行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告
先進適性化網路學習平台之開發與應用
計畫類別： 整合型計畫 計畫編號： NSC93-2524-S-110-002- 執行期間： 93 年 05 月 01 日至 94 年 04 月 30 日 執行單位： 國立中山大學資訊管理學系(所) 計畫主持人： 陳年興 計畫參與人員： 陳弘哲、許峰銜、謝財旺、陳怡如、鄭百勝、葉筱蘋、黃盟升、 王進宏、吳俊銳 報告類型： 精簡報告 報告附件： 出席國際會議研究心得報告及發表論文 處理方式： 本計畫可公開查詢中 華 民 國 94 年 7 月 27 日
中文摘要 本研究之目的在於建立一套網路學習之適性化教學設計範本，並分別從學習 成績、學習滿意度以及學習效率來評估適性化網路教學之學習成效。本研究之教 學實驗環境建立在符合 SCORM 2004 標準的適性化網路教學平台上，以 Simple Sequencing Specification（SSS）之學習路徑控制機制來達成適性化網路教學之 課程設計。從研究結果中發現，適性化網路教學除了擁有與一般性網路教學相同 程度的學習成績以及滿意度之外，還擁有顯著較高的學習效率。不同於過去傳統 教室的教學，所有的學生必須以一定的進度進行學習，適性化網路教學能夠使學 生擁有各自的學習進度，嚷程度好的學習者可以提早完成課程學習，並有效地節 省學習時間，以進行其他的加深或加廣的學習活動。 關鍵字：適性化教學、學習路徑、SCORM、學習成效。 Abstract
The main objective of this research is to adopt SCORM SSS (Simple Sequence Specification) standard to develop an adaptive learning system and to access its effectiveness for adaptive learning. The dependent variable of this research is the learners’ learning outcomes, including three constructs that are the learning performance, satisfaction and learning efficiency. The subjects of this research are two classes with total of 61 students in the fifth grade of elementary school, the experiment group has 31 students, and the control group has 30 students. Experiment learning topic is decimal division in mathematics of primary school. A professional teacher in the field of mathematics domain designed the learning material. The concept map and instructional flow chart were used to guide the content design.
The result has found that the adaptive learning not only has the same level of learning performance, but also has a higher learning efficiency comparing with the traditional learning. The contributions of this research are; to provide an exemplification of how to design an adaptive learning course using SCORM SSS compliant LMS; to show the advantage that learners don’t have to strict on a fixed learning path like in a traditional courses; and to demonstrate the potential for those competent students who can use less time to complete normal tasks and hence get chances to explore more in depth knowledge.
Keywords: Learning Path Control, SCORM, Decimal Division, Learning Performance, Adaptive Learning. 前言 隨著網際網路與資訊科技的蓬勃發展，學習上進入了網路學習的新世紀，學 習方式也有了相當大的變革，讓我們可以借助這些資訊科技的力量，發展出各式 的教育軟體和遠距教學系統，並且提供學生網路適性學習的輔助以提昇教學品質 與學習成效、建構課程整合的學習環境。而目前成熟的網路教學平台雖然可以提 供課程內容上的管理如互動課程、線上作業及評量、溝通環境等活動上的支援等 優點，但隨著資訊內容的增加，對於學習者過度的自主性和開放性衍生了認知超
