一、前言

近年來資訊科技的突飛猛進，對教室中的教學實務產生莫大的衝擊與影響。電腦科技和網際網路的普及突破了傳統教室活動的時空限制，並經由促進學習者之間的互動而提升學習成效（Hiltz & Wellman, 1997）。例如，與傳統教室相較之下，網際網路上的虛擬學習環境更能引發學習者的參與，以及學習者之間的合作與互動，也因此造成班級成員之角色與人際關係的改變（Hiltz & Wellman, 1997）；其他相關的研究也顯示：「運用科技輔助的互動式學習」比「無科技輔助的互動式學習」更能導致學生產生良好的學習結果（Leidner, & Fuller, 1997）。

鑑於利用資訊科技可以促進班級成員間的互動並提升學習成效，中央大學陳德懷教授主持之大學追求卓越計劃之第一分項計劃（由中央大學許建平教授主持）中，特別規劃一項子計劃——「高互動教室」。該項計劃的研究目標即是在結合資訊科技與學習理論，以建構高互動的學習環境與應用模式，進而提升班級成員之間互動的質與量，並輔助學習者產生有意義的學習。「高互動教室」第一年（2000年）的研究中開發了教室端無線回饋系統（EduClick，又稱「按按按」系統）、學習資訊管理系統，以及題庫／素材交換中心，並於2000年由台北市政府教育局委託台北市立師院實小進行一項名為「按按按系統在班班有電腦教學上的應用」之研究案。該研究針對參與研究之教師進行問卷調查，結果顯示「按按按」系統引入教室後可以增加班級電腦的使用率，並且可以提升學生的學習興趣和學習注意力（王緒溢、梁仁楷、 劉子鍵、 柯華葳、陳德懷和黃智偉，民90）。

「按按按」系統雖然具有上述優點，且在經費限制與教室現有設備的考量下，是提升班級成員互動之較可行的方案，但是「按按按」系統本身仍有其運用上的限制（例如：學生所持的遙控裝置僅能輸入選項而無法輸入文字）。據此，2001年之「高互動教室」子計劃進一步改進之前系統的限制，並根據教室成員互動之需求，發展完成包含教學資源與班級管理中心、教學互動中心、個人數位輔助學習載具（電子書包）與教室互動資訊中心等的無線通訊學習環境，並於2002年與台北市政府教育局和南湖國小合作，進行「電子書包到校實驗方案」。該實驗方案已經完成了系統導入教室之初步階段，並於6月5日發表第一場「電子書包在教室教學應用的教學觀摩與研討會」。雖然該場研討會獲得媒體的廣泛注意與討論，但媒體的注意焦點大多集中在當前輿論的寵兒 ——電子書包（個人數位輔助學習載具），而忽略了其他相關系統的功能與在教室中可能的應用模式，因此難以讓閱聽大眾一窺全貌。

據此，以下本文將完整的說明高互動學習環境的硬體環境和介紹各項系統的功能，並舉例說明在高互動學習環境中可以應用的教學模式。

二、高互動學習環境的硬體環 境與系統功能介紹

建構主義者認為促進有意義學習（meaningful learning）之學習環境有三項特徵：首先，該學習環境中必須使用與實際世界脈絡一致的真實問題（authentic problems）；其次，該學習環境必須能表徵實際世界的複雜度並避免作業與教學的過度簡約；最後，建構主義的學習環境必須支持學習者透過社會互動而進行合作的知識建構 (Jonassen, 1991)。高互動學習環境的基本目的，即是希望班級成員在該無線通訊的學習情境中，能視乎實際需要，彈性且有效的運用面對面互動、人機互動、電腦中介互動、以及群組同步互動等各種不同的互動方式建構知識，進而促進有意義的學習 (Liu, Wang,Liang, Chan, & Yang, 2002)。

為達上述目的，高互動學習環境共包含教學資源與班級管理中心、教學互動中心、個人輔助學習中心與互動資訊交換中心等四個系統，分別建置在教學資源與教室管理伺服器（數個班合用一台）、教室電腦（教室內現有設備）、個人數位輔助學習載具（每位學生各一台），以及互動資訊交換伺服器（每班一台）等硬體中。上述四項硬體，連同電子白板（每班一個）與無線網路存取器（每班四個），構成了高互動學習環境的硬體設備環境（見後頁圖1）。各系統之建置與基本功能，請參見下表。

