網路上的電腦合作學習模式研究

王緒溢*　劉子鍵**　王瑀　賴慧(王民)

* hsuyie@src.ncu.edu.tw, 國立中央大學

** tzuchien@ficnet.net, 私立實踐大學

 

本研究主要目的在開發一個互動式網站，以數學做為特定學習領域，探討合作學習模式應用於網路教學的實施方式與成效。

研究設計以三個三年級班級組成一個學群，每班分為五組，每組包含六至七名異質能力的學生共用一部電腦。教師與研究人員根據課程內容建置一個以問題情境為主的網站，供學生以小組合作方式共同解題。在合作學習模式下，學生不僅經由實際操作多媒體程式解題，也要評論其它組學生的解答，在這樣的互動歷程中，每組學生可以獲得最佳的問題解答。從結果可以發現，合作學習模式可以增進學生的數學能力、提高學習動機，並整合教師的教學資源。

關鍵字：電腦合作學習，網路教學，非同步式討論區，異質能力分組

 

Abstract

The study, by interactive network, aims to develop a cooperative-learning model from which a mathematical-learning experiment and an empirical study can be based on.

The subjects come from three third grade classes, in which each class divided into five groups. Each group has six to seven students, who differ in their learning capability. A computer is assigned to each group. The teachers based on their course plans set up websites as problem-situations for the students to solve by cooperative teamwork. The website contains multimedia programs and feedback mechanism. Multimedia programs help students construct mathematical concepts by practice, enhance learning effectiveness by web-games, and learn cooperatively by interaction. Feedback mechanism provides instant feedbacks to the answers of each group. In the cooperative-learning model, students are required not only provide their own answers to the problems coming from the web-games but also to criticize each other’s answers. Then, each group has come up wish the best answer and to send it to computer. The outcome of the study shows that this cooperative-learning model advances the students grades in mathematic, motivate their learning attitude, and further coordinate teachers’ teaching resources.

Keywords: cooperative-learning, problem-situations website, teamwork, interation

 

 

 

一、引言

 

由於在網路上可用以輔助教學與學習活動的工具，包括E-mail、即時交談、檔案存取、遠端簽入(remote login)、電子佈告欄(BBS)、討論群(news group)、線上會議(net meeting)、特殊化資料庫，以及多目標的資訊介面(例如gopher和WWW)等，這些工具可支援與傳送教學，以加強師生與學生之間的互動[8]。正因為如此，新加坡在Accelerated Information Technology for Primary School計畫中指出，要使用Internet來建立更有效的學習環境，以適應學生不同的學習能力，且Internet應成為每一學科、每一階段教學的一部份，而不是獨立的課程。因應新型態教學情境的衝擊，教師必須嘗試架構出新的教材體系，同時也要採用新的教學方法。

隨著多媒體科技日趨成熟，Internet亦深切地影響教學與學習的型態，遠距教學(distance learning)開始消除學習情境中的空間限制，社會學習(social learning)思潮下的學習同伴(learning companion)亦發展出網路上新的學習互動模式[2]。電腦網路被視為是合作學習活動與工作的理想工具，由於網路的彈性與其內涵的潛能，在同一間教室內或分散在各地教室內的學生將可有效的合作[7]，來自世界各地的學生，透過Internet分享彼此在科學課程上的學習心得[1]。

相關文獻上指出，電腦合作學習(computer-based cooperative learning)有下列的優點[4][5]：

1.    具有傳統電腦教學之個別化、適性化以及彈性化的優點。

2.    改進傳統電腦輔助教學中，學生因為缺乏與同儕互動導致不利於社會化的缺點。

3.    學生角色由被動的接受者，變成意見的提供者，使學習者在學習的過程中居於主動的地位。

4.    在合作學習的歷程中，透過能力、經驗以及觀點較為接近之同儕間的互動，學生對於新的知識概念的接受度較高。

5.    在異質編組下，藉由楷模學習能夠讓低能力學生學習高能力學生的學習及解題策略，進而將其內化。此一內化過程不但有助於學生在該單元的學習，亦有助於學生改進後設認知歷程，有助於日後學習。

