網路化專案學習融入GPS應用領域教學
李依恬
The network turns the Project-Based
Learning to integrate GPS application realm teaching
摘要
隨著科技怏速發展，全球衛星定位系統（Global Positioning System, GPS）已成為目前最為精熟的一種定位技術，它不再只是侷限在軍用及民航等傳統用途上，未來它的應用領域將擴及在我們的日常生活當中。
本研究結合專案導向式學習（Project-Based
Learning, PBL；簡稱專案學習）融入教學，教師以GPS應用領域為教學目標釐清概念後，學生經由分組合作，利用網路蒐集感興趣的GPS應用領域資料，透過溝通、協調、整合等方式進行學習，並以「專案」為學習成果的呈現。這樣不同於以往的教學策略，可引發學生的學習動機，進而培養問題解決的能力。
關鍵字：GPS、PBL、合作學習
第一章緒論
第一節 研究緣起
全球衛星定位系統（Global Positioning System, GPS）傳統上被應用於軍事、民用航空、航海、航空測量、農業、地理、油源探測、大氣、地球科學與營建等實用性領域（馬杰、李建誠，民94）。在2000年5月美國對民生用途之GPS使用者終止選擇可用性干擾碼(Selective Availability，SA)之使用後，其GPS接收機之接收準確度由原先之
本研究採用網際網路做為學生蒐集資料的方式，將專案學習導入GPS領域應用教學中。因為Ertmer(1999)認為，主要是網路科技具備了協助老師發展課程願景、製造了課程中各種不同的學習機會、易於取得學習資源、管理資源及教室活動、評估學生學習成果之便利性；此外，Simkins & Michael(1999)與Carver（1992）也支持這種說法，認為資訊科技在專案學習的活動中，扮演正面的角色。因為網路科技確實擴展了學習者以下五種能力，促使PBL的成效更易張顯，這五種能力為：專案管理能力、資料收集的能力、組織及呈現的技巧、簡報發表能力、反省能力。
綜上所述，PBL主要是強調做中學的學習方式，透過網路豐富多元的資訊，學生可從中探尋問題的根源進而解決問題，相信經由同儕間的共同合作，可從中獲得更多課外知識以及人際關係的相處之道。
第二節 研究目的
一、 藉由文獻探討瞭解PBL導入教學時教師及學生所應扮演的角色。
二、 藉由文獻探討瞭解全球定位系統之原理與應用領域。
三、 探討利用網路實施PBL教學的成效。
四、 利用PBL導入GPS應用領域教學。
五、 研提建議供未來科技專案學習的參考。
六、
第三節 名詞釋義
一、專案學習（Project-Based Learning, PBL）
專案導向式學習（Project-Based Learning, PBL；簡稱專案學習）強調以日常生活有關的議題，將學習者導入一個真實的情境，經引導問題（driving question）的引導和設計，學習者採小組分工合作方式，運用科技為認知工具，以科學方法探究與解決問題，是個有效的學習與教學的策略（Fiona & Sjoerd, 1998; Huang et al.,
2002; Murphy & Yakut, 2001;Yarnall & Kafai, 1996）。
專案學習的教學設計理念是「以學生為主體」。教師選定真實生活中所面臨的問題作為專案學習的引導問題，學生在經由界定問題、蒐集資料、分析資料、提出解決策略等活動，最後發展出作品。這些作品可以是一篇報告、一卷錄影帶、一個模型或是電腦程式（鄒慧英，民89）
PBL由教師設計問題，由學習者逐步完成資料探索、溝通討論及發表專案的歷程。由學生分工完成每一個問題，目的在讓學生透過分工、討論、資料蒐集、分享、整合、發表來習得知識，從中獲得學習及成長。
