透過擴增實境(AR)的課程激發想像力和學習動機

國立臺東大學音樂學系　郭美女教授

國立臺東大學資訊工程學系　陳世曄助理教授

壹、前言

教師是啟發學生智慧、培養健全人格的重要關鍵者，而透過跨領域教師社群的建立，能使教師之間相互討論、彼此激盪，進而使教學更為生動有趣。以目前的教育改革現況來看，跨領域整合的教學是現代教育的重要趨勢。

在跨領域美感教育實驗課程中，教育部將「應用策略」部分定義為「藉由藝術概念與美感元素，融入其他學科教學時所發展及使用之策略」（教育部，2014b）。對於藝術而言，藝術的教學活動具有學習開放性之特質，在所有學科屬性中，能包容不同領域的多元教學目標；因此。以藝術領域為核心進行跨領域課程設計，不但能彰顯各學科之個別化、差異性，更能使學校學習經驗的共通性以及多元性。

高震峰(2013) 在提出以數位典藏融入藝術教學的理論與模式時，指出數位典藏融入藝術教學的使用時機以及教學策略。在跨領域美感課程之「使用時機」部分，由於藝術概念與美感元素屬於教學活動進行時所使用的教學素材，教師於教學時，如能依據教學需求，應用藝術概念與美感之元素以及擴增實境(AR) 的技術，指導學生進行實際的體驗和學習，對於跨領域美感課程整體教學活動有著重要的意義。

因此，本旨提出一個基於擴增實境(AR) 技術和學習理論的數位有聲繪本，構建出以學習者為中心的學習環境，使教師在學科間能建立起師生「學習共同體」的共學文化，以及領域間的教學策略研究；並探討如何透過擴增實境(AR) 的運用來激發學生的想像力和學習動機，不僅啟發教師們的多元的感知，也將學生帶進共學的教學概念，落實學習共同體的目標，進而培養學生帶得走的能力( 圖1)。

貳、數位有聲繪本融入跨領域美感教育課程之探討

隨著科技的進步，可攜式裝置已成為日常生活中的一部份，擴增實境(AR) 的數位學習課程，更是近來的趨勢科技。數位學習的特色關鍵因素，除了包含專業的教育內容外：如何透過多媒體等互動式技術的學習，讓課程內容更加多元具吸引力，以及將傳統印刷的書籍轉變為具有多樣化教學功能的有聲學習，更是激發學生潛力和創造力的重要方式。

以目前科技如此進步發達的生活環境中，擴增實境(AR) 可應用的範圍非常廣泛，也由於AR 裝置具備與環境的高互動性及能夠引發使用者興趣的高沉浸性，特別適合用於跨領域的數位學習，並能提升學習者的學習動機、注意力、想像力、創造力、邏輯思維等各項能力培養。

一般而言，由於兒童很容易被電子書中的動畫遊戲或聲音所吸引，在跨領域美感教育的課程設計中，教師如能融入擴增實境(AR) 技術的指導和學習，提供物理和虛擬世界間的無縫感知，讓教學活動成為具有吸引力的互動式學習，應可以填補傳統式教學之不足。

數位有聲繪本是圖片和簡單故事文本的組合，主要基於動態圖像，並通過有聲信息技術補充文本；教師透過圖像與影音資料等作為問題引導與討論之發想。與傳統純文本的閱讀相比，數位有聲繪本結合擴增實境(AR) 技術的學習，對兒童更具吸引力，是一種很有效果的互動學習活動 (Lever、Sénéchal，2011)。隨著數位科技的應用和學習，許多老師的教學教材已從傳統的印刷書籍轉變為具有多樣化教學電子有聲書(Huang、Liang，2015)。迄今為止，Henry、Simpson (2001) 已經討論了數位有聲繪本對學生學習行為和經歷變化的影響，認為數位有聲繪本對兒童的學習是成功和有效的論證，僅少數的研究仍然指出數位科技可能會對兒童產生負面影響，例如過量的多媒體元素，會分散學習者的注意力(Parish Morris，2013)。但以目前擴增實境(AR) 的技術和運用而言，在操作上已經取得了相當大的進步，擴增實境(AR) 的運用不僅可以提供物理和虛擬世界之間的無縫感知，還可以控制學生的觀點並透過與環境之間的即時互動(Cheng、Tsai，2013)，讓學生可以體驗真實情境之教學。教師於教學時，依據教學之需求，應用藝術概念與美感元素之資源，營造真實情境，作為學習主軸與討論重點，非常適合教師運用於跨領域的教學課程設計和學生的學習活動。

