MMN Lab 未來教室與雲端化學習 Yueh-Min Huang Department of Engineering Science, National Cheng Kung University, Tainan, Taiwan

MMN Lab 大綱 前言 – 學習的重要 – 傳統教室 & 未來教室 未來教室的世界趨勢 台灣未來教室的發展現況 互動電子書系統 雲端計算 & 雲端化學習 2

MMN Lab 前言 孔子云：「君子不可不學 」 3

MMN Lab 前言 教室學習 ( 孔子時代至今 ) 4

MMN Lab 前言 如何提高教學的方便性及有效性 – 提供有效的教學模式 – 透過教學促使學生視野擴展 如何提升學生的學習成效 – 滿足學生的學習動機 – 對學習成效差的學生有分級輔導功能 – 對學習成效高的學生可擴大學習成效 如何加強學習場域的科學性 – 數位科技與教室的結合，即未來教室 5

MMN Lab 21 世紀公民必備能力 跨入 21 世紀也數位時代快速演進之際，到底目 前學子到底需要具備哪些學習技能，才能立足 於競爭劇烈的就業市場 ? 6

MMN Lab 21 世紀公民必備能力 21 世紀科技 教育學生六 大能力指標 研究 & 資 訊 創意 & 創 新 溝通 & 協 作 科技應 用 & 概念 批判性 思考 數位公 民素養 7 資料來源 : 數位典藏與學習之產業發展與推動計畫 資策會數教所 規劃師 郭慧中編撰

MMN Lab 傳統教室 A Vision of Students Today 8 資料來源 :

MMN Lab 傳統教室 根據估計， 2010 年時資訊成長的速率為每 72 小時成長一倍 美國前教育部長 Richard Riley ：「 2010 年最迫 切需要的十種工作，在 2004 年根本不存在」 教導現在的學生，畢業後投入還不存在的工作 ，解決我們從未想像過的問題 9

MMN Lab 傳統教室 Did You Know !? 10 資料來源 :

MMN Lab 未來教室 何謂「未來教室」？ – 運用各項軟硬體資訊設備 – 活化教學效果且能自動形成課件教材 – 結合網路通訊與系統平台 「一次教學⇔多次應用」 「現場教學⇔遠程共享」 11

MMN Lab 未來教室 12 資料來源 :

MMN Lab 未來教室 「未來教室」的內含 – 未來教室真正的內涵在於「互動」 – 以「學生」為中心的互動式教學 – 解決「學習速度」緩慢的問題 – 遠程同步錄播並能重覆學習的特性 – 塑造一個「跨時空高效能教學系統」的未來教室 – 「企業內訓成為教育訓練主軸」的時代潮流 13

MMN Lab 未來教室的世界趨勢 各國科技啟動學習科技投入 14 資料來源 :

MMN Lab 英國互動電子白板擴展計劃 Primary Schools Whiteboard Expansion project (PSWE) 2009 年，將近 100% 的中小學擁有互動電 子白板 全面建置電子白板 組成 Central Team 促進教學品質，並給予 各地方機關 (LAs) 指導 教師團隊與培訓 倫敦 33 個地方機構組成，提供網路連結、 服務及線上內容管理 免費分享教學內容 Smart Board 協助建置校園伺服器，促使 各教室的電子白板進行連結 業者提供建置服務

MMN Lab 美國 MIT TEAL 計畫 Technology enabled active learning (TEAL) 美國麻省理工學院 (Massachusetts Institute of Technology ； MIT) – 為改善傳統物理學的教學方式 – 降低不合格率 – 增進學生對抽象概念的理解 16

MMN Lab 美國 MIT TEAL 計畫 Technology enabled active learning (TEAL) 自 2000 年起，在 iCampus 及其他基金會的協助 下，目標打造一個新穎的互動的 TEAL 教室 – 彼此合作 – 高度互動（學生與老師間、學生與學生間） – 強調動手實作的環境 – 教室就是實驗室 17

MMN Lab 美國 MIT TEAL 計畫 Technology enabled active learning (TEAL) MIT TEAL 教室空間規劃 – 主要目的就是建立一個完整的視訊與討論環境，讓 溝通、互動沒有障礙 18 資料來源 :MIT TEAL 官方網站

MMN Lab 美國 MIT TEAL 計畫 Technology enabled active learning (TEAL) TEAL 教室讓實作與模擬可同時進行 19 資料來源 :MIT TEAL 官方網站

