第三章 研究方法與實驗設計
第五節 研究工具
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其問題導向網路合作學習成效、互動關係、團體效能與團體凝聚力，以及比較採 用不同分組策略的合作學習歷程差異，本研究亦針對研究對象進行半結構式訪談，
以釐清問題癥結，使研究結果更具客觀性。
第五節 研究工具
壹、 問題導向學習平台
本研究使用的網路合作學習平台是由政治大學圖書資訊與檔案學研究所的 數 位 圖 書 館 暨 數 位 學 習 實 驗 室 所 開 發 的 問 題 導 向 學 習 平 台 (problem-based learning system,簡稱 PBL)。透過此一 PBL 平台，學習者可藉由同步與非同步的互 動學習方式，在 PBL 系統上進行不同分組策略之網路合作學習。PBL 平台係以 ASP 程式語言開發，系統伺服器的建置以 Windows 2003 Server 為作業系統環境；網 頁伺服器採用 IIS Web Server；後端資料庫系統採用 MS SQL Server 2000，系統 架構包含合作式問題導向學習系統(Cooperative problem-based learning system) 及社會網絡探勘模組(Social network’s analysis module)、基因演算法模組以及三 個資料庫組成。使用者介面功能係以階層式選單方式呈現，如圖 3-2 所示。本 研究藉由 PBL 平台功能於第一階段問題導向任務結束後，讓教師針對第一階學習 任務成果作業進行評分方式，得到每一個學習者的先備知識水平。此外，也藉由 社會網絡探勘模組功能獲得每一個學習者與同儕之間的社會互動關係，以及在學 習過程中所扮演的學習角色類型，再藉由基因演算法模組進行同時考量先備知識 水平及學習角色類型異質互補，而互動關係同質之最佳化合作學習分組策略，並 探究此一最佳化合作學習分組策略，是否有助於提升問題導向網路合作學習之學 習成效、互動關係、團體效能與團體凝聚力。以下分別說明 PBL 系統介面功能。
圖 3-2 問題導向學習平台網站首頁
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一、 PBL 網站首頁功能
問題導向學習平台網站首頁介面包括會員登錄、系統互動及知識庫介面，如 圖 3-3 所示。
(一)會員登錄：學習者使用平台前須先點選「還未註冊」填寫註冊資料加入會員 後，才能登入 PBL 平台進行網路學習；學習者若忘記帳號密碼，可點選「忘 記密碼」輸入註冊時的電子郵件信箱，系統會寄送密碼至所設定的信箱。
(二)系統互動：包括最新訊息、身分權限、訪客留言、萬年曆以及訪客統計等功 能。開課教師或系統管理員可以在最新訊息版上公告課程資訊，另外也具有 身分權限、訪客留言、萬年曆以及訪客統計等提供學習者參考的資訊。
(三)知識庫：介紹關於本網站系統架構，以及知、行、思問題導向學習的設計理 念，讓學習者透過簡介即能對網站功能有初步的認識。
圖 3-3 會員登錄、系統互動及知識庫功能介面 二、 學習者介面功能
學習者登入後須先點選「搶救地球大作戰－節能減碳愛地球」課程，才能進 入課程開始學習。學習者介面是由階層式的選單和主畫面構成。階層式選單共有 五大部分：學習者的身分、課程學習、學習輔助、系統工具以及社會網路等五個 功能，如圖 3-4 所示。說明如下：
(一) 學習者的身分：主要有進站時間、登入紀錄、修改資料、登出等學習紀錄 資料功能，提供學習者瞭解個人的學習紀錄。
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圖 3-4 學習者介面功能
(二) 課程學習：合作式問題導向學習系統將問題解決歷程分成「知」、「行一」、
「行二」及「思」四階段，形成以 I(Identification)、D(Design)、S(Solve problem)、R(Reflection)四步驟所建構而成之問題解決學習流程。「知」是 認清問題(Identification)階段；「行」的階段再細分為「行一」之設計方法 (Design)和「行二」之實際解題(Solve problem)兩個學習步驟；最後「思」
是指省思檢討(Reflection)階段。其中每階段學習步驟又細分成三項子任務，
學習者須依照開課教師在每個問題導向學習階段所設計的學習任務，完成 該項作業通過後才能進到下一階段繼續學習。
作業皆須在 PBL 平台上進行，平台工具列提供所見即所得編輯器功能，每次 作業在存檔後皆會在資料庫中新增一筆記錄，以便學習者檢視或修改作業的內容。
學習者確認該項作業完成後，必須勾選我寫完了，然後按下「完成填寫，確定上 傳」，才能繳交給教學者批改，如圖 3-5 所示。學習者上傳的作業紀錄及教師批 改評語及分數都會被記錄在資料庫內，學習者上線後可以經由學習者介面觀看自 己的學習歷程紀錄。
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圖 3-5 作業繳交上傳功能
(三) 學習輔助：包括關於網站、選課同學、作業互評及課後問卷等，其中課後 問卷在學習者完成各階段作業後，必需要填寫的線上問卷，以作為了解學 習者在每一個學習階段之學習滿意度依據。
