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工業技術研究院

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工業技術與資訊月刊

338期2020年03月號

出版日期:2020/03/15

正方形 Icon 觀念探索 Trend

教育現場, 一台電腦也不能少?

撰文/魏絲樂(Natalie Wexler) 攝影/哈許(Emily Haasch) 翻譯/連育德

本刊取得美國麻省理工學院Technology Review期刊圖文授權。
本刊取得美國麻省理工學院Technology Review期刊圖文授權。

教育工作者喜歡用數位裝置輔助教學,卻沒有足夠證據顯示,這樣能真的幫助學童,甚至對最需要協助的學童還可能適得其反。

幾年前,我到一個小學一年級的課堂參訪,這些6歲小朋友大多數都在使用iPad或電腦,獨力解決針對他們能力所規劃的數學題目,而老師則跟一小組人進行教學。我看到名叫凱文(化名)的小男生盯著iPad螢幕,題目是:8與3的總和是多少?他跟大多數同學一樣,認識的字還不多,所以按下「聽題目」的按鍵,一聽,還是擠不出答案來。

「你知道『總和』是什麼意思嗎?」我問。他回答「不知道」,我解釋說這是要你把數字「加起來」。我心想他這下應該算得出來了,便去觀察其他學生,沒想到發現iPad秀出的句子是「把119四捨五入到10位數」、「請算出下列三角形的平方單位面積」等等。如果凱文不懂「總和」的意思,那其他小朋友知道什麼是「四捨五入」和「面積」嗎?更別說「平方單位」了?

我後來又發現有個小男生盯著電腦看,螢幕上列出一串數字,問:哪個數字在84之前?他聽了電腦指示,點了85,不對;點了86又不對;點了87還是不對。我以為他是因為數字太大才搞不懂,於是問他在4之前是什麼數字。「是5嗎?」他猜說。我這才意識到,他不知道「之前」的意思。聽我解釋完,他立刻按下「83」。

我走回去看凱文把8與3加起來了嗎,卻發現他用手指在螢幕上畫粉紅色線條-這是這數位裝置裡眾多令人分心功能的其中之一。

「你能回答這個問題嗎?」我問。

「我不想。」他嘆口氣說:「我可以玩遊戲嗎?」

凱文與同學上課的這所小學,座落在華盛頓特區的貧窮郊區,標榜現在愈來愈常見的「一人一機」政策,讓學生都用得到數位裝置(這裡用的是iPad)。「隨著科技持續翻轉及改善世界,」學校網站寫道:「我們深信低收入家庭的學生不該被遺忘。」

近幾年來,美國各地學校掀起一陣教育科技熱潮,比爾蓋茲與祖克柏等科技業慈善家更是大力鼓吹。之前的教育改革策略如學校選擇權(School Choice),以及改善教師品質的努力,最後都不見成果,使得教育工作者把希望寄託在教學軟體、線上課程與遊戲等等,認為這樣有助於縮短社經頂端與底層學生的分數鴻溝。蓋洛普近期一份報告指出,美國有89%的學生(三到十二年級),每星期至少有幾天會在課堂使用數位學習工具。

報告亦發現,教育工作者幾乎全都熱衷教育科技。學校行政人員與校長,有96%完全或部分程度支持「增加在學校使用數位學習工具」,老師的支持度也高達85%。但這股熱衷有沒有證據支撐,仍是未知數。問卷問「是否有充分資訊說明數位工具的效果」,只有18%的行政人員和大約25%的老師與校長們表示有;另外有25%的老師則表示相關資訊很少或沒有。

事實上,相關證據是不明確的。有些研究顯示,至少就中度使用電腦而言,科技裝置是有正面效果(尤其是數學),但觀察大多數的數據,科技裝置在各年級的使用都有不良影響。有項研究調查經濟合作暨發展組織(OECD)中36個成員國的高中生,人數多達幾百萬人,發現如果學生在學校重度使用電腦,則「多數學習成果會大幅降低,即使考量到學生的社會背景與人口組成,結果也是一樣。」其他研究也顯示,在課堂上使用筆電或數位裝置的美國大學生,考試分數反而更低;在線上學習代數一課程的八年級生,成績遠低於實際上課的學生。此外,四年級生如果在全數課程或近全數課程使用平板,閱讀分數平均比從不使用平板的學生低14分,能力等於落後了一個年級,在某些州這個差距更拉大許多。

