CIRN-國民中小學課程與教育資源整合平臺

‧得獎名稱：教育部106年「資訊科技融入教學創新應用團隊」選拔活動

‧學校名稱：臺中市立黎明國民中學

‧簡　　介：

本校於民國 96 年～105 年連續 10 年參與臺中市資訊融入教學專案計畫，持續探尋有效的資訊融入教學方法。我們在 101 年執行了「視覺化教材與行動裝置整合運用於數學教學」專案、102年執行「雲端畫數學－認知、行動、共同體」專案、103 年執行「教材自由自在，學習無所不在」專案、104 年執行「運算思維有 e 思」專案，全體教師對於打造優質數位學習環境有很高的熱忱。

以歷年執行專案的經驗為基礎，今年我們研擬了新的計畫－「STEM 數學座標大探索－融合科技與工程的數學課」。STEM 課程的培養目標中包含了科學素養、技術素養、工程素養和數學素養，並經常是基於真實問題解決的探究學習(Problem-Based Learning)。

我們計畫將「STEM科際整合」的理念應用在「運算思維(Science)」、「生活科技(Technology)」、「程式設計(Engineering)」、「數學(Mathematics)」課程，並對於相關的教材教法做進一步的研究與設計。

‧資料來源：教育雲

‧授權資訊：創用CC 姓名標示-非商業性-相同方式分享 3.0 台灣

‧主辦單位：教育部

‧承辦單位：臺北市政府教育局、國立臺北教育大學

第一節 以 Problem Based Learning 進行 STEM 科際整合教學

Problem  Based  Learning 是一種教學策略，具有以下特性：
1.以問題為學習之起點：
2.偏重小組學習：
3.融合理論與實務：
4.著重學習者主動性：

Problem  Based  Learning 教學策略下，希望能促進學習者以下三種關鍵能力：
1.Critical thinking 思辨能力
2.Problem  solving  問題解決能力
3.Self-directed learning 自我導向學習

我們的策略是以 Problem Based Learning 模式為基礎，對科學素養、技術素養、工程素養和數學素養進行科際整合教學。

第二節 整合「運算思維」與「數學」

運算思維與 Problem Based Learning 教學策略兩者都是以解決問題為核心，運算思維關心的是如何解決問題，採用「拆解」、「規律」、「抽象」、「演算」四大關鍵技能做為解決問題的基本手段。Problem Based Learning 教學策略關心的是藉由問題為導向的學習方式，讓學習者能增進「思辨能力」、「問題解決能力」以及「自我導向學習能力」。

在 Problem Based Learning 的教學策略下，對於教學活動的設計有「以問題為學習之起點」、「偏重小組學習」、「融合理論與實務」與「著重學習者主動性」這四個原則性的指引，此時若能融入運算思維對於如何解決問題的實務指導，安排學習者操作「拆解」、「規律」、「抽象」、「演算」這四個解決問題的實際行動，將有機會能使課程的進行更有效率。以下我們列舉一實例說明：

P 點座標為(3,2)，若將原 Y 軸向「左」平移 2 單位長，則 P 點座標會變成多少呢？

如上圖所示，左方的待解問題若能以運算思維融入 Problem Based Learning 教學策略，利用電腦與動態幾何模擬軟體等輔助工具的幫助，透過抽象的模型或模擬來呈現資料的意義，可協助教師與學習者建立良好的實務問題情境，對於 Problem Based Learning 教學融合理論與實務的需求將大有幫助。

第一節 PBL 整合「運算思維」與「數學」教學活動設計

一、使用 GeoGebra 動態幾何軟體進行「座標平移」教學

1、運算思維融入：

(1)運用 GeoGebra 動態幾何「模擬」軟體，透過抽象的模型或模擬來呈現資料的意義，讓學生體驗座標軸平移對座標的影響。

(2)「以符合邏輯的方式組織與分析資料」，找尋座標軸平移對座標影響的規律性。

2、Problem Based Learning 融入：

(1)思辨能力：透過操作「GeoGebra 動態幾何模擬軟體」發現移動座標上的點，相當於將點固定，而將座標平面反方向移動。

(2)問題解決能力：透過操作「GeoGebra 動態幾何模擬軟體」發現 Y 軸往左，X 座標變大；Y 軸往右，X 座標變小；X 軸往下，Y 座標變大；X 軸往上，Y 座標變小。

