第三章 研究方法
3.2 研究設計
在本節中將分別論述研究方法的選擇、研究變項與假設、研究架構、實施流程。
3.2.1 研究方法的選擇
本研究目的為探討利用適性指標加上區隔訊息方法的教學設計，對於學生記憶理解 幾何證明是否會產生影響？對學習成效是否會產生影響？並利用認知診斷評量，觀察不 同的教學設計是否對學生概念或技能的精熟程度是否會產生影響？
本研究以某國中三年級的四個班為實驗對象，教學內容為「三角形重心」的兩性質 證明，為避免其他非研究欲探討的變因影響實驗結果，且不影響正常教學進度下，四班 皆在原班級以一個投影螢幕教學，上課內容皆相同，為訊息出現的結構和方法不一樣。
實驗組一有利用適性指標並將教學內容分段化、區塊化及結構化呈現，實驗組二有利用 適性指標但教學內容以串流方式呈現。因實際教學現場無法隨機分配受詴者，所以本研 究採準實驗研究法。
本研究有利用認知診斷評量來探討個概念或技能的精熟程度的差異，而王文卿 (2010)研究結果顯示較大的樣本數能提高 DINA、G-DINA 模式估計的準確性，所以利用 全三年級學生作為樣本，如此可有較大的樣本進而提高估計的準確性。也因此，本研究 可分為三個實驗來探討研究問題：
第一個實驗：為探討利用適性指標加上區隔訊息方法的教學設計，對於學生記憶理解幾 何證明是否會產生影響？對學習成效是否會產生影響？並利用認知診斷 評量，觀察不同的教學設計是否對學生概念或技能的精熟程度是否會產生 影響？
第二個實驗：為探討利用適性指標加上區隔訊息方法設計的多媒體教材呈現教學內容的 上課方式，對於學生記憶理解幾何證明是否會產生影響？對學習成效是否 會產生影響？並利用認知診斷評量，觀察不同的教學設計是否對學生概念 或技能的精熟程度是否會產生影響？
第三個實驗：為探討利用適性指標加上串流式訊息方法設計的多媒體教材呈現教學內容 的上課方式，對於學生記憶理解幾何證明是否會產生影響？對學習成效是 否會產生影響？並利用認知診斷評量，觀察不同的教學設計是否對學生概 念或技能的精熟程度是否會產生影響？
在下述的研究變項及下節研究對象中也將分為三個實驗陳述。
本研究已盡力控制各項變因，但教學現場終究無法精準掌握各項變因，而降低實驗 的嚴謹度及內部效度，雖然如此，卻能將實驗結果更貼近實際情況中，應用價值相對較 大，外部效度較高，並期能盡量排除各項變數的干擾，以掌握自變項與因變項的關聯。
3.2.2 研究變項
第一個實驗：
探討利用適性指標加上區隔訊息呈現方法與適性指標加上串流式呈現方法的教學設計 對學生的影響
本實驗變項分述如下：
1. 自變項：
教材的設計與呈現方式。二組教材設計比較如下表 9。
表 9
第一個實驗教材設計比較表
組別 設計原則 呈現方式
實驗組 適性指標＋區隔訊息呈現 多媒體教學
對照組 適性指標＋串流式呈現 多媒體教學
說明如下：
(1) 實驗組：
教材為加入適性指標及區隔訊息方式呈現的數學簡報教材。將教學內容結構化，並 在呈現時將訊息分段且區塊化、並利用適性指標概念呈現訊息。且講述時利用口語 化解述教學內容，並於講述時搭配畫陎依序出現。
(2) 對照組：
教材為加入適性指標及串流方式呈現的數學簡報教材。將教學內容按照教科書教學 順序依序出現，並利用適性指標概念呈現訊息。且講述時利用口語化講述教學內容。
2. 控制變項：
教學者、教學時間、教學內容、教學媒體、測驗時間。
3. 依變項：
(1) 幾何論證表現：
三角形重心兩性質證明─三角形三中線經過同一點及三角形重心與頂點連線 等分三角形陎積。本研究將於實驗後，測驗學生記憶理解程度。
(2) 學習成效：
三角形重心為國中數學第五冊第三章第三節的課程內容已是幾何階段的後半 段課程，本研究將於實驗後，利用選擇題形式測驗學生學習成效。
(3) 認知能力：
本研究將於實驗後，探討學生在「概念、理解」、「程序、執行」、「解題、思考」
等認知能力的差異。
(4) 技能精熟程度：
本研究將於實驗後，利用認知診斷模型中的 DINA 模型，來探討教學內容概念 及技能的精熟程度。
第二個實驗：
探討利用適性指標加上區隔訊息的多媒體呈現方法與傳統式板書教學呈現方法的教學 設計對學生的影響
本實驗變項分述如下：
1. 自變項：
教材的設計與呈現方式。二組教材設計比較如下表 10。
表 10
第二個實驗教材設計比較表
組別 設計原則 呈現方式
實驗組 適性指標＋區隔訊息呈現 多媒體教學
全校其他班級 傳統式板書教學
說明如下：
(1) 實驗組：
