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自然與生活科技;
教學
壹.研究動機與目的
數位典藏是指經過「數位化」程序處理後並以數位形式典藏之各種器物、書畫、標本、生態及文件等典藏品資料,透過數位化及網路化的過程,可以更精確的長期儲存、維護及檢索取得(accessibility)各種數位典藏品(項潔、高適芯,2003)。
國科會將歷年來關於博物館典藏品數位化的許多研究,於民國91年整編為「數位典藏國家型科技計畫(NationalDigitalArchivesProgram,以下簡稱NDAP)」,繼續推動國家重要文物資源數位化之發展計畫,第一期(2002-2006年)已建置完成包括語文藝術、人文社會、自然生態、生活醫療和建築地理等約一百個主題網站,這些數位典藏主題資源網站,具有生態、文化及歷史等意涵,可以提供民眾生活、教育、研究、及產業各方面之應用,而如何有系統的在教育、研究或產業各層面有效運用這些內容成果,逐漸成為重要課題。
96年度的第二期數位典藏國家型科技計畫當中,包括「拓展台灣數位典藏計畫」、「推動數位典藏人文社會與經濟產業發展計畫」、「數位典藏海外推展暨國際合作網路推動計畫」、「數位典藏技術研發計畫」、「數位典藏網路核心平台計畫」等五個分項(陳淑君,2006),其中「推動數位典藏人文社會經濟產業發展計畫」為第二分項計畫,即以促成數位典藏內容與技術融入教育、研究、產業與社會發展做為主要目標,並以第一期成果與經驗為基礎,擴大與深化數位典藏成果在文化、學術、社經和教育層面的應用,促成數位社會之發展(劉靜怡、孫春在,2006)。
歷年來參與數位典藏內容發展計畫的團隊已開發了許多各類數位典藏資源,然而在自然與生活科技學習領域的正式教學中,為何需要應用數位典藏呢?
關於這樣的問題,我們可以從自然與生活科技學習領域的分段能力指標(國教司,2007)可以發現,其中強調八種科學與科技素養的培養:
1.過程技能;
2.科學與技術認知;
3.科學本質;
4.科技的發展;
5.科學態度;
6.思考智能;
7.科學應用;
8.設計與製作。
前述八種內容涵蓋認知、技能與情意的層面,而達成多元的教育目標則需要多樣態的教學活動,並以此以作為發展目標的策略,因此,研究者認為應該在保有傳統教室教學歷程的學科教學知識(PCK)下,將數位典藏視為一種活化教室中自然教學的新興資源,而在現有的四種自然領域主要教科書-康軒、翰林、南一、牛頓等版本中,整合數位典藏與教科書的對應關係,協助教師得以在封閉教室之外,發展自然與生活科技之多元探索活動。
因此,本研究擬透過以下四種方式,達成活化自然領域教學的目的。
1.透過工作坊將教師討論意見歸納產出「數位典藏可融入自然與生活科技領域教科書教學之對照表」,並於審查修正後編製成數位典藏融入教學光碟和進修網站內容。
2.將對照表成果應用於自然領域教學現場,印證對照表應用於發展教學的可行性;
隨後舉辦研習會推廣研究成果。
3.將本研究產出之數位典藏融入教學光碟寄送給自然與生活科技領域審定本教科書出版商作為其教科書內容編輯之參考。
4.將本研究成果之置放位址與成果光碟,以通知各縣市國教輔導團與教師會轉知資源位址。
本研究在前述理念下,透過國科會的經費補助,產出融入自然教學的網站與光碟,希望提供一種能夠適用於國小自然老師便利檢索且能應用於教室活動的輔助資源,而非發展一種與原有教室課程互為獨立的純粹線上教學的資源。
貳.文獻探討
人類的文明具有保存價值,不論資料產生的時間和形式,舉凡文化、科學、藝術、音樂、語言、動植物等,都是數位典藏的範圍。