MMN Lab 美國 MIT TEAL 計畫 Technology enabled active learning (TEAL) TEAL 的特色教學法包括： (1) 網路教學系統 (2)3D 立體視覺模擬圖形 (3) 實驗動態模擬 (4) 桌上型實驗設施 (5) 個人即時回饋系統 20

MMN Lab 新加坡 NIE COTF 計畫 Classroom of the Future(COTF) 新加坡的南洋大學的國立教育學院（ National Institute of Education ； NIE ） – 主要傳遞一種「處處是學習場所，不受時間、空間 限制」的理念 21 資料來源 :COTF 官方部落格

MMN Lab 中國綠色班班通計畫 近年來，中國大陸積極發展學校之遠距教學、 整合節能電腦、互動式電子白板、學生筆記型 電腦、教師備課筆記型電腦 22

MMN Lab 中國綠色班班通計畫 綠色班班通 – 由中國大陸教育部教學儀器研究所、華東師大教育 資訊化系統工程研究中心、上海京城高新技術開發 有限公司（合稱華師京城）聯合實驗室特別研發 23

MMN Lab 中國綠色班班通計畫 系統架構為校內的互聯網與校外的區域網 24 資料來源 : 班班通官方網站格

MMN Lab 中國綠色班班通計畫 節能環保的綠色教 學平台 省電 90% 以上 無粉塵污染 5000 所學校一年可以 減少二氧化碳排放約 40 萬噸 多向互動的教學軟 體 課堂日常教學平台 課 堂協同學習套具 視覺化遠近通協同教 學平台華師京城教育 服務網站 掌上電腦／輕型電腦 + 無線上網 豐富易用的學習資 源 全科同步學習資源 名師輔導影片資源 仿真虛擬實驗資源 微型精品學習資源 創新高效的應用模 式 互動教學 協同學習 人本教育 25 資料來源 : 班班通官方網站格

MMN Lab 台灣未來教室的發展現況 電子白板教學 – 重點不在白板，而在教學 ( 陳惠邦, 2007) – 成敗不在技術，而在教師 ( 鄭賢義, 2007) 26 資來來源：

MMN Lab 台灣未來教室的發展現況 實務攝影機教學 – 單字發音示範 – 故事教學 27 資來來源 :

MMN Lab 台灣未來教室的發展現況 教育部推動「電子書包實驗教學試辦學校暨輔 導計劃」，補助中小學經費試辦電子書 – 大湖國小電子書包與 DELL Connected Classroom 28 資來來源 :

MMN Lab 台灣未來教室的發展現況 臺北市內湖區南湖國民小學未來教室 – 觸控投影技術 – 數位攝影技術 – 網路廣播技術 29 資來來源 :

MMN Lab 台灣未來教室的發展現況 國立成功大學未來教室 —iStudio – 變形教具 – 同步標記系統 30 資來來源 :

MMN Lab 互動式電子書系統 智慧教室的教學情境 31

MMN Lab 互動式電子書系統 學生： – 學生利用電子書系統進行詩詞朗誦，閱讀賞析並註 記教材內容。 老師： – 利用學生學習專注力測量系統，觀察學生是否專心 閱讀課程內容，若不專注，可給予適當的提醒及指 導。 32

MMN Lab 互動式電子書系統 互動式電子書系統介面 33

MMN Lab 互動式電子書系統 34

MMN Lab 網路視訊 血氧滑鼠 壓力坐墊 使用者 智慧感測器裝置 感測使用者 學習狀態 將感測資訊送至遠端 伺服器紀錄、分析 使用端伺服端 將感測到資訊 送至本機端 4321 情境式投影 6 遠端 SQL Server 將分 析完畢之感測結果送 至電子書系統畫面 學習狀態資訊正常，顯示 情境式閱讀投影布 學習狀態資訊不正常，顯 示警告圖示投影布 並將 SQL Server 分析 完畢之學習狀態資訊 送至另一部電腦來選 擇投影布情境 教師端網頁 5 以網頁呈現學生動態曲 線圖，以利教師充份掌 握教室內學生學習狀況， 同時可以記錄教室內學 生之學習歷程

