圖 圖
圖 20 研究流程圖
第三章 第三章 第三章
第三章 研究方法 研究方法 研究方法 研究方法
：研究流程、研究設計、研究對象、研究工具
本研究流程分為準備階段、實驗階段、分析階段三個部份，研究流程如
研究工具、資料分析。
研究流程如圖圖圖圖 20。
3-1-1
準備階段準備階段準備階段準備階段以新竹縣某國中八年級四個常態班級為研究對象，分成實驗組及對照組。將八年級 上學期三次數學科定期評量測驗之平均分數及前測分數，利用獨立樣本 t 檢定，確定兩 組成績無顯著差異。
實驗教材之編製依據注意力與視覺搜尋、訊息處理理論、多媒體學習理論及認知負 荷理論為基礎設計實驗教材。另以同校之九年級兩個常態班級的學生進行試題預試，以 瞭解題目之信度、效度、難度、鑑別度，並根據預試結果修正測驗內容。
3-1-2
實驗階段實驗階段實驗階段實驗階段於教學實驗前對實驗組與對照組進行前測，以了解研究對象之起點程度。接著以研 究者所製作之實驗教材進行教學實驗。在教學實驗後，請研究對象依據自身的上課感受 填寫感受量表，以了解研究對象的認知負荷感受。教學實驗後之隔日進行後測，以了解 研究對象之學習成效，並於教學實驗結束四周後實施延後測，延後測測驗卷內容與後測 測驗卷相同，以了解研究對象之學習延續情形。
3-1-3
分析階段分析階段分析階段分析階段整理及分析實驗所得之資料數據，以驗證假設及撰寫研究結果。
3-2 研究設計 研究設計 研究設計 研究設計
3-2-1
研究方法研究方法研究方法研究方法本研究實驗教材之編製依據注意力與視覺搜尋、訊息處理理論、多媒體學習理論及 認知負荷理論設計。旨在探討在圖文步驟化呈現教學或圖文同步呈現教學下，對於學生 在幾何學習之後測、延後測及認知負荷感受是否有所影響。
本研究採準實驗研究法進行，以課堂授課為主，採原班級、原教室上課，盡可能將 干擾因素減至最低。
3-2-2
研究變項研究變項研究變項研究變項1. 自變項
(1) 教學設計
實驗組與對照組之主要教學內容主題皆為圓與切線間的性質，但教 學設計不同，實驗組以圖文步驟化呈現教學，對照組以圖文同步呈現教 學。
(2) 學習成就水準
實驗組與對照組分別以八年級上學期三次數學定期評量測驗之平均 分數為依據，分為高學習成就(前 50%)與低學習成就(後 50%)。
2. 依變項 (1) 後測
經過不同教學設計的教學實驗後，使用後測來檢視兩組研究對象之 成績表現，以評估其學習成效。
(2) 延後測
於教學實驗結束四周後實施延後測，以觀察兩組研究對象之學習延 續情形。
(3) 認知負荷感受
於教學實驗結束後，填寫認知負荷量表，藉由量表中的花費心力面 向，以了解兩組研究對象的認知負荷感受。
3. 控制變項
(1) 授課教師
皆為研究者本人，研究班級皆非研究者原任課班級，立足點一致。
(2) 授課環境
實驗組及對照組均在原班級教室上課，授課時皆使用投影機、大螢 幕投影設備。
(3) 教材內容
實驗組及對照組之教材主題與授課時間均相同，因圓與切線間的性 質不屬於國中八年級的正式課程，不受學生校外補習之影響，可排除此 部分的干擾。
(4) 測驗問卷
實驗組及對照組之前測測驗卷、上課感受量表、後測測驗卷及延後 測測驗卷，其題目內容、施測時間與計分標準皆相同。
3-2-3
研究假設研究假設研究假設研究假設假設 1：不同教學設計與不同學習成就水準對學生的後測表現有顯著交互作用。
假設 2：不同教學設計與不同學習成就水準對學生的延後測表現有顯著交互作用。
假設 3：不同教學設計與不同學習成就水準對學生的認知負荷有顯著交互作用。
除了以上假設外，本研究另探討不同教學設計對於高學習成就學生是否產生專業知 識反轉效應。
3-2-4
實驗流程實驗流程實驗流程實驗流程本研究之實驗步驟、內容、時間分配如表 2：
表 2
教學實驗流程表 教學實驗流程表 教學實驗流程表 教學實驗流程表
步驟 內容 時間
一 前測 10 分鐘
二 教學實驗 40 分鐘
三 上課感受量表問卷 5 分鐘
四 後測 25 分鐘
五 延後測 25 分鐘
3-3 研究對象 研究對象 研究對象 研究對象
804、812 兩班為實驗組，810、814 兩班為對照組，並將實驗組及對照組的成績分別由高 至低排列，取前 50%為高學習成就學生、後 50%為低學習成就學生。八年級上學期三次0.136，p = .713)，即表示兩組成績的離散情形無顯著差異。假設變異數相等，其 t 值= -0.207、
df = 114、p = .836＞.05，檢驗結果未達顯著，因此兩組學生程度可視為相當，檢定資料
摘要如表 5。
表 5 研究對象 研究對象 研究對象
研究對象八年級八年級八年級上學期八年級上學期上學期定期評量上學期定期評量定期評量平均獨立樣本定期評量平均獨立樣本平均獨立樣本 t 檢定摘要表平均獨立樣本 檢定摘要表檢定摘要表檢定摘要表
實驗組 對照組
( n = 58 ) ( n = 58 )
