情境模擬策略融入全球暖化與節能減碳數位教材
之設計與發展
*高偉傑 *國立台灣師範大學科技應用與人力資源發展學系研究生 壹、前言 近年來，全球各地接連發生許多極端氣候的現象，所造成的經濟損失也大幅 的增加。儘管全球暖化問題已經相當嚴重，卻僅有少數人認為人類需要對氣候的 變化負責，對暖化的問題更是漠不關心（Lomborg, 2009）。因此，如何真正有效 推廣「全球暖化」所造成的危害與「節能減碳」的知識，是目前刻不容緩的首要 課題。黃月純（2009）認為宣導節能減碳的觀念必須從教育紮根，增進暖化與節 能減碳知識，激發環境保護的生活態度，轉化成為節能減碳的具體行動。 由於「全球暖化」與「節能減碳」所牽涉的知識相當地廣泛與深奧，因此， 在進行相關的課程教學時，如何引起學習者的學習動機便是相當重要的關鍵（吳 慧春，2010）。在資訊科技發展迅速的時代，傳統講述式的教學已不再是傳遞知 識的唯一途徑，運用數位學習模式來提升學習者對於節能減碳的素養，使課程內 容更加的多樣化，對教學有很大的助益（陳益和，2004）。 在設計數位教材時，大多數人所採用的是 ADDIE 系統化教學設計模式（林 佳蓉，2008；徐新逸、施郁芬，2003）。本文提出以 ADDIE 系統化教學設計模 式融入情境模擬的數位教材設計策略，設計「全球暖化」與「節能減碳」數位教 材，期能彌補傳統講述式學習的僵化知識，帶給學習者有別於其他教學策略的擬 真經驗，將習得的知識與真實世界中的情境相互連結。 貳、全球暖化與節能減碳 自工業革命之後，工廠、家庭及交通運輸等大量燃燒化石燃料，再加上濫伐 森林、耕作等人類活動，大量製造了二氧化碳、甲烷、氧化亞氮、氟氯碳化物等 溫室氣體，使大氣層中的二氧化碳濃度逐年提升，加劇了溫室效應的情形，而且 在大氣的運動之下逐漸布及全球，造成全球暖化現象（許晃雄，2001）。全球暖化將使地殼的溫度與氣溫上升，促使極端的天氣事件更強更頻繁，如地震、洪水、 旱災、熱浪、颶風和海嘯等，所造成的經濟損失也大幅的增加（丁仁東，2011； 蘇芳儀，2011）。 全球暖化除了對其他國家造成影響外，臺灣也無法避免其所造成的傷害，開 始面臨到全球性的異常天氣現象的危機，如四季明顯升溫、頻出現破紀錄高溫、 沿海海平面上升、災害現象加劇、熱帶性疾媒滋生疫區擴大等現象（張泉湧， 2011）。另外，由於台灣地區的降雨型態因全球氣候極端變化而有明顯的變化， 加上臺灣長期不當的人為管理及開發策略，對臺灣水資源的調配與運用也是嚴苛 的考驗（汪中和，2008）。有鑑於全球暖化帶給世界的衝擊，我們必須主動關懷 所處的環境、做好節能減碳的措施，才能維護地球環境的永續發展。 為了自然環境的永續發展，美國前副總統高爾 2006 年所拍攝的紀錄片「不 願面對的真相」，疾呼保護地球及「節能減碳」的重要。國內在 2010 年造成轟動 「正負 2 度 C」紀錄片，敘述地球暖化對我們影響深遠，應當加強節能減碳。雖 然內容遭受台灣環境保護聯盟質疑，但是該片讓民眾在短時間內了解台灣氣候的 真相而廣受好評（李琢，2011）。 臺灣屬於四面環海的海島型國家，容易受到氣候變遷所帶來的威脅與衝擊， 當然不能漠視節能減碳的全球共識（沈世宏，2009）。陳瑞榮（2008）認為政府 應把能源教育納入各領域之教學及學習評量中，以全面落實能源科技教育，讓國 中小學生了解節能減碳的急迫性與重要性。王如哲和張文臻（2010）也認為節能 減碳必須從教育著手，將低碳生活的概念從小紮根，以求改變人類的觀念、態度 與行為。 參、情境模擬數位教材 Brown、Collins 和 Duguid（1989）所提出的情境認知理論認為，學習者必 須處於被建構的情境脈絡下，藉由與擬真的情境互動中發現困難並找尋線索，在 歸納所學後提出解答，以建立完整的知識體系。Kindley（2002）指出，在傳統 的數位學習方式下，學習者根據預定的路徑進行學習，而融入情境的數位學習則 是建立一個類似真實世界的情境，讓學習者藉由與情境互動，建構出所需的知 識，是一種「做中學」的學習方式。 Kathleen 及 Deborah（2004）則認為傳統的數位學習主要是提供知識與資訊，
