第一章
智慧教育之理念與實踐
自111年（2022年）起，教育部《推動中小學數位學習精進方案》針對全國中小學1年級至12年級全面推動數位學習精進計畫，規劃「數位內容充實」、「行動載具與網路提升」及「教育大數據分析」計畫，達成「教材更生動」、「書包更輕便」、「教學更多元」、「學習更有效」和「城鄉更均衡」目標，進而達到「班班有網路、生生用平板」政策目標（教育部，2022a）。盱衡國際以美國各州為例，在2016年起就陸續進入「班班有網路、生生用筆記型電腦」的時代。生生用電腦（1-to-1 student computing）最早在1990年代末期，由各學區陸續引進美國中小學教室。2002年，緬因州成為美國第一個以由州政府層級、全州推動生生用電腦的州。在那之後，隨著筆記型電腦普及，生生用筆電（1-to-1 laptopp initiatives）陸續成為美國各州教育當局大力推動的政策，至2013年間推動力度到達高峰，據美國教育部統計，2013-2014學年度，全美各公立學校總共採買了2300萬台筆記型電腦。2016年起，「生生用筆電」首度覆蓋全美過半公立學校，到如今已經幾乎完全普及（曾多聞，2022；曾多聞，個人通訊，2022年11月5日）；美國教育週刊（Education Week）也指出，K-12學校為每位學生提供筆記型電腦（laptop computer）的努力提高了學生的成績，並適度提高了他們的「21世紀技能」（21st-century skills）（Herold, 2016）。
除此之外，「生生用筆電」計畫的後設分析研究發現，筆記型電腦對學生學業成績（英語、寫作、數學和科學）均有顯著且正向的影響（Zheng, Warschauer, Lin, & Chang, 2016），而學校領導者在引領校內「生生用筆電」措施時，扮演著重要的合作角色（Milman, 2020）。然而，2022年9月新學期一開始，美國就收到一份令各界備感焦心的「全國成績單」。國家教育進展評測（NAEP）針對九歲學童的測驗結果顯示，自疫情爆發以來，孩子的閱讀和數學成績大幅下滑，退步程度是30年來最大（羅儀修，2022）。值此後疫情時代，我國教育部所推動的《中小學數位學習精進方案》，是否也能夠同時縮減城鄉數位教育落差，值得所有教育工作者期待。
「生生用平板政策」（One Laptop Per Child）是實踐「生生用平板」實踐一對一（one to one）教學理念的基礎，其成功關鍵是在於一人一機的學習方法與策略，此可追朔到美國教育大師布魯姆教授「1：1」教學實驗研究，「1：1」是一對一家教式教學簡碼，布魯姆結果顯示，「1：1」教學效果可達兩個標準差（2 sigma），如圖A（如圖1-1）。兩個標準差，差異是多少呢? 這項研究發現，採用一對一家教式實驗組學生的平均成績，優於98%之控制組學生。換言之，實驗組學生有半數學生的成績表現，可達到控制組學生的第一名位置。如圖B示意（如圖1-1），實驗組50位學生，其中有25位成績表現可達控制組之第一名位置。每兩位學生就可以培養出一位第一名的學生，足見一對一家教式教學效果顯著。只可惜一對一家教式教育投資成本實在太高，不是一般平民老百姓負擔的起。古代帝王子女的教育就是採用一對一，甚至是多對一的家教式教學，也因此更容易培養出可以接班的下一代帝王。而運用AI人工智能和大數據的新一代教學軟體，可以充分利用生生用平板學習環境，實施素養導向、合作學習、多元評量、數據決策及因材施教等現代教學法與先進理念，讓學生學習更精進，也協助教師教學更省力。生生用平板政策若能實踐一對一教育理念，就是把帝王級教育平民化的偉大政策（如圖1-2）（吳權威，2021a）。
第一節 智慧教育的效益
智慧教育的推動有其程序與步驟推進，從智慧教室的建置、到智慧校園的實踐與智慧學區的延伸，從智慧課堂的實作、到智慧教師的培訓以及智慧模式的擴散與複製，都需要許多人的共同努力與規劃。智慧教育的最高境界是「以學生為中心實踐一對一教學理想」（如圖1-3）（張奕華、吳權威、曾秀珠、張奕財、陳家祥，2020），其發展路徑包含教學科技力與科技領導力兩個層面。在教學科技力方面，包含採用現代教育理念的「智慧教師」，每一學科都是採用創新流程的「智慧模式」，每一堂課都是實踐三動三精三適的「智慧課堂」；而在科技領導力方面，包含建構智慧教育的基礎建設—「智慧教室」、班班都是智慧教室—「智慧學校」、校校都是智慧學校—「智慧學區」（張奕華、吳權威，2014）。教育部全面推動《中小學數位學習精進方案》的目的就是為了以新一代的數位學習環境，結合108課綱素養導向教學的推動，進而讓學生學習成效能有所提升。以下說明透過智慧教育支持系統，證明學習成效可以提升的四個案例（醍摩豆智慧教育研究院，2022a）：
壹、《國家教育研究院十二年國民基本教育國語文教學模式的研究計劃》成果
承上所述，智慧教育以實踐「一對一」的教學理想為最高境界，惟其始自於智慧教室的建置，輔以智慧教師、智慧模式以及智慧課堂的呈現，才能達到創新教學又適性揚才的目的。由此對應到國內現況並檢視其成效，以《國家教育研究院十二年國民基本教育國語文教學模式的研究計劃》成果為例，實驗組的語文能力表現均優於控制組，且實驗B組（運用TEAM Model智慧教室）又高於實驗A組，無論是標準化測驗還是聽寫測驗的成績差異均達到顯著，從統計結果中還發現低分組的進步幅度最大。總而言之，新的語文教學模式能顯著提升學生的語文能力，而且對學業能力較弱的學生最有幫助；此外，新的語文教學模式若有智慧教室的系統支持，會達到更好的成果（網奕資訊，2016）。