目前，在跨領域教學課程上或在無所不再學習環境中，對擴增實境(AR) 的課程設計和研究正值起步 (Chen、Lin，2016)。鑑於此，在跨領域美感教育課程中，將擴增實境(AR) 運用在數位有聲繪本的教學設計和學習，是值得進一步推廣和探索的課題。

一、有聲數位繪本於跨領域美感教育課程的應用

藝術教育活動具有多樣性之特質，也使得藝術領域的課程建構方式極為多元，除作為獨立之學習領域外，並能與其他學科領域進行不同層次的統整 (Burton、Abeles、Horowitz，2000)。對於繪本而言，繪本是圖片和簡單故事文本的組合，其中圖片主要在於演示文稿，文本則作為演示輔助。相對於文本的書籍而言，有聲數位繪本多元的互動式學習，更能夠有效的引起學生的學習動機。

近年來有聲數位繪本的教學成效，Rabidoux、MacDonald (2000) 已經獲得相當多的研究證明，教師將數位化學習策略設計成學習活動指導學生閱讀有聲數位繪本，不僅提高了識字和閱讀能力，也增強了想像能力的提昇。作為擴增實境應用技術，繪本的發展可分為四種類型：(1) 將實體圖書掃描成數位電子檔、(2) 將繪本內容拍攝為電影故事、(3) 結合數位科技應用於繪本、(4) 添加音樂和動畫等遊戲式互動功能 (Yokota、Teale，2014)。

Cochran 和Bull (1991) 在之前的論文研究中提到有聲數位繪本可以提供多種感知刺激方式，可以提高學生的學習動機，保持學生的注意力，提高學生的學習成績，提供個性化的教學和實質的反饋。Verhallen 和Bus(2010) 也發現，無論學習方法是數位故事書還是非語言計算機遊戲，都有益於學生學習接受性和表達性詞彙。此外Yilmaz、Kucuk 與Goktas (2017)等學者研究認為擴增實境AR 有聲數位繪本對孩子們來說是有吸引力和愉快的，並且可以成為學齡前兒童認知和聽力能力的有效教育工具。隨著行動裝置的盛行與發展，中國學者Jing Zhao (2018) 透過3D 技術為中國短篇小說設計了一個互動有聲數位繪本，研究結果證明，有聲數位繪本使學習過程，不僅更為生動活潑有趣，也促進了父母與孩子之間的互動。因此，在跨領域美感課程的教學設計中，如能將擴增實境應用至行動裝置，並將資訊科技結合到數位繪本中，數位影像就可以同時實現滿足視覺和聽覺，而學生的學習行為和過程也可透過互動的方式，讓學生能自主的搜尋規劃及執行，進而提升學習及教學效能( 圖2)。

二、培養想像力的思考模式

Heath (2008) 認為想像力是一種非常有價值的認知能力，適合作為積極活動的推動者，使人們超越實際經驗思考。White (1990) 認為富有想像力的能力是激發潛力和激發創造力的重要因素；因此，在跨領域美感教育中，富有想像力的能力可視為培養美感創造性思維和創新驅動力的基礎。

具備想像力的思考模式是學習的重要因素，適合作為積極活動的推動者，使人們超越實際經驗思考 (Heath，2008)。具備想像力的思考模式是學習的重要因素，Phillips、Carr 與Thomas 於2018 年提出以博物館為範例來強化各種學習環境的研究指出，學童透過觀看成年人和同齡人之間的協同學習所共同構建出的知識，可以提升其藝術美感與想像思維能力。在教學過程中，想像力的思考模式可說是激發潛力和創造力的重要因素。Wyse D. 與Ferrari A. 於2015 年的研究成果指出改變學生的學習方法可以提高他們的創造力和想像力，儘管研究中提到了這兩種類型的思考模式，但大多數研究都集中在創造力的思考模式上，而很少有人專注於培養想像力的思考模式上。

J. P. Guilford 於1950 年指出，針對想像力思考與擴散思考之關係，雖然傳統上對於心理運作的看法較為著重精確、效率、邏輯等偏向「聚斂思考」（convergent thinking）的元素，但仍不可忽視心智可有轉換觀點、產生變通答案、尋求事物之其他可能性的「擴散思考」(Craft，2002)。張世慧(2003) 認為想像力思考的涵蓋面十分廣泛，雖想像力思考與擴散思考的關連十分密切，卻不限於擴散思考能力的範圍。且談到創造性問題的解決方法時，不僅應關注以擴散思考來提供思考的廣度，同時也需注意提供想像力活動的基本疆界，以具有限制性的聚斂思考來充實思考的深度 ( 呂金燮，2003)。亦即，針對以往過於重視聚斂思考的訓練，雖然想像力思考更著眼於培養擴散思考能力的重要，但由思考的全面性而言，想像力思考最終仍強調聚斂思考、擴散思考、與涉及後設認知與評估的評鑑思考三者間之適切平衡。

