不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程對於學習專注力、情緒、認知負荷與學習成效之影響研究 - 政大學術集成

全文

(1)國立政治大學圖書資訊與檔案學研究所碩士論文 Master’s Thesis National Chengchi University Graduate Institute of Library, Information and Archival Studies. 政治大. ‧ 國. 學. 立不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程對於學習專注力、情緒、認知負荷與學習成效之影響研究 ‧. Assessing the Effects of Different Video Lecture Types of OpenCourseWare on Learning Attention, Emotion, Cognitive Load and Performance. er. io. sit. y. Nat. al. n. v i n Ch 指導教授：陳志銘 e n g c h i U博士 Adviser: Dr. Chih-Ming Chen. 研究生：吳中信撰 Author: Chung-Hsin Wu. 中華民國一百零二年九月 September, 2013.

(2) 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i n U. v.

(3) 謝辭我終於要畢業了！能夠完成這次的碩士學位，一路上需要感謝的人太多了，首先要謝謝我親愛的家人，無論如何總是支持和包容我，可以從政大畢業，一直是我追求的目標，謝謝你們讓我實現夢想。回顧研究所求學之路，感謝薛理桂所長、蔡明月老師、楊美華老師、王梅玲老師與林巧敏老師，各位老師在教學上用心傳授專業知識，將自己的所學傾囊相授。論文的完成，最要感謝的是指導教授陳志銘老師，每次看到老師不辭辛勞地. 治政大丙林老師、王豐緒老師與詹君志老師，三位老師提出具體精闢的意見，讓學生的立. 修改學生的論文，非常感謝老師的認真指導與用心付出。也感謝論文口試委員范. 論文修改能更臻完善。. ‧ 國. 學. 給圖檔所的伙伴們，很幸運有大家的陪伴，謝謝你們讓我留下這麼美好的回. ‧. 憶。感謝布丁、謝綸、柏翰、育如、庭慧、子軒、懷恩（口試過程能夠順利完成，. y. Nat. 真的要很感謝有你的幫忙）、冠雯、薏婷、泓彬、詩靜、智民、林宓、婷芸和逸. er. io. sit. 翔，讓我懷念每個星期meeting的時光；感謝彥均、譯民、宗容、佑敏、紋秀、梓其、欣愉、雨霏、雅珮和哲肇，很開心可以和你們當同學，貓空永遠是我們聚. al. n. v i n 餐和說悄悄話（抱怨、說三道四和捅別人背後一刀）的地方；感謝政師興（政大、 Ch engchi U 師大、中興）聯隊的隊友，有容、庭豪、欣欣、致霖、瑞庭、柏儒、元凱、球隊. 經理毛昱和特地前來加油的啦啦隊，謝謝你們讓我在學生時代的籃球生涯，劃下一個完美的句點。也希望玉珮、函儒、佩妤、竣霖跟其他學弟妹們，接下來換你們了，預祝順利完成學業。最後要特別感謝無論做什麼都會全力支持我的郁儂，沒有妳的鼓勵和幫忙，我沒有辦法順利的畢業，未來我們也要一起加油！. 中信謹誌於國立政治大學中正圖書館中華民國 102 年 9 月 18 日.

(4) 不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程對於學習專注力、情緒、認知負荷與學習成效之影響研究摘要隨著網路科技與數位媒體的日益發展，多媒體影音教材已成為開放式課程製作的主要趨勢，目前常用的多媒體影音開放式課程包括現場教學式、視窗教學式與媒體豐富式三種，這三種教材製作方式與成本具有不小差異，並且採用不同資訊呈現方式錄製，但國內外卻鮮少有相關研究從學習者的角度，探討多媒體影音. 政治大. 開放式課程資訊呈現方式對於學習成效的影響，因此為了提升開放式課程的品質. 立. 與成效，有必要進行深入的探究。. ‧ 國. 學. 本研究透過 Neurosky 腦波偵測、emWave 情緒感測儀器、認知負荷量表與學習成效測驗卷為研究工具，探討現場教學式、視窗教學式與媒體豐富式三種不. ‧. 同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程，對於學習者的學習專注力、學習情緒、. y. Nat. sit. 認知負荷與學習成效影響差異；也進一步探討上述三種不同資訊呈現方式多媒體. n. al. er. io. 影音開放式課程所引發學習者的學習專注力、學習情緒、認知負荷與學習成效彼. i n U. v. 此之間是否具有顯著關連，並針對彼此顯著中度相關之變項進行迴歸分析，以確. Ch. engchi. 認變項彼此之間是否具有可預測之因果關係。此外，也針對文字型和圖像型不同認知風格學習者，採用上述三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程進行學習時的學習專注力、學習情緒、認知負荷與學習成效是否具有顯著差異進行探討。研究結果發現：1.學習者採用三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程，均可以有效增進學習者之學習成效，但是現場教學式與媒體豐富式之學習成效均顯著高於視窗教學式；2.視窗教學式所引發之學習專注力顯著高於媒體豐富式，其原因可能為心智負荷導致學習專注力的提升；3.三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程所引發之學習者正負面學習情緒均無顯著差異；4.三種不同資訊 i.

(5) 呈現方式多媒體影音開放式課程中，視窗教學式所引發之認知負荷顯著高於現場教學式與媒體豐富式，並且認知負荷高低會影響學習者之學習成效；5.文字型認知風格學習者採用視窗教學式之學習專注力顯著高於媒體豐富式，圖像型認知風格學習者採用視窗教學式之認知負荷顯著高於現場教學式與媒體豐富式；6.無論是文字型與圖像型認知風格學習者，採用現場教學式與媒體豐富式之學習成效均顯著高於視窗教學式；7.現場教學式之學習專注力與負面情緒具顯著正相關，學習專注力與正面情緒具顯著負相關，並發現兩者關係均具有可預測性。最後，本研究再依據成本、技術、媒體豐富度、學習專注力、學習情緒、認知負荷及學習. 治政大結果顯示目前尚無絕對的低成本與高成效的多媒體影音教材製作型式被發展出立. 成效面向進行三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程之優缺點整體歸納，. 來。期望本研究之成果有助於未來多媒體影音教材設計，以及選擇開放式課程製. ‧ 國. 學. 作模式時之參考。. ‧. n. al. er. io. sit. y. Nat. 關鍵字：多媒體影音開放式課程；資訊呈現方式；學習專注力；學習情緒；認知負荷；學習成效. Ch. engchi. ii. i n U. v.

(6) Assessing the Effects of Different Video Lecture Types of OpenCourseWare on Learning Attention, Emotion, Cognitive Load and Performance Abstract Multimedia materials have become a trend in the production of OpenCourseWare because of the development of network technology and digital media. The common. 政治大 media richness, which present various material production and costs as well as 立. multimedia OpenCourseWare contain empirical teaching, window teaching, and. distinct information presentation recording. Nevertheless, little domestic and. ‧ 國. 學. international research has discussed the effects of the information presentation in. ‧. multimedia OpenCourseWare on learning performance from the aspect of learners. To. sit. y. Nat. enhance the quality and effectiveness of OpenCourseWare, a deep exploration is. io. er. therefore necessary.. This study tends to explore the effects of the information presentation of. al. n. v i n window Cteaching, and media h e n g c h i U richness. empirical teaching,. in multimedia. OpenCourseWare on learners’ attention to learning, learning emotion, cognitive load, and learning performance with Neurosky, the brainwave detection, emWave, the emotion sensing equipment, the cognitive load scale, and the learning performance test. Furthermore, the correlations among learners’ attention to learning, learning emotion, cognitive load, and learning performance induced by the three information presentations in multimedia OpenCourseWare are also discussed. The variables with significantly moderate correlations are proceeded Regression Analysis to ensure the predictable causation. Moreover, the attention to learning, learning emotion, cognitive load, and learning performance of learners with character and image cognitive styles iii.

