教育部教學實踐研究計畫成果報告(封面)

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教育部教學實踐研究計畫成果報告(封面)

Project Report for MOE Teaching Practice Research Program (Cover Page)

計畫編號/Project Number:PAG107019

學門分類/Division:農學門

執行期間/Funding Period:107 年 8 月 1 日至 108 年 7 月 31 日

探討不同學習風格學生在普通化學課程的學習成效 普通化學

計畫主持人(Principal Investigator):許惠貞 共同主持人(Co-Principal Investigator):

執行機構及系所(Institution/Department/Program):

國立宜蘭大學生物技術與動物科學系

繳交報告日期(Report Submission Date):2019 年 09 月 16 日

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探討不同學習風格學生在普通化學課程的學習成效

一. 報告內文(Content)(請繳交 3 至 10 頁成果報告,不含封面、參考文獻、相關佐證附件與 連結,檔案大小以 20mb 為限。)

1. 研究動機與目的(Research Motive and Purpose)

現今大學入學方式為多元入學模式,本系大一新鮮人入學方式包含高中體制 的繁星推薦、學測申請及指定考試三種及四技二專統一入學測驗之技職學生,這 些不同入學管道的大一新鮮人雖然可以讓同儕中有許多學習的典範,但面臨第一 學期習修讀普通化學時卻有很大的程度差異。以高中入學的大一新鮮人,因為在 高中時期仍修習化學一科,因此有比較好的基礎可以銜接到大學的英文版普通化 學課程,在課程的銜接比較容易。然而,高職體制入學的學生,在技職三年中並 沒有接觸化學這一學門,僅國中時期薄弱的基礎,再加上英文課程內容,常常內 心自卑或程度不足。而高中學制畢業的學生亦有一些或許是英文程度差而影響化 學學科的學習、有些是英文程度或化學基本知識不足。由於學生程度差異很大,

有些學生很快清楚老師講授的內容,有些學生卻完全無法理解。多節課下來,學 習進度落後的學生更不敢問同學或老師,以至於學習意願低落,學習效果差。雖 然課程有助教可以針對授課內容講解,但學生卻不知該如何問起。吾人亦針對學 習狀況較差的學生依其需求進行一對一的教學希望達到因材施教,但此作法僅針 對主動提出問題的學生,並無法廣泛應用在所有學習有困難的學生,且吾人時間 有限,也沒有辦法完全顧及。而在多次一對一教學中發現,上課時學生雖說聽得 懂,在練習時也做的很好,但是真正考試時,卻無法精確作答,顯示其對知識的 理解非常表淺,容易忘記,無法實際應用,這樣的學習就變成無意義的學習。因 此該採用何種模式讓學生在學習過程中能透過不斷的反思而加強與新知識聯繫形 成有意義的學習,增強學生的學習動力為本研究試圖解決的問題。

本計畫以「學生學習為中心」採用多樣性教學方式,講授過程以符合有效教 學結構(BOPPPS)教學模組為原則,並在特定主題進行討論,隨時掌握學習狀況,

希望藉由同儕力量互相教導再配合助教的幫忙,讓學習落後的同學可以增加學習 成效,而學習能力較強者,也可以藉由教導過程中增加自己的表達能力,並能較 透徹明瞭所學,提升整體學習成效。同時期待不同學習風格的學習者能互相觀摩 參與學習,建構自己的知識,並能進行回饋及反思,更能應用所學知識。

2. 文獻探討(Literature Review)

教學的目的在促進學生學習成效,而要知道學生怎麼學,對於學生的心 理發展的了解程度是很重要的,因此許多學習理論而被提出應用於教學。教 學原理中重要教學理論可分為下列 3 類:

(1) 行為學習論:又稱之為「刺激-反應學習論」,重要學者如華生(J.B. Watson)、

斯肯納(B.F. Slinner)等,透過外在的行為刺激,期待個體產生出外在行為 反應,不是由個體心智所決定,亦即外在行為是可以學習或訓練的,而不

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是一種反射行為。其在教學的應用如行為改變技術、電腦輔助教學、精熟 學習等。

