Use Maps, Not Recipes. 幫助學生製作成功專題

二月 6, 2015
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提供學生專題概念地圖,而非專題食譜。
把車窗搖下來吧, 感受一下戶外溫暖的陽光。目前為止,這趟公路之旅一切都很美好,直到有些地方變了樣⋯⋯忽然眼前出現了警示燈,看來不遠的前方正在施工中。這時該怎麼辦?改走替代道路?回頭?還是乾脆休息一下,等到道路恢復正常,反正 GPS 導航也這麼指示?如果遇到這種事,我會查地圖、換條路,然後繼續前進。無論何時我們都想要一直前進不停留,對吧?

我們來假設另一個狀況:基於某些壓力,必須在STEM(科學、技術、工程、數學4 個英文字的字母合稱)的相關課程中加入更多專題計劃。大專院校之所以會努力增加製作專題的比例,是希望能夠提高學生的參與度,協助他們準備畢業設計、培養就業的能力,這時「學生主動」、「互動」、「實用」、「創新」都是很常聽到的關鍵字。想要學生開發合適的設計專題,同時兼具挑戰性、趣味、相關性、低成本等特色,最重要的是能在有限的時間內完成,這樣的做法並非毫無價值。有個常見的方式就是由教師指定專題,學生按照指示逐步製作,這樣可以確保在特定時間內完成(通常時間不到4 個禮拜)。當然,這麼做可以順利完成專題製作,也能夠成功避免失敗,但卻無法達到最佳的學習效果,而且學生也很難在後續的課程中把概念知識用於更棘手的挑戰。

難道我們不能提供地圖式的工程專題教學嗎?運用沿途中每個點之間的關聯,然後鼓勵學生運用概念、稍微挑戰自我,勇於嘗試每個方向?能不能捨棄一個口令、一個動作的方式?讓學生可以自行摸索學習,持續突破進步,不必時時受限於某個位置,一直到最後完成畢業專題為止。就像我們選擇其他道路以免塞車一樣。

這個構想的重點就是一點一滴學習「複雜」的概念,並且在學習過程中建立其中的關聯。靈活度高的線上教學網站也確實因此增加了,許多學科都對於這種教學方法相當感興趣,同時也樂於採用。

我在 NI 的工作就是協助教師打造出理想的工程教學法。2013 年,我們和許多教師合作,率先開發出「互動式網路學習」架構,這個特殊架構可協助學生探索精心設計過的專題資源素材,進一步克服上述的教育挑戰。這種方式比較像是提供「概念地圖」,而非「專題食譜」。學生可以從核心概念開始,依序完成引導式專題和畢業設計挑戰,而且期間都能運用符合他們程度的資源。

這些精心設計過專題包含了分層式、複雜程度不一的挑戰練習。隨著學生進展到不同的階段,他們就會理解到目前的練習項目和更高或更低程度的項目有何關聯。舉例來說,其中一個設計挑戰是打造出光譜儀。只要經過一定程度的研究,就會發現這種裝置可以讓光穿透某物質,接著量測透射程度,藉此分析物質的光譜透射屬性。這樣一來,學生就會知道自己必須掌握光線的產生與接收方式。

不過,該從哪裡開始下手這個問題顯然棘手多了。根據這種架構,學生會接觸到一系列精選的子專題,了解彼此的關聯,就可以選擇自己的方向。他們可以自行安排順序,從核心概念開始,一直到動手建置子系統。完成這些子系統之後,學生即可奠定必要的基礎,進一步打造出完整的光譜儀,而且能夠全程參與。

這項初步實驗方案於去年秋天完成,同時和塔夫斯大學的工程教育推廣中心合作驗證此構想。學生反應,他們因此相信遇到障礙時,一定有其他出路。他們喜歡可以立即運用核心概念的能力, 也透過子系統專題的整合式工作項目獲得了不少好處。這種分層式架構可協助學生運用自己所累積的能力,準備好迎接更困難的設計挑戰。

這個構想的精華在於學習核心概念、整合至一些子系統,最後完成畢業專題。完成這些中等程度的挑戰之後,學生即可做好準備,迎接畢業設計專題的到來。每一項設計都會對應到多個中等程度的挑戰,甚至需要更多概念知識;無論如何,學生都可以按照自己選定的順序逐一完成。只要設計出好的地圖, 我們就能協助學生培養批判性思考的能力,判斷解決問題的最佳方式,並且全程保持參與熱忱。結果如何?我們培養出精通技術的工程學生,他們不會乖乖照著食譜操作,而是準備好成為新一代的改革者,面對每個問題都能夠迎刃而解。


格雷琴‧愛德曼 Gretchen Edelmon
於 1993 年加入 NI,並且在 2006 年暫時離開擔任中學教師。目前她隸屬於 NI 學術行銷團隊,在此發揮 NI 產品開發和教學的經驗。她引領了全球的軟體教材開發程序,並把焦點放在完整的教學解決方案,可協助學生透過相關的實際操作經驗,確實享有「實作工程」體驗。Gretchen.edelmon@ni.com
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