情境学习对教学革新之回应

徐新逸
淡江大学教育科技学系副教授兼系主任暨研究所所长
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壹、前言
二十世纪以来，问题解决的教学倍受重视，因为这是每一个学生应有的基本生活技能。问题解决的技能主要在于帮助学生「学以致用」。在学校里，知识的学习，本应旨在应用在日后生活当中，因此如何提供一个有助于强化学生问题解决能力的学习环境，当是教育工作者的责任。问题解决，简单说，可分成二大类。一是将概念性的知识导入情境，而不需思考数字上的问题，这种较质化的问题解决途径，为「科学化的问题解决」(scientific problem-solving)；相对地，一是教导学生认知技能的迁移，并运用数字为计算工具，这种较量化的问题解决途径，称之为「数学化的问题解决」(mathematical problem-solving)。这二种技能是学校教育理应重视的教学目标，但身为教学设计者，如何能设计课程增进学生问题解决的能力呢？ Mayer & Gallini (1990)建议应从教材、学习者、测验与学习情境四方面考虑。本文以当今建构主义声浪中主导的「情境学习论」为主题，介绍以一个情境化的数学教材「生活数学系列」，并探讨其对未来教学型态之影响，尤其是针对现行数学教育之问题，提出情境理论与科技整合之教学模式，及本土化的教材，盼能提供国内教学革新之参考。
贰、当前数学教育问题与教学方式之省思
数学教育的重要性是无庸置疑。然而，身为教育工作者，我们更关心的是，现行的数学教学方式是否能培养学生去面对二十一世纪的科学发展。事实上，根据多位国外学者及机构对现行的中小学数学教育的研究(例如：美国国家数学教育委员会(National Advisory Committee on Mathematical Instruction, NACOME)于1975年对国小数学教育的报告及美国国科会于1978年的报告)，皆显示现行的数学教育有一些缺失，譬如：
(一)数学常误为是个静态的学科，其实数学更应包含探究性的问答与思考训练。就因为有此误解，造成教师只专注于「运算」、「代数」、「几何」、「三角函数」等课题的知识传授，而忽略了现实生活的应用及科学化的思维训练。
(二)数学课程的安排太注重让学生「接收」别人的经验，而忽略了鼓励学生「建构」有意义的自我经验部份。为此，学生如同「复印机」，只会复制，但不会应用数学知识以解决问题。
(三)教师的角色多定位为选择课题、根据课程表决定活动、传授数学知识、解释、改成绩、及管理秩序。教师缺乏多样化的课程活动选择，及缺乏足够的素养去安排课程，其工作与理想中，如何去帮助学生形成数学概念及了解数学学习的本质相差甚远。
此外，反观我国数学教育，亦可发现问题之存在。根据1994年「国际数理成就评量」(IAEP)对世界各地国小数学能力测验及之后师大数学研究所对此测验的评析，认为台湾地区的学生在概念理解与计算能力的表现均属高分，但在解题过程及推理能力的表现上却差人一等(曹铭宗，民83)。这种现象说明了台湾学生对于数学成就的养成，偏重于数学知识(公式)的记忆与计算过程。而且，一般学生只会用老师教过的方法解题，严重缺乏自己的想法与分析复杂问题的能力。更甚者，却又无法有效将学校所学的知识活用到日常生活当中，也就是说学生所学到的这种知识即为Whitehead(1929)所言的「僵化知识」。
这样的结果，对科学教育者无非是一项提醒与省思。因为生活本身即是一连串问题解决的过程，知识应被视之为工具，是被用来统整、活用、及解决问题而非仅是片断地记忆。况且以目前信息加速化的社会，我们无法预测新一代往后需要学习的知识型态及问题种类，更无法将学生所要面临的问题一一教完，因此培养学生问题解决及推理思考能力，应是现今科学教育的当务之急。
晚近教育学者提出「情境学习」(situated learning)，盼能改进以上之问题。「情境学习」主要强调主要强调(1)教学活动的属实性(authenticity): 强调知识的学习应建构在真实的活动里。因为，唯有学习者在真实的活动中运用其所学的知识,才能膫解知识的意义,产生对知识的认同,进而珍惜此知识的价值,且视其为解决问题的工具; (2)以认知学徒制(cognitive apprenticeship)为策略: 强调学习活动应与文化结合(enculturating)，且应提供一个像是给学徒见习的环境。因为让学生借着在学习脉络(context)中的摸索，才能让他发展出多种属于自己问题解决策略，以便日后易于应用。以下将介绍「情境学习」之理论。
