時回饋軟體於不同課程的探討及教學方法開 發，幫助更多老師更容易地提升學生的學習興趣與學習效能。 【關鍵字】學習興趣、學習效能、即時反饋系統、活化教學、教學品質 1. 研究動機與目的 (1) 研究動機 學習興趣為決定學生學習成效的一大關鍵，高學習興趣的學生不僅在課堂上會較為專心， 積極參與課堂學習與討論，甚至會在課後再針對有興趣之議題主動找尋資料學習。反之，若 學生學習興趣不高，一來上課不容易專心聽講，也無意願參與課堂討論。二來課後也無心思 再做複習或是進一步的學習。 我們分析近幾年所開授課程的學生，普遍觀察到從大一，到研究所的學生均出現學習興趣 的偏低問題。此問題極可能不僅導致學生學習成效低落，甚至會影響教師之教學品質，降低 補充更多課程內容的意願，形成負面循環。 仔細探討造成學生學習興趣偏低的原因後發現，傳統的單向式講授方式為一大關鍵因素。 一方面授課教師無法有效率地了解學生對於課程內容的吸收程度(特別是針對修課學生眾多 之必修課程)，只能以達到上課進度為目標，造成上課節奏可能過快。另一方面，學生也極可 能因為上課節奏過快，而無法充分了解課程內容，導致愈來愈跟不上進度，而愈來愈分心， 到最後乾脆放棄。McKeachie 的研究(McKeachie, 1986)也指出，傳統的授課方式中學生在上課 的前 10 分鐘還能記得教師所講授的 70%教材內容，但在下課前的 10 分鐘時，卻只能記得 20% 的內容。Johnson 等學者也提出傳統的講述方式具有五大問題 (Johnson, Johnson & Smith, 1991)， 包含可能造成學生注意力下降、較適合喜歡聽講的學生、促進片段知識的學習、假設所有學 生都能以相同速度學習，也都需相同教材，以及學生傾向於不喜歡講述法。

因此如何開發一嶄新教學方式來提升學生的學習興趣，活化教學至關重要。過去的文獻 中已有許多研究特別針對此議題來提出解決方式，例如營造多樣化、生活化與有趣的教學環

2 境(黃煜程，民 90)，使用個案教學法(林錦煌，民 99)，透過合作學習法(徐學正，民 91)等。除 此之外，也有學者提出透過精心設計遊戲方法輔助教學來提升學生學習興趣與成效之做法(徐 慶雲，民 97)，或是透過即時反饋系統或網路科技軟體融入教學之做法(鄭順源，民 101) (鄭志 成，民 90)。由於網路科技與遊戲對於現今學生相當具有吸引力，很容易凝聚學生的注意力， 因此我們相信此做法對於提升現今學生的學習意願來說將有極大幫助。故我們將以此作法為 基礎開發創新教學方法。另一方面，就我們仔細探索過去相關文獻研究的結果，我們發現基 於即時反饋系統、網路科技與遊戲的教學相關研究大多是針對高中以下的學生進行(蔡文榮， 民 103)，鮮少針對大學生或甚至是研究所的學生，特別是電機電子工程的學生進行。 在此研究中我們的動機彙整如下。 1. 比較即時反饋系統融入教學前後對於學生學習興趣的差異 2. 以學習歷程紀錄分析學生學習活動情況，並探討反饋系統之融入對於學生學習成效的影 響 3. 探討即時反饋系統對教師提升教學品質的影響 (2)研究目的 本計畫基於既有課程，採用既有課程突破方式，探討如何利用即時反饋系統有效提升高教 工程學生之學習興趣與成效。在此研究中我們將探討之問題如下: 1. 利用即時反饋系統融入教學前後在學生的學習興趣上是否有差異，以及其原因 2. 以學習歷程紀錄並分析學習活動情況是否有意義? 對學習成效是否有影響? 以及其原因 3. 建立學習歷程對教師提升教學品質是否有影響? 以及其原因 本計畫之目的如下: 1. 提高高教工程學生學習興趣與學習成效 2. 讓教師有效率掌握修課學生學習進度 3. 協助教師更有效提升教學品質 2. 文獻探討 本研究所針對的即時回饋系統指的是能夠讓教師與學生在課堂上即時互動的一種系統。 此系統現今有許多種型態，例如投票系統、按按樂 (clicker)，教室即時評量系統或是學生回 饋系統等(鄭順源，民 101)。舉例來說，按按樂是一種透過遙控器來達到教師與學生互動的教 學系統，由教師設計數道題目後，由學生透過遙控器來作答。藉由此方式，教師可以快速的 與大量學生來進行互動，學生也不需像傳統教室般舉手回答會顧慮同學觀感，而可盡情表達 自己的想法。 透過即時回饋系統，教師能夠與學生建立有效的教學對話 (蔡文榮，民 103)，加強重要的 內容學習與理解，包含鼓勵學生論述、自由發言、教師也對學生的論述有所評論，師生之間 也進行環環相扣的論述與討論等，以促發更多學習。

