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踏入數位學習時代,讓電腦成為孩子的學習夥伴!

科技大觀園_96
・2022/04/01 ・2553字 ・閱讀時間約 5 分鐘
數位學習時代已悄然來臨。圖/fatcat11 繪

受到新冠肺炎疫情影響,世界上許多國家開始採取「遠距教學」,越來越多學生坐在自家電腦前上課。雖然我們是在疫情的壓力下,有點「趕鴨子上架」似的不得不改變了教育方式,但也讓教育跳脫了框架,變得更加多元化。「數位學習」的風潮在這樣的氛圍中,逐漸嶄露出優勢,在電腦、網路、人工智慧不斷發展的現代,新冠肺炎對人類帶來的「危機」,會不會正好是推動數位學習普及化的「轉機」呢?  

為了回答這個問題,我們請教數位學習專家——中央大學網路學習科技研究所講座教授陳德懷。他參與了臺灣的數位學習發展歷程,也對教育發展有深入的觀察及見解。

讓人工智慧成為孩子的學習夥伴

陳德懷從 80 年代就開始思考人工智慧與教育能不能結合。那是個網路、電腦都還非常不普及的年代,還在就讀博士班的陳德懷,就開始思考自己研究的主題——機器學習,能否應用在教育上。

「那個時候其中最直觀的想法就是虛擬家教,讓電腦扮演家教來教個別學生」陳德懷回顧著說。然而,他更進一步萌發了一個想法:「既然學生在學習,電腦也在機器學習,那麼是否電腦可以扮演學生的同學,也就是學習同伴的角色呢?」陳德懷認為:「我們自己當學生時,很多學習心得都是和同學討論時獲得的,不一定來自老師。」於是他用人工智慧同時模擬虛擬家教、虛擬同伴,使用者可以和同伴互相討論,或是進行競爭遊戲,如此一來學生在學習時,不會只單方面接受虛擬家教的教導,而是有更全方位的思考角度。 

陳德懷將自身專業應用在教育上,致力於開發「虛擬家教」。圖/Pixabay

「不過,」陳德懷指出:「虛擬學習同伴畢竟還是不如真正的同學來得真實。」後來陳德懷進入中央大學任教,隨著電腦的普及、網路科技的逐漸進步,虛擬同伴的概念也進一步延伸成網路學習系統,同學們可以利用電腦之間的連結,在網路上共同學習。 

將虛擬教育城市和電子書包作為學習輔助 

到了 2000 年,陳德懷更進一步提出了「虛擬教育城市」的概念,「因為有了網路,應該全世界的學生都可以當彼此的同學。」他建立了一個網路學習系統「亞卓市」,就像一個教育資源平台,每個學校、班級、甚至個人,都可以在亞卓市成立網站,放上教學資源,或是開啟課程。

此時電腦越來越普及,價格越來越親民,於是陳德懷提出「電子書包」的概念,簡單說就是讓學生人手一台電腦,做為上課的輔助工具。這樣的想法也促使後來許多電腦廠商陸續推出低價電腦產品,企圖打入教育市場。

陳德懷的數位學習研究歷程,也反映著電腦與網路的發展。如今,網路與電腦已經幾乎成為人類生活的必需品,陳德懷的研究重點,也從數位學習轉為思考教育的核心本質。 

培養「學習」的興趣,讓孩子勇於接受挑戰

他提出「興趣驅動創造者學習理論」,認為學習的過程最重要的,是把「學習」看為一種「興趣」來培養,例如,閱讀、寫作、數學等都可以視為興趣來培養,而「學習」過程視為一種有趣的「創造」過程,在過程中獲得成就感,然後日復一日重複這個過程,養成「習慣」。陳德懷說:「這樣一來,學生就成了『終身興趣驅動創造者』。」 

陳德懷透過數位化學習平台,培養小學生的學習興趣,讓他們認為數學是有趣的科目。圖/Pixabay

「興趣一開始萌發,就像小 baby 一樣,要仔細小心保護。」陳德懷以數學為例指出:「其實很多小孩可能一開始都對數學有興趣、很好奇,但幾次表現不好被質疑、受到挫折、失去信心,學習動力消失,不要說興趣了,甚至懼怕數學,希望以後不要再碰到數學,這現象在臺灣很普遍。」在陳德懷近年的研究計畫中,結合課程地圖與學習歷程檔案的優勢,設計了一款悅趣化數位數學學習平台,名叫「數學島」,讓國小學童利用與電腦之間的互動與即時回饋,自我學習,並且可以控制自己的學習進度,沒有來自老師或同儕的壓力。陳德懷說:「過程中我不問他們學得如何,只問他們還有沒有興趣。」結果,在興趣驅使下,有些學童僅僅二年級,卻已經能理解五年級的數學了。