卡羅拉多大學國家政策教育中心(National Education Policy Center)在2019年公布一項「個人化學習」報告,將個人化學習一詞採取廣泛定義,大致上等同於教育科技。該報告大篇幅譴責這樣的教育方式,認為這是「將可議的教育假設納入關鍵課程;科技產業因為自我利益而推廣;對學生隱私權構成嚴重威脅;缺乏研究支持。」

證據顯示,重度使用科技裝置對於弱勢學生不但沒有幫助,甚至可能傷害更大。經濟合作暨發展組織的研究顯示,「具備優勢的學生與弱勢學生存在技能落差,難以用科技產品拉近。」比較美國經常使用科技產品的學生與不常使用科技產品的學生,考試成績差距最大的族群落在低收入戶學生。類似的結果也出現在「翻轉課程」,亦即讓學生在家透過科技裝置上課,將討論與解惑留在實際課堂,在一門大學數學課翻轉課程中,短期受惠的族群包括白人學生、男性學生,以及原本就擅長數學的人;反觀其他學生卻不見成效,成績落差反而更大。

更教人憂心的是,有證據顯示,弱勢學生比優勢學生花更多時間在數位裝置上。線上「學分補修」(Credit Recovery)課程的成果可議,會上這類課程的中學生絕大多數可能是低收入戶學生,或是少數族群(或兩者都是)。提供線上課程、但成效不理想的「虛擬」特許學校(Charter School),經常招收到學習有困難的學生。太空船公立學校(Rocketship Public Schools)是一個以低收入家庭為服務對象的全國性特許學校網絡,高度仰賴科技,即使是幼兒園的學生每天也會花80到100分鐘盯著螢幕看。研究發現,學校的學生如果來自相對富裕的家庭,則有44%的四年級生從來沒有使用過電腦,高於相對貧窮地區的34%。

在識字教育與低年級教育中,仰賴科技施教的缺點亦特別明顯。只可惜,就我對貧困區學校(如凱文的學校)的課堂觀察,正是這樣的課堂常常會使用數位裝置。小學生每天花大半時間「閱讀」,有些學校是3個小時或更久,其他時間則上數學課。尤其是在標準化閱讀與數學分數偏低的學校,課程安排更是看不到社會課與科學課等科目。此外,標準的上課模式是讓學生輪流到各個「中心」學習,由學生獨力學習閱讀與數學技能,而老師則是進行小組教學。我參訪的課堂中,至少有一個中心都在使用數位裝置。


大學生如果在課堂上使用筆電或數位裝置,考試分數反而更低。線上學習代數一的八年級生,成績遠低於實際上課的學生。


數位裝置為什麼對學習這麼沒有幫助呢?各種不同的解釋都有。證據顯示,學生讀螢幕文字時,吸收到的資訊比閱讀紙本更少。另一個經常被人提起的原因是,數位裝置容易讓人分心,例如大學生看Instagram,或是像凱文這樣的一年級生用手指在螢幕畫粉紅線條,都是例子。但還有更深層的原因。

其中一個原因是動機。如果是由老師問凱文8與3的總和是多少,而不是由iPad秀題目,他可能會更想要找出答案。「有人可以學習,而且跟那個人有關係,學習效果就會不一樣。」認知心理學家魏靈翰(Daniel Willingham)說:「這樣你會更在意對方怎麼想,你會更願意努力一點。」

