多媒體電腦輔助式學習

壹、 多媒體電腦輔助式學習的定義、特性與種類 一、 定義

多媒體電腦輔助式學習（Multimedia Computer Assisted Learning，以下簡稱 MCAL）是指結合多種媒體，如：影像、聲音、圖片、文字和動畫等形式，引導 學習者學習特定主題的知識和技能。孫碧霞(2011)根據多位學者對 MCAL 的定義，

指出 MCAL 是有結構性的安排教材，強調運用多種元素形成多重表徵的方式，

以增加學習者不同感官刺激來進行學習，並配合學習者的特質，進行個別化、互 動式的教學。王裕德(2003)認為 MCAL 是利用電腦科技結合多媒體技術來呈現教 材，並配合適當的學習理論，提供學習者個別化、自主化、適性化的學習環境。

Thompson, Simonson, & Hargrave (1996)認為 MCAL 是結合各種不同表徵的系統，

提供學習者以非線性和多重路徑方式進行學習的學習環境。

歸納上述定義，可得知 MCAL 是指以學習理論為基礎，利用電腦科技結合 多種媒體元素，發展具結構性組織的教材。學習者能自由選擇學習內容及自主操 控學習進度，以非線性的方式進行學習。

二、 特性

孫碧霞(2011)提出六項多媒體電腦輔助式學習的特性，認為這些特性有助於 提昇學習者的學習成效：（一）由簡入深的結構化安排，有助於高層次概念的學 習；（二）多元表徵的教材呈現方式，能提昇學習專注力、動機及興趣；（三）可 自主操控學習進度，能提昇學習信心；（四）可重複觀看學習內容，能增加自學 機會；（五）提供立即回饋，能提昇學習動機（六）評量具有客觀性。

洪聖斐(2010)統整了過去許多研究 MCAL 為何受到學習者喜愛的原因，結果 發現 MCAL 具有以下特性：（一）對學習者很有耐心、不會疲倦、不會受挫也不 會發怒；（二）從不忘記給予指正或獎勵；（三）能提供不同的選擇和立即的回饋；

25

（四）提供學習者自主控制的機會；（五）每次提供適量的教學及反覆練習機的 會：（六）允許學習者獨自操作和自學；（七）利用多重感官刺激，兼具趣味性與 娛樂性；（八）老師更具客觀性，對所有學習者均一視同仁；（九）學習者不用擔 心犯錯。使得學習者在透過 MCAL 的方式學習後，得以增進學習成效。

三、 種類

江冠儀(2008)、林依璇(2007)和洪聖斐(2010)均彙整了諸位學者對 MCAL 教 材的分類，大致可分為：反覆練習式、個別教導式、遊戲式、模擬式、發現式、

問題解決式，以及智慧型教學系統。

（一）反覆練習式（drill and practice）：目的在於提供學習者反覆練習的機會，

使其對所學的技能或操作得以精熟。

（二）個別教導式（tutorial）：由電腦取代教師的角色，經系統評估學習者的學 習情況，來決定所要呈現的內容。內容通常會拆解成結構化的小步驟，並 提供適度的引導。

（三）遊戲式（gaming）：充分運用圖文、語音和動畫等多媒體特性，是最能夠 引貣學習動機和維持學習興趣的類型。本身具有一套規則與目標，學習者 在參與過程中，為了解決任務、達成目標，因而直接或間接的學得教學者 事先安排的知識和技能。

（四）模擬式（simulation）：藉由建構一個模擬的情境或環境，提供學習者在現 實生活中不易觀察或無法經歷的體驗。透過模擬，不僅能簡化實際情境的 複雜度，讓學習者更易理解外，也能讓學習者在安全無虞的情況下學習。

（五）發現式（discovery）：以誘導的方式，讓學習者循序漸進的發現學習的原 理。

（六）問題解決式（problem solving）：以提出問題的方式，讓學習者在課程的訊 息中尋求解答，不僅可以習得教學內容，同時亦可增進邏輯思考技巧和解 題策略。

26

（七）智慧型教學系統（intelligent tutoring systems, ITS）：系統中同時包含學生 模型、專家模型和家教模型，藉由比對學生模型和專家模型，診斷學生的 錯誤概念，提供智慧型的指導。

不同種類的呈現形式各有其優點與限制，然而媒體只是傳達訊息的工具，並 非唯一達成教學目標的因素，影響教學成效的尚有教學設計、方法、策略及其相 關學習理論。教學者應根據這些因素來選擇真正適合學生特質的教學媒體，才是 正確運用電腦輔助教學之道(王裕德，2001)。從過去的研究發現，國小學童在學 習理財概念時，若能提供真實情境的練習機會，將有助於學生對理財概念的理解 及應用(李莉秋，2007；惲幼珍，2008；黃劍華，2009；劉正雄，2007)。因此本 研究結合了情境式學習、問題導向式學習及經驗學習等學習理論，分別發展了模 擬遊戲式教材及多媒體互動網頁教材，以了解兩種不同形式的教材，對國小學童 在理財教育的學習成效及動機之影響。

貳、 多媒體電腦輔助式學習理論與教材設計原則 一、 多媒體學習的認知理論

Sweller(1988)首次提出了「認知負荷（Cognitive Load）」的概念，認為人類 處理訊息的系統，其空間是有限的，因此當資訊的處理量超出認知資源可負荷的 程度時，該狀態則稱為「認知負荷」。然而，從教學設計的觀點，「認知負荷」又 分成了「內在認知負荷」、「外在認知負荷」及「增生認知負荷」三類(Sweller, van Merrienboer, & Paas, 1998)：

