教學軟體設計原則

為了設計與發展一套符合高中生進行實驗策略、做中學之軟體工具，以「使 用者為中心（在此指的是學生）」，植基於認知心理學、建構主義、情境學習等學 習理論之觀點發展。

在認知心理學的眾多學習理論中，最主要的包含 Bruner 的發現學習論 (Discovery Learning)、Ausubel 的意義學習論(Meaningful Learning)、以及 Shannon 的訊息處理學習論(Information Theory)。

Bruner (1961)的發現學習論著重在學生必頇主動探索新知，從各種事物變化 中找尋原理原則，以構成學習。Bruner 將人對外在環境的事物經知覺轉換成內在 心理事件的過程稱之為認知表徵，此亦為獲得知識的過程。

Ausubel (1963)的意義學習論強調學生的先備知識，即學生的認知結構，是學 習新知識時的基礎。能夠配合學生能力與經驗的教學，對學生才會產生有意義的 學習。根據 Ausubel 的解釋，概念分為要領概念及附屬概念，前者指的是個人對 整體事務的認識，也就是個人的先備知識，後者則是指個人對事物特徵的細部記 憶。因此，學生在學習新知識時，教師應該先把新知識中的要領概念提出來，與 學生的先備知識結合，如此則有助於學習。而此結合新舊知識以利教學的步驟稱 之為前導組織。

Shannon (1949)的訊息處理學習論用以解釋人類如何在環境中，透過感官覺察、

注意、辨識、記憶等心理活動，以吸收並運用知識的過程。

整體而言，認知學派將教學活動視為學習導向的事件，強調主動學習，視學 習為個別化歷程，任何外在刺激，頇經由引發學習者的原有想法，將選擇注意的 知覺嘗詴與長期記憶產生關聯，再經由理解程序儲存記憶。因此，在整個學習過 程中，學習者一直處於主動而非被動。強調學生的主動探索，認為從事象變化中 發現原則原理，才是構成學習的主要條件。

另一方面，建構主義則強調知識並非個體被動的接受，而是主動的建構，並 以為認知的功能僅是調適性的(adaptive)，認知用以組織經驗的世界。建構主義的 學習觀認為「學習應在特定的脈絡(context)」中，經由經驗而主動建構。亦即學 習是一種認知建構的過程，知識是由個體主動操弄而非被動的獲得。經由主動獲

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得的知識才是真正實用的知識。Merril (1991)主張教學活動不應該為教而設計，

而應該以學來考慮，而教師的角色應由主宰教學變為從旁指導。所以，教學設計 模式應更具彈性、更動態、及更互動化。

情境學習理論則始於 Brown、Collins 和 Duguid (1989)三人對於情境認知與情 境學習的討論。王春展(民 85)參酌一些學者研究的論述要點，歸納 6 項要點：強 調學習情境的重要性、重視主動探索操作與經驗學習、強調學習活動的真實純正 性、重視學習互動參與和分享、重視學習者從邊緣參與到核心參與的涵化學習過 程、提倡認知學徒制的教學模式。

此外，良好的介面設計相當重要，有研究指出不良的介面設計，例如不適宜 的顏色、影像設計、聲音及不足的認知性引導等等，皆會使學習者感到挫折而降 低其學習興趣（李世忠、徐瑜璘，民 93）。由此可見，設計首要考量，即是以「使 用者為中心（在此指的是學生）」，亦即從人的角度思考與系統應如何互動。

關於人和系統的互動介面，許多學者（Norman，2000；Kristof & Satran，1995）

皆提出設計原則，玆將其統整為以下六點：

一、易用性(ease of use)

此原則指的是使用者可直覺式地、不需具備任何專業知識、在短時間即可學 習如何操作此系統。

二、明顯性 (visibility)

此原則指的是使用者只憑觀察，即可看出一個系統的狀況與行動的可能方式。

換句話說，使用者一看就可判斷如何使用該系統。

三、導航(navigation)

此原則指的是使用簡單的圖形或標題以指引使用者方向或位置。在網頁式的 環境中，導航性特別重要，否則容易迷失在非線性的環境中。

四、配對(mapping)與限制 (constraint)

此原則指的是利用自然的配對與限制，使用者即不需使用說明書或其他過多 的解釋。亦即使用者不頇特別記憶，好上手。

五、符擔性(affordance)

此原則指的是運用適當的圖示，能夠讓使用者與真實世界產生有意義的聯想，

將有助於內容的辨識。

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六、回饋(feedback)

回饋為一種互動的雙向溝通模式，此原則指的是系統可根據使用者選擇路徑 而給予不同的回饋，並且使用者於接受到回饋時可清楚其動作的結果。

綜上所述，本研究所開發之教學軟體設計原則為：(一)由於與生活經驗接近 的活動較易獲得共鳴，學生可自日常生活中取材，使用自己的影像、自己設計的 logo 等素材匯入該工具進行活動；(二)為避免記憶負荷，設計簡單操作(User -friendly)之介面，並以頁籤、選項及圖示功能鍵為主，讓使用者直覺地操作電腦，

以縮短學習時間；(三)每一個畫面只呈現一個重要概念或資訊，以吸引學習者的 注意力；(四)透過視覺化呈現數位浮水印相關概念與影像處理原理；(五)分組競賽 活動設計，讓學生運用所學互助合作以達成任務；(六)使用擁有可攜性與跨帄台 特性的 Java 程式語言開發，方便學生於課後自行學習；(七)學生可隨時點選之前 學過的內容加以複習觀念。

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