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教育部教學實踐研究計畫成果報告

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Academic year: 2022

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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:PEE107108

學門分類/Division:工程學門

執行期間/Funding Period:107/8/1 至 108/7/31

合作學習與 BOPPPS 有效教學模組導入「計算機程式」教學之教學實務研究 (計算機程式)

計畫主持人(Principal Investigator):錢膺仁

執行機構及系所(Institution/Department/Program):國立宜蘭大學電機系

繳交報告日期(Report Submission Date):108/9/20

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合作學習與 BOPPPS 有效教學模組導入「計算機程式」教學之教學實務研究 一. 報告內文(Content)(至少 3 頁)

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

請描述所選擇研究議題的問題挑戰與背景、教學實務現場遇到之挑戰以及該議題 的重要性與影響力。

教授大學院校專業課程中的必修科目對於授課教師以及同學來說都是一大挑戰。

對於課堂經營來說,必修課程通常俢課人數眾多、修課同學並非對該科目有極大 興趣且經常缺少足夠的助教協助課堂進行等特色;對於修課同學來說,課堂上遇 到聽不懂的地方,有可能礙於情面,不好意思在大庭廣眾提出自己的問題。如果 學生的學習態度不夠積極,問題又沒有事後解決的話,日積月累,最後只好自我 放棄。本研究試圖導入加拿大學者以構建主義理論為基礎所發展出來的教學模式 簡稱為 BOPPPS 有效教學模組,希望藉此提高學生的學習成效。此外,本研究試 圖了解學生的學習風格對於分組合作學習之成效影響。

2. 文獻探討(Literature Review)

請針對本教學實踐研究計畫主題進行國內外相關文獻、研究情況與發展或實作案 例等之評析。

(1) BOPPPS 有效教學模組(Instructional Skills Workshop International Advisory Committee, 2006)

國內學者李紋霞(2012)在國內推廣加拿大發展出的 BOPPPS 教學模式。此教學模式 是以構建主義理論為基礎,依據人類認知的過程和層次,將教學的過程劃分為六 個部分。BOPPPS 代表了這六部分的英文首字母,六個組成部分相互獨立但連貫起 來則構成有效的、完整的課堂教學模式。不管是 50 分鐘的課程還是 15 分鐘的微 課堂,都必須包括這六個要素,概述如下:

1. 暖身/導言(B,Bridge-in):

目的為吸引學生的注意力,幫助學生專注在即將要介紹的內容。提出和教學主題 相關的問題來引導學生進入課程,吸引學生興趣或注意力的方式可以採用多媒體 資料或者有趣的時事等;提供一個吸引人的引言或不尋常的事實;將接下來的內 容與已經學過或未來要學的內容相連結。

2. 學習目標(O,Objective):

教師要清楚地為學生規劃該學習單元的學習目標,並且有明確清楚的定義。定義 學習目標時需要包含誰可以在甚麼條件下學到甚麼事情,等清楚的敘述。例如: 在學習完迴圈控制的程式撰寫方式後,學生可以在不參考任何輔助資料的情況下,

可以正確寫出等比級數和的計算程式碼。

3. 前測(P,Pre-assessment,第一個 P,故又簡稱為 P1):

透過先測可了解學生的興趣與能力,進而調整內容的深度與進度;對學生而言,

可透過前測便於聚焦於特定目的,也可藉此向教師表達複習或澄清的需求。考試、

作業,或者非正式提問,如開放式問題及腦力激盪,皆可達到先測的目的;甚至

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教師可以嘗試讓學生在教學前嚐試做出教學內容相關的事項。對老師而言:前測的 實施可以幫助老師找到程度較好,可以協助互動教學活動進行的學生。

4. 參與式學習(P,Participatory Learning,第二個 P,故又簡稱為 P2)