(3)自我導向學習：讓學生分組使用平板電腦，自己操作「GeoGebra 動態幾何模擬軟體」。

3、數學內涵：

(1)直角座標平面以及直角坐標平面的平移。

(2)學生自行操作座標平移的方向與平移量，並即時觀察座標值的變化。

(3)此操作經驗未來可延伸到線型函數、二次函數圖形的平移。

4、學習單：

5、教學活動執行情形：

6、相關能力指標：

(7-a-11) 能理解平面直角坐標系。

(C-R-1) 能察覺生活中與數學相關的情境。

(C-R-2) 能察覺數學與其他領域之間有所連結。

(C-T-1) 能把情境中與問題相關的數、量、形析出。

(C-T-4) 能把待解的問題轉化成數學的問題。

(C-S-2) 能選擇使用合適的數學表徵。

(C-C-1) 能了解數學語言（符號、用語、圖表、非形式化演繹等）的內涵。

(C-C-2) 能了解數學語言與一般語言的異同。

(C-C-3) 能用一般語言與數學語言說明情境與問題。

(C-C-6) 能用一般語言及數學語言說明解題的過程。

一、教材自由自在－讓 e 化教材在各種行動裝置跨平台使用

1. 以「應用程式虛擬化」與「桌面虛擬化」將雲端資源提供行動學習使用。

2. 以「既有的軟體系統」跨越異質平台(iPad iOS、Android、Windows)， 節省教材研發之時間與經費。

3. 以「熟悉的軟體環境」應用於教學活動，降低新技術的跨入門檻。

影片瀏覽：

臺中市立黎明國民中學 - STEM數學座標大探索-融合科技與工程的數學課

黎明數學領域想要研究不同性別的學生，在接受「平板電腦幾何物件平移與座標變換」的體驗式學習(簡稱體驗式學習活動)後，對於座標變換觀念是否有影響。因此我們設計了一個實驗，請 4 個班的同學其中 2 班接受「紙本學習單」以及「體驗式學習活動」，另兩班只接受紙本學習單。教學前，所有學生皆填寫前測卷(5 題觀念題,每一題 2 分；5 題體驗題,每一題 2 分)，教學後，所有學生皆填寫後測卷(5 題觀念題,每一題 2 分；5 題體驗題,每一題 2 分)。

1.描述性統計：

2.前測單因子變異數分析：

3.後測單因子變異數分析：

4.討論：  

由實驗的統計分析結果，雖然平板組平均分數之進步幅度較一般組大，然而平板組與一般組的差異並未達到顯著。團隊討論後認為可能是樣本太少、實驗時程太短導致平板組的影響效果不顯著。

一、長期經營，深耕資訊融入教學之菁英團隊

二、親師溝通，關注資訊融入教學之具體成效

三、協同合作，推動跨班級與跨領域之資訊融入教學

1. 推動跨班級之資訊融入教學：有助於了解個別差異，促進 ICT 團隊研發適性化之教材與教學活動。

2. 推動跨領域之資訊融入教學：有助於了解不同領域對於資訊融入教學所需軟硬體之異同，促進 ICT 團隊聚焦在各領域共通性需求，再由各領域教師研發適切的應用方式。

我們發現「Multimedia Learning」多媒體學習、「Mobile Learning」行動學習、「Ubiquitous Learning」無所不在的學習都是各領域的共通性需求，「教材自由自在、學習無所不在」即 ICT團隊對於上述需求研討得出的整合性解決方案。

四、交流推廣，激發資訊融入教學之創新作法

1. 與交通大學 AMA 團隊交流，進行 AMA 系統之推廣：

（1） 擔任國家教育研究院「AMA 數位教材設計教師研習」講師。

（2） 擔任臺中榮民總醫院「AMA 數位教材設計班」講師。

（3） 於 96、97、100、101 年辦理「AMA 教材設計研習」。

2.與 Evernote 社群交流，進行雲端筆記應用於教學之推廣：

3.與 Citrix 社群交流，進行雲端虛擬化應用於教學之推廣：