K12 教育中的技術整合/課堂技術挑戰

簡介

如今，許多型別的教學技術湧入我們的課堂，承諾提高學生的興趣、更好的網路連線和更有效的學習。然而，這種變化也帶來了許多擔憂和挑戰。本章將回顧技術的歷史，介紹課堂上使用的各種技術型別，並討論實施這些資源的一些挑戰。sabrine

歷史

技術在我們的課堂上已經存在很長時間了。即使它看起來不像技術，我們早在 1700 年代就開始使用了。最早的記錄表明，公立學校採用了教師模型，教師是單一教室中教學和評估的主要管理者。對我們來說，今天，這可能看起來不像技術，但在當時，這是他們用來改善學習環境的全部手段。公立學校使用這種教學風格已經很長時間了。直到 1946 年，第一臺基於真空管的計算機才被開發出來。一旦計算機真正被引入世界，許多大學就參與了計算機開發工作。這些大學看到了計算機使用的可能性，所以他們希望儘快讓計算機投入使用並執行。在這段時間裡，技術也用於戰爭努力。

幾年後，學校裡仍然幾乎沒有使用任何技術。當時使用的少量技術是電視。計算機尚未完全開發，因此他們使用電視作為主要技術。然而，在這些年裡，嬰兒潮一代開始統治。嬰兒潮的開始導致班級規模擴大。這帶來了問題，例如沒有足夠的教師來滿足學生的需要。正如我們所知，即使在今天，班級規模過大也不好。當你的班級裡有太多學生時，教學總是很困難。從好的方面來說，第一代 Univac 計算機被交付給了美國人口普查局。然後在 1954 年，通用電氣成為第一個訂購計算機的企業。這對技術界來說是一個巨大的飛躍，因為通用電氣是一家非常大的公司，他們冒著風險購買了第一臺計算機。其他人看到了這一點，並認為既然通用電氣可以買，為什麼他們不能買呢？一年後，IBM 的第一臺商用計算機銷售出去。在這段時間裡，冷戰導致技術被用於飛機設計和武器控制。

後來在 1958 年，隨著冷戰的繼續，國防教育法案為學校帶來了更多資金和新技術，但主要是在職業教育方面。這對學校來說確實有利，因為他們一直需要資金，尤其是用於技術。在這段時間裡，大型機主機計算機在學校中沒有得到廣泛認可，學校仍然使用單一教室教師方法向學生傳遞資訊。學校還沒有找到足夠的證據來證明技術在學校系統中有效。

1963 年，職業教育法案透過，為支援學校使用技術提供了更多資金。然而，當時使用的大型機和小型機使用批處理方法，這與大多數學校使用的單一教師策略並不相容。儘管學校獲得了支援使用技術的資金，但他們害怕使用技術，並且不喜歡大型機融入課程的方式。大約在這個時候，BASIC，一種簡單的高階程式語言被開發出來，主要用於大學培訓程式設計師。IBM 360 系列計算機也在這時被開發出來。大多數計算機仍然使用主機方法，打孔卡是主要的輸入裝置。技術正在緩慢而穩步地上升。

後來，初等和中等教育法案為課堂上使用技術提供了資金；但學校仍然需要看到教學風格的改進。大型機和小型機被放置在一些學校，但大多數用於管理或學校諮詢。1971 年，英特爾的第一個微處理器被開發出來。第一臺微型計算機，也就是我們所說的個人電腦，也被開發出來。大型機和小型機在商業中得到廣泛使用，一些軟體公司開始開發基於大型機和小型機的教學程式，這些程式可以在以後的學校程式中使用。

幾年後，在 1975 年，許多 Apple 1 個人電腦被捐贈給學校。這在一些學校造成了問題，因為他們已經適應了大型機和小型機，拒絕考慮個人電腦。幾年後，估計全球有 1500 萬臺個人電腦投入使用。學校意識到個人電腦的使用頻率更高，它們可以在學校專案中使用更多。基於個人電腦的電子表格也被開發出來，但大型機和小型機仍然得到廣泛使用。

後來在 1981 年，IBM 成為第一家開發個人電腦的大型機制造商。三年後，只有 31 個州使用了 13,000 臺個人電腦進行職業指導，但課堂上的計算機仍然相對較少。蘋果麥金塔電腦在這時被開發出來。商業軟體製造商推出了基於計算機的教程和學習遊戲。這對學校來說是有益的，因為他們正在建立可以在課堂上使用的程式。1985 年，25% 的高中使用個人電腦進行大學和職業指導。K-8 學校主要購買蘋果 II 和麥金塔電腦。蘋果正在成為一個大熱門，它應該如此，因為它們正在增強與基於教師的教學方法一起使用的能力。

