為讓學生透過自身思考去學習,國立臺灣師範大學工業教育學系洪榮昭教授建立許多可以提供現場教育的數位學習新教材。
攝影/張傑凱

「傳統科學實作教學,往往是由各領域的菁英把學術的最終成果直接教給學生,讓學生背誦記憶。」洪榮昭直指傳統教學的問題,就連科學教育也不例外。

他提到今年108課綱提倡了新教法,希望透過更多的「探究式學習模式(Prediction-Observation-Explanation,簡稱POE)」,讓學生透過自身思考去學習,不只是記憶前人成果,這樣才能因應未來更多變的時代。

不過洪榮昭認為,除了需要更多的探究實作教材之外,他測驗學生的學習反應,發現在POE探究式學習的「觀察」與「解釋」之間加入了「Quiz」(小測驗),針對學習流程的內容進行小評量,在後續更能幫助學習者解決學習流程中的疑問。

洪榮昭將傳統的POE模式加上Q(小測驗)推衍成『POQE模式』。
圖表繪製/李昀

「將傳統的POE模式加上Q(小測驗)推衍成『POQE模式』,就可以建立許多可供現場教育的數位學習新教材。」洪榮昭說過去的研究發現認知負荷越重,導致學習成效降低,但他藉由POQE 探究法減少了認知負荷的影響,有效降低學習壓力,增加實質學習成果。

他說:「透過電腦和網路,用類似遊戲般的互動體驗,達到學習的效果。畢竟相較於紙書,網路與數位是現在孩子更為熟悉的介面。」

從孩子感興趣的數位遊戲出發

洪榮昭研發POQE模式教材多年,他進而介紹研究團隊已經上線蘋果和安卓系統的諸多遊戲教材,都可以直接由學生自行操作,就像益智性電玩遊戲一樣。

「我們的教材只要透過簡單的說明後,學生就可以自行點擊滑鼠操作,無論是學習的節奏和思考內容等過程,都是學生自己主控,這樣讓學習變成學生自己的事,效率會比外界強迫灌輸更有效果。」

例如提供給高中職遊玩的「綠能工程教育磨課師」,以動畫呈現不同的流體和相異管柱直徑的個別關係,說明流體的磨擦力和管柱大小與流體本身三者之間的關聯性。

益智遊戲是洪榮昭認為可以最好的輔助POQE模式教學的方式。「透過螢幕上的動畫圖示,會比靜態的文字更容易吸收理解。」洪榮昭說:「之後我們也有提供給大專技職學校做過實際應用,測驗發現對於提升教學成效確實顯著幫助。」

透過螢幕上的益智遊戲動畫圖示,有助於輔助POQE模式教學。圖為「溯因聯想App」遊戲畫面。
圖片來源/擷自遊戲畫面

再如「空間能力」遊戲,可以讓人藉由判讀兩面直角牆上的投影圖,去尋找出正確的3D物體形狀。洪榮昭笑說:「你不要看這些遊戲看起來好像很簡單,有些成年人玩起來可能也會感到吃力!」

另外諸如「時空拼圖」、「記憶大考驗」、「見微之美」等心智發展遊戲。除了可透過遊戲訓練學生記憶、空間及觀察能力之外,更可以提升學生的特徵辨識能力和細心度。此類遊戲便適合給各學齡層,甚至可讓親子共同參與,促進親子關係。

也有很療癒感的遊戲App──「昆蟲飼養日誌」和「蝴蝶館」。前者可以讓玩家藉由虛擬樹林裡養殖環境合宜的昆蟲,認識不同昆蟲的生長習性。

後者收藏了臺灣20種近年常見的蝴蝶圖鑑,透過遊戲機制,讓玩家可以飼養照顧牠們,並收集圖鑒和資料。除了心情療癒之外,也可以讓玩家了解許多生態的知識和生物學的概念。

學生藉由虛擬樹林裡養殖環境合宜的昆蟲,認識不同昆蟲的生長習性。
影片來源/教育遊戲好好玩「【VR】蝴蝶捕捉」

除了上述介紹的個別遊戲之外,洪榮昭研發數十種──有音樂教育、情緒教育、科學教育、語言學習、技能訓練、數學教育、科技教育、運算思維訓練等遊戲App,應用的學科範圍非常廣泛。

VR模擬遊戲減少現實練習的危險

「不過我最新的遊戲是虛擬(VR)程式。」洪榮昭與時俱進,發展VR遊戲程式,讓玩家戴上專屬裝置,進入到虛擬的空間裡做各種技藝練習。

如「打擊樂VR」、「廚房助手VR」、「汽車美容VR」等現實模擬的遊戲。「現實中,我們打鼓怕吵到鄰居;切菜怕切到手指,反而不太有練習的機會,而現在VR都可以協助解決那些問題。」洪榮昭說打擊樂VR讓學生扮演鼓手模擬擊打樂器,學生除了可以進行節奏練習以及節奏創作之外,更可以增強情緒商數,抒發情緒。