貳、桃園市大有國中教育會考減C大作戰
在2003年成立的桃園市大有國中，學校的願景是健康、活力、科技進步，全校都有Wi-Fi覆蓋，有53間PBL教室；除此之外，學校還有AR和VR科技，曾經和韓國三星、世新大學合作，開發VR教學類課程。大有國中自2016年開始逐步導入智慧教室支持系統，至2017年短短不到一年的時間，學校已經成為桃園市智慧學校的典範。超過八成的教師都改變了上課的方式，超過90%的課堂，已經能常態化運用智慧教學系統。更重要的是，大有國中利用「智慧教室能有效縮減學生學習成效之差異，自學校建置智慧教室後開始分析段考成績，依第一年初步的實施成果，利用智慧教室上課的班級學生段考成績標準差，明顯小於未使用智慧教室的班級。」2013年是國內舉行的第一次教育會考，大有國中在英語跟數學上面跟全國差不了多少，都將近有三分之一的孩子是C，但經過幾年的努力之後，2018年（在大有國中使用智慧教室1.5學年之後）大有國中教育會考成績C大幅度地降低，降了非常多。有一個很清楚的數據顯示除了C降低之外，A也提升了。與桃園區和全臺灣進行比較，大有國中的C比全國少非常多，都是透過智慧教室整個理念的灌輸才能夠達到的效果。大有國中在105到107年A的比例的狀況，也是一樣不斷地大幅度在提升。
參、桃園市立光明國中導入生生用終端的智慧教室
桃園市立光明國中創立於1999年，從2015年何信璋校長上任之後，持續推動智慧教室，利用醍摩豆智慧教室讓5C學生比率逐年下降，5A學生持續上升，快速躋身桃園市的智慧學校示範點之一，是桃園市唯一『班班有冷氣，班班有飲水機，班班是智慧教室』的學校。智慧教室的推動工程浩大，光明國中能在1年半內成功全校導入智慧教室，有賴校長的決心、有效的策略，以及教師在教學前線的實踐（網奕資訊，2019）。換言之，桃園市立光明國中成功的關鍵在於全校導入生生用終端的智慧教室，成功提升學生的會考成績，在公立高中職錄取率逐年提升，5C學生比率逐年下降，5A學生持續上升（網奕資訊，2019）。
肆、菲律賓八打雁省Bayorbor National High School 教學研究案例
放眼國際，新冠肺炎對全球造成巨大衝擊，尤其教育層面深受影響，疫情迫使所有學校在授課時要立即切換不同的學習方式，如線上遠距學習（online distance learning）、紙本單元式遠距學習（modular distance learning）。菲律賓八打雁省Bayorbor中學的教師們，透過「AI智慧HiTeach 5教學系統（TEAM Model AI Smarter HiTeach 5 Teaching System）」，打破了傳統線上教學的模式，讓線上教學也能夠達到高效能的互動，以及數據化的呈現教學歷程。
Bayorbor National High School成立於1970年，最初是Mataasnakahoy的一所小型中學。建校50年來致力於為學區內的中等教育學生提供高品質的教育，大大提高當地學生的學習能力以及生活水準，在學術以及非學術領域都有極大貢獻，是該學區最大的公立中學。2020年起，COVID-19席捲全球，菲律賓全國學生面臨停課困境，遠距視訊線上教學已漸漸成為趨勢，關心學習品質的校長Gregorio T. Mueco也看到了這點，立即於同年6月正式建置醍摩豆AI智慧教研中心，並緊鑼密鼓的在7-8月間完成種子教師的培訓，可見學校在轉型AI智慧學校的決心。在菲律賓八打雁省的兩所學校除了發展科技創新教學外，在教師專業發展上，更是透過AI智慧教研中心，結合專家顧問與AI智慧教練，快速輔導了兩校超過10位的種子教師，產出豐富的經典課例，已成為相當成熟的AI智慧學校，不僅建立了完整的智慧教學課程體系，也為菲國智慧教育奠定良好基礎與推動的力量。為了有效提高教與學的質量和效率，研究人員（即教師）進行了一項關於使用AI智慧HiTeach 5教學系統來進行教學的研究。該研究將學生分為實驗組20名學生（E）和控制組23名學生（C），於實施AI智慧HiTeach 5教學系統來進行教學之前，先使用三十項高階思維技能（HOTS）之選擇題模式進行前測，確定學生的先驗知識，前測測量了一般的知識（重要性與交互作用性）。E組的教師們使用AI智慧HiTeach 5教學系統約六週，而C組則以「紙本單元（modular print）」之遠距學習的方式進行了同樣的操作。為了評估E組和C組學生獲得的知識，進行了後測。量測出了學生在教學後的學習質量（重要性與交互作用性）。該研究使用四點評分量表（4-Point Rating Scale）來解釋學生對AI智慧HiTeach 5教學系統實施後的成效。總體而言，實施AI智慧HiTeach 5教學系統的實驗組學生之學業成績與使用模組化輸出（即紙本單元）學習模式的對照組學生之學業成績有顯著的不同。學生對AI智慧HiTeach 5教學系統在提高學生學業成績方面的評價，平均分3.70，意即非常認同（Strongly Agree）。實驗組和對照組的平均百分比得分，前測分別為 43.650% 和 40.793%，而後測分別為 90.952% 和 78.888%（見表1-1）。這指出與使用紙本單元模式（the Modular-Print modality）的對照組學生相比，實施AI智慧HiTeach 5教學系統的實驗組學生的學習成績更高。 |
