「锚式情境教学法」教材设计、发展与应用 The Development of Interactive Videodisc-Based Anchored Instruction in Mathematics Teaching and Problem-Solving for Elementary Students 徐新逸 教授 淡江大学教育资料科学研究所 摘要 「锚式情境教学法」 (Anchored Instruction)，乃是经由互动式影碟系统， 建立 一个故事环境，在故事环境中嵌入所要呈现的内容，经由学习者的探讨一一浮现所呈现的 内容，并藉以解决一连串的问题。最终目的是帮助学习者发展信心、技能及知识，以便去 解决问题， 成为独立思考者和学习者 (Cognition and Technology Group at Vanderbilt, 1990)。 本研究主要在设计并发展锚式情境教学法教材，名称『生活数学系 列：安可的假期』，适合国小五年级学童的教学系统并对其教材加以评估。本教材主要内 容包括国小四则、时间、时刻表、距离与方向之计算等数学概念。 教学影碟片呈现并以 电脑操控。 教材内容以故事 (戏剧 ) 方式提供逼真的环境与课题，教导学生一些数学观 念, 生活常识及解决问题的方法。 研究目的 「加强学生思考及解决问题的能力」是所有教师的共同目标之一。 美国Vanderbilt University 的认知科技群 (Cognition and Technology Group at Vanderbilt， 简称 CTGV) 提出了「锚式情境教学法」的理论, 盼能帮助教师达此目标。 除了理论模式之外 ，CTGV 并运用电脑科技的进步，以多媒体的呈现方式 (即: 影碟+ 电脑 ), 具体地设计 出教材 (即: The Jasper Series)。然而，不论是理论模式或是教材样本, 少见国内学界 作此方面的研究。本研究计划之目的主要在於发展出本土化「锚式情境教学法」教学系统 『生活数学系列：安可的假期。 其重要性在於:(1) 推广此一理论 , 藉以提供教学设计 者此教学设计模式。 (2) 以实验方式, 发展本土化「锚式情境教学法」之教材, 盼此教 材能提供老师们教学方式的革新。同时盼能引起学界的关注，集合更多的专家学者, 共同 发展出多样化「锚式情境教学法」之教材。 研究背景及理论架构 一、 研究背景 多数的教育学者皆强调教学应培育学生成为一个独立思考及问题解决者。然而以传统 的教学方式要想达到此目标并不容易. 主要原因是传统教学设计, 多半适用於简单且入门 的知识传授, 而且较适合低层次 (low level) 的学习迁移 (Salomon, 1988)。 学生所学 多半成为僵化知识 (inert knowledge), 这些知识无法直接应用到往後解决问题上。针对 这种现象, 一些以认知心理学为导向的学者竞相提出「情境认知」的理论(situated cognition ) (Brown, Collins & Duguid, 1989; Spiro, Feltovish, Jacobson & Coulson, 1991)。 「情境认知」主要强调 (1) 教学活动的属实性 (authenticity): 强调知识的学习应 建构在真实的活动里。因为, 唯有学习者在真实的活动中运用其所学的知识, 才能膫解知 识的意义, 产生对知识的认同, 进而珍惜此知识的价值, 且视其为解决问题的工具 (tools); (2) 以认知见习 (cognitive apprenticeship) 为策略: 强调学习活动应与文 化结合 (enculturating), 且应提供一个如给学徒般见习的环境。因为让学生藉着在学习 脉络 (context) 中的摸索, 才能让他发展出多种属於自己问题解决策略。 二、理论架构 锚式情境教学法之源起「情境认知」的提出, 引起了学界对传统教学的反省。 美国 Vanderbilt University 的认知科技群（ CTGV ）更进一步提出了具体的教案及理论结构 。他们以「情境认知」的理论为基础，运用新科技来研究学习者的知识建构，提出了「锚 式情境教学法」 (anchored instruction)。 国内的学者对於Anchored Instruction的翻译名称各有见解，计有「导向式教学 」(朱湘吉, 民 81)、「重点认知」(锺邦友, 民 83)；此外有人认为应该译成「锚固 」、「定锚」等等不一而足；而本计划定名「锚式情境教学法」，主要在於该教学主要 精神在於生活中有许多可资应用的素材范例，将问题重点定位在一个问题情境中，让学习 者将数学解题应用到实际的生活问题。 