適性指標與代數教材設計原則

2.3.1 適性指標的定義

適性指標是(林煜庭，2008)針對 AMA (Activate Mind Attention)系統特性所提出的 一種視覺物件，具有「協助視覺搜尋」以及「引導注意力」的特點。

其中 AMA 系統是由交通大學陳明璋教授策劃研發，以微軟的「PowerPoint 簡報 軟體」為平台，改善原簡報軟體在數學教材製作上之不足，使數學教材的設計更為方 便(邱建偉，2005)。陳明璋教授更進一步基於認知科學與多媒體學習理論，提出激發 式動態呈現 (Trigger-based Animation, TA )，配合視覺化 (visualization) 的方式降低教 材的外在認知負荷，協助學習者進行更有意義的學習。

經過實驗證實，適性指標的教材設計原則與「視覺認知理論」、「類比遷移」

（analogical transfer）、「基模理論」（schema theory）及「認知負荷理論」預期的結果 一致，發現多媒體教材具有適當設計的適性指標會比沒有適性指標提供更好的學習效 果，並突顯結構化關聯（schematic relations），協助基模的形成(林煜庭，2008) 。另 外，李鈴茹(2008)也證實，在有適性指標的教學設計，無論解說的方式為何，都有助 於提升學習過程的記憶表現，並減少視覺搜尋的時間，提高對適性指標區的注意力分 佈，擁有有較多的視覺處理。

2.3.3 代數教材設計原則

在本研究的教學內容中，部分排容原理應用問題的文字敘述較長，尤其是牽涉到 三個集合的排容原理，串流式的敘述往往使學習者感到視覺上壓力，因而影響學習的 意願與成效，因此若能將訊息適當的結構化，並將串流訊息切割，作分段、區塊化的 呈現，便能改善串流式呈現在視覺上的缺點。因此本研究在教材設計上，欲使用謝東 育(2009) 提出之「代數教材設計原則」以補足多媒體學習理論的不足。其四大原則分 述如下：

1. 教學內容結構化

結構化是指先分析教材內容，依其概念或性質作適當的分段切割。代數教材內容 往往是繁瑣而冗長，且缺乏視覺情境概念，例如：解方程式的過程、應用問題的文字 敘述。因此，教材設計者必頇針對授課內容進行結構性分析，將大量的訊息依主題或 概念予以分段切割，統整歸納出教學順序，如此能減少工作記憶的負荷，此與 Mayer (2009)提出的分割原則(Segmenting Principle)類似。

2. 教材呈現區塊化

區塊化的概念是將已完成段落切割的訊息，打破由上而下的循序藩籬，由教材設 計者依講解需求自行安排訊息的所在位置(謝東育，2009)。運用適性指標所設計的教 材，在注意力的引導上有顯著效果，但在代數領域，算式展演若過長，易使學習者無 法掌握主要的解題概念。因此藉由區塊化，可以將冗長的解題過程分成數個大區塊，

每個區塊均有所屬的子目標，若各項子目標分別達成後，串連起來便是達成整體目標，

如此對教師引導、講解，及學習者對訊息的選取、組織、整合都有所幫助。

3. 建立訊息關聯

代數運算的關鍵在於式子間的推演關係，建立訊息間的關聯，操作的方法有下述 兩種：

(1) 對齊：

將算式中將相關的元素上下對齊，使學習者易於上下對照搜尋，觀察元素間的變 化，減少不必要的搜尋，避免增生認知負荷。

(2) 二維圖像關係：

當教材結構化、區塊化後，由於區塊間未必是單一方向連貫式的排列，因此可利 用曲線、線段搭配適性指標，串連區塊間的關連性。

4. 口語簡化解說

教師講解時應避免缺乏想像的代數符號及專業術語，若將所有算式中元素逐一唸 出，效果反而不好。因此，搭配適性指標並口語描述適性指標的特徵（如：請看這個 紅色的箭頭），明確引導學習者注意力聚焦在講解的訊息上，減少學生不必要的訊息轉 換。此原則與 Mayer (2009) 提出個人化原則 (Personalization Principle) 有相似之處。

經實驗證實，代數教材設計原則結合圖像化運用在教學設計上，對需進行補救教 學的學生，其學習成效有顯著差異，並有效地降低認知負荷(葉子榕，2010)。而本研 究的對象，以兩個實驗組的學生而言，是屬於「社會組」的學生，其大部分學生對數 學較不感興趣，相對在數學上的學業表現較不佳，因此在本研究的實驗設計上，實驗 組在介紹排容原理概念時，會強化聯集文氏圖間「排除」與「容納」的過程，促使學 生對其基模的建立及自動化的過程，待遇到排容原理的應用問題時，輔助的文氏圖將 成為解題時的幫手。