數位典藏是一個時代性的工作,目前全世界各國無不積極地從事保存國家資產的工作,用以保存國家重要或即將流失的資產,並把這些成果透過網路分享出來。
自1994年起,美國國家科學基金會(NSF)、美國國防部高等研究計畫機構(DARPA)、及美國航空暨太空總署(NASA)合資贊助美國境內六所重點大學(美國史丹福大學、加州大學柏克萊分校,卡內基美農大學、伊利諾大學、密西根大學、以及加大聖塔巴巴拉分校),均從事數位典藏的先導研究,成績卓越(Ho,HuangandLee,2000)。
近幾年來,美、日、英、澳等先進國家多致力於國家級圖書館的典藏數位化的工作(數位典藏國家型科技計畫資料室,2005)。
為加速文化資訊產業升級,確保學術發展的優勢,台灣更應加速腳步,推動數位典藏計畫。
中央研究院在漢籍自動化和「台灣研究網路化」等檔案數位化工作已持續進行多年,國科會也從1998年年底開始實施「數位博物館」專案研究計畫,行政院的電子通訊資訊策略會議也在2000年7月提出「國家典藏數位化」的計畫,在計畫中,主要是由七個國內典藏較多的單位,包括故宮博物院、國家圖書館、國立歷史博物館、國立自然科學博物館、台灣省文獻委員會,以及台灣大學與中央研究院來負責推動(何建明、黃世昆、莊庭瑞、李德財,2000)。
2002年起所有數位典藏相關的計畫,整編為「數位典藏國家型科技計畫」,第一期時間為2002-2006年,民國96年度開始為第二期,包括「拓展台灣數位典藏計畫」、「推動數位典藏人文社會與經濟產業發展計畫」、「數位典藏海外推展暨國際合作網路推動計畫」、「數位典藏技術研發計畫」、「數位典藏網路核心平台計畫」等五個分項(陳淑君,2006)。
截至2006年為止,參與數位典藏內容發展計畫的團隊已開發了許多各類數位典藏資源,而不同的資源類型,則成為影響數位典藏在教育應用時所需考量的重要因素之一。
白亦方和鄭兆喻(2004)曾透過定期會議與半結構式訪談等兩種方式,針對參與「2004年數位典藏融入九年一貫教學計畫」的兩組國小教師團隊,探究其如何將數位典藏資源融入教學活動,瞭解教師設計教學活動之歷程,結果發現:
1.數位典藏網站內容的深廣度與運用,在設計上需花點巧思創新,才能吸引學生的注意力;
2.教師資訊素養、學生資訊能力、環境科技設備是必備的條件;
3.數位典藏融入教學所花的時間,會比傳統教學來得多—儘管教學資源豐富且多樣;
4.有教學經驗的老師,需要的是豐富的資源、資料庫,而非教案設計;
5.學生的正面回饋,例如對於留言版的投入,是教師在專業成長過程一個很重要的參考指標。
該研究指出數位典藏融入教學的幾項關鍵因素,諸如多元應用、情境條件、資源提供與師生互動等皆為重要的因素。
美國學者Denson(2005)研究田納西中南部教師資訊融入教學時發現,教師資訊素養的高低會影響其應用資訊融入教學的等級層次。
另外,Holcomb(2005)透過Husky教育科技評估表發現,透過對現職教師的教育訓練是有效提升科技融入教學的方法。
學者Moulton(2005)的Just-InTime五年研究計畫中針對62名中小學教師進行一年多媒體融入教室的態度轉變研究,結果顯示受試者有明顯正向態度的改變,根據他的詮釋認為多媒體設備可產生老師對資訊融入教學之正向態度與誘因。
在網際網路裡,國內外關於數位典藏的資源相當豐富,但在國外多屬於典藏數位化的研究,諸如美國國會圖書館執行的國家數位圖書館計畫(NationalDigitalLibraryProgram),日本國會圖書館的數位化計畫,澳洲國家圖書館的數位化計畫,英國圖書資訊網路辦公室(TheUKOfficeforLibraryandInformationNetworking,UKOLN)的數位化計畫,聯合國教科文組織的「世界記憶」計畫等(洪滋遠,2002),而直接討論數位典藏融入教學的計畫甚少,為方便迅速瞭解國際相關計畫、領域的發展現況與議題,數位典藏國家型科技計畫資料室(2005)以電子期刊及各國相關計畫的網站,做為主要資訊的來源,摘錄其中的文章,並觀察相關計畫或組織,經詮釋、編輯後提供數位典藏國際資源的觀察報告。