二、全球衛星定位系統（Global Positioning
System, GPS）
原本是美國國防部因應軍事定時、定位及導航系統等用途而發展，當時美國海軍需要利用衛星幫助其攜帶核武器的潛艇進行導航，因而發展了此系統。
第二章 文獻探討
第一節
專案學習
一、專案學習發展背景
專案學習的前身可追溯自六０年代的醫學院教育，但其想法或理念卻可追溯至杜威Dewey的進步主義學派。（Polman, 2000; Krajcik, Blumenfeld, Marx &Soloway, 1994）杜威強調「做中學」（learning by doing）的理念，認為學習必須以活動、專題及解決問題等方式作為學習的主軸（林達森，民88）。
二、專案學習的意義
專案學習是結合生活及課程的一種學習過程，它可以培養學生各方面的才能，包括人際互動及自我表現、同儕學習、角色扮演等，學生可以從直接及間接經驗中相互學習並建構自己的知識。專案學習以專案為主，輔以其他教學策略來設計主題的誘導及探索，過程中，教師扮演輔導的鷹架而不是直接提供解答的講授者。
徐敏琪（2002）引自Richards的定義，提出操作的訓練應該讓學生自己去安排及規畫如何完成作品，學生應該有自己的計畫表執行，而不是按著既定的模式執行，由學生自己擬定計畫，然後照著計畫進行的學習過程，即稱為「project」。「專案」二字完整地呈現它所要呈現的精神。專案應是一項複雜且有待學習者去探討的學習歷程，它根據設計者給予的時間及問題，經由學生來設計、解決問題、擬定策略或是行動研究，除給學生充分發揮的機會，也給學生一段時間從事相關的工作，最後完成真實的作品(Thomas, Mergendoller & Michaelson,
1999)。
第二節 全球定位系統
一、全球定位系統簡介
全球定位系統由三大部份組成：太空衛星群（Space Segment）單元，地面監控（Control Segment）單元與GPS接收機(User Segment)單元，如圖一所示。
（一）太空衛星群
GPS系統由24顆人造衛星所構成及其中包括3顆備用衛星。備用衛星的功能為衛星失效時之備用及加強衛星之幾何分佈，24顆衛星分佈於6個圓形軌道面上，採圓形軌道的目的在於可產生較均勻的地面覆蓋範圍。衛星軌道相對地球赤道面的傾角為55°，每個軌道面上至少分佈有4顆衛星，軌道面與另一軌道面上的衛星則相差40°，衛星高度為20,200公里，每11小時58分繞行地球一周。全球各地使用者在任何時刻都可以同時觀測到4顆以上的衛星，以利實施三度空間之定位測量工作。
（二）地面監控
這是為了追蹤及控制上述衛星運轉，所設置的地面管制站，主要工作為負責修正與維護每個衛星能保持正常運轉的各項參數資料，以確保每個衛星都能提供正確的訊息給使用者接收機來接收。
（三）GPS接收機
追蹤所有的GPS衛星，並即時地計算出接收機所在位置的座標、移動速度及時間。這些衛星不斷向地球表面廣播定位信號(C/A碼及P碼，C/A碼開放給民間使用，有人為干擾;P碼為美軍專用，非常精確)，一般使用者只要準備一個低價位，輕量型衛星接收器，就可已經確定出本身位置，不論在空中、海上、高山或城市中都可以輕易獲得定位資料。
二、頻率與誤差值
目前24顆GPS衛星在地球上空持續發出頻率為1575.42及1227.6百萬赫玆（MHz）的無線電訊號。
通常使用者在接收時，訊號會因現場狀況而有所影響，周圍的障礙物、天氣狀況、與所用來計算地面位置的導航衛星的位置等，都會影響定位的精確度，有時誤差可以達到數
三、全球定位系統應用領域