可見， 想像力的思考模式是一種創造力和思想的力量 (Perdue，2003)，它可以使人們超越過去的經驗，並通過組織零散的情境創造有意義和完整的可能性。具備想像力的思考模式被視為培養創造性思維的基礎，也是創新的驅動力 (Chiu，2015)。因此，在跨領與域美感課程的教學活動設計，讓學生透過互動式無所不再學習環境（U-learning）中的數位有聲繪本學習，是激發學生想像力和思考能力的重要課題。

三、透過ARCS 模型增進學習動機ARCS

ARCS 是John Keller 於1984 年所提出的一組整合許多心理學相關的動機理論與教學設計模式後所得到的動機模型，ARCS 動機理論的提出，目的在於幫助課程教材設計或改進教學。他認為任何一種教學設計所發展出來的教材，若無法有效引起學習者的興趣或專注，學習成效就會事倍功半。因此，Keller 期望ARCS 動機模式能適用於各年齡層的學生，讓教學者再了解其動機需求後，所設計出來的教材或教學策略，能更有效地提升學習者的學習與表現。(Keller，1984)

激發學生的學習動機是教學活動的主要任務， 也是在學習過程中提高學生學習成效的最重要因素 (Chang、Chang、Shih，2016)。實際上，透過擴增實境AR 利用數位化的互動學習，可以提高學習動力(Annetta，2009)。而ARCS 模型是教學中最常用的動機模型， 包含：注意力(Attention)， 相關性(Relevance)， 信心度(Confidence) 和滿意度(Satisfaction)；也就是說(1) 抓住並保持學生的注意力、(2) 解釋學生學習學習內容的原因、(3) 讓學生相信他們能夠如果他們付出努力就能成功、(4)幫助學生感到自己獲得獎勵和自信。ARCS 模型為教師提供了一個指導策略，並以激勵和鼓勵學生的教學活動設計：以提高學生的學習動機( 圖3)。

Toussaint 與Brown (2018) 利用遊戲的學習與ARCS 模型結合起來，藉以提高學生的課程學習動機和參與度。近年來隨著電子數位學習的進步，將擴增實境AR 的數位化互動學習方式結合ARCS 模型，將可用於評量學生擴增實境AR 技術的數位繪本學習成效。如下圖所示 (A) 注意力：是用來激起學生的注意與動機並維持學生的專注力，使用擴增實境的高沉浸感官體驗，讓學生在一開始使用數位有聲繪本時便受虛擬與現實環境疊加所吸引。並搭配背景音 、互動遊戲、繪畫功能及回饋音效，維持學生對於虛擬環境的專注度。(R) 相關性：是以了解數位有聲書為教學目標，為學生提供跨領域的相關知識，將現實生活中的毛蟲具象化，建置一虛擬的生態環境，使用簡單易懂的操作，讓學生可以點擊各圖像，進而出現相對應的各種不同音階，並能發揮創意繪製出不一樣虛擬世界。(C) 信心度：表示可以透過反覆的操作，提升學生對知識的認識且加深對內容的熟悉度，透過簡易的操作方式，使用者可以快速地了解毛蟲變態的一生，提升學生對於內容以及教學目標的熟悉程度。(S) 滿足度：表示透過有聲數位繪本來滿足學生對於學習的成就感，給予學習者鼓勵，並讓學習者得到知識的提升。

因此，透過有聲數位繪本結合AR 技術，除了學習到自然科學的相關知識，還包含了音樂、視覺藝術、數學等不同維度的科學，藉以提升學習者的滿足感與學習意願，進而提升學習動機。近年來隨著電子數位學習的進步，將擴增實境AR 的數位化互動學習方式結合ARCS 模型，將可用於評量學生擴增實境AR 技術的數位繪本學習成效。

參、跨領域美感教育課程類型與案例

近年來聯合國「教科文組織」等各重要機構都在倡導終生學習，以素養為核心的教育改革，台灣教改也朝著這方向進行。隨著十二年國民教育的啟動，臺灣教育的改革邁向新的里程碑，而《十二年國民基本教育課程綱要總綱》（國家教育研究院，2014），更以「核心素養」（core competencies）為概念，期盼達到跨領域的整合式課程設計；也就是教師在課程的開發和教學設計，都將與新時代同步邁向創新的目標。

