緒論

第一章、 緒論

第一節、 研究背景與動機

依據 2007 年的 TIMSS(國際數學與科學成就趨勢調查)研究資料顯示，亞洲 地區，如臺灣、日本、新加坡等地區之學生在科學學習上具有高學習成就，卻缺 乏學習興趣(李哲迪，2009；林煥祥、劉聖忠、林素微、李暉，2008)。在 2011 年的 TIMSS 的研究調查資料中，臺灣地區之國中八年級學生在整體科學學習的 成就上，名列前茅，具有良好之學習表現；然而，在對於科學學習之自信心上，

國中八年級之學生中，67%是沒有自信心的，這些人在自然科學之相關科目學習 上卻有良好的學習表現。由此可見，雖然國中學生在科學學習之學習表現上是優 異的，但卻還是有許多學生缺乏自然科學學習之信心(Martin, Mullis, Foy, &

Stanco, 2012)。Ketelhut (2007)依據其教學經驗及探討關於學生在自然科學學習信 心之相關文獻後，認為美國中學生對於科學學習之自我效能低落，增進學生對於 學習科學之自我效能為促進科學教育之第一步。若一位學生在學生時代失去對於 科學學習的熱忱，那麼有可能在未來的生涯發展中拒絕進行科學方面之相關研究，

如此將會影響國家科學發展。因此，提升學生的科學學習自我效能是必要的，尤 其是透過不同的教學媒體與教學方式，以期能提升學生科學學習之自我效能。

奈米科技為 20 世紀以來所發展的新興科技議題之一，在自然科學課程中將 科技議題融入課程中是重要的且必要的，可培養學生具有民主素養並讓學生了解 在科技發展的過程中，可能造成的衝擊與社會影響，進而增進其思考與判斷能力，

並盡到應盡的社會責任(邱文正，2008)。在新興科技議題融入中小學自然科學的 學習上，必須採用適當的教學策略與教學方法進行引導，才能引起學生之學習動 機與學習興趣，進而提升學生的學習成效(林桂櫻，2005；洪國展，2010)。在奈 米科技教學中，激發學生對於學習奈米科技之學習動機為重要的課題，將較難理

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解之概念簡化，並與日常生活相結合，將能引發學習動機與學習興趣(邱文正，

2008)。以奈米科技教學來說，由於奈米科技難以用肉眼觀察，其抽象概念較不 易理解，例如，在奈米科技教學課程中，學生對於「奈米」一詞常常存在著迷思 概念，認為奈米是一種物品或物質；因此，若能善用多媒體教材的特性，將奈米 科技概念轉化為具體且易於觀察的具象化圖像、文字等，並與學生生活經驗相結 合，將能引起學生之學習動機與興趣，並提升學習效果(潘文福，2004；洪國展，

2010)。自 2002 年起，教育部及行政院國家科學委員會持續推動奈米國家型科技 人才培育計畫，針對中小學生發展出豐富之奈米科技相關之教材教案，其教材內 容大多為紙本式之傳統教材，將奈米科技相關概念闡述予中小學生理解(Lee, Wu, Liu, & Hsu, 2006)。若能將數位學習工具應用在奈米科技課程中，將能夠使學習 者得到更多學習相關概念的機會(Malsch, 2008)。

近年來，不論是學校教育或企業教育訓練，數位學習已成為教學趨勢(李世忠、

趙倩筠，2007)。數位學習具有適性化學習、學習者自行控制、多元互動等特性，

將數位科技與教學設計互相融合，以設計出符合使用者需求，進而增進學習成效 之數位學習教材，為所關注的焦點(李世忠、趙倩筠，2007)。在多媒體學習與數 位學習領域之相關研究中，關於教材設計之研究大多與學習之認知歷程、學習效 果、教材易用性等有所關連，較少關於學習動機或動機因素等研究，主要的原因 在於，許多多媒體教材會使用過於炫麗、鮮艷的圖像、動畫或是複雜的功能以引 起學習動機，然而往往卻造成學習者在學習上的障礙，產生太多的負荷，對於學 習之自我效能低落，無法進行完善之自我調節學習，或是無法將專注力聚焦於真 正的學習內容上，而將注意力移轉到外在的炫麗動畫、精美圖片、複雜功能等非 主要學習內容的部分(Astleitner & Winsner, 2004)。學者 Mayer (2001)提出多媒體 教材設計之原則，其中一個為信號原則，信號原則主要之實施方式為增加提示，

標示教材中重要的部分，以幫助學習者之學習。因此，本研究假設若能夠善用信 號設計所具有之特色，應能解決目前數位教材設計中所遇到之難處，減低學習者

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在數位學習環境中所遇到到困擾(如：負荷過重、無法專注等)，以增加學習動機。

