研究背景和動機

研 究 者 在 國 中 教 授 自 然 與 生 活 科 技 幾 年 下 來 察 覺 ， 許 多 學 生 往 往 對 於 較 抽 象 、 難 理 解 、 微 觀 世 界 或 同 時 產 生 大 量 訊 息 的 內 容 無 法 吸 收 理 解、內 化，造 成 學 習 速 度 較 緩 慢，無 法 跟 上 教 學 進 度 ， 導 致 學 業 成 就 低 落 ， 甚 至 內 心 徬 徨 無 助 ， 進 而 放 棄 學 習 。 例 如 ： 研 究 者 之 前 利 用 傳 統 板 書 教 學 教 授 「 凸 透 鏡 折 射 成 像 」 ， 且 會 帶 學 生 到 實 驗 室 完 成「 凸 透 鏡 的 折 射 成 像 」實 驗，但 幾 年 下 來 發 現 ， 大 部 分 的 學 生 都 會 反 應 該 單 元 不 易 理 解 、 不 好 學 。 研 究 者 發 現 ： 學 生 的 肉 眼 無 法 直 接 觀 察 到 透 明 光 線 的 前 進 ， 因 此 無 法 想 像 為 何 光 線 進 入 另 一 介 質 之 後 會 產 生 前 進 方 向 改 變 （ 折 射 現 象 ） ， 以 及 折 射 的 光 線 如 何 成 像 、 像 的 性 質 ， 如 :正 立 的 像 、 倒 立 的 像 、 放 大 的 像 、 縮 小 的 像 、 實 像 、 虛 像 ， 成 像 的 位 置 等 ， 許 多 學 生 皆 無 法 理 解 ， 雖 課 本 也 有 編 實 驗 加 以 輔 助 ， 但 是 學 生 只 能 觀 察 到 巨 觀 的 實 驗 結 果 ， 對 於 成 像 過 程 無 法 利 用 肉 眼 看 到 光 線 如 何 透 過 透 鏡 折 射 成 像 ， 導 致 學 生 做 完 實 驗 之 後 在 學 習 成 效 方 面 還 是 很 有 限 ， 可 見 研 究 者 過 去 傳 統 板 書 教 學 ， 將 教 材 內 容 整 理 後 ， 利 用 粉 筆 在 黑 板 上 書 寫 重 點 精 華 以 及 圖 示 ， 再 請 學 生 抄 寫 板 書 ， 並 搭 配 講 述 式 教 學 ， 雖 有 其 優 點 ， 但 在 教 材 的 呈 現 以 及 修 改 上 ， 卻 有 不 足 的 地 方 ， 因 此 對 學 生 而 言 容 易 產 生 迷 思 概 念 。 如 何 保 留 傳 統 教 學 的 優 點 ， 突 破 限 制 ， 彌 補 其 不 足 ， 為 本 研 究 的 最 主 要 的 動 機 。

教 育 部 於 2009 年 底 投 入 大 量 經 費 於 國 民 中、小 學 進 行 e 化 教 室 之 建 置 ， 幾 乎 每 間 教 室 都 有 單 槍 投 影 機 、 投 影 布 幕 ( 教 育 部 2008) 。 研 究 者 所 任 教 的 學 校 於 2010 年 每 間 教 室 皆 已 安 裝 完 成 。

四 年 （ 2008 至 2011 年 ） 後 ， 應 用 資 訊 科 技 進 行 教 學 的 教 師 數 達

(M a yer and M oreno 2003)。PowerP oint 若 一 次 呈 現 的 訊 息 太 多，讓 學 習 者 選 取、組 織、整 合 訊 息 困 難，形 成 負 荷 (Atkinson and Mayer 2004)。 過 多 的 動 畫 會 干 擾 學 習 (Rieber 1996)。 在 教 學 設 計 與 教 學 方 法 相 同 的 情 況 下 ， 多 媒 體 電 腦 輔 助 教 學 產 生 的 學 習 成 效 與 傳 統 教 學 法 產 生 的 學 習 成 效 無 顯 著 差 異 ， 即 單 純 使 用 多 媒 體 電 腦 輔 助 教 學 並 不 能 顯 著 提 高 學 生 的 學 習 成 效 (Zhang 2007) 。 PowerPoint 教 學 簡 報 中 ， 若 出 現 不 相 關 的 教 學 素 材 ， 將 會 影 響 學 習 者 的 學 習 成 效 (Bartsch and Cobern 2003) 。 若 同 一 時 間 呈 現 的 教 學 訊 息 愈 多 ， 學 習 者 理 解 的 反 而 愈 少 (Mayer, Heiser et al. 2001) 。 學 校 推 廣 資 訊 融 入 教 學 之 際 ， 應 該 注 意 其 教 材 設 計 在 學 生 學 習 上 所 產 生 的 認 知 負 荷 相 關 問 題 (王 全 興 2008)。由 上 述 可 知 :1.若 多 媒 體 教 材 中 出 現 太 多 非 必 要 的 多 媒 體 元 素 ， 在 理 解 教 材 內 容 方 面 並 沒 有 產 生 更 顯 著 的 結 果 ， 甚 至 將 會 干 擾 學 習 者 學 習 ， 降 低 學 習 的 成 效 。 2.