VR遊戲可以協助解決現實中不太有練習機會的問題。
影片來源/教育遊戲好好玩「【VR】廚房助手-蔬菜篇」

而廚房助手VR更不用說,現實中刀工的練習往往伴隨著危險,不過VR可以擺脫現實的許多限制,讓人做更多的實際訓練。「同時這也是益智活動,可以訓練操作者的手腦反應。」洪榮昭強調:「虛擬實境的應用,預計未來會有更多的潛力。」

從創意出發,衍生更多創意

當我們問及洪榮昭為何想投身這個腦力激盪的研發之路?他慎重的說:「教育無非都是為了培養學生有獨立思考、解決問題的能力,也就是創意。然而創意並非天馬行空無跡可循的,是一套需要淬練的心法。」

為此,洪榮昭提出以易經八卦為分析觀點的創造性思考方法,藉由傳統的八卦表達新的象徵意義,並從其中淬鍊出思維的模式,建構一套「八卦系統之創造性問題解決模型」的思考模型。

傳統的八卦圖據說源於中國先秦時代,藉由一橫直線(陽)和中間有斷開的直線(陰),三條直線所排列組合出的八種符號。而這八個符號組成天地萬象,成為一個八卦系統,八個符號各自名為乾、坤、坎、離、震、巽、艮、兌,代表天、地、水、火、雷、風、山、澤等象徵。古人藉由思考卦象本身的象徵意義,或探討八卦彼此之間對應的互動關係,創造出一個充滿隱喻意象的邏輯世界。

八卦圖本身就是很精彩的思考模式,洪榮昭透過這樣的思維方式,詮釋新的八卦意義,轉化成對於創意思考的圖象記憶流程。
圖為「八卦系統之創造性問題解決模型圖」,原圖來源:Hong et al., 2013。圖表美化/李昀

洪榮昭解釋道:「乾卦和坤卦代表問題的開始(發現問題)與結束(驗證對策),另外分成對立的三組直線,是面對問題時的三個不同的面相,而每個面相又有兩個對立的方向。」

例如面對問題,要全靠自己獨立思考(艮),還是要與周遭的人合作(兌)?就是兩種不同的發展方向。接著,有時需要理性的分析問題(離),但也有要感受情感(坎)的時候。再下一步,震卦是代表有了想法後的各種修正力量,就是實行之後,可能會遭遇阻力或推力;巽卦則代表支持、強化自己想法的觀點,也就是分析自己所思所行的各種正、負面條件。

「透過這樣的思考方式,可以有效提升個人及團隊的整體創造力和解決問題的能力。」

洪榮昭以他自己為例,他說生活中各種細節都是發現問題──創意的來源:「我本身就是個隨時觀察生活,並從生活提煉教學方法的人。」

他舉例之前訪視四川的都江堰,回來就一直想,從古人角度,這樣具科技的建築是如何建成的呢?如何將這份古人的智慧,設計成教材讓學生可以學到更多工程相關知識呢?這就是「乾卦」──發現問題的起始。

採訪撰文/賴修淯
編輯/張傑凱
攝影/張傑凱

研究來源:
洪榮昭(2018)。產品圖像拼圖遊戲App。專題研究計畫 (產學合作研究計畫-應用型)。
洪榮昭(2018-2019)。體適能數位互動遊戲開發。專題研究計畫 (一般研究計畫)。
洪榮昭(2017-2018)。生物藏找遊戲App。專題研究計畫 (一般研究計畫)。
洪榮昭(2015-2016)。農家樂App:科學體驗遊戲。專題研究計畫 (一般研究計畫)。
洪榮昭(2013)。教育遊戲導航App開發計畫。專題研究計畫 (一般研究計畫)。
洪榮昭(2013)。國小自然科學作業練習遊戲化。專題研究計畫 (一般研究計畫)。
洪榮昭(2010)。農場經營模擬遊戲–運用農場經營模擬遊戲來提升學生的探究式學習: 以技職生為例。專題研究計畫 (一般研究計畫)。
洪榮昭(2009)。災害逃生教育深耕研發計畫:3D虛擬實境線上遊戲開發與推廣。專題研究計畫 (產學合作研究計畫-開發型)。
洪榮昭(2007)。鷹架策略對數位互動式科學家故事繪本探究學習之成效研究。專題研究計畫 (產學合作研究計畫-開發型)。
洪榮昭(2006)。數位化遊戲導向學習之研究–遊戲內容設計與認知負荷對玩興與策略思考影響之研究。專題研究計畫 (產學合作研究計畫-開發型)。
洪榮昭(2005)。數位化遊戲導向學習之研究–總計畫。專題研究計畫 (一般研究計畫)。
洪榮昭(2005)。數位化遊戲導向學習之研究–遊戲內容設計與玩興之研究。專題研究計畫 (一般研究計畫)。
洪榮昭(2003-2004)。提昇創意教學成效研究–總計畫。專題研究計畫 (一般研究計畫)。
洪榮昭(1998)。電腦遊戲策略性思考學習之研究。專題研究計畫 (一般研究計畫)。

外部連結:
洪榮昭教授的POQE模式數位教材
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更多遊戲介紹:教育遊戲好好玩