課堂參與可以分為兩種類型,一種是教師與學生之間的互動,另外一種則是同學 之間的討論。在這個階段,教師要善用教學策略,為課堂內的參與積極度加溫。

常見的做法,是將學生分成小組來討論教材中的問題,讓學生進行反思。此外,

亦可鼓勵學生提出自我思考問題,或者設計模擬情境,將課堂參與者都拉入互動 的情境中。

5. 後測(P,Post-assessment,第三個 P,故又簡稱為 P3)

了解學生的學習成效、及是否達成教學目標。針對不同的課程教授內容,有不同 的評量方式。若是知識理解型的課程,可採用選擇題或簡答題;應用分析型的課 程;技能傳授的課程,可採用檢核表,或請學生簡單地展示所學;態度價值型的 課程內容,則可請學生填寫態度量表、撰寫心得短文或日誌札記。

6. 總結(S,Summary)

此階段有著承先啟後的功用,教師應幫助學生總結課堂內容、整合學習要點、以 及預告下堂課的內容。教師可以直接用講授的方式做內容複習,或是透過回饋意 見進行。適當表揚學生的努力和學習成果也是常見的課程總結方式。

BOPPPS 式教學模式強調參與式學習,鼓勵學生積極參與教學活動。在課堂中,教 師應該採用多種形式去誘導學生發現問題,分析問題和解決問題。提問是教學中 常見的一種互動方法,但這種方法在課堂實踐中很難實施。既使教師主動向學生 徵詢是否有問題,也未必能夠得到學生的回應。其實,並不是學生沒有問題,而 是絕大多數學生不願意在課堂上向老師提問。如果真有問題,他們寧願去問旁邊 的同學。這可能是因為中華文化中的面子問題,遇到問題,多數人寧願向周圍朋 友打聽也不願意向權威專家提問。因此在教學實踐中,如何調動學生的積極性,

鼓勵學生主動參與討論,主動發言,則是參與式教學的關鍵所在。首先要弄清楚 學生學習的真正動機,在引入部分儘量引起學生的學習興趣。其次要根據具體的 教學內容制定適當的教學活動。比如在北美課堂中比較常用的一種教學活動--拼 圖學習(Aronson & Patnoe, 1997)。這種方法是將學生進行分組。每一組分工研讀 課程內容的不同部分,然後在課堂上,向所有學生講解自己小組學到的內容,就 像玩拼圖遊戲,當所有小組都講完了,學生們就學到了所有的內容。這種學生教 學生的方式可能更容易調動學生的參與性。因為雖然學生較不敢質疑老師所講解 的內容,但學生卻較有勇氣對同學講解的內容產生質疑和挑戰。

(2) 合作學習

學生們每個人都具有不同的學習能力、人格特質、學習風格,如果要聚在一起分 工「合作」有效地完成一些事,除了考慮一群人的行為外,合作的理由及方式勢 必需要考慮,否則極有可能達到僅有分工沒有合作,甚至有些成員會完全沒參與 (藍雅芸,2016)。特別是在執行專題題目或是結合專題導引機制之程式設計(王子

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玲,2004、楊依蓉,2010),更可看出合作學習對於學習成效或創造力的提升(黃 金益,1998)。黃瑋苹(2003)也曾經探討多元智慧分組對於網路專題學習成果的 影響,結果顯示不同的分組策略對於學生的學習成效是有影響的。

Klein & Pridemore(1992)針對合作學習所做的研究中指出,採用合作學習的學生,

能花更多的時間在作業的練習上,因此也能獲得比個別學習者更多的滿足。Johson

& Johson(1995)整理發現合作式學習具有以下優點:

1.促進學生產生更高的成就表現與生產力。

2.提昇學生的關懷、支持與認同感。

3.使學生具備更好的心理健康狀況、社會競爭力與自尊等。

(3)學習風格

兩種常被討論與應用的學習風格理論簡述如下:

(3.1)Kolb 學習風格理論

Kolb(1984)發展學習風格量表(Kolb, 2005),依照資訊覺知(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,茲將各類特性說明如下:

(i)聚斂(convergent): 偏好抽象概念與主動實驗。其善於以親自實驗的方式獲得 知識,長於解決問題、作決策和將想法實際應用。聚斂者在具有單一標準答案的 問題情境下表現最好。聚斂者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。

