問題解決策略對(duì)網(wǎng)路化學(xué)習(xí)成效之影響研究A Study on the Effect of Using Problem-Solving Strategy for Web-based Learning 計(jì)畫編號(hào)：NSC 88-2520-S-003-005執(zhí)行期限：88年8月1 日89年7月31日 主持人：陳明溥 國立臺(tái)灣師範(fàn)大學(xué) 資訊教育學(xué)系 E-mail: mpchen@ice.ntnu.edu.tw 摘 要 本研究旨在探討網(wǎng)路化問題導(dǎo)向?qū)W習(xí)平臺(tái)上學(xué)習(xí)者小組合作之互動(dòng)與問題解決成效。107位?？茖W(xué)習(xí)者透過網(wǎng)路化學(xué)習(xí)平臺(tái)所提供之問題情境與解題範(fàn)例，按照(1)了解問題、(2)擬定計(jì)劃、(3)撰寫程式、(4)測試除錯(cuò)之問題解決步驟進(jìn)行為期四週之資料庫專題製作。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：低鷹架支援組專題製作之成效顯著優(yōu)於中、高鷹架支援組，而且高電腦問題解決先備知識(shí)組在專題製作之成效也顯著優(yōu)於低問題解決先備知識(shí)組；在問題解決歷程各階段(瞭解問題、擬定計(jì)劃、撰寫程式、測試除錯(cuò))及討論區(qū)之使用方面，高鷹架支援組在專題製作歷程之瞭解問題、擬定計(jì)劃、撰寫程式、及測試除錯(cuò)等各步驟之發(fā)表次數(shù)顯著高於中、低鷹架支援組；而對(duì)於討論區(qū)之使用則是低鷹架支援組顯著高於中、高鷹架支援組。關(guān)鍵詞：問題解決、網(wǎng)路化學(xué)習(xí)、教學(xué)設(shè)計(jì)
Abstract The main purpose of this study is to investigate the interaction and performance in a web-based problem-solving environment. There were 107 junior college students participated in this study and worked on a 4-week database development project following the problem-solving steps of (1) defining the problem, (2) planning, (3) coding, and (4) testing and debugging. The results showed that low scaffolding group outperformed medium and high scaffolding groups on the project performance. In the problem-solving process, however, the high scaffolding group made more entries on the web-based platform than the low and medium groups. The low scaffolding group only outperformed the others on the use of bulletin-board-system.Keywords： Problem solving, Web-based learning, Instructional design
壹. 研究動(dòng)機(jī)與目的 問題導(dǎo)向?qū)W習(xí)(problem-based learning, PBL)是將學(xué)習(xí)者安置於有意義的學(xué)習(xí)情境裡，以解決真實(shí)情境(authentic context)中的問題為導(dǎo)向，在提供解決問題的必要資源、指引、與探索機(jī)會(huì)下，使學(xué)習(xí)者能在解決問題的過程中主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)與發(fā)展問題解決的技能(Mayo, Donnelly, Nash, & Schwartz, 1993)。在PBL的學(xué)習(xí)情境，學(xué)習(xí)者通常是以小組討論與分工合作為學(xué)習(xí)方式，並嘗試驗(yàn)證各種問題可能的解決途徑，以避免惰性知識(shí)(inert knowledge)的產(chǎn)生。與傳統(tǒng)的講述式教學(xué)(lecture)相比較，PBL較注重高層次的科學(xué)規(guī)則歸納與問題解決技能之培養(yǎng)，因此可以有效促進(jìn)學(xué)習(xí)者有意義的學(xué)習(xí)(meaningful learning)，進(jìn)而獲致更佳的學(xué)習(xí)效益(Aspy, Aspy & Quimby, 1993; Bridges & Hallinger, 1992)。
