研究領域

∥ 張國恩教授 ∥ 宋曜廷教授 ∥ 劉子鍵教授 ∥


  擴增實境是近年來學習科技的重大革命,張國恩教授從技術面與教育應用面著手,運用擴增實境能夠連結虛實資訊的特性,發展具關鍵性的應用技術以及教育方面的實證研究。其專長領域條列如下:

◆ 電腦模擬式學習
◆ 數位學習
◆ 網路化企業訓練
◆ 行動學習

 

 
 

▍近年代表五篇著作

(一) 在概念改變學習的輔助工具中,電腦模擬學習策略極具潛力。本文探討學習者在電子學二極體單元可能存在的迷思概念,並建構概念改變學習系統,此系統結合了POE(Prediction-Observation-Explanation)概念改變與模擬學習策略。本文也透過實徵研究探討其對促進電子學二極體單元迷思概念矯正與學習的成效。實驗是以大學工程科系的34位大二學生為對象,研究結果顯示概念改變學習系統對促進電子學二極體單元迷思概念矯正與學習均具有顯著成效。研究發現在概念改變過程中,藉由建構概念衝突的情境有助於提升迷思概念矯正成效,實驗結果也顯示,對於二極體模型與半導體特性方面的迷思概念具有超過80%的矯正成功率,而對於電壓、電流的基本定義及其與不同二極體概念間整體分析的迷思概念,矯正成功率較低。 


(二) 『擬題』是一種透過經驗的轉化以有效提升學生思考的教學策略,此策略在許多領域都被廣泛討論。本研究主要目的是探討以科技輔助擬題策略的可行性。主要依據擬題與遊戲理論的設計原則,設計一個結合遊戲式問答的擬題與解題系統,並探討遊戲式擬題活動融入數學學習,對於學生擬題能力、解題能力及神馳經驗的影響。本研究以台北市國小五年級四個班級共92位學生為樣本,兩個班級提供遊戲式擬題系統,兩個班級則實施傳統紙本擬題,藉以探討遊戲式擬題系統對於學生擬題能力、解題能力與心流經驗的影響。結果顯示學生在擬題能力、解題能力方面有顯著的促進效果,遊戲擬題系統也能有效的產生心流經驗。 


(三) 為幫助學習者透過外在表徵的觀察與體會以及概念模型的探索與省思,以充分理解複雜的抽象概念內涵。本研究建構兼具「視覺化呈現」與「模擬操作」模組的電子學模擬學習軟體,並以49位大二學生為實驗對象進行教學實驗,探討學習者使用具模擬操作與無模擬操作的模擬學習軟體之後,其學習成效與學習歷程上的差異。研究結果發現搭配模擬操作的學習軟體其學習成效優於無模擬操作的學習軟體,由此可見,視覺化學習若能搭配適切的模擬操作練習,確可有效提昇學習成效。分析其學習歷程,亦發現學習者能否應用模擬操作練習與舊有的知識模型相互驗證並逐步釐清,乃是確保學習成效的重要因素。 


(四) 研究主要探討利用無限手持系統(wireless handheld system, WHS)支援學生進行個別及合作之中文閱讀活動,並幫助中文教師在中文課堂中有效實踐閱讀策略的教學。研究發現使用WHS有助於學生在閱讀理解過程中利用閱讀策略,並提升小組閱讀之合作學習效率。


(五) 本研究實踐一個三階段問題解決為主之估算教學情節,並將之與行動科技結合,目的為提供小學教師一個有效之電子工具來觀察學生使用估算策略的情形,並在學生進行估算策略選擇的討論中,支援小組或是全班的討論歷程以解決日常生活中有關估算的問題。研究對象為28位隨機抽樣之四年級學生,這些學生隨機分派至實驗組(行動科技輔助問題解決估算教學)與控制組(傳統問題解決估算教學)。研究結果顯示,問題解決估算教學可有效幫助學生學習估算技能,而透過行動科技的輔助,學生在問題解決過程中的討論與合作行為更為有效,並且行動科技輔助問題解決估算教學能幫助學生建立估算策略之後設認知知識,表現出更具彈性的估算策略應用能力。  
 
 
 