高互動學習環境中各系統之建置位置與主要功能一覽表

以下進一步針對各系統的目的與主要功能進行詳細說明。

（一） 教學資源與班級管理中心

在建構主義的理念下，課前準備、課中運用和課後管理教學與學習資源，是重要且必要的(Brown & Campione, 1994)。教學資源與班級管理中心的設計目的即是在幫助師生有效的準備、運用與管理相關的教學與學習資源。教師在教學前與教學後，可以經由班級電腦聯結教學資源，與班級管理中心進行教學準備與資源管理；在學習活動進行中，教師可以透過電子白板，學生可透過電子書包聯結提取與儲存相關的資源。教學資源與班級管理中心提供下列的功能：

1. 班級成員管理：協助教師根據班級與科目分類建檔，修正教師與學生的基本資料與設定學生的分組等。
2. 教材管理：協助教師依據班級、科目與進度，分類管理文字、圖片、簡報、網頁聯結和影片等檔案類型的數位教材。
3. 評量管理：協助教師編製各類題型的試題。若教師所編製的試題為客觀題型（選擇題與是非題等），系統會自動依據教師預設的正確答案，核對學生的作答資料，並進行初步的統計分析。系統會依據班級、科目、課程等，存檔學生的作答資料與統計分析結果，以方便教師管理評量結果。
4. 歷程檔案管理：協助教師分類管理教師在電子白板上的教學活動歷程，與學生在電子書包上的學習活動歷程，在必要時予以重播。
5. 學生作業管理：協助教師分類管理學生在電子書包上完成之各種類型作業。

（二） 教學互動中心

在鼓勵學習者建構知識的學習環境中，教師必須進行有效的教學引導，提供相關學習訊息，注意學習者的互動歷程，並判斷是否有介入以及重新引導的必要 (Brown & Campione, 1994)。基於上述需求，本研究建置教學互動中心，供教師在課堂上的教學使用。在一些學習模式中，學習者亦可利用教學互動中心展示學習成果（例如：專題式學習）。

教學互動中心建置於教室電腦內，教師在上課時可直接經由單槍投影與電子白板操控教學互動中心中的各項功能。教學互動中心主要可分為電子畫板和控制面板等兩個部分。各部分的主要功能如下：

1. 電子畫板
   1. 顯示教材：可顯示網頁、圖片、投影片、和試題等教材。
   2. 註記教材：使用者可以利用觸控筆或直接用手點選控制面板中的繪圖與註記工具，並在電子畫板上所展示之數位教材上進行註記。
   3. 調閱與推播歷程檔案：調閱與用不同的速率重播教師在電子白板上的教學活動歷程（例如：教師重播所示範之國字筆順的書寫，以及學生在電子書包上的學習歷程）。
   4. 調閱與轉播歷程檔案：可調閱學習者在電子書包上的即時學習情況，以及調閱學習者過去的學習歷程檔案。必要時可將調閱出來的學習歷程檔案轉播至其他學習者的電子書包，以利討論說明。
2. 控制面板
   1. 繪圖與註記：提供應用於電子畫板上的繪圖與註記工具。
   2. 推播：將特定教材（包含電子畫板上的畫面、網頁、活動歷程檔案等）推播給特定對象（包含特定學習者、特定小組、以及全班等三種方式）。
   3. 鎖定：依據上課實際需要，控制學習者電子書包的操作（包含：功能限制與黑屏）。
   4. 訊息顯示：如圖5右下角所示，每一個燈號的顏色代表特定使用者當時使用電子書包的情形，教師可藉此瞭解學習者的學習狀況。例如：綠色代表與電子白板連線中、黑色代表未連線、黃色代表作答完畢、紅色代表舉手發問）。