(四) 系統工具：有訊息中心、討論區、在線人員等功能，學習過程中如遇到系 統操作問題、解題疑惑、心情點滴，皆可透過討論區或訊息中心進行互動 討論。訊息中心提供學習者私下溝通管道，讓學習者進行互動時能保持其 隱私，使其較能鼓起勇氣發表意見。第一階段討論交流係由教師設定為全 班之公開討論版，第二階段開始進行分組合作學習後，即由教師設定為小 組討論版，希望藉由小組同儕的討論互動，以達到有效的分組合作學習目 的。
(五) 社會網路：社會互動排名功能以社會網路探勘方法找出學習者在學習活動 過程中的社會排名，並且社會排名會隨著學習者與同儕的互動情形改變，
學習者可以隨時上線觀看自己目前的狀態(張家成，2008)。互動排名功能 可促進學習者溝通訊息及互動討論，進而提升網路合作學習的成效。
三、 教學者介面功能
教學者介面包括登入登出、編修課程、開課一覽、作業管理、系統工具、社
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會網絡等六項功能。其中問題導向學習平台的課程設定、作業批改、問卷設計及 統計皆由開課教師登入後從教學者介面操作使用，各功能說明如下：
(一)登入登出：主要有進站時間、登入紀錄、修改資料、登出等學習紀錄資料功 能，可提供教學者瞭解課程設計及學習者的學習歷程紀錄。
(二)編修課程：教師可依據說明與思考、了解與搜集、決定與完成、分析與展望 等四個問題導向學習階段，設計各階段輔助學習者學習的問題解決輔助鷹 架。
(三)開課一覽：由於 PBL 平台可以同步及非同步方式進行問題導向學習任務，為 使整個學習活動順利推展，教師可透過系統張貼課程公告、查看公告，以適 時提供學習者學習資訊。
(四)作業管理：包括我的評語庫、學生分組、查看進度、待閱作業、已批改作業 等。其中學生分組功能提供教師在第一階段學習活動結束後，開始進行不同 分組策略之合作學習分組，除了可以進行小組組員設定外，亦可指派各組組 長，如圖 3-6 所示。
圖 3-6 問題導向平台分組功能
(五)系統工具：包括訊息中心、小組討論、在線人員、指標分析、階段內問卷、
課後問卷統計、課後問卷編輯等九項功能。其中訊息中心提供教學者協助學 習者進行課程學習的互動引導，另外教學者也可以瀏覽觀察各小組在小組討
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論區的互動討論學習歷程。指標分析則是呈現每位學習者每次上線停留時間，
紀錄所有學習者完整學習歷程，包括上線次數、停留時間、通過每階段時間、
作業存檔及繳交情況以及發起討論次數、回覆留言次數等。
(六)社會網路：有互動數據、互動排名、推薦夥伴、標籤角色識別、中心度、基 因分組等功能。其中互動數據呈現的資料有二：其一是訊息互動數據，主要 是將學生的訊息互動狀況進行分析後得到數值資料；其二是討論區互動數據：
將學生在討論區互動狀況進行分析後得到的數值資料。而互動排名則是依據 學生使用系統工具裡的訊息中心以及討論交流的互動程度高低所進行的社 會排名結果。標籤角色識別主要是提供學習角色類型的識別功能，可以藉由 系統判定四種學習類型角色，如圖 3-7 所示。中心度功能包含度中心度 (Degree Centrality) 、 中 介 中 心 度 (Betweeness Centrality) 、 接 近 中 心 度 (Closeness Centrality)，其中接近中心度為基於基因演算法之最佳化分組策 略主要考量的社會互動關係特徵。
圖 3-7 標籤識別四種學習角色類型 四、基於基因演算法之最佳化分組策略功能
分組策略是網路合作學習成功與否的關鍵因素之一，最佳化分組策略能夠有 效促進學習社群討論互動並提升小組及個人的學習成效。本研究於問題導向學習 平台上發展的基因演算法之最佳化網路合作學習分組策略功能，可讓教學者透過 教師使用者介面，在學習者完成第一階段學習任務及報告後，將全班學生依據同 時考量先備知識水平及學習角色類型異質互補，而互動關係同質之最佳化方式分 組，分組後學生必須透過各自的小組討論版進行第二到第四階段的問題導向合作 學習，並依序完成各階段的問題解決學習任務報告。
本研究最佳化網路合作學習分組策略採用基因演算法(genetic algorithm)
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(Chen et al., 2012; Moreno, Ovalle, & Vicari, 2012)進行演算法開發的主要原因，
係因為基因演算法為演化式計算中尋求最佳化解答效能相當高的演算法，並且具 運算機能簡單的優點，透過隨機產生一組初始族群(initial population)，並評估初 始族群中的每一個體的適應度(fitness)，再選擇(selection)適應力較強的個體進 行複製(reproduction)、交配(crossover)及突變(mutation)方式，逐步演化獲得最 佳化的合作學習分組解答。
基於文獻探討，本研究將影響問題導向網路合作學習的關鍵角色區分為「領 導者」、「訊息提供者」、「問題解決者」、「氣氛營造者」等四種角色類型。圖 3-8 為基於社會互動探勘之學習角色示意圖，本研究將基於學習者彼此之間的入分支
基於文獻探討，本研究將影響問題導向網路合作學習的關鍵角色區分為「領 導者」、「訊息提供者」、「問題解決者」、「氣氛營造者」等四種角色類型。圖 3-8 為基於社會互動探勘之學習角色示意圖，本研究將基於學習者彼此之間的入分支