3 即時回饋系統還有一個很重要的功能為促進課堂的暫停。在（Rowe, 1976, 1980, 1983）的 研究中發現一節課中若至少能有三次的暫停，將可提升學生的學習成效。這些暫停的時間讓 學生有機會能夠消化課程內容、討論或是整理筆記，提升學習成效。藉由此課堂暫停機會， 學生也可針對教師所出的題目，回顧思考自己對於所教內容的理解與掌握程度，並可透過即 時回饋系統盡情表達自己的看法。若是學生成功答對，將能大幅增加期自信心與成就感。萬 一不幸答錯，學生也能藉此了解自己還未掌握到的課程內容。更重要的是，透過即時回饋系 統答題能夠讓學生有玩遊戲的感覺，藉由遊戲方式來達到學習的效果。另一方面，現今的即 時回饋系統許多也都具有雲端紀錄學習者學習歷程的功能。因此教師將可掌握到每位學生答 題的情況，並藉此了解學生掌握學習教材的情況，而可適當調整授課進度，以在授課進度與 學生吸收程度間取得平衡。 如鄭順源 (民 101)所整理，在現有的文獻中已有許多使用即時回饋系統於各學習階段的 研究，其中小學與中學的相關研究遠多於大學的部分。這些研究結果顯示對於小學和中學的 階段來說，使用即時回饋系統對於學生的學習動機、態度和學習成就有顯著影響。然而，在 大學部分使用即時回饋系統於課程教學的研究則相當稀少，特別是針對工科(如電子電機)的 高教學生。最近幾年的文獻僅有蔡舜宏 (民 106)、許梅儀 (民 104)與沈于楟 (民 104)針對 Kahoot 即時回饋系統對於學習成就、閱讀動機與學習動機等因素之影響進行探討，但研究對 象仍只有針對國中生與國小學生。故本研究計畫主要將針對工科高教學生之課程探討如何善 用即時回饋系統提升學生學習興趣與學習成效。 過去的即時回饋系統需要透過遙控器來進行，仍稍嫌麻煩。現今的即時回饋系統已進步到 可透過學生的行動裝置，例如手機或是平板電腦即可進行，只需在行動裝置上安裝特定的 APP 軟體即可。由於現今學生人人幾乎皆有行動裝置，不僅可大幅減低建構即時回饋系統所需成 本，也大幅簡化將即時回饋系統融入課堂中的複雜度。目前市面上可見的即時回饋系統有好 幾種，包含 Cloud Classroom (CCR，http://www.ccr.tw/)、Zuvio (http://www.zuvio.com.tw/)、 Plickers (https://plickers.com/)以及 Kahoot! (https://kahoot.com/)。Cloud Classroom 可進行即時 問答與統計，以及支援策略分組、自拍打卡與學習歷程紀錄和師生角色翻轉，並可與 facebook 連結。Zuvio 則是目前最成熟的即時反饋系統之一，可以支援課前備課，讓教師可透過投影片 外掛功能設計題目，也可支援多元題型與同儕互評。Plickers 較適用於網路或是載具不便利的 環境，學生使用 A4 輸出代表選項的圖卡作為載具，而教師則是利用手機掃描圖卡即可載入 學生們的選項並進行統計。Kahoot!為趣味性相當高之互動系統，具有倒數計時與背景音樂， 營造刺激的答題環境，讓學生更有玩遊戲的感覺。學生答題後也能得到立即回饋，包含得分、 排名與答對人數等。由於這些系統各自有各自的特色與優缺點，如何善加利用系統融入到課 程中，以及哪些性質的課程或是授課環境較適合使用哪一個系統，或甚至是否可混用這些系 統以達到更佳的活化教學效果，這些問題都是本研究計畫探討的項目。 3. 研究方法 (1) 研究設計 在本研究計畫中，我們已設計一套能有效活化教學，提升學生學習成效與教師授課品質的 教學方法。我們的研究設計包含以下項目。 A. 探討一門課程之所以容易讓學生喪失學習興趣的原因

