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動動手指實驗室近在咫尺

101/06/20 18224

范賢娟｜臺灣師範大學科學教育研究所

網路世界浩瀚無限，其中不乏許多誘人的陷阱，但還是有很多人秉持著濃厚的教學熱忱，希望利用網路的特性，建構出一個讓學生樂於學習的環境，台南大學數位學習科技學系孫光天教授便是其中一例。

孫教授運用自己的資訊專長，結合網路技術與物件導向程式語言JAVA，架構一個國小自然科學領域的虛擬實驗室學習環境，希望透過這個作業平台把資訊科技融入教學。

孫教授的研究重點在於比較虛擬實驗室對不同學習型態的人所造成的影響。每個人的學習型態不盡相同，這個研究採用的是二維學習型態理論，這二維分別是「實作—觀看」與「思考—感覺」。一般人多是從具體的經驗中去感覺、思考，再把所思考的內涵轉化成一個通則，接著驗證對錯。對了之後就會基於另一個新的具體經驗再去感覺、思考……完整的學習過程就一直照這個模式循環運作。

然而，有的人在這過程中可能比較偏向某一種類型，例如，面對一個具體的經驗時，有的人比較喜歡以想像力或創造力來處理問題，稱之為分散者（diverger）；有的人會以抽象推理的方式，把事物歸納成通則，這類學習者就稱為同化者（assimilator），他們的學習型態偏好以掌握原理原則的方式來進行；有的人傾向透過實驗找出具體答案，這類型的人屬於收斂者（converger）；有的人會以直覺和親自嘗試的方式解決問題，稱之為調適者（accommodator）。

以小學課程中電磁與酸鹼兩個單元為例，孫教授在教學前先用學習型態量表把學生分類，再以準實驗教學法比較傳統教學法與網路虛擬實驗室教學法的差異。

孫教授採用物件導向程式語言JAVA設計虛擬實驗室，在電腦介面上可以看到一個實驗桌，上面放著各種虛擬實驗物件，當學生點選物件時，物件間就會起反應。例如，磁鐵放到指南針上方或下方，指針的偏向會不同，距離太遠磁力會消失；磁鐵會有同性相斥、異性相吸的反應；用滴管吸取蘇打水、檸檬水滴在酸鹼指示劑上就會有顏色的變化；滴管在實驗之後還要再沾旁邊的清水洗淨，之後的實驗才不會產生誤差，所有的操作就如同置身於真實情境一般。

孫教授認為，電腦技術已經發展得相當不錯，既然要做，就要做得像、做得好，儘量逼真，連細節都不放過。而虛擬實驗室可以詳細記錄全班學生的各種操作過程，當有人對某項操作結果感到奇怪時，老師可從紀錄中找出其沒注意到的步驟，適時地糾正，對全班學習行為也可以輕易掌握。

孫教授發現，不論學生是屬於哪一種學習型態的人，虛擬實驗室的教學效果都比傳統教學略優，而且有四分之三的學生喜歡這種教學法。

當被問到是否打算以這模式開發其他課程時，孫教授則表示，現在又有「擴增實境」的技術，利用一個平台就能讓物件在空間中呈現立體的形態，營造出像3D電影〈阿凡達〉那樣的效果，甚至操作者自己也可以融入虛擬環境中，跟環境中的物件互動。他現在對這項技術應用到教學上的發展比較感興趣，希望能讓教學內容越來越真實，進一步提高學生的學習興趣與成效。

資料來源

《科學發展》2011年5月，461期，76 ~ 77頁

擴增實境(29) 酸鹼指示劑(7) 虛擬實驗室(2) 網際網路(24)

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