變項 M SD M SD t ( 114 ) p 定期評量 37.47 18.31 38.19 19.04 -0.207 .836
同樣利用獨立樣本 t 檢定，檢驗兩組前測成績，前測總分為 40，兩組前測之平均分 數分別為 20.69 和 21.21，變異數相等的 Levene 檢定未達顯著 (F = 0.588，p = .445)，即 表示兩組成績的離散情形無顯著差異。假設變異數相等，其 t 值= -0.210、df = 114、p = .834
＞.05，檢驗結果亦未達顯著，因此兩組學生程度可視為相當，檢定資料摘要如表 6。
表 6 研究對象 研究對象 研究對象
研究對象前測成績獨立樣本前測成績獨立樣本前測成績獨立樣本 t 檢定摘要表前測成績獨立樣本 檢定摘要表檢定摘要表檢定摘要表
實驗組 對照組
( n = 58 ) ( n = 58 )
變項 M SD M SD t ( 114 ) p 前 測 20.69 12.99 21.21 13.49 -0.210 .834
綜合以上所述，利用獨立樣本 t 檢定，檢驗兩組學生八年級上學期三次數學定期評 量成績及前測成績，檢驗結果均未達顯著，可視為兩組學生數學先備知識相當。
3-4 研究工具 研究工具 研究工具 研究工具
本研究所使用的研究工具有實驗教材、前測測驗卷、後測測驗卷、延後測測驗卷、
上課感受量表，分述如下：
3-4-1
實驗教材實驗教材實驗教材實驗教材本研究所使用之教材均為自製教材，教材主要內容為「圓與切線間之性質」，符合九 年一貫數學科能力指標「9-s-6 能理解直線與圓之性質」；對應的課本章節為九年級第一 學期第二章。教材製作平台為 PowerPoint 2003 簡報軟體搭配 AMA 外掛增益集，實驗教 材設計與課堂展演運用注意力與視覺搜尋、訊息處理理論、認知負荷教學設計原則及多 媒體學習設計原則安排各教學元素。在教材製作過程中，不斷與五位教學年資 8~20 年之 國中數學教師及指導教授共同討論編修而成。
本研究教學實驗分為「實驗組」與「對照組」，教材設計的主要差異在於訊息傳遞策 略的不同，「實驗組」使用圖文步驟化呈現教學，「對照組」使用圖文同步呈現教學；相 同之處在於均使用雙通道模式呈現，敘述性文字儘量以口語方式呈現，只保留重要文字 訊息，避免畫面上過多的文字訊息造成冗餘。
「實驗組」教材的教學畫面中，當下要學生注意的主要訊息會突顯，同時將其它次 要訊息淡化，有效引導學生的注意力，在必要時仍可以看見整體訊息，如圖 21；各種訊 息、符號或輔助標示依循「空間接近原則」(Mayer,2009)，盡量貼近圖形表徵的相對應元 素，以減少視覺搜尋的負荷及避免分散注意力，如圖 22。
「對照組」教材的教學畫面中，會同步呈現所有完整訊息，在課堂授課中，研究者 以口語提問及說明來進行突顯與補充內容，如圖 23。
本研究之實驗教材特別注意訊息之連結，期盼透過視覺編排，引導學生的注意力進 入自動化的認知處理歷程，使學生不用在表徵連結與轉換上耗費過多心力，藉以降低認 知負荷，促成較好的學習成效。
圖 圖 圖
圖 21 實驗組教材畫面(1)
圖 圖 圖
圖 22 實驗組教材畫面(2)
圖 圖 圖
圖 23 對照組教材畫面
以下僅以教學示例第五題為例 實驗組完整教材請見附錄一。
以教學示例第五題為例，說明實驗組與對照組教材之差異，
。
，如表 7 與表 8，
表 7 實驗組教材 實驗組教材 實驗組教材
實驗組教材 (教學示例第五題為例教學示例第五題為例教學示例第五題為例教學示例第五題為例教學示例第五題為例) 教學示例第五題為例教學示例第五題為例教學示例第五題為例 畫面
引導學生觀察圖形中 圓形和四邊形邊長的 關係，
為切線的關鍵
藉由步驟化呈現畫面 搭配教師口語提問及 引導，
到四個圓外點及四個 切點，
外一點對圓所做兩切 線長相等的性質
說明
引導學生觀察圖形中 圓形和四邊形邊長的
，而察覺出直線 為切線的關鍵。
藉由步驟化呈現畫面 搭配教師口語提問及
，引導學生觀察 到四個圓外點及四個
，而能察覺到圓 外一點對圓所做兩切 線長相等的性質。
(續下頁)
畫面
藉由步驟化呈現畫面 搭配教師口語提問及 引導，
圓外一點對圓所做兩 切線長相等的性質
說明
藉由步驟化呈現畫面 搭配教師口語提問及
，讓學生表達出 圓外一點對圓所做兩 切線長相等的性質。
(續下頁)
畫面
藉由步驟化呈現畫面 搭配教師口語提問及 引導，
圓外一點對圓所做兩 切線長相等的性質
說明
藉由步驟化呈現畫面 搭配教師口語提問及
，讓學生表達出 圓外一點對圓所做兩 切線長相等的性質。
(續下頁)
畫面
藉由步驟化呈現畫面 搭配教師口語提問及 引導，
號表達出圓外一點對 圓所做兩切線長相等 的性質
徵完成列式說明 說明
藉由步驟化呈現畫面 搭配教師口語提問及
，利用線條及符 號表達出圓外一點對 圓所做兩切線長相等 的性質，並用符號表 徵完成列式說明。
表 8