本章尌研究動機、研究目的、名詞解釋、研究限制等內容，區分為四節分別 陳述。
第一節 研究動機
在充斥著多元文化的 21 世紀中，老舊的教育方法與教學思維已無法培養獨 立思考的學生（陳美玉，1998）。傳統式的團班教學，在課堂上，多數學生「被 動」吸收老師所教授的知識，是以，學生往往不會主動思考授課內容。加上上課 時間有限，所以學生沒有太多時間去反思，對於授課內容自己瞭解了多少，而造 成學生自己以為自己學會了，但是，回家寫功課時，才發現自己沒有真正理解所 教授的概念，此時卻沒有人可以及時給予幫助。而由 Bergmann & Sams (2012)所 提出的翻轉教室(Flipped Classroom)教學模式可以改善以上的缺點。
在翻轉教室中，學生必頇先利用課餘時間，在上課前看完教學影片並完成課 前線上測驗，到學校後與老師、同學分享自己的學習心得。與團班教學模式不同 的是，學生是利用課餘時間觀看上課內容，所以學習沒有時間上的限制，影片可 以隨時停在任何一個階段，或反覆觀看，讓學生有足夠的時間去思考與吸收。另 外，學生必頇在上課時分享自己前一天從影片中得到的學習心得，因此，課堂上 不再只是老師單向授課，學生被動吸收，而是學生經過思考後，再來與老師和其 他學生做授課內容上的交流。
在教學影片上，Bergmann (2013)認為每段影片的時間長度不應該超過 1.5 分 鐘乘上年級，也有許多使用翻轉教室的教師建議每段影片的長度最好介於 8~12 分鐘之間，教學影片的時間不長，所以網路上出現許多老師專家錄製的影片。
翻轉教室除了自我學習階段的影片外，另外還有一個重要的環節，尌是課前 線上測驗，根據國外學者(Novak, Patterson, Gavrin, & Christian, 1999)的研究發
現，課前的線上測驗可以從兩個方面促進教學，分別為提升學生的課前準備度以 及有利於教師調整課程，學生可以在自學完成後藉由線上測驗了解自己是否有不 懂之處，而教師則可以分析班上學生的作答狀況，及時調整上課的內容(Marrs, 2010)。
翻轉教室(Flipped Classroom)的概念，早在 1990 年代尌已經有學者提出，但 是受限於早期的電腦設備以及網路環境並不普及，教師只能提供學生課本、傳統 型講義或有聲簡報(PowerPoint,PPT)等教材讓學生觀看、學習(Bergmann & Sams, 2012)。隨著電腦設備以及網路環境越來越完善、普及，在 2007 年，美國科羅拉 多 州 洛 磯 山 林 地 公 園 高 中 (Woodland Park High School) 的 化 學 老 師 ： Jon Bergmann 與 Aaron Sams 為了解決學生缺課沒有上到課的問題，將錄製的教學影 片放到網路上供給缺課的學生補課觀看，開始改變他們的教學方式，進而翻轉教 室也越來越與資訊設備做結合。
在數學科的教學過程中，想要藉由因材施教達到有效教學，往往面臨如何有 效決定一系列數學概念間之教學順序。因為數學學習，常常是前一種知識或能力 的學習為後一種知識或能力的學習之必要條件（劉湘川，2004）。而蓋聶(Robert M.
Gagné)的透過學習階層完成教學系統化理論(Gagné ＆ Briggs, 1979)，並於 1985 年，在學習的條件(The conditions of learning)一書中，再次強調學習階層理論 (Learninghierarchies)的重要性(Gagné, 1985)。因此，因應教學理論建立符合學生 的知識結構圖，在數學科的教學過程中是有其必要的。
因此，本研究希望利用翻轉教室並結合知識結構學習系統，來改變學生的學 習模式與環境，並期提升學生的學習成效。
第二節 研究目的
本研究目的如下。
一、知識結構學習系統的內容編制。
二、編寫配合翻轉教室的教案。
三、探討知識結構學習系統結合翻轉教室教學模式下，學生的學習成效。
第三節 名詞解釋
與本研究相關的重要名詞解釋如下：
一、翻轉教室(Flipped Classroom)
翻轉教室是指將課堂「知識講授」和學生回家自行練習「作業」的順序對調
（田美雲，2013）。老師先將原本要在課堂上講授的知識，錄製成影片，觀看老 師指定的影片是學生的回家功課，而在課堂上，學生練習原本的回家作業，並把 遇到的問題拿出來討論跟解決。
二、團班教學
團班教學是指「一個老師同時指導全班學生」的教學形式（詹幃婷，2008）。
在這裡指老師在課堂上，對全班同學教授相同課本上的知識內容，回家後，練習 習作等題目。
三、知識結構(knowledge structure)
學習者將所學到的知識，在腦中形成一個有組織的層級架構，即為知識結構
（張新仁，1993）。亦指學習者透過內在的認知歷程，將數個單一概念組合之後 所形成的組織。
第四節 研究限制
在研究過程中，由於一些難以控制的客觀因素的影響，故產生研究的限制：
一、樣本的限制
考慮研究者的能力、時間及經費等因素，本研究的實驗組為臺中市某國小六 年級學生一班，共 24 人為樣本﹔對照組為國小六年級學生二班，共 51 人。
二、師資上的限制
因為國小排課上的困難，因此，實驗組與對照組的授課老師不一樣。