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現代教育通訊
MERS Bulletin
現代教育通訊 99期 前期教訊:
第99期《現代教育通訊》
數碼教室的學與教
江紹祥博士
香港教育學院


  數碼教室是指應用電子資源和電子通訊促進學生學習的教室環境。數碼教室一般配備流動裝置及無線網絡,讓學生以「一人一機」或「數人一機」的上課模式運用流動裝置連接互聯網,存取電子學習資源及使用電子通訊系統完成課堂學習活動。數碼教室的目標在於推動學與教的範式轉移,由傳統的單向講授轉化為多元學習模式,擴展學生在課堂內接觸多元學習資源和互動討論交流的機會,推動他們參與探究學習及合作學習。

  數碼教室的學與教共有三項元素,包括教師講學、學生自習,及課堂互動。數碼教室的教師在課節開始時需要透過精簡的教學,介紹有關課節的學習目標及學習課題的內容要點。教師隨後安排學生運用所選擇的電子學習資源,配合課堂學習材料的引導,自行探索學習課題的相關知識,並與其他同學進行小組、跨組或全班互動活動,互相討論自行探索的課題知識。教師在課堂互動活動中需要適時給予學生指引,促進學生在教室內主動地建構及分享知識。

  本文在此探討一個數碼教室的設計例子。這個數碼教室是為了促進數學課題「面積」的探究學習而設。學生學習此數學課題時通常出現三類學習困難:(一)缺乏保留概念,認為經過切割和重新拼湊的圖形面積並不相同;(二)無法依指定的底找出對應的高;(三)認為只有規則圖形如長方形及正方形等才有面積,封閉而不規則的圖形則不能運用公式計算圖形面積。

  這個數碼教室選用GeoGebra設計電腦支援的互動工具,支援學生探究面積計算的數學公式。GeoGebra是一個動態幾何軟件,其繪圖區清楚顯示線軸標記,軟件的互動設計功能可以讓使用者靈活操控所顯示的幾何圖形,例如移動和旋轉圖形。數學科教師可以運用GeoGebra設計互動工具供學生用作探究學習,協助學生解決學習面積計算的三類常見困難。

  圖一展示在數碼教室內運用GeoGebra所設計的互動工具解決此課題的第一類學習困難。這個互動工具的介面顯示了一個平行四邊形,教師指示學生利用圖形移動的互動設計功能,來回移動介面上平行四邊形的三角形部分,直至介面上的圖形變成長方形。這個探究學習活動有助學生掌握保留概念,理解到介面上最初顯示的平行四邊形經過切割後,與重新拼湊的長方形擁有相同面積,同時歸納得出平行四邊形的面積計算公式是「底長乘以高度」。

圖一:運用GeoGebra所設計的互動工具支援學生發展面積計算的保留概念

  圖二和圖三展示在數碼教室內運用GeoGebra所設計的兩個互動工具解決此課題的第二類學習困難。第一個互動工具的介面(圖二)顯示了一個左上角頂點(點C)拉下的垂直線介乎對邊兩個頂點(點A和點B)之間的平行四邊形;第二個互動工具(圖三)的介面顯示了一個左上角頂點(點C)拉下的垂直線超出對邊兩個頂點(點A和點B)之間的平行四邊形。教師首先指示學生把玩第一個互動工具,點選介面上的「顯示AB線的高」項目,然後利用圖形移動的互動設計功能,沿AB線來回移動介面上平行四邊形的三角形部分,直至介面上的圖形變成長方形。教師隨後指示學生把玩第二個互動工具,繼續點選介面上的「顯示AB線的高」項目,學生此時會發現介面上的平行四邊形沒有三角形部分可以沿AB線來回移動;教師接着指示學生點選介面上的「顯示AC線的高」項目,學生此時會發現介面上的平行四邊形出現三角形部分可以沿AC線來回移動,轉變介面上的圖形成為長方形。這個探究學習活動有助學生理解到任何一個平行四邊形均有兩對底長與高度可以找出平行四邊形的面積,及歸納得出計算平行四邊形面積時指定的底與對應的高的關係。

圖二:運用GeoGebra就平行四邊形中指定的底(AB線)找出對應的高
圖三:運用GeoGebra就平行四邊形中指定的底(AC線)找出對應的高

  圖四和圖五展示在數碼教室內運用GeoGebra所設計的兩個互動工具解決此課題的第三類學習困難。第一個互動工具的介面顯示了兩個重疊的三角形(圖四),另一個互動工具的介面顯示了兩個重疊的梯形(圖五)。教師指示學生利用圖形旋轉的互動設計功能,在介面上旋轉其中一個重疊的三角形和梯形,直至介面上的圖形變成平行四邊形。學生此時會發現封閉而不規則的圖形如三角形及梯形跟規則圖形如長方形及正方形同樣有面積,教師可以就此提醒學生回想平行四邊形的面積計算公式,讓學生逐步歸納得出三角形和梯形的面積計算公式分別是「底長乘以高度然後除二」和「上底長加下底長乘以高度然後除二」。

圖四:運用GeoGebra探究三角形面積計算公式
圖五:運用GeoGebra探究梯形面積計算公式


  數碼教室的學與教靈活多變。學校需要從教師專業發展入手,讓教師及早掌握數碼教室的教學特點,以提供多元的學習機會處理各式各樣的學習差異。有關的專業發展活動需要針對數碼教室學習素材的選取或製作、學習活動的設計、同儕互動的組織及探究學習的導引等範疇發展教師能力。