教科書是教學時使用最廣泛而且頻繁的教材工具,它影響學生的認知、學習,以及思考方式(黃儒傑,1997),教科書市場解除管制初期,從國小一年級到國中三年級是九年一貫審定教科書的發行範圍,市場上約有十三家出版業者參與競爭,經過短短數年的激烈競爭,各學習領域大都僅剩南一、翰林、康軒、仁林、牛頓、育成等六家較具規模的出版商,目前每學期各年級和各學習領域已審核通過可供學校採用的教科書全部總計約有一百五十種課本在教育市場中流通,而就民國94學年度自然與生活科技學習領域教科書而言,審定版教科書主要由康軒、南一、牛頓、育成、翰林和仁林等六家出版書商送審與出版發行,而其中只有「康軒」、「南一」、「牛頓」、「翰林」等四家的版本遍及國小3-6年級階段(國立編譯館,2005),因此本研究以這些版本作為整合對照表的主要範圍。
本研究引用美國印第安那大學教授Reigeluth等人(1983)主張的精緻理論(Elaborationtheory),為教學網站版面規劃的精簡、清晰與結構化,提供使用者導向的設計原則作為參考。
精緻理論是瑞奇魯斯等人(CharlesM.Reigeluth,P.F.Merrill,&
J.M.Scandura)最早在1977年時提出的,他們不能完全認同蓋聶(R.M.Gagne)所提的學習階層論(LearningHierarchyTheory)(Reigeluth,1983),美國教育學者蓋聶在他的學習階層論中提及學習應該是由簡單的符號認識開始,才依序進步到原理原則的概念形成(Reigeluth,1999),然而對於這樣的觀點,Reigeluth並不表示贊同,他認為學習事件的內容與層次,會受到學習者所處情境脈絡、學習者知識背景與學習內容性質所影響(Reigeluth,1999),學生每次學習任務的目標與階層都可能不同,所以不會每次的學習都從訊息刺激的基礎學習開始,因此,他主張教材架構與內容必須是一個完整的組織體,課程教材的呈現需依學習者的知識經驗背景核心,設計成精簡而有結構的教材內容,以便於幫助學生認知結構的同化與調適(Reigeluth,1999)。
此外,雖然在數位典藏融入教學活動的設計上,可諮運用的教學策略很多,但不同情境的教學活動可能也需要不同的教學策略方法,為了讓參與工作坊教師對於融入設計的策略方法能有更為具體的理解,筆者(潘文福,2006)提供了包括建構教學、合作學習、個別化學習、情境學習、概念構圖、學習單、影像框架、問題解決等八種教學策略,作為整合數位典藏融入自然教科書的參考。
另外,研究者也列舉數位典藏融入教學可引用的創意思考引導策略共十種,諸如:
腦力激盪、創造性問題解決、屬性列舉、六W檢討法、分合法、型態分析法、檢核術、自由聯想術、圖表結構、解凍減壓的情緒管理等,作為整合數位典藏融入自然教科書設計之參考。
參.研究方法
一.理念架構
本研究強調數位典藏融入自然與生活科技領域教科書之發展,融入的理念如圖1所示。
圖1本研究之理念架構
從上圖的概念架構裡,本研究先從分析數位典藏資源開始,並於工作坊當中討論這些資源如何與自然教科書整合,以及提供融入教學時的策略與後續的演示教學。
而在發展數位典藏多元應用的策略上,師生列印引用(一般教室)、課堂導覽(一般教室)、學習單導引探索(電腦教室)、線上漸進提示評量教學(電腦教室)等都是可咨應用的融入策略;