(7) are also explored the differences in the three information presentations in multimedia OpenCourseWare. The research findings are summarized as below. 1. The learning performance of the. learners. applying. the. three. information. presentations. in. multimedia. OpenCourseWare is enhanced, but the learning performance with empirical teaching and media richness is higher than it with window teaching. 2. The attention to learning induced by window teaching is remarkably higher than it with media richness, possibly because the mental workload enhances the attention to learning. 3. The. 政治大 presentations in multimedia OpenCourseWare do not appear notable differences. 4. 立. learners’ positive/negative learning emotion induced by the three information. The cognitive load induced by window teaching, within the three information. ‧ 國. 學. presentations in multimedia OpenCourseWare, is significantly higher than it induced. ‧. by empirical teaching and media richness, and the cognitive load would affect the. sit. y. Nat. learners’ learning performance. 5. The learners with character cognitive style reveal. io. er. notably higher attention on the application of window teaching than it of media richness, while the learners with image cognitive style appear higher cognitive load. al. n. v i n windowCteaching than it of U h e n g c h i empirical. on the application of. teaching and media. richness. 6. The learners with both character and image cognitive styles present higher learning performance on the application of empirical teaching and media richness than it of window teaching. 7. The attention to learning with empirical teaching shows remarkably positive correlations with negative emotion, but significantly negative correlations with positive emotion; and, the relationship is predictable. Finally, the advantages and shortcomings of the three information presentations in multimedia OpenCourseWare are further concluded based on the dimensions of costs, skills, media richness, learning attention, learning emotion, cognitive load, and learning performance. The results show that there has not been an absolutely low-cost and iv.

(8) high-effectiveness multimedia material production model developed. It is expected that the research results could assist in future multimedia material design and be the reference of selecting the open course production model. Keywords: Multimedia OpenCourseWare, Information Presentation, Learning Attention, Learning Emotion, Cognitive Load, Learning Performance. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. v. i n U. v.

(9) 目錄摘要................................................................................................................................. i Abstract ........................................................................................................................ iii 目錄............................................................................................................................... vi 圖目錄........................................................................................................................ viii 表目錄........................................................................................................................... ix 第一章緒論.................................................................................................................. 1 第一節、研究背景與動機............................................................................ 1. 政治大. 第二節、研究目的與問題............................................................................ 3. 立. 第三節、研究範圍與限制............................................................................ 4. ‧ 國. 學. 第四節、名詞解釋........................................................................................ 4 第五節、論文架構........................................................................................ 7. ‧. 第二章文獻探討.......................................................................................................... 9. y. Nat. sit. 第一節、多媒體學習理論............................................................................ 9. n. al. er. io. 第二節、認知負荷...................................................................................... 13. i n U. v. 第三節、學習專注力.................................................................................. 16. Ch. engchi. 第四節、學習情緒...................................................................................... 18 第五節、認知風格...................................................................................... 19 第六節、開放式課程.................................................................................. 20 第三章研究方法........................................................................................................ 23 第一節、研究架構...................................................................................... 23 第二節、研究方法...................................................................................... 24 第三節、選擇之三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程比較.. 25 第四節、研究工具...................................................................................... 28 第五節、實驗設計...................................................................................... 33 vi.

(10) 第六節、資料分析...................................................................................... 35 第四章實驗結果分析................................................................................................ 37 第一節、實驗對象背景說明與設計之三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程難易度及學習成效分析.......................................................... 37 第二節、學習者使用三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程之學習專注力、學習情緒、認知負荷與學習成效差異分析.......................... 38 第三節、圖文不同認知風格學習者使用三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程學習專注力、學習情緒、認知負荷與學習成效之差異分析. 治政大第四節、不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程對於學習專注力、學立 ...................................................................................................................... 40. 習情緒、認知負荷與學習成效之相關性分析.......................................... 51. ‧ 國. 學. 第五節、不同程度學習專注力、學習情緒、認知負荷與學習成效學習者. ‧. 採用三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程之學習專注力、學習. y. Nat. 情緒、認知負荷與學習成效之相關性分析.............................................. 53. er. io. sit. 第六節、訪談資料整理.............................................................................. 54 第七節、討論.............................................................................................. 60. al. n. v i n 第五章結論................................................................................................................ 68 Ch engchi U 第一節、研究結論...................................................................................... 68 第二節、未來研究方向.............................................................................. 70 參考文獻...................................................................................................................... 72 附錄一、學習成效測驗試題...................................................................................... 80. 附錄二、認知風格量表.............................................................................................. 83 附錄三、認知負荷量表.............................................................................................. 85. vii.

(11) 圖目錄圖 1- 1 研究程序 ........................................................................................................... 8 圖 2- 1 雙重編碼模式 ................................................................................................... 9 圖 2- 2 多媒體衍生理論 ............................................................................................. 11 圖 2- 3 多媒體學習認知模式 ..................................................................................... 12 圖 2- 4 認知負荷構念圖 ............................................................................................. 14 圖 3- 1 研究架構圖 ..................................................................................................... 23 圖 3- 2 現場教學式多媒體影音開放式課程資訊呈現方式 ..................................... 26. 政治大. 圖 3- 3 視窗教學式多媒體影音開放式課程資訊呈現方式 ..................................... 26. 立. 圖 3- 4 媒體豐富式多媒體影音開放式課程資訊呈現方式 ..................................... 27. ‧ 國. 學. 圖 3- 5 NeuroSky MindWave 腦波偵測儀器 ............................................................ 28. ‧. 圖 3- 6 腦波注意力偵測系統 ..................................................................................... 29 圖 3- 7 Birdwatching 遊戲畫面 .................................................................................. 29. y. Nat. io. sit. 圖 3- 8 emWave 耳夾式情緒感測儀器 ...................................................................... 31. n. al. er. 圖 3- 9 emWave 軟體使用者介面 .............................................................................. 32. Ch. i n U. v. 圖 3- 10 本研究實際實驗照片 ................................................................................... 35. engchi. viii.

(12) 表目錄表 3- 1 選擇之三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程比較 ..................... 25 表 3- 2 Birdwatching 注意力訓練遊戲各組得分之 Neurosky 測得注意力數值敘述統計.............................................................................................................................. 30 表 3- 3 Birdwatching 注意力訓練遊戲得分之單因子變異數分析 .......................... 30 表 3- 4 遊戲得分與注意力之相關分析 ..................................................................... 31 表 3- 5 實驗設備筆記型電腦詳細規格 ..................................................................... 34 表 4- 1 三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程之學習成效測驗試卷前測. 政治大. 敘述統計結果.............................................................................................................. 37. 立. 表 4- 2 三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程學習成效測驗試卷前測之. ‧ 國. 學. 單因子變異數分析結果.............................................................................................. 37 表 4- 3 三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程學習成效測驗試卷前測與. ‧. 後測成績之成對樣本 t 檢定結果 .............................................................................. 38. y. Nat. sit. 表 4- 4 三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程學習專注力、學習情緒、認. n. al. er. io. 知負荷與學習成效之敘述統計結果.......................................................................... 39. i n U. v. 表 4- 5 三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程學習專注力、學習情緒、認. Ch. engchi. 知負荷與學習成效之單因子變異數分析.................................................................. 39 表 4- 6 不同認知風格學習者使用三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程所引發之學習專注力敘述統計.................................................................................. 40 表 4- 7 不同認知風格學習者使用三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程所引發之學習專注力二因子變異數分析.................................................................. 41 表 4- 8 不同認知風格學習者使用三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程所引發之負面情緒敘述統計...................................................................................... 41 表 4- 9 圖文不同認知風格學習者使用三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程所引發之負面情緒二因子變異數分析.............................................................. 42 ix.

