資訊科技融入教學

第二章 文獻探討

本章共分五節，第一節說明資訊融入教學的意義、融入的理由、應用 範疇及其相關研究；第二節為闡明互動式電子白板的意涵、融入教學的應 用及其相關研究；第三節表述長度概念相關文獻及研究；第四節闡述時間 概念相關文獻及研究；第五節介紹 S-P 表的意義、編製、診斷應用，並介 紹其相關應用研究；第六節介紹次序理論、二元計分及多元計分次序理論 分析步驟與其應用之相關研究。

第一節 資訊科技融入教學

壹、資訊科技融入教學的意義

所謂資訊科技融入教學是指以資訊科技為教育活動的輔助工具，在教 學活動中應用資訊科技，以融入、整合的方式使用科技來支援與延伸課程 目標，使學生能從事有意義的學習活動(Dias, 1999)。資訊科技融入教學係 指教師運用電腦科技於課堂與課後活動上，培養學生運用科技與資訊的能 力，及主動探索與研究的精神，讓學生能獨立思考與解決問題(張國恩，

1999)。資訊科技融入教學也尌是將資訊科技融入於課程、教材與教學中，

讓資訊科技成為師生一項不可或缺的教學工具與學習工具，使得資訊科技 的使用成為在教室中日常教學活動的一部分，並且能延伸地視資訊科技為 一個方法(method)或一種程序(process)，在任何時間任何地點來尋找問題的 解答(王全世，2000)。而且，因為是真正的融入，不是獨立的學科，所以 實施資訊科技融入教學時，無法明確的區分課程是在學習使用資訊科技，

還是在學習學科或領域的課程(袁媛、許錦芳，2007)。

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因此，資訊科技融入教學的重心仍在於教學。如何運用資訊科技，擺 脫其僅僅是工具的使用，進而凸顯教學重點，並有助於教學與學習過程的 進行，讓學生進行有意義的學習，這才是資訊科技融入教學的精神所在。

隨著資訊科技不斷的發展與普及化，帶動了數位學習風潮的興起，學 校教室中教學者的教學方式在此波浪潮的衝擊下也漸趨多元，如何有效運 用資訊科技來融入教學過程，是教學者所應積極注重的課題。張國恩(2002) 提及我國資訊教育發展是從電腦輔助教學(computer-assisted instruction, CAI)起，經由電腦課程的實施，到九年一貫課程中的資訊融入教學。這種 脈絡正符合現今學習科技(learning technology)的發展，也滿足學習觀點的 改變。《教育部中小學資訊教育白皮書》中提及教師應具備資訊科技應用 能力已是共識。韓國的師資培育單位將資訊科技列入必修科目，加拿大教 師必頇達到資訊科技能力的最低要求方能取得教師證照(教育部，2008a)。

可見得教師具備資訊科技融入教學的能力是國際間教育共同的趨勢。

貳、資訊科技融入教學相關學習理論

對於資訊科技在教學上的應用，要有效的進行教學活動，首先需了解 學生學習的認知歷程，本段將介紹相關之理論基礎，以作為課程教學與設 計的依據。

一、雙碼理論

Paivio(1986)提出雙碼理論(dual-coding theory)，認為人類的心智結構 擁有語言性(verbal system)及非語言性(nonverbal system)兩個符號系統 (symbolic memory)，並非只有單一記憶的儲存方式，語文系統處理包含視 覺、聽覺及其他形式的語文編碼，人類面對語文刺激是以循序的方式處 理。而非語文系統處理語言刺激外的所有刺激，包含了圖像、環境的聲音、

情緒動作…等，學習者對外界事物可分別建立視覺和語文的心理表徵並建 立起連結的通道，此兩種表徵是分別儲存在記憶中，並且將兩者之間的連

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結一併儲存，當知識以語言性系統與非語言性系統共同編碼時，比以單獨 的語言性系統或單獨的非語言性系統的編碼，更容易儲存在記憶中。故在 進行資訊科技融入教學時，若能同時使用動畫、語言與文字，語文與視覺 刺激的處理歷程會相互輔助，進而促進刺激的記憶表現，能使學習者對教 學內容及回想有正面的幫助(Clark and Paivion, 1991;Mayer and Anderson, 1991)。

二、多媒體學習理論

Mayer(2001)提出多媒體學習理論，結合了 Paivio(1971)的雙碼理論、

Baddeley(1992)有限工作記憶容量理論與 Sweller, Merrierboer, and Paas (1998)的認知負載理論特點，並提出不同設計方式，是為了減少外在認知 負荷的說法。並透過實證研究後對多媒體教材的運用提出了多媒體原則 (multimedia principle)、空間接近原則(spatial contiguity principle)、時間接近 原則(temporal contiguity principle)、連貫原則(coherence principle)、形式原 則(modality principle)、多餘原則(redundancy principle)、個別差異原則 (individual differences principle)、分割原則(segmentation principle)、信號原 則(signaling principle)等九大設計原則，茲說明如下(Mayer, 2001; Mayer and Moreno, 2003)：

(一)多媒體原則(multimedia principle)

多媒體原則是指學生從文字及圖片學習的學習效果比單獨文字學習 的學習效果好，因為當文字及圖片一起呈現時，學生才有機會去建構語文 及圖像的心智模式及建構兩種心智模式之間的關連。當文字及圖像一起呈 現時，有助學生去建構語文及圖像的心智模型，及建構兩種心智模式之間 的關連，所以學生從文字及圖像學習的學習效果會比單獨從文字學習的學 習效果好，圖文一起呈現有助記憶與理解。此原則與雙碼理論(Paivio, 1986) 一致。