而較少機會跟學習者進行互動。而情境式的數位學習，能夠讓使用者藉由角色扮 演的方式進行探索與嘗試，從中學習必要的技能、完成課程的任務，進而了解在 現實生活或未來所需的知識。 Guralnick（2008）指出情境模擬能夠提供有效的學習，讓學習者在一個類似 真實的情境下，以逼真但安全的方式練習須精通的技能。此外，情境模擬教材不 僅要提供擬真的情境，更要提供引導與回饋以達成預定的學習成果，以便在未來 能將所學到的知識應用於現實生活上。 由此可知，情境模擬數位教材必須營造類似真實生活的情境，讓學習者能夠 藉由與情境互動中學習，並在未來將所習得的知識與真實世界中的情境相互連 結，成為有意義的學習。 肆、情境模擬教材之教學設計原則 在設計數位教材時，大多數人所採用的是 ADDIE 系統化教學設計模式。 ADDIE 系統化教學設計模式包含：分析（Analysis）、設計（Design）、發展 （Develop）、實施（Implementation）與評鑑（Evaluation）五個階段（林佳蓉， 2008；徐新逸、施郁芬，2003）。它提供了一個具體的架構，使教學設計者能夠 充份發展課程，而 ADDIE 系統化教學設計模式可以應用於任何形式的教學設 計，大方向的方法不變，只是執行的細節不同，故本文針對情境模擬教材的教學 設計原則進行探討，以利後續的教材研發。 謝沛珊（2004）依循系統化教學設計的流程，提出情境模擬教材的設計準則， 應具備以下幾點原則：一、設計引人入勝的故事情境，提升學習動機；二、整體 的情境要有主題式的設計，反覆加深同一主題的知識；三、根據教學目標，有系 統與策略性的規劃單元；四、設計多元的選項配對進行互動，方便快速傳達知識； 五、安排不同決策後的後果，讓學習者可以多元的嘗試；六、在介面上，可以利 用真實的畫面讓學習者快速進入情境；七、介面提供導引的功能，使學習者可以 順利操作；八、利用角色扮演的方式，讓學習者融入情境。 賴志豐、張瓊穗（2005）對於製作情境模擬式線上課程，提出了以下五點在 設計與製作的建議：一、確保教材與使用者之間有多元互動及其品質；二、設計 課程引導，以助於整體課程的流暢性；三、選擇合適的教材開發軟體；四、系統 化教學設計為基本且重要的步驟；五、設計生動且有張力的劇情，引發學習者學
習動機。 董冀瑞（2006）則認為情境模擬教材設計，應具備以下幾點原則：一、靈活 地呈現知識；二、透過讓學習者主動探索，建構自己的知識；三、建立擬真的情 境，以助學習遷移到真實環境；四、讓學習者可以主動操弄情境，與教材進行雙 向的互動；五、具備「示範」、「指導」、「反省」、「闡明」、「探索」的功能；六、 從邊際參與逐漸累積所需知識後，再到核心參與；七、學習者能透過反覆地操弄， 達到精熟學習。 徐新逸、戴婉如（2010），歸納出適用於軟性技能課程的情境模擬教材設計 原則，並區分為四個階段：一、課程介紹階段：設計類似真實的情境，引發學習 者的學習動機；以文字、影音圖像等方式塑造情境脈絡，建立單元的教學目標； 並透過情境的問題連結學習者先備知識。二、課程主體階段：建立每個單元之間 的相互關係；運用情境模擬的教學策略，提供學習者角色扮演的機會；讓學習者 可以進行選擇，並從回饋中得到正確解決問題的方式。三、課程結論階段：在課 程結束之後，提供學習者重點複習的機會，例如各單元的陳述性知識內容及專有 名詞等；同時，也可以配合系統紀錄學習者在學習過程的路徑與選項。