科技導入的自主學習

　　孩子們與生俱來就對世界充滿好奇心，在這個動力驅使下，開始探索周遭的知識。因此，「自發」成為12年國教課綱中最基礎的出發點。近幾年數位科技大幅進步，網路及行動載具已成為居家必備的學習工具，學生很早就會利用google平台搜尋資料或觀看youtube來獲得資訊。不過，這些未經思考整理的資料很難形成有體系的概念，需要老師加以引導，幫助學生有脈絡的學習。有學者提出「科技輔助自主學習」的概念，利用「學生自學」、「組內共學」、「組間互學」、「教師導學」四個階段，運用數位平台討論困難的概念，形成共識，達到「有效率」的學習。

自然領域的數位學習

　　自然領域的學習表現主要由「知識概念」、「思考與探究」、「科學態度」三個面向組合而成，從「自主學習」的觀點來看，除了科學知識的架構外，重點還是在於「探究過程」。因為學科的特殊性，所以在自然領域的自主學習應該包含「學生自學」、「問題導入」、「實驗驗證」、「組間討論」、「教師導學」、「診斷評量」等六個階段：

（一）學生自學

　　教師分配數位任務，讓學生利用科學教學影片、課本等工具先預習，摘錄學習重點，形成初始概念。例如：教師可利用教育部「因材網」平台發布「影片學習任務」，學生透過影片掌握初步的科學知識。

（二）問題導入

　　引導學生對迷思概念提出主要問題，例如：「要怎麼增加電磁鐵的磁力呢？」再分拆成幾個研究問題，例如：「增加線圈數量會增加磁力嗎？」、「增加串聯的電池數量會增加磁力嗎？」等。

（三）實驗驗證

　　學生根據研究問題來設計實驗，操作器材進行實驗，以行動載具拍照、錄影等方法紀錄觀察重點，上傳到數位平台，例如：「因材網」、「google classroom」等。對於抽象概念，則可操作數位軟體來驗證。例如，學生對星體運行的規律很難理解，就可操作星空軟體（Stellarium）來幫助了解星體間的相互關係。

（四）組間討論

　　各組利用「投放」功能或數位平台的「討論區」，將實驗紀錄或觀察證據呈現在大螢幕上，說明實驗過程及結論，其他組可提問，報告組成員則運用自學概念或實驗數據進行解釋，澄清迷思概念。例如：有組別進行「串聯多顆電池會增加電磁鐵磁力嗎？」的實驗時，結果出現吸起的迴紋針數量均一致的情形，經過反思並與其他組別的數據相比對，發現是電線接觸不良所造成。

（五）教師導學

　　經過組間討論後，教師較能發現學生的學習難點，可適時採用證據，或利用數位工具幫助孩子澄清迷思。例如學生搞不懂「電磁鐵可以改變N、S極」這個概念，教師可用實物投影功能示範「電流方向改變，使電磁鐵的磁極改變的實驗」，或是利用PhET平台進行電流方向改變的模擬實驗，把抽象的概念變得具體化。

（六）診斷評量

　　為了瞭解學生的學習狀況，教師能利用「數位診斷工具」讓學生進行短時間的測驗，測驗結果能被記錄下來。學生自己可了解本身的程度，教師也能當作調整教學的參考。例如：教師可發布「因材網」的診斷測驗、kahoot即時測驗、google classroom線上問題等。

基於探究的數位工具

　　數位科技讓教師可以將細微的實驗放大到整個螢幕，也能將抽象化的概念具現化出來，讓學生跟老師達到同步理解的狀態，以下分為：「數位投放功能」、「數位學習平台」、「PhET模擬實驗平台」、「google試算表」、 「數位軟體」等來介紹自然領域常使用到的數位教學工具。

（一）數位投放功能

　　前瞻基礎建設計畫補助中小學建置「數位教室」，目前學校大都有「智慧電視」及教室內「無線網路環境」，能夠支援行動載具投放到螢幕上的功能。學生可以各自在平板電腦上進行紀錄，立即投放到電視上跟全班共享。例如：以往使用顯微鏡只有單個學生可以觀察到黴菌，現在利用平板電腦+手機顯微鏡，就能同步呈現不同學生看到的黴菌構造。

