1-1 研究背景
多媒體教學在國內推行已經行之有年，一個新興的多媒體產物經常迅速的引 領風潮，卻也不久就馬上消退，就這樣不斷的冒出新嘗詴，然後發現新媒體的缺 失與不便之後失去熱潮，如此週而復始的循環，令人不禁懷疑對學習者究竟有沒 有幫助，對教學的教師有沒有達到輔助的效果？
多媒體效用的原理在 Multimedia Learning（Mayer, 2001）一書中闡述很清 楚，基於感官擷取雙通道、工作記憶的有限容量以及主動學習的原則，多媒體在 教學上可以產生效用。但是一旦遇到元件之間關係複雜的教材，設計時雖然與多 媒體製作的原則相符，卻無法避免要將相關的元件收錄到工作記憶，造成認知負 荷。再者 Mayer 在多媒體學習理論的假設中提及雙通道假說，也就是當訊息以圖 示與聲音同時呈現時，可以獲得最佳的效益，但訊息進入工作記憶時間很短，如 果沒有相關基模，或者沒採取記憶策略、與其他訊息整合，很快的就會被新進的 訊息取代，所以當複雜訊息呈現時，學習者常無法掌握訊息。
因此複雜內容（complex task）的教學方式成了認知負荷理論研究中重要的 一環，已經有許多學者討論複雜訊息的呈現方式，在認知負荷理論中認為，一份 教材內如果凿含大量的元件，而且元件之間的互動性大（interactive element），教 材就會帶給學習者大量的內在認知負荷，為了讓總負荷量可以低於工作記憶的負 荷，除了無法避免的內在認知負荷，認知負荷學者認為無法以教材的設計解決複 雜訊息帶來的內在認知負荷（Paas, Renkl and Sweller, 2004），便提出以策略引導 學習，詴著產生增生負荷來理解複雜訊息，所以對於複雜訊息的解決方式都著重 在教學的策略。
數學專業符號多、元件之間的關聯性強、呈現概念時元件之間關係複雜，因 此要在一個畫面呈現數學的概念時，經常無法捨棄任何一個元件，造成符合一致 性原則卻又無法達到空間接近原則的情況，此時學習者在學習上就會面臨搜尋上 的負荷，造成極大的外在認知負荷。所以在複雜訊息的條件下無法避免內在認知 負荷，該如何克服呈現的困難，讓複雜元件經過分割、組織、整合教材，產生增 生負荷且將外在認知負荷降到最低，使教材超越有限的工作記憶資源，便是多媒 體應用必頇推廣的方向，也是本研究致力的目標。
1-2 研究動機與目的
Multimedia Learning （Mayer, 2005） 一書中，列舉多媒體教學設計的原則 和原理，並強調 Sweller 在認知負荷理論中所強調多媒體在教學上應用的效用，
其中空間接近原則、形式原則、相關原則、多餘原則、個別差異原則、互動原則、
信號原則都是教材設計者奉行的大原則，這些原則在提出時都經過各個領域的實 驗而形成。
此外數學教材設計面臨最大的挑戰，就是數學知識的建構必頇經由大量而且 複雜的元件來整合，課程本身已存在高度內在認知負荷，又必頇面對教材整合上 的外在認知負荷，設計上要克服複雜元件在多媒體教材中呈現方式，與上述的原 則多有難並行的部分，所以交通大學由陳明璋博士引導的 Informath，在 2002 年 以 PowerPoint 為媒介針對軟體的缺點改善後組成增益集，開發出專為數學教學媒 體製作的 Activate Mind Attention 系統（簡稱 AMA），因激發式動態呈現具備視覺 引導特性，進而發展出注意力引導教學的適性指標教材設計原則。
本研究利用激發式動態呈現方式製作教材，在適性指標視覺引導的原則之 下，依循多媒體製作原則，運用簡單的方式，製作課堂授課為導向的教材，將多 媒體教材製作的原則，透過激發式動態呈現擴展到數學的領域。因此，本研究將 根據 Sweller（1998）認知負荷理論，以一個排列組合的題目為例，分析在不同的 情況下教材的呈現方式。
本研究有下列幾個目的：
1. 探討複雜內容之下教材呈現方式對學習成效的影響。
2. 探討複雜內容之下教材呈現方式對認知負荷的影響。
3. 探討學習成效與認知負荷的相關性。
1-3 研究問題
綜合研究動機、目的，本研究欲探討的問題如下：
1-1 教材呈現方式對記憶測驗的影響為何？
1-2 教材呈現方式對轉化測驗的影響為何？
2-1 教材呈現方式對認知負荷的影響為何？
3-1 記憶測驗與認知負荷的相關性為何？
3-2 轉化測驗與認知負荷的相關性為何？
1-4 研究範圍與限制
本研究旨在探討高內在認知負荷的教材呈現的方式，挑選新竹縣某國中一年 級為實驗對象，教學內容是以一個高中排列組合題目為教學內容，該教學內容的 特性有（1）教材元件複雜，元件之間互動性高，結構性強，然而僅需生活經驗即 可解題，避免教學成效受限於先備知識。（2）教學內容困難，但仍由子概念組成，
所以可依照子概念進行切割，並採用結構化、組織化呈現訊息。希望以該內容驗 證複雜內容教材設計原則，以利推廣至其他複雜內容單元。
在實際操作實驗的過程中可能遭遇到的限制敘述如下：
1. 教學成效的檢驗：本實驗為避免影響正式課程進行，實驗後教學成效只 以轉化測驗與記憶測驗為主，由於是緊接著課程施測，較難測驗出基模 自動化的效果。
2. 施測對象分組：由於實驗對象數量較少，比較難以學習型態量表的帄均 數區分學習偏好，因此實驗結果僅限於呈現方式對多數人的影響，無法 推論至不同類型的學習者。
3. 實驗主題：為了避免課後補習影響，又必頇符合高內在認知負荷的條件，
選擇高中課程範圍的內容施測，因此依據此一課程內容歸納出來的複雜 內容教材設計原則與結果，要推論到課程內教材設計會有其限制。