的差異太大的學習者，沒有辦法個別滿足學習者之學習需求，不論學習者的背景 知識、學習目的、興趣、能力以及學習需求有何不同，一般性傳統教學僅能提供 一套制式的『引導旅程』（guided tour）。而在適性化網路教學中，不同的學習者 擁有各自的學習路徑與學習進度，並能獲得適當的學習教材進行學習，以解決一 般傳統網路教學的不足。 研究目的 對於一般傳統網路教學的不足，本研究欲設計一套適性化網路教學的參考範本， 以提供給日後網路教學者進行適性化教學的應用範例，同時分別從學習者之學習 成績、學習滿意度以及學習效率，評估適性化網路教學之學習成效。本研究之研 究目的如下： 一、提供一套對於以 SCORM SSS 所支援的適性化網路教學課程之設計參考範本， 以做為日後網路教學者如何導入與設計適性化教學的應用範例。 二、以學習成績作為衡量學習成效之指標，探討適性化網路教學與一般性網路教 學之學習成績差異。 三、以學習滿意度作為衡量學習成效之指標，探討適性化網路教學與一般性網路 教學之學習滿意度差異。 四、以學習效率作為衡量學習成效之指標，探討適性化網路教學與一般性網路教 學之學習效率差異。 文獻探討 一、適性化網路教學 適性化教學的定義來自於教育機會均等理念的延伸。教育機會均等的理 念是提供每一位學生適性教育（adaptive education）的機會（林進材，民 88，頁 271-272）。Gagne 和 Briggs（1992）指出適性化教學的特色如下： 1. 教師本身對於學習者提供較少的教學活動。 2. 教材本身對於學習者提供較多的活動。 3. 教師在教學中擁有更多彈性的時間，能夠適時地針對學習者學習狀況的不 同，給予更深更廣的學習，或對於學習有困難者提供指導或輔助。 4. 學生擁有更多的選擇決定屬於自己的教學內容，包含如何進行以及選擇自 己想要的教材呈現類型。 5. 學生擁有個別的學習進度，不再像過去傳統教學按照全班整體教學進度進 行學習。 而對於適性化系統，Brusilovsky 在 1996 年則提出了一個典型的適性化 流程（Classic process of adaptation in adaptive systems），如圖一。 系統起初收集使用者的相關資料（Data about user），並進一步進行使用者 模式化(User Modeling)而建立起使用者模式（User Model），再者經由適性 化（Adaptation）的過程，針對不同學習者的使用者模式給予不同的適性化 教學，而達到適性化對於學習者的學習效果的影響（Adaptation effect）。
圖一、適性化系統中典型的適性化流程 (Brusilovsky, 1996)
而 Brusilovsky（2001）對於目前網路學習系統所含有的適性超媒體技術 提出一套分類法（Taxonomy of Adaptive hypermedia technologies），將其 分為適性呈現（Adaptive presentation）以及適性導航（Adaptive navigation support）兩種。
適性呈現負責將學習者要學習的內容或教材，考慮學習者的學習狀況 後，以一些小單元知識組合呈現，分為適性多媒體呈現(Adaptive Multimedia presentation)、適性文字呈現(Adaptive text presentation)與可程式化適 性(Adaptation of modality)。
適性導航則藉由調整超媒體的連結與內容，提供了同時具有教育背景以 及針對個別的學生客製化的有效學習路徑，也就是提供適性化的學習路徑。 其中又分為直接導覽(Direct guidance)、鏈結適性化排序(Adaptive link sorting)、鏈結適性化隱藏(Adaptive link hiding)、鏈結適性化註解 (Adaptive link annotation)與導覽圖調適(Map adaptation)。
圖二、適性超媒體技術之分類法 (Brusilovsky, 2001)
本研究利用適性化網路教學平台之學習路徑控制功能，配合適性化導航 作為達成適性化教學之方式，並請專家視教材的內容選擇教材的適合呈現方 式，以達成本研究適性化教學的目標。
（謝章冠，民 91）： 在超本文課程中，一般而言，一個資訊點指的是一個畫面，連結指的是 從一個畫面到另外一個畫面的連接（林紀慧，民 87）。因而在超本文中，點與 點的連結構成了學習路徑。許永洲（民 78）則在其研究中，定義其學習路徑 （learning path）為主題之下各單元間，可達成有效學習之各種順序選擇。 劉明洲等人（民 88）認為學習者在學習領域內有兩種學習路徑可供選擇： 引導的路徑（the guided path）與學習者控制路徑（the learner controlled