6.    在異質編組下，能力高的學生在合作學習歷程中不但可以學習尊重不同意見，亦可透過與他人互動過程，重新反省自己的認知歷程，進而促使高能力學生在解題時啟動監控歷程。

由於合作學習強調老師與學生的主動參與和彼此間的互動，知識被視為一種社會建構的結果，因此教育過程在協助同僚互動與合作，教師則變成主要的協助者，負責支援學習、提供學習機會，並鼓勵學生們一起工作，以建立共同的知識體系[3]。Silva指出：「當Internet連接到學校後，老師有新的機會，將合作學習技巧與新課程活動、專案計劃與教學方法結合。」[7]透過Internet做為媒介，教學的方式有機會進行大幅更張，課程設計則更走向主題式與專案計畫導向，而教師的角色則與傳統有所不同。Kearsley指出：「進行線上教學時，老師必須將自己的角色調整為協助者或協調者，比起傳統教室的教學活動，老師顯然必須承擔更困難的工作。」[6]除此之外，網路上的互動改變了教育上的社會原動力，它將老師和學生放在相同的地位上[6]，而隨著越來越多的網路功能被開發出來，使得教學者與課程設計者難以決定該應用何種模式來設計課程[6]。

 

二、本研究採用的電腦合作學習形式

 

本研究之電腦合作學習係將班級學生分成若干小組，每一組大約包含六名能力異質的同學，每一組學生共同使用一台電腦，藉由教師事先設計好的網頁，引導整組學生進行學習。其主要形式有三：

1.    透過網頁內容直接教導學生新的知識概念，此時同一組的學生必須相互討論，以確定對新知識概念的理解正確無誤；

2.    透過網頁提供問題情境讓學生探究發現，此時同一組內的學生必須相互提供意見並對彼此的意見提出懇切的批判，以歸納出一個最佳的答案；

3.    透過網頁的設計提供各組學生與其它組學生或其它班級學生線上即時互動的機會，此時同組學生必須針對彼端的反應進行討論，並協調出進一步的反應。換言之，電腦合作學習乃是一組學生在教師事先設計之網頁的引導下，共同參與討論並相互溝通，在互助合作的氣氛中進行學習活動。

 

三、網路教材範例

 

本研究從國小三年級數學科上下學期課程中各挑選十個單元，分別製作互動式網頁，教師在教學活動中可加以應用。網頁畫面除了提供一般靜態式的教學內容外，對於仍處在觀念建立階段的小學生而言，操作性、動態化與遊戲式的網頁表現方式顯得十分重要。本研究所建立的網站中，特別設計適當的多媒體程式，讓學生在互動中建構數學概念，並在網路遊戲中加強學習成果。

圖1即是典型的互動式網頁，學生針對畫面上所提的問題（請排出和7/10條橘色積木一樣長的白色積木），透過實際動手操弄，逐步逼近正確的解答。值得注意的是，操作過程中電腦程式會隨時將學生的操弄轉換成數學上的意義（如：右側指示出目前是6個1/10）。此一過程不僅提供即時回饋，亦促使學生瞭解每一次主動操弄下所隱含的數學意涵，有助於學生的內化歷程。

圖1　互動式網頁畫面範例

對於觀念特別重要的問題，教師則設計題目並將它們放在網站上的非同步式討論區，學生可於課後到網站上解題，並與其它組或其它班級學生一同討論，教師則可隨時上線觀察學生們的討論，從中了解學生的認知情形，以做為教學活動改進或實施補救教學的參考。由於討論區係結合特定問題，相對於一般討論區的設計，學生更可針對數學解題技巧進行討論，不會偏離主題。

 

圖2　非同步式討論區讓學生共同解題

電腦遊戲是學生最喜愛的學習活動，本研究特別設計一個網路互動問答遊戲，教師將教材內容有關的問題製成題庫，結合在遊戲中。學生在網路上尋找競賽對手，彼此輪流作答，每答對一題即可得到一個數字，成功答對兩題後，兩個數字會結合出3個算式，學生可挑選對自己前進最有利的步數，經由捷徑、碰撞等技巧，相互競爭以贏得勝利。