四、課程 評鑑階段：提供與課程類似的情境模擬評量，用以評鑑學習者的學習成果並檢視 其學習成效。 蔡銘修和賴怡君（2010）認為在設計情境模擬教材的呈現視角方面，認為不 同視角的呈現對於學習上是有一定程度影響的，因此，在設計情境模擬教材時， 在課程中適度的變換視角的呈現方式，可以增加情境模擬教材的多元性。 從文獻探討中可以得知，要設計一個良好的情境模擬教材，應以 ADDIE 系 統化教學設計模式做為基礎，再根據教學目標系統性的規劃單元，並妥善地運用 上述這些情境模擬的教學設計原則，讓學習者跟情境模擬教材之間進行互動，靈 活地呈現知識，建構學習者的知識。 伍、全球暖化與節能減碳情境模擬教材之發展 全球暖化與節能減碳的知識與態度，除了依靠報刊雜誌或影音媒體的傳遞之 外，教育也是邁向成功的關鍵。因此，本文將網路情境模擬教材運用在全球暖化 與節能減碳教學上，希望在課程結束後能夠對學習者相關環境保護知識的提升有 所助益，以下以 ADDIE 系統化教學設計模式進行全球暖化與節能減碳數位教材
研發的說明： 一、分析階段 為了提升國中生的學習興趣與動機，本教材嘗試以情境模擬的教學策略加以 發展，並將此教材命名為「節能減碳大作戰」。 （一）需求分析 在需求分析方面，本教材具備規範性需求與未來性需求。由於本研究所 設計之情境模擬教材內容是以國中自然與生活科技課程內容進行設計，因 此，可以配合國中教師的教學進行延伸，讓原本就必須上的課程加入一些變 化，提供教學者多樣化的教材選擇，因此具備規範性需求。而在未來性需求 方面，為了讓地球能夠永續的發展，節能減碳觀念是不容忽視的，因此，本 研究將運用情境模擬的方式，讓學習者了解資源的可貴，期待在未來可以循 環的推廣至全國各地的國中進行使用。 （二）內容分析 本教材融合行政院環保署網站上所提供的「國中溫室氣體減量上課教 材」與國中各版本的自然與生活科技領域教材內有關於「全球暖化」與「節 能減碳」的內容，此外並參考其他網站之學習資源進行補充，如國立自然科 學博物館、教育部國民中學學習資源網等進行發展。除此之外，本教材結合 情境模擬的特性，將各單元的核心概念與生活經驗相結合，讓學習者可以連 結真實情境。並將「全球暖化」與「節能減碳」課程的內涵進行分析如表 1： 表 1 全球暖化與節能減碳教材單元內容分析 核心主題 單元內容 核心概念 全球暖化與 節能減碳 全球暖化現象 暖化造成的生態系統改變、氣候改變等 何謂溫室效應 溫室效應的原理、認識溫室氣體 節能減碳妙招 認識日常生活中，食、衣、住、行、育、 樂等六方面節能減碳的方法 （三）學習者分析 由於本教材鎖定對象為國中生，因此在教材分析時，曾邀請五位國中正
在國中教授自然與生活科技的教師進行專家會議，透過實際在教學現場的教 師，給予教材設計的方針與意見。幾位專家認為國中生對於電腦使用基本使 用與操作並不陌生，無論是網站操作、軟體運用皆有一定之水平，並針對教 材設計的部分提出相關的建議： 1. 國中生的注意力薄弱，對於視覺效果的要求強。 2. 國中生對於某些用字遣詞可能不了解追求流行。 3. 可在教材內加入流行的元素，吸引學生目光。 4. 可在教材內加入互動的元素，提升學習興趣。 依據專家的意見，在了解使用者的學習特性後，本教材必須加強美工設 計，也應該文字避免太過複雜以符合國中生程度。同時，可以在教材內加入 能夠吸引國中生的流行元素，並增加雙向的互動以建構動態的學習。 二、設計階段 分析完課程的單元之後，開始規劃專案進度、介面設計等項目，並針對教材 進行更深入的設計。本教材將以國中生姊弟─小琦與小傑為主角，正當兩人開開 心心迎接暑假的到來時，父母卻因為工作的關係必須出國兩個月，在這兩個月 內，小琦與小傑要到墾丁與生物科學家孫叔叔同住，而本教材所設計的情境就是 兩個人在墾丁所發生的一連串的故事，利用角色扮演的方式，讓學習者融入情 境。