行動學習的意義(Mobile Learning、M-learning)

廣義而言，行動學習就是透過行動載具(例如：個人數位助理、行動電話等)，進行 時間、任何地點都可以學習的經驗，也就是透過PDA 或手機來享受學習的時刻(Harris，

2001)。

Chen、Kao、Sheu(2003)認為，行動學習具有下列特性：

1. 學習需求的迫切性(Urgency of Learning Need)：

無線的應用能使用在學習的急迫事件，例如連結問題的解答及知識。

2. 知識取得的主動性(Initiative of Knowledge Acquisition)：

大部分的時間，無線的應用提供資訊，是基於學習者的要求。

3. 學習設定的機動性(Mobility of Learning Setting)：

無線載具的發展變的越來越便利。

4. 學習過程的互動性(Interactivity of Learning Process)：

從聲音、指標、郵件、圖像和影片，學習者可以與專家交流訊息。

5. 教學活動的情境化(Situating of Instructional Activity)：

經由無線的應用，學習可以融入生活中。

6. 教學內容的整合性(Integration of Instructional Content)：

無線學習的環境整合許多學習的資源，並可支持學習者去做非線性、多面和靈 活的學習與思考。

簡而言之，行動學習是利用行動載具，在任何時間、任何時刻瀏覽多媒體教材進行 的學習，並可養成學習者善用時間的良好習慣。

2.2.2 行動學習相關研究

一. 行動科技融入教學之國內外代表性研究實施概況

國內外教學研究機構，以行動科技應用於教學活動，且時間長達一年以上的案例，

比較如表3 所示(楊叔卿、張君豪、劉一凡，2005)。

根據表3，分析比較各項行動學習計畫實施方式可知：實施的對象範圍從國小到大 學；進行行動學習時，行動載具上的選擇可以是多樣化的，並不侷限在於單一行動載具 的使用，亦可視需求混和搭配使用；教學的場景亦不限定於室內或室外；課程範圍包含 各項學科；功能應用上，廣泛的應用在資料傳輸、收發電子郵件、簡訊互動、討論區、

拍攝照片等等。

簡而言之，由上述研究，行動學習的應用範圍相當廣泛。善用行動載具的各項功能，

讓學習的過程不僅是瀏覽教材而已，更可讓學習者與教師互動、學習者與學習者互動。

表 3 國內外代表性行動學習計畫實施比較

本研究彙總行動學習相關文獻如表4。

表 4 行動學習相關文獻

研究者 研究內容、發現、觀點

Swierenga (1990) 螢幕的尺寸對資訊的理解並未造成太大的影響，但對於較小的螢 幕、較多的資訊量，仍能影響學習者的學習效率。

Alepis、

Virvou(2005)

研究發展一套行動編輯工具，供教師發展自己的教學系統。結果顯 示行動教育的確有用的。

Toledano(2006) 儘管行動電話主要的目的是用來談話，但也可以當作小型的電腦，

作為高等教育指導及溝通的媒介。

2.3 認知負荷理論

2.3.1 認知負荷的意義與來源

「認知負荷」（Cognitive Load）源自於歐美的人體工學與人因工學領域，從心理、

生理與認知層面，探討工作與任務對執行者的影響與適合性。最早應用在軍事訓練及各 種企業上，稱為「心智工作負荷」（mental workload），並以此為指標作為任務、工作或 操作系統設計上的參考，盡量減少任務與工作對執行者的心智負荷，以增加執行時的績 效(黃克文，1996)。

1980 年代，澳洲新南威爾斯大學教育學院的 Sweller(1998)提出「認知負荷理論」

(Cognitive Load Theory，CLT)，指出教學設計對學習者認知負荷的影響，以及認知負荷 與教學效果的關係之後，教師在進行教學設計、作教學決定之時，更應重視教學歷程中 學習者的認知資源分配及其使用方式，俾提高教學成效(陳密桃，2003)。直到 Sweller 將此觀念引入教育界，學界才開始將之聚焦於教學上。

Pass 和 Van Merrienboer(1994)指出認知負荷是一種多向度的概念，包含了因果要素 (causal factors)及評估要素(assessment factors)。

其中，「因果要素」可細分為三個要素：任務/環境特性(task / environment

characteristics )，包括任務結構、新任務、獎賞類型、時間壓力、噪音、溫度等，屬易 變動因子；學習者特性(subject characteristics)，包含認知能力、認知風格、先備知識與 經驗等，屬較穩定因子；學習者與任務的交互作用(subject-task interactions)，如績效、

動機、獎勵等，亦會影響認知負荷。

至於「評估要素」則包含了心智負荷(mental load)、心智努力(mental effort)及工作表 現(performance)等三個要素，其中：心智負荷是指因任務或環境要求而產生的負荷量；

心智努力是學習者真正用於完成任務所付出的負荷總量；工作表現是指學習者的表現 (Paas、Van Merrienboer，1994)。

綜合以上所言，影響認知負荷的結構圖，如圖 3 所示：

資料來源：(Paas、Van Merrienboer，1994)