然後在 1900 年代，多媒體個人電腦被開發出來。學校正在使用雷射視盤；面向物件的媒體創作工具得到廣泛使用。模擬、教育資料庫和其他型別的 CAI 程式正在 CD-ROM 光碟上釋出，許多程式帶有動畫和聲音。這些 CD-ROM 的使用在學校中幫助了很多，並且在訓練學生如何儲存資料方面非常有用。後來，網際網路和全球資訊網開始流行起來，因為企業、學校和個人建立了網頁。大多數 CAI 都是透過 CD-ROM 光碟釋出的，並且其受歡迎程度正在迅速增長。隨著企業開始使用網頁提供服務和廣告，網際網路被廣泛討論。針對資訊和教學釋出的網際網路開發了新的圖形和多媒體工具。許多學校正在重新佈線以接入網際網路，一些學校安裝了 Web 伺服器，併為教師提供了一種建立教學網頁的方式。最終，技術在學校中取得了巨大成功，幫助學生更多地參與技術使用。

從 1997 年至今，網際網路的增長速度遠遠超過大多數人的預測。它已成為世界上最大的資訊、圖形和流媒體影片資料庫，使其成為教育工作者的寶貴資源。然而，以營銷為導向的網頁、隱藏在可下載程式和圖形中的計算機病毒以及垃圾郵件威脅著它的效用。谷歌和雅虎等搜尋引擎不斷開發新方法，在不斷增長的網頁數量中查詢資訊。提供個人放置個人資訊的網站變得非常流行，以及基於網際網路的出版物和討論論壇。語音識別緩慢地進入計算主流，但由於不可接受的錯誤率，其開發速度減緩。一些計算機包含電視輸入，但不像許多人預測的那樣普遍。隨著圖形和影片的加入，教育軟體對學生來說變得更加有用和有趣。更大的計算機儲存容量以及個人電腦中 CD-ROM 和 DVD 驅動器的普及使得教育工作者更容易儲存用於教育應用的大型圖形、影片和聲音檔案。因此，可以看出，課堂技術隨著時間的推移發生了變化，如今它在學校中取得了巨大成功。教師和學生可以與所有這些資訊產生共鳴。對於每個人來說，它都是一個很棒的工具。

技術史概覽

1870 年 - 魔術燈、幻燈機、燈籠，投影在玻璃板上印刷的影像

1890 年 - 黑板

1900 年 - 鉛筆大規模生產

1905 年 - 立體鏡、3D 觀景眼鏡

1925 年 - 收音機，“空中學校”

1930 年 - 投影儀

1940 年 - mimeograph，影印機

1950 年 - 語言實驗室耳機，幫助學生學習語言，位於帶有耳機和錄音磁帶的隔間內

1958 年 - 教育電視，多達 50 個頻道，包括教育節目

1965 年 - 膠片幻燈機，膠片投影機

1972 年 - Scantron，消除了批改多項選擇題考試的麻煩

1980 年 - Plato 計算機，平均每 92 名學生擁有一臺計算機

1985 年 - 手持圖形計算器

1999 年 - 互動式白板，帶投影儀的觸控式螢幕

2010 年 - iPad

技術型別

由於當今的孩子沉迷於科技，無論是 iPod、Wii 還是社交網站，老師需要利用科技來保持學生的參與度和刺激感。老師可以利用許多不同的工具。

投影機

投影機是老師可以使用的重要且有益的工具。這些機器可以連線到老師的筆記型電腦，並將螢幕上的影像投射到白板上。這使得學生更容易跟隨 PowerPoint、Word 文件甚至老師可能瀏覽的教育網站。

SMART 板

SMART 板是教育科技領域的最新進展。它們可以將老師筆記型電腦上的影像投射到白板上，老師或學生可以數字地在影像上繪畫。SMART 板包含數百種應用程式，並提供圖表和表格，這些圖表和表格在數學和科學課程中尤其有用。

軟體

老師可以使用軟體程式來提高學生的學習效果。有許多程式，例如 Advanced Reader (AR)，可以測試孩子對書籍的理解程度。還有一些程式可以測試學生對數學問題的掌握程度，甚至讓他們在互動式實驗室中完成虛擬解剖。

iPad

iPad 是 Mac 筆記型電腦和 iPhone 的結合體。iPad 和課堂上其他手持裝置的主要區別在於它擁有自己的軟體開發工具包。iPad 比 iPhone 擁有更多記憶體和儲存空間，儘管它執行在 iPhone 的核心作業系統上。由於這些特點，iPad 可以用於課堂上的許多不同方式。

