數位學習之介紹Introduction to digital learning tec

hnology(Part I)

曾憲雄 教授蘇俊銘 博士

交通大學 資訊工程學系網路學習之理論與實務

The Theory and Practice of E-Learning2007 年

傳統教學 ( 面授式 )Face to Face Learning

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傳統教學 ( 面授 )• 同時同地的教學活動。• 教學者 :

– 為敘述者或訊息的傳播者角色。• 學習者 :

– 被動的接受訊息。– 必須遵守某些行為規則及某些溝通型態。

• 缺點：– (1) 效率低。– (2) 效期短。– (3) 特定性，或範圍小與層次低。– (4) 非人性化 ( 個人化教學 ) 。

www.gcsce.org/gccce2001/big5/peper/paper/ 網上學習 /F121-Lin.doc

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傳統教學 ( 面授 ) 種類• 講述教學法 :

– 以書面或口頭的形式，偏向教師單向活動。 • 討論教學法 :

– 教師與學生針對主題進行討論，以形成共識或尋求答案。• 問題教學法 :

– 應用系統化步驟，指導學生解決問題，以增進知識、啟發思想和應用所學。

• 合作教學法 :– 學生分組針對主題進行分工合作。

• 電腦輔助教學法 :– 課堂上利用電腦作為輔助教學的工具。

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• 化學實驗• 工廠實習

傳統教學範例• 課堂上講解課程內容• 課堂上與學生問答• 課堂上分組討論• 課堂上上台報告• 課後做作業• 課後 Office Hour• 隨堂小考• 期中與期末考• 小組專案合作

K12 數位學校： http://ds.k12.edu.tw

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傳統教學與網路教學之比較範例• 傳統教學：

–師曰：各位同學，有沒有問題？–學生：總是含情默默無語。

• 網路教學： –非同步式互動 --板上討論，同步式互動 --即時討論。

–學生與老師互動，學生與教材互動，學生與同儕互動。

–ㄧ對ㄧ互動，ㄧ對多互動，小組互動。–板上討論，小組討論，主題討論，網友討論。

K12 數位學校： http://ds.k12.edu.tw

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網路教學與傳統教學之比較表 教學方式內容 傳統教學 網路教學

時間、地點

同步，同一地點 同步、非同步，任何地點

學習主體 以老師為中心 以學生為中心學習型態 個體、獨立學習 群體、合作學習學習空間 班級封閉系統 開放、無限延伸之界教材呈現 老師操作示範、課本指引 文字、圖片、動畫、圖表等各種多媒體元素上課方式 固定時間到學校上課 利用網路教學系統來學習學習態度 學習者為被動的授予知識 學習者為主動學習

進度控制 老師教學並控制進度 學習者依自己進度來學習學習內容 制式單調 活潑彈性學習路徑 單一的學習路徑 有多元化的學習路徑可供學習者選擇

學習範圍 侷限於知識的傳授 範圍廣泛，學習者可接觸到較為實務的層面學習評量 靜態、重結果的評量 重學習歷程的評量

www.gcsce.org/gccce2001/big5/peper/paper/網上學習 /F121-Lin.doc

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網路學習之前言• 發展因素 :

– 網路軟硬體環境的成熟與穩定– 資訊技術的蓬勃發展與精進– 大眾學習行為的轉變– 互動與多媒體教學內容及方式的廣泛需求– 同步與非同步學習、個人化學習的環境需求– 全民全時學習與終身學習的需求與目標

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1996-2003 之網路學習發展狀況(E-Learning Hype Cycle)

Source: Courtesy RCA Wilson, Eduwork Co.

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同期之技術演進(Evolution of Technology)

1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003

JavaScript in HTML

Java Frameworks

ASP / Cold FusionServices Model

File-based Database-Based Repository-Based

Content PlayersContent Interoperability

Content Reusability

Distributed Network

Client / Server

GlobalNetwork?

Source: Courtesy RCA Wilson, Eduwork Co.

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同期之標準演進Evolution of Standards Bodies

1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003

DLF(1995)

SIF

ARIADNE

AICC(1988)

ADLIMS

IEEELTSC

JTC1SC36

EdNA(1994)

ALIC

OKI

OASIS

CEN/ISSSWS-LT

W3C(1994)

ebXML

EICA

CanCore

DublinCore

(1995)

HLA(1994)

MERLOT

NSDL

HR-XMLCONSOR-

TIUM

Source: Courtesy RCA Wilson, Eduwork Co.