CTGV 的「锚式情境教学」以互动式影碟系统为媒介，发展了一系列（六张影碟片） 的教材，由 Macintosh 的 Hypercard 操控，每一张影碟以一个生活化的故事为中心，由 其主角 Jasper Woodbury 贯穿其中， 让五或六年级的学童以形成问题，解决问题的方式 来学习数学上的一些观念（如小数点、分数、几何、代数、容积量的计算）。此教材的名 称为「 The Adventures of Jasper Woodbury 」， 简称为 The Jasper Series (Vanderbilt University, 1992)。CTGV发展「锚式情境教学法」源受自Whitehead 於 1929 年所提「僵化知识」（inert knowledge ）启发 (Whitehead, 1929)。 所谓「僵 化知识」，是一种曾经学过但不能反应到日後问题解决上的知识，即所谓的死知识。 此 外，CTGV 亦受到「情境认知」理论的影响，认为要克服「僵化知识」的产生，就该提供 给学生一个熟识 (everyday cognition) 、 属实(authentic tasks)， 且以问题为导向 (problem-oriented acquisition) 而非仅以事实为导向(fact-oriented) 的学习环境 。除此之外，「锚式情境教学法」更设计了巨观情境(macrocontexts), 藉着生活化的故 事， 呈现多元化的资讯 , 并采用镶藏式资料设计(embedded data design) , 让学生能 从丰富的资源, 多种角度 (multiple perspectives) 来思考并解决问题。 CTGV (1991) 并认为以影碟来呈现「锚式情境教学法」之教材最为适当. 主要理由可 从二方面比较 (Bransford, Frank, Vye & Sherwood, 1986): (1) 影碟较书本文字 (text) 适合的理由: 因为影碟较能提供真（ veridical)、 生动 dynamic)、视觉化 (visual)、空间感 (spatial) 的情境， 让学生较容易了解问 题状况，并进而发展解决问题的策略。 (2) 影碟较录影带 (videotape) 适合的理由： 因为影碟的高容量 (一张 30 分钟的影碟片可存 54,000 frames, 或 368 Mbytes 的资 料 ) 较能达到镶藏式资料设计，及多角度透视问题 (multiple perspectives) 的理念 。且又因为影碟快速, 随机定格逐格的功能 (random- access capabilities)，增加了 老师学生找资料的方便性。 三、 锚式情境教学法之设计原则 CTGV (1992) 强调要创造一具产生性学习活动的锚式情境教学法教材，有以下几点设计原 则可供参考： (一)．影碟的呈现形式 (Videodisc-Based Presentation Format)： 采用影碟做为锚式情境教学法呈现形式最大的理由是要给学习者一个真实、有趣的画 面刺激并帮助学习者理解 (Bransford, 1988)。一旦所要学习的概念能驾轻就熟，便可做 学习迁移。影碟除含有主要学习资料（即与解答主要问题有关的资料）外，经常附加了一 些其它资料（ Incidental information ）隐存其中。从另一角度来检视，这些资料就可 能是其它问题解决的重要资料， 故可提供不同的探索面向 (Van Haneghan,Baron, Young, Williams, Vye, & Bransford, 1992)。 此外，它还有一些其他方面的优点： (1) ．它具有激励的因素， 给予学习者丰富的资料可帮助学习者建立问题情境。 (2) ．提供足够的资讯给学习者，便可弥补部份先前经验不足的学习者，缩短个别差异。 (3) ．允许学习者发展出重要的「架构识别技巧」 Pattern recognition skills）。有 机会去练习如何定义出主要问题及子问题，搜寻、再认内容情境中那些资料与问 题是相关的。 (4) ．具有随机检索的能力。可立即地从影碟片中找到课堂讨论所需要资料。 (二)．叙述故事的方式 (Narrative Format)： 根据 Lipman(1985) 的说法，采用以叙述故事的方式来呈现资料，能创造出一利於问 题解决、内容丰富且有意义的学习情境。