4 B. 探討容易引起現代學生學習興趣的因素 C. 探討各種可方便融入課程之即時回饋系統，並選定數種可行方案 D. 針對以上探討結果設計教學方法，與應用時機 E. 選定實驗課程與對象 F. 將設計之教學方法融入實驗課程 G. 蒐集即時回饋系統所紀錄之學習歷程，並使用問卷調查法了解學習者在此教學方法實施 初期、中期到結束的學習效能 H. 針對學習歷程與問卷調查結果進行質性與量化資料分析與討論 I. 結論與建議 (2) 研究假設 [假設一]學生的學習興趣和教師授課品質能提升學生的學習成效 假設 1-1: 學生的學習興趣和教師授課品質能提升學生的學習成績 假設 1-2: 學生的學習興趣和教師授課品質能提升學生的學習滿意度 [假設二] 即時回饋系統的輔助能增加學生的學習興趣 假設 2-1: 即時回饋系統的輔助能增加學生於課堂中的參與問答次數 假設 2-2: 即時回饋系統的輔助能增加學生對於課堂內容的掌握程度 假設 2-3: 即時回饋系統的輔助能降低學生於課堂中的打瞌睡頻率 假設 2-4: 即時回饋系統的輔助能增加學生於課堂間(後)與教師討論課程問題的次數 [假設三] 即時回饋系統的輔助能增加教師的授課品質 假設 3-1: 即時回饋系統的輔助能增加教師對於學生課堂吸收程度的了解 假設 3-2: 即時回饋系統的輔助能增加教師對於課堂重點的強調程度 綜合以上的研究架構與假設，我們彙整出本研究計畫的研究模型，如圖一所示。 本研究已開發出一可融入現有課程之互動教學方法，並以一門大三課程(課程名稱為實用 數位系統設計)做為實驗課程。此課程為大三專業選修課程，修課人數為 73 人，主要為大三 與大四電機系學生，於 107 學年度第二學期已開課完畢。 (3) 研究實施方法 A. 即時回饋軟體導入課程: 我們在上述三門課程每週課堂中實施 1~2 次利用即時回饋軟體 之教學方式，並同時記錄修課學生之學習歷程。扣除第一週課程介紹以及期中期末考試， 總共將實施 15 週的時間。 B. 教學使用之相關資源: 主要為文獻探討中所提到之 Kahoot!及 Zuvio 這兩套即時回饋軟 體。Kahoot!能快速提振學生精神，適用於較長段落之重點複習，待答問題較為簡短，不

5 太需要討論。Zuvio 則適合課程小單元之重點複習，並相當有利於需分組討論或是需邀請 學生上台演示與分享討論之題目。 C. 採用評量探討教學成果: 我們設計了獨特問卷評量修課學生的學習興趣與學習成效，以 及授課老師的開課品質，流程如下所示。 I. 問卷設計 II. 學期初問卷調查: 了解學生對課程的期待，以及學習上的困難。建立比較基礎。 III. 學期初問卷資料處理與分析 IV. 學期中問卷調查: 評估初期成效，了解可再加強的地方，以及學生更加期待的地方 V. 學期中問卷資料處理與分析 VI. 學期末問卷調查: 比較實施教學實踐方法前後的效果 VII. 學期末問卷資料處理與分析 圖一: 研究模型圖 4. 教學暨研究成果 (1) 教學過程與成果 我們將 Kahoot!以及 Zuvio 這兩套即時回饋軟體透過以下方式融入到我們的教學中。值得 注意的是，融入的過程相當順暢，教師原本的備課與授課流程幾乎不需改變，額外負擔也不 會太大。 I. 即時回饋問題設計與確認 (每週課堂開始前) II. 即時回饋教學方法實施 (每週課堂中) III. 根據即時回饋結果再次強調課堂重點與調整授課進度 (每週課堂中) IV. 學生學習歷程資料處理與分析 (每週課堂後) V. 根據學習歷程資料分析結果調整下週課程重點、進度與授課方式 (每週課堂後)