(2) 認知學習論: 由布魯納(Jerome S. Bruner)所提出,強調學習者的主動認知 學習,將外在事件轉化為內在心理的過程,經由自己的探索,從而獲得答 案。因此需教導學習者如何思維、統整,組織成自己的知識經驗。而奧蘇 貝爾(Ausubel)提出有意義學習理論即強吊索學事務必須對學生具有意義,

方能產生學習,並認為學習之前的先備知識是意義學習的必要條件,而相 關教學的應用如學習策略的教導、蓋聶(Gagné)的學習條件論教學模式。

(3) 建構教學: 主張「學習是學習者主動建構知識意義的過程」,學習活動以 學習者為中心,因此學習者更有興趣和動機,此理論是基於自己的經驗去 解釋,因此在教學活動的設計上,先備知識的了解很重要。實際教學應用 於參與式學習、互動式教學模式,並採多元化評量方式,重視學習歷程檔 案等。

這些理論的發展是基於學習者的心理發展與歷程,可以了解學習者的心 理發展設計適當教學活動,隨時做調整。

一群學者於 2001 年將布魯姆分類學提出修正版本(Bloom’s Taxonomy Revised Version) 將 之 應 用 於 課 程 目 標 , 可 分 為 記 憶 (Remember) 、 瞭 解 (Understanding) 、 應 用 (Apply) 、 分 析 (Analyzing) 、 評 估 (Evaluating) 、 創 作 (Creating),而目前學校教學活動在於前兩項,如何發展後四項則需在教學活 動設計有更多的啟發。1990 年代晚期由 Norman L. Webb 提出學習的層面(知 識深度)(Depth of Knowledge, DOK)可分:第一層次為回憶、回想、複製、轉載、

翻印 (Recall and Reproduction)、第二層次為技巧、觀念、思考(Skill and Concepts)、第三層次為短期規劃、計畫性或策性思考(Short-term Strategic Thinking)及第四層次全面性、深入的思考(Extended Thinking),如何將課程目 標轉化成知識,有意義的學習是更重要的,尤其在創新的年代,如何運用所 有的知識比擁有多少知識更重要。

戴爾(Dale E.)於 1946 提出學習金字塔(Learning Pyramid),而美國緬因州 的國家訓練實驗室(National Training Laboratories) 依其理論所發展出來的學 習金字塔顯示,學習者在兩週以後還記得的學習內容,會因為不同的學習方 式而有很大的差異。如果只是聽老師講述,則兩週以後記得的內容只剩百分 之五。若是加入討論,則有百分之五十的效果,若有機會教別人,則教學效 果高達百分之九十

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學習者以教師的身分對其他人進行教學時,對內容需相當熟悉,而且要 透過語言進行溝通,因此必須透過個體思維,將內容轉化為讓其他人能懂的 表達方式,同時也提昇了學生潛在智能的發展。傳統的教學活動中大部分老 師所採用的方法大部分講述法。講述法對老師而言,是最簡單而且有效率的 教學方法。但是對學生而言,其教學效果卻是恰恰相反。

但在學習過程中,學習者本身具備不同學習特性稱之為學習風格,Garger

& Guild 於 1984 年提出學習風格是個體致力於學習任務時,經由其行為和人 格之交互作用而表現出來之穩定特徵。林生傳(1985)認為學習風格是個人所喜 愛的學習方式,其影響個體如何接受刺激、記憶、思考和解決問題。學習風 格並非能力,其本身並無優劣之分,它是學習者特有的學習偏好或傾向,受 遺傳和個體與環境交互作用影響(田芳華)。

常被討論與應用的學習風格理論有:

(1) Kolb 學習風格理論

Kolb(1984)發展學習風格量表,依照資訊知覺(information perception) 和資訊處理(information processing)兩個構面,根據個體是否運用具體經驗 或抽象概念驗,和主動實驗或反思觀察交織成四個象限,將一般人的學習風 格分成四類:

a. 適應(accommodative):為行動派,偏好具體經驗和主動實驗。喜歡從 實際完成計畫或任務中獲得新經驗,願意冒險和行動,常用直覺和嘗 試錯誤方式處理問題,對危機處理及尋找機會有較強的能力,容易適 應新環境。在理論和情境不完全相符合的情況下,會放棄理論而相信 直覺。

