課堂的未來

現今的課堂教育必須讓學生為職涯和目前尚不存在的挑戰做好準備。以下是研究後所發現的重要趨勢,以及可讓學校協助學生迎接未來挑戰的資源。

課堂教育正持續演進

教育正以前所未見的速度演進。教育工作者和家庭逐漸意識到,現今的課程必須有所改進,才能因應未來的實際情況。在工具和科技之外,學生還必須培養新技能來解決困難問題、有效協同合作,以及透過新方式表達想法。

為了進一步瞭解這些改變,Google for Education 與全球研究人員和分析師合作,一同根據實例探究課堂教育的轉變。

運算思維

與 Chris Stephenson 的訪談

Google 電腦科學教育策略主管

您覺得在未來 10 年,電腦科學教育會有什麼樣的改變?和現在會有哪些差異?

電腦科學目前正在經歷翻天覆地的變化。我相信這股趨勢還會持續下去,而且很可能會再加速。過去十年電腦科學教育的特色,是 CS 學習環境的突飛猛進,像是積木式程式設計的發展;或許更重要的是,我們開始專注於真正與所有學生互動,因此不僅更重視教學內容,也更注重教學方式。我認為這股轉向研究導向互動式教學做法/方法的趨勢,會繼續讓教育工作者更能夠吸引及啟發所有學生。所以我預估十年之後,我們將能指導所有學生習得他們所需的電腦運算技能,協助他們在全球經濟中獲得成就。

從哪些跡象可以看出電腦科學及 STEM 教育進行得很順利?如果教學計畫成效不彰,又會出現哪些跡象?

其實所有課程都一樣;在成功的電腦科學或 STEM 課程中,所有學生都會認真埋首於學習,而且無論每位學生最終的職涯方向為何,都能使用實際工具和策略來學習如何解決問題並說明解決方案。相反地,如果課堂中的學生不像社會人口組成一樣具有多樣性,教學成效就必定會大打折扣;這點在電腦科學及 STEM 教育中格外明顯。在這種情況下,最大的問題在於未能參與課程的學生;這些學生沒有機會接受電腦科學及 STEM 教育,也無法想像自己未來能在這些領域有所成就。

如要在學校中有效推行電腦科學教育,必須具備哪些基本條件?

我認為電腦科學和任何其他學術領域所需的基本條件沒有差別。首要之重是要有訓練有素的老師,能夠在教學時讓所有學生感到實用且有趣,讓參與課程的學生都能受到啟發,並積極學習相關技能。再者,也要確認老師和學生都能使用可支援電腦科學教學的工具。

學生主導學習

與 Rob Houben 的訪談

Agora 校長

越來越多學校開始注重學生主導式學習,您認為原因為何?就您看來,這種學習方式最大的優點為何?

學校終於開始明白,我們不可能強迫學生產生學習熱情和動機。但同時我們也知道,成功的關鍵並非智商,而在於熱情和動機。因此,如果能從學生的興趣著手,就能順利協助他們培養相關技能與知識,讓學生的學習成效突飛猛進,並讓他們踏上終生學習的道路。

請分享您所看過成效最佳的學生主導式學習實例。

在 Agora,過去曾有學生向我們解說原子彈,也有學生會維修汽車引擎,還有學生打造出數位學校環境,而且年僅 16 歲就開設了自己的公司。另有一位學生自學韓文,並為來校參訪的韓國訪客進行導覽。我看過有學生自行發起專案,最後有另外 15 或甚至 30 位學生加入,大家共同努力順利完成專案。我也看過有 13 歲的學生發起專案,並在過程中吸引到成人專家加入,對方自願每週撥出一天的時間參與執行專案。

如要在學校中有效推行學生主導式學習,必須具備哪些基本條件?