(13) 表 4- 10 圖文不同認知風格學習者使用三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程所引發之正面情緒敘述統計.............................................................................. 43 表 4- 11 圖文不同認知風格學習者使用三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程所引發之正面情緒二因子變異數分析.............................................................. 43 表 4- 12 圖文不同認知風格學習者使用三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程所引發之認知負荷敘述統計.............................................................................. 44 表 4- 13 圖文不同認知風格學習者使用三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程所引發之認知負荷二因子變異數分析.............................................................. 44. 治政大 44 之認知負荷敘述統計.................................................................................................. 立. 表 4- 14 文字型學習者使用三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程所引發. 表 4- 15 文字型學習者使用三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程所引發. ‧ 國. 學. 之認知負荷單因子變異數分析.................................................................................. 45. ‧. 表 4- 16 圖像型學習者使用三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程所引發. y. Nat. 之認知負荷敘述統計.................................................................................................. 45. er. io. sit. 表 4- 17 圖像型學習者使用三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程所引發之認知負荷單因子變異數分析.................................................................................. 45. al. n. v i n 表 4- 18 圖文不同認知風格學習者採用現場教學式所引發之認知負荷敘述統計46 Ch engchi U. 表 4- 19 圖文不同認知風格學習者採用現場教學式所引發之認知負荷單因子變異數分析.......................................................................................................................... 46. 表 4- 20 圖文不同認知風格學習者採用視窗教學式所引發之認知負荷敘述統計46 表 4- 21 圖文不同認知風格學習者採用視窗教學式所引發之認知負荷單因子變異數分析.......................................................................................................................... 46 表 4- 22 圖文不同認知風格學習者採用媒體豐富式所引發之認知負荷敘述統計46 表 4- 23 圖文不同認知風格學習者採用媒體豐富式所引發之認知負荷單因子變異數分析.......................................................................................................................... 47 表 4- 24 圖文不同認知風格學習者使用三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式 x.

(14) 課程所引發之學習成效敘述統計.............................................................................. 47 表 4- 25 圖文不同認知風格學習者使用三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程所引發之學習成效二因子變異數分析.............................................................. 48 表 4- 26 圖文不同認知風格學習者採用三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程之學習專注力、學習情緒、認知負荷及學習成效影響差異比較整理.......... 48 表 4- 27 文字型學習者使用三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程之學習專注力、學習情緒、認知負荷與學習成效敘述統計.............................................. 49 表 4- 28 文字型學習者使用三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程之學習. 治政大表 4- 29 圖像型學習者使用三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程之學習立. 專注力、學習情緒、認知負荷與學習成效單因子變異數分析.............................. 49. 專注力、學習情緒、認知負荷與學習成效敘述統計.............................................. 50. ‧ 國. 學. 表 4- 30 圖像型學習者使用三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程之學習. ‧. 專注力、學習情緒、認知負荷與學習成效單因子變異數分析.............................. 50. y. Nat. 表 4- 31 圖文不同認知風格學習者分別採用三種不同資訊呈現方式多媒體影音開. er. io. sit. 放式課程之學習專注力、學習情緒、認知負荷及學習成效影響差異比較整理.. 50 表 4- 32 現場教學式開放式課程對於學習專注力、學習情緒、認知負荷與學習成. al. n. v i n 效影響之相關分析...................................................................................................... 51 Ch engchi U 表 4- 33 現場教學式之學習專注力與負面情緒迴歸分析結果 ............................... 52 表 4- 34 現場教學式之學習專注力與正面情緒迴歸分析結果 ............................... 52. 表 4- 35 視窗教學式開放式課程對於學習專注力、學習情緒、認知負荷與學習成效影響之相關分析...................................................................................................... 52 表 4- 36 媒體豐富式開放式課程對於學習專注力、學習情緒、認知負荷與學習成效影響之相關分析...................................................................................................... 53 表 4- 37 不同程度學習專注力、學習情緒、認知負荷及學習成效學習者使用三種不同資訊呈現方式多媒體開放式課程之學習專注力、學習情緒、認知負荷及學習成效相關性分析結果摘要.......................................................................................... 54 xi.

(15) 表 4- 38 三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程之學習專注力、學習情緒、認知負荷與學習成效影響差異比較整理.................................................................. 60 表 5- 1 三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程之綜合優缺點比較 ......... 69. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. xii. i n U. v.

(16) 第一章緒論第一節、研究背景與動機近年來由於資訊科技與網際網路的日新月異，數位學習已經成為教與學的發展趨勢，而透過多媒體影音呈現授課教師解說課程單元學習內容之數位教材，已成為影音教材呈現的主要方式。多媒體係利用結合動畫、聲音、影像、圖形及文字等元素，經由電腦所呈現的影音內容組合（Vaughan, 1993），透過這些多媒體元素的不同組合，可以設計出不同資訊呈現方式的多媒體影音數位教材。過去已. 政治大 Mode）所呈現之數位教材，對學習成效具有顯著差異（Mayer & Gallini, 1990; 立. 有許多相關研究指出，經由不同多媒體元素組合方式（Multimedia Presentation. ‧ 國. 學. Mayer,1993; Mayer & Sims,1994; Mayer,1997; Lai,1998），因此如何設計具良好學習效果之多媒體影音教材值得深入探究。. ‧. Phillips (1997)指出未來多媒體互動機制將被廣泛使用，適當的採用多媒體互. sit. y. Nat. 動機制，有助於改善教學的品質；Mayer 認為基於多媒體設計的數位教材內容提. al. er. io. 供豐富的視覺性、聲音及動態影像，比單一使用圖形或文字設計之多媒體教材，. v. n. 可以更有效降低學習者的認知負荷（Mayer & Moreno, 2003）；Sissel 及 Helmut. Ch. engchi. i n U. (2000)則認為純文字的學習環境，必須付出較多的心力進行學習，但結合視覺與聽覺的教材能減少學習上的認知負荷，且較易吸引學習者的專注力及增加學習成效。然而，Mousavi, Low 及 Sweller (1995)的研究指出，如果多媒體教材同時包含兩種以上的多媒體元素，可能會導致注意力分散效應（Split-Attention Effect）；而呈現方式不佳的多媒體教材，可能分散學習者的注意力，導致過高的認知負荷，並降低其學習成效。此外，LeDoux (1994)的研究指出情緒會影響學習者的注意力、創造力與記憶結構，情緒和學習具有極高的相關性；Chen 及 Wang (2011) 的研究發現不同型態多媒體教材會影響學習情緒和學習成效，並且負面學習情緒與學習成效具有顯著的負相關；胡琬琪（2012）的研究則發現採用不同遊戲設計 1.

(17) 要素英打遊戲，低打字能力學習者的學習成效與正面情緒具有顯著正相關，表示低打字能力學習者的正面情緒愈高，學習成效愈好。此外，在科技輔助多媒體教學環境下，經常會透過多重表徵方式呈現多媒體教材內容，因而瞭解不同認知風格學習者（例如文字型／圖像型）對於這些多重表徵多媒體教材的訊息處理差異顯得相當重要（Leutner & Plass, 1998）；一般而言，學習者若能採用適當偏好認知風格的學習教材，其學習表現與訊息吸收情況會較佳（Sabine et al., 2009; Pedro & Pilar, 2006; Smith & Woody, 2000; Dunn & Dunn, 1993）。近幾年開放式課程的發展已成為趨勢，開放式課程（OpenCourseWare）旨在. 治政大權下，讓非商業用途的使用社群進行自我學習及改編應用於設計教學課程上立. 透過網路傳播方式免費提供優質的數位化教育資源，在內容及課程素材皆開放授. 。過去已有不少研究聚焦於開放式（UNESCO, 2002; 台灣開放課程聯盟，2012）. ‧ 國. 學. 課程平台發展案例探討，例如麻省理工學院「開放式課程計畫 MIT OCW」、英. ‧. 國開放大學的「開放學習計畫（Open University’Open Learn Project）」及萊斯大. y. Nat. 學的「連結計畫（Rice University’Connexsions Project）」等（Lerman, Miyagawa &. er. io. sit. Marguleis, 2008; Carson, 2009; Lane, 2008; Baraniuk, 2008），但國內外卻鮮有相關研究從學習者的學習成效角度，探討開放式課程設計或影音課程資訊呈現方式對. n. al. 於學習成效的影響。. Ch. engchi. i n U. v. 綜合上述，目前開放式課程為了提供學習者自學，因此幾乎都提供多媒體影音課程，最普遍採用的錄製型式包括現場教學式、視窗教學式與媒體豐富式三種，這三種各具特色，並且製作成本各異，但目前並沒有研究針對這三種多媒體影音課程對於學習成效的影響進行深入研究，為了提升開放式課程對於自學者的學習效果，有必要深入探究。本研究結合腦波偵測（NueroSky）、情緒感測儀器（emWave）及認知負荷量表等研究工具，探討三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程，對於學習者之學習專注力、學習情緒、認知負荷與學習成效影響，以及學習專注力、學習情緒、認知負荷與學習成效彼此之間是否具有顯著關連，研究結果可作為未來開放式多媒體影音課程資訊呈現方式與設計之參考，並進一步釐清可有效 2.