MMN Lab 硬體設備 影像元件 – 攝影機 感測元件 – 血氧脈搏感測器 – 壓力坐墊感測器 雲端元件 – 雲端伺服器 資料介面 – 系統網頁 36

MMN Lab 影像視訊 特徵偵測 – 臉、雙眼、瞳孔、鼻子 非專注的判斷條件 – 臉部偵測失敗 ( 離開座位 ) – 視線偏離螢幕 ( 上下左右 ) – 閉眼 ( 單眼或雙眼 ) 37

MMN Lab 血氧脈搏感測器 心跳反應學習情緒 – 平靜、激昂 血氧反應學習狀態 – 判斷疲勞程度 38

MMN Lab 壓力坐墊感測器 壓力感測器 – 將感測器放至坐墊偵測坐姿，進而偵測學習狀態 39 坐墊示意圖 電壓式壓力感測器 類比數位連結器

MMN Lab 壓力坐墊感測器 壓力坐墊之變異量分析方法 – 分析於坐墊上的姿勢變動情形 40 電腦端資料畫面 伺服端

MMN Lab 教學情境 教學情境放映 41

MMN Lab 學習狀態異常回饋 即時回饋 42

MMN Lab 雲端伺服器 43 收集影像、心跳血氧、坐 姿資料 雲端 分析學生的 疲勞程度與 精神集中度 坐姿感測器 無線傳輸 心跳血氧 感測器 網路視訊

MMN Lab 系統網頁 提供教師方便控制在課堂上學生的學習狀態 – 網頁顯示動態曲線圖 注視程度、坐姿變動、心跳變化、血氧變化 44

MMN Lab 系統網頁 動態曲線圖 45

MMN Lab 科技化教學成效 科技化學習平台，啟發學生多元學習，提高學 生學習興趣與動力，進而培育未來的大直菁英 – 便捷的使用環境 – 科技化的教學情境 – 不必再進行傳統教學 – 教學空間更人性化 46

MMN Lab 科技化教學模式 班級教學 (Class Teaching) 科技化教學互動內容 與教案、多元學習與 環境互動 電子白板、實務投影 機、即時回饋系統、 互動電子筆 群組學習 (Group Learning) 科技化引導內容與整 合、協同學習環境與 活動 資訊講桌、 AIO 觸控電 腦 個人化學習 (Personalize Learning) 學生預習與自學、補 救教材、回饋與分析 個人化學習歷程紀錄 系統、成效分析系統、 資料同步系統 47 資料來源 : 資訊工業策進會 – 數位教育研究所

MMN Lab 雲端計算 Cloud computing has the potential to realize innovative applications –Google Instant 48

MMN Lab 雲端計算 The features of cloud computing –It is suitable for solving computing and storage problems. –It is on-demand resource allocation the resources (e.g., machines) do not need to be online or deployed beforehand. –It is a service-oriented architecture the scale of services can be configured and delivered on demand. 49

MMN Lab 雲端計算 The services of cloud computing –Software as a service (SaaS) Offers software on the Internet as services Google Apps for Education –Platform as a service (PaaS) Offers software development platform as services Google App Engine –Infrastructure as a service (IaaS) Offers hardware infrastructure such as computing power and storage space as services Amazon S3 (Simple Storage Service) 50

MMN Lab 雲端化學習影響 C-learning is extensively defined as “e- learning with cloud computing”. E-learning in any case can be advanced to C- learning. –Service –Content –Learner 51

MMN Lab 雲端化學習影響 Service is defined as different kinds of application programs for education based on cloud computing. With the assistance of cloud computing, these services have five major features –Instant: Google ScribeGoogle Scribe –Intelligent: Google Goggles DemoGoogle GogglesDemo –Multi-sensory: QwikiQwiki –Seamless: Google Docs/Google Docs Android AppGoogle DocsGoogle Docs Android App –Social: Google+Google+ 52

MMN Lab 雲端化學習影響 Content is defined as various materials for teaching and learning. As cloud computing is involved, the content will be characterized by –Aggregate Collect various data on the cloud and reorganize them into a meaningful content Example: FlipboardFlipboard –Authentic A part of the contents is derived from the real world Example: Google GogglesGoogle Goggles –Multimedia The form of contents tends to be multimedia form Example: QwikiQwiki 53

MMN Lab 雲端化學習影響 With the assistance of cloud computing, the learners' learning becomes more –Autonomous Without teachers' intervention, Google Goggles, the learners can understand relevant information of the scenery even without teachers' assistance –Convenient –Meaningful 54 Use Google Goggles to learn artwork From push to pull

MMN Lab 55