参、「情境学习」之理论与组成因素
情境学习强调知识是学习者与情境互动的产物，且本质上深受活动、社会脉络及文化的影响(Brown, Collins, & Duguid, 1989)。情境认知学者试着从坊间一些从事谋生工作的普通人身上找出其善于解决问题能力之来源，他们发现这些人(譬如:修车工人、木匠、杂货店老板、面包师傅等)并不如专家们受过专业的训练，思考的模式也并非像学生或生手们倚赖理论模块或学理法则行事，但却能如专家般地解决工作上的疑难杂症，确实令人好奇。究其原因，不难发现其实这些人是非常投入在真实的工作活动中，并依据平日生活中与情境互动的的经验而产生问题解决之技能，这种现象即反应了知识的习得是在情境中建构而成之说。
Brown, Collins, & Duguid(1989)对这些工作者的观察为情境学习论作了最佳的范例说明。对于情境学学习的组成因素，Collins, Brown, 及Newman(1989)提出一种修正模式，其其中包含四大内涵：(1)内容：包括学科知识、捷思策略、控制策略、及学习策略。(2)方法：包括示范、指导、鹰架支撑、阐明、反省、及探索。(3)顺序：包括复杂度逐渐增加、变化性逐渐增加、由部份技能到全面性技能等。(4)社会性：包括情境学习、专家演练环境、内在动机、开放性合作或竞争等。此外， McLellan(1996)认为情境学习应包括了八种因素配合，计有:故事、反省、认知学徒制、合作学习、指导、指导、阐明学习技能、及科技。
其中，科技可增进学习资源的广度、深度及变化性，及提供学习者亲自参与之经历与临场感(first-person experience)并有助于增进其参与感及学习动机，因此是支持情境学习之有利因素。举例而言，藉由科技可复制或剪辑专家及生手之表现，并经二者比较可提供“反省”(reflection)及“指导”(coaching)的功能。摄影机、录音机、计算机、虚拟实境、电讯传播系统、网络资源等皆是科技支持情境学习之可能方法。但情境学习论强调的是知识是必须在真实情境的脉络中习得，因此科技所能提供的脉络计有三类：(1)实际的工作(学习)情境；(2)高度真实性的替代品；或是(3)藉由影像(video)或多媒体程序提供的工作(学习)情境，此种称之为「锚式情境教学」(anchored instruction)，将在下段文章中绍之。
肆、 「情境学习」与科技之产物---『锚式情境教学』
「情境学习」的提出,引起了学界对传统教学的反省。 美国Vanderbilt University的认知科技群（CTGV）更进一步提出了具体的教案及理论结构。他们以「情境学习」的理论为基础，运用新科技来研究学习者的知识建构历程，提出了「锚式情境教学」(anchored instruction)。「锚式情境教学」，主要为该教学主要精神在于生活中有许多可资应用的素材范例。此种教学将问题重点定位在一个情境中，引导学生借着情境中的资料发觉问题、形成问题、解决问题，藉此让学习者将数学或其它学科解题技巧应用到实际的生活问题当中。
有关「锚式情境教学」的构想，最初可以从「The Young Sherlock Project」教学计划和电影「Oliver Twist」来举例说明。此二个计划设计最主要是分别利用电影 The Young Sherlock Holmes（侦探福尔摩斯传）和电影 Oliver Twist (孤雏泪)为教材来提供探索情境。最主要的目的是帮助学生学习语言艺术和有关社会学的内容。这两个故事在时代背景上具有高度的相关性，借着电影 The Young Sherlock Holmes 和 Oliver Twist 这两个故事的冒险情境，可以提供深度的问题，藉此探讨有关于历史的准确性。影片所描述的时代背景是在英国，而教学目的之一是要使学生能够对于当时维多利亚时期英国的真实生活，形成完整的认识(CTGV，1990) 。 此外，一些学者也就电影 Raiders of the Lost Ark (法柜奇兵)的前14分钟作为教材。随着主角Indiana Jones 的冒险历程，所衍生出来观众对剧情合理性之质疑，以作为训练对问题解决与思考能力的教材。