如此可使学习者更易建立类似此问题情境的心智 模式，并且可让学习者集中注意於问题解决的工作上，而非只是数学的演算。 (三)．产出性的结构 (Generative Structure)： 「锚式情境教学法」严谨的架构有别於一般故事，除了严谨性的特色外，在於他主动 不告知学习者下一步该如何做，留给学习者极大的空间思考并自己尝试去解决问题。根据 研究发现，学习者在产出性的结构里较倾向於由自己决断故事结果。在传统的教学中，一 般问题的答案通常只有一种设想与解决的方向，学习者要朝既定目标去解题，缺乏考虑实 际问题情境中存在变项。 但「锚式情境教学法」的故事是开放性的（Open-ended ），学 习者需要考虑各种可能因素，因此可能产生不同的答案， 让学习者有多面向的思路可走 ，激发学习者内在的兴趣与动机。 (四)．隐藏资料的设计 (Embedded Data Design)： 锚式情境教学教材设计上最大的特色在於隐喻资料（ embedded data ）。 所谓隐喻 资料即隐藏在故事影片中，但不明示学习者它是否就是与解题相关的资料。在文字式的问 题 (word problem) 中，几乎与解题有关的数据与语句才会出现在题目里，学习者不需要 去判读。但在「锚式情境教学」教材中解决一问题的资料却广布於数十分钟的影片， 与 其它资料混在一起。 故学习者先得对相关资料做研判、搜寻以决定所需资料。CTGV 认为 这样的设计有助於学习者主动学习。 (五)．问题的复杂度 (Problem-Complexity)： 在 Jasper Series 里所要解决的数学问题， 大多需要分解成 15 个或是更多的解题 步骤与子问题。这些需要经过谨慎的计划与设计，并且在提供真实情境中蕴含了一个具体 的目标，让学习者对问题进行分析、计划与决策。透过这种练习，可增加学习者对自己解 题能力的自信，克服他们可能会放弃解题的恐惧心理与想法。 (六)．配对式的冒险故事： 在 Jasper Series 的六个冒险故事里， 主要可分为三个主要课题：一是有关计划旅 行；一是有关经商计划；一是有关寻路计划。每一主题有两个冒险故事。这种配对式的教 材在设计上有三个目的：一‧对於所要学习的核心知识或基模有额外重覆演练的机会。二 ‧因为两个故事呈现的是不同的环境文化，可使得在达到迁移学习以外，也能帮助学习者 厘清前面所学到的各个知识技能，何者可以运用而何者不行。三‧协助学习者勾勒出类似 问题的思考。 (七)．多样学科领域的设计: 传统教学里所学的知识都按照着既定的学科传授，数学知识只会在数学课中学习，而 历史只会在历史课学，每个学科知识似乎是毫不相关，但在实际生活上并非如此。因此， CTGV 在发展教材时强调了多样学科领域结合设计的理念，如此做法将有三种优点： (１)．可以帮助学习者将数学思考延伸到其它知识领域如历史等。 (２)．可达到知识整合的目的。 (３)．可支援学习者资料的获得、分析与表达。 教材介绍 『生活数学系列：安可的假期』是一以科技为基础、刺激学习动机为设计重点, 并 帮助他们学习者学习如何去思考与推理复杂问题的教学计划。课程本身的设计是以影碟为 工具、故事式的叙述所组成的一冒险故事，因此它陈述出一复杂且待解决的问题给学习者 ，让他运用隐藏在故事陈述中的资料做问题解决的工作。延伸此一观念，便是要使学习者 做 "What if" 的思考方式，并且跨越不同的学科领域予以结合於教材中。 一、教材简介 本研究研发教材之主要课题为国小程度数学观念 ---- 四则运算、时间、时刻表、 距离、方向。 对象为国小五年级学童。本教材之发展采系统化教学设计模式, 以分析, 设计, 制作, 评监四大步骤进行。 教材软体为 30 分钟生活故事之影碟, 程式以 Authorware Professional for Windows 编辑软体在PC上操控。 硬体配备为影碟机 (Pioneer VD-4400), 电视萤幕, 及个人电脑 PC-386 以上机种 (至少含有 8MB RAM 及 20MB 硬碟 )。教学配备请参考图一。 个人电脑最主要为执行程式之运作, 藉以控制影碟 机之播放与检索，电脑控制程式主画面部份请参照图二。影碟教材样本请参照图三。 图一(略) 图二(略) 图三(略) 二、故事大纲 故事开始於文心、阿胖、安可与湘雯等四人打算利用假期时间去户外烤肉旅行，在整 个活动进行的中间，文心却不慎发生意外扭伤了脚踝，因此担误到原本预计的旅程。