設 計 多 媒 體 教 材 時 ， 若 未 妥 善 地 運 用 的 認 知 策 略 ， 將 可 能 產 生 訊 息 處 理 的 干 擾，增 加 學 習 者 認 知 上 的 負 荷，而 降 低 了 學 習 的 成 效 。 因 此 ， 如 何 設 計 多 媒 體 教 材 才 能 降 低 學 習 者 學 習 過 程 中 的 認 知 負 荷 ， 有 效 提 升 學 習 的 成 效 ， 為 本 研 究 的 最 重 要 的 課 題 。

由 於 Microsoft PowerPoint 容 易 上 手，具 高 普 及 性，且 容 易 修 改，因 此 研 究 者 選 用 Microsoft PowerPoint 製 作「 凸 透 鏡 折 射 成 像 」 教 學 多 媒 體 。 自 製 教 學 媒 體 開 發 不 易 ， 但 卻 最 合 乎 學 生 的 需 要 (張 霄 亭 譯 。 Heinich 2002)， 以 下 為 本 教 材 設 計 時 的 主 要 理 論 依 據 ：

1.Mayer 和 多 位 學 者 經 過 多 年 實 驗 研 究 ， 提 出 十 二 個 多 媒 體 學 習 的 設 計 原 則 (Clark and Mayer 2011) 。

2.Sweller 等 人 歸 納 認 知 負 荷 理 論 在 各 學 科 領 域 的 研 究 結 果 ， 提 出 十 四 項 教 學 設 計 原 則 (Sweller 2010)。

3.在 Yantis 與 Jonides 所 設 計 的 實 驗 結 果 支 持 突 現 刺 激 (abrupt onset) 可 以 自 動 快 速 地 的 捕 捉 視 覺 注 意 力 (Yanti s and J onides 1984) 。

認 知 負 荷 理 論 中 ， 認 為 外 在 認 知 負 荷 主 要 來 自 於 教 材 的 呈 現

方 式 ， 因 此 教 學 設 計 是 很 重 要 ， 若 設 計 得 好 ， 則 可 以 降 低 學 習 過 程 中 的 認 知 負 荷， 並 且 協 助 基 模 建 立 (Sweller 1989])。 本 數 位 教 材 即 在 Microsoft PowerPoint 作 業 環 境 下，在 增 益 集 外 掛 由 陳 明 璋 博 士 所 研 發 的 AMA (Activate Mind Attention) 為 教 材 設 計 輔 助 工 具 (陳 明 璋 2008)， 設 計 出 符 合 視 覺 注 意 力 引 導 且 高 度 彈 性 呈 現 的 數 位 教 材 ， 讓 授 課 者 能 依 教 學 現 場 需 求 ， 適 時 地 突 顯 最 主 要 的 教 學 訊 息 以 及 訊 息 之 間 的 關 聯 ， 或 適 時 地 隱 藏 其 他 無 關 的 訊 息 ， 將 注 意 力 引 導 到 最 主 要 的 教 學 訊 息 上 ， 協 助 降 低 學 習 者 選 取 訊 息 的 困 難 度 ， 且 能 讓 學 習 者 可 以 組 織 、 整 合 授 課 者 傳 達 的 訊 息 ， 讓 該 訊 息 可 以 在 工 作 記 憶 區 中 有 效 地 處 理 ， 進 而 轉 換 成 基 模 進 入 長 期 記 憶 中 ， 提 升 學 習 成 效 (Chen, Wu et al. 2008) 。

綜 合 以 上 所 述 ： 本 研 究 嘗 試 以 視 覺 注 意 力 引 導 的 角 度 出 發 ， 結 合 多 媒 體 學 習 理 論 、 認 知 負 荷 理 論 的 觀 點 ， 設 計 出 「 凸 透 鏡 的 折 射 成 像 」 多 媒 體 教 材 ， 並 使 用 該 教 材 對 國 中 九 年 級 自 然 科 中 、 低 學 習 成 就 的 學 生 進 行 補 救 教 學 ， 探 討 該 教 材 設 計 是 否 能 降 低 學 習 過 程 中 的 認 知 負 荷 ， 提 高 學 習 成 效 。