然而，像以上那些利用坊间商业电影为情境的教材，纵然能高度提升学习兴趣、节省制作成本，但是并不可能有目的地囊括所有需要的学习事项。能够找到合适的电影而应用之，固然很好，但是如何去找？ 倘若找不到，又该如何？ 何况商业电影的制作目的，原本就与教学节目有所不同。于是，一些学者提议根据学习目标，自行开发这样的电影教材，并基于方便检索等理由，将之压制成影碟，并以计算机操作。像是由James S. McDonnell Foundation赞助、Vanderbilt University所设计发行的教材：The Adventures of Jasper Woodbury (Vanderbilt University, 1991)，简称 The Jasper Series，为创新且最具代表性之产品。此教材是一系列的影碟冒险故事，其最初的发展是针对数学能力以及问题解决策略训练，而此教学同时也希望能发展学生学习科学、历史与文学的概念。整个影碟的故事发展是随着一个名叫Jasper Woodbury的年青人所经历的冒险故事所衍生之待解决的问题，以作为整个教材学习目标之伏笔。
陆、本土化教材『生活数学系列』之介绍
CTGV的 The Jasper Series 之情境设计定位于美国以田纳西州为中心的东南部文化背景中。许多中美文化上的差异，如：距离计算单位(公里vs.英哩)、汽油计算单位(公升vs.加仑)、生活习惯、交通工具、地理环境、语言等之阻碍因素，即使将之翻译成中文教材，也不适用于国内学生。因此，笔者在国科会专题计划支持下开发了二套本土化「锚式情境教学」教学系统『生活数学系列之一：安可的假期』(民82)及『生活数学系列之二：小珍的抉择』(民85)。 这是一以计算机科技为基础、刺激学习动机为设计重点,并帮助他们学习者学习如何去思考与推理复杂问题的教学计划。 课程本身的设计是以光盘为工具、故事式的叙述所组成的一冒险故事，因此它陈述出一复杂且待解决的问题给学习者，让其运用隐藏在故事陈述中的数据做问题解决的工作。延伸此一观念，便是要使学习者做 "What if"的思考方式，并且跨越不同的学科领域予以结合于教材中。
『生活数学系列(一)：安可的假期』：故事开始于文心、阿胖、安可与湘雯等四人打算利用假期时间去户外烤肉旅行，在整个活动进行的中间，文心却不慎发生意外扭伤了脚踝，因此担误到原本预计的旅程。在这个时候，他们除了要很快的处理意外状况，也被迫重新考虑后续活动的可行性。 在影片中我们可以看到他们从一开始讨论活动地点、准备活动所需用品、资料，也会看到他们如何查阅、搭乘交通工具（火车）等。最后，学习者将会面临故事引伸出来有关行程规划问题，来帮助故事里的主角决定他们是否可以在规定限制之下继续其它的旅行活动并来得及回到台北。
『生活数学系列(二)：小珍的抉择』：故事缘起于国小五年级学生小珍拥有一支和模范生王仪芬刚疑失一模一样的卡通表，在被同学怀疑与害怕不得老师信赖的恐惧感下，产生逃学行为，途中碰见安亲班的同学阿良、美满、小胖。他们建议小珍可去找住在士林的阿妈出面帮忙，故事于焉展开......。在影片中我们可以看到单亲家庭、如何搭乘公交车、健康食品、同学友爱互助等过程，最后学习者将会面临故事引伸出来有关如何购买游乐券？及在限制回家时间前，如何计算回家时间？去帮助故事里的主角决定他们是否可以在规定限制之下，解决他们的问题。除此之外，亦呈现了生活的问题待思考及解决，例如：如果你被人冤枉，你会选择用逃避的方式解决吗？如果真的犯了错，你会怎么面对？...等。
学习目标(以『小珍的抉择』为例)
一. 认知目标
数学－
．时间的计算（数学时间的计算）
．四则的运算（经费的控制）
．公交车路线图（阅读公交车路线图）
．距离、方向的计算
b. 社会－．法治的重要
c. 健康教育－．正确的饮食观念。
二.情意目标
a.亲情的重要（单亲家庭、安亲班......）
b.友爱互助的表现（同学之间．．．）
c.饮食的卫生（健康食品）
d.逃学的坏处
三.动作技能目标
a.会搭公交车