電子教科書

許多學區已經嘗試過線上教科書、亞馬遜 Kindle 和其他電子閱讀裝置。但是，iPad 比這些其他裝置包含更多可能性。例如，學生將能夠使用動態內容，其中動畫、影片和其他多媒體直接嵌入其中。與其試圖將 PDF 教科書輸入行動式裝置，老師可以構建學生隨身攜帶的互動式、動態應用程式。

新的移動計算實驗室

與筆記型電腦相比，iPad 擁有許多優勢。例如，它不太可能感染病毒。此外，學生物超所值。iPad 售價 500 美元，但他們可以獲得一臺 10 英寸觸控式螢幕裝置，配有 16 GB 記憶體和 802.11n 無線網路（目前速度最快）。還提供外部底座/鍵盤組合。

移動資料收集

學生和老師可以使用 iPad 的更大介面收集和展示重要、即時資料。例如，老師可以在進行課堂觀察時，將 iPad 從一個房間帶到另一個房間，然後利用這些資料的即時視覺化來做出關鍵決策。學生可以使用 iPad 在實地考察或科學實驗室中收集資訊。

新的內容創作方式

iPad 不僅僅是關於內容消費。還有方法可以在內容創作中使用 iPad。例如，Brushes 是一款最初為 iPhone 設計，現在已更新為 iPad 的繪畫程式，藝術家可以使用它來創作驚人的數字作品。其中一張影像甚至被用作 2009 年 6 月 1 日《紐約客》的封面。iPad 還提供了一個名為 iWork 的程式，可以使用該程式利用該裝置的多點觸控介面建立 Keynote 幻燈片。

學生答題器

學生答題器非常類似於電視遙控器，工作方式也相同。它們可以使用紅外或射頻技術傳輸和記錄學生對問題的回答。學生回答由課堂前方的一個小型、行動式接收站收集和記錄。每個答題器都可以註冊到特定學生，以便老師知道誰回答正確，誰回答錯誤。答題器允許所有學生積極參與，並提供即時反饋。老師瞭解到學生是否對正在呈現的材料感到困惑。

電子作品集

電子作品集究竟是什麼？阿拉斯加大學安克雷奇分校教育學院助理教授兼教育技術協調員海倫·巴雷特是這樣定義的：“作品集是一個有目的的、展示學生在某一個或多個領域中的努力、進步和成就的學生作品的集合。該集合必須包括學生參與選擇內容、選擇標準、衡量優點的標準以及學生自我反思的證據。”

作品集有多種型別。最常見的三種形式是： • 工作作品集，包含學生目前正在進行或最近完成的專案 • 展示作品集，展示學生最優秀作品的樣本。 • 評估作品集，展示證明學生已達到特定學習目標和要求的作品

電子作品集的一個優勢是，學生可以透過建立相關的超連結來突出顯示內容的不同部分。例如，學生可以將一篇作品連結到一個說明該作品已達到的特定標準的陳述。電子作品集的另一個好處是學生可以輕鬆地複製和傳輸它。紙質作品集通常代表作品集內容的唯一副本。

調頻系統

調頻系統使用無線發射器在給定區域內廣播訊號。根據發射器的功率，廣播區域可以達到禮堂的大小。老師佩戴發射器，學生佩戴接收器。接收器非常小，甚至可以整合到學生的助聽器中。訊號從接收器饋入耳機或學生的助聽器。通常，老師會在他們的領口佩戴一個小麥克風，距離嘴巴約 5-7 英寸。當老師對著麥克風說話時，學生可以在廣播區域的任何地方清楚地聽到老師的聲音，即使老師背對著課堂。

調頻系統的一個優勢是它的便攜性。發射器很小，因此可以在任何房間使用。孩子擁有自己的接收裝置；並且不需要永久安裝。該系統提供的另一個好處是，它不僅可以放大老師的聲音，還可以放大電影配樂或其他音訊來源。這使其非常適合教育用途。

挑戰

在下文中，我們將討論將技術融入課堂時所面臨的一些挑戰。瑪格麗特·賴斯文章中的一段摘錄列出了其中一些挑戰，我們將在後面詳細討論。

"當試圖整合技術時，老師通常會遇到一些障礙，例如缺乏或不足的培訓和人員發展，在使用技術方面缺乏知識，如何將技術整合到課程中，老師的教學理念，裝置的獲取，學習技術的時機以及行政支援（Faison, 1996; Langone, Wissick, Langone, & Ross, 1998; Siegel, 1995; 美國國會科技評估辦公室，1995）。"