此外在產出教材的呈現上,本研究以教師為設計導向,應用Reigeluth的精緻理論(1999),簡潔、清晰、結構化地呈現各項數位典藏教材,並應用Treebuilder軟體製作成可以深入淺出呈現的結構化教材。
二.工作坊的整合分析階段
在整合分析階段,本研究舉辦數位典藏融入自然教科書工作坊共七場次,參與工作坊主要成員包括花蓮縣嘉里、宜昌、中原、明義、太昌等國小的自然領域教師共10位,從教科書蒐集與數位典藏資源整理的準備活動開始,透過工作坊討論、評估與諮詢,整理成對照表初稿,再經由外部諮詢審查,完成對照資源的整理工作,對照表整理成果請參見網站中的研究活動資訊附錄。
三.工作坊的應用設計階段
工作坊的後續應用設計階段,選以太昌國小作為發展活動的學校,從教案設計開始,以及教學現場實際拍攝、修正、剪輯與錄製,我們產出應用對照表所發展的八個融入教科書範本與一個自編主題的鄉土教材,教材發展成果請參見網站中的附錄。
本研究整合WindowsXP、SunOS、Apache、PHP和MySQL等軟體,發展具有互動性的伺服器空間,以提供網站更多的互動交流。
所整合的網站內容主要建構在花蓮教育大學電算中心機房,以提供24小時全天候的服務。
四.外部評估與推廣階段
本研究在外部評估與推廣階段,彙整研究成果的網站初稿,並透過成果應用研習會(2006.11.01)的滿意度調查問卷回饋單,評估產出成果的內容與呈現效果,指標包括五項:
1.可連結性-網站的連結速度很快;
2.正確性-網站的內容具有公認的專業權威;
3.認知性-網站內容的深淺符合國小學生的程度;
4.豐富性-網站內資源豐富,足供教學時使用;
5.結構性-網站的連結架構與版面設計簡明清晰。
經修正後再錄製成為正式的成果光碟與網站,所產出資源的適用範圍是國小三年級至六年級的自然與生活科技領域審定版(康軒、南一、翰林、牛頓)教科書,適用對象以擔任國小自然與生活科技領域教學的教師為主,本研究主動寄送研究成果光碟給教科書出版商,感謝其資源提供並希望採納應用。
另外,則發函各縣市國教輔導團與教師會轉知自然教師上網下載。
除了滿意度回饋評估之外,本研究的發展過程中,也進行對照資源整合的內部交叉評估及修正,以及四位專家學者的外部審查,具體審查意見可從本研究網站查知。
教學演示方面則有五位參與設計演示的自然教師提出應用心得於網站中供眾人分享。
肆.研究結果與討論
本研究產出「對照表資源」、「引用排行」、「教案與評量教材」、「演示短片」與「心得省思自評」等多元參考資源,以下分成研究產出成果、滿意度問卷分析,以及如何轉化數位典藏的教學應用等方向來討論。
一.本研究產出成果與滿意度問卷分析
(一)本研究產出成果
本研究產出之成果內容主要分為三項(如圖2):
1.與自然教科書對照表;
2.融入教學設計範例;
3.自編主題範例。
後面依序分別加以呈現。
圖2本研究產出之成果內容
1.數位典藏與自然教科書單元的對照關係
對照表部分乃係以工作坊之型態,於民國九十五年二月十五日至民國九十五年三月二十九日期間,在國立花蓮教育大學電算中心舉辦為期七週七場次的工作坊,邀請具有自然領域的教師參與我們的整理討論(詳細內容請參閱網站附錄)。
參與者每人可由書面或線上的整合表單將數位典藏融入教學的對照資料作初步彙整,再經由彼此交換核閱討論後,完成對照表資料的彙整,並透過四位專家外審進行後續修正才告完成。
工作坊彙整成果表分為兩種,一是數位典藏與自然領域教學單元的對照表,另一類是工作坊過程中被引用數位典藏之熱門排行表。
對照表彙整成果如表1四種版本之擷取內容所示,完整內容則呈現於網站。
表1數位典藏與自然領域教科書的對照表片段