圖3　網路互動問答遊戲

網站中除了個別單元教材外，也有綜合活動，以跨學科、多概念的整合教材，讓學生統整過去的學習經驗。例如：圖4是先讓各組學生共同以七巧板排列圖案，再以電腦繪圖軟體繪製排列的圖案並上傳到網站中，接著小組必須共同討論，以文字方式描述自我創作的內容並標價。這部份的學習活動，同組學生必須彼此討論，相互協調出大家都能接受的成果，再將結果公佈到網站中。

圖4　學生以幾何圖形創作圖畫並描述其內容

對於各組創作的圖畫，其它組成員應根據網頁上的問卷進行評價，並於教室內發表討論，以及在紙上畫出自己組別問卷結果的長條圖。由於每一組對於每一幅畫只能填寫一份共同的問卷，因此同組學生必須在教師事先設計的問卷引導下進行討論，並協調出一致的結論。

圖5　以問卷方式評價各組的創作成果

所有組別完成標價及填寫問卷後，學生可進行線上選購，並計算選購圖畫的總金額，此金額必須在老師給定的金額下，各組應自行結算採購之後的餘額。線上選購時，畫面上會同時呈現每一幅畫的問卷統計表，各組學生可參酌每幅畫的問卷調查結果，作為自己選購時的重要參考資訊。

圖6　小組於網頁中選購其它組創作的圖畫

 

在綜合活動中，學生不僅是學習材料的生產者，也是學習過程的消費者，整個學習內容都由學生合力逐步建構充實，進而在彼此的合作下，對於過去的學習經驗加以統整。

 

四、研究結果

 

本研究從三個實驗班級中隨機選取一班，針對學生的學習狀況，前後共計實施四次評量，分別為電腦合作學習模式實施前評量一次、電腦合作學習模式實施後評量三次。評量重點在瞭解學生經過電腦合作學習後，在「數學學習」以及「合作態度」上改變的情形。其中「電腦合作學習模式實施前的評量」，主要評量學生在傳統「講述教學法」與利用黑板及書面呈現教材的情形下，學生在數學解題及合作態度上的表現情形。其中，「電腦合作學習模式實施前的評量結果」，可供作本研究的比較基準線，用以瞭解電腦合作教學模式實施前後學生表現的變化。電腦合作學習模式實施後所進行的三次評量，分別是在利用電腦合作學習模式進行學習第一個單元、第二個單元以及第三個單元完畢後進行，每次評量約間隔一個月。由於電腦合作學習對學生而言是個新奇的嘗試，學生是否會因此在電腦合作學習模式實施後的三次評量上呈現「拋物線」趨勢，值得觀察。每次評量皆包含三種評量方式，分別是「教師觀察評量」、「學生互評」以及「學生自評」。其目的是希望透過教師觀察、學生間的互動、以及學生自我反省等三個角度來建構完整的評量機制。

以下說明「教師觀察評量」中有關「數學解題」部分的研究結果，由於四次評量所針對的學科內容不同（因為數學單元不同），因此教師在「數學學習」上的評量，並非針對學生在特定學科內容的解題能力，而是奠基於學生在進行「數學學習」時「是否主動積極」、「遇到難題時是否堅持」、「數學解題時是否重視過程」等多項指標的綜合評量。教師在對每個學生進行觀察評量時除了針對上述單向指標進行評量外，亦針對整體表現進行評量，以0至5分來表示學生的表現情形，並輔以文字紀錄。

以下分別就四次評量結果的描述性統計分析表、折線圖以及趨向分析摘要表，說明實驗班級學生在經過電腦合作學習模式的實施後，依照教師的觀察，學生在「數學學習」方面的改變情形。

表1    針對「數學學習」之四次教師觀察評量的描述性統計分析表

從表1可以看出，無論前測或電腦合作學習模式實施後之三個單元的評量，學生在「數學學習」上的平均表現均大於零。

圖7 針對「數學學習」之四次評量結果的折線圖

綜合表1及圖7可以看出隨著電腦合作學習模式之實施的單元數增加，學生在「數學學習」上的表現有遞增趨勢。然而，此一遞增的趨勢是否達顯著，以及此一趨勢是屬於直線趨向，或是二次趨向，仍須進一步分析。以下將以進行趨向分析，並針對分析結果說明。

表2    針對「數學學習」之四次教師觀察評量的變異數分析結果摘要表（重複量數） (N=32)