美感素養教育強調學習必須貼近真實的生活環境，而並非鬆散的知識與特定方面的能力。學習科學是為了解決生活上的問題，而生活中的問題是不分科的，未來教育方針將更注重和核心的概念與跨科學習。十二年國教《總綱》將「藝術涵養與美感素養」項目歸類於「溝通互動」之面向，也就是說透過「藝術與美感」不僅可以協助所有領域的教學者跟學生「溝通」，以活化課程，更可以藉著藝術強調「互動」的特性增進師生的對話關係，達到學習的效果（圖4）。

如前所述，「總綱」的跨領域教學策略雖然在此願景之下，若能再透過跨領域美感教育的導入，學習將變得更加多元和有趣。

隨著教育階段的提高，對藝術學習的培養不只包含藝術學科本身的知識、技能與情意，更明確涵蓋了能與不同學科、社會、文化間進行互動的多元跨域之學習內涵 ( 國家教育研究院，2015)。本課程結合多種不同領域的學科向度，來探討昆蟲生命週期，透過由StoryToysTM 所開發融入擴增實境技術的有聲數位繪本「非常飢餓的卡特彼勒」作為學生課程的補充材料。此數位有聲繪本讓學生在有聲世界中自由探索和玩耍，同時與現實世界相連，含蓋了自然與資訊科學，音樂，藝術和數學教育。在這教學活動中，自然與資訊科學的領域是毛蟲的生命週期，並使用移動設備和擴增實境技術，透過與虛擬毛蟲和現實環境的互動去了解其生命週期，如何破繭而出，進而羽化成蝶的過程，音樂的維度允許學生排序各種聲音和建立互動的學習環境，讓學習變得更生動有趣，並且可以讓虛擬毛蟲能夠依據所製造出的聲響，產生相對應的回饋，視覺藝術的維度允許學生任意繪畫和創造學習環境，讓學習者可以自由發會創意，同時與現實場域做延伸連結，數學的維度則是日期和食物的計算，除此之外，還有當毛蟲羽化成蝶後，翅膀上那些美麗的幾何圖形，皆是數學之美的體現( 圖5)。

基於擴增實境AR 技術不同於傳統的教科書和繪本，在教學活動中，透過擴增實境AR 技術的運用，學生可以在真實的學習環境中與毛毛蟲互動，看到毛毛蟲如何變成美麗蝴蝶的過程，並捕捉和保持學生的注意力( 圖6)。

可見，有聲數位繪本根據學生的實際環境呈現故事內容，從傳統被動的灌輸轉變為透過數位有聲繪本的主動學習，讓學生從實際的感受中體會抽象的學理，提高了學生對昆蟲生長和變態過程的認識和理解；幫助學生了解昆蟲的生命週期，進而獲得藝術的「視覺語彙」、音樂的「聽覺元素」以及各相關領域的知識，增進學習的深度、廣度與完整性，最終與學生經驗、生活及社會作聯繫，這種互動式的學習方式，提供跨領域美感課程教學的多元互動學習。

肆、結語

十二年國教列車已經啟動，在新課綱的推動和實踐中，如何引發學生自主學習，是十二年國民基本教育「自發、互動、共好」的首要核心目標，為達成此目標， 除了教學時機的掌握外，更要提出有效的教學策略，激發師生間的討論和「互動」，並避免「為融入而融入」，才能達到所謂「共好」的學習效果。

以目前科技進步的時代中，數位化教學策略能讓學生主動的搜尋規劃及執行，提升學習動習及教學效能，而在跨領域美感課程設計中，將擴增實境AR 技術融入數位有聲繪本的教學和學習，可以提供物理和虛擬世界間的無縫感知，並透過交互式的數位有聲繪本的學習，能有效地將知識與語境聯繫起來，讓教學活動成為具有吸引力的互動式學習，進而增強了學習的動機，也激發學生的想像力；使學生更能透過學習環境中的實踐過程來構建知識。

總而言之，教學工作是不斷探尋與創造美感知識的反思行為，將跨領域美感教育課程結合數位的學習，教師可以融合藝術家、研究者三者身分的來推動美感教育、不僅能提昇學生的想像力和學習動機，填補傳統式教學之不足；更能提高學習教學成效，進而培養學生帶得走的能力，可說是十二年國教新課程綱要不可或缺的重要一環。

本文收錄於《這堂什麼課─跨領域美感課程的想像與實踐》，臺北：國立臺灣師範大學，2018