版本
版本彙整內容
康軒版
牛頓版
翰林版
南一版
以康軒版國小三上主題一「植物的身體」為例,當國小三上自然領域的老師如果使用康軒版的審定教科書進行教學時,想針對「主題一:
植物的身體」的第一單元活動四檢索補充教材,他可以透過本研究整理的對照表查出「生活中的植物—常民對臺灣本土植物資源之利用」、「植染與編織藝術數位應用加值中心」與「三年級生活中的植物」三個網站作為教學時參考應用,整理時並提供使用建議於備註欄,使引用時更能順利進行,依此類推,老師可以輕易地從本研究的對照表找到融入教學的素材,增進教學的多元與活潑性。
另一類是數位典藏熱門引用排行表,本研究根據參與工作坊教師的引用情形,加以歸納排行,結果如表2所呈現。
表2數位典藏熱門引用排行表片段
表2的數位典藏熱門引用排行表,是彙整「數位典藏與自然領域教科書的對照表」內容的後設資料。
透過此排行表可以知道哪些數位典藏網站較常在國小自然領域教學時使用與其網站可以融入的版本單元。
這些熱門引用排行的前六名分別是「多媒體中華百科全書」、「台灣博物館哺乳類標本數位化計畫」、「話石頭」、「植染與編織藝術數位應用加值中心」、「貝類人文資料庫」和「台灣頭足類資料庫」等網站。
2.融入自然教科書設計範例--水中生物篇
對照表後續發展教學應用部分也是以工作坊之型態,於民國九十五年七月五日至民國九十五年七月十九日期間,在國立花蓮教育大學電算中心舉辦為期三週十八小時的工作坊,邀請先前參與自然領域對照表整理的五位教師,參與我們後續的應用設計(詳細計畫,請參閱網站附錄)。
參與者每人依據數位典藏融入教學的對照資料,設計融入自然領域教科書的活動主題,再編輯E化教材與評量,完成教學活動設計,工作坊之後利用所發展教案,在原學校進行實際演示,演示過程加以攝影剪輯,置放於網站供教師應用數位典藏融入教學時之參考,最後依據演示結果,提出應用心得與評估意見,具體內容請參見網站,位址是http:
//www.nhlue.edu.tw/~nsdt/。
表3數位典藏融入自然領域教科書單元設計範例
單元名稱
節次
康軒
水生家族
第四節--【萍水相逢】
第13節-【捍衛小先鋒】
翰林
水生動物
第四節--【魚之一族-外形構造篇】
第六節--【魚兒水中游】
南一
水中生物
第一節--【魚兒檔案室】
第二節--【魚兒博覽會】
牛頓
水中的生物
第一節--【水中動物的秘密】
第三節--【愛護大自然】
數位典藏工作坊融入自然教學設計的主題以【水中生物】為例,共分為康軒之水生家族、翰林之水生動物、南一之水中生物、牛頓之水中的生物等四個單元共八節課為例,主題單元如表3所示。
每一節課均以教師需求導向的分類表型態呈現。
內容分為:
1.教學活動設計;
2.教學評量區;
3.教學現場演示短片;
4.演示心得自我評估等四個部分,作為數位典藏網站融入自然與生活科技領域教學之參考。
圖3融入自然領域教科書設計範例-水中動物的秘密
研究者以李嘉祥老師設計之牛頓版四上第二單元第一節【水中動物的秘密】為例,說明此部分之成果。
圖3為該節課之各種教材,「教學活動設計」包含能力指標、單元與具體目標、教學分析,以及教學活動流程四個項目;
「教學評量」的素材來源取自數位典藏,分為選擇題、填充題與連連看三種線上互動題型,提供教師作為教學評量或融入教學時使用;
該節課之「教學現場演示」經過剪輯後共有8分37秒;
最後則為「演示後的心得與自我評估」,分為「如何用對照表發展教學活動」、「發展過程的優缺點分析」、「對學生反應的觀察描述與具體實例」、「發展過程所遇障礙與如何克服」、「對其他教師發展類似活動之建議」等五部分進行自我評估與省思,詳細內容,請參閱網站附錄。
