本研究欲探討同時呈現的範例與解題的學習方式對不同學習成就的學習者 的學習成效與認知負荷之影響。本章分為四節。第一節敘述進行本研究的背景與 動機。第二節敘述本研究的研究目的。第三節對本研究中重要的名詞進行了界 定。第四節敘述了研究限制。
第一節 研究背景與動機
澳洲學者Sweller(1988)提出認知負荷理論(cognitive load theory)之後，許多學 者以此理論爲基礎進行一連串的研究，提出了許多有關教學設計的效應(Sweller, 2010b)。在技能的學習中，完整範例效應(Renkl, 2005)就是認知負荷理論的一個 較有代表性的效應。所謂完整範例效應(worked-example effect)，指的是對於初學 者而言，在學習了某個主題的基本原理後，先學習數個完整的範例會比直接進行 解題練習有效。與之相對應的另一個經典效應是專家反轉效應(expertise reversal effect ) (Kalyuga, 2005)，指的是隨著學習過程的進行，原本較有成效的學習方法 可能會逐漸失去其有效性，而原本成效較差的方法可能會變得較爲有效。當專家 反轉效應應用在範例效應中，國內外許多研究(塗金堂, 2011；Hausmann, Van de Sande, & VanLehn, 2008)顯示：對初學者而言，學習完整範例會比進行解題練習 較爲有效；而對較熟練的學生而言，學習範例的有效性會隨著學習者能力的提升 漸漸消失，轉爲進行解題練習的學習方式更爲有效。
在此基礎下，許多研究開始組合範例及解題的不同類型，試圖找到對不同學 習成就的學習者均較爲有效的學習方法。在這個主題之前的研究中，主要比較、
分析了以下三種學習方式 (Trafton & Reiser, 1993; Reisslein, Atkinson, Seeling,
& Reisslein, 2006; van Gog, Kester, & Pass, 2011)第一種是數個完整範例與數個解 題練習的組合學習，即在學習數個完整範例後，再進行數個解題的練習。第二種 是範例-解題配對(example-problem pairs)學習，在先學習一個完整範例後，立即 進行一個與範例高度相關的解題練習，並重複數次。第三種是解題-範例配對 (problem-example pairs)學習，先進行一題解題練習後，立即學習一個高度相關的 範例，並重複數次。在以上三種學習方式中，目前的研究結果認爲範例-解題配 對組合方式較爲有效（Reisslein et al., 2006; van Gog et al., 2011)，但各種範例與 解題的學習組合對不同學習成就的學習者，可能會有不一致的影響。
在研究者過往的學習經驗中發現，學習者在面對較難的作業及習題練習時，
經常會一邊學習範例，一邊嘗試模仿範例進行解題。這種同時呈現的範例與解題 練習組合學習方式在真實的學習情境下是經常出現的。然而，目前尚未有研究探 討這種學習方式的有效性。
Sweller(2010a)在2010年提出認知負荷理論的新修正模型，將各種認知負荷 的來源單一化爲元素的互動性(element interactivity) ，並重新修正了認知負荷構 成之模型，將增生負荷排除在可測量之認知負荷外，此修正觀點對認知負荷的測 量及以認知負荷理論爲依據的實驗設計均有指導性的意義。本研究即以此爲理論 依據，設計實驗及認知負荷的測量方案。
第二節 研究目的
基於研究動機，本研究以微積分最佳化問題爲探究主題，透過真實驗研究 法，以本研究所設計之三種不同的範例與解題組合類型爲控制變項進行實驗教 學，探討經實驗教學後，學生的學習成效是否有所差異，以及實驗教學中的認知 負荷情形如何，最後根據研究結果，提出建議與改進的參考。
本研究的研究目的為探討不同學習成就的學習者在分別接受「最佳化問題」
不同範例與解題練習組合的實驗教學後，在本單元中的學習成效差異情形如何，
以及認知負荷差異情形如何。
第三節 名詞釋義
為便於本研究之分析與討論，以下僅就研究中涉及之重要名詞進行解釋與界 定如下：
壹、學習成就
本研究之學習成就指學習者對學習主題的精熟程度。由於本研究採用微積分 教學中最佳化問題為探究主題，故學習成就界定為對微分主題的精熟程度。
貳、範例
本研究之範例包含問題文本、解題步驟及詳細解答。
參、解題練習
本研究之解題練習都與範例組合使用，採用與同組範例類似問題，僅問題中 相關數字有所修改，且不含詳細解答。
肆、同時呈現的範例與解題
本研究之同時呈現的範例與解題，所指將範例與相應的解題練習同時交給學 習者的學習方式，不規定學習者閱讀或學習的順序。
伍、範例-解題配對
本研究之範例-解題配對，所指使學習者先閲讀或學習範例，完成後收回範 例，使學習者進行與範例配對之解題練習的學習方式。
陸、解題-範例配對
本研究之解題-範例配對，所指使學習者先進行解題練習，完成後收回練習 題，再使學習者學習與練習題配對之範例的學習方式。
柒、學習成效
本研究之學習成效是指學習者在經過實驗教學後，完成遷移測試所得，以評 估其解決最佳化問題能力之成績。
捌、近遷移測試
本研究之近遷移測試(near transfer test)，所指採用學習者在學習範例及進行解
題練習中已經學習過之最佳化問題，對學習者的學習成效進行評估之測試。
玖、遠遷移測試
本研究之遠遷移測試(far transfer test)，所指採用學習者在學習範例及進行解
題練習中未學習過之最佳化問題，對學習者的學習成效進行評估之測試。
拾、認知負荷
本研究之認知負荷，是指學習者在學習過程中爲學習解題技能而付出的心智 努力或所承擔的心智負荷。在Sweller(2010a)的新模型中，為學習者的內在負荷 與外在負荷之總和。
第四節 研究限制
本研究的樣本對象，受限於人力及時間因素，僅限於臺中市某大學一年級學 生，其他地區與其它年級的學生不在本研究範圍內。研究中的教學材料採用微積 分精華版之 3.6 節最佳化問題小節之範例(張海潮，2008)，對於其他單元並不在 本研究所探討之範圍內。