本節探討多媒體電腦輔助教學之相關理論基礎與研究，共分成六個部分，第一 部分為多媒體電腦輔助教學的意義與模式；第二部分為電腦輔助教學的學習理論；
第三部分是多媒體電腦輔助教學與傳統教學的比較；第四部分為多媒體電腦輔助教 學與健康與體育領域教學的研究；第五部分是多媒體電腦輔助教學與健康醫學網；
第六部分是健康與體育領域教學計畫。
一、多媒體電腦輔助教學的意義與模式
多媒體電腦輔助教學，是教師藉助電腦硬體和軟體進行教學，整合包含文字、
影像、動畫、與音訊，並採取互動式教學，且配合學生的個別差異，以達到教學目 標。這種教學不僅以個別化教學方式，使學生能依照自己的能力和進度進行學習，
同時也記錄了學生個別的學習進度，幫助教師瞭解學生學習狀況，以作為教學改進 之參考。在CAI教學模式中，電腦表面上扮演了「助教」的角色，以互動的方式與 學習者進行交流，引導他們進行個別化的學習；而實際上電腦只是一個「教學傳遞 的媒介」，真正負責整個教學過程的，則為課程設計者。此外，CAI的教學環境必須 以電腦為工具，且呈現此環境的軟體，必須有交談式或互動性的功能，方能使電腦 輔助教學軟體不致被視為翻頁機（邵美雀，2002）。
電腦輔助教學是將教材內容透過電腦呈現給學習者學習，其內容設計需符合教 學的理念。而有效教學的過程，大致包含了四個階段(Alessi & Trollip, 1988)：一、
教學者呈現教材內容；二、教學者引導與學生學習;三、學習者思索與練習;四、學 習成效的評估。上述的教學模式大致也可以應用在電腦輔助教學上，CAI發展已有 幾十年之久，已發展出數種不同的模式，每一種各有其特色，我們可依表現方式將 CAI軟體大致區分成七大類，以下說明CAI的七種不同模式（古智勇，2003）：
（一）個別教導式(tutorial)
個別教導式CAI是由電腦代替教師的角色，先在電腦畫面中呈現教學的內容，
讓學生自行學習，並且對學生加以輔導，使學生達成學習目標。主要是將傳統的教 學內容移植到電腦軟體程式中，透過電腦軟體的呈現以達到教學的效果。
（二）練習式(drill and practice)
練習式CAI可以強化及增強學習者所學內容，由電腦提出一些較實際的問題，
透過學生反覆的解答與練習以達到精熟，這樣的方式可以增加學習者的學習效果。
（三）模擬式(simulation)
模擬式CAI提供學習者一個模擬的電腦學習情境，這種學習主要方式是讓學習 者身歷其境，將各種模擬的現實事物或事實呈現在螢幕上，是一種以電腦輔助教學 軟體來模擬實際操作的教學方式。
（四）遊戲式(gaming)
遊戲式CAI以比賽或遊戲的方式引導學生學習，讓學生在學習過程中保持高昂 的學習興趣，適用於小學階段的記憶學習，讓學習者在快樂中達到學習效果。
（五）交談式(dialog)
交談式CAI透過學習者與電腦間的相互交談與互相問答的教學方式，達到「雙 向溝通」的教學效果。
（六）測驗式(testing)
測驗式CAI讓學習者利用電腦上機考試，由電腦提出預先輸入的測驗題，按順 序或隨機出題，答對予以正向鼓勵，答錯再給予一次機會，超過原先設定的次數就 公布答案，接著出現下一題，最後列出成績，適合當作成績評定之依據或進行補救 教學，目的在於評估學生的學習成效。
（七）問題解決式(problem solving)
問題解決式CAI透過電腦教學軟體的設計來訓練學生的解題能力，包含了學習 領域的知識內涵與推理技巧。
每一種模式的產生都是為了因應不同的教學需求，而且每一種模式都有其特 色，實際教學時可以依據這七種電腦輔助教學模式的特色，相互搭配運用。例如可 以用模擬式CAI的教學情境引起學生注意，在總結性評量時則可以採用測驗式電腦 輔助教學的精神。
二、電腦輔助教學的學習理論
由於電腦輔助教學是要建立一個適當的學習環境讓學習者學習，因此，在設計 CAI課程時，必須以學習理論為基礎，考量學習者的特性、教材、教法、教學目標、
教學評量等因素，才能設計出真正適當的學習環境。以下就行為理論、認知理論、
建構理論、遊戲理論與情境學習理論作分析論述：
（一）行為理論(Behaviorism)
美國心理學家John Watson於1913年創立了行為主義理論，此學習理論通常稱為
「聯結論」或「刺激－反應論」(Stimulus-Response Theory)，主張人類的學習是一 種機械式的、無目的之重複練習，當個體在環境中操作時，學習是由於刺激與反應 之間產生了聯結，而這些聯結的形成又受增強與練習因素的影響(林星秀，2001)。
行為主義學者主張學習都是經由「刺激－反應」這種模式建立，以下介紹Thorndike 工具制約學習的聯結理論(Connectionism)和Skinner的操作制約學習(Operant
Conditioning)：
1.Thorndike 的工具制約學習提出學習的三定律（引自張春興，2007）：