接著根據教學目標，將情境故事分為全球暖化現象、何謂溫室效應、節能減 碳妙招。 其中，在教材設計的部分，歸納前述文獻探討之情境模擬教材之教學設計原 則，並區分為四個階段（謝沛珊，2004；賴志豐、張瓊穗，2005；董冀瑞，2006； 徐新逸、戴婉如 2010；蔡銘修、賴怡君，2010）： （一）課程引導階段 運用真實的畫面讓學習者能夠快速進入情境，並提供操作導引的功能， 以助於課程的流暢性。 （二）課程情境階段 首先，透過單元目標的說明，連結學習者的先備知識。接著，以文字、 影音圖像等方式塑造情境脈絡，建立類似真實的情境。再者，設計生動且有 張力的劇情與多元呈現視角，提高學習者學習動機與興趣。
本教材安排教材人物「小琦」與「小傑」兩位國中生，以兩位主角的角 度為出發點，建立生活化的情境，讓學習者能夠跟隨著故事的引導，一同模 擬和體驗情境脈絡。兩人在孫叔叔的引導之下，從家中找尋節能減碳的實 例、一同參加全球暖化的宣導活動等，認識何謂全球暖化、溫室效應、溫室 氣體與節能減碳的方式。 （三）課程互動階段 在課程情境之中穿插互動的功能，讓學習者將可以與課程之間進行模擬 與選擇，提供學習者角色扮演的機會，讓學習者可以主動操弄情境，跳脫制 式化的教材呈現方式。此外，設計多元的選項，給予學習者不同選擇後的回 饋，引導他從回饋中得到正確解決問題的方法，加深在先前學習內容中所記 憶的印象。 本教材安排在故事的進行的途中，穿插互動的功能，讓學習者模擬主角 「小琦」與「小傑」的角色，與教材之間進行知識性的問答，並在選擇後， 先給予選擇正確或選擇錯誤的回饋，再引導學習者選擇正確的選項，並給予 全球暖化、溫室效應等的知識性說明與講解，強化學習者的記憶。 （四）課程結束階段 課程結束之後，提供學習者重點複習的機會，並讓學習者能反覆地操作 課程，達到精熟學習。此外，提供與課程相類似的情境模擬評量，也可以檢 視學習者的學習成效。 三、發展階段 賴志豐、張瓊穗（2005）認為選擇合適的教材開發軟體則有助於提升教材品 質。而情境模擬數位教材可以結合影片、聲音、圖片等多媒體元素來呈現內容， 建構一個近乎真實生活的情境。 為了提升學習者的學習興趣，本研究利用 3D 動畫軟體 Iclone 進行 3D 場景、 人物的建置，再配合音訊軟體錄製主角們的對話，最終以 FLASH 進行動畫的製 作與輸出。希望能夠給予學習者耳目一新的感受，以提升學習者的學習動機，如 圖 1 所示：
圖 1 「全球暖化現象」單元畫面 本教材將發布成網頁模式，以利推廣至全國各地的國民中學。因此，學習者 的電腦只要具備網路連線的功能、Flash 程式的播放軟體與喇叭等設備，即可以 透過網路進行本教材的學習。 四、實施階段與評鑑階段 本教材發展完成後，將進行相關的教學實驗，實際了解學習者對於本教材的 滿意度與看法。此外，本教材也預計邀請專家學者對於教材進行形成性評鑑與總 結性評鑑，並根據專家與學習者的回饋加以修正，以使本教材能夠更符合國中生 的學習需求。 貳、結論 本文將網路情境模擬教材運用在全球暖化與節能減碳教學上，探討全球暖化 與節能減碳、情境模擬教材、情境模擬教材設計原則等相關文獻後，設計與發展 一全球暖化與節能減碳情境模擬教材。 期許學習者能透過本研究所設計之情境模擬教材，養成愛惜地球的觀念，熟 悉節能減碳與全球暖化的概念，將環保觀念向下紮根；期盼學習者能將教材上所 教導的概念運用在生活上，培養國中生對於節能減碳正確的「知識」、正向的「態 度」與「行為意向」。透過數位學習的特性，盼所設計的情境模擬教材能重複循 環使用，並推廣至全國各地的國民中學，滿足學習者的學習需求。
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