(18) 支援學習之開放式課程設計型式。. 第二節、研究目的與問題一、研究目的基於上述研究背景與動機，本研究旨在探討學習者採用現場教學式、視窗教學式與媒體豐富式三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程教材，對於學習者的學習專注力、學習情緒、認知負荷與學習成效影響差異；並進一步探討採用上述三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程進行學習時，學習者的學習專. 政治大. 注力、學習情緒、認知負荷與學習成效彼此之間是否具有顯著關連。此外，也進. 立. 一步探討文字型與圖像型認知風格學習者採用現場教學式、視窗教學式與媒體豐. ‧ 國. 學. 富式三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程進行學習時，對於文字型與圖像型認知風格學習者的學習專注力、學習情緒、認知負荷與學習成效影響差異。. ‧. 研究結果可作為挑選或改良多媒體影音開放式課程資訊呈現方式及設計之參考，. y. Nat. al. n. 1.. er. io. 根據上述研究目的，本研究之研究問題如下：. sit. 以設計合適之影音課程引發學習者學習專注力、情緒與成效，並降低認知負荷。. i n U. v. 探討現場教學式、視窗教學式與媒體豐富式三種不同資訊呈現方式多媒體影. Ch. engchi. 音開放式課程，對於學習者的學習專注力、學習情緒、認知負荷與學習成效影響是否具有顯著差異？ 2.. 探討現場教學式、視窗教學式與媒體豐富式三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程，對於不同認知風格（文字型／圖像型）學習者的學習專注力、學習情緒、認知負荷與學習成效影響是否具有顯著差異？. 3.. 探討現場教學式、視窗教學式與媒體豐富式三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程，所引發之學習者的學習專注力、學習情緒、認知負荷與學習成效彼此之間是否具有顯著關聯？. 3.

(19) 第三節、研究範圍與限制一、研究對象範圍與限制本研究以國立政治大學文學院大學部中國文學系與歷史系二年級為研究對象，其他研究對象不在本研究探討範圍，因此研究結果能否推論至其他年齡或族群，需再作進一步探討，不宜過度推論；並且研究對象之大學主修學科背景差異，不在本研究的探討範圍。. 二、教材內容範圍與限制. 治政大材製作 14 到 17 分鐘內容進行實驗。因此原本整體的多媒體影音教材，對於學習立. 考量精確量測學習專注力與學習情緒之生理訊號，本研究每種多媒體影音教. 是否仍具有相同之學習專注力及學習情緒反應，需再作更進一步探討，不宜過度. ‧ 國. 學. 推論。並且本研究以多媒體影音教材為主，其他純文字或圖文兼具類型教材，不. ‧. 在本研究的探討範圍。. sit. y. Nat. 三、開放式課程型態探討範圍. al. er. io. 本研究選擇現場教學式、視窗教學式與媒體豐富式三種不同資訊呈現方式多. v. n. 媒體影音開放式課程，作為學習者進行開放式課程學習時的多媒體教材類型，其. Ch. engchi. i n U. 他型式資訊呈現方式之多媒體影音開放式課程不在本研究之探討範圍。. 第四節、名詞解釋一、開放式課程開放式課程原始構想是為因應遠距教學的需求，藉由知識分享理念，將優質的數位教材與課程，透過網路免費提供給學生、教育工作者與自我學習者使用（台灣開放式課程聯盟，2012）。本研究旨在探討現場教學式、視窗教學式與媒體豐富式三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程，對於學習者的學習專注力、學習情緒、認知負荷與學習成效影響。 4.

(20) 二、學習專注力學習專注力是指學習者可以專心且持續進行學習活動的注意力狀態； Jensen (1998)認為教育情境中的注意力，通常是指一種外在及焦點式的專注力。而注意力測量最常見的方法有兩種，其一是使用學習注意力量表，讓受試者以回想方式填寫問卷，並依據填答結果量化為注意力高低之數據；其二為生理訊號測量，本研究使用腦波偵測儀器（NeuroSky）檢視腦波生理訊號，其中腦電波圖（Electroencephalogram, EEG）訊號中的 β 波變化與注意力尤其相關（Berger, 1929）。因此本研究透過腦波生理訊號測量學習者的學習專注力，以瞭解學習者. 政治大. 在使用不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程進行學習時，所產生之學習專注. 立. 力變化。. ‧ 國. 學. 三、學習情緒. 情緒是一種複雜的心理歷程，由特定型態的事件所引發，情緒會產生生理興. ‧. 奮、感覺、認知歷程及行為反應（Kleinginna & Kleinginna, 1981）；學習情緒則. y. Nat. sit. 是學習者在學習過程中的情緒反應。情緒的測量最常見的方法有兩種，其一是使. n. al. er. io. 用學習情緒量表，讓受試者以回想方式填寫問卷，並依據填答結果量化為情緒高. i n U. v. 低之數據；其二為生理訊號測量。本研究使用情緒感測儀器（emWave）檢測人. Ch. engchi. 體心率變異（Heart Rate Variability, HRV），並透過情緒識別演算法分析出正面、負面及平靜三種情緒狀態。本研究藉由情緒感測儀器 emWave 測量學習者的學習情緒，以瞭解學習者在使用不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程學習時，所產生之學習情緒變化。. 四、認知負荷認知負荷（Cognitive Load）是指將特定工作加諸於學習者認知系統所產生的負荷（Paas & Van Merriënboer, 1994），也就是個體在處理所接收資訊時，隨著資訊量的增加，造成工作記憶的負荷（Working Memory Load）。根據Sweller (1998) 等人提出的觀點，認知負荷可分為內在認知負荷（Intrinsic Cognitive Load）、外 5.

(21) 在認知負荷（Extraneous Cognitive Load）及增生認知負荷（Germane Cognitive Load）三種類型，其中外在認知負荷主要是受到教材呈現方式、教學設計與教學活動本身影響；內在認知負荷則是受到教材難易度影響；而增生認知負荷為藉由教學安排設計和改良教材呈現方式等，降低學習者外在認知負荷，以進一步作到吸引學習者注意力與增進學習動機，促進學習者的學習成效時所產生的認知負荷。本研究探討不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程，是否對於學習者的認知負荷產生影響，因此本研究所指的認知負荷係指外在認知負荷。Paas及Sweller等人提出認知負荷包含心智負荷（Mental Load）與心智努力（Mental Effort）兩部分. 治政大含心智負荷與心智努力兩個子量表的認知負荷量表為研究工具，來測量學習者採立. （Paas, et al. 1994；Sweller, et al. 1998），兩者皆會影響學習成效；本研究使用包. 用不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程教材進行學習時之認知負荷高低。. ‧ 國. 學. 五、認知風格. ‧. Guilford (1967)指出認知風格是人格特質的一種，可用來詮釋個體對環境反. sit. y. Nat. 應、行為或適應的方式（Kuchinskas, 1979）；也是個體在組織和處理訊息的慣. al. er. io. 用模式（Tennant, 1988）。過去研究顯示，學習者若能採用適當偏好認知風格的. v. n. 學習教材或在合適其認知風格的環境下學習，其學習者的學習表現與訊息吸收情. Ch. engchi. i n U. 況會較佳（Sabine et al., 2009; Pedro & Pilar, 2006; Smith & Woody, 2000; Dunn & Dunn, 1993）。例如：有些學習者喜愛透過圖像、影片、多媒體動畫等視覺性的管道來從事訊息處理，有些學習者則喜愛經由閱讀或聆聽文字訊息來獲得資訊（Jonassen, 1993）。本研究透過 SOP 量表，將學習者區分為「文字型／圖像型」（Verbalizer/Visualizer）認知風格，以掌握學習者在注意及處理語文及圖像訊息的偏好，作為本研究探討不同認知風格學習者採用不同類型多媒體影音開放式課程之學習成效差異依據。. 六、學習成效本研究所指的學習成效係指學習效果，亦即學習者在學習後對學習內容的回 6.