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b. 同化(assimilation):為理論者,偏好抽象概念與省思觀察,屬於獨立 式學習,偏好確定方向的學習,長於歸納思考、創造理論模式、將來 自各方的觀察做出統整解釋。重視理論是否精確並且合乎邏輯,較在 乎想法和抽象概念,而缺乏對人及事物實用價值的判斷。

c. 發散(divergent):為反思者,偏好具體經驗和反思觀察。透過觀察情境 的各種面相來學習,多觀察、少行動。傾向以想像和感覺來解決問題,

有較強想像力和創意,是腦力激盪高手。喜歡開放式作業及自我判斷 的活動。

d. 聚斂(convergent): 為務實者,此類型偏好抽象概念與主動實驗,喜歡 以實驗的方式獲得知識,並找到理論的實際應用方式,善長解決問題、

制定決策。相信單一標準答案、普遍知識及實踐的價值。較會控制情 感的表達,偏好處理技術性的工作與問題,而非社會人際議題。

(2) Silver, Strong & Perini (1997) 的學習風格理論,各類型學習者的特色如 下:

a. 精熟型:喜歡吸收具體的資訊,按部就班的處理資訊,依照學習的清 楚與實用性來判斷學習價值。喜歡問「什麼」(What)或「如何」(How) 的問題,其偏好有明確指示、步驟清楚、可供遵循。

b. 理解型:注重抽象的思考與想法。其透過提問題、推理、與驗證方式 學習,對學習的評量主要是以邏輯和利用證據方式進行。問「為什麼?」

(why)的問題,依據邏輯分析,以促進思考論辯。

c. 自我表達型:尋求學習中有關形像的線索,運用感覺和情緒去建構新 的想法。其依照原創性、審美、和能否帶來驚奇喜悅來判斷事物的學 習價值。自我表達型的學習者偏好開放型的問題,例如「如果…會怎 樣?」(What would happen if…)。不喜歡依樣畫葫蘆,而是倚賴直覺,

針對自己喜歡的問題尋求獨特的、有創意的方式來表達。

d. 人際型:偏好具體明顯的資訊。常以事物是否具備能幫助他人的潛在 用途來判斷學習價值。會問「它對我的價值是什麼?」。會因為想取 悅他人而做某事,並尋求所學與他們個人經驗的關聯。

學習風格會隨著年齡、專業、經歷、工作環境等等因素而改變,因此教師 需覺察自己的學習風格,在課程設計和活動盡量考慮各種學習風格的特性和需 要,對於學習者則觀察其學習障礙是否來自其習慣的學習方式。然而到底學習 風格和學習成效之間的關係如何? 江曉茹(2014)探討混成學習結合翻轉教室對 不同學習風格大學生之研究,發現「混成學習結合翻轉教室」教學方式對不同 學習風格大學生之學習成效皆具有良好之學習成效,以「分散型」學習風格之 大學生較具有明顯進步。2011 年沈家伃則針對學習風格對線上學習頻率與成效 之影響 - 以工程類科目為例進行研究發現線上學習工程類科學習者以「同化 型」為最多,其次為「聚歛型」,而「擴散型」學習者使用線上學習的頻率最 為穩定。謝欣芮(2014)則探討不同學習風格學生在室內設計課程之學習成效 - 以中原大學為例,由於室內設計課程多樣性,因此在不同學習風格學生對於學

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習 過 程 中 會 呈 現 其 特 質 而 影 響 學 習 成 效 。 Davidson - Shivers, Nowlin &

Lanouette(2002)針對 42 名大學生的寫作技巧研究,顯示大學生不同學習風 格者在寫作表現上並無差異。研究對象、依變項與自變項測量工具運用的不同,

都可能導致研究結果的歧異。顯示不同風格的學習者對於課程所採用的模式會 有不同的學習成效。

什麼是「學生學習成效」?需兼顧「直接的」和「間接的」學生學習成效。

直接的學習成效係指學生在接受教育前、後之行為變化;相對地,「間接的」

學生學習成效,則是指受過教育之學生在經歷一段長時間後才能顯現的效果。

以大學教育而言,就讀於某一大學系所學生在畢業時,測量到專業上的習得知 能,反映出的是「直接的」學習成效,但在其進入職場之長期生涯上,此一專 業教育對其產生之長遠影響,則是「間接的」學習成效。並重「認知的」、「情 感的」及「動作技能的」不同向度之學生學習成效。在衡量大學的學生學習成 效時,應涵蓋「認知的」、「情感的」及「動作技能的」之不同向度,才能完 整掌握大學教育所獲致之學生學習成效。「認知的」知能包含從相對簡單的任 務例如認同,到複雜的過程例如批判分析。「情意的」是與價值情感有關的知 能,從相對簡單的價值認同,到複雜的倫理情境之批判與評價。「動作技能的」

