緒論

本章共分為四節：1-1節說明研究背景；1-2節說明研究動機；1-3節說明研究目的；

1-4節說明研究範圍與限制。

1-1 研究背景

目前電腦的使用相當普及，將電腦資訊融入教學已成趨勢。Bishop（1989）認 為電腦的圖像能激發學生的視覺化（visualization）學習，因此在學生的視覺化

（visualization）發展上具有相當的成效。Clement和Battista（1990）亦建議在數學 的幾何學習上可採用電腦簡報來輔助，而目前坊間的電腦軟體比比皆是，例：

Flash、動態幾何軟體（Geometer’s Sketchpad）…等，皆有動態、豐富的圖形變化 等供教師設計多元的電腦教材。但礙於軟體本身的特質，教師在操作及使用上諸 多不易，甚至在使用多媒體教材設計時，過多的動畫常模糊學習重點。

2002 年 開 始 ， 國 立 交 通 大 學 陳 明 璋 教 授 策 劃 發 展 了 數 學 簡 報 系 統 軟 體

（MathPS，之後更名為Activate Mind Attention系統，簡稱AMA），改善坊間多數 動態軟體教師不易操作以及PowerPoint呈現教材時與學生互動性不高的缺點。此軟 體是以降低數位落差為出發點，使用PowerPoint易學易流通的特質為平台，外掛增 益 集 ， 所 發 展 的 一 個 媒 體 設 計 及 展 演 的 環 境 ， 主 要 功 能 有 激 發 式 動 態 呈 現 (Trigger-based Animation, TA)，及結構式複製繪圖法 (Structural Cloning Method, SCM)。激發式動態呈現就是以一個物件當按鈕來控制一連串的動態呈現；此一方 法可以協助展演者適時的呈現數位內容，吸引聽眾的注意力，引導認知，進而降 低認知負荷。結構式複製繪圖法以結構和複製的概念來詮釋造形，運用滑鼠精準 的掌握大量的物件，原來的目的是用來解決設計教材時定位不易的問題，由於功 能強大，可以繪製仿自然山水畫、複雜的對稱構圖以及光點系列等是一個新的繪 圖法。結合AMA及PowerPoint 的功能是一個數位內容設計、繪本寫作及創意的平 台，且增強教材設計及操作的彈性，在教學設計的軟體中使用漸為廣泛。

1-2 研究動機

Mayer（2005）在多媒體教材設計的「重複原則（Redundancy Principle）」中 提出，學習者從「具有動畫與口述文字」的教材比「具有動畫、口述文字與字幕」

的教材能得到更多的學習效果。這讓我們思考到一個問題：若在以課堂授課為導 向的條件下，學生除了學習還要面臨測驗，同時，在學校的教學環境中，教師的 教學時間有限，那麼，對於高、低學業成就的學習者，「重複原則」是否仍適用？

同時，陳明璋教授所帶領的Informath團隊，近年在激發式動態呈現的研究主

題上，強調以課堂授課為導向的教材設計原則，吸引學習者的注意力，強化教材 程序性的呈現，進而降低學習者的認知負荷。此外，對於不同高、低學業成就的 學習者，激發式動態呈現的訊息可以由展演者以預定的、或隨意的順序及速度呈 現，有彈性的呈現展演者的意念並與現場的學習者互動，促使學習者更有效率的 學習。

因此，決定以「尺規作圖」作為本研究的教材示例。原因有二：第一，尺規 作圖的學習屬於程序性教材；第二，尺規作圖的學習需具有動畫與口述文字。

1-3 研究目的

以教師授課為導向的教學環境和以學習者為導向的學習環境，在教材設計上 差異很大。教師授課為導向的教學環境主要以一台電腦、一個單槍，單一教師操 作授課為主，不同的教師在主導教材時，不同的呈現順序、詮釋及音調的抑揚頓 挫，皆會影響學生的學習，進而呈現不同的教學成效。教師面對全班學生時，要 兼顧全班的整體性與個別性，教材軟體在操作時受限於課堂時間，重複操作的次 數無法太多，易造成低學習成就的學生學習成效不彰。因此，希望透過「激發式 動態呈現」教學設計的按鈕式互動，將複雜的教學內容「步驟化」呈現，不論是 教師授課導向的教學環境或是學習者導向的學習環境，皆不會受人為及課堂授課 時間的影響，讓高、低學習成就的學生可依個別能力重複操作學習，提高整體的 學習成效。

基 礎 於 認 知 科 學 與 多 媒 體 學 習 理 論 ， 陳 明 璋 教 授 提 出 激 發 式 動 態 呈 現

（Trigger-based Animation）(Chen & Tan, 2007)，配合視覺化（visualization）的方 式希望能降低教材外部認知負荷，將結構化的關聯（schematic relations）在學習者 的面前加以突顯出來，協助學習者進行主動學習。

激發式動態呈現的教材設計有許多不同模式：自動播放模式、觸發模式、以 文導圖模式、多元模式以及表列模式。因此，本研究的主要目的：針對觸發模式 下有無字幕設計之成效比較來進行實驗研究。

1-4 研究範圍與限制

本研究是以國中二年級下學期「尺規作圖」為教材設計的單元，本單元希望 學習者學會「基本作圖」外，還會使用「文字敘述」呈現作圖步驟，因此，課堂 授課中激發式動態呈現之教學設計其「文字」和「圖像」的呈現是一大關鍵。本 研究所得到的結論，希望可作為其他單元或其他學科教學設計相關研究的參考及 借鏡，因此特別說明本研究的範圍及限制：

1. 在現今補習風氣盛行的條件下，本研究以市區學校的國中一年級學生為研

究對象，主要是確保學生具有以下條件：

（1）接觸電腦多媒體教學頻繁，不會對電腦多媒體有過度易於平常的反應。

（2）完全未先修過尺規作圖的單元，先備知識一致。同時，尺規作圖單元 對國中一年級的學生而言，不需過多的先備能力。

2. 本研究對象的人數共有65人，分為實驗組33人；控制組32人。實驗組與控 制組的班級是入學時依智力測驗常態編班而成的。研究者並於研究進行 前，分析兩班學生上學期的數學段考成績，再次確認兩班學生數學程度相 當且呈常態分佈。