第貳章 文獻探討
本章主要介紹與本研究相關的理論文獻，第一節為多媒體的介紹，由多媒體 的定義與所提供的學習環境，發展至多媒體融入教學做為輔助工具，運用電腦多 媒體進行數位學習，多媒體應用於教學上的相關研究。第二節為化學概念的學習 困難，從化學表徵的觀點到多重表徵的應用，介紹八隅體規則與路易士結構畫法 的程序。第三節為學習歷程與學習行為，藉由學習者使用電腦多媒體進行學習時 的學習路徑與學習行為之歷程來推論學習者的學習情形。
第一節 多媒體
一、多媒體的定義
多媒體是以數位化的方式組織文字、相片、視覺藝術、聲音、動畫、影像；
而當多媒體的使用者或是觀看者，可以自主性操作多媒體內的元件或元素在任何 時間傳遞或上傳，叫做互動式多媒體（李賢輝，1999）。一般生活中較為常見的 多媒體為電腦，其可將文字、圖片、影像、聲音、視訊等加以整合，相較於以往 傳統只有文字或者靜態的圖像，多媒體可以同時滿足使用者於視覺與聽覺上的感 官訊息。Blatterner & Dannenberg（1992）將多媒體彼此間的關聯圖示如圖 2-1-1
（嚴心妤，2004）。
圖 2-1-1 多媒體關聯圖
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關於不同的多媒體傳播媒介，包括文字（text）、圖片（picture）、圖形（graphics）、
影像（images）、聲音（audio）視訊（video）、動畫（animation），所做的說明如 下：
文字：為最基本的一種傳遞媒介，可以很直接的表達所要傳達的訊息，大 多數的多媒體都包含文字。
圖片：利用圖片的方式，可以將實際的物質做最真實的呈現。
圖形：透過圖形的方式來呈現一些較難表達的訊息。
影像：利用動態的影像，有助於資訊的傳達，在多媒體中極具重要性。
聲音：利用聲音做為傳播媒介的方式，早期應用在收音機、廣播上，到後 來的電視機則結合影像輔以音訊的方式來傳播訊息。
視訊：為一連串影像的集合，通常會加入聲音，囊括數種媒介的方式更能 適切的傳達訊息。
動畫：由許多靜止的畫面以一定的速度連續播放，因而在視覺上產生動態 的畫面，相較於靜止的畫面為較生動的傳播方式。
由此可知，多媒體整合了許多媒體的溝通媒介與傳播方式，除了生活上的運 用外，更可進一步的應用於教學中。Oliver & Herrington（1995）更將多媒體定 義為，是一種教育的媒介傳導體，對於教導與學習上提供相當重要的幫助（褚麗 絹、李承霖、郭靜蘭，2011）。
而戴嬋玲（1996）進一步將電腦多媒體依人機關係分為「互動式（交談式）
電腦多媒體」及「自動式（全動式）電腦多媒體」，前者強調於使用者可以較自 主的選擇訊息與順序，以達到使用上的最大效率，多運用於學校教學、資料查詢、
顧客導覽；後者主要用於例行的展示播放上，強調內容及聲光效果，如櫥窗展示，
公司簡介等（林彥銘，2004）。對照本研究所使用的電腦多媒體為結合文字、圖 片、聲音、影像等多種學習模態與可自行操作控制播放進度與時間等學習介面的 功能，運用於化學概念的科學學習上，在此將其定義為「自主多模態影音學習系 統」。
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二、多媒體提供的學習環境
由於現代社會資訊科技的發達，電腦多媒體融入教學的趨勢日趨明顯，相較 於從前以書本、文字內容，教師口述來獲取新資訊的方式，現在的學生從小就接 觸到大量的影音、媒體、網路等等，其接收新資訊的方式顯得更加多元化，教育 與知識的傳遞不再侷限於課本上的內容，多媒體教材的應用更能生動的模擬與增 加學生學習的興趣，因此在教學的層面上依不同性質的課程也出現許多運用多媒 體融入教學的輔助工具，呈現更多元的教學方式。
多媒體應用於教學上的趨勢，除了多媒體的硬體設備外，軟體方面之數位教 材因應而生，利用電腦多媒體進行數位學習的情形也日趨普遍。根據行政院國家 科學委員會所訂之「數位學習國家型計畫總體規劃書」，其認為數位學習
（e-learning）產業涵括數位學習工具（載具及輔具）研發、數位學習網路環境建 置、數位教材內容開發、以及數位學習活動的設計等，一般將數位學習定義為「學 習者透過資訊通訊科技為媒介，利用數位化的教材與教學方式，整合線上及非線 上的學習策略與教學活動所進行的學習方式。」（張素卿，2005）。隨著資訊科 技的發展，數位學習提供了在家學習的一個管道，學生可透過電腦多媒體的方式 依據本身的進度隨時進行學習，亦可做為程度較低的學生補救學習之用，滿足不 同學習者的需求；因此，數位教材的內容與呈現方式，對於學習的影響相對之下 也日趨重要。
顏龍源（2000）指出資訊科技是一種問題解決的工具，也是合作學習的工具，