興趣如果能順利持續下去,就可能發展到「自我追求」的階段,不但不害怕挫折,還會願意接受挑戰,也才能在有興趣的領域上更精進、發光發熱。陳德懷表示:「我們看到的每一個傑出的天才,都是走到了這一步,才被看見。」

在數位學習的浪潮下,老師該扮演什麼角色? 

網路及電腦的普及,雖然對數位學習與教育帶來極大助力,但陳德懷也談及他的憂心:「在網路的世界,我們太透明了,隱私受到很大威脅。」另一方面,陳德懷也認為不論網路再怎麼發達,都無法取代實體學校的角色。在新冠肺炎疫情影響下,數位學習等透過網路學習的方式都會加速發展,但陳德懷特別強調:「學校有無可取代的地位,尤其對中小學生,因為他們需要透過人與人之間的互動來社會化,以及導師的引導,這是網路上的互動所無法取代的。」 

學生在實體學校與人們的互動、交流,是很重要的社會化歷程。圖/Pixabay

至於高等教育的部分,陳德懷認為大學的知識教育有可能會轉為數位學習為主,他舉例:「想像今天傳奇物理學家,也是諾貝爾獎得主費曼(Richard P. Feynman)在普林斯頓大學開了一堂物理課,他那麼會教書,只要將他的課放上網路,最後學生一定都直接透過網路上課。」不過,大學更重要的是「創造知識」,在大學裡,創造知識的人是大學教授,學生想要習得創造知識的能力,「唯一方法就是去當教授的研究生,跟在身邊學習實驗與做研究的方法。」這是大學校園更重要的存在價值。
陳德懷認為,基於這些理由,實體教育場所不會消失,但老師、教授的工作內容會改變,傳授知識不再是他們最重要的工作,「重要的反而是創新知識,以及成為學生的人生導師。」


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科技大觀園_96
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為妥善保存多年來此類科普活動產出的成果,並使一般大眾能透過網際網路分享科普資源,科技部於2007年完成「科技大觀園」科普網站的建置,並於2008年1月正式上線營運。 「科技大觀園」網站為一數位整合平台,累積了大量的科普影音、科技新知、科普文章、科普演講及各類科普活動訊息,期使科學能扎根於每個人的生活與文化中。


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疫情再起,視訊會議減少接觸風險,卻會讓你更累、更沒創意?

Te-Yi Hsieh_96
・2022/05/13 ・3564字 ・閱讀時間約 7 分鐘

台灣的 COVID-19 疫情,在今(2022)年四月急遽升溫,許多公司行號也再度實行遠端上班、分流上班,減少接觸以及染疫風險,許多染疫者、接觸者也必須居家隔離。任何需要跟人接觸的活動,都改以線上的方式進行。因此,視訊會議就成為了一個相對安全、又便利的新選擇。多虧了現代電腦、網路,和通訊軟體的發達,我們不必非得要面對面才能「見面」。

疫情下,許多會議都改以視訊方式進行,但這對我們大腦來說究竟是好事還是壞事?圖/Giphy

這樣遠端工作、開不完的視訊會議所帶來的結果是,我們必須整天盯著螢幕看,造成眼睛、精神上的疲勞。國外有人甚至發明了「視訊會議疲勞」(Zoom fatigue,或作 videoconference fatigue)一詞[註一]來形容這種過多視訊開會造成身心疲乏的現象。而且,這種現象,不但在職場中出現[註二],就連線上課程也都讓學生覺得更疲累、難以專注、學習困難、焦慮感提升[註三]

為何會產生「視訊會議疲勞」?