path）。引導的路徑由設計者指定，引導學習者走過學習領域以達到設計目 標﹔學習者控制路徑可由學習者自定學習目標，並由自己走過學習領域以達 到這些學習目標。 本研究即利用擁有 SCORM 2004 SSS 之學習路徑控制機制的適性化網路教 學平台，進行適性化網路教學之設計，而讓不同的學生擁有各自的學習路徑 進行學習，以達成適性化之教學。 三、SCORM 本研究之實驗平台採用現今用來的規範數位學習(e-learning)的國際標 準，美國 ADL 先導計畫(Advanced Distributed Learning Initiative)所推 出的共享式教材元件參考模組(Sharable Course Object Reference Model， 簡稱 SCORM)。SCORM 標準最終的目的就是要使線上學習進入到一個「大同」 世界，從此不再有平台和教材之分；且在任何時間、地點提供高品質且符合 學習者需求的教材給個別的學習者，其願景如圖三。而本研究即採用目前最 新國際標準 SCORM 2004 的 SSS 機制來達成適性化網路教學。
圖三、ADL組織的願景[資料來源：SCORM specification version 1.2] 四、學習成效 吳英孝（民 93）將網路學習成效之衡量指標歸納如以下兩點： 1. 不同於傳統面對面的學習環境 周斯畏（民 88）認為在網路學習環境下，學習成效之衡量評估方式將不 同於傳統面對面的學習環境，主要可分為兩個構面：1.學習成果，2.學習滿 意度。而對於學習成效之評估，應該多注重於過程上而非結果。 2. 客觀及主觀的學習效果 洪明洲（民 88）指出，對於具體的學習效果應包含兩類：
(1) 客觀的學習效果：包括測驗成績、完成進度時間、學期分數等。 (2) 主觀的學習收穫：包括學習滿足、成就、偏好等。 綜合以上相關文獻之探討，學習者之學習成效呈現方式主要有學習成 績、學習滿意度以及學習效率，其中學習效率也就是指學習者的完成進度時 間。 研究方法 一、研究架構 本研究之研究目的在於提供一套以學習路徑控制達成適性化網路教學之 設計範本，同時透過適性化網路教學實驗之實施，評估適性化網路教學之學 習成效，並分別以學習成績、滿意度以及學習效率三個構面做為評估學習者 完成適性化網路教學後之學習成效的衡量標準。同時本研究之適性化教學設 計以及適性化教學實驗之實施皆建立在網路學習之研究環境上，且皆符合 SCORM 2004 標準之 SSS 機制。 圖四、研究架構圖 二、適性化網路教學設計 本研究之適性化網路教學設計分為學習教材及教學流程設計。在學習教 材方面，將傳統紙本教學內容數位化，並提供教師全螢幕錄製功能，以錄製 所需教材，如講解錄影檔。教學流程設計則先由專家建構該領域之概念圖（如 圖五），並依循此概念圖協同專家建立起教學流程圖（如圖六），最後將整個 網路教學內容實作於適性化教學平台之上。 圖五、小數除法概念圖
圖六、小數除法之適性化網路教學流程圖 三、實驗設計 本研究採用實驗室實驗法，以高雄市博愛國小兩班五年級學生為實驗對 象，分別為實驗組與控制組，各組 32 人，並以小數除法做為教學內容，同時 所有學生皆未參與過該領域知識之課程。實驗組進行適性化網路教學，採用 符合 SCORM 1.3 標準，擁有學習路徑控制功能之適性化網路教學平台；控制 組進行一般性網路教學，採用符合 SCORM 1.2 標準之 K12 數位學習平台。兩 班在實驗前先進行前測，在為期三個禮拜，共五次，每次 40 分鐘之學習課程 結束後，再進行後測並實施滿意度問卷，同時在第一次上課時先讓學習者熟 悉平台以及教導小數除法的基本概念。而兩班教學上的差異，僅在於實驗組 之教學平台擁有學習路徑控制功能，依循著學習者個別的學習路徑給予適當 的學習教材。 結果與討論 一、研究結論 本研究提供一套適性化網路教學設計與實施的應用範例，提供給後續研 究者對於適性化網路教學之參考，並針對適性化網路教學之學習成效，分別 從學習者之學習成績、滿意度以及學習效率三個構面進行評估。其中學習成 績與滿意度分別以學習者之前測、後測成績與滿意度問卷作為衡量標準，學 習效率則是以學習者完成課程所需之學習時間進行分析。從研究結果發現， 適性化網路教學擁有與一般性網路教學相同水準的學習成績及滿意度，同時 能夠使學習者以較少的學習時間完成課程，獲取較高的學習效率。 本研究驗證在適性化網路教學中，隨著每個學習者之學習路徑與學習進 度的不同，越早完成學習課程之學習者，其學習成績越高。過去一般網路教 學僅能以一套固定的教學進度讓學習者進行，而適性化網路教學能夠提供給 不同的學習者適合的學習路徑及學習教材，如本研究之實驗課程中，程度好 的學習者能夠在第一次上課即完成原需四次上課才完成的學習課程，也就是 適性化網路教學能夠節省學習者之學習時間，使學習者能夠有效地利用其餘 的學習時間，以進行其他的學習活動。 二、研究建議 藉由本研究之研究過程以及研究結果提出之研究建議，分別從衡量學習 成效的三個構面敘述如下： 1. 學習成績 對於學習之學習領域範疇，其學習主題本身之複雜度若過低，則可能無 法辨別適性化網路教學與一般性網路教學之學習者，對於學習成績之進步程 度的不同。因此本研究建議可採用較高複雜度之領域知識做為學習主題，以 鑑別兩種教學模式在學習成績上之差異。 2. 滿意度 在學習路徑控制中，並不只有『可用/不可用』之呈現方式，另外例如有
