討論

本節將依據本章第一節的結論做進一步的詮釋與討論，依討論內容分為三項：

不同科技使用對學生學習拋體運動概念的影響、視覺動作統整能力對學生學習拋 體運動概念的影響、及空間能力對學生學習拋體運動概念的影響。

一、 科技使用對於學生學習拋體運動概念的影響

由研究問題一之結果可以得知三種不同科技使用的組別概念評量前後測分 數均有顯著差異，即三組的教學活動對學生拋體運動概念學習理解均有正面的幫 助。此結果回應了本研究第二章之預測，因所有科技使用組別所使用之教學輔助 工具基本架構均為電腦模擬動畫，而模擬動畫因具有豐富性（Richness）、低透 明度（Low Transparency）、主動互動性（Active Interaction）等特性(Swaak & de Jong, 2001)，因此各科技使用組別均能夠幫助學生提升思考層次(Lee, 1999)、具體化抽 象概念(Ramasundaram et al., 2005)等進而幫助學生對於拋體運動概念的理解。

進一步探討不同科技使用組別間差異的研究結果顯示，三組科技使用組別在 整體運動力學概念（總分）學習成效並無顯著差異，本研究試著尋求可能的解釋。

在第二章以及第三章（表 3-1-1），本研究整理出物理教育性 App 可幫助學生概 念學習之特性為移動性（Mobility）、直覺性介面（Intuitive Interface）、內建感測 器 （ Embedded Sensors ）、統 整性 系 統（ Integrated System ）、 多點 觸 控螢 幕

（Multi-touch Screen）。用以檢視本研究使用之 App 後可以得知觸控組具備「移 動性」、「直覺性介面」、「統整性系統」，動感組則比觸控組更多了「內建感測器」

的特性。但若進行深入探討，則可發現「移動性」在本研究中雖然利用於平板電 腦的傾斜操弄與學生討論便利，但受限於教學場域必須在教室內而可能無法發揮 其行動學習的最大效果；「統整性系統」在本研究中之使用為利用 Wifi 無線網路 直接分享實驗截圖，但如同行動性之描述，若教學場域只是在教室內則此特性相 對電腦的網路連接則無特殊優勢；「多點觸控螢幕」則因為本研究教學單元並無 需要同時操作兩種以上變因而沒有充分使用其多點之特性，因而餘下「觸控螢幕」

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之特性如同第二章文獻探討的說明，已包含在「直覺性介面」的特性中。又因為 本研究以平板電腦為載具之科技使用與電腦主要的不同來自於「直覺性介面」與

「內建感測器」特性，其他特性可能均並未充分發揮其相對於電腦組的差異。由 此角度來看的話，未造成整體概念學習成效差異之原因，有可能為三組同質性過 高，即只有「直覺性介面」與「內建感測器」兩特性並不會造成顯著差異的緣故。

另外，雖然過去眾多研究者均提出平板電腦融入教學的優勢與好處，但為此進行 實徵性研究之研究者如 Amelink et al. (2012)、Derting 和 Cox (2008)、Enriquez (2010)等其大部分關注的特性主要為平板電腦的手寫輸入功能與網路連線功能，

利用平板電腦所進行的教學活動多為課堂筆記、作業繳交、資料查詢等，與本研 究以平板電腦 App 進行模擬實驗有所不同，也可能是造成結果與預期落差的原 因之一。

對於學生的另有概念頻率在教學前後的改變情形來說，電腦組的另有概念頻 率減少幅度在各類別均小於觸控組與動感組，且在「錯誤的過程想像」類別此區 是最明顯。此結果若由另有概念形成之緣由來看，另有概念因為是由日常生活經 驗形成(Gilbert & Watts, 1983; Smith et al., 1994)，因此若提供之教學情境與日常 生活越容易產生連結與對照，則學生也會越容易比較自身概念與實驗結果，進而 修正自身想法(Muller et al., 2008)。觸控組與動感組學生因為在模擬動畫可以較直 觀地操作拋體，甚至動感組可以直接使用身體感受動畫中拋體之重力加速度，因 此可能更容易凸顯另有概念與自身想像衝突之處，進而使另有概念出現次數降低。

而此推論也可能可以解釋在「錯誤的過程想像」類別中趨勢最明顯的研究結果，

因為三組模擬動畫的內容均相同，在專有名詞、以及名詞間關係的學習經驗可能 也會極為雷同，差異主要會在拋體的運動過程上。

以上討論僅針對整體概念學習成效與整體概念中之另有概念而言，若將教學 目標依概念層次區分為記憶認知層次與高階認知層次，則在記憶認知層次中電腦 組之概念學習成效優於使用平板電腦的另兩組、在高階認知層次中使用平板電腦 的兩組則優於電腦組。由於記憶認知層次之內容為對長期記憶的編碼與提取

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(Krathwohl, 2002)，而使用平板電腦輔助教學時可能由於科技的新奇（Novelty）

抑或是對於介面的陌生而造成分心效應（Distraction Effect），相較電腦組由於學 生對於介面與操作方式都已經相當熟悉，因此可能會有比較高的專注程度，進而 影響與記憶相關的記憶層次概念學習成效。反觀在高階認知層次概念學習時就不 只是記憶左右學習成效，其中包含的理解（Understand）、應用（Apply）、分析