(ii)發散(divergent):偏好具體經驗和反思觀察。其想像力豐富,對意義與價值察 覺性強。發散者喜歡自主開放的學習活動,在類似像「腦力激盪」偏好多種想法 的情境下表現最佳。發散者對人深感興趣,傾向用想像和感覺來解決問題。

(iii)同化(assimilation):偏好抽象概念與省思觀察。其長於歸納思考、創造理論 模式、將來自各方的觀察做出統整解釋。和聚斂者相比,同化者較不會將焦點放 在人身上,更關心想法和抽象概念,而較不在乎其實用性。對同化者來講,較重 要的是理論的邏輯性。

(iv)適應(accommodative):偏好具體經驗和主動實驗。其長於動手做事情、實現 計畫、參與新事務。適應者喜歡找尋機會、冒險和行動,常用直覺和嘗試錯誤方 式處理問題,容易適應環境。適應者較適合的是同儕之間彼此互動學習的型態。

(3.2)Silver, Strong & Perini(1997)的學習風格理論

個體對資訊內容的吸收和判斷會有個別差異的現象。資訊可透過感官具體的 吸收資訊,或者經由直覺抽象的吸收資訊。在作判斷的時候,則可藉著思考作邏 輯判斷,或者以個人感受進行主觀判斷。而感官、直覺、思考、和感受四者交互 構成四類的學習風格:精熟型、理解型、自我表達型、和人際型等四類,特色概 述如下:

(i)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

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性來判斷學習價值。精熟型的學習者喜歡問「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。

(ii)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。理解型問「為什麼?」的問題,

依據邏輯分析,以促進思考論辯。

(iii)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?」。自我表達型的學習者不喜 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。

(iv)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。人際型的學習者會問「它對我的價值是什麼?」的問題。其會因 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。

(4) 計算機程式設計學習相關議題

針對計算機程式課程的教學,胡瑞城(2010)指出運用樂高機器人輔助大學程式設 計課程學習活動,結果顯示LEGO 機器人所扮演的角色是一種媒介,主要在引導 學習者從個人單獨的學習型態轉變為以小組為個體的學習社群,具有不斷提高學 習能力的群體特色。王凱(2017)也針對教材介面型態對於程式設計學習成效的影 響進行探究。研究結果顯示,自主利用Code Puzzle 介面學習並不易取代傳統紙本 教材,而易學易用的介面容易讓學生利用回饋效果來尋找答案,但過度利用卻會 帶來反效果。邱瑞城(2013) 以社會心理學家 Bandura 所提出的自我效能理論 (Self-efficacy)探討影響學習者主動學習之相關因素,並探討學習動機對主動學習的 影響因素。另從自我效能及學習動機探討何種因素會影響學習者的學習成效。研 究成果顯示若要讓學習者能在課程之外主動學習程式設計相關知識,首要為如何 增強學習者的信心,不要給予太大壓力,增加其成就感以提高對程式設計的興趣。

若要提高學習者的學習成效,除了增強學習者的自信心之外,增加學習動機(例如:

以證據顯示程式設計職業具優勢的觀念),並給予適當期望亦是重要的關鍵。譚聖 融(2016)研究指出,採用實況程式設計影片輔助程式設計學習有助於學習成效提 升。藉由觀看實況程式設計影片輔助程式設計學習,學習者可於觀看實況程式設 計影片後透過撰寫評註內容來與自身經驗進行反思,使得學習者更了解程式設計 相關概念與技能的知識,進而提升程式設計理解能力;透過反覆觀看實況程式設 計影片所呈現的程式設計解題程序及解題歷程,使得學習者更清楚如何利用程式 設計概念與技能以實作程式碼的知識,進而提升程式設計實作能力。

(5) 教學實務研究

學者劉世雄(2016)指出教學實務研究中,教師需要釐清自己的教學理念,並提出 合宜的教學活動設計,透過教學實踐,觀察與評估學生學習表現,藉以調整教學 活動,並建構教學理念的價值性。