6 VI. 學期末整體學習歷程資料處理與分析 學期結束後本研究所實驗之實用數位系統設計課程教學滿意度為 6.762 (使用中山大學教 學意見調查表 7 分量表)。顯示大多數的同學都相當滿意此課程之授課品質。值得一提的是， 此課程在前一學年(106 學年)開設還未融入 Kahoot!以及 Zuvio 等系統時之教學滿意度為 6.482， 顯見融入這些系統也能有效增加學生們的課程滿意度。 我們在課程學期初時也做了學生學習動機與態度的前測問卷，問卷題目如表一所示，為一 4 分量表。此量表主要引用教育部委託「活化教學～分組合作學習的理念與實踐方案」研究團 隊所開發之「學生分組合作學習經驗問卷調查」問卷中之部分題目。 表一: 學生學習動機與態度前測(後測)問卷題目 前測的結果如圖二所示，可以看到在這 7 道題目中，學生在未修過此課程前，在學習興 趣、熱忱、參與以及學習成效上平均來看為稍高或是稍不高(平均分數為 3 分)。這結果也呼應 了我們的研究動機。 在學期結束時，我們將同樣的 7 道題目以及額外的 10 道題目(如表二所示)對全班修課同 學進行後測。前 7 道題目的後測結果也顯示於圖二中，可以看到採用我們所提出的融入即時 反饋系統的教學方法後，大多數同學的興趣、熱忱、參與以及學習成效均有明顯提升，也都 幾乎接近相當高的程度(平均分數為 3.576 分)。 圖二: 學習動機、態度與成效前後測結果比較

7 額外 10 道題目的結果則顯示於圖三中，可以看到大多數學生都很認同採用 Kahoot!以及 Zuvio 等即時反饋系統能有效提升他們的主動學習意願、掌握課堂內容、提振精神，以及提升 學習興趣(平均分數為 3.564)。這些結果也顯示採用 Kahoot!能達到更顯著的提升效果。 表二: 融入 Kahoot!與 Zuvio 於教學之成效問卷 圖三: 融入 Kahoot!與 Zuvio 於教學之成效 我們也嘗試將本研究之課程在前一學年(106 學年)還未融入 Kahoot!以及 Zuvio 等系統與 107 學年採用這些系統於教學過程中的學生學習成績做一比較。比較結果如圖四所示，這些 結果顯示融入這些即時反饋系統(107 學年)後，學生的學期成績與個別評分項目的成績能有效 提升。原因應是因為學生對於課程內容的學習興趣提升，更加主動投入於學習中，且對於課 程內容的掌握程度有所提升。雖然期中考的成績在 107 學年有些微下降，但幅度輕微。

8 圖四: 課程是否融入 Kahoot!與 Zuvio 對於學生學習成績之比較 (2) 教師教學反思 執行此計畫後，我們開發了一基於即時回饋軟體可簡易融入原有課程之教材教法，協助授 課教師提升課程品質，也讓其修課學生能增加學習興趣，提升學習成效。實施過程中看到修 課學生們上課時的神情專注許多，參與度也提升許多，對於教師來說實在是莫大的正面肯定 以及成就感。再加上學生們在各項成績上的提升更是讓我們深信使用即時回饋軟體融入到課 程中相當值得推動。 實際應用了 Kahoot!以及 Zuvio 兩種即時回饋軟體於課堂教學中後，我們也歸納了這兩種 軟體適合什麼樣的課程性質以及優缺點的比較，如表三所示。我們更進一步地發現若能混用 此兩種軟體於課堂中教學中，將能使課堂教學活動更加豐富、活化，學生學習過程也能更加 有趣。 表三: Kahoot!以及 Zuvio 之使用時機與優缺點比較