是與身體有關的技術和能力,從相對簡單的模仿,到有創意的精熟。在衡量大 學的學生學習成效上,如果只集中於單一向度,則不僅會窄化學習成效,亦有 造成以偏蓋全之危險。學生學習成效通常與學生之學術技能、溝通、批判思考、

資訊素養及終身學習等方面之知能有關,才能完整證明大學教育之學生學習成 效。

3. 研究方法(Research Methodology)

可包含實驗場域、研究對象、研究架構、資料蒐集方法與工具與分析方法等項目,

但不限於列舉內容。

既有的上課模式為將上課的簡報不斷演練,組織架構、邏輯運算,讓上課過 程有效率且有組織,而學生則為被動的接受器,在授課過程中將滿滿知識填滿,

這樣教學單方向,學生被動學習,雖然課堂中偶有請學生上台演練,但效果不彰。

本研究計畫則以「學生學習為中心」採用多樣性教學方式,並在特定主題進行討 論,隨時掌握學習狀況,並藉由同儕力量互相教導再配合助教的幫忙,讓學習落 後的同學可以增加學習成效,而學習能力較強者,可以解由教導過程中增加自己 的表達能力,並能較透徹明瞭所學。

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先以 Kahoot 進行問卷,以學生程度分組,將不同程度及入學模式的學生分在同一 組,每組 3 人,希望利用同儕力量,提升學習成效。學生自我學習的能力並不高,因 此無法以翻轉課程為主,本課程採用而以上課授課為主,翻轉影片為輔,學生可以不 斷看影片做確認,分組討論為互動教學,增加學生討論的機會,以加強學習效果。

本研究之研究參與者為生物技術與動物科學系大學一年級學生兩班,每班約 45 人,

所進行研究之課程為「普通化學」課,在每周二堂課的課程中,於上課前先將授課的 簡報檔重新整理,增加互動性,同時先將課程錄製影片,至於數位學習網站,學生可 以隨時觀看,並依課程進度製作學習單。講授過程以符合 BOPPPS 為原則,先針對前 一周所教授內容進行複習,明確清楚所要講授的目標,並進行前測,而授課內容則增 加互動性,最後再施以後測,並做總結。課程進行中,於特定目標進度發下學習單讓 分組學生討論演算,同使輔以助教進行討論,之後請 4-6 組各派一人,上台解答並說 明,只要有上台同學即可加分,鼓勵同學發表,以避免僅特定同學上台,降低學生的 學習效果。而章節結束時再由各組討論並讓學生將所討論的事項以畫或文字模式呈現,

之後請每組各派一人,上台解答並說明整章節的內容,讓學生能思考如何整合所學的 知識並適當的表達給聽眾聽,增加同學的討論時間,藉由同儕的互動增加學習成效。

而老師的角色則適時給予正向回饋,增加學生的信心及學習興趣。此外再給予整章的 作業,以統整完整的概念。

再分析未實施創新教學前(二年)及實施後(二年)學生成績表現狀況、學習滿意度問 卷,並透過深入訪問,利用「無結構的訪問」,即事先不預定表格、問卷或定向標準程 序,由訪者與受訪人自由交談,訪問可以提出任何問題,受訪人可以任意表示自己的 意見,以了解學生的學習成效。同時先依 kolb 學習風格理論進行學習風格類型分類,

並依各學習風格進行量性研究及分析,探討不同學習風格學生普通化學的學習成效有 無差異性及對學生學習表現之影響。

4. 教學暨研究成果(Teaching and Research Outcomes)

普通化學之翻轉教室-BOPPPS 教學模組創新教學之架構

創新教學

課程錄製影片上

傳至數位學習網 課前複習 學習單讓分組 學生討論演算

討論章節並

總整報告 章節作業 因材施教 Kahoot問卷將不同程度及入

學模式的學生分組

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70.0 75.0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