美國GPS的發展先是作為一個國防新技術，後來成為一個商用的GPS工業，在冷戰結束的時期，GPS被廣為開發應用在各種不同的商業用途。應用的方向包括車船飛機導航和跟蹤、小孩跟蹤、GPS手錶、尋寶、建築業/林業/測繪業/漁業應用等。GPS的應用領域包括：
1.緊急搜救：GPS精準的定位配合無線電傳輸，可以讓受難人員傳輸所在座標資料至監控中心，搜救者可利用這些資料，直接趕往意外發生地點進行搜救作業。
2.導航定位：不論飛機、船舶、汽車，皆能應用GPS做精確且便利的導航功能，飛機與船舶在利用GPS的導航已相當普及，汽車部分則由於GPS在地表的接收容易受到遮蔽物影響或其它干擾，因此需要更多的誤差校正。
3.派遣監控：貨運、救護、消防、警政乃至保全業，可應用GPS做追蹤監控與任務派遣等工作。只要利用GPS將位置回報控制中心，便可以準確的掌握車輛的派遣狀況，對於調度監控相當方便。
4.軍事用途：軍事上應用GPS甚為廣泛，無論是戰鬥任務或一般訓練都需要精確的定位及時間，重要的飛彈導引也需要仰賴GPS。
5.測量用途：傳統的測量方式受限頗大．除了必須排除障礙物阻擋外，大面積的測量所須耗費的人力也相當大，而使用GPS做為測量工具，除了遮蔽物的限制外，幾乎不受地形影響，精度也相當高。
6.動物保育：GPS可用來追蹤動物的生活遷徙、活動範圍，讓研究人員進一步瞭解生態情形。
其它如探勘、繪圖、科學研究、資源管理、精確定時、戶外活動等等都廣泛應用到GPS所帶來的強大功能。
第三章 研究設計
第一節 研究對象
國、高中生。先備知識包括：傳播科技的基本概念、溝通協調能力、網路搜尋操作能力、組織及彙整能力、電腦文書處理能力。
第二節 教學目標
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教學目標 |
1、 認識GPS的組成。 2、
了解GPS信號結構及觀測原理。 3、
能思考日常生活中GPS的應用領域。 4、
能完成在小組中的任務角色。 5、
能相互傾聽並表達自我想法。 6、
能確定領域目標並進行資料蒐集、分析、整合。 7、
能將資料完整呈現並上台發表。 |
第三節 研究架構
圖二 網路化專案學習融入GPS應用領域教學流程
第四節 研究工具
採PBL融入教學，教師本身是實施過程的紀錄者。本研究中教師除須具備電腦能力外，還須具備傳播科技及GPS的相關知識。
第五節 資料蒐集
一、教師方面
（一）參與觀察法
在PBL的實施過程中，教師可利用參與觀察進行現場資料蒐集。在此種情況下，觀察者不被視為局外人，可以維持觀察時的自然情境，可以減低觀察者在情境中的紛擾，因此被觀察者沒有必要防衛自己，其所表現出來的行為可說比較具有真實性（郭生玉，民70）。因此，可以從整個活動過程中記錄並描述PBL融入GPS應用領域教學的情境。例如：學生是否清楚教學目標？學生對這樣的課程設計是否感興趣？小組如何分配工作？學生遇到了什麼問題？採用什麼方法解決？如何將所蒐集來的資料做分享及彙整？學生上台前的準備和上台後的表現？紀錄內容分述如下：
1、情境描述：學生活動的地點、時間及學習內容。
2、過程描述：小組討論的內容及工作分配。
3、問題解決描述：教師指導的內容、提出的問題及指導行為。
4、教師描述：包括學生的學習感受、反應、理解程度與推論。
（二）訪談法
1、不定時的非正式訪談：利用上課討論時間及課後時間，以錄音紀錄，每次約十分鐘。詢問同學對分組分工的合作情形、自己的工作任務、對GPS的認識程度、執行的困難、解決的方式及對課程的建議。
2、定時的正式訪談：小組上台發表完畢後，利用課後時間每組挑選三位同學，進行正式的訪談，全程錄音，每次約十五分鐘。訪談重點在PBL融入學習的實行反應、小組的合作過程及學習的感受與心得，藉此瞭解學生的學習狀況。
二、學生方面