在數位學習環境中，提供練習題或測驗題，可迅速檢視學習者之學習成效。除了 練習題外，若能提供回饋，更能夠在短時間內提升學習成效。目前大多的研究注 重不同之回饋型式對於學習成效之影響，較少研究為關於不同之回饋型式對於學 習動機因素是否有所影響，如自我效能、自我調節等(Narciss & Huth, 2006)。

有鑑於上述之背景與動機說明，本研究將設計具信號設計與不同回饋方式之 奈米科技數位教材，以探討此種數位教材設計方式對於國中學生在學習奈米科技 時之自我效能、學習成效與自我調節能力是否有所影響。

第二節、 研究問題

依據前一節之論述，本研究將先針對信號設計、回饋、自我效能、自我調節 等研究變項進行文獻探討與建立理論基礎，其後進行教材設計並施測、資料分析，

以探討數位教材之何種設計方式有利於奈米科技之學習，本研究之研究問題分述 如下：

一、 在數位學習教材中，不同信號與回饋設計方式對於國中學生學習奈米科 技之自我效能、學習成效與自我調節能力是否有所影響，以及學習前、

後是否有所差異？

二、 不同學習成就之學生，使用不同信號與回饋設計方式之數位學習教材，

在學習前、後，學習成效是否有所差異？

三、 不同自我調節能力學生，使用不同信號與回饋設計方式之數位學習教材，

對於學習奈米科技之自我效能是否有所差異？

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第三節、 名詞釋義

奈米為一尺度單位，1 奈米等於 10^-9公尺。奈米科技則泛指物質在介觀結構 中，會改變原有在巨觀世界中所呈現的物理、化學性質，且應用於不同科學、科 技領域，如材料、紡織、生物、醫藥、光電等。本研究所指的奈米科技教學為針 對中小學生設計奈米科技概念相關之教學活動、教材等。

貳、 信號設計

信號設計指的是在多媒體學習課程中，標示重要的文字與圖片。Mayer (2001) 認為，當提示、信號出現在多媒體教材中時，學習效果較佳。信號設計能夠直接 導引學習者至課程中重要的部分，並建立每個關鍵重點的連結性或相關性，以減 低學習者外在搜尋的歷程。

參、 回饋

一個學習者經過學習行為後，所獲得之學習結果、成績、教師評語等。回饋 能夠幫助學習者了解自己的學習程度，改正在學習過程中所遇到的迷思，進而調 整學習狀況，增進學習成效。回饋之形式有許多種，不同形式之回饋方式具有不 同的功能，適用於不同類型之學習者(Dempsey, Driscoll, & Swindell, 1993; Shute, 2008)。本研究之回饋主要針對在數位學習環境中，學習者在練習題答題中，系 統所給予的回饋。本研究主要採取之回饋方式為無回饋及詳盡回饋。

肆、 自我效能

自我效能為一個人對於完成一個任務、目標之自我判斷與信念。自我效能影 響一個學習者對於學習活動的選擇、努力程度，以及持續性，自我效能對於學生 之學習行為扮演重要的角色(Bandura,1997)。

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伍、 自我調節

自我調節學習為一個主動、有效益的歷程，藉以讓學習者在學習中設定目標，

並且控制學習者的認知、動機、行為以及學習情境。自我調節學習之範圍廣泛，

結合了多元且複雜之現象。Zimmerman (1997)提出自我調節研究的六個面向的概 念模型，六個面向之自我調節歷程為目標設定、學習策略、時間管理、自我監控、

環境結構、尋求資源。

第四節、 研究範圍與限制

本節進行研究範圍與研究限制之說明：

壹、 研究範圍

本研究之研究範圍為自行設計之奈米科技數位教材，其教材之設計特色具有 信號等相關提示，依課程內容之重要程度給予不同的信號提示；教材中之另外一 部分為具有不同回饋形式之練習題。研究對象為苗栗縣某國中學生。本研究僅針 對國中學生，探討奈米科技數位教材中不同因素對於其學習奈米科技之自我效能、

學習成效與自我調節能力之相關影響，在其他影響層面上將不論述。由於研究中 之教材為自行設計，僅就教材本身做探討，因此無法適用於其他教材之相關研究 推廣。

貳、 研究限制

在研究限制的部分，由本研究之研究對象於苗栗縣某鄉鎮之國中學生，無法 擴及至其他地區、年級之樣本，研究對象有限，僅為限制結果的推論。在研究時 間的部分，由於研究時間有限，僅為課堂時間，無法長時間進行時間與觀測，故 本研究結果不宜過度推廣至其他地區之研究對象、其他學習主題、與其他數位學 習方式等範圍。

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