地球科學遠端教學

鄭錦桐1李錫堤1,2

1.中央大學地球物理研究所

2.中央大學應用地質研究所

◎摘要

地球科學常為多維空間及時間的問題。地球科學教學若只憑藉平面式的書本教材,不易將自然界的現象介紹清楚。野外實習有助於學習者身歷其境瞭解問題。但是,野外實習課程對於中小學學生而言不易實施。若能善用網際網路瀏覽器多媒體的展現功能,妥為設計生動的教材則可以彌補這一些缺點,在網際網路資源分享的環境下,無形中節省了許多人力、物力,並且也增進了地球科學教學上的趣味性,提升教學效果。

◎地球科學教學上的特性

  1. 輔助教材需求量大:地球科學問題,需大量的輔助教材,教師耗費許多時間收集相關的資料、圖片或影帶甚至製作幻燈片或投影片。

  2. 需要野外實習:對於地質問題,野外的題材即可成一門學科,由於安全問題,所以一般中小學野外實習不易實施。加上野外地質經驗傳承不易,新手吸收的經驗也有限。

  3. 世界性資料不易取得:當探討區域性的問題後,進一步想嘗試研究世界各區域的氣候狀況、地質條件、地震分佈...等資料時,便有點棘手了。

  4. 地球科學實驗困難:將大自然大尺度的問題縮小比例進實驗室來探討,較物理、化學實驗不易於操作,而且不易提供學習者實驗步驟,以進行研究。
◎利用網際網路輔助地球科學教學

  1. 容易取得地球科學題材:地球科學比起其他學科更須豐富的野外或天文的照片輔以教學。因此以網際網路擷世界各地珍貴的地質資料,天文圖片或資料及各學術單位研究成果,是最省時省力的方式。

  2. 線上討論問題:透過網際網路,可充份提出問題,即時線上交談,討論問題,達到傳承野外地質經驗、實驗心得的目的,學習空間因而擴展許多。

  3. 三維空間問題的動畫模擬:地球科學上的問題多屬空間立體圖像,如造山運動,大陸漂移,星球運轉等。聲音、影像或動畫,以多媒體的方式透過網際網路將實境模擬在客戶端的瀏覽器上。

  4. 地球科學的虛擬圖書館:利用超連結將世界各地的教學資源分門別類有系統的收集整理,完成後使用者如同置身於一座無限資源的虛擬地球科學圖書館。

  5. 開發程式於教學用途:傳統CAI(Computer-Assisted Instruction)的開發成本及技術性很高,若透過Internet網際網路,只要在客戶端有瀏覽器,便可輕應用跨平台、及多媒體的線上可執行程式,這一些程式不僅易於接近,並且有良好的視窗操作介面。

  6. 地球科學資料庫整合:地球科學的資料庫涵蓋相當廣泛,透過WWW與資料庫結合,可輕易達成遠端登入資料庫查詢的目的,並分析資料結果呈現於客戶端。
◎地球科學遠端教學的未來發展:

  1. 立體視覺化的教學題材:地球科學的教學題材多屬三維立體的圖像,諸如:地形地貌表現、震源分佈、天體運行、大氣動態等... 。未來CAD動畫的技術將移入網際網路。目前VRML2.0,它有別於HTML語法,可處理三維圖形的問題,未來三維的網路世界,虛擬實境是地球科學題材展現的好時機。

  2. GIS網際網路化:地球科學的問題具有時間性及空間性,因此有龐大的資料庫及多樣的圖層,以提供使用者套疊圖層並分析資料。常運用GIS解決地球科學上的一些問題,例如:地震分佈、環境變遷、地質資料管理等,過去GIS系統多在工作站上獨立操作,網際網路上的資源分享較不受到重視,幸而已有數家GIS軟體發展公司,正朝向網際網路發展,未來拭目以待。

  3. CGI及JAVA的程式設計:目前CGI程式多以C程式語言來撰寫,但是過去地球科學問題上的分析程式多以FORTRAN程式語言撰寫,所以,為充分利用教學及研究資源以FORTRAN來撰寫CGI程式有其必要性(中央大學應用地質研究所工程地質研究室已發展完成)。JAVA程式設計可增加首頁的互動效果有助於教學。

  4. 建立地球科學知識庫:搜集各類地球科學上常見問題,適合各種程度的使用者,這有助於使用者對於生活周遭所發生的自然現象產生好奇感,並得到滿意的答案。這宛如一本電子書,大家可方便取得地球科學教學資源。

  5. 資料庫資源網際網路化:使地球科學資料庫資源普及,唯有資料庫網際網路化,客戶端不需有特殊軟體即可登入。將資料庫大量分享於網際網路上,使用者只需有瀏覽器便可輕易取得資料來使用。
◎結語

目前國內地球科學教學資源並不多,只要每位地球科學教師能在網際網路上搜集一些地球科學相關網址或是自行編輯地球科學補充教材在網頁上,聚沙成塔的力量是相當可觀的。相信在不久的將來網際網路更為普及,加上高速網路的架設完成,可使地球科學教學資源廣為人們取得,使人們對於地球科學不再陌生,視為常識一般,使其瞭解我們生存的環境、自然界的現象,進而能保護我們環境,愛護我們的環境。