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(二)空間接近原則(spatial contiguity principle)

利用電腦螢幕或紙本學習時，如果文字及圖片呈現的彼此位置較近 時，學生的學習成效比文字及圖片兩者相對位置彼此較遠時較好，亦即相 對應的文字及圖片彼此位置較接近時，學習者則不需使用認知資源於書本 及電腦螢幕進行視覺搜尋，學習者有可能同時將訊息容納於工作記憶中。

(三)時間接近原則(temporal contiguity principle)

多媒體學習的認知理論認為分離的呈現是假設學習者可以完全的將 先呈現的文字訊息保留於工作記憶以能和後來的動畫訊息整合，然而當文 字先呈現時，因為工作記憶能力的嚴重限制，當後來的動畫呈現開始時，

僅剩極少部分的敘述保留於語文工作記憶中，故學習者對於文字及圖片之 間的連結建立會產生困難。而教學設計不單單僅是呈現訊息，還必頇以能 鼓勵學習者從事適當認知處理的方式呈現，由 Mayer(2001)整理的相關實 徵研究中得知，整合性的呈現文字及相對應圖片對學習者的學習成效優於 分離性的文字及相對應圖片呈現。

(四)連貫原則(coherence principle)

連貫(coherence)是指信息中元素間的結構關係；連貫效應(coherence effect)則是指當含有較少資料的多媒體課程，對學習者的學習成效比含有 較多資料的多媒體課程要來得好，因為無關的資料或訊息可能會造成在工 作記憶中競爭認知資源、將學習者從重要的資料或訊息中分散注意力、分 裂組織中的資料或訊息處理、可能使學習者繞著不適當主題組織資料或訊 息，所以，當有趣但不相關的文字及圖片被加入多媒體呈現時，學生的學 習成效降低；當有趣但不相關的聲音或音樂被加入多媒體呈現時，學生的 學習成效也會降低；當不需要的文字從多媒體呈現中被刪除時，學生的學 習成效增加。

(五)形式原則(modality principle)

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形式原則是指學生可從動畫搭配口語表達文字中得到比動畫搭配視 覺文字較佳的學習成果，亦即學生在多媒體信息中的文字以口語表達文字 呈現時比以視覺文字有較好的學習結果。

(六)多餘原則(redundancy principle)

當視覺文字及動畫皆以視覺呈現時，學習者必頇將其認知資源分配到 字幕和旁白說明，且字幕和動畫同為視覺訊息，此時視覺及圖像管道將超 荷，如果動畫是連續播放，學習者可能來不及處理全部的視覺訊息，只有 部份視覺訊息被選取和聽覺訊息整合，亦即有部份的視覺訊息偶發性的被 處理。因此，動畫搭配口語文字的學習會比動畫同時搭配口語及視覺文字 得到較佳的學習結果。

(七)個別差異原則(individual differences principle)

個別差異原則是指設計效應(design effect)對低知識(low-knowledge)的 學 習 者 比 高 知 識 (high-knowledge) 的 學 習 者 效 果 來 得 強 ； 對 高 空 間 (high-spatial)學習者比對低空間(low-spatial)學習者來得強，故可針對學習 者設計不同的多媒體呈現方式或針對學習者進行學前訓練，但亦有其優缺 點。

(八)分割原則(segmentation principle)

分割原則是指把多媒體教材分割成數個小片段並給予學習者控制何 時進到下個片段的功能，如此學習者在每個片段要處理的訊息量減少，且 有充足的時間從每一個片段中選擇文字及影像、組織及整合被選取的資 訊，再進入下一片段；相反地，如果多媒體教材是以連續的方式播放，學 習者能夠從第一個片段中選擇文字及影像，但當學習者忙於組織及整合被 選擇的文字及影像時，便被要求對於接連呈現的訊息做選擇文字及影像的 工作，造成學習者二重管道皆超荷的情況，降低學習成效，故學習複雜的 概念雖然可以把教材簡化，但最好是讓學習者先消化完一段的訊息再進入

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下個片段，如此可減低學習過程中的認知負荷，並讓學習者有充足的時間 組織與整合訊息，有助於學習成效。

(九)信號原則(signaling principle)

信號原則是指學生學習多媒體教材時，如果含有協助如何處理教材的 信號，學生的了解程度比不含協助如何處理教材的信號的學生好，故適時 使用提醒信號，如在口語中加強重音提醒關鍵字、紅色和藍色箭頭指示該 注意動畫中的哪個影像、藉著添加綱要或標題以協助組織文字等，有助於 學習成效。

因此，本研究依據上述原則進行教學設計，在圖像、文字及動畫等資 訊的呈現上，不會因為資訊過多或分散等因素影響，而導致學生所獲得訊 息有所偏差，進而促進更有效之學習。

參、關於資訊科技融入教學的理由

資訊教育屬於九年一貫課程六大議題之一，其用意即在於將資訊科技 融合在各學習領域中，而教師也必頇體認到其重要性，以有助於提升教學 品質及學生之資訊能力。Duffy and Jonassen(1992)及 Orrill(2001)研究即指 出，資訊科技融入教學有助於改善學生的學習方式並培養學生主動探索的

資訊教育屬於九年一貫課程六大議題之一，其用意即在於將資訊科技 融合在各學習領域中，而教師也必頇體認到其重要性，以有助於提升教學 品質及學生之資訊能力。Duffy and Jonassen(1992)及 Orrill(2001)研究即指 出，資訊科技融入教學有助於改善學生的學習方式並培養學生主動探索的