研究工具

配合上述研究變項與對象，本研究使用實驗法取得研究資料，並使用「空間 能力量表」、「認知負荷量表」、「月相與潮汐單元測驗卷」及「訪談紀錄表」做為 本研究之研究工具。

正式研究實施前，以嘉義市五年級一個班級，共計 24 人作為研究工具編制 施測樣本，進行一次同步多影像擴增實境教學。教學者與正式施測時的教學者為 同一人，即為本研究研究者，實驗過程包含空間能力量表、前測、正式教學、後 測，所費約 60 分鐘，並與該科專業教師透過討論進行研究工具題目之修正，擬 定適合該年級學生所使用之量表工具；信度部分以統計軟體 IBM SPSS Statistics 23.0 版進行內部一致性分析，工具分別說明如下所述。

一、空間能力量表

本研究以「月相與潮汐」單元做為教學內容，月相盈虧的成因與日、月、地 的相對位置有關，學習者需要在二維的月相變化平面圖與三維的日、月、地系統 模型之間做轉換；因此本研究參考 Pellegrino and Kali(1982)所提出的空間能力模 式圖做為本研究空間能力量表之測驗要點，其架構如圖 2 所示，並依據梁勇能

（2000）針對適合我國學生使用的空間量表題型，包含平面旋轉、積木旋轉(3D 旋轉)、展開圖以及三視圖等題目，將空間能力量表分為「旋轉」與「視覺」兩 大主題。「旋轉」主題對應 Pellegrino and Kali(1982)空間能力量表之空間關係，

將方塊比較之面項併入 2D 心理旋轉與 3D 心理旋轉中，列為平面旋轉、積木旋轉 兩種題型；「視覺」主題則對應空間能力量表中之空間視覺，紙板測驗以三視圖 題型呈現，修改成一份適合國小五年級學生使用且測驗時間適宜的空間能力量 表。

由於本實驗需要分組進行教學，且需要區分學習者的個人能力高低，對於分 組方式 Eder(1981)與 Oakes(1985)認為，使用同質能力分組將會忽略學習者心理 層面，產生負面結果，因此教學採用異質性分組較為適當。所以本研究空間能力 之分類門檻參考 Webb（1982）與 Saleh et al.(2005)對於異質分組之標準，將學習 者劃分為得分於全體得分 25%以下為低能力、25%至 75%為中能力、75%以上為高 能力，並採用異質分組方式進行實驗。空間能力量表測驗要點與測驗題數如表 1 所示，共有 8 題，詳細試題請見附錄１。

圖 3 空間能力模式圖（Pellegrino and Kali，1982）

二、認知負荷量表

本研究將「認知負荷」定義為個人在執行特定的任務時加諸其認知系統上 的負荷感。認知負荷操作定義為「主觀的心智負荷」與「主觀的心智努力」：「主 觀的心智負荷」為學習者執行任務後，自己反思所知覺的教材內容困難程度，而

「主觀的心智努力」則為學習者執行任務後，自己反思所付出的認知能力或資源 (宋曜廷，2000)。

本研究採用的量表參考莊孟軒（2015）針對同步多影像擴增實境融入月相與 潮汐單元教學所致之「認知負荷量表」，並加以修改後以李克特（Likert）四點量 尺法測量認知負荷，並配合本研究之實施內容修改後用於本研究中，測量實驗中 所產生認知負荷。其中又將量表細分成心智負荷(Mental load)、表現程度 (Performance)、挫折容忍力(Frustration Tolerance)、資訊吸收量(Information)、時 間負荷(Temporal Load)與難易程度(Effort)，如下表 4 認知負荷量表各題所代表向 度說明；量尺 1-4 中，以 1 為程度最低，4 為程度最高；分數越高，代表學生在 學習過程當中感受的認知負荷越大。問卷下方附加問題不納入認知負荷量表之統 計分析，僅供研究者了解學生在學習過程當中，使用擴增實境的感受與使用心 得。

實驗所用完整量表如附錄 2 所示。反向題計分程度與其他題相反，反向題說 明如表 2。

表 2 認知負荷量表各題所代表向度說明

(Mental Load)

(Performance)

(Frustration Tolerance)

(Information)

(Temporal Load）

(Effort)

表 3 認知負荷反向題之分配

向度名稱 正向題號 反向題號 總計

心智負荷 1、2、5、7、14 7 5

表現程度 3、12 2

挫折容忍力 6、13 6、13 2

資訊吸收量 11 1

時間負荷 9 9 1

難易程度 4、8、10、15 8、15 4

總題數 10 5 15

在學生結束教學實驗後，施行認知負荷調查，總計 24 位學生參與，共回收 24 份有效問卷。以 IBM SPSS Statistics 23.0 統計軟體進行信度檢驗，認知負荷量 表Cronbach's α 值 0.710； Cronbach's α 值達 0.70 以上，為可接受之信度標準。

信度數據詳見表 4。

表 4 認知負荷問卷預試信度檢驗表 Cronbach's Alpha 值 項目的個數

.710 15

三、月相與潮汐單元測驗卷

本研究以「月相與潮汐」單元作為教學主題，以國小翰林版與南一版四年級 第七冊「月亮」課程為參考，為了排除學習者先備知識之差異與測量施測過後學 習者之學習成效，本研究預定模擬兩份月相與潮汐單元之測驗卷，用於前後測使 用，並與該科有教學經驗正式老師討論後，依課程內容規劃題目，再經由專業教 師審查試題內容，進行預試後，蒐集資料進行統計分析，刪減不符合之題目，正 式發放之課程試卷共 30 題(前測 15 題，後測 15 題)，且兩份考卷為平行試卷，

題型、題數與出題概念皆相同。針對小學生對於月相與潮汐常見之迷思概念作為 測驗題目，並配合本研究擬定之學習目標做修改。以 IBM SPSS Statistics 23.0 統 計軟體進行信度檢驗， Cronbach's α 值 0.710，達 Cronbach'sα 值 0.70 以上，為 可接受之信度標準，信度數據詳見表 5。測驗面向、內容與題數如表 6 所示，詳 細之測驗卷請見附錄 3、4。

表 5 潮汐教學課程設計考卷預試信度檢驗表 Cronbach's Alpha 值 項目的個數

.710 14

表 6 月相與潮汐單元測驗要點表

測驗面向 測驗之學習內容 題數

月相變化 1. 月相盈虧具有週期性。

2. 月亮東昇西落

2 1 地、日、月系統 1. 日、月、地系統及三者之間的相對運動。

2. 月相盈虧的成因。

1 1 潮汐現象 1. 潮汐具有週期性

2. 潮汐的相關名詞

3. 日、月、地相對位置與潮汐的關係 4. 潮汐發生的原因

2 2 1 1

月相與潮汐和生活 1. 月相與潮汐和節日的關係。 3