(22) 想、理解、配對與應用能力。本研究以學習者採用不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程教材進行學習時的學習成效測驗試題得分高低，來表示學習者的學習成效。. 第五節、論文架構本論文共分為五章，第一章為緒論；第二章為文獻探討；第三章為研究方法；第四章為實驗結果分析；第五章為結論與未來研究方向，各章內容簡述如下：第一章：「緒論」說明研究背景與動機、研究目的與問題、研究範圍與限制、. 政治大：「文獻探討」介紹與本研究相關的文獻，包括多媒體學習理論、認知立. 名詞解釋與論文架構。第二章. ‧ 國. 第三章. 學. 負荷、學習專注力、學習情緒、認知風格與開放式課程。：「研究方法」說明本研究的研究架構、研究方法、選擇之三種不同資. ‧. 訊呈現方式多媒體影音開放式課程、研究工具、實驗設計與資料分析方法。：「實驗結果分析」由實驗所收集的資料，進行資料整理與分析。. 第五章. ：「結論與未來研究方向」說明本研究的研究成果與未來研究方向。. n. al. er. io. sit. y. Nat. 第四章. i n U. 本研究的研究程序，如圖 1-1 所示，說明如下：. Ch. engchi. v. 1.. 經由初步的文獻探討尋找研究方向，並確定研究目的與問題。. 2.. 進行文獻探討與整理歸納，建立研究架構。. 3.. 選定實驗對象，設計研究方法與實驗流程。. 4.. 製作實驗所需之三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程教材，並依據教材內容進行前、後測學習成效測驗試題的設計。. 5.. 協調實驗時間後，進行實驗並收集資料。. 6.. 整理實驗所得數據與資料，並利用統計軟體進行分析。. 7.. 根據研究結果撰寫研究發現與討論，提出研究結論與未來研究方向。. 7.

(23) 尋找問題及文獻探討確立研究主題與目的設計研究方法與架構選定實驗對象與教材. 設計實驗流程. 政治大進行實驗與資料收集. 學. ‧ 國. 立. 設計實驗問卷. 資料分析. ‧. Nat. y. 研究發現與論文撰寫. n. er. io. al. sit. 圖 1- 1 研究程序. Ch. engchi. 8. i n U. v.

(24) 第二章文獻探討第一節、多媒體學習理論一、雙碼理論（Dual-Coding Theory）雙碼理論是由 Paivio 所提出，認為人類的認知系統包含語文（Verbal System）與非語文（Nonverbal System）兩個系統，語文系統主要處理語言方面的資訊；非語文系統主要處理聲音、視覺、情緒方面的訊息。兩個系統可透過參照連結（Referential Connection）將彼此之間的訊息進行處理後編碼，並儲存在語文或. 治政大 Connection）以及關聯性、參照性連結（Referential （Representation Connection）立. 圖像系統記憶區中。而雙碼理論有三種處理程序，分別是表徵性連結. 連結（Associative Connection），如圖 2-1 所示。. Nonverbal stimulus. ‧. ‧ 國. 學. Verbal stimulus. Sensory Systems. n. Associative Structure. Ch. engchi. i n U. v. Referential Connections. Associative Structure. al. er. io. sit. y. Nat. Representational Connections. Imagens. Logogens. Verbal Processes. Nonverbal Processes 圖 2- 1 雙重編碼模式資料來源：Paivio, 1986. 表徵性連結是指當語文或非語文刺激產生時，直接引起的表徵作用，透過表 9.

(25) 徵性連結對應到相對的語文或圖像系統；參照連結是指語文與非語文系統彼此間的參照而產生連結，透過此連結可以將語文與圖像兩系統交互活化；關聯性連結是指同一系統中，擁有相同屬性元素間所產生的連結關係。過去已有許多研究實證雙碼理論，發現圖像搭配文字的呈現方式，比單一文字的呈現方式，其學習成效較佳，例如 Mayer 及 Gallini. (1990)使用科學教科書為教材，發現將圖像與. 文字同時呈現的學習成效較單一文字的呈現佳；Mayer 及 Anderson (1992)透過電腦製作而成的數位教材進行實驗，其研究結果亦然；Mayer 及 Sims (1994)則以數位化教材的多媒體教學進行實驗，發現多媒體教學的研究結果與雙碼理論相符. 政治大二、多媒體學習認知理論立. 合。. ‧ 國. 學. Mayer (1997)結合雙碼理論（Pavivio, 1986）及衍生學習理論（Wittrock,1974, 1990）(Generative Theory of Learning)提出「多媒體衍生理論」（Generative Theory. ‧. of Multimedia Learning），如圖 2-2 所示。Mayer 認為一個好的多媒體學習輔助系. sit. y. Nat. 統需能協助學習者建立三種處理過程，分別為選擇（Selecting）、組織（Organizing）. al. v. 選擇：當學習者使用兼具語文和圖像教材資訊時，可先選擇相關文字建立文. n. 1.. er. io. 及整合（Integrating）。. Ch. engchi. i n U. 字資料庫後，儲存於語文工作記憶區中；同時也可先選擇相關圖像建立圖像資料庫後，儲存於圖像記憶區中。 2.. 組織：學習者能在語文或圖像工作記憶區中，組織相關的文字或圖像資料。組織乃是指將短期記憶的內容加以排列組合，變成一個符合邏輯，且一貫的整體，此為 Paivio 所稱之建立連結結構。組織後的文字或圖形資料，Mayer 稱為情境模型（Situational Model），分別為語文與心像情境模型。. 3.. 整合：當學習者建立情境模型後，必須利用 Paivio 所稱之建立參照連結，建立語文與圖像兩者之間的關聯。. 10.

(26) 組織. 選擇. 語文情境模型. 文字基礎. 文字. 整合組織. 選擇. 心像情境模型. 圖像基礎. 圖像. 圖 2- 2 多媒體衍生理論資料來源：Mayer, 1997. 政治大. 上述三個過程都發現於記憶區中運作，並受制於工作記憶區容量限制，因此. 立. 有效的學習依賴於多媒體系統能輔助學習者運用工作記憶區來選擇、組織及整合. ‧ 國. 學. 資訊，即能產生有效的學習。. 此外，Mayer (2001)以雙碼理論為基礎，參考多媒體衍生理論，並加以擴充. ‧. 進而提出多媒體學習認知理論（Cognitive Theory of Multimedia Learning），此理. Nat. al. n. 1.. er. io. 媒體學習時訊息處理的過程，三項基礎假設說明如下：. sit. y. 論有三項假設，包含雙重軌道、有限容量與主動處理，以整體觀描述個體進行多. i n U. v. 雙重軌道（Dual Channels）：多媒體學習認知理論認為工作記憶中訊息處理. Ch. engchi. 包含兩個不同軌道，而訊息處理過程也分為兩階段。第一階段以感官模式的觀點，區分語音與影像；第二階段則以訊息呈現模式的觀點，區分語文與圖像模式，且兩軌道間的訊息是可以相互轉換的。 2.. 有限容量：人類在視覺或聽覺的軌道中，能同時處理的訊息容量是有限的。. 3.. 主動處理：人類透過注意相關訊息，及組織被選擇的訊息，形成一致的心理表徵，並與其他知識整合後，進行主動學習。. 11.