資金

目前，人們普遍認為課堂上的科技將徹底改變並改善學生的學習和人際交往。雖然這可能是真的，但將這種變化付諸實踐卻存在著實際的挑戰。許多學校沒有資金提供科技資源，即使有資金，也往往需要以其他部門遭受損失為代價。雖然教學科技的資金在增加，但學校的藝術、體育和音樂課程正在被削減。

購買和安裝教學科技需要一筆初始成本，但我們還必須考慮這些物品的持續維護、更新和維修成本。

除了上述成本外，還需要為教師培訓提供資金，以便這些資源能夠有效地應用於課堂。

據托馬斯·布魯什說，“平均而言，學區將不超過 15% 的科技預算用於教師培訓”。

不幸的是，這種缺乏用於教師培訓的資金會導致其他問題。

培訓

雖然科技可以成為課堂上極好的教學工具，但只有在教師接受過如何實施這些科技的適當培訓後才能有效。不幸的是，這種情況很少發生，導致科技的使用率很低，並浪費了其作為優秀教學資源的潛力。

在一篇名為“在實地教師培訓專案中整合科技：PT3@ASU 專案”的文章中，托馬斯·布魯什探討了這個問題

“儘管學校裡有可用的科技，但大量的教師報告說很少或根本不使用計算機進行教學”（第 1 頁）。報告還指出，教師仍在努力將科技融入課程，並將很大一部分原因歸咎於缺乏培訓，從而無法讓他們有效地利用科技進行教學……最近的研究繼續表明，教師認為他們沒有得到足夠的支援來有效地將科技應用於課堂。（Schrum, 1999; Studler & Wetzel, 1999; Topp, Mortensen, & Grandgenett, 1995）。”

如果教師沒有接受過關於他們應該在其教學中使用的科技的適當培訓，那麼它的有效性和目的就會喪失。

托馬斯·布魯什的文章繼續說道

“這種缺乏支援導致教師將科技用於低階輔助任務，例如練習活動、文字處理、教育遊戲和基於計算機的教程（Strudler & Wetzel, 1999; Willis, Thompson, & Sadera, 1999）。正如 Abdal-Haqq（1995）所說，“很少有教師經常使用基於計算機的科技來進行教學”（第 1 頁）。”

教師的科技培訓必須從他們在職前教育專業時期開始。瑪格麗特·賴斯在她的文章“用科技改變學習：來自實地的經驗”中評論了這個問題

“據 Faison（1996）說，許多在職教師和職前教師報告說，教師準備專案提供的計算機科技課程型別存在不足。“他們報告說，他們在教師教育專案中沒有系統地接觸或整合科技”（Faison, 1996, p. 57）。許多高等教育機構提供了一門科技課程，幫助職前教師獲得技術能力（Hargrave & Hsu, 2000; Hess, 1990），但許多這些課程將科技作為孤立的學科來教授，沒有提供如何將科技用於特定學科或如何將其整合到課程中的培訓（美國國會，科技評估辦公室，1995; Novak & Berger, 1991）。Jerald 和 Orlofsky（1999）指出，只有 20% 的教師報告說他們認為自己有能力將科技融入課程。”

作為這種有限的職前教師培訓的例子，我們將考察威斯康星州奧什科什大學。教育專業學生在進入該領域之前只需要學習兩門科技課程。這些課程涵蓋了 Microsoft Word、PowerPoint、Google 網站、iMovie、播客、維基百科和部落格等科技。雖然這些都是優秀且寶貴的資源，但這真的足以讓教師為將科技融入課堂做好準備嗎？這當然是一個很好的開始，但必須採取更多措施才能創造一個更加自然有效的過渡，將大學課程中的科技與課堂應用聯絡起來。

訪問

教學科技是一種很棒的資源，如果你能夠訪問的話。學校網站和線上學習工具可以成為優秀的學習和交流資源，但並非所有學生或家長都能訪問。許多家庭仍然無法在家中使用網際網路，因為缺乏科技知識。其他人可能沒有能力支付每月的網際網路費用。如果教師依賴於課堂之外的線上交流或學習，他們就有可能排斥一些學生，並使他們處於不利地位。這不僅對失去學習機會的學生不公平，而且可能讓家長和孩子都感到尷尬。作為教育工作者，我們可以做的是向學生和家長提供有關公共資源的資訊，例如提供網際網路訪問的圖書館，並希望在可能的情況下，他們的家人能夠利用這些資源。