9 (3) 學生學習回饋 課堂進行7周後，我們於期中考卷中加入質性評量問題，主動詢問修課學生「對課程的授 課方式之看法或建議」，並蒐集71份完成填答之學生回饋進行分析。 回饋結果顯示 97.18%的學生滿意課程中融入即時反饋軟體的教學方式。我們也將學生的 回饋做了更進一步的詳細分析與歸納，以 Kahoot!為例探討融入即時反饋軟體於課堂中後學生 印象最深刻的益處。相關的分析結果如圖五所示。值得注意的是，這些益處都是學生主動寫 出的回饋，教師在題目中並無特別引導，因此應能代表學生感受最深的回饋。 圖五的結果顯示，學生們對於 Kahoot!最容易感受到的益處為可防止打瞌睡，讓學生們上 課更專心。此結果也顯示學生們內心其實還是想專心上課，而即時回饋軟體正好能提供此協 助。其次是能幫助學生提升課程內容的學習掌握程度，不僅能藉此了解課程內容重點，也能 即時複習，了解是否真正吸收。學生們也表示 Kahoot!能促進他們的學習意願，提升答題的正 確率，獲取更高分數來與同儕競爭。值得一提的是，Kahoot!的題目問答不只可單人回答，也 可分組進行。採用分組進行後我們發現教室的氣氛更加熱絡，學生們也會主動進行討論。學 生們的回饋中也提到，分組討論讓他們學得更好，相關問題能即時有詢問請教的對象。 另一方面，藉由 Kahoot!對於學生答題的歷程記錄，教師對於學生課堂吸收程度的了解也 確實能明顯增加。教師也能透過 Kahoot!的問答讓學生更加明白課堂內容重點。 圖五: 學生滿意採用 Kahoot!之具體益處 (4) 教學研究論文發表 值得一提的是，以上這些教學研究的成果我們也已發表於 2018 年數位學習國際研討會暨 開放教育論壇，論文名稱為: 初探利用即時反饋系統活化高教工程課程與提升學生學習興趣 與成效: 以 Kahoot!為例。

10

5. 參考文獻

McKeachie, W. (1986). Teaching tips: A guidebook for the beginning college teacher. Boston: D.C. Heath.

Johnson, D., Johnson, R., & Smith, K. (1991). Active learning: Cooperation in the college classroom. Edina, MN: Interaction Book Company.

黃煜程 (民 90)。國中理化教師所營造的學習環境對學生成就動機的影響--個案研究: 國立彰 化師範大學科學教育研究所未出版碩士論文。 林錦煌 (民 99)。善用個案教學以增進學習樂趣與效果，公務人力發展中心游於藝電子報，第 109 期。 徐學正(民 91)。運用合作學習教學法與班級經營策略改進國中學生學習之行動研究: 國立彰 化師範大學物理學系在職進修專班未出版碩士論文。 徐慶雲(民 97)。實施探究式科學闖關遊戲提升國小學童科學學習成就之行動研究: 屏東大學 數理教育研究所未出版碩士論文。 鄭順源(民 101)。IRS 即時反饋系統應用在高雄市國三數學課程學習成效之研究: 高雄師範大 學數學系未出版碩士論文。 鄭志成(民 90)。網路科技融入國中二年級數學教學之行動研究: 高雄師範大學數學系未出版 博碩士論文。 蔡文榮(民 103)。探討即時反饋系統運用在大學「管理數學」之教學現況。教育科學期刊，第 13 卷第 2 期，第 75‐96 頁。 蔡文榮（民 101）。檢視即時反饋系統在大學教學推廣上的現況與展望。海峽科學，63。152-155。

Rowe, M. B. (1976). The pausing principle: Two invitations to inquiry. Research on College Science

Teaching, 5, 258-259.

Rowe, M. B. (1980). Pausing principles and their effects on reasoning in science. New Directions in

Community Colleges, 31, 27-34.

Rowe, M. B. (1983). Getting chemistry off the killer course list. Journal of Chemical Education, 60, 954-956. 蔡舜宏 (民 106)。Kahoot 對不同學習風格國中生學習成就影響之研究: 國立暨南大學課程教 學與科技研究所未出版學位論文。 許梅儀 (民 104)。Kahoot 線上評量對國小一年級學生閱讀動機與閱讀行為之影響: 虎尾科技 大學資訊管理研究所在職專班未出版學位論文。 沈于楟 (民 104)。探討線上評量對國中生歷史科學習動機與學習成就之影響—以 Kahoot 平 台為例: 虎尾科技大學資訊管理研究所在職專班未出版學位論文。