（一）透過網路搜尋瞭解GPS的原理。
（二）透過網路搜尋瞭解GPS的應用領域。例如：緊急搜救、導航定位、軍事用途、動物保育等等。
（三）選擇一個應用領域進行資料蒐集與統整。
第六節 資料處理
一、教師方面
（一）資料內容：包含觀察日誌、教師的教學錄影、訪談錄音、教師課堂指導互動、省思日誌。
（二）整理及分析：所有的資料都須編排整理，將所執行的過程用文字記錄。每次課後及每週做檢討及反省修正，並於每次上課前將最新修正的學習單製作完成。再將所有文字資料分類，並做成紀錄檔。
二、學生方面
（一）資料內容：包含上課學習單、工作任務表、上課討論過程紀錄、訪談錄音、成果發表、個人的學習、成長心得等。
（二）整理及分析：按學生組別做成個人資料檔，錄影的部份依日期建檔。
第七節 成果評量
本研究是一個以學生為主體的學習策略，透過同儕分工、合作、討論及發表等方式進行學習來激發學生的潛能。因此，可利用以下的評量方法。
一、實作評量
實作評量具有下列幾點特徵（Herman, Aschbacher, & Winters, 1990）：要求學生執行或製作一些需要高層思考或問題解決技能的事或物；評量的作業（tasks）是具有意義性、挑戰性且與教學活動相結合；評量的作業能與真實生活產生關聯；歷程（process）和作品（product）通常是評量的重點；表現的規準（criteria）和標準（standards）─也就是評量的重要層面與給分標準，要事先確定。
在本研究中，學生對於科技的發展應用可獲得較高層次的認知，並且能與日常生活事物相結合，透過網路搜尋符合自己興趣的應用領域，將所得資料彙整、分享而產生作品的一連串活動皆可做為實作評量的依據。
二、檔案評量
檔案評量也就是學生的作品集。PBL強調的是真實作品的完成，所以學生每一個人都有一個屬於自己的資料夾，有目的地蒐集個人在PBL中所統整的資料，學生可利用插畫或照片輔助說明，傳達出個人的努力過程、進步和成就。
檔案夾中蒐集的項目除了學生的作品外，還包括：作品內容要點指導說明書、學生的自我評鑑、學習心得。教師可針對作品是否符合專案目標、資料蒐集的學習過程、彙整的能力、電腦文書處理能力加以評量。
第四章 研究發現
一、經由研究發現，實施PBL教學策略確實能使學生貼近生活融入學習。
二、學生可藉由PBL的實施過程中檢視自我對新知理解的能力、電腦能力、問題解決能力、團體合作關係等等。
三、教師可依學生學習情況隨時修正教學內容。
第五章 結論與建議
第一節 結論
一、網路化專案學習融入教學，可以提升學生的學習動機
GPS對於學生來說是比較沒有接觸過的一項科技產品，目前正被廣泛的應用在生活各個層面中，透過不同以往的學習方式，利用網路可獲取完整的相關知識，亦可提高學習興趣，是值得採用的教學策略。
二、專案學習可以培養學生溝通表達、分工合作的能力
PBL的實施中從小組分組直到專案完成的一連串過程，都須要每個成員的相互配合，藉此能讓學生明白團隊合作的重要性。
三、專案學習促使教師的角色轉變為學習的輔助者
教師所扮演的角色是PBL中主要強調的特點之一，教師必須跳脫出過去制式的教學方法，透過鷹架理論的原理，成為學習的輔助者。
四、專案學習可以推廣運用在科技的相關課程領域中
科技本身是一個專業的領域，經由專案學習的方式，可讓學生瞭解科技產品的整合性知識，學習課本以外的新知。
第二節 建議
專案學習的基本理念是自日常生活的議題中取材，並不限定實施的領域。唯專案學習目標必須具體明確，結合課程內涵的實施，教師經由學生蒐集資料、發現、解決問題的過程中，需不斷修正自己的教學，使學生更有效的學習。
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