關鍵在於教職員的心態。教職員必須忘記自己對教學的既有認知和學校的組織結構,並以自己對學習的瞭解為出發點!教職員得從學生的個人目標及個人學習路徑開始著手,也就是先讓學生嘗試自己想學、想做或想完成的事,然後讓學生有失敗的機會,並在過程中進行反思。「老師」應該運用所有知識向學生提出正確的問題,並協助學生進行反思,而非直接向學生說明問題所在,這樣一來,學生才能管理自己的學習過程。教職員完全不需預先安排課程、班級、班級課表或是指定年齡層。

採用創新的教學法

與 Anneli Rautiainen 的訪談

芬蘭國家委員會創新部門主管

您認為專業發展在未來 10 年內會有什麼變化?

專業發展必須持之以恆,且在未來要成為所有人工作的一部分。老師和校長應該要有個人專業學習計畫,內容包括自我反思和同儕回饋。在未來瞬息萬變的世界中,能力甚至會比知識更重要。線上學習會與時俱進。大眾將在全球或地方的學習社群中吸收新知。

請以最多 20 個字說明有效推動課堂創新的方式。

有效推動課堂創新有賴學生共同參與。

學校和教育工作者如要有效推行創新的課堂教學方法,必須具備哪些基本條件?

鼓勵協同合作的學校風氣必不可少。師生要形成學習社群,讓學習得以延續,知識也得以共享。校長的任務則是設法讓學習社群有機會碰面及共同合作。

運算思維

與 Tim Bell 博士的訪談

University of Canterbury 教授

您近年來看到電腦科學教育有哪些演變?

我注意到最大的差異,是教學方式與以往的不同;因為我們希望讓所有學生都能接觸電腦科學,教學對象不再侷限於原本就對電腦科學有興趣的學生。於此同時,電腦運算方式也大幅偏向採用人本設計。在 1970 和 1980 年代,我們經常得好幾個人共用一台電腦,輪流使用有限的資源;但現在已經變成一個人有好幾台電腦可以輪流用,而且還能自由選擇要買哪些電腦,因此良好的使用者體驗變得十分重要,進而導致能夠以人為本的軟體開發人員越來越受重視,而人才多樣性也逐漸成為優先考量。這種現象在教育界形成一股動力,讓更多來自各種背景的學生有機會思考未來如何在這個領域占有一席之地。不過,在這方面我們當然還有很多工作要做!

您覺得在未來 10 年,電腦科學教育會有什麼樣的改變?和現在會有哪些差異?

我無法預測未來,但我想創造的未來,是讓社會中所有人都覺得自己有能力融入越來越數位化的世界。另外,在創造新事物時,我們很可能必須針對社交媒體、AI 或量子運算等新技術做出明智的選擇,決定該如何運用及規範這些新技術。要在這些方面做出良好的決策,社會必須掌握充分資訊;而要做到這一點,CS 教育是不可或缺的。

從哪些跡象可以看出電腦科學及 STEM 教育進行得很順利?如果教學計畫成效不彰,又會出現哪些跡象?

如果教育計畫進行順利,老師在教學時會充滿信心,並且能夠瞭解這些教學課程的重要性。如果進行得不順利,便無法讓每位學生平等接受優質教育,無論是資源,還是自信稱職的師資,都會有分配不均的情形。

如要在學校中有效推行電腦科學教育,必須具備哪些基本條件?

學校管理階層和教育體系官員由上而下提供的強力支持是不可或缺的。另一方面,老師也必須有機會學習這個科目的教學方式;不只是自己學會程式設計,還要懂得如何教導學生進行程式設計。這是相當重大的改變,但是要找到並培養善於程式設計的老師並不容易。

生活技能與職場準備

與 Amanda Timberg 的訪談

Google 歐洲、中東和非洲地區人才拓展與計畫主管

現在許多學校越來越注重協助學生做好就職準備,您覺得為什麼會發生這種現象?

過去幾年,求職者越來越難找到好工作,再加上有大批從學校或大學畢業的學生找不到與自身修讀的學科相關的工作,自然引起了學校和政府機關的關注。舉例來說,英國教育標準局 (OFSTED) 會根據畢業流向資料對學校進行評比,確認畢業生是已進入職場、選擇繼續進修或繼續接受訓練;這使得學校要承擔更多責任,確保學生能夠順利走上其中一條路。正是這項責任,加上學校認為自己有義務投入心力協助學生成長進步,因此才促成這樣的轉變。

Google 之類的雇主最看重哪方面的技能?