（一）內在認知負荷（Intrinsic Cognitive Load）：此類的認知負荷受到教材的難 易度所影響，當學習內容需要學習者參照許多相關聯的知識元件（elements）

才能理解時，則會比學習獨立的知識元件來得困難，此時學習者的內在認 知負荷尌會提高。內在認知負荷無法透過教學設計改變，只有透過簡化教 材內知識的關聯性，才能降低認知負荷。

27

（二）外在認知負荷（Extraneous Cognitive Load）：此類的認知負荷受到教材呈 現的方式所影響，當呈現的方式不同，對學習者產生的負荷程度也不同。

例如 Mayer(2001)在多媒體設計原則中所提出的「形式原則（Modality Principle）」和「分割原則（Segmentation Principle）」，尌是善用人類訊息 處理的聽覺與視覺管道，及降低資訊量等媒體呈現方式，來減少學習者工 作記憶區（Working Memory）訊息處理所需佔用的資源，進而降低認知 負荷。

（三）增生認知負荷（Germane Cognitive Load）：此類的認知負荷受到教材的設 計所影響，當教材的呈現能引貣學習者的注意，並使其投入於學習內容的 認知過程與基模建構時，認知負荷尌會增加。此種認知負荷能提高學習者 建構基模的投入程度，但必頇在三種認知負荷的總負荷量，不超過個體可 承受的認知負荷範圍內才對學習有正向的幫助。

認知負荷理論主要在探討訊息的呈現方式，對人類學習與記憶的影響。然而 與人類認知與記憶有關的理論相當多，因此 Mayer 整合了雙碼理論（Dual-coding theory and ）、 認 知 負 荷 理 論 （ Cognitive load theory ） 及 生 成 性 學 習 理 論

（Generative-learning theory），提出多媒體學習認知理論，說明人類進行多媒體 學習時，認知系統的分配及訊息處理歷程。該理論提出了三項假設，分述如下 (Mayer, 2001; Mayer & Moreno, 2003)：

（一）雙重管道假設（Dual channel assumption）：人類的訊息處理系統分成兩種 管道，一種是聽覺管道（Auditory / Verbal channel），用來處理聲音和語言 類的訊息；另一種是視覺管道（Visual / Pictorial channel），用來處理文字 和圖像類的訊息。

（二）有限能力假設（Limited capacity assumption）：人類處理訊息的認知系統，

在任何時間裡不論聽覺管道或視覺管道，一次能處理的訊息量是有限的。

28

（三）主動處理假設（Active processing assumption）：當人們進行有意義的學習時，

其認知系統需要耗費大量的認知資源來處理訊息。貣初人們會對訊息加以 篩選（selection）、組織（organization），進而將整合（integration）至現存 的知識。

根據此三項多媒體學習假設，Mayer(2001)又進一步提出多媒體學習認知模 型（Cognitive Model of Multimedia Learning），認為人類在存取記憶的過程，會 經歷感官記憶（Sensory Memory）、工作記憶（Working Memory）及長期記憶（Long Term memory）三個階段，如圖 2-2 所示。

圖 2- 2 多媒體學習認知模型（Cognitive Model of Multimedia Learning）

多媒體以文字和圖像的形式呈現在學習者陎前，學習者經由耳朵和眼睛等感 官記憶，分別接收視覺和聽覺類的訊息，但只有部分引貣學習者注意的訊息會進 入工作記憶區。在工作記憶區中，大腦會將文字類的訊息組織並轉化為語文心智 模型（Verbal Model），圖像類的訊息組織並轉化為圖像心智模型（Pictorial Model），

然後兩種心智模型相互連結後，再與長期記憶區中的現存知識整合在一貣。

從認知負荷理論及多媒體學習認知理論的觀點來看，教材當中的多媒體設計 與呈現形式，會影響學習者大腦的訊息處理及記憶存取，因而產生不同的學習成 效及學習保留。因此如何根據大腦對訊息處理的模式，及有效運用雙重管道的工 作記憶區來設計多媒體教材則顯得十分重要。

29

二、 多媒體教材設計原則

隨著多媒體技術和電腦網路的日漸普及與發達，愈來愈多公司、政府單位和 學校機構轉以多媒體教材作為培訓工具，也因此許多教育研究者開始關注如何設 計一套有效的多媒體教材。

張雅雯(2000)針對網路化多媒體教材，歸納了九項設計原則：（一）掌握科 技特性：強調多媒體及雙碼理論的運用，注意水平和垂直層次間的連結設計，創 造多元化的學習環境；（二）符合個別差異：應考量學習者的個人特質、先備知 識及使用經驗，根據個別差異給予不同的學習進度建議；（三）提供多元互動：

提供學習者適當的指引與回饋，幫助他們將注意力集中在學習重點上；（四）設 計問題導向內容：以提問方式引發學生思考，學習者為了分析及探究原因，進而 養成獨立思考與問題解決的能力；（五）提供日常情境：以真實生活情境來設計 教材，能幫助學習者將與過去經驗與新知識做連結，也有助於學習的遷移；（六）

營造遊戲學習空間：提供迷人的情結及較多的互動，能使學習者的動機和興趣更

營造遊戲學習空間：提供迷人的情結及較多的互動，能使學習者的動機和興趣更