傳統教學 創新教學

(1) 教學過程與成果 (2) 教師教學反思 (3) 學生學習回饋

藉由每次課堂的討論確認學生的學習成效,並訓練學生的表達能力。同時將提供 教學影片,可以回家再重複聽、看講授內容,以增加學習成效。以學生程度分組,希 望利用同儕討論的力量,提升學習成效,而能力好的同學可以藉由教導過程增加加自 己的能力。執行過程可發現,分組討論若遇到中間休息時間,常常可以發現學生繼續 討論,忽略休息時間,而課堂中若是要同學上台解答,可發現從原本被動被叫上台到 大家搶答,而若別組同學寫錯或寫法不同,會想要表現自己討論的結果,也因為經常 性的分組討論,當有作業時習慣性找同組同學的討論,而在期中考時發現兩班的平均 分數較往年班級的平均分數高。分析實施創新教學前二年及實施兩年之第一學期第一 次普通話學期中考全年級(約 180 人)平均分數,可發現實施前平均為 70.0 分,而實施 後平均分數為 75.0 分(圖一),具顯著性差異。

再將這些考試分數分布進行分析(圖二),顯示傳統教學的低分群(少於 50 分)約占 18%,而創新教學的百分比例則降為 8%,具顯著性差異;其他分數分布情形變化不大;

而高分群(高於 90 分)的人數則從 13%提升至 24%,顯示全體學生的表現均較優。

圖一、不同教學模式之第一學期第一次期中考全年級平 均分數。各教學模式學生人數均為 180 人。

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0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

低於50 50-59 60-69 70-79 80-89 高於90 傳統教學

創新教學

4.6 4.7

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0

傳統教學 創新教學

在大環境沒有改變的情況下,唯一變的是教學模式,這樣的學習成效是可以肯定 的。而學習狀況較差的同學也會主動找老師討論,想讓自己能力能跟上,以利在討論 課時可以跟同儕討論,也的確達到互相激勵的作用。

分析教學反應問卷未實施創新教學時統計兩年上學期普通化學的教學回饋教學評 量平均數為 4.6 (圖三),學生的反應如「以簡單明瞭的方式講述艱深的化學概念,使原 本沒什麼天分的我更加有興趣」、「顛覆國高中對於化學的思維,讓化學更貼近生活的 日常」、「能循序漸進補足高中時沒有理解的觀念」、「老師帶給我一些關於高中未能習 得的化學知識,藉由分組使我們能更深入瞭解上課內容」、「老師在授課過程中會適時 地與學生互動,有助於學生的學習」等正向回饋,當然有些一些值得反思的回饋如「老

圖二、不同教學模式之第一學期第一次期中考全年級 分數分布情形。各教學模式學生人數均為 180 人。

圖三、不同教學模式之兩年上學期普通化學的教學回饋 教學評量平均數。各教學模式學生人數均為 180 人。

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師在帶題目時可以多點讓同學思考的時間,這樣可以增加學生的記憶性」、「我英文不 好 有時候題目看的很吃力」、「希望老師用心了解每位學生的想法及學習上的需求」、

「教學很認真,只是上太快,不是很懂內容」、「可能是因為我不太聰明,所以有時候 聽不懂老師在上什麼,但也不知道該怎麼問老師問題」、「上課內容有些無聊,令我提 不起興趣」。而創新教學的兩年上學期普通化學的教學回饋教學評量平均數為 4.7,而 得到的反應如「老師帶給我一些關於高中未能習得的化學知識,藉由分組使我們能更 深入瞭解上課內容」、「沒有很喜歡分組,但寫學習單很有趣,老師表達條理清楚而且 有趣,上課能學到東西」、「老師給予我一些管道學習化學,也使我獲益良多」、「讓我 對於這門課的態度轉變很大,原本很抗拒很討厭變成很有興趣很喜歡」,相對的負向回 饋少許多。顯示這樣的教學模式的確可以提升學生的學習成效。