（二）數位學習平台

　　數位學習平台有許多種，筆者以教育部開發的「因材網」為例，介紹適合自然科教學的功能。因材網上的教學影片是以97課程綱要的能力指標來製作，每支影片約5－10分鐘，搭配2題練習題，依照各版本及單元歸類，教師及學生可用OPEN ID登入平台。教師端可發布影片學習任務，隨時能查詢各個學生的完成度，還能從影片的瀏覽紀錄中發現學生看不懂的知識點，作為教學的參考。學生端可進入觀看影片，製作學習筆記，之後可和實際實驗操作相互驗證，增加學習的效率。

（三） PhET模擬實驗平台

　　PhET提供科學與數學的互動式模擬教材，學生可隨時改變線上的實驗變因，得到立即性的模擬實驗結果，進行數位探究。例如：電池與電路對中年級學生來說，有操作及理解雙重困難，接好電路後應該會亮的燈泡卻不會亮，有可能是電線沒有連接好所造成，為了避免操作失誤帶來的影響，可用PhET上的「電路組裝套件：直流電」教材讓學生進行數位模擬，了解電流移動方向及電路概念，為六年級「電流磁效應」概念打好基礎。

（四） google試算表

　　自然領域相當重視圖表的判讀，尤其是將實驗記錄轉換成圖表的能力。google試算表可進行同步編輯，學生可用各自的行動載具登錄實驗數據，教師只要預先設定好函式，就能彙整數據輸出成長條圖或折線圖，學生能立即看到實驗結果，用來作為結論的佐證。

（五）數位軟體

　　Stellarium星空軟體能模擬天空中的恆星、行星及衛星，拖動時間軸則能看到其運行的軌跡，將抽象的天體運行概念，用很直觀的方式讓學生看到。

　　Quiver是一款3D擴增實境的模擬遊戲，教師可以到Quiver的網站下載有關科學的圖案卡，學生則在平板電腦上安裝Quiver的APP，利用鏡頭掃描圖案卡，螢幕上就會出現立體的動物，可以從不同視角觀察牠。例如：用手機掃描金剛鸚鵡的圖案卡，螢幕就會出現彩色的鸚鵡，點選牠，就會飛翔，移動手機到不同角度，可以觀察牠飛行的各種姿態，很適合用在「動物構造與運動」的教學活動中。

診斷式數位評量工具

（一）因材網診斷功能

　　教育部的「因材網」具有學習診斷的功能，教師可以發布「測驗」，學生進行線上填答，系統會回報師生測驗結果。此外，教師還可以發布「縱貫性測驗」，如果上位科學概念不會，系統會自動派送前一個概念題目，直到答對為止，這種測驗結果能讓教師知道學生的程度。例如：教師發布高年級「電流磁效應」的題目，學生答錯，接著系統再測中年級「電流」的題目，學生也答錯，代表教師必須先幫學生建構「電流」概念。

（二） Kahoot！限時問答遊戲

　　Kahoot！是一款互動式問答測驗，教師預先將題目及答案建置在Kahoot！平台上，測驗前啟動題目，產生教室代碼，學生只需連到Kahoot！網址並輸入教室代碼及暱稱，就能和全班同學同時答題，每次答題後都會出現各選項答題人數，如果錯誤率太高，教師可即時澄清學生的迷思概念。目前教科書出版社大都有建置對應課本的Kahoot！測驗卷，教師可在教學活動結束進行即時線上測驗。

（三） Coggle線上心智圖

　　實驗紀錄和筆記有助師生瞭解科學概念建構的情形，不過紙筆紀錄較花時間，也不易分享。當學生進行自學的時候，可以採用Coggle線上心智圖整理科學概念，再輸出成JPG圖檔，如果要補充，也可以隨時修改。

數位讓學習更有效率

　　有些自然科的抽象概念不易理解，經常造成教與學的困難，可以用數位工具來模擬真實世界，建置科學心智模型，之後再操作實驗，學生較能理解科學概念。此外，科學強調紀錄、證據、思考、解釋，運用數位科技實現協作式學習，線上統整各組數據並進行即時分析，以無線投放方式呈現觀察證據，讓學生更容易抓住報告重點，進行有效的論證反思。學習後立即測驗能幫助師生了解教學成效，運用數位工具來評量能有效節省時間，達到精準教學的效果。