在这 个时候，他们除了要很快的处理意外状况，也被迫重新考虑後续活动的可行性。在影片中 我们可以看到他们从一开始讨论活动地点、准备活动所需用品、资料，也会看到他们如何 查阅、搭乘交通工具（火车）等。最後学习者将会面临故事引伸出来有关行程规划问题， 来帮助故事里的主角决定他们是否可以在规定限制之下继续其它的旅行活动并来得及回到 台北。 三、本教材之学习目标 (一)．认知技能： (1)．数学－ a.时间的计算（数学时间的计算） b.时刻表（阅读火车时刻）c.四则 的运算（旅游经费的控制） d.距离、方向的计算 (2)．社会－ a.历史文化，包括地方文化与地方特色(平溪或附近的历史文化） b.地理 景观（认识地图、与生态环境的辨认) (3)．健康教育－旅游常识的注重（受伤该送卫生所、急救、安全、落石、雨季避免到 河谷、事先收听气象报告、应带器具..） (二)．情意：(生活伦理） (1)．环保（升火烤肉－小心火烛、不丢垃圾） (2)．敬老尊贤（让座） (3)．交通安全（头、手不能伸出车外..） (4)．友爱互助的表现（受伤救助．．．） (5)．饮食的卫生（郊外饮食的卫生） (三)．动作技能： (1)．野外升火的技巧 (2)．伤者的急救包紮 (3)．地图的研判（指南针的使用） (四).主要安排的学习事项： (1).时间的计算 (2).旅费总开销及分摊的四则运算 (3).烤肉时的环保概念 (4).意外受伤时的紧急处理 (5).助人为快乐之本的精神 (五).生活教育部份 (1). 许多公共电视的节目对学生比卡通更有教育意义， 虽然电视对儿童的一些负面 影响不小，但是对於一些好的节目我们亦不可完全抹杀。 (2). 在学生选择修闲活动上， 现代的儿童或青少年都会选择如 KTV、打电动等的活 动，不良的声色场所加上学生的好奇难免会有不好的影响。所以我们鼓励学生多从事正当 的户外休闲。 (3). 从事户外休闲活动前的准备工作是避免意外事故发生以及协助活动顺利进行的 必要条件。如药箱、地图等都是从事户外活动前要考虑准备的。 (4). 在乘车的时候，如遇到年长、妇孺、或是行动不便的人， 我们都要发挥礼让的 精神，帮忙提带行李或是让出座位，在他们不便时伸出援手。 (5). 在户外的环境里，尽量避免一个人离开群体独自活动。 即使需要独自离开， 也应该要让其它的朋友知道你去哪里或者会在哪里。 研究方法 本研究采下列三种方法进行: (一). 文献分析法: 针对「锚式情境教学法」之理论,特性及相关研究加以分析,并配合本 土化环境之特性,归纳出「锚式情境教学法」在电脑辅助互动式影碟教学系统之设计原则 。 (二). 教材(影碟及电脑软体)设计: 选择适合国小程度数学观念(四则运算、时间、时刻 表、距离、方向)等问题解答之故事情境,进行脚本设计;并以电脑多媒体编辑程式 Authorware Professional for Windows进行程式撰写。 (三). 专家座谈及评估: 邀请数学老师和教学设计专家以座谈及问卷方式进行教材评估。 研究程序 教材研发采系统化教学设计模式, 以分析, 设计, 制作, 评监四大原则进行。教材制 作流程如下：(流程图请参照表一)。 一、分析准备阶段: (1)订定教学目标 (2)教材设计分析 (包括：主题分析、订定主题、决定学科单元 、教材分析、学习者分析、决定对象 ) (3)设备资源分析(软硬体设备、工作人力资源) (4)工作分析及订定影片制作之工作流程 二、影片制作阶段： (1)拍摄前置作业 1.人力、器材准备 2.编写剧本大纲 3.撰写故事剧本 4.检查并修改剧本故事之合理性 5.改编成分镜脚本及场分镜 6.场地之选择与安排 7.各项联络之准备 (2)拍摄制作 1. 熟悉操作各使用器材 2. 拍摄工作日志(进度表) 3. 工作分配表(分配每个工作人员之职责) 4. 补拍工作 (3)後制作业 1. 接洽後置作业工作场所 2. 配乐 3. 旁白 4. 剪接 5. 特效 6. 影片带完成与拷贝 (4)压制影碟 三.程式设计： (1)程式设计工作流程 (2)介面设计 (3)程式撰写 (4)程式测试及修正 (四).