（Analyze）均牽涉記憶的遷移，因此受分心效應的影響應較小。

另 外 ， 根 據 Glenberg 和 Gallese (2012) 提 出 的 索 引 性 假 說 （ Indexical Hypothesis），理解的發生需要將學習目標對應至動作經驗上，因為平板電腦觸控 的特性提供學生可以直覺地用手指拖曳物體與其向量（速度或加速度大小與方 向），提供了更多的動作資訊（Action Information）幫助學生將動作連結學習目 標，進而提升理解效率。有趣的是，動感組因為加上了重力加速度感測器的特性，

學生可以操弄平板電腦並直接知覺模擬動畫中物體所受的重力，但無論在記憶認 知層次或高階認知層次都並未與觸控組學習成效達到顯著差異。此結果可能是由 於動感（Kinetic）造成的效果無法大到可以由統計觀察，也有可能是因為動感組 在操弄平板電腦時整個螢幕亦會跟著擺動，因此使得觀察不易、甚至需要另行解 讀，至於詳細原因為何者，單就本研究之設計並無法判斷而須仰賴後續的相關研 究更進一步討論。

二、 視覺動作統整能力對於學生學習拋體運動概念的影響

研究者原先預期平板電腦之移動性以及較為直覺的觸控操作可以彌補低視 覺動作統整能力學生對於電腦操作的困難(Kane et al., 2009)，但研究結果顯示，

視覺動作統整能力對於拋體運動概念學習有正向的影響，其影響卻不會因科技使 用的不同而有所差異。造成視覺動作統整能力與科技使用之交互作用未顯著的原 因可能有三：首先是過去研究顯示視覺動作統整能力對於學習之影響會隨著年齡 的增長而慢慢減小(S. A. Vogel, 1990)，有可能的原因為年紀增長後教學的內容從 視覺空間轉為較多語言形式且學生可以應用其他技巧補救其弱點(劉鴻香 & 陸

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莉, 1999)，本研究之參與者多為 16 歲左右之高一學生，在使用不同科技時其視 覺動作統整能力的影響可能因發展的成熟而削弱。第二則可能是電腦滑鼠、觸控 螢幕、重力加速度感測器之科技使用，在此概念的學習成效均會受到視覺動作統 整能力的高低相同程度的影響，Kane et al. (2009)在描述行動科技的使用對於低 視覺動作統整能力的幫助時亦提到使用觸控螢幕或是操作其功能時可能反而造 成部分使用者的困難。最後，過去研究使用之行動裝置輔助低視覺動作統整能力 學生學習主要強調之特性為「移動性」與「統整性系統」，如同本節第一部分所 提到的，本研究以平板電腦進行模擬實驗且場域受限於教室之中，所以可能並未 完全發揮科技使用彌補低視覺動作統整能力學生概念學習的潛力。

三、 空間能力對於學生學習拋體運動概念的影響

過去眾多文獻均指出，空間能力與物理概念學習成效有正相關，亦即高空間 能力的學生學習成效應比低空間能力學生要來的好(Kozhevnikov & Thornton, 2006; Lord, 1985; Pribyl & Bodner, 1987)。本研究中空間能力對於拋體運動概念學 習成效會因科技使用的不同而有所差異，以下進行空間能力影響與科技使用的交 互作用進行深入討論。

對於整體概念學習成效而言，空間能力的影響只有在電腦組才顯示出來，

而在觸控組與動感組均不會造成學習成效的差異。在電腦組中的趨勢與文獻相符，

即高空間能力之學生概念學習成效比低空間能力學生較佳，但使用平板電腦輔助 教學的另外兩組卻可能使得空間能力的影響趨小至無統計上之顯著差異。在空間 能力如何影響多媒體輔助教學的研究中，有兩種設計效應的假說被提出討論，第 一種是「能力作為補償（Ability-as-compensator）」，即預期在多媒體輔助學習後，

低空間能力的學生可以在這些表徵中得到額外的助益，彌補與學習成效與高空間 能力者的學習成效差距;第二種則為「能力作為增強（Ability-as-enhancer）」，即 高空間能力者因為較有辦法在這些表徵中得到更多的資訊，而低空間能力者則因 為需要保持這些表徵的心像（Mental Images）而超過認知超載（Cognitively

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Overload）(R. E. Mayer & Sims, 1994)。在最近的研究中顯示 2D/3D 電腦動畫對 於高空間能力的學生有較多的助益，因此近期對於空間能力的研究結果較偏向

「能力作為增強」的觀點(Huk, 2006; T. Mayer, Lebedev, Hunger, & Jaegermann, 2005)。本研究之電腦組結果雖然支持此項假說，但使用平板之另外兩組卻無此 趨勢，有可能的原因由「能力作為增強」的機制來作解釋的話，以科技輔助學習 之所有學生在概念學習過程中需要同時處理表徵的轉換（如：即時將箭頭長短方 向視為速度的大小與方向）與模擬動畫的操作。

低空間能力的學生在電腦組概念學習中其心智因為要同時處理此兩項工作，

低空間能力的學生在電腦組概念學習中其心智因為要同時處理此兩項工作，