『隱藏/顯現』，以及顏色的變化等等（藍色為可點選，灰色為不可點選）。不 同的呈現方式可能會影響學習者在學習過程中的學習興趣或感受程度，而對 於整體課程有著不同的滿意度 3. 學習效率 在本研究中，驗證了對於程度較好的學生，越能夠提昇其學習效率以節 省學習時間。而本研究只採用一套完整的『小數除法』之課程設計，可進一 步設計一套以上之適性化網路教學課程，提供給學習者進行更深更廣的學習。 參考文獻 [1] 吳英孝（民93）。網路化數學學習之成效研究-以高中三角函數複習為例。國 立高雄師範大學數學系碩士論文。 [2] 林進材（民88）。教學理論與方法。五南圖書出版。 [3] 林紀慧（民87）。個別差異和學習路徑策略與電腦超本文學習成效研究，新 竹師院學報，第十一期，頁1-14。 [4] 周斯畏（民88）。網路科技對教育的影響-學習環境、學習型式、師生互動、 教學內容的探討。中華管理評論，第三期，頁89-96。 [5] 洪明洲（民88）。網路教學課程設計對學習成效的影響研究。台大管理論壇 網站，http://mgt.ba.ntu.edu.tw/management/。 [6] 曹世亮（民90）。永續學習的e-Learning 架構：以學習型組織為基礎的探討。 資訊與教育雜誌特刊，頁163-179。 [7] 許永洲（民78）。以專家系統觀念為基礎之學習路徑指導系統研究。臺中商 專學報，第二十一期，頁373-382。 [8] 劉明洲、陳龍川、壽大衛、林鴻龍（民88）。網頁課程之適性化學習設計研 究。教育部八十八年度委託專題研究計畫報告書。 [9] 謝冠章（民91）。網路學習之學習路徑控制機制。國立中山大學資訊管理研 究所碩士論文。
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User-Adapted Interaction, Vol. 11, pp. 87-110.
[12]Brusilovsky, P. (2003). Adaptive Hypermedia: From Intelligent Tutoring Systems to Web-based Education. http://www2.sis.pitt.edu/~peterb/. [13]Gagne, R. M. & Briggs, L. J. (1992). Principles of instructional design
(4th ed.). N.Y.: Holt, Rinehart and Winston. 計畫成果自評
一、研究成果符合與原計畫規劃第一年所要達成的目標，因當初提出三年的 計畫，只被核定為一年期計畫，所以無法繼續將所有三年的研究目標都 做完。
三、研究成果之學術或應用價值：引進智慧型代理人 (IA)的技術，線上即時 參考使用者的學習歷程檔案，並動態(on the fly)產生學習路徑以達成 提供線上學習者適性化的教材內容。而且以國小數學為教材來進行實驗 課程，以證實技術之正確性與可用性，歸納及整理研究成果，並提出具 體建議。 四、是否適合在學術期刊發表或申請專利：已在相關學術期刊發表，請參考 附錄一。 五、主要發現或其他有關價值：適性化網路教學能夠節省學習者之學習時間， 使程度好的學習者能夠有效地利用其餘的學習時間，以進行其他加深與 加廣的學習活動。 附錄一：本計畫相關著作 1. 陳年興, 施勝傑, (民 94), 有效進行線上同步 Office Hour 環境設置、執行程序 與互動模式探討, 中華民國資訊學會通訊, 8(2), 頁 19-32
2. Jin Tan (David) Yang, Pao Ta Yu, Chen, N.S., Chun Yen Tsai, Chin Chin Lee, Taiyu Lin. (2005). “Using Ontologyas Scaffolding for Authoring Teaching Materials,”
International Journal of Distance Education Technologies , 3(1), pp. 81-96.
3. Chen , N.S. , Kinshuk, Ko, H.C., Lin, T.Y (2005), “A Model for Synchronous Learning Using the Internet”, Innovations in Education and Teaching International . Volume 42, Issue 2, May 2005, pp. 181-194. (SSCI)
4. Fu-ren Lin, Chen , N.S. , Kuen-jin Huang (2004). “Incremental Revision of Recommendation Rules for Information Services,” e-Service Journal . Volume 3, Number 2, Winter 2004. pp.85-112
5. Huang, W.Y, Chen , N.S. , Hsu, R.L.(2004)”Development and Evaluation of Multimedia Whiteboard System for Improving Mathematical Problem Solving,” 6. Computers and Education . (SSCI)
7. 陳年興 , 王逸宏 , ( 民 93), 網路學習重要觀念與小組同步合作學習模式探 討 , 教育研究月刊 , 125, 頁 74-92.