為什麼「視訊會議疲勞」那麼普遍呢?Bailenson(2021)解釋,我們之所以會在視訊會議中更容易感到疲倦,主要是以下四個原因:[註四]

  1. 過多的眼神交流:在一般的面對面互動中,我們很少會靠一個人的臉那麼近來跟他說話,視線也不需要持續聚焦在一個人的臉上。尤其對於會議主講人來說,一次有那麼多雙眼睛直勾勾地盯著你看,大腦很容易進入一種過度激發(hyper-aroused)的狀態。
  2. 看到自己在說話的畫面,讓你時時刻刻都在審視、評價自己:同樣地,在一般的面對面互動中,幾乎沒有人會一邊拿鏡子照自己,一邊跟別人說話,但這種不自然的狀況卻會在視訊會議中出現。一旦我們看得到自己的影像,難免會注意自己在鏡頭前好不好看,臉上有沒有沾到東西,表情和談吐是不是夠優雅、自信。一邊說話,還要一邊持續自我審查的過程,對大腦來說非常耗能。
  3. 視訊會議限制了我們身體的活動空間:視訊會議進行期間,尤其是自己的鏡頭必須開啟時,我們基本上只能端坐在電腦前,眼睛直視螢幕,免得被誤認為是在分心、做別的事。身體要僵直地維持在這種狀態一到兩小時,屁股坐麻、手腳痠痛不說,大腦要控制身體維持姿勢也會變得疲乏。
  4. 透過視訊來進行社交互動更為困難、費力:面對面互動的時候,任何語言的、非語言的社交訊息(例如眨眼和微笑)都可以即時被互動者接收,但在視訊會議時,難免會遇到畫面卡卡的、網路不順的狀況,這都使得訊息傳達更為費力、耗時。
「視訊會議疲勞」讓疫情中的工作者更容易過勞!圖/Giphy

當然,這些容易讓我們疲勞的因素,並不是無法可解。Bailenson 也提到一些簡單的方法,像是把視窗從全螢幕調整成讓你沒有壓迫感的大小、關掉自己的個人畫面、在會議與會議之間安排休息等,都能有效降低疲勞。

疲勞的問題或許是解決了,但另一個可以探討的問題是,視訊會議的成效和面對面開會一樣嗎?尤其針對需要創意發想的行業,哪種討論方式更有助於人們想出新穎的好點子?

發想創意提案,到底是面對面還是視訊比較好?

為了探討這個問題,一篇 2022 年刊登於《自然》(Nature)的研究[註五]邀請了 300 名受試者,隨機分成兩兩一對,進行腦力激盪的作業。內容是花 5 分鐘跟夥伴討論「飛盤」有哪些非典型的用法或功能,再花 1 分鐘選出最有創意的答案。

想想看,「飛盤」除了跟狗狗玩丟接遊戲之外,還可以有哪些創意用法?圖/Giphy

在這些兩兩一組的受試者中,一半的受試者(75 對)被分配到「面對面互動組」,而另外 75 對則被分到「視訊互動組」。研究人員想知道,哪種形式的討論方式可以產出更多有創意的點子,還有,每個小組花一分鐘討論出來的最終方案,是不是最有創意的點子(用以判斷小組的決策準確度)。

研究人員除了記錄每個小組所產出的創意總數(想出幾種飛盤的新用法)之外,還邀請了兩位事先不知道研究假設的「裁判」,依據創意性和實用性評分受試者的點子。研究團隊將「有創意的點子」定義為「創意分數高於整體平均創意分數的點子。」

為了減少實驗題目造成的偏誤,並增加受試者總數,團隊接著找了另外 302 位受試者參與類似的實驗流程,但是腦力激盪的題目改成:討論「泡泡紙」有哪些非典型的用法或功能。

根據這 602 位受試者的結果顯示,「面對面互動組」想出的平均點子總數是 16.77 個,不但在統計上顯著多於「視訊互動組」的 14.74 個,「面對面互動組」也產出更多被評定為有創意的點子,平均有 7.92 個創意點子,相較於「視訊互動組」平均只有 6.73 個創意點子。

在小組的決策準確度方面,研究人員發現,「視訊互動組」選出的最有創意點子,似乎比較符合裁判對其的創意性評分;也就是說,「視訊互動組」的決策準確度較「面對面互動組」高。可是,這樣的差距,在控制了每組所想出的點子數量後,就消失了。

以「實地實驗」驗證研究結果

上述的研究發現都是在實驗室情境下的結果,真實世界的互動也會有這樣的差異嗎?