更是訊息傳遞的工具，並認為「資訊融入教學」的操作型定義是「將資訊科技中 可供教學所用的各項優勢資源與媒體，適切且平順地置入各科教學過程的各個環 節中」（何耿旭，2012）。資訊科技運用於教學中其範疇相當廣，例如可將抽象 化的教材具體呈現、提供實物演練的經驗，或是提供學校無法提供問題解決的環 境（江蕙茹，2002；林昱成，2008）。
除了提供一般課室教學無法呈現關於課程中較為抽象與微觀的概念，關於多 媒體所提供的視覺性、聽覺性與實際操作的介面，更廣範應用於多媒體的教學上。
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Mayer認為多媒體教學的內容提供的是富有視覺性、聲色性之動態畫面，更強調 如善加運用多媒體教學，將有助於教學並提高學生之學習瞭解。對於以多媒體輔 助教學方式的研究結果也發現，此種教學方式可以改善教學品質，減少學習者理 解與認知上的負擔，同時在結合視覺與聽覺多重刺激訊息傳達過程中，可以讓學 習者注意力更為集中（Mayer，1990；Phillips，1997；Sissel，2000；褚麗絹、李 承霖、郭靜蘭，2011）。
沈中偉（2001）也指出隨著網際網路的發展、電腦教室有空調設備、可使用 電腦遊戲軟體或下載遊戲軟體、使用資訊或多媒體配備比一般在教室上有趣等因 素，使大多數學習者都渴望上電腦課，希望改變傳統一般教習者教導單純課程內 容的講述式教學的上課方式，將課堂轉換成一個具聲光音效、同時擁有視覺與聽 覺刺激的教學模式，引入多媒體科技對於資訊化時代的學習者應具有正面提升的 效果（吳宏達、陳淑華、陳建良，2006）。
此外，在人體生理感官方面也有相關的研究可做為依據，根據電腦科技研究 公司（Computer Technologies Research Cooperation 簡稱 CTRC）在 1993 年的一 份研究報告，人類與媒體之間的學習關係如下（曾瑞譙，2009）：
(1) 用視覺對所看到的知識學習保留率為 20%
(2) 用聽覺的學習保留率為 30%
(3) 同時用視覺與聽覺的學習保留率為 50%
(4) 同時用視覺與聽覺及實作的學習保留率為 80%
研究發現，同時用視覺與聽覺及實作的學習的保留率為80%最高，而多媒體 在感官上的呈現方式進一步由陳彙芳、范懿文（2000）認知負荷對多媒體電腦輔 助學習成效之影響研究發現，在多媒體電腦輔助學習的理解與應用能力方面的學 習成效，其多媒體資訊的呈現方式應以單一視覺加聽覺的方式較為適宜，因為單 一視覺加聽覺感官刺激的學習效果相較於沒有聽覺刺激或過多的視覺刺激的多 媒體電腦輔助學習來的更佳。因此，多媒體所提供結合視覺性、聽覺性多重刺激 訊息傳達的學習是極為有效率的學習工具，而本研究使用的自主多模態影音學習 系統所提供的即是以單一視覺加聽覺的方式搭配自主式學習介面的學習環境。
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三、多媒體應用於教學上的助益
運用多媒體融入教學內容與活動來提升學習成效上也有許多相關的研究，游 朝煌（1994）指出多媒體的目的在於提供充分之溝通管理，適應學習認知上之個 別差異，並以最佳的呈現方式將教學內容表達出來；同時，教學策略若經由多媒 體教學，可提供不同的溝通管道，使學習者獲取最佳效果（徐易稜，2001）。
De Jong & Van Joolingen（1998）指出模擬式電腦輔助教學主要的優點是可 以讓學習者透過電腦去瞭解無法接觸的現象或看不見的現象，增加認知的機會以 達成學習目標。此外，模擬式的學習系統亦具備互動性高、提高學習動機、滿足 個別化教學需求、使用者自行控制學習進度、保存學習紀錄、多路徑的學習管道、
及可立即獲得回饋等多媒體輔助教學的優點（李世忠，1992；何榮桂、郭再興，
1996；林建佑，2008）。林建佑（2008）數位化的模擬式學習因具有強大的多媒 體功能，可將抽象的概念以具體的圖形或動畫呈現，即可運用於電子學學習中以 加強學習成效，研究結果發現所建置之模擬學習系統可提升電子學的學習成效。
吳哲旭（2008）結合輔助教學策略之模擬式學習系統之研究－以電子學為例的研 究中也發現，在模擬式的教學環境中，輔以適當的學習策略，可有效的提升學習 者的學習成效。
李忠屏（2004）數位科技輔具生字教學系統對國小二年級學生國語科學習成 效之研究以「數位科技輔具生字教學系統」進行教學，研究結果顯示此教學系統 在注音與部首的學習上具有良好的表現，透過數位科技電腦的學習方式，讓學生 可自行控制與重覆練習，達成學習生字之目的。
以電腦多媒體輔助化學概念學習的研究，吳昌家（2001）以電腦動畫輔助教 學對於國中生學習「粒子概念」的研究中，發現相較於傳統式教學，電腦動畫的
以電腦多媒體輔助化學概念學習的研究，吳昌家（2001）以電腦動畫輔助教 學對於國中生學習「粒子概念」的研究中，發現相較於傳統式教學，電腦動畫的