(27) 選擇. 耳. 語文. 組織. 語音. 整合. 語文模式先備知識. 影像. 眼. 圖片. 圖像模式. 運作記憶政治大 2- 3 多媒體學習認知模式立圖資料來源：Mayer, 2001. 感官記憶. 多媒體呈現形式. 長期記憶. ‧ 國. 學. 多媒體學習認知理論將人類的多媒體理解歷程分解為如圖 2-3 所示之歷程。當人類看到文字與圖形組成的多媒體訊息時，會分別由眼睛及耳朵感官接受刺激. ‧. 進入感官記憶區；而學習主要發生於工作記憶區。工作記憶區是暫時儲存及處理. Nat. sit. y. 資訊的地方，在工作記憶區中，收錄感官的資訊會轉化成影像和聲音，且此兩種. n. al. er. io. 資訊之間可以互相轉換。例如：當我們聽到「狗」這個字時，大腦也會同時產生. i n U. v. 「狗」相對應的影像（Mental Image）。學習過程中將教材吸收、組織成有意義的. Ch. engchi. 資訊，必須先將資訊從感官記憶區中提取出來，並在工作記憶區中將屬於語言或文字的資訊整合到語文模型（Verbal Model）；而將屬於圖像或影像的資訊整合到圖像模型（Pictorial Model）。最後，在長期記憶中將先備知識與語文、圖像模型整合成對資訊的理解。因此，多媒體學習認知理論，認為當學習者能運用雙重軌道整理訊息，便能夠增加處理資訊的能力，進而提升學習成效。Clark 及 Starr (1986)的研究也指出，學習者的學習成效依使用不同的感官記憶而有所差異，若僅使用單一感官記憶方式學習效果是較差的。此外，Najjar (1996)也提出多媒體呈現設計有利於學習者的學習；Jonassen (1996)則認為多媒體在教育上可提供多種媒體的傳達方式，給予學習者多重的感官刺激，使學習者的注意力較為集中； 12.

(28) 視覺化的動態多媒體教學會吸引學習者的注意力，進而提升學習成效（Clark & Mayer, 2008）；然而，若多媒體教材同時擁有兩種以上訊息，可能會導致注意力分散（Split-Attention Effect）的情況產生，其影響的原因是多媒體教材呈現方式不佳，以導致造成過高的認知負荷，降低其學習成效（Mousavi, Low & Sweller, 1995）。所以，設計良好的多媒體呈現方式，除了使學習者容易學習外，更能提高學習成效；反之，設計不良的多媒體呈現方式，則可能導致學習者之認知負荷增加，無法於學習中使其專注，進而降低學習成效。. 第二節、認知負荷. 政治大. 立一、認知負荷定義與類型. ‧ 國. 學. 認知負荷（Cognitive Load）是指將特定工作加諸於學習者認知系統所產生，也就是個體在處理所接收資訊時所必須的負荷（Paas & Van Merriënboer, 1994）. ‧. 耗費的「心力」，隨著資訊量的增加，工作記憶的負荷（Working Memory Load）. y. Nat. n. al. er. io. 2000）。. sit. 也會跟著增加，學習成效也會因此降低（Chandler et al., 1998; Feinberg & Murphy,. i n U. v. Sweller (1998)等人依據教材相關設計原則，將認知負荷分為三種類型： 1.. Ch. engchi. 內在認知負荷（Intrinsic Cognitive Load）：內在認知負荷不會因教材呈現方式的不同而改變，主要產生因素在於教材的難易度，當教材內容元素關連性愈高，必須於工作記憶區中同時處理大量元素時，則產生的內在認知負荷會較高。反之，當學習者面對關連性低的教材內容時，不需於工作記憶區中同時處理大量元素時，其產生的內在認知負荷會較低。. 2.. 外在認知負荷（Extraneous Cognitive Load）：又稱無效認知負荷（Paas, Renkl, & Sweller, 2003），主要是受到教材呈現方式、教學方式與教學活動本身影響，進而讓學習者產生程度不等的外在認知負荷。不同於內在認知負荷，外在認知負荷可藉由改變教材呈現方式、編排設計或教學設計來降低。 13.

(29) 3.. 增生認知負荷（Germane Cognitive Load）：增生認知負荷又稱有效認知負荷（Effective Cognitive Load），增生認知負荷與外在認知負荷有密切關係，指藉由教學設計來適當地呈現教材，降低學習者外在認知負荷，進而吸引學習者專注力與建構基模。教材呈現給學習者的方式，以及學習設計對學習者的要求，是影響增生認知負荷的主要原因。過去的研究多著重於認知負荷的降低，不當的教材呈現方式和內容設計會造. 成學習者在學習時產生較高的認知負荷，並因此降低學習成效。本研究針對不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程，探討是否對於學習者的認知負荷產生影響，. 治政大研究主要探討重點，因此本研究所指的認知負荷係指外在認知負荷。立. 也進一步探討是否影響學習者專注力、學習情緒與學習成效，外在認知負荷為本. ‧ 國. 學. 二、認知負荷的測量. 過去的研究中，如何有效測量認知負荷一直是相當重要的研究議題。Paas. ‧. 及 Sweller 等人將認知負荷概念化為兩個維度（Paas, et al. 1994；Sweller, et al.. sit. y. Nat. 1998），分別為「任務基礎維度」（Task-Based Dimension）及「學習者基礎維度」. n. al. er. io. （Learner-Based Dimension），以上兩者皆會影響「學習成效」，如圖 2-4 所示。因果要素任務〈環境〉. 任務/學習者交互作用. Ch. engchi. i n U. v. 評估要素心智負荷. 認控制處理. 知. 自動處理. 負心智努力荷學習者. 心智負荷圖 2- 4 認知負荷構念圖資料來源：Paas & Van Merriënboer, 1994 14.

(30) 任務基礎維度主要為心理負荷（Mental Load）的測量，意指完成任務所需的努力，而產生的心理負荷；學習者基礎維度主要如心智努力（Mental Effort）的測量，意指學習者執行任務時，學習者處理所有訊息過程之注意力（Kahneman, 1973）。Wierwille 及 Eggemeirer (1993)對心智努力提出三種測量方法，分別為主觀測量法、生理測量法、任務和績效測量法（ Task- and Performance-Based Techniques），說明如下： 1.. 主觀測量法（Subjective Techniques）：藉由學習者本身回顧學習認知的過程，能明確指出心智努力的程度，通常以量表方式測量，以得知學習者的心智努. 治政大並利用量表將心智負荷或心智努力程度測量出來。量表的特性在於方便和快立. 力程度。Gopher 及 Braune (1984)發現學習者可以利用回顧自己的認知過程，. 速地測量學習者的認知負荷，是最普遍被採用的方法。. ‧ 國. 學. 2.. 生理測量法（Physiological Techniques）：透過學習者生理反應來測量認知負. ‧. 荷，例如：心跳、腦波、眼動等，經由偵測儀器記錄生理訊號後，再對應為. io. y. sit. 任務和績效測量法（Task- and Performance-Based Techniques）：是利用客觀. er. 3.. Nat. 認知負荷狀態，並量化為數字。. 的任務複雜性和學習成效來推論學習者所付出的心力。一般任務的複雜性程. al. n. v i n 度愈高，且學習成效愈低，表示任務造成的認知負荷愈大；反之，若任務的 Ch engchi U 複雜性程度愈低，且學習成效愈高，則表示任務造成的認知負荷愈小。. 以上三種為認知負荷測量的常見方法，本研究主要採用第一種主觀測量法，基於利用自我評估的量表工具，進行認知負荷的測量。. 三、認知負荷與多媒體呈現方式 Sweller (1998)等人彙整過去的相關研究，以認知負荷理論為基礎，提出教學設計原則可區分為七種效應，包含開放目標（Goal-Free Effect）、範例（Worked Example Effect ）、完成問題（ Completion Problem Effect ）、注意力分散（Split-Attention Effect）、形式（Modality Effect）、重複（Redundancy Effect）與 15.