教师使用手册 (五)、教材评估：(1)剧本设计评估 (2)教学系统评估 (3)专家评估 ┌───────┐ │ 开 始 │ └───┬───┘ ↓ ┌───────┐ │ 理论分析探讨 │ └───┬───┘ ↓ ┌───────┐ │ 订定学科主题 │ └───┬───┘ ↓ ┌───────┐ │ 编写故事脚本 │ └───┬───┘ │←────────┐ ↓ │ ┌───────┐ ┌──┴──┐ │评估故事可行性│ │ 修改剧本 │ │ 可行性 │ └──┬──┘ └───┬───┘ ─────────┘ ↓ ┌───────┐ │完成剧本及分镜│ └───┬───┘ ↓ ┌───────┐ │ 拍摄故事影片 │ └───┬───┘ ↓ ┌───────┐ │ 影片後制作 │ └───┬───┘ ↓ ┌───────┐ │ 压制影碟片 │ └───┬───┘ ↓ ┌───────┐ │拟订程式流程图│ └───┬───┘ ↓ ┌───────┐ │ 撰写电脑程式 │ └───┬───┘ │←────────┐ ↓ │ ┌───────┐ ┌──┴──┐ │ 测试程式 │ │ 修改程式 │ └───┬───┘ └──┬──┘ ├─────────┘ ↓ ┌───────┐ │ 教材评估 │ └───┬───┘ ↓ ┌───────┐ │ 完 成 │ └───────┘ 【 表一 流程图 】 研究贡献 本研究有以下之贡献： (一)、发展本土化「锚式情境教学法」教材，并测试其有效性，以建立电脑辅助学应用 上之模式。 (二)、本研究为 CAI多媒体教学，国内多媒体教学尚处发展阶段，本研究有助於此领域 之拓展。 (三)、本研究所涉及范围广泛，需要多位专家学者参与 (如：国小数学老师，教学设计 人员，脚本撰写人员,演员，摄影师，制片等)。此研究"整合专家"经验，有助於提供日後 类似研究之参考。 (四)、本研究部分协助人员为研究生，藉由参与本计划，他们亦可获得相关专业知识及 技能之训练。 致谢 本研究系由国家科学委员会科学教育处专题计划经费补助。专题计划名称「锚式情境 教学法」教材设计发展与设计之研究 (I), 计划编号:NSC82-001-S-032-006。本研究得以 完成，感谢研究助理蒋封成、潘素满及刘君毅的协助。本研究影片拍制工作得以顺利完成 ， 感谢多位淡江大学教资所研究生 --- 梁瑞昇、赵文心、黄湘雯、黄崇桄、郑志宏、刘 修豪、陈如琇及教资系学生刘文心鼎力帮忙；并感谢铁路局、台北车站、侯硐车站、十分 车站、十分瀑布育乐公司、新月传播公司、淡江大学视教组等单位支援协助。 参考文献 Baron, J. & Sternberg, R. (1987). Teaching thinking skills. New York: Freeman. Bransford, J.D. (1988) . Designing invitations to thinking. Paper presented to the National Reading Conference, Tucson, AZ. Bransford, J., Frank, J., Vye, N., & Sherwood, R. (1986). New approaches to instruction: Because wisdom can't be told. Paper presented at the Illinois Conference on Similarity and Analogy, Champaign, IL Brown, J.S., Collins, A., & Duguid, P. (1989). Situated cognition and the culture of learning. Educational Researcher, 18, 32-41. Cognition and Technology Group at Vanderbilt. (1990) . Anchored instruction and its relationship to situated cognition. Educational Researcher., 19, 2-10. Cognition and Technology Group at Vanderbilt (1991). Technology and the design of generative learning environment, Educational Technology, 31, 34-40. Cognition and Technology Group AT Vanderbilt (1992). The Jasper Series as an Example of Anchored Instruction: Theory, Program Description, and