電腦支援協同工作(Computer Supported Cooperative W

ork, CSCW)

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電腦支援協同工作 (CSCW)

• Computer Supported Cooperative Work (CSCW):– 整合團隊之工作方式、電腦網路科技，相關硬體、軟體、服務及科技。

在電腦技術支援的環境 (CS) ， 一個群體協同工作， 來共同完成一件作務 (CW) 。

• 特徵與方式 :

相同時間 不同時間相同地點 面對面 異步互動式不同地點 同步分散式 異步分散式

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電腦支援協同工作 (CSCW)• 技術支援工具

通訊服務： 同時能進行多點通訊。

共享工作空間： 兩個以上的參與者可以在一個區域工作

共享的資訊及應用工具： 提供能共享的資訊庫，使多人可存放、存取、操作共享的資訊

群組活動的支援 :• 應用 :

辦公室自動化 OA 遠距教學：

異地的教師和學生運用 CSCW技術，來完成教學活動。 合作科學研究。 etc.

電傳視訊會議系統

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電傳視訊會議系統• 電傳視訊會議系統 :

– 藉由網路傳輸讓相隔兩地的兩方，透過電話、影像、傳真、電腦作為通訊傳輸，

– 以虛擬方式進行即時性面對面的交談，– 突破時空限制，可隨時舉行會議。– 可同時進行文件檢視、編輯及資料共享與傳遞的討論。– 即時資料傳輸，具很短的延遲限制。

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電傳視訊會議系統• 基本組成要件：

– Codec(壓縮∕解壓縮卡 ) 、– Communication( 通訊介面 ):

• 須符合 H.320 、 H.261 、 H.243 、 G.711 、 G.712 、 G.728 等規格。

• H.323 協定 : – 規範即時性 (Real-Time)影音 (Video/Audio) 及資料

(Data) 的傳輸規格及控制。– OS 軟體 :

• 可在同一架構上互通影像及聲音– 周邊設備 :

• 攝影機、喇叭、麥克風、螢幕、耳機、錄放影機等。

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電傳視訊會議系統• 架構：

– 使用數位化設備，建構一個多點連接的通訊架構• MCU (Multipoint Control Unit):

– 功能是在協調及控制多個終端間的視訊傳輸。

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電傳視訊會議系統

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電傳視訊會議的類型 • 根據採用通訊網路的不同而劃分。

– 區域網路上的視訊會議系統• 由多點控制器、會議終端機、多點控制單位 (MC

U) 等功能組件及網路的相關設備（交換機、集線器、路由器等）組成。

– N-ISDN 導向的會議系統• 廣域網路上的一種會議系統，• 其接取客戶端的是窄頻整合式數位服務網路 (ISDN) ，頻道最高速率小於 1,920Kb/s 。

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WebEXhttp://www.webex.com/tw

• WebEx

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數位全球科技http://www.dgt.com.tw/

隨選視訊系統 (VOD)

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隨選視訊系統 (VOD)• VOD(Video On Demand):

– 使用者可以隨時隨地主動地選擇需要的視訊節目，並且可以隨意地控制視訊節目的播放方式 。

• 系統架構 視訊伺服器：

儲存視訊資源並提供視訊的服務， 將影視、節目等資料經壓縮保存在視訊伺服器中，是 VOD視訊來源。

客戶終端機： 多媒體電腦 : 為客戶提供點播界面、互動式方法，並能接取視訊的傳送網路上；

視訊轉換器 (STB)加電視機 : 透過有線電視網路或公共電訊網路對視訊伺服器進行點播，並能即時地對視訊流進行上解碼後顯示在 TV 上。

傳送網路： 既要傳送客戶對節目的選擇與控制的相關資訊， 更要傳送視訊伺服器送出的視訊流資訊。

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http://tw.myblog.yahoo.com/jw!7ZSZCEyBBR_PhtZ_gX9ZiBKf

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VOD 的應用及視訊服務方式

• VOD 的主要應用如下： 隨選影片服務 (Movies On Demand; MOD) 隨選卡拉 OK服務 (Karaoke On Demand; KOD) 隨選資訊服務 (Information On Demand; IOD)遠距教學服務 (Distance Learning)視訊會議服務 (Videoconference) 互動性電玩遊樂 (Interactive Games)

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Multimedia on Demand• Multimedia on Demand (MOD):

– 多媒體隨選視訊的意思，– 因MOD 須透過寬頻提供服務，亦為寬頻多媒體服務。

特色 :