(31) 變化（Variability Effect）效應。若以資訊呈現方式的觀點來看，多媒體教材設計應考量注意力分散、形式與重復效應： 1.. 注意力分散：是指學習過程中，教材的呈現方式若過於分散，學習者必須分散其注意力而影響學習成效。. 2.. 形式效應：是指讓學習者同時藉由視覺與聽覺不同感官的刺激接收訊息，將可增加運作記憶區的空間，進而可降低認知負荷，提升學習成效。. 3.. 重複效應：是指若資訊呈現方式能讓學習者理解時，則不需要再加上其他的呈現形式，產生重複的效果，增加學習者的認知負荷。. 治政大訊的呈現方式；而重複效應必須刪除重複的資訊才能降低外在認知負荷。由於現立. 因此，不適當的資訊呈現方式會導致認知負荷；注意力分散效應必須整合資. 在科技進步，多媒體教材呈現方式愈來愈多樣性，若能充分利用具形式效應的方. ‧ 國. 學. 式呈現多媒體教材，不但能有效降低認知負荷，也能減少注意力分散效應，進而. ‧. 提升學習成效。. sit. y. Nat. io. al. n. 一、注意力定義. er. 第三節、學習專注力. Ch. engchi. i n U. v. 從 1970 年代起，注意力（Attention）相關研究即為心理學領域的熱門議題之一。James (1983)指出注意力是一種心理歷程，本質為集中與貫注，其目的是可增進認知處理速度或正確性。Bell (1990)以多向度詮釋注意力，並將注意力視為一個多向度的概念。Solso (1995)提出注意力係指將心智集中或貫注於特定事物上的程度；Davenport 及 Beck (2001)則認為注意力是指把精神集中投注於特定資訊項目上的程度。而本研究採取注意力定義，是依據 Nideffer (1976)的注意力研究理論，該理論提出將注意力分為寬度（Width）和方向（Direction）兩個象限，注意力的寬度是一種連續性關係，係指學習者專注外界事務的多寡，例如：學習者進行多媒體課程教學，則只需將精神貫注在多媒體教材上面，因此學習者 16.

(32) 發揮較狹窄的注意力即可達到專注效果，反之若從事像足球運動，就需要採較寬闊的注意力來注意對手及隊友動向；而方向是指把注意力集中在本身思考或外界環境上，通常只能選擇其一集中注意力。. 二、專注力測量方式注意力測量最常見的方法有兩種，其一是使用注意力量表，讓受試者以回想方式填寫問卷，並依據填答結果量化為注意力高低之數據，缺點在於即時之注意力無法透過量表呈現，且量表填答容易受到學習者主觀的影響；其二為生理訊號測量。而生理訊號是個體所產生的生理現象，主要是由自律神經系統控制，因此. 政治大且生理訊號著重精確和穩定度，以求得到精確的數據，所以本研究專注力測量採立. 透過生理訊號偵測儀器可在不受學習者意識控制下，測量到客觀的生理訊號數據，. ‧ 國. 學. 用生理訊號偵測。劉博烝（2012）指出可量測注意力的方法可區分為五種，分別為腦波訊號、眼動訊號、心電訊號、血氧濃度訊號與心跳率訊號，其中腦波訊號. ‧. （Electroencephalogram, EEG）依不同週波之 α、β、δ 及 θ 萃取影響注意力的特. sit. y. Nat. 徵值，進而進行注意力高低的偵測，而腦電波訊號中的 β 波的變化與注意力尤其. er. io. 相關（Berger, 1929），因此本研究以測量腦波變化觀察學習者的學習專注力。. n. al 三、專注力對學習的重要性 Ch. engchi. i n U. v. Jensen (1998)認為教育情境中的注意力，是指一種外在及焦點式的專注力。認知心理學認為「學習」是學習者主動進行的認知歷程，其中包含注意、理解、知覺及組織等複雜之認知歷程。感官所收到的訊息只有被注意到，才能進一步被處理和記憶（Broadbent, 1958；鄭昭明，1993）。Corno (1993)認為對於學習動機普通或具有競爭企圖的學習者而言，專注力的集中能提高學習成效。對於教學者而言，若能重視提升學習者的專注力，並提供有效的學習策略，將可改善學習品質（林玉雯、黃台珠、劉嘉茹，2010）。Sturm (1996)提出注意力可區分為警醒度（Alertness）、選擇性注意力（Selective Attention）、持續性注意力（Sustained Attention）與分配性注意力（Divided Attention）；其中持續性注意力於學習上是 17.

(33) 重要的向度（王乙婷、何美慧，2003）。學習專注力是指學習者可以專心且持續進行學習活動的注意力狀態；因此本研究利用腦波儀器來偵測學習者於學習過程中的持續性專注力。. 第四節、學習情緒一、學習情緒與測量情緒是人類與生俱來的，均有情緒表現與反應（Darwin, 1965; Ekman & Davidson, 1994），Denham (1998) 指出快樂、難過、生氣、害怕，屬於人類的. 政治大. 基本情緒。Tomkins (1982)認為情緒類別可以分成「負向情緒（Negative Affect,. 立. NA）」和「正向情緒（Positive Affect, PA）」兩種，負向情緒則是憂鬱的因素，即. ‧ 國. 學. 反向的情緒狀態，例如哀傷（Distress）、恐懼（Fear）、生氣（Anger）等；正向情緒係指個體在環境中歡樂的因素，例如興奮（Excitement）、喜悅（Joy）、熱誠. ‧. （Enthusiastic）等。情緒測量最常見的方法有兩種，其一是使用情緒量表，讓受. y. Nat. sit. 試者以回想方式填寫問卷，並依據填答結果量化為情緒高低之數據，缺點在於即. n. al. er. io. 時之情緒反應無法透過量表呈現，且量表填答容易受到學習者主觀的影響；其二. i n U. v. 為生理訊號測量，而生理訊號是個體所產生的生理現象，主要是由自律神經系統. Ch. engchi. 控制，因此透過生理訊號偵測儀器可在不受學習者意識控制下，測量到客觀的生理訊號數據，且生理訊號著重精確和穩定度，以求得到精確的數據。本研究所使用之emWave情緒感測儀器，藉由夾耳式感測元件來感測心率變異（Heart Rate Variability, HRV）變化，再經過情緒識別演算法分析出包括平靜及正負面情緒及其情緒隨著時間之變動狀態。所以本研究學習情緒測量採用emWave情緒感測儀器，透過生理訊號來偵測學習者於學習過程中的學習情緒。. 二、學習情緒與學習成效的影響 Piaget (1989)認為情緒可以促進或干擾學習。Goleman (1995)指出情緒的干擾會影響心智，當在情緒低落、生氣與焦慮下進行學習時會產生較大的學習困難。 18.

(34) Csikszentmihalyi (1996)的研究指出心流（Flow）經驗是愉悅的感受，在全心投入的狀態下，相對地學習效果也會提升，並且容易延伸到日後的學習。Kort (2001) 等人認為情緒和學習之間具有相互影響關係，提出不同情緒狀態對於學習上的影響模式，能使學習者在最佳狀態下學習，達到最大的學習成效。心理學家研究發現不同性別及不同年齡層的學習者，學習情緒及感知是有差異性的，並影響其學習表現（Hochschild, 1975, 1979; Kemper, 1978, 1991; Parsons, 1955, 1964）。Coles (1998)認為老師可在學習情境中觀察學習者之情緒和想法，透過正確判斷情緒狀態以改善學生學習成效。Chen 和 Lee (2011)將學習情緒識別應用於老師和學生. 治政大依據，測量出緊張、平靜和愉稅三種學習情緒，進而幫助老師瞭解學生的情緒反立一對一線上同步英文會話學習環境中，以脈搏生理訊號作為學習情緒分析識別的. 應和學習狀況，作為教學策略上的調整，來降低學生對於英文會話所產生的焦慮. ‧ 國. 學. 情緒，提升英文的學習成效。Kort, Reilly 及 Picard (2001)指出情緒和學習間具有. ‧. 相互關係，在正面情緒下學習者較能夠在最佳的狀態下學習，以達最大學習成效。. y. Nat. Shen (2009)等人探討學習過程中情感的發展，透過生理感測情感的技術，以情緒. er. io. sit. 回饋來提升學習者的學習成效。綜合過去的研究顯示情緒和學習確實具有密不可分的關係，值得更深入的探究。. n. al. 第五節、認知風格. Ch. engchi. i n U. v. 一、認知風格的意義認知風格（Cognitive Style）是指個體應付認知工作或學習情境所採取的方法，屬於人格特質的一種反應（Kuhlen, 1968）。Kuchinskas (1979)認為認知風格用來詮釋人們對環境反應、行為或適應方式。Messick (1984)指出認知風格是「從事訊息處理時通常一致的潛在傾向」，也是人們在感知、思考、記憶、問題解決和作決定時的特有模式。它反應人們在接收、組織、記憶訊息時所偏好的方式，這些方式具有持久並一致的特性存在（Keefe, 1987）。過去研究結果顯示，學習 19.