（三）個人輔助學習中心

本研究中的電子書包與一般的閱讀器(reader)並不相同。閱讀器可視為專供閱讀的簡易電腦，使用者可以預先將數位內容（或是電子書）下載至閱讀器中，而後可以攜帶著閱讀器在任何時間與地方進行閱讀。雖然一般的閱讀器也具備註記等功能，但基本上閱讀器的功能僅限於服務個人化的閱讀，而非支援教室中的學習，也無法促進成員間的互動，因此對於教室中的學習活動幫助有限。

在高互動的學習環境中，個人數位輔助學習載具（電子書包）是輔助學習者進行學習以及輔助班級成員間進行互動的重要硬體。本研究所採用的電子書包硬體乃廠商已開發完成的WebPAD。其主要特性為：10.4吋手寫觸控式彩色液晶螢幕，螢幕大小可供閱讀一般教材；內建 802.11b無線網路卡，可自由的聯結網路；執行Windows CE中文版作業系統，並採手寫輸入；重量輕，單手可持；以及兩側具防撞護套等。

為使本研究中的電子書包能充分發揮輔助學習與支援互動的功能。在既有Windows CE中文版作業系統、瀏覽器、以及文書處理系統之外，另建置個人輔助學習中心。個人輔助學習中心可以依功能區分為電子畫板和操控面板兩個部分。其主要功能如下：

1. 電子畫板
   1. 顯示教材：可顯示學習者自行本研究所採用之個人數位輔助學習載具（電子書包）
      下載或是由教師推播的各種教材（包含：網頁、圖片、投影片、試題等教材）。
   2. 註記教材：學習者可以利用觸控筆點選控制面板中的繪圖與註記工具，並在電子畫板上所展示之數位教材上進行註記。
   3. 聯結教材資源中心：進行搜尋資料、編製報告（個人或小組）、編製試題（個人或小組）與回答試題。
2. 控制面板
   1. 繪圖與註記：提供應用於電子畫板上的繪圖與註記工具。
   2. 開啟與儲存檔案：包含網頁、圖片、投影片、試題等。
   3. 連結網頁：亞卓市網站為其內訂首頁。
   4. 傳遞訊息：例如，在電子白板上顯示舉手發問的燈號。

學習者在電子書包上所進行的學習活動歷程與完成的作業都可經由教室中的無線網路存取點，傳回教學資源與教室管理中心進行儲存。

（四）互動資訊交換中心

為了因應高互動學習環境中龐大的訊息量，特別設置互動資訊交換中心。互動資訊交換中心就像是電話線路轉接中心，可以同時因應全體班級成員的需求，在教學資源與班級管理中心、教學互動中心與電子書包之間，傳遞訊息或指令以及提取或儲存檔案。

三、高互動學習環境的應用模式

最近的研究指出，將無線科技運用在特定學習環境下，具有許多優點，包括：促進資訊的可接近性與可使用性、協助學生在不受時空限制下參與相關學習活動、協助小組進行計劃，以及促進成員間的溝通與合作學習（例：Goldman, & Kaufman, 2001）。

儘管有前述的正面評價，但有些研究對於科技輔助教學並不抱持如此樂觀態度。Gay, Stefanone, Grace-Martin, & Hembrooke (2001)即指出：「並非每一個教學活動或學習社群都能夠或應該成功的整合機動性高的無線科技」，因為課程結構與內容、教學方法，甚至是成員特性，都將會影響無線科技在教學上的使用。此外，柯華葳與劉子鍵（民90）的研究亦顯示：當資訊科技導入教室時，除了應教導班級成員如何操作該科技的各項功能外，亦應該讓教師瞭解，可以如何有效的將該項資訊科技融入教學與學習情境中。

基於上述考量，雖然在高互動學習環境中，教學者與學習者可彈性與靈活的組合運用前述各項系統之各項功能，進行各種類型的教學與學習活動，但以下仍舉例說明兩種性質迥異之高互動學習環境的應用模式以供參考。

（一） 適性化非同步學習模式

以個別化非同步學習模式做為例子的原因，是該模式與一般教師熟悉且常用的講述式教學法相近。當高互動學習環境之系統剛導入教室時，師生之間都必須歷經一段適應期。教師一方面要熟練系統的特性，一方面又必須處理學生因科技產品進入教室後所引發之班級管理問題。因此，在剛導入高互動學習環境時，教師應用與經驗相近之模式，較容易駕輕就熟，以避免教師因為同時對系統功能操作與教學模式不熟悉，而產生挫折感，進而對新科技產生反感。