為了驗證這一點,研究團隊在芬蘭、匈牙利、以色列、葡萄牙、印度等五個國家,都進行了實地實驗(field experiments)[註六]。實驗最終邀請到 1490 位工程師,隨機分派成為兩兩一組,以 45 到 60 分鐘的時間討論出可以向公司提案的新點子,並在所有想到的點子中,選出一個他們自認最有創意的想法。

這些實地實驗的結果都驗證了一開始在實驗室的發現。在五個國家的研究數據均顯示面對面互動比視訊討論更有助於發想更多有創意的點子;而視訊討論則能提高決策準確度

實驗結果顯示面對面開會比較有助於創意發想。圖/Giphy

為什麼在面對面討論時,人們較能想到更多有創意的點子?

研究也針對這些現象的原因作出探討。首先,在實驗室進行實驗的過程中,「面對面互動組」和「視訊互動組」的受試者在腦力激盪時,手邊都有筆電或平板,提供他們紀錄或視訊。研究人員事先安裝了 OpenFace 眼動追蹤軟體在這些 3C 產品上,透過電腦或平板的前鏡頭,測量受試者的視線動態,目的是為了得知受試者在跟夥伴討論時,視線多常放在實驗夥伴、手邊作業和實驗室環境。

眼動追蹤的結果發現,「視訊互動組」的受試者在過程中,花更多時間注視螢幕上的實驗伙伴,而且比較不常環顧實驗室四周。至於視線關注手邊作業的時間,兩個組別間並沒有差異。事後的分析更發現,花越長時間環顧環境周遭的人,他們想到的點子越多!

另一方面,為了再次確認受試者到底放多少注意力在四周環境上,研究人員在做實驗室佈置時,也特地放置了五個常見於心理學實驗室的物品(抽屜櫃、文件夾、紙箱、音響喇叭、鉛筆盒)和五個不常見於實驗室的物品(人體骨架海報、巨大盆栽、一籃檸檬、藍色的碗、瑜珈球的盒子),目的是,受試者做完腦力激盪之後,要他們畫出實驗室的擺設。結果顯示,能夠記得越多「不常見物品」的受試者,想到的創意點子就越多!

所以,我們該怎麼用注視時間和對環境的記憶,去解釋「面對面討論的人有更多創意想法」這件事?研究團隊認為,在視訊面談的情境中,我們的注意力會聚焦在螢幕上,同時也限縮了我們認知處理的廣度,阻礙「創意發想」這種需要發散性思考的活動。

視訊時,我們眼中、腦中幾乎就只有螢幕裡的東西,這對需要天馬行空的「創意發想」其實很不利。圖/Giphy

當然,疫情中,以視訊會議取代面對面接觸,主要是防疫考量。我們不得不以遠端的方式互動、開會。但如果未來疫情趨緩,我們有得選擇工作模式的時候,不妨優先把面對面開會的機會留給需要發揮創意的事情,或時不時提醒自己從電腦桌前站起來動動筋骨,幫大腦伸個懶腰!

註解與參考資料

  • 註一:雖然叫 Zoom fatigue,但不限於使用 Zoom 平台進行的視訊會議。
  • 註二:Riedl, R. (2021). On the stress potential of videoconferencing: definition and root causes of Zoom fatigue. Electronic Markets, 1-25.
  • 註三:Peper, E., Wilson, V., Martin, M., Rosegard, E., & Harvey, R. (2021). Avoid Zoom fatigue, be present and learn. NeuroRegulation, 8(1), 47-47.
  • 註四:Bailenson, J. N. (2021). Nonverbal Overload: A Theoretical Argument for the Causes of Zoom Fatigue. Technology, Mind, and Behavior, 2(1).
  • 註五:Brucks, M. S., & Levav, J. (2022). Virtual communication curbs creative idea generation. Nature, 1-5.
  • 註六:實地實驗(field experiments)是指在真實生活環境中,實驗者操控獨立變項,以測量其對依變項的因果關係。實地實驗雖然不能像實驗室實驗一樣嚴謹控制環境,但其研究發現的可類推性(generalizability)較高,也就是可以應用在現實生活的程度可能會較高。

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Te-Yi Hsieh_96
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博後冬眠期,目前專職文字工作。寫心理、寫機器人,寫趣的、新奇的、跟人相關的 。 學術、科普發表詳見 👉 https://hsadeline.wixsite.com/teyihsieh (Twitter: @TeYiHsieh)