3. 研究方法(Research Methodology)

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實驗對象為修讀宜蘭大學電機工程學系107 學年度第二學期所開設的計算機程式 課程(必修),甲班的俢課人數共 53 人,扣除停休及無效資料的部分,共有 45 筆 有效資料;乙班的俢課人數共51 人,扣除停休及無效資料的部分,共有 44 筆有 效資料。兩班採用相同的教學方式進行教學,最後以問卷的方式評估學生對於學 習成效改善以及考慮學習風格的分組方式對於學習成效的影響。

4. 教學暨研究成果(Teaching and Research Outcomes) (1) 教學過程與成果:

我們以BOPPPS 的精神,設計了以下的教學過程 A. 教學的學習風格測試與分組

開學第一周就請同學依據Kolbs 的學習風格量表(詳見附件 1)進行學習風格評 估,並請同學自行分組,每組原則上共有4-6 人,分組的對低要求是每組至 少有2 個以上不同學習風格的組員。教師在課程進行中會安排與同學互動的 討論,希望藉由組員間存在不同學習風格,而激盪出不同的火花。受測者的 學習風格分布如圖1 所示:

圖1 受測者之學習風格分佈圖

第一象限為發散(divergent):偏好具體經驗和反思觀察。第二象限為適應 (accommodative):偏好具體經驗和主動實驗。第三象限為聚斂(convergent): 偏 好抽象概念與主動實驗。第四象限為同化(assimilation):偏好抽象概念與省 思觀察。

B. 課前預習影片+前測

除了開學第一周,我們事前錄製了教學影片,並事前放在FB 群組上,要求同

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學事先觀看,並在上課時,以前測的方式確認同學的了解狀況以及較不明白 之處。

C.課程實施、互動討論與練習

前測實施完畢後,教師會再將本周的課程講解一次,內容會較課前觀看的影 片詳細,並且會增加與同學的討論與問答等互動。教師會依據課程內容的難 易程度,以及同學們課堂上的反應,於三小時的授課時間會有多次的互動討 論與練習。此外,為了鼓勵同學們踴躍發言與互動,採加分的獎勵方式,只 要在課堂上(或課後)提出問題,或者發表自己的看法者,無論發言或回答的內 容是否正確,均可加分。實測結果發現,這樣的獎勵機制能夠鼓勵部分不敢 發言的同學能夠慢慢鼓起勇氣發言。

D.總結+後測

課程的第三個小時中,我們會總結今日講授之重點,總結的方式有時候是老 師講後,有時候會請同學搶答。完成後,我們進行後測,確認同學對於本周 學習目標的孰悉程度。後測的題目,有些可以在課堂完成,有些則是回家作 業(個人或分組均有),老師則在課堂上逐一巡視同學們的程式撰寫狀況,並給 予個別指導。過程中也發現,仍有部分同學對於教學目標所要講授的重點掌 握度不足,但仍不敢發問。透過老師一對一指導的方式,可以有效解決同學 的疑惑。

期末我們採用問卷方式讓同學透過五等第的問卷調查方式,回答個人對於組 員中具有不同學習風格的組員以及BOPPPS 的教學模組是否對於提升學生的 學習成效有幫助進行回答。

(2) 教師教學反思

本學習導入BOPPPS 教學模組後,由於重視學生在課堂間的學習成效,以 及師生(或者學生同儕)之間的互動,課程中間讓學生有較多的時間可以針對剛 剛所聽到的內容進行消化吸收,相較於傳統的授課方式,教師認為 BOPPPS 教學模組可以讓同學更專注於本周的學習目標,以達到提升學習成效之目 的。

(3) 學生學習回饋

問卷如附件2,統計之結果如下表所示,問題 1-2 詢問有關採用學習風格分組 對於學習成效之提升是否有影響;問題3-6 詢問同學關於 BOPPPS 階段中的 B、

O 及 P1 模組之意見;問題 7-8 詢問同學關於 BOPPPS 階段中的 P2 模組之意見;