一般而言，傳統講述式教學法大致可歸納成七個教學步驟：引起動機、活化先備知識、解釋教材內容、提供學習指引、引導學習、給予回饋與評鑑學習結果。其主要優點是：過程簡單、教師容易控制，以及適用大班教學。其主要缺點則為：容易成為單向訊息傳輸、學生缺乏主動與互動，且學生不易有適性化學習的機會。

在高互動學習環境中，教師應用個別化非同步學習模式，可以改進傳統講述式教學法的缺失，提升學生的參與感與主動 性。該模式的實施步驟大略可分為下列幾點：

1. 教師進行課前準備。教師於課前經由班級電腦，在教學資源與教室管理中心中進行教材的編輯與整理。
2. 教師活化學生先備知識。教師利用電子白板上的教學互動中心，呈現之前課程的教材重點，或是推播相關試題讓學生在電子書包上利用個人輔助學習中心的答題功能進行作答，藉此活化學生的先備知識。
3. 教師講解、註記與推播教材內容，學生整理歸納重點。教師利用電子白板上的教學互動中心呈現新教材，進行講解與註記，並將教材與註記推播至學生的電子書包。學生則在電子書包上，利用個人輔助學習中心的註記功能，歸納與整理個人的學習筆記。學生如有問題，可透過傳遞訊息的方式，請求教師或同學的協助。
4. 教師說明與推播作業，學生撰寫作業。教師利用電子白板上的教學互動中心，以簡報說明作業的方式，並將作業指引、作業內容與參考資源（例：相關網路聯結）推播至學生的電子書包上。學生在電子書包上，利用個人輔助學習中心的註記功能進行作業的撰寫，利用聯結網頁的功能參考教師所提供的資源，如有必要可利用搜尋引擎尋找其他資源。若遇問題無法解決，學生除可利用訊息傳遞的方式請求教師與同學的協助，亦可直接拿著電子書包與附近的同學進行討論。
5. 教師展示與討論學生作業。學生在電子書包上完成作業後，將作業儲存在教學資源與教室管理中心，教師利用電子白板提取並展示學生的作業檔案。教師與學生們針對各個作業進行討論與歸納。必要時教師可利用群體同時互動的方式，請學生們針對展示的作業進行互評與自評。教師可以利用電子白板展示學生們的互評結果。自評與互評結果將儲存於資源班級管理中心。
6. 評量學習結果。教師將預先擬好的試題推播至每一位學生的電子書包，學生們在電子書包上進行作答。電子白板上可以即時顯示每位學生的答題狀況，教師視實際情形可以對答題狀況不理想的學生進行提示或協助。若試題類型屬於選擇題或是非題，則系統可依據教師之前設定的正確答案，檢核學生的作答資料，並分析學生個人及全班的成績。評量結果將儲存於資源班級管理中心。
7. 表揚活動。教師針對前述二項的評量結果與進步情形，進行表揚與獎勵。

（二） 小組合作的專題式學習模式

與前述適性化非同步學習模式相較，小組合作學習更能促進學習者的主動學習以及增加互動的機會，但也更為複雜。因此，在傳統教室的情境中較難落實。

建構主義強調學習者在學習過程中，利用已存在的先備知識為基礎，在師生、同儕互動的學習情境中，對新的知識加以解釋、澄清，再透過有目的的思考，逐步釐清與修正觀念，進而建構新的知識，完成有意義的學習。高互動學習環境提供學習者一個便於「合作學習」的優質學習環境，學習者利用電子書包，可隨時在討論過程中搜尋必要的資料，紀錄重要的討論訊息，展示不同的想法以提供澄清、辯論、互相學習的機會。以下以合作學習中之「學生小組成就區分法」(Student's Team Achievement Division)為雛型，並融合專題式學習的精神，設計出高互動學習環境下可以落實的小組合作之專題式學習模式。該模式的實施步驟如下：