Assessment Data. Educational Psychologist .27(3) pp.291-315. Lipman, M. (1985). Thinking skills fostered by philosophy for children. In J. Segal, S. Chipman, & R. Glaser (Eds.). Thinking and learning skills: Relating instruction to basic research (Vol. 1, pp.83-108). Hillsdale, NJ: Lawrence Erlbaum Association. Nickson, R. (1988). On improving thinking through instruction. Review of Research in Education, 15, 3-57. Salomon, G. (1988). AI in reverse: Computer tools that become cognitive.(ERIC Document Reproduction Service No. ED 295 610). Schoenfeld, A. H. (1985). Mathematical problem solving. Orlando, FL:Academic Press. Sherwood, R. (1991). The Development and preliminary evaluation of anchored instruction environments for developing mathematical and scientific thinking.(ERIC Document Reproduction Service No. ED 335 221). Spiro, R. J., Feltovish, P. S., Jacobson, M. J., & Coulson, R. L.(1991). Cognitive flexibility constructivism, and hypertext: random access instruction for advanced knowledge acquisition in ill-structured domains, Educational Technology, 31, 24-33. Van Haneghan, J., Baron, L., Young, M., Williams, S., Vye, N., & Bransford, J. (1992). The Jasper series: An experiment with new ways to enhance mathematical thinking. In D. Halpern (Ed.) , Concerning the development of thinking skills in science and mathematics. Vanderbilt University, Cognition and Technology Group. (1992). The adventures of Jasper Woodbury, Episodes 1-6 [videodiscs]. 1992 Whitehead, A. N. (1929). The aims of education. New York: MacMillan. 朱湘吉 (民 81). 教学科技发展的新纪元 --- 新教学科技期. 教学科技与媒体, 第五期, 29-39. 锺邦友 (民 83). 情境式电脑辅助数学学习软体的研究与发展。国立台湾师范大学教 育研究所硕士论文。 -- plurk http://www.plurk.com/dasea2030 face book 0934169099,0911457604 google+ https://plus.google.com/u/0/ mcdonald --

※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc) ◆ From: 140.130.189.47 ※ 编辑: dasea2008 (210.66.169.48 台湾), 11/05/2022 15:16:47