(1)練習律(law of exercise)：指刺激與反應間之聯結，隨練習次數的多寡而分 強弱。
(2)接近律(law of readiness)：指刺激與反應之聯結，隨個體的身心準備狀態而 異，個體在準備反應狀態下任其反應時，將因反應而獲得滿足，有了這次 滿足的經驗，以後在同樣情境下自會出現同樣反應。
(3)效果律(law of effect)：指刺激與反應之聯結，將因反應之後獲得滿足的效 果而定。
在此理論架構下，CAI提供學生反覆練習的機會與立即回饋，以達成較佳的學 習成效。
2.Skinner認為教師的工作在安排一連串的情境，當學生表現出老師期望的反 應，即給予增強，來塑造學生的行為。電腦輔助教學也應用了Skinner的增強原則，
當學生答對問題時，讚美鼓勵的畫面或文字隨之出現，使學生記住學習過的內容。
「編序教學法」(Programmed instruction)即是將教材按照程序，編成許多細目以便學 生自行學習的學習方式。學生從簡而繁、由淺入深的依序學習，就像爬階梯一樣，
循序漸升，只要第一階層通過，就可晉升至第二階層學習；等第二階層通過，便能
以一、二兩層的學習經驗為基礎，晉升到第三層學習，如此層層而上，最後便能達 到預定的教學目標。而編序教學在電腦輔助教學的應用如下（林星秀，2001）：
(1)每一畫面僅呈現少量訊息，每次只教導一個小單元。
(2)學習內容應由易而難循序漸進的呈現。
(3)提出問題由學生自己作答。
(4)學生回答後，電腦根據答案的正確與否，給予不同的回饋。
(5)學生學習概念之後，電腦提供反覆練習的機會，並針對正確答案提供正增 強，直到熟練為止。
綜合行為理論應用在電腦輔助教學中的原則與方法有以下七點（羅秀芬，
1985）：
1.所設計的單元課程，應有明確且詳細的行為目標。
2.由淺入深來編寫教材內容、問題和答案。
3.要求每個學生作出回答或反應。
4.對每一答案或反應都必須給予立即的回饋。
5.在安排教材和題目時適時提示正確答案，以利於提昇學生的學習興趣。
6.允許學生依照自己的步驟進行學習。
7.對實際有效的學習給予充分的支持和贊同。
CAI應用行為理論，可以營造出良好的學習情境，透過文字、聲音、影像、動 畫等視聽覺效果，使學生完全融入情境之中，並依照學習者的能力，以由淺入深、
循序漸進的方式來進行課程的學習，經由反覆練習與回饋來達到學習效果。
（二）認知理論(Cognitive Theory)
認知心理學是感官在接受刺激（訊息）後，如何經由轉化、減約化及精緻化等 心理作用而獲得知識、儲存知識以及使用知識等內在歷程的科學研究（張春興，
2007）。認知理論學者強調以科學方法來探討個體內在思考歷程與心智活動，認為 個體對所學的事物如果不能領悟或洞悉其關係，即使練習多次也不能學會。特別強 調兒童的學習一般都是由具體到抽象，循序漸進的。分別整理CAI相關的認知理論 如下：
1.Piaget將個人的認知發展分為感覺動作期、前運思期、具體運思期和形式運思 期四個主要的階段。他認為認知發展是一個不斷同化與調整的歷程，這歷程造成認
知結構的重組，當兒童發現外界與其內在的認知結構不相同而失去平衡時，會重新 組織或適應。Piaget的認知發展理論在教育上有四項參考價值（引自張春興，1994）：
(1)考量兒童思維方式實施知識教學。
(2)依循兒童認知發展順序設計課程。
(3)針對兒童的個別差異實施個別化教學。
(4)促進兒童心智發展的教育功能。
將以上Piaget的論點應用在CAI課程設計上時，應該注意以下四點：
(1)設計CAI課程時應考量學童的思維方式。
(2)設計CAI課程時，應依循學童的認知發展階段。
(3)針對學童的個別差異實施個別化教學。
(4)教學設計必須能促進學童的心智發展。
2.Bruner認為求知是一種過程而不是成果，因此主張發現式學習(Learning by discovery），從現象變化中發現原理原則，才是構成學習的主要條件。他主張老師 不直接告訴學生教材內容和原理原則，而是提供特殊的教學情境，讓學生自己去操 弄教材或歸納重點而獲得知識，應該提供學生實際操作演練的機會，以培養他們思 考的能力。發現學習理論的要義為（引自張春興，1994）：
(1)不按邏輯推理的思維是發現學習的前奏。
(2)具結構性的學習情境是有效學習的必要條件。
(3)探索過程中發現的正誤答案皆具有回饋價值。
將Bruner發現學習的理論應用於CAI課程設計上時，應注意以下四點：
(1)考量學生的學習動機與軟體的難度。
(2)首先將學習情境及教材性質解說清楚。
(3)視學生的學習經驗將教材作適當的組織。
(4)教材的難度與先後順序的安排，應依照學生的心智發展做適當的設計。
(4)教材的難度與先後順序的安排，應依照學生的心智發展做適當的設計。