▍各項研究領域及成果

◆ 擴增實境 AR   
  擴增實境是近年來學習科技的重大革命在技術層面是屬於情境感知下的一個應用方式。其技術核心特性在於將虛擬資訊與真實世界以視覺化的方式連結在一起,改善情境感知架構其資訊與目標物分離的缺失。過去不少研究運用擴增實境在各種領域增強傳統知識體的互動與擴充性,取得良好的成效。研究團隊分別以技術面與教育應用面著手,運用擴增實境能夠連結虛實資訊的特性,發展具關鍵性的應用技術以及教育方面的實證研究。

 

◆ 語文數位學習     

  語言能力是國際化的重要工具之一,華語文是繼英()日語之外,另一個全球國際人士亟欲學習的語言。同時,數位學習伴隨著資訊科技的進步及新世代學習者的需求而風行,張教授領導研究團隊進行華語文與數位學習媒合之研究,深度探究華語文的聽說讀寫能力培養,全方位創造完全學習的機制,分別從「學習歷程」、「資訊科技」、「語料庫」、「華語教材設計」、「華語教學策略與師資培訓」、「華語學習模式」、及「華語能力評量」等面向進行研究,並與相關機構(教育部、僑務委員會、文建會、資策會)進行推廣合作。在產業面,為了使研究成果發揮真正的社會效益,團隊積極與臺灣華語文產業推動聯盟進行交流,促進產官學之合作,帶領臺灣推廣正體字文化及華語文數位學習。近年來努力帶動華語文與科技之研究,並擴大研究群。2009年迄今已有若干研究成果。

 

◆ 多媒體與行動載具輔助數位學習活動   

  多媒體與電腦輔助數位學習活動可以有效促進教學效能,本研究以電腦輔助教學的方式,並結合多媒體理論,創造各類有利於學生進行數位學習的學習活動。近年來更是結合行動載具而發展出一些教學應用。


◆ 知識管理在教師社群應用的研究與系統製作     

   數位學習環境下,教師在面對運用更多新穎教學方式的挑戰與需要培養融入教學技能的衝擊下,需能更具效率地於線上進行教學,並與其他教師進行知識分享與資訊交流。爰此研發教師數位教學知識管理整合環境
WIDE-KM平台(http://elearning.ice.ntnu.edu.tw)近年於該系統嵌入更多依據Web 2.0理論之互動功能,包含活力指數模型、微網誌等social interaction功能,且這些功能亦已經開發完成並已經新增供全國教師使用,目前網站相關文件項目的資料筆數,網站會員已達到30,009(2012129日統計),教案與學習單5,008件,補充教材資源3,946件,教師個人文件9,795件,學生學習資源1,873件,學生學習作品3,607件,教師社群專案58件,社群資源分享610件,學生小組專案91件,小組資源分享655件,與相關討論議題4,136件。

 

◆ 數位學習品質認證發展與推廣   

  創立數位學習品質服務中心,完成數位學習品質服務與教材兩規範,據以制訂數位學習機構的服務機制與數位教材之製作流程,可讓企業或組織利用品質規範進行流程及服務的檢核與認證。例如在數位學習教材部份,品質之評鑑是分別經由教材內容、學習導引、教學設計、教學媒體及創意等五大面向,進行品質檢視。
  另透過張教授之規畫,數位學習品質服務中心於2010年也新增服務項目,包括制訂互動式電子白板教材軟體規範及硬體規範V1.0版及準備度;也輔導6家企業(英業達、小磨坊、國霖機電等)與產業(南一、人上人等)進行數位學習品質改善。學習類應用程式(APP)認證規範也在2012年正式上線。
  此外,中心也與德國學習機構網及比利時瓦隆通訊共同創建epprobate,此為首次針對數位學習教材之國際品質標章,讓中心晉身為國際品質認證機構。臺灣、德國與比利時是此品質認證規範發起國家,共同合作開發此機制。現有代理商包含丹麥、英國、美國、臺灣、比利時、葡萄牙、瑞典、德國、西班牙、及希臘等10個國家之數位學習機構/單位。此品質規範與輔導之過程與經驗也於2011年編著成專書”數位學習品質管理” (高等教育出版)。 

 

◆ 電腦模擬學習環境的應用研究   

  電腦模擬的學習環境可幫助學習者跨越理論與實際情境上的鴻溝,運用模擬作為中間媒介,可以連結真實現象與它的理論模式。電腦模擬融入適切的教學策略或學習支援機制,將發展出更精緻而有效的發現式學習環境,為資訊科技融入科學與工程領域的教學與學習帶來新的契機。

 

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