不同的工作有不同的適任基本資格要求,例如法律工作和行銷工作就需要不同的經驗。不過,就 Google 尋求的專業技能和特質而言,我們格外重視以下幾點:有求知慾、擅長協同合作、能夠釐清狀況、懂得靈活變通,並且具有包容開放的心態。

從雇主的角度來看,如何判斷剛畢業的學生是否足以勝任特定職務?

由於剛畢業的學生通常缺乏重大工作經驗,因此雇主必須尋找其他能有效預測畢業生職務勝任度的指標;從畢業生過去的學術或課外活動表現往往可見一斑,例如成績、是否擔任過領導者,或參加團隊活動的經驗等。在面試過程中,能夠有效溝通,同時展現工作熱忱和奉獻精神的畢業生,就是招募人員心目中的理想人選。

請以最多 20 個字描述「生活技能」。

能從容靈活地迎接生活中的契機和挑戰。

運算思維

與 Markus Hohenwarter 及 Stephen Jull 的訪談

GeoGebra 創辦人/執行長兼營運長

兩位近年來看到 STEM (科學、技術、工程、數學) 教育有哪些演變?

現今幾乎全世界都瞭解這個縮寫詞的意義,這代表全球各地都越來越重視科學、技術、工程及數學課程;我們另外還想再加上人文科學 (Arts),將這個縮寫詞改為 STEAM。過去大家往往認為僅有熱愛數學的學生能修習數學課程,但 STEAM 讓更多學生有機會接觸數學,進而熱衷於學習數學。從我們 GeoGebra 的觀點來看,數學無所不在;所有創意科目都會應用到數學,創新及探索的核心關鍵也是數學。試問,誰不喜歡四處探索?!

兩位覺得在未來 10 年,STEM 教育會有什麼樣的改變?和現在會有哪些差異?

學生對學校教育最常有的不滿,大概依然是課程內容對於現今及未來日常生活不夠實用。STEM 科目在學生心目中的地位已逐漸提升,因為無論在哪裡,學生都會使用、創造以及影響科技。學校可以透過這個機會,在學習過程中利用學生對於科技的興趣或是相關技能提升學習成效。GeoGebra 注重的是在 STEM 科目學習過程中的探索部分;對我們來說,改變最大的地方可能是由 AR 支援的技術所帶來的影響,包含 GeoGebra 的 3D AR 應用程式。這項技術讓我們能夠實際探索周邊世界的物理及數學特質。如果學生在英文課中閱讀《時間的皺摺》(A Wrinkle in Time) 後,可以直接走進或穿過不斷變形的四維超立方體,他們就能以過去無法做到的方式瞭解 4D 理論。

在兩位所看過實際執行的 STEM 教育中,成效最佳的範例是哪一個?請與我們分享一下。

我們沒有辦法回答這個問題,因為相關範例數量眾多而且十分多樣化,很難只選出一個例子。但如果只是隨便指出 GeoGebra 全球師生社群的某個例子,似乎又過於敷衍,因此我要來講一個永遠不嫌老套的萬用主題:太空旅行。這裡要舉的例子是多倫多的學生所進行的「樂高人偶上太空」專案;以這個專案來說,或許用「類太空」這個詞比較合適。每次看到學生的 STEM 專案獲得 300 多萬點閱次數,我們就知道自己在做的事是正確的 :)。如果之後再有類似的任務,我們猜測更進一步的任務會是將手機送上近太空收集感應器資料,然後將拍攝到的任務過程展示在 GeoGebra 中!

如要在學校中實施有效的 STEM 教育,必須具備哪些基本條件?

如果要說所有傑出課程和學校有什麼共通點,那必定是有傑出的老師,能夠與學生分享學習的愉悅及熱情。能夠吸引學生的優質 STEM 教育不一定需要用到技術;不過,如果有傑出的老師,以及可提供支援和吸引學生參與的學習環境,那麼只要再輔以最佳技術,成效一定不會令人失望!