問題9 詢問同學關於 BOPPPS 階段中的 P3 模組之意見;最後問題 10 詢問同 學關於BOPPPS 階段中的 S 模組之意見。結果顯示同學們都很贊同採用學習風 格分組對於學習成效之提升有顯著影響。另外,同學們也認為採用BOPPPS 教學模組對於學習成效提升具有幫助。

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表1 問卷平均分數統計結果 (Cronbach’s Alpha=0.898)

問題編號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 甲班

4.29 4.02 4.20 4.20 4.20 4.29 4.31 4.24 4.42 4.24

乙班

4.18 4.09 4.36 4.23 4.32 4.27 4.41 4.32 4.30 4.20

我們將問卷統計結果進行單因子變方分析(Analysis of variance,簡稱 ANOVA),

結果顯示,課堂互動間的上機完成練習度(P2 因素)以及後測(P3 因素)對於提 升學習成效的認同度這兩個因子對於學生的學期成績有顯著的影響。

A. 上機完成練習度(P2 因素)對於學習成效的影響 ANOVA 分析:

項目 N 平均值 標準差 顯著性

50%-69%之間 2 2.0000 .00000 .000001*

70%-89%之間 41 3.2927 .84392 90%以上 46 4.1304 .77771

總計 89 3.6966 .93425

* p<0.05

分析結果顯示上機完成練習度(P2 因素)對於學期成績的影響達顯著差異。

B. 後測(P3 因素)對於提升學習成效的認同度對於學習成效的影響 ANOVA 分析:

項目 N 平均值 標準差 顯著性

無感覺 5 2.8000 1.30384 .019*

認同 47 3.5957 .87625

非常認同 37 3.9459 .88021

總計 89 3.6966 .93425

* p<0.05

分析結果顯示 B. 後測(P3 因素)對於提升學習成效的認同度對於學習成效影響達顯著差 異。

其餘因子經單因子變方分析後並無發現顯著差異。因此我們認為學生對於會直接影響成績的 活動投入較多者,其學習成效(若以學期成績作為評比)則較高。

二. 參考文獻(References)

三. 1. 中文部分

 劉鎔毓(2008)。高等技職校院進修部成人學生持續學習歷程之研究-以台北市都會區某技職校院為例(博

(9)

9 士論文)

 藍雅芸(2016)。問題解決能力、自我效能、合作學習滿意度與學習成效關聯性之研究-以淡江大學教育

科技學系專題導向課程為例(碩士論文)。

 楊依蓉(2010)。結合專題導引機制之程式設計合作學習平台建置與實證(碩士論文)。

 王子玲(2004)。運用合作學習於程式設計專題教學之行動研究(碩士論文)。

 黃瑋苹(2003)。以多元智慧分組合作學習對網路專題學習成果影響之研究(碩士論文)。

 黃金益(1998)。合作學習對大學生專題製作創造力影響之研究(碩士論文)。

 胡瑞城 (2010)。運用 LEGO 機器人輔助程式設計學習之研究(碩士論文)。

 邱瑞城 (2013)。 引起主動學習的動機研究-以程式設計為例(碩士論文)。

 譚聖融(2016)。實況程式設計影片輔助程式設計學習 (碩士論文)。

 劉世雄(2017)。教學實務研究與教研論文寫作,五南出版社。

2.英文部分

Aronson, E., & Patnoe, S. (1997).The jigsaw classroom: Building cooperation in the classroom(2nd ed.). New York, Addison-Wesley Longman.

Dale E. (1946) Audiovisiual methods in teaching. Holt, Reinhart & Winston, New York 1946

Fenrich, P. & Johnson, R. (2016) “Instructional skills workshops: a model for training professors how to teach”, in Proc. Research Highlights in Education and Science, pp. 9-14.

Instructional Skills Workshop International Advisory Committee. (2006). Instructional Skills Workshop (ISW) Handbook for Participants. Instructional Skills Workshop International Advisory Committee, British Columbia,

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Johnson, D. W., Johnson, R. T., & Holubec, E. J. (1994). The nuts & bolts of cooperative learning. Edina, MN:

Interaction Book Company.