事先不預定表格、問卷或定向標準程序,針對重修生進行相關問卷,重修生之前 上課是採用傳統方法,而重修時則採用創新教學,因此可以由重修生針對這兩種不同 的教學模式提出任何問題、任意表示自己的意見。在十四位的重修生中有十三位肯定 這樣的教學方式,認為小組討論是有幫助的,藉由與別人的討論,強化或釐清自己所 學,並覺察別人的誤解,更有學生反應「討論以及上台講述的過程相較於僅在台上聽 老師講課,可以更有效地增加對課程的印象」、「對於沒有上課自覺的同學,多了來自 同儕的學習壓力,會更有學習效果」,而負向回饋在於需花太多時間,覺得自己努力就 可以,還有因為是重修生與同學不熟悉,不知如何討論。

除了課堂的教學模式外進行翻轉外,於課後則針對課業落後的學生進行個別輔導,

因材施教,一周一至二次,增強學生的學習信心;在考試前,更加強輔導,而接受個 別輔導的同學均有正向的學習成效。

綜合以上本課程採用以上課授課為主,翻轉教室所拍攝影片為輔,學生亦可以不 斷看影片做確認,講授過程以符合有效教學結構(BOPPPS)教學模組為原則,課程採分 組討論的互動教學,增加學生討論的機會,可以加強學習效果。本研究以「學生學習 為中心」採用多樣性教學方式,並在特定主題進行討論,隨時掌握學習狀況,並藉由 同儕力量互相教導再配合助教的幫忙,讓學習落後的同學可以增加學習成效;而學習 能力較強者,藉由教導過程中增加自己的表達能力,並能較透徹明瞭所學,提升學習 成效,而最終目的乃在養成學生自主學習的能力。

再針對修讀普通化學學生進行分析顯示不同學習風格學生的比例如圖四,本系 107 年度入學學生以聚斂型學習風格所佔比例最低,而適應型及同化型各佔約 30%。分析 各學習風格學生普通化學科目表現狀態(圖五),顯示此教學模式對於同化型的學生可 激發其學習成效,普遍而言表現較好,而聚斂型學習風格學生通過比例較高。因為此 為兩班的結果,若將兩班分別分析可以顯示表示甲乙兩個班學生有近似相同的分配型 態,但不同學習風格的學習成效變異程度截然不同。甲班不同學習風格的學習成效變 異程度差異較大,乙班不同學習風格的差異程度較小。綜合以上結果,面對學習風格

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不適應的學生該如何調整課程設計,才能有效提升學習成效,不同的課程屬性若進一 步能考慮學生的學習風格,對學習成效實有助益。

二. 參考文獻(References)

王如哲。2010。解析「學生學習成效」。評鑑雙月刊財團法人高等教育

沈家伃。2011。針對學習風格對線上學習頻率與成效之影響 - 以工程類科目。國 立臺灣師範大學碩士論文。

劉世雄。2017。教學實務研究與教研論文寫作。五南出版。

謝欣芮。2014。不同學習風格學生在室內設計課程之學習成效 -以中原大學為例。

中原大學碩士論文。

田芳華。國立臺灣大學教學資訊網。

http://ctld.ntu.edu.tw/_epaper/news_detail.php?nid=163

Dale E. (1946) Audiovisiual methods in teaching. Holt, Reinhart & Winston, New York Kolb, D. A. (1984). Experiential learning : experience as the source of learning and development. Englewood Cliffs, N.J. : Prentice-Hall.

Silver, H., Strong, R. W., & Perini, M. J. (1997). Integrating Learning Styles and Multiple Intelligences. Educational Leadership, 55(1), 22-27.

Bergmann, J., & Sams, A. (2012). Flip Your Classroom: Reach every student in every class every day. International Society for Technology in Education, Eugene.

三. 附件(Appendix)

與本研究計畫相關之研究成果資料,可補充於附件,如學生評量工具、訪談問題 等等。

相關成果已發表於 2019 教學實踐研究暨校務研究學術研討會 ISBN:978-986-05-9353-2

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

適應型 同化型 聚斂型 分散型 圖四、不同學習風格分布比例分析,

學生為兩班共 80 人

0%

20%

40%

60%

80%

100%

適應型 同化型 聚斂型 分散型

>80 60-80

<60

圖五、不同學習風格學習狀況分析

數據

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參考文獻

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