有位教育創業家認同這個說法。Amplify是一家研發數位加強課程的公司,科目涵蓋數學、科學、識字等等,鎖定幼兒園到8年級的學生,公司執行長伯格(Larry Berger)認為,科技裝置雖然是傳播資訊的利器,卻不擅長表達出知識的「社會用途」(Social Usefulness)。「要做到這點,」他說,「必須要在與其他學生與老師互動的背景下,獲得知識。最理想的情況是,那個老師是你的榜樣。」這點對於只是適度使用科技裝置的學校都不易做到,換成是太空船公立學校,問題可能更大,因為在它們的「學習實驗室」(Learning Lab)時段中,只有1、2個接受過少數訓練的老師,卻要監督多達90個學生。這些學校的測驗成績很優異(尤其是數學),但根據美國公共廣播電台(NPR)在2016年的一項調查,許多太空船公立學校處於壓抑的環境。有些家長與老師反映,學校為了讓學生專心學習,會祭出嚴厲懲罰。

科技裝置除了降低動機之外,還造成大家無法一起學習。有些推廣教育科技的專家懷抱願景,認為每個學童應該坐在螢幕前,聽取針對個人能力與興趣而分類的課程,而且通常是學生自己選擇的科目。但教育的關鍵之一在於,讓不同的學生彼此激盪想法。我曾經一整個學年觀察一個小學課堂,他們大部分不用科技裝置,學生卻更有互動。這些小二學生全都來自低收入家庭,其中很多人在家不說英語,大家在老師的指導下,常常會就特定主題討論起來,題目例如:亞歷山大大帝的野心是優點還是缺點?

讓學生自己選擇學習主題,也可能導致嚴重的知識落差,因為他們對世界的了解還不夠深入;就算有深入了解的學生,也會有這個問題。有個對個人化學習質疑的專家說:「我讀小學的時候,如果讓我自己選擇學習內容,我可能會變成公主和小狗的專家。」

此外,使用科技裝置也不容易找出符合學生能力的教材,凱文和他的同學就是例子,一個不知道什麼是「總和」,一個不知道什麼是「之前」。學生必須先做「預先檢定」,讓軟體能夠提供挑戰程度適中的內容。但學生有時候會忘了進行檢定,即使做了,軟體程式也可能做出錯誤假設,誤判他們的理解程度。我在另一個小學跟過一年級的課堂,看到一小組學生在使用閱讀能力軟體。有個小女生的螢幕列出幾個有關香蕉的描述,內容看似隨機,其中一個是「大多數香蕉來自於印度」,底下接著是一題多重選擇題。小女生看不懂「印度」這個詞,於是問同學香蕉是從哪裡來的。「從樹上啊,」同學回她,但樹上並不是選項之一。

然而,即使科技裝置經過調整後,教材能夠符合學生的實際能力,或凝聚大家共同學習的氣氛,還是存在一個基本問題。科技裝置主要還是一種傳遞管道,在某些情況或許比人類更能傳達教育內容,但如果教材有錯、內容不足,或沒有按照邏輯傳遞,從中受益的效果恐怕不大。

伯格認為,我們希望小孩子學習的東西,大部分並沒有一個「藍圖」,所以無法設計出對應的軟體。他的意思是指,只有少數領域有明確定義的觀念與固定的認知程序,應該照著步驟學習。他以數學為例,「大腦到了一個特定的發展階段,才會開始思考部分與整體的概念,如果在這之前想要教分數,是沒有用的。」基礎閱讀能力也是類似的道理:小孩子必須先學會搭配字母與聲音,才能學怎麼將聲音連起來,讀出一個字。伯格說,換成是其他領域,我們其實不知道應該教什麼,或照什麼順序教。
課堂上使用的科技裝置,尤其在小學階段,通常是用於練習閱讀能力。即使是不使用科技裝置的教室,學童每星期會浪費很多小時,理論上是要學習「找到大意」或「推論」。內容很隨機,今天講雲,明天講斑馬,而且是相對不重要的主題。老師針對當週應該學習的技能,選擇適合的書籍來朗讀,學生事後則是選擇他們可以練習獨力完成閱讀的書。對於課堂使用的電腦或平板,也採取同樣不分內容、聚焦技能的方式。在一個課堂中,我看到有個小一生盯著螢幕,上面列出不同主題,包括印度排燈節(Diwali)、速食、蠟筆、歐巴馬。經我一問才發現,他先前沒有進行測試,螢幕的這幾個字都看不懂。