1. 教師進行課前準備。教師於課前經由班級電腦在教學資源與教室管理中心中，先利用學生成績管理之功能，進行學生基本分數的設定，並依據學生過去學習的結果，進行異質小組的分組與設定；再利用教學資源管理之功能，編纂設計各小組的專題，並蒐集相關資源。
2. 教師進行共同說明。上課時，教師利用電子白板解說專題與相關資源的內容，並在電子白板上利用教學互動中心的推播功能，將相關指引與資源推播給各合作小組。
3. 分組學習。小組成員面對面的針對被指派的專題進行討論，必要時小組內的成員可以利用電子書包連線搜尋引擎搜尋其他的資源。小組成員透過探究、討論、溝通、辯論、澄清，與互相協助等歷程完成專題。小組成員並可利用電子書包紀錄上述歷程。
4. 整理報告。小組成員依照分工，在個人的電子書包上針對所完成的專題進行報告整理，最後利用電子書包整合彼此的報告內容，共同合作完成小組的專題報告。
5. 口頭報告。各小組推派代表，利用電子白板上的教學互動中心呈現小組的專題報告。必要時各小組可以事先擬好評量試題，利用教學互動中心的推播功能，推播至其他小組成員的電子書包上，進行評量。評量結果將儲存於資源班級管理中心。
6. 組間互評。非報告小組的同學可利用群體同時互動的方式，針對報告小組的專題報告之內容與表現進行互評。教師可以利用電子白板展示學生們的互評結果。互評的結果將儲存於資源班級管理中心。
7. 討論與歸納。教師利用電子白板上的教學互動中心展示各組的專題報告，並針對各組的專題報告內容與學生們進行討論與歸納。
8. 學習成果表揚。系統可依據前面各項評量結果，計算個人進步分數以及小組積分。教師利用電子白板展示各組成績，並進行表揚活動。

四、結論

Gay等人（2001）針對無線學習科技輔助之成效，提出一深刻的見解：「學習活動是複雜的互動系統，如果沒有注意並了解此一複雜性，『無線科技』的獨特性及機動性將容易被忽略」。的確，雖然目前已初步完成高互動學習環境的系統建置，並順利的導入實際的教室情境，但未來仍須進一步協助研究，教師將高互動學習環境中的各項系統融入教學之中、建構理想的應用模式、觀察研究在高互動教學情境中班級成員的互動情形、調查班級成員的使用態度，以及評估並修正改進系統和應用模式。

參考資料

1. 王緒溢, 梁仁楷, 劉子鍵, 柯華葳, 陳德懷, 黃智偉(民90，6月)。應用於教室內之高互動教學環境設計 ——無線測驗系統與網路教學資訊管理系統之整合應用。GCCCE 2001。中壢：中央大學。
2. 柯華葳和劉子鍵(民90，6月)。When technology come to classroom。GCCCE 2001。中壢：中央大學。
3. Brown, A.L. & Campione, J.C. (1994). Guided discovery in a community of learners. In K. McGilly (Ed.), Classroom lessons: Integrating cognitive theory and classoom practice. Cambridge, MA: Harvard Univerity Press.
4. Jonassen, D.H. (1991). Objectivism vs. constructivism: Do we need a philosophical paradigm? Educational Technology Research and development, 39, 5-14.
5. Liu, T. C., Wang, H. Y., Liang, J. K., Chan, T, W, & Yang, J. C. (2002). Applying Wireless Technologies to Build a Highly Interactive Learning Environment. WMTE 2002. (accepted).
6. Leidner, D.E. & Fuller, M. (1997). Improving student learning of conceptual information: GSS supported collaborative learning vs. individual constructive learning. Decision Support Systems, 20, 149-163.
7. Hiltz, S.R. & Wellman, B. (1997). Asynchronous learning networks as a virtual classroom, Communications ofthe ACM, 40(9), 44-49.
8. Gay, G., Stefanone, M., Grace-Martin, M., & Hembrooke, H. (2001). The effects of wireless computing in collaborative learning environments. International Journal of Human-Computer Interaction, 13(2), 257-276.
9. Goldman, P. & Kaufman, B.J. (2001). How to push an elephant through a straw: Using wireless technology in a web-enhanced skills program. International Review of Law Computers & Technology,15(3), 281-299.

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