新興科技

與 Michael Bodekaer Jensen 的訪談

Labster 創辦人

您如何看待虛擬實境技術在未來 10 年的發展?這又會對課堂教育帶來哪些影響?

在未來 10 年內,虛擬實境相關硬體將持續大幅改善。隨著影像解析度和性能的提升,虛擬世界和真實世界之間的界線將會消失,且完全不會有任何延遲;與此同時,多功能頭戴式裝置將能以低於 $100 美元的價格入手,且看起來不再如此突兀。此外,觸覺手套這類配件將成為主流,提供更加身臨其境的體驗。即時和協作式的 VR 學習體驗搭配即時翻譯數百種語言的功能,將完全顛覆傳統教學式「課堂」的概念;未來是「虛擬全球課堂」當道的時代。 只要妥善運用這些科技,教育工作者就能帶給學生前所未有的學習體驗。試想一下,不論是與世界各地的學生一起在國際太空站上學習科學,還是縮小到 DNA 鏈的大小並合作動手操控分子,甚至是回到過去,探索古羅馬及扮演重要歷史事件中的角色,這些都可以在安全的實體教室中完成。

近年來虛擬實境等新興科技廣受關注,勢不可擋,您認為原因為何?

VR 並不是特別新的概念,但拜近年來科技發展所賜,我們得以生產價格便宜且品質夠好的 VR 設備,進而提供舒適又令人身歷其境的使用者體驗。儘管仍有很多改進空間,基於以下原因,VR 在發展主流上將有所突破:1) 持續的技術改進 2) 專為 VR 開發的內容在品質方面不斷提升 3) 研究證據顯示,VR 確實可為教育帶來成效。去年 Arizona State University (ASU,亞利桑那州立大學) 推出了世界上第一個完全在線上使用 VR 進行的生物學位課程。透過這項由 ASU、Google 和 Labster 合作的計畫,偏鄉學生得以完成過去根本不可能實現的夢想:使用 VR 在實驗室裡進行實驗。學生可以在自己有空的時間使用實驗室,而且想在裡面待多久,就待多久。這個學位課程大獲成功,到目前為止已吸引上千名學生的參與。

請分享您所看過成效最佳的虛擬實境教學應用實例。

去年 Arizona State University (ASU,亞利桑那州立大學) 推出了世界上第一個完全在線上使用 VR 進行的生物學位課程。透過這項由 ASU、Google 和 Labster 合作的計畫,偏鄉學生得以完成過去根本不可能實現的夢想:使用 VR 在實驗室裡進行實驗。學生可以在自己有空的時間使用實驗室,而且想在裡面待多久,就待多久。這個學位課程大獲成功,到目前為止已吸引上千名學生的參與。

請以最多 25 個字描述虛擬實境。

VR 讓每位學生都能在虛擬世界中平等接受教育。

新興科技

與 Dan Lindquist 的訪談

Google Expeditions 產品經理

您如何看待虛擬實境技術在未來 10 年的發展?這又會對課堂教育帶來哪些影響?

虛擬實境在過去幾年內發生了許多變化,不但相關科技日益成熟,各公司對於 VR 最適合應用在哪些領域也已有更進一步的掌握。當 VR 最初在消費者面前問世時,大家所預期的用途大多與遊戲和娛樂相關。但如今這項技術的用途變得更為務實化,在教育和企業方面都有發揮的空間,像建築就是一個例子。 我相信未來幾年內 VR 裝置的硬體價格會大幅下降,因此學校將有更多機會將 VR 裝置納入自己的科技產品組合中。即使裝置價格下降,規格卻會更加強大,搭載解析度更高的螢幕和速度更快的處理器。與此同時,高速 5G 網路也將逐漸普及,這一切都有助於營造更豐富、更令人身歷其境的 VR 環境,讓使用者更加感覺自己確實置身在其他地方。 在教育方面,VR 將用於為學生帶來現今難以 (甚至無法) 提供的使用體驗。舉例來說,Google Expeditions 可讓學生前往遙遠的地方進行戶外教學,完全不必顧慮複雜的後勤問題,而 Labster 等公司也可讓學生在沒有任何實驗室設備或資源的情況下,進行完整的實驗。未來將有越來越多這類應用方式,讓學生享有豐富多元的體驗,同時降低在高度專業的教室設備上所花費的成本。

近年來 VR 和 AR 這類新興科技崛起,您認為是什麼原因造成它們獲得大眾關注,勢不可擋?