• 自組頻道 • 隨選隨看 • 精采重現• 操作簡便• 依量計費

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MOD架構

電腦輔助教學Computer Assisted Instruction, CAI

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電腦輔助教學Computer Assisted Instruction, CAI

• 以電腦為媒介，輔助教師進行教學活動，運用人與電腦的互動模式來呈現教材，並控制學習活動的過程。

• 學生依照已編寫好的電腦化課程中，來進行電腦化學習。

• 電腦在 CAI 裡實際上只是一個「教學傳遞的媒介」：– 真正負責整個教學流程的還是人類教師及程式設計者。

• 電腦輔助教學又稱：– CBI (Computer-Based Instruction) 、 CBE(Computer-Based Education) 、

CAL(Computer-Assisted Learning) 等。• 電腦輔助學習 (Computer Assisted Learning, CAL) ：

– 通常是 CAI 的一個同意詞。– 但 CAL 強調的是利用電腦來幫助學生學習。

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歷史• PLATO System(1960):

– (University of Illinois at Urbana-Champaign)– 第ㄧ個 general-purpose system for CAI– Plato:

• 第ㄧ個用來建立學習內容的編輯工具 .

– Science Research Council 接著發展第ㄧ個給 K-6年級使用的數學 CAI system.

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CAI 的理論基礎 -1

• 行為理論練習式 :– 學生必須藉由持續不斷的練習以達到精孰學習的目的。– 此學習方式只能獲得低階認知能力的取得 (如記憶、知識 )

• 對於高階的認知能力 (如綜合、判斷 ) 並沒有太大的幫助。

• 認知理論教導式：– 學習是個體在學習情境裡對各種事物間關係的認知歷程，是理

解力與頓悟的改變或重新組織。– 學生先從電腦閱讀及學習有關的教學內容，再回答電腦提出的

問題，若在回答問題時遇到錯誤，必須對問題加以釐清，找出自己在學習上的困難，然後再回答問題。

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CAI 的理論基礎 -2

• 社會理論模擬式 :– 此派學者認為人類的學習大都經由觀察及模仿他人的行為而來。– 利用電腦建立模擬的假想情境，讓學生觀察問題的本質及解決

的方法，並練習將所學知識應用在此情境上，從錯誤中修正自己的行為，以學習解決問題的策略及能力。

• 遊戲理論遊戲式：– 結合遊戲理論與電腦輔助教學技術，– 藉由超幻想的虛構劇情以及炫目的聲光特效引起學生的興趣，透過與自己或他人的競爭使學生從遊戲中學習新知。

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CAI 之優劣• 優點：

– 提升學生的學習效能：• 系統化的課程及多媒體方式的呈現，加上電腦能即時提供回饋，可強化學生的學習成效。

– 學生可早日與電腦接觸：• 現今資訊社會，學生及早接觸電腦，對於個人的學習及掌握資訊都有很大的幫助。

• 缺點：– 團體互定性不足：

• 減少了與人相處的機會 – 難以提供適性化課程：

• CAI 較適合個性文靜被動、喜歡獨自研究及分析力強的學生，其他性格的學生未必能達到一致的效果。

– 教學成本提高：• CAI 所需經費也較傳統教學高的多。

網路學習(E-learning)

在 1990 年代中期，‘ e-Learning’ㄧ詞起源於 CBT Systems公司文獻中 (SkillSoft: www.skillsoft.com)

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網路學習 (e-Learning) • 網路式學習 (E-Learning)憑藉著其可提供學習者不受限於時間

與空間的學習環境之優勢下，已成為目前新興的教學模式與研究課題。

• WR Hambrecht+Co 定義 e-Learning 為：– 以科技為基礎的學習，涵蓋利用網際網路特性提供即時通訊、即時資訊存取、培訓及學習的服務。

– 包含以電腦為基礎的學習，網路為基礎的學習，虛擬的教室及協同數位。

– e-Learning 為透過所有的電子媒體，包含網際網路、內部網路、外部網路、衛星通訊、錄音帶或錄影帶、互動式電視及 CD-ROM 來傳遞資料、以進行教學或學習的方式」。

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What is e-Learning • e-Learning:(http://www.e-learningconsulting.com/consulting/what/e-learning.html)

– is the use of technology to enable people to learn anytime and anywhere.

– can include training, the delivery of just-in-time information and guidance from experts.

• Web-based learning/computer-based learning/ virtual classrooms/digital collaboration:– includes the delivery of content via Internet, intranet/extranet

(LAN/WAN), audio- and videotape, satellite broadcast, interactive TV, CD-ROM, and more.