Sweller 所提出的認知負荷理論對人類認知架構有四項基本假設(Sweller、Van Merrienboer、Paas，1998；宋曜廷，2000；翁嘉鴻，2001；陳密桃，2003)：

1. 工作記憶（Working Memory）的容量是有限的

人類對於新訊息的接收，必須依賴工作記憶對訊息做更深入的認識與理 解，理解之後刻意予以保留，使之轉為長期記憶。工作記憶的容量是有限的，

平均只能儲存約7 個要素（elements），但是能真正操作處理的，只有 2-4 個要 素，且工作記憶運作或保留的時間極短，若未經重述（rehearsal），大約 20 秒隨 即消失(van Merrienboer、Sweller，2005)。若待處理的訊息或材料本身的內部成 分相互關連性很強，需相互參照才能了解，則更耗費短期記憶容量，因而產生 更大的認知負荷，導致學習困難。

2. 長期記憶（Long-Term Memory）本身沒有容量的限制

專家和生手最主要的差別，在於長期記憶所儲存知識內容的多寡。專家在 長期記憶中儲存豐富的知識和經驗，以及相對應的解題策略，在面對問題時，

可以立即提取相對應的解題策略；但生手卻無法立即接觸到有效的解題策略，

3. 長期記憶中之內容主要以基模（Schema）的型態儲存

根據基模理論，它的發展是由簡單到複雜，由粗略到精緻的建構過程 (schema construction)，亦即專門知能(expertise)發展的過程。因為許多佔用記憶 容量的訊息成分，可以融合成一個複雜的基模，而變成一個單一的處理單位，

所以，基模除了在長期記憶中可以發揮組織和儲存訊息的功能外，亦可以在工 作記憶區發揮降低記憶負荷的功能(van Merrienboer、Sweller，2005)。

4. 基模運作自動化（Schema Automation）是基模建構的重要過程

所有的訊息處理，是透過控制處理(controlled processing)與自動化處理 (automatic processing)進行：發生在意識的層面控制式處理，佔用許多工作記憶 的空間；較少為意識所監控自動式處理，佔用極少的工作記憶空間。自動化的 訊息處理可降低工作記憶的負荷，若藉由充分的練習可以將基模的運作自動 化，當基模運作自動化後，可以節省許多工作記憶區的空間，進而降低工作記 憶區之負荷，便可同時對更多訊息作同時或更深入的處理。

2.3.2 認知負荷的類型

Sweller(1998)從教學設計的觀點來看，認知負荷可分為三類，簡述如下：

1. 內在認知負荷(Intrinsic Cognitive Load)：

內在認知負荷是指在工作記憶中同時進行、需要被整合處理的元素數量，

這樣的元素越多，學習者的內在認知負荷越大。內在認知負荷主要來自教材的 特性、學習者本身的程度，以及兩者交互作用的影響，不容易靠教材設計的改 良而降低。因此，在某一個領域的專家會比新手學習該領域的知識來的更快也 更容易。

2. 外在認知負荷(Extraneous Cognitive Load)：

外在認知負荷與教材的組織和呈現方式有關。不同的教材組織與呈現方式 會有不同大小的外在認知負荷。藉由資料呈現、資訊組織等方面的設計，妥善 安排教材，可以降低外在認知負荷，讓學習者更能善用有限的工作記憶區來處 理與學習內容相關的資訊。

當教材的內在認知負荷低，則較高的外在認知負荷教學過程，可能不是那 麼重要；相反地，如果教材內在要素互動性高，則教材的呈現方式，就會有決 定性的地位(Sweller、Chandler，1994)。

3. 有效認知負荷(Germane Cognitive Load)：

有效認知負荷源自教學設計者的影響，指刻意以教學活動的設計適當的教 材呈現方式，來吸引學生專注於學習內容的認知過程。增生認知負荷雖然會增 加學習者的負荷感，卻可幫助建構自動化的基模。其方法如：問學生問題、提 出未完成的例題讓學生完成等。

良好的教學設計，應可降低學生的外在認知負荷，增加學生的有效認知負荷。但是 要特別注意的是，總認知負荷量（包括內在、外在、有效認知負荷），不能超過工作記 憶負荷量的限制，其關係如圖4。教學設計者能透過教材的設計與呈現方式影響外在與 有效認知負荷，進而產生不同的學習效應(Sweller，2003)。

內在認

知負荷 外在認知負荷＋有效認知負荷

內在認知負荷 外在認知負荷＋有效認知負荷 人類總認知能力(容量)

圖 4 三種認知負荷關係圖 資料來源：(吳瑞源、吳慧敏，2008)

由於認知負荷是建立在工作記憶容量的基礎之上，所以三種認知負荷之間是一種彼 此消長的關係。有效的學習，三種認知負荷相加起來的總量是在一定的範圍內，其中一 種認知負荷較高，則另外兩種認知負荷必然較低。如果三種認知負荷都偏高，則必然阻 礙學習的進行。所以教師在教學過程中，應當考慮到這三種認知負荷之間的相互關係，

進行最佳化的教學設計，才能達到最好的教學效果。