Norman及Schmidt (1992)指出：雖然以PBL做為主要學(xué)習(xí)策略的研究，仍未發(fā)展出適合一般通用知識(shí)的問題解決技能，但PBL因符合科學(xué)學(xué)習(xí)之假設(shè)、驗(yàn)證的學(xué)習(xí)歷程，以及符合建構(gòu)論以學(xué)生為中心之自我引導(dǎo)(self-directed)理念，故能由早期的醫(yī)學(xué)教育逐漸擴(kuò)及至現(xiàn)今成為各個(gè)領(lǐng)域?qū)W門所廣泛採用之教學(xué)方法與策略。從學(xué)習(xí)較高層次的智能技巧而言，運(yùn)用PBL能有效提昇學(xué)生的學(xué)習(xí)成就與問題解決能力已經(jīng)多方研究證實(shí)(Geban, Asker & Ozkan, 1992; CTGV, 1997)。然而，自從PBL學(xué)習(xí)策略發(fā)展至今，絕大多數(shù)的教材設(shè)計(jì)均是以教室情境為載臺(tái)，陳述問題的方式也大多是以文字?jǐn)⑹鰹橹饕绞?間或輔之以圖片)，而回饋與評(píng)量的方式更是以教師的觀察與紙筆記錄為之。由近年來多媒體與網(wǎng)路科技的蓬勃發(fā)展趨勢來看，PBL的學(xué)習(xí)方式如何以更寬廣的電腦虛擬空間來應(yīng)用，是相當(dāng)值得探討的議題。
貳. 問題解決與學(xué)習(xí) (1). 問題解決之模式
Hayes(1980)在分析問題解決的過程後，提出「確認(rèn)問題、擬定解決計(jì)劃、蒐集與探索資訊、實(shí)際行動(dòng)、及評(píng)估結(jié)果」等問題解決的不同階段。Bransford及Stein(1984)也提出類似之IDEAL model (Identify, Define, Explore, Act, Look back)用以描述問題解決的過程。Andre(1986)進(jìn)一步認(rèn)為：像IDEAL model這類型一般性之啟發(fā)式問題解決模式，在解決不熟悉領(lǐng)域的問題時(shí)最為有用。另外，Newell及Simon(1972)則以資訊處理之觀點(diǎn)提出了「問題解決之資訊處理模型」(information processing model of problem solving)，以問題之心智表示式(mental representation)與次目標(biāo)(sub-goals)構(gòu)成之問題空間(problem space)來說明問題解決之資訊處理過程。
(2). 問題解決之策略
在問題的解答不明顯的情況下，通用性問題解決策略是尋找解答上很有用的方法(Andre, 1986)。Schunk(1996)指出常見而且有效的通用性問題解決策略有：假設(shè)-驗(yàn)證策略(Generate-and-Test Strategy)、方法-結(jié)果分析(Means-Ends Analysis)、類比推理(AnalogicaReasoning)、以及腦力激盪(Brainstorming)等策略。然而，Schunk建議：在學(xué)習(xí)者熟悉的知識(shí)域中，領(lǐng)域特定策略(domain-specific strategy)比通用性問題解決策略更為有效。
(3). 不同類型之問題導(dǎo)向?qū)W習(xí)模式
隨著愈來愈多的學(xué)科領(lǐng)域應(yīng)用PBL的教學(xué)策略，使得PBL的教學(xué)模式也逐漸的創(chuàng)新改進(jìn)，Duffy認(rèn)為下列各種學(xué)習(xí)型態(tài)便是以PBL為基礎(chǔ)的創(chuàng)新應(yīng)用(Duffy, Lowyck, & Jonassen, 1993; Savery & Duffy, 1995)：
1. 錨式情境教學(xué)(Anchored Instruction)：以Venderbilt的Jasper系列教材為代表(Cognition & Technology group at Vanderbilt, 1997)。Jasper以解決真實(shí)情境中的任務(wù)挑戰(zhàn)(challenge)為學(xué)習(xí)目標(biāo)，先以影碟呈現(xiàn)故事情節(jié)與解決問題的線索，讓小組學(xué)生持續(xù)一段時(shí)間不斷的分工、合作、探索與意見交換，來發(fā)展及驗(yàn)證各種可能解決方案(open-ended solution)的可行性。 2. 目標(biāo)導(dǎo)向情境學(xué)習(xí)(Goal-Based Scenario)與案例學(xué)習(xí)(Case-Based Learning)：以Northwestern大學(xué)的案例推理學(xué)習(xí)(Case-Based Reasoning)為主要代表(Schank, 1995)。案例推理是以真實(shí)世界中的案例(case)為學(xué)習(xí)目標(biāo)，設(shè)計(jì)模擬情節(jié)的劇本並拍攝成擬真的影片，以協(xié)助學(xué)習(xí)者建構(gòu)發(fā)展解決問題的推理技能與程序。
3. 專題式學(xué)習(xí)(Project-Based Learning)：通常以探索真實(shí)的科學(xué)知識(shí)為專題內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)合作學(xué)習(xí)，透過提出對(duì)科學(xué)現(xiàn)象的種種證據(jù)，來整合學(xué)習(xí)社群中的分散性知識(shí)(distribu