– (http://www.learningcircuits.org/glossary.html#E)

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e-learning software platforms

• Free• ATutor • Bodington • Dokeos • ILIAS • KEWL • LogiCampus • LON-CAPA • .LRN • Moodle • myUdutu • Sakai Project

• Non-free• 123Doc Medical Education • ANGEL Learning • Authorware • Blackboard • Captivate • Acado • Brihaspati • Concursos & Cursos• Desire2Learn • Eduadi • Edumate

FirstClass Knowledge Forum SimplyDigi.Com Inc Scholar360 Studywiz Thinking Cap TrainCaster WebCT Litmos Xmind TutorVista ziizoo

同步式學習Synchronous e-learning

•lets teachers conduct classes over the Internet.

•also allow people to interact with peers and experts.

http://www.e-learningconsulting.com/

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主要元件 (Component)

• 虛擬教室 (Virtual Classroom):– A place to meet: – Take attendance: A list of students is recorded(出席列表 ). – Lecture:

• Slide presentation ( 投影片播放 )

• Audio and Video Conferencing( 影音會議 )• Chat( 聊天室 )• Shared Whiteboard( 白板共用 )• Application Sharing( 應用程式分享 )• Instant Messaging( 即時訊息 )• Quizzes( 試題 ): • Breakout Sessions( 小組討論 ):

– Students can work together in groups.

http://www.e-learningconsulting.com/

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數位學校 K-12

• K-12 join net

• V-Link

非同步學習(asynchronous e-learning)

It lets people learn at anytime and any location.

http://www.e-learningconsulting.com/

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自學課程 (Self-Paced Courses)• 使用者可以再任意時間進行學習。

– 包含 just-in-time training:• 學習者可獲得他所確實需要的學習與訓練。

• 特點 :– 多媒體 (Multimedia):

• 文字、圖形、動畫、影音的混合體，• 用來加強學習的過程。

– 互動性 (Interactivity): • 可以幫助學習者練習所習得的知識的教學策略。

– 書籤功能 (Bookmarking): • 可以讓學習者在任意時間停止課程與重新從停止處開始學習。

– 追蹤 (Tracking): • 可以回報學習者在課程中的學習成效

http://www.e-learningconsulting.com/

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自學課程 :進階特性 (advanced features)

• 模擬 (Simulation): – 提供真實系統的虛擬練習。

• 線上專家 (Online Experts): – 提供可與專家線上討論的聊天室與討論區

• 多重書籤 (Multiple Bookmarks): – 可以標誌 1 或多個課程頁面來做存取。

• 搜尋 (Search): – 搜尋課程中所需要的資訊。

• 筆記與重點強調 (Notes and Highlights): – 標記 1 或多個課程內容中重要的部份

http://www.e-learningconsulting.com/

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開放式課程計畫(http://www.myoops.org/twocw/index.htm)

網路學習系統架構e-learning Architecture

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e-learning System 基本架構

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IEEE －Learning Technology System Architecture (LTSA)

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• Learner Entity ：– 學習者接收來至系統的多媒體課程，其學習過程將被追蹤以紀錄。

• Coach ：– 教師提供教材給學習系統，並評估學習者的學習成效。

• Delivery ：– 負責遞送 Coach 所規劃的課程內容給學習者進行學習。

• Evaluation ：– 評估學習者之學習成效與診斷學習迷失。

• Learner Record ：– 負責紀錄學習者的學習行為，以作日後之學習成效與迷失追蹤。

• Learning Resource ：– 儲存教師所提供的學習資源，以提供學習者作學習。

IEEE－Learning Technology System Architecture (LTSA)

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Content Authoring

Tools

Catalog Manager

Content Assembly

Tools

Learner Registrar

Delivery Environment

Content Repository

andOffering Catalog

Learning Planner

CollaborativeEnvironment

Learner Profile

Manager

Activity Info

Offerings

Profile Info

Register Info

Offerings

Goals

Plans

Plans

Learner Info

Profile Info

Activity Info

Assessment / TestingEngine Results Info

Profile InfoAssessmentObjects

Learning Offerings

Content Objects

RecordedEvents

Learning Objects

Learning Objects

e-Learning Functional Model– Source: Eduworks Corporation Jan. 2002,www.eduworks.com)

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E-Learning Framework (ELF)(http://www.elframework.org/)

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Common Services

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Learning Domain Services

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Sample User Agents