但正如認知科學家秉持的觀念,閱讀理解能力最重要的關鍵並非一體適用的技能,而是讀者知道多少與主題相關的背景知識與詞彙。80年代晚期的一項研究中,研究人員以七年級生與八年級生為對象,根據他們在標準化閱讀測驗的分數與對棒球的了解程度,把他們分成2組,讓他們閱讀一段有關棒球賽的文字。研究人員事後測試學生的理解程度,結果發現,很懂棒球的學生都得到高分,跟他們的閱讀測驗成績沒有關係;「閱讀能力低的學生」如果懂棒球,表現優於不懂棒球、但「閱讀能力高的學生」。後來陸續有人以這項研究為基礎,換成不同內容做測試,結果在在顯示,要了解某個主題的內容,知識背景比「技能」更重要。

也就是說,想要培養閱讀理解能力,課程必須讓學童先花幾個星期熟悉特定主題,建立起背景知識與相關詞彙。這個原則尤其適用於來自低教育程度家庭的小孩,例如凱文和他的同學,因為他們在家比較無法學得更深入的知識,甚至可能缺乏基本詞彙(例如:「之前」)。

科技裝置有辦法輔助學生建立知識嗎?是有可能,有些軟體根據認知科學的原則所設計,如果應用於特定主題的大量資訊,證實能夠加強資訊的記憶,甚至是批判性思考。Amplify跟大多數教育科技企業不同,提供閱讀與科學的高內容含量課程。但對於把科技裝置當成是「練習/記憶/自動學習的支援工具」,伯格還是戒慎恐懼。

「我擔心的是……」他說,「學習淪落到這樣的地步了嗎?」也就是又回到學習動機的問題。

既然如此,伯格認為教育科技應該扮演什麼角色?他認為,大家不應該問「電腦在教育哪個層面可以取代老師?」而是要問「老師有什麼教學目標?科技又如何幫他們達到這些目標?」也就是說,要讓老師進一步了解課堂狀況、節省時間,讓他們「更常直接面對更多學童」。

他以一個學生能力差異很大的課堂為例(這種情況並不少見)。他說,最常見的做法是給學生不同難度的教材,但其實可以給所有學生同樣的內容,處理同樣的資訊,但根據學生的程度分配不同任務。比方說,大家都閱讀《獨立宣言》,但要能力比較好的學生寫一篇論文,其他學生則寫幾個句子,每句要提到宣言的一個重要觀念。要做到這種所謂的「差異化教學」,對許多老師都有難度。伯格指出,科技卻讓老師更方便將學生能力分組、指派適合的任務、評估學生表現。他還說:「學生無法察覺。」透過電腦教學,學生不知道自己屬於哪一組。

相較於大多數人所推廣的教育科技產業理念,科技在伯格心中所扮演的角色小很多,甚至可能太小。有了影片和錄音的輔助,教學主題可以更加活潑,也能讓學生了解原本可能讀不懂的內容。線上教科書可以輕易更新。學生對同一題數學題目得出不同的答案,軟體可以促進大家討論。有些學生有動機、也有天分,可能覺得上課無聊,這時可以透過科技裝置超前學習進度,或學習學校沒有教的線上課程。

儘管如此,似乎有愈來愈多人認為,教育科技可能帶來反效果。5年前,位於郊區的巴爾的摩郡逐漸不用教科書與紙本,希望達到「1人1機」的目標。但後來學生成績往下掉,家長也質疑這樣的學習成果。該學區或多或少為了回應家長的抱怨,決定在小學低年級減少使用電腦,改採「1機5人」的比例。低收入戶家長心中也有疑問。太空船學校原本計畫在華府成立第三間分校,但只招到22名學生,只好放棄。

有愈來愈多證據指出,教育科技不乏缺點,也值得有志於推動教育平權的教育工作者與改革家多加思考。對此,大家把焦點放在所謂的數位落差,亦即美國低所得民眾相對不容易接觸到的科技與網路。這是合理的顧慮:像凱文這樣的學生必須學會打電腦,才能上網獲得資訊,指引現代社會生活。但我們不應該就此造成反面的數位落差,將他們的教育外包給號稱能培養「技能」的科技裝置,而使高收入家庭的學生卻享有老師實際教學的好處。

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