教材為利用適性指標加區隔訊息呈現設計的數學簡報教材，而教學方式為利用多媒 體呈現教材。
(2) 全校其他班級：
教材為一般教學用書，而教學方式為利用傳統板書呈現教材。
2. 控制變項：
3. 依變項：
(1) 幾何論證表現：
三角形重心兩性質證明─三角形三中線經過同一點及三角形重心與頂點連線 等分三角形陎積。本研究將於實驗後，測驗學生記憶理解程度。
(2) 學習成效：
三角形重心為國中數學第五冊第三章第三節的課程內容已是幾何階段的後半 段課程，本研究將於實驗後，利用選擇題形式測驗學生學習成效。
(3) 認知能力：
本研究將於實驗後，探討學生在「概念、理解」、「程序、執行」、「解題、思考」
等認知能力的差異。
(4) 技能精熟程度：
本研究將於實驗後，利用認知診斷模型中的 DINA 模型，來探討教學內容概念 及技能的精熟程度。
第三個實驗：
探討利用適性指標加上串流式的多媒體呈現方法與傳統式板書教學呈現方法的教學設 計對學生的影響
本實驗變項分述如下：
1. 自變項：
教材的設計與呈現方式。二組教材設計比較如下表 11。
表 11
第三個實驗教材設計比較表
組別 設計原則 呈現方式
對照組 適性指標＋串流式呈現 多媒體教學
全校其他班級 傳統式板書教學
說明如下：
(1) 對照組：
教材為利用適性指標加串流式呈現設計的數學簡報教材，而教學方式為利用多媒體 呈現教材。
(2) 全校其他班級：
教材為一般教學用書，而教學方式為利用傳統板書呈現教材。
2. 控制變項：
教學內容、測驗時間。
3. 依變項：
(1) 幾何論證表現：
三角形重心兩性質證明─三角形三中線經過同一點及三角形重心與頂點連線 等分三角形陎積。本研究將於實驗後，測驗學生記憶理解程度。
(2) 學習成效：
三角形重心為國中數學第五冊第三章第三節的課程內容已是幾何階段的後半 段課程，本研究將於實驗後，利用選擇題形式測驗學生學習成效。
(3) 認知能力：
本研究將於實驗後，探討學生在「概念、理解」、「程序、執行」、「解題、思考」
等認知能力的差異。
(4) 技能精熟程度：
本研究將於實驗後，利用認知診斷模型中的 DINA 模型，來探討教學內容概念 及技能的精熟程度。
根據上述研究設計，本研究之架構，如下圖 14：
圖 14 研究架構圖
3.2.3 研究假設
林煜庭(2008)在其研究中發現，課堂授課的環境下，多媒體教材具有適當的彈性指 標會比沒有彈性指標提供更好的學習效果。呂鳳琳(2009)在其研究指出學習者在閱讀幾 何證明時，若將一個複雜的幾何證明切割成幾個局部證明，可以有效的降低其認知負 荷。但若無有效的教學策略，學習者並無法達到深層的理解。在本研究中，欲了解利用 適性指標並以區隔訊息的方式呈現教材內容，對於學生在記憶理解三角形重心的兩性質 幾何證明、學習成效及概念技能精熟程度有無影響。
多位研究者(吳帝瑩，2008; 洪榮忠，2008; 葉子榕，2010; 謝東育，2008)發現利用 多媒體教材對於學習者學習成效是有影響和幫助的。且因認知診斷評量的樣本數量需求 下，而收集了施測學校全國三的學生。本研究可衍生探討兩種不同模式的多媒體教材相 較於傳統板書教學對於學習者的影響為何？
綜合以上所言，研究者分別對研究假設提出以下幾個假設：
假設 1 學生在實施不同教材設計下，學習成就會產生影響。
假設 1-1 實驗組與對照組學生的論證學習成效有顯著差異。
假設 1-2 實驗組與對照組不同學習成就學生的論證學習成效有顯著差異。
假設 1-3 實驗組與對照組學生的選擇題學習成效有顯著差異。
假設 1-4 實驗組與對照組不同學習成就學生的選擇題學習成效有顯著差異。
假設 1-5 實驗組與其他班級學生的論證學習成效有顯著差異。
假設 1-6 實驗組與其他班級不同學習成就學生的論證學習成效有顯著差異。
假設 1-7 實驗組與其他班級學生的選擇題學習成效有顯著差異。
假設 1-8 實驗組與其他班級不同學習成就學生的選擇題學習成效有顯著差異。
假設 1-9 對照組與其他班級學生的論證學習成效有顯著差異。
假設 1-10 對照組與其他班級不同學習成就學生的論證學習成效有顯著差異。
假設 1-11 對照組與其他班級學生的選擇題學習成效有顯著差異。
假設 1-12 對照組與其他班級不同學習成就學生的選擇題學習成效有顯著差異。
假設 2 學生在實施不同教材設計下，各認知能力的表現會產生影響。
假設 2-1 實驗組與對照組學生各認知能力的表現有顯著差異。
假設 2-1 實驗組與對照組學生各認知能力的表現有顯著差異。