Johnson, D. W., Johnson, R. T., & Smith, K. A. (1998). Maximizing instruction through cooperative learning.

ASEE Prism, 7, 24–29.

Klein, J. D., & Pridemore, D. R. (1992). Effects of cooperative learning and need for affiliation on performance, time on task, and satisfaction. Educational Technology Research and Development, 40(4), 1042-1629.

Kolb, D. A. (1984). Experiential learning : experience as the source of learning and development. Englewood Cliffs, N.J. : Prentice-Hall.

Kolb, D. A. (2005). Learning style inventory version 3.1: Technical specifications. Retrieved Sep. 10, 2007 Retrieved from http://www.learningfromexperience.com/images/uploads/Tech_spec_LSI.pdf

Silver, H., Strong, R. W., & Perini, M. J. (1997). Integrating Learning Styles and Multiple Intelligences.

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10 Educational Leadership, 55(1), 22-27.

四. 附件(Appendix)

附件1 Kolb 學習風格量表

附件2 期末教學問卷

題號 內容 五等第選項

01 您認為本學期開始的學習風格測驗,對於個人在 本課程的學習中,是否有幫助(對於了解自己的 學習風格是否對於學習有幫助)?

5 極有幫助 4 有幫助 3 普通 2 沒幫助 1 完全沒幫助 02 同組的成員中,您認為存在與自己有不同學習風

格的成員,是否對於學習上有互補的效果?

5 是,非常認同 4 是,認同 3 無感覺 2 否,不認同 1 否,非常不認同 03 對於教師事前錄製的教學影片,事前聽過一次講

解,對於課堂進行中的討論、練習或是補充說 明,您認為是否對於提升學習成效有幫助?

5 是,非常有幫助 4 是,有幫助 3 普通

2 否,沒幫助 1 否,完全沒幫助 04 假設有課前預習影片需要觀看,通常影片事前預

習的完成度約多少?

5 90%以上

4 70%-89%之間

3 50%-69%之間

2 30%-59%之間

1 29%以下

05 "課程前的前測會幫助我提早進入狀況,不會毫 5 非常認同

(11)

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題號 內容 五等第選項

無準備進入教室,進而提升整體的學習成效",

請問您對這句說明的認同度如何?

4 認同 3 無意見 2 不認同 1 非常不認同 06 "在每個單元中,教師會提供相關的先備知識,

或者複習一下先前提到過相關的內容,或者是應 用相關案例,提升同學的學習興趣",請問您對 這句說明的認同度如何?

5 非常認同 4 認同 3 無意見 2 不認同 1 非常不認同 07 "在每個單元中,教師會提供時間或機會讓師生

互動或者同學間之互動討論,透過課程中的主動 學習,對於學習成效有很大的幫助",請問您對 這句說明的認同度如何?

5 是,非常認同 4 是,認同 3 無感覺 2 否,不認同 1 否,非常不認同 08 "教師在課程中會關心學生的學習成效,對於同

學所提出之疑問,會給予即時或適當的協助,如 此可避免個人因為學習成效不良而放棄學習",

請問您對這句說明的認同度如何?

5 是,非常認同 4 是,認同 3 無感覺 2 否,不認同 1 否,非常不認同 09 "後測的練習或是回家作業讓我可以更釐清自己

所學程度,針對不足之處可在課程中提出或者與 同學討論,如此對於學習成效之提升是有幫助的

",請問您對這句說明的認同度如何?

5 是,非常認同 4 是,認同 3 無感覺 2 否,不認同 1 否,非常不認同 10 "課程的最後老師所給予的重點總結對於整體之

學習重點有再次提醒之作用,如此對於學習成效 之提升是有幫助的",請問您對這句說明的認同 度如何?

5 是,非常認同

4 是,認同

3 無感覺

2 否,不認同

1 否,非常不認同

數據

表 1  問卷平均分數統計結果  (Cronbach’s Alpha=0.898)

參考文獻

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