善用自造取向科技讓教學更出色
111年07月07日
【本篇報導由科技應用與人力資源發展學系 林坤誼教授研究團隊提供】 隨著自造運動盛行和實作融入教學的趨勢，教師在教學中所需要應用的科技工具種類越來越廣泛，不再僅限於資訊科技工具的範疇，更包含動手實作之工具。為了能更明確了解教師在自造取向科技工具使用上的知能，以研擬日後師資培育課程設計之建議，本研究藉由重新定義並延展原先的科技教學內容知識模型，發展出自造取向科技教學內容知識量表，並以此量表評量職前教師是否具良好的知能以運用自造取向科技工具來進行教學。本研究以165位職前教師作為研究樣本，使用驗證性因素分析來進行量表信效度之檢驗。研究結果指出，自造取向科技教學內容知識量表具備良好之信效度。此外，本研究也透過研究結果提出自造取向科技教學內容知識量表對K-12師資培育和專業發展的未來建議。 在資訊和科技發展快速的時代，教師被期待能透過更多元的方式來進行教學，相關研究舉不勝舉，例如於課堂中融入互動式電子白板、虛擬實境教學或遊戲式體驗等資訊科技工具，也因此自造取向科技內容教學知識（Maker-based Technological Pedagogical Content Knowledge, TPACK）被視為教師應具備之其中一項知能。然而，在自造運動（Maker Movement）和STEM教育（STEM Education）皆強調動手實作融入教學的重要性之下，電動工具與數位加工機具等科技工具的使用在教學中日趨頻繁，此一現象便衝擊了原先科技內容教學知識的定義。 本研究之重要性，係為因應現行教育趨勢，強調自造取向科技融入教學所重新定義之自造取向科技內容教學知識，此舉重新定位了科技所扮演之角色，並編製自造取向科技內容教學知識量表以檢視教師以動手實作為基礎之科技內容教學知識表現。本研究之亮點，係有別於以往著墨於資訊科技工具的應用，強調探討實作層面的科技內容教學知識範疇，故在本研究中科技知識的定義為手工具、桌上型機具、抑或是數位加工機具（如3D列印機與雷射切割機）之操作及認知。依據研究結果顯示，研究發展之自造取向科技內容教學知識量表包含7個面向和27個題項，具良好之信效度，可以用於檢測職前教師是否具備完備之自造取向科技內容教學知識。另研究也發現，女性職前教師對自身內容知識和教學知識相較於男性職前教師擁有較低程度的自信心，代表在師資培育過程中，應透過更多實作課程（例如工作坊、研討會、以及學習小組等方式）幫助女性職前教師深化實踐內容知識和教學知識的過程。 總結來說，本研究將科技內容教學知識的定義，由以往關注的資訊科技，擴展至自造取向科技並發展自造取向科技內容教學知識架構（Maker-based TPACK framework）（如圖1），以利於未來探討教師如何善用自造取向科技以進行教學。研究之成果已發表於British Journal of Educational Technology中，並規劃將發展之量表用於分析評估職前教師的自造取向科技內容教學知識程度，以利師資培育機構和師資培育教育者依據評量結果調整並設計合適的師資培育課程，增強教師自造取向科技內容教學知識。 圖1：自造取向科技內容教學知識架構（Maker-based TPACK framework） (a) 自造取向科技知識（Maker-based Technological Knowledge, TKMB）：以往科技知識通常指透過資訊科技工具（例如電子白板、電腦軟體等）建構知識的能力，而本研究中將TKMB定義延伸包含數位加工機具（例如雷射切割機或3D列印機等）與其它科技工具（如電動機具、資訊科技工具等）的知識和操作能力；因此，TKMB指教師具備操作不同數位加工機具（模式中之數位加工機具示意圖為雷射切割機）與其它科技工具的知識。 (b) 自造取向科技教學知識（Maker-based Technological Pedagogical Knowledge, TPKMB）：過去研究多半著重應用資訊科技工具來輔助教學，然本研究的TPKMB是指教師能應用數位加工機具與其它科技工具來支持教學，以提供學生更多元的學習資源和方式，例如妥善地使用數位加工機具來設計能幫助學生學習的教具（模式中之示意圖為教師用以示範太陽能動力應用的太陽能追日教具）。 (c) 自造取向內容科技知識（Maker-based Technological Content Knowledge, TCKMB）：不同於過去多討論資訊科技工具在教學上的應用，本研究的TCKMB指教師應用多元化的數位加工機具與其它科技工具使教學更靈活，以輔佐學生學習學科內容知識（Content Knowledge, CK），例如教師能使學生具有應用數位加工機具來表達設計構想的能力（模式中之示意圖為利用數位加工機具設計與製作齒輪模組以表達齒輪設計概念）。 (d) 自造取向科技內容教學知識（Maker-based Technological Pedagogical Content Knowledge, TPACKMB）：指教師能採用合適的教學策略，並借助數位加工機具與其它科技工具的使用知識和技能來建構更多元的教學環境、提供學生問題解決的真實教學情境，以提高學生學習的意願與表現。如教師能依照在教學過程中的觀察，妥善地應用數位加工機具與教學策略來輔助學生進行學習（模式中之示意圖為嘉義市蘭潭國中學生使用廢棄課桌椅，並透過數位加工機具加工設計製作之仿生機器人）。 原文出處：Ku, C. J., Loh, W. L. L., Lin, K. Y., & John Williams, P. (2021). Development of an instrument for exploring preservice technology teachers’ maker‐based technological pedagogical content knowledge. British Journal of Educational Technology, 52(2), 552-568. https://doi.org/10.1111/bjet.13039