不論是 VR 還是 AR,都以前所未有的方式為學生帶來新的學習方式,提升他們參與互動的興趣。學生可以盡情探索高傳真的模擬環境或物件,滿足好奇心之餘,還可獲得啟發,然後根據自己的觀察提出獨特的問題。學生越有參與的意願,越容易打下堅固的基礎,加深對特定主題的知識。 老師也喜歡看到學生在課堂上使用 VR 和 AR 時所表現出的興奮神情,因此會尋找許多新方法來將這些技術融入課程。隨著有越來越多老師找到利用 VR 和 AR 進行教學的最佳方法,其他老師如想效法,難度也會越來越低。

如何看出虛擬實境技術在課堂教學中的應用成效良好?怎樣叫做應用成效不佳?

我們希望老師已精心規劃課程內容,而採用 VR 是為了進一步加深課程深度和提高學生參與度,而不是要用 VR 取代課程本身。老師應該要先提供適當的背景知識,讓全班同學對 VR 體驗有所準備,然後再讓學生使用 VR 進行探索,加深既有背景知識的內容深度,這樣才叫成功使用 VR。 我們也建議老師確保學生在進行 VR 體驗時保持專注。有時當學生興奮地探索 VR 環境時,很難再專心聽講,因此我們鼓勵讓講課和 VR 體驗交錯進行;先讓學生探索一兩分鐘,然後請他們拿下頭戴式裝置,向他們提問並進行面對面互動。這種方式能讓學生透過親身體驗,為學習紮下深厚基礎,同時也能讓他們全程保持專注。

請分享您所看過成效最佳的虛擬實境教學應用實例。

我們曾觀摩一場課堂教學,主題是考古學和古代文明研究。老師首先向學生介紹古代中美洲文明及其歷史,在學生對這段歷史有所瞭解後,老師隨即讓學生進行虛擬實境導覽,親自查看及探索契琴伊薩遺址。 VR 導覽結束後,老師便轉為談論考古學的實踐,以及考古學家如何研究特定文明留下的文物來推論出相關見解。老師指出,文物的屬性可以告訴我們某些事情,舉例來說,如果發現弓箭箭頭,表示該文明會使用弓箭狩獵。 接下來,老師透過擴增實境技術,在教室中展示一系列中美洲的文物,並詢問學生可以根據各項文物對這個文明做出怎樣的推論。而學生可以親自進行觀察,從各個角度查看這些物件,彷彿這些物件就在教室中。 透過 AR 和 VR 技術,老師為學生上了精彩的一課,清楚講解所要傳達的內容。

請以最多 15 個字描述虛擬實境。

類似瞬間移動或時光機。

地圖

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瞭解影響全球教育發展情況的現今與未來趨勢。

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熱忱的教育工作者所帶領的班級學生通常更能互相交流,所以老師想要精簡行政工作,專注於教學。歡迎觀看我們與歐洲和北美洲專業發展及培訓領袖進行的座談會。

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利用科技創造更多的可能性

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全國 2019 年度優良教師 Rodney Robinson 針對課堂教育的未來分享他的看法,鼓勵教育工作者迎接新工具和技術的挑戰。

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聽來自墨爾本 St. Mark's Primary School (聖馬可小學) 的 Anthony Speranzain 分析課堂教育的轉變,以及資訊爆炸對優質教學的影響。

學生主導學習與學生自主權

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密西西比州 2019 年度優良教師 Whitney Drewrey 認為,學生在課堂上發揮潛能的關鍵是擁有學習自主權。

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