實驗流程

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第四節 實驗流程

本段將分段敘述實驗的細節及各項測試假說的實驗設計。由於一個教學 物件的呈現具有外顯的設計架構與內隱的邏輯推理。就在外顯的設計架構下，

隱含著設計架構下所想要呈現的知識邏輯與推理架構，而知識邏輯與推理架 構將關係著學習者的認知與理解上所可能遭遇的困難度與深度。由此，一份 教材的設計與呈現將影響著學習者的認知思維、類化與鏈結的模式。同時，

學習者的思維、類化與鏈結模式則受學習者的感知、經驗與先備知識影響。

本研究將根據學習風格、認知引導策略、學習成效、認知負荷與內在動機進 行研究設計與資料分析。

圖3-17，學習風格類型內容包括直覺文字型、直覺視覺型、感知文字型、

感知視覺型共四類。

學習風格

直覺文字型 直覺視覺型 感知文字型 感知文字型

圖3-17：實驗中的學習風格類型

本研究在實驗中分成兩個階段，第一階段，分北、中、南、東共四區，

透過動機與學習風格傾向的自我陳述問卷，蒐集七年級、八年級與九年級，

每個年級班學習者的相關資料，主要的兩個目的是 1) 偵測學習者在實驗前 的成就表現、動機與風格傾向，如圖3-18，2)建立實驗前的初始值；

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實驗處理前

學習成就前測 學習風格問卷 內在動機問卷

實驗初始階段的資料收集

圖3-18：實驗初始階段的資料收集

2) 第二階段，在實驗操弄後，透過動機、認知引導策略與認知負荷的自 我陳述問卷，對學習特定教學物件的反應進行資料收集，如圖3-18，實驗處 理階段的資料收集並分析學習物件的多元設計是否影響學習者的動機，認知 引導策略與認知負荷，如圖3-19；

實驗處理中

實驗處理階段_學習多元呈現的教材 箭頭型教學物件 長方形面積型教學物件 基因盤格型學習物件

認知引導策略問卷 內在動機問卷 學習效果試卷 認知負荷 實驗處理階段_問卷資料收集

圖3-19：實驗處理階段的資料收集

實驗處理：在認知等價的教材物件中，等價的教學物件屬性，教材設計 如表 3-2，請學習者對三種教材設計進行線上學習、學習成效後測、認知引 導策略、動機問卷與認知負荷問卷。在學習者的使用上，由學習者自行操作 網頁，而由學習者填寫後測與自我陳述問卷。每個網頁的教材概念各有5 題 相同的 10 題的測試問題，在沒有老師講解的狀況下，由學習者對數位教材 進行學習，並填答並對三種教學物件的自我評價、了解程度與學習成效。在 考慮次序效果下，我們將試題的測試分成三種不同的測試順序進行測試，以

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兼顧試題組裝的平衡性。數學概念的測試試題將對每一種設計進行施測，每 一份試題又分成前、後兩個子測驗，前5 題將有相對應的設計輔助思考，而 後5 題則以純文字試題施測。

教 材 的 設 計 則 是 以 認 知 心 理 學 家 Ausubel 所提出的有意義的 學習

（Meaningful Learning Theory）作為基礎，Ausubel 強調先將課程內容與學 生的舊經驗相連結。有意義的學習產生在學生的先備知識、技能與經驗的基礎 上，透過配合學生能力與經驗的教材，讓學生學習新的知識,學生們才會產生有 意義的學習。此即Ausubel 的理論所謂有意義學習的原，因。學者張春興 （1994）

學生學習新知識時候的能力與經驗，就代表當時學生在特定領域的認知結構，

配合學生認知結構,使學生產生意義學習。所以除了純文字型的教材外，其餘三 種類型的教材設計分別建立在特定的先備知識與認知結構上，其中 1) 基因棋 盤格型教材的認知結構是建立在國中七年級生物科的基因染色體演算表上；2) 長方形面積型教材的認知結構是建立在國小的長方形面積與面積總和上面；3) 箭頭引導型教材的認知結構是建立在七年級數學中一次式的運算，透過具方向 性與分配律的線型引導上。綜觀上面三種教材設計，嘗試實驗所用的數位教材 的新知識（二項式乘法）與學生認知結構中既存的相關概念（基因染色體演算 表、長方形面積、分配律）和命題做聯結，並且統整進這些概念裡，期待學生 產生有意義的學習。在教材設計中 無論在箭頭型，長方形面積型與基因棋盤格 的教材設計中，都採用滑桿的控制，一方面希望避免靜態的教材呈現往往不容 易看出教材物件的認知變化。其次，也希望可以提供適當的認知引導。透過滑 桿的認知引導，可以步驟將概念的變化步驟化。亦即，本研究數位教材的設計 著重適合的認知引導歷程，因為不同的認知引導歷程將直接影響學習者的認知 負荷也間接影響到學習者的內在動機，進而影響學習意願及學習效果。

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其中，從認知負荷的觀點看，如表 3-2，解題技能的學習的主要目標就 是建構二項式乘法的認知基模。而有效的認知基模的設計主要是企圖將學習 建立在學習者的既有基模上。例如，基因棋盤格型的教材是建立在基因棋盤 格演算的基礎上，直接將二項式的乘法以相對應的位置排列即可，不同於長 方形面積的乘法運算（如附錄四的範例所示）。附錄四的設計提供了一個從較 低的互動元素開始、不同的教材設計隱含著不同的認知策略的引導，學習者 從初始基模開始漸進到衍生基模，希望可以在低認知負荷下建構二項式乘法 的基模。

在圖 3-20 中，三種教學設計箭頭型長方形面積型與基因棋盤格型的教 材物件。

多元教材呈現

實驗處理階段_學習多元呈現的教材 文字型教學物件 視覺型教學物件 操作型學習物件

( )( )

2 2

2 2

2 a b a b

a ab ab b a ab b

+ +

= + + +

= + +

圖3-20：箭頭型、長方形面積型與基因棋盤格型的教材物件

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