***p<.001

從表2可以看出整體性變異數分析達顯著水準（p<.001），此意味著各次評量結果間達顯著性差異。將此一分析結果配合表1來看，可以歸納出下列結論：隨著電腦合作學習模式的實施，由教師的觀察角度來看，學生在「數學學習」上的表現有顯著進步。至於，進步趨勢為何，則進一步進行趨向分析，分析結果如表3。

表3   針對「數學學習」之四次教師觀察評量的趨向分析結果摘要表（事後比較）

***p<.00025

首先必須說明的是整體性變異數分析的顯著水準(α)是界定在 .001；由於趨向分析屬於事後比較，因此顯著水準界定為α/c(c=4)，為.00025。根據表3的分析結果可以看出線性趨向及二次趨向皆達.00025顯著水準，此意味著隨著電腦合作學習模式各單元的實施，學生在「數學學習」上會逐漸進步，但進步的幅度會有趨緩的現象。根據此一結果，進一步檢視表1及圖7，可發現隨著單元數的實施，學生間的個別差異降低，且平均分數趨近滿分(5分)。因此，本研究推論統計結果之所以會有進步趨緩的現象，可能是由於天花板效應的影響。且由於四次評量的間隔總時間約長達四個月，在此期間學生皆以電腦合作學習模式進行學習，因為好奇心所產生的學習效果理應不會延宕如此之久。經過上述的分析及推論，本研究認為電腦合作學習模式有助於學生主動積極學習、遇到數學難題能更為堅持、並且在數學解題時能重視解題過程，進一步有助於數學的學習，且長期實施該模式後，學習效果將更為顯著。

 

五、結語

 

本研究嘗試從電腦合作學習的觀點出發，結合教師、學生與程式設計師，共同建立一個國小三年級的網路數學科教材。透過網路的資源共享，教師們可在網際網路上共同建立教學資源，以網頁直接進行教學，並在網路上提供教學情境，引導學生學習。學生則在課堂上以小組內合作、小組間討論的方式，於網路上進行學習活動。而非同步式討論區的題目設計，讓學生可於課後上線解題，進行班際的交流活動，分享彼此的學習心得。教師則透過網站中的紀錄資料，了解學生學習概況，獲取補救教學的參考資訊。從結果中更可以發現，藉由電腦的互動特性，學生可隨時檢視自己解題歷程所代表的意義，網路更可即時整合學生學習過程中所產出的資料，透過合作學習的模式，學生在數學上的學習顯現積極主動，在數學學習成果的表現，也有顯著進步。

 

六、參考資料

 

[1]     Cannon, J.R., Telecommunications for primary and secondary schools: A need more than ever before., International Computing and Technology: An Electronic Journal for the 21th Century, 1(4), 329-345頁. (1993).

[2]     Chan, T.W., Chung, Y.L., Ho, R.G., Hou, W.J. & Lin, G.L., Distributed learning companion systems—West revisited. The 2nd International Conference of Intelligent Tutoring Systems, C.Frasson, G.Ganthier & G. McCalla(Eds.). Lecture Notes in Computer Science, 608, Springer-Verlag, 643-650頁. (1992).

[3]     Hiltz, S.R., Teaching in a virtual classroom. Invited papers for ICCAI’95. (1995).

[4]     Johnson, R. T., Johnson, D. W., & Stanne, M. B., Effects of Cooperative, competitive, and individual goal structures on computer-assisted instruction., Journal of Educational Psychology, 77, 668-677頁. (1985).

[5]     Johnson, R. T., Johnson, D. W., & Stanne, M. B., Comparison of computer-assisted cooperative, competitive, and individual learning., American Educational Research Journal, 23, 382-392頁. (1986).

[6]     Kearsley, G., A guide to online education. http://gwis.circ.gwu.edu/~etl/online.html.

[7]     Silva, M. & Breuleux, A., The use of participatory design in the implementation of Internet-based collaborative learning activities in K-12 classrooms., International Computing and Technology: An Electronic Journal for the 21th Century, 2(3), 99-128頁. (1994).

[8]     Swift., Enhanced learning through electronic communities: A research review., http://164.116.18.39/research_report.html.