b.会辨别健康食品
c.公交车路线图的阅读分析
四.主要安排的学习事项：
a.时间的计算
b.费用的计算
c.拜访亲朋的礼节
d.培养正确饮食观念
e.同学间要互相帮忙信赖
五．生活教育的部份，探讨许多当前议题：如单亲家庭、安亲班、健康食品等，与模范生是否就不会犯错？问题学生就不会有好表现？这些争议话题，希望能透过这样呈现方式，让老师去指导养学生能够培养出适宜的独立思考与批判能力。
此二套教材之主要课题为适合国小高年级程度数学观念----四则运算、时间、时刻表、距离、方向。 教材软件为15-30分钟生活故事之光盘, 程序以Visual Basic撰写。 硬件配备为个人计算机PC-486以上机种(至少含有8MB RAM 及20MB 硬盘,及 8倍数以上光驱)(部份『小珍』的画面详见附录)。这种学习方式是谓「寓教于乐」，因为学习者在观看故事之余必须循着故事中的情节及内容来解决这教材中所呈现待解决的问题。
玖、结语
目前及未来课程的设计皆受到「建构主义」及「情境学习」之理论影响，且「问题解决之研究与教学」亦是现今及未来教育之重心之一。本文试着以「情境学习」之观点并结合科技，提出有助于problem-solving之学习环境、并介绍属于我们本土的教学教材，希望能够为我们的传统的教学活动注入一股新活力，并盼此教学模式能对国内教育界之教学方法革新提出抛砖引玉之功效。。
参考书目
徐新逸(民82)。锚式情境教学教材设计、发展与应用之研究(I)。国科会科教处结案报告(NSC82-0111-S-032-001)。
徐新逸(民84)。锚式情境教学教材设计、发展与应用之研究(II)。国科会科教处结案报告(NSC84-2511-S-032-001)。
徐新逸(民85)。锚式情境教学教材设计、发展与应用之研究(III)。国科会科教处结案报告(NSC85-2511-S-032-002CL)。
曹铭宗(民83)。台湾学生数学好吗？联合报，83年1月3日。
Brown, J.S., Collins, A., & Duguid, P. (1989). Situated cognition and the culture of learning. Educational Researcher, 18, 32-41.
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Cognition and Technology Group at Vanderbilt (1991). Technology and the design of generative learning environment, Educational Technology, 31, 34-40.
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Collins, A., Brown, J., & Newman, S. (1989). Cognitive apprenticeship: Teaching the crafts of reading, writing, and mathematics. In L. B. Resnick (Ed.), Knowing, learning and instruction: Esssays in honor of Robert Glaser (pp. 453-493). Hillsdale, NJ: Lawrence Erlbaum Associates.
McLellan, H., ed.(1996). Situated Learning Perspectives. Englewod Cliffs, NJ: Educational Technology Publications.
Vanderbilt University, Cognition and Technology Group. (1992). The adventures of Jasper Woodbury, Episodes 1-6,[videodiscs],1992。
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