亞太科學教育論壇, 第三期, 第一冊, 文章二(二零零二年六月) 鄭美紅、李啟明 利用資訊科技教授科學︰對學生學習的啟示 上一頁 內容 下一頁

科學教學的資訊科技革新及其對學生學習的影響

以下所分析的例子將分為三類，包括：探究活動的新方法、利用互聯網技術進行科學專題研習、評估的革新。

利用資訊科技進行科學探究活動

資訊科技可用以協助進行涉及數據記錄實驗等的科學探究活動，或用以模擬科學探究過程。其好處是減低師生對理解學習過程出現分歧的機會。數據記錄實驗的結果是以預設的探測器量度出來，學生可輕易從實驗的各項干擾中找出真正的結果，而他們所作的觀察亦能更集中在探測器所收集的數據。Johnstone (1993) 總結了學生進行科學探究活動所遇的困難。從實驗各項干擾中分辨真正的結果，是學生進行科學實驗時所遇的一個主要難題；其次是科學探究的複雜性。如要進行一個預先設計好的活動，學生便需要細閱探究程序，當中可能包含一連串陌生的科學術語。學生要先詮釋這些術語，思考過程亦因而減慢。當進行探究活動時，學生須同時應用某些技能，細閱指引，作出觀察或記錄數據。這就需要大量的即時記憶力。如果學生不熟悉剛學習的術語、技能及探究程序，便要花很多功夫，才能處理數據、作出分析、比較新舊科學概念，產生有意義的學習結果。單憑單一的探究活動，學生很難可以建構與科學家相同的概念。同一概念可能是科學家經過長年累月才能發現出來。不過，學生可能會認為，自己在科學探究過程中根本不可能取得有意義的結果，於是習慣依賴教師提供正確的答案。

利用資訊科技進行科學探究活動，可減輕學生的工作量，並把探究過程分拆成較容易掌握的步驟。在科學探究過程中，學生的工作可集中在一個或多個階段。例如進行數據記錄實驗期間，學生須集中觀察探測器所錄取的結果。有關數據會自動以圖表顯示，而學生所要做的，是根據自己的科學概念，思考及分析所得結果。進行電腦模擬實驗時，學生並不需要收集數據，故可集中觀察結果，並多考慮實驗設計的其他可能性。利用數據記錄工具可促進學生的學習，但教師亦應留意其限制。進行這類實驗時，學生處理數據、在特定時間收集讀數、或以傳統方法設置儀器的機會亦隨之失去。學生亦可能忽略了利用既定軟件以外，其他可行的數據表達或處理方法。因此，教師應提供其他學習機會，訓練學生操控儀器、收集數據及設計表達數據形式的技能。

互聯網技術及科學專題

透過互聯網學習，可讓學生自行涉獵及利用最新的資訊來建立知識，並隨時隨地與人分享有關知識 (Kearsley, G., 1996)。這種技術的特性，增加了各種學習活動的可能性，亦有助建立有利的學習環境，以助學生建構概念。根據 Duffy & Bednar (1992)，建構主義學習觀的學習環境特點為：

「……內容豐富，課業真實，綜合發展及評估多個觀點，具備大量加強溝通及引用現實生活例子及難題的工具，自我反思、模擬專家解決難題，以及透過類似學徒訓練的指導模式引導學習。(頁132)」

Hackbarth (1997) 把透過互聯網學習的活動分為三類：溝通、取得資訊、分享資訊。Harris (1998a, 1998b) 亦提出18項活動體系，並將之歸納成三類：人際交流、收集及分析數據、解決難題。

Harris指出，人際交流一類包含六種活動體系：夥伴、全球化的教室、電子外觀、電子導師、答問服務及模擬。學生可透過電子郵件、通訊群組、論壇、即時文字或聲效溝通、聊天室、網上即時傳訊(ICQ)或網路會議室等音效及視像會議工具，個別或分組討論科學課題。學生及學校亦可參與一些提供專家顧問或導師服務的專題研習活動。例如「問問專家」計劃("Ask an Expert" project) 可讓參加者與數百位真正的專家聯絡，當中包括天文學家以至動物園管理員。

收集及分析資訊包括交換資訊、建立數據庫、電子刊物、電子模擬實地觀察、共同分析數據。學生須就特定的科學專題，利用互聯網或搜尋器搜集及比較所需的背景資料，以便透過電子媒介表達結果及作深入探討。這類專題的熱門課題包括：大發明家的資料庫或鳥類照相簿等。

Harris指出，互聯網可透過下列活動體系，支援擬題學習的活動：搜集資料、同儕回應、模擬解難及事情發展結果、模擬實況、以及真實社交行為的專題。「光可走多遠？」("How Far Does Light Go?")是一項辯論習作，讓學生透過互聯網所列的實證，親身探討光的特性。「我的發明」("Inventions Project")則讓參加者合作發掘解決難題的方法，並創作發明，使生活更方便舒適。以上所舉例子僅為一小部分，用以說明互聯網技術如何提升及培育學生解決難題的能力。

鼓勵學生進行科學專題研習，是協助培育學生成為獨立學習者的其一方法。在研習過程中，學生能自行設計學習過程，提出問題，訂立策略以找出解決方法，並為自己的疑問找出答案。這些活動可讓學生自行建構科學知識。透過互聯網技術，資訊來源可更為廣泛。教師可以調適者的身份，協助學生消化從網上直接取得的複雜知識。根據互聯網及其他途徑取得的資料，學生可建構與科學家一致或不同的科學概念。教師應留意學生所建構的科學概念，以及會影響建構過程的所有可能因素。

利用資訊科技進行科學評估

利用資訊科技進行科學評估，打破了多項選擇題的評估模式限制。Matinez (1993) 就電腦輔助測驗形式進行科學評估作出分析，結果發現這類型的測驗是多層面、不受限制、沒有任何提示的。多項選擇題練習只提供一定數量的選擇及可能的組合，而電腦輔助測驗的評估模式，則容許圖像形式的答案，並把回應的性質由單一層面轉化為多層面。此類評估模式沒有限制各個選擇的可能性，故可提供不受限制的回應。學生可把可能的項目以滑鼠拖曳到回應欄內，自行設計項目組合，從而增加組合的數目。由於缺乏引發修正或處理資訊的選擇，這些回應均在沒有任何提示之下產生。一般來說，資訊科技的應用將為未來的科學評估擔當重要的角色。Malcom (1993)總結了其重要性，認為科技將成為更普遍使用的評估工具，尤其就特定內容提供更豐富的問題、協助對閱讀感到困難的學習者、不懂英語的學習者、殘障學生、以及診斷有學習困難及錯誤觀念的學生。

利用科技可增加科學評估模式的可能性，這亦對評估課業的設計質素帶來啟示。由於選擇或項目組合數量增加，測驗內容對學生來說亦因而較為艱深，評估課業亦更趨複雜。教師應留意評估課業性質的轉變及學生的能力，繼而調整及融合任何新的可能性。