3.融入自編統整主題--「網」住曼波魚
由鍾怡君、邱芳瑜、李至婕、江采蓮等四位老師設計的「網」住曼波魚,以國小高年級學生為對象,統整自然、社會、鄉土語言、電腦等四個領域,發展數位典藏融入自編教學活動。
此活動教學時間為2節課80分鐘,地點則在太昌國小的電腦教室。
該教學活動乃以自然與社會領域為主,結合學校的鄉土教材和電腦教學,以資訊融入的方式來貫穿整個學習活動,課程發展是以自然與生活科技教材開端,帶進網路世界並藉由融入教學的機會,讓學生認識電腦的功用,利用網路購物教學等課程來增廣學生學習觸角,並帶進花蓮特產-曼波魚的主題,透過數位典藏網路查詢曼波魚資料,讓學生在操作中除了資訊學習外,更能認識花蓮特有的魚類,培養學生愛家鄉的情懷。
主題的活動架構如圖4所示,詳細內容請參閱網站。
圖4網住曼波魚的活動架構
「網」住曼波魚的自編主題教學除了有「教學活動設計」與「設計理念架構圖」之外,也提供「教學簡報檔」、「曼波購物網站」、「教學評量區」、「教學演示短片」與「教學後心得省思」等教學資源於線上供分享。
「教學簡報檔」介紹曼波魚的特色、習性與常見名稱。
「曼波漁市場購物網站」則是專為本自編活動所開發之線上購物網站(如圖5),目的在透過網路社群讓學生認識目前逐漸風行的線上購物型態,瞭解其資訊搜尋過程,並能實際進行線上購物,以及注意購物安全的潛在課程。
「教學演示」之片長在剪輯後為17分06秒,「教學後心得省思」則針對整個教學活動中,學生學習過程的反應與發展過程所遇到的障礙,提出改進策略與建議。
圖5自編主題活動所建置之「曼波漁市場購物網站」
(二)數位典藏融入自然教學網站的問卷分析
本研究針對參與數位典藏融入自然領域教學推廣研習會之學員,進行使用滿意度的五點量表回饋分析,有效樣本共40份,評估指標分為可連結性、正確性、認知性、豐富性與結構性等五項,結果如表4所述。
表4數位典藏融入教學網站使用滿意度整體現況分析
受試母群體
有效問卷個數
平均數
標準差
自然領域教師
40
4.270
0.414
透過上述使用滿意度意見調查,受試者在數位典藏融入教學網站使用問卷中的平均數為4.270,標準差0.414,在五點量表中(1<
X<
5)顯示數位典藏融入自然教學網站的使用滿意度頗佳,此結果達成中上的滿意程度,表示本研究產出之數位典藏融入自然教學光碟與網站資源,具有後續推廣用之價值。
二.如何將「生硬」的數位典藏融入自然領域教學
拜網際網路技術與資訊科技之優點所賜,數位典藏的教學資源得以被廣泛交流,老師利用數位典藏融入教學將可大大提高教科書以外資源在教學上的利用,並減少許多共通瑣碎的教學準備工作,節省教師人力資源在資源檢索時間上的浪費。
但根據研究(白亦方、鄭兆喻,2004;
潘文福,2006)指出,教師運用數位典藏來教學時,常會反映其內容過於艱深單調,不符合國小學童的認知發展程度,因此筆者認為,將艱深刻板的數位典藏加以轉化與包裝,是活化數位典藏推廣應用的重要課題。
那麼如何將數位典藏加以轉化呢?
從本研究的發展經驗中,吾認為有四方面可供分享,包括:
1.融入前先分析教學現場的各種可用資源;
2.以教學為導向的融入策略來行銷數位典藏;
3.網路化教材的結構化呈現;
4.教學策略與創意思考的運用。
此四項分別臚列說明之。
(一)融入前先分析教學現場的各種可用資源
數位典藏國家型科技計畫目前已建置完成包括語文藝術、人文社會、自然生態、生活醫療和建築地理等約一百個主題網站。
這些數位典藏主題資源網站具有生態、文化及歷史等各方面的意義,可以提供民眾生活、教育、研究、及產業各方面之應
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