(35) 者若能採用適當偏好認知風格的學習教材或在合適其認知風格的環境下學習，學習者的學習表現與訊息吸收情況會較佳（Sabine et al., 2009; Pedro & Pilar, 2006; Smith & Woody, 2000; Dunn & Dunn, 1993）；Effken 及 Doyle (2001)的研究指出不同認知風格（文字型／圖像型）學習者對多媒體互動的表徵有不同偏好，而學習者的不同認知風格會影響學習成效；「文字型／圖像型」（Verbalizer/Visualizer）認知風格是指描述個體注意及處理語文及圖像訊息的偏好，例如：有些學習者喜愛透過圖像、影片、多媒體動畫等視覺性的管道來從事訊息處理，有些學習者則喜愛經由閱讀或聆聽文字訊息來獲得資訊（Jonassen, 1993）。本研究以探討處理. 治政大風格學習者採用不同類型多媒體影音開放式課程之學習成效差異依據。立. 語文和圖像訊息密切相關的文字型與圖像型認知風格為主，以作為探討不同認知. ‧ 國. 學. 二、認知風格的測量. Paivio (1971)利用雙碼理論發展個別差異調查表（ Individual Differences. ‧. Questinnaire, IDQ），測驗題項合計 86 題，其中 47 題是用來測量學習者是否偏. sit. y. Nat. 向於文字型的訊息處理；其餘 39 題則是用來測量學習者是否偏向於圖像型的訊. al. er. io. 息處理。Richardson (1977)依據 Paivio 的理論，而進一步發展 VVQ 量表（Verbalizer. v. n. and Visualizer Questionnaire），測驗題項合計 15 題，以得分高低測量受測者傾. Ch. engchi. i n U. 向於文字型或圖像型認知風格。Childers, Houston 及 Heckler (1985)等人指出 VVQ 有些測驗題項無法有效測量出結果，因此從 VVQ 中挑選 6 題，再加上自行發展的 16 題，提出 SOP 量表（Style of Processing），測驗題項合計 22 題，其問卷內容得分愈低，表示受測者為愈偏向文字型認知風格學習者；得分愈高則表示受測者為愈偏向圖像型認知風格學習者。因此，本研究採用 SOP 量表區分學習者為偏向文字型或圖像型認知風格。. 第六節、開放式課程開放式課程（OpenCourseWare, OCW）起源於 1999 年美國麻省理工學院 20.

(36) （Massachusetts Institute of Technology, MIT）於在教育科技會議上所提出的知識分享計畫，該計畫建構一個教學資源平台，將高品質的多媒體數位教材，透過網路所具備之遠距教學特性，免費提供給全球大眾使用（Massachusetts Institute of Technology, 2012）。麻省理工學院開放式課程的成功實施引起廣大響應與仿效，台灣則於 2008 年 12 月成立台灣開放式課程聯盟（Taiwan OpenCourseWare Consortium, TOCWC），目前成員包含國立台灣大學、國立政治大學、國立台灣師範大學、國立交通大學、國立台灣科技大學、國立中山大學等 28 所學校，提供全球華人多元而豐富的學習教學資源，建立終身的學習環境（台灣開放式課程. 治政大現今新型態的教學模式是利用電腦、網路及數位化內容進行教學，除了傳統立. 聯盟，2012）。. 文字以外，並以圖像、影音等不同的傳播媒介，提供學習者豐富的學習教材（謝. ‧ 國. 學. 惠雯、陳昭珍，2011）。數位與網路科技，帶動數位內容與形態的變化，資訊技. ‧. 術的發展已成為數位學習發展的重要推手，自電腦輔助、互動式多媒體教學到網. y. Nat. 路合作學習，全世界正進行開放性知識分享；而知識數位化的建構、典藏、傳播、. er. io. sit. 共用與保存，以及數位學習的推廣策略，是目前與未來最重要的工作重點；並在教育科技的不斷創新與發展之下，朝著「開放式教育資源」（Open Education. al. n. v i n Resources）的方向邁進（Iiyoshi C h& Kumar, 2008），而運用新科技與技術有助於提 engchi U. 升當今教育品質（陳志銘、陳勇汀、林筱芳，2010）。OOPS 的調查中也發現，半數以上的教師認為開放式課程對教學與學習造成正面的影響（馬郁凝、柯皓仁， 2012）。目前開放式課程為了提供學習者自學，因此幾乎都提供多媒體影音課程，最普遍採用的錄製型式包括現場教學式、視窗教學式與媒體豐富式三種，這三種各具特色，並且製作成本各異，但目前並沒有研究針對這三種多媒體影音課程對於學習成效的影響進行深入研究，為了提升開放式課程對於自學者的學習效果，有必要深入探究。綜合上述，本研究基於多媒體認知理論與開放式課程理念，以目前最普遍被採用之現場教學式、視窗教學式與媒體豐富式三種不同資訊呈現方式多媒體影音 21.

(37) 開放式課程，作為本研究之多媒體教材來源，並深入探究這三種多媒體影音開放式課程資訊呈現方式，是否對於學習專注力、學習情緒、認知負荷與學習成效產生影響，並且具有顯著差異。. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. 22. i n U. v.

(38) 第三章研究方法第一節、研究架構藉由實驗的設計，本研究探討現場教學式、視窗教學式與媒體豐富式三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程（OpenCourseWare），對於學習者的學習專注力、學習情緒、認知負荷與學習成效影響差異。也進一步分析採用上述三種多媒體影音開放式課程進行學習時的學習專注力、學習情緒、認知負荷與學習成效彼此之間是否具有顯著相關。除此之外，也針對不同認知風格學習者採用上述. 政治大 3-1 所示。習成效是否具有顯著差異進行探討。本研究之研究架構如圖立. 三種多媒體影音開放式課程進行學習時的學習專注力、學習情緒、認知負荷與學. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i n U. v. 圖 3- 1 研究架構圖. 針對圖 3-1 研究架構中的自變項、依變項、背景變項及控制變項進行說明如下： 1.. 自變項：包括現場教學式、視窗教學式與媒體豐富式三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程教材，內容雖異，但是難易度不具顯著差異，由相同 23.

(39) 的實驗對象分別體驗這三種教材。 2.. 依變項：分別為學習專注力、學習情緒、認知負荷與學習成效四個面向。探討學習者使用這三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程進行學習後，依變項是否具有顯著差異，以及依變項彼此間是否具有顯著相關性。. 3.. 背景變項：探討不同認知風格（文字型／圖像型）學習者使用三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程進行學習後，依變項是否具有顯具差異。. 4.. 控制變項：包括使用相同學習設備、學習時間與生理訊號量測儀器。. 政治大. 第二節、研究方法一、文獻分析法. 立. ‧ 國. 學. 本研究基於雙碼理論、多媒體學習衍生理論，以及參考多媒體認知理論，探討不同資訊呈現方式多媒體教材對於學習的影響。整理歸納後發現使用不適當資. ‧. 訊呈現方式之多媒體教材，可能會導致專注力分散、降低學習情緒、學習成效與. y. Nat. sit. 產生認知負荷，故選定包括現場教學式、視窗教學式與媒體豐富式三種目前最常. n. al. er. io. 採用資訊呈現方式的多媒體影音開放式課程，探討其對於學習者的學習專注力、. i n U. v. 學習情緒、認知負荷與學習成效影響差異，作為未來挑選與改良多媒體影音開放. Ch. 式課程資訊呈現方式之參考。. engchi. 二、準實驗研究法本研究旨在探討學習者使用包括現場教學式、視窗教學式與媒體豐富式三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程進行學習時，其學習專注力、學習情緒、認知負荷與學習成效是否具有顯著差異。因此，本研究採用準實驗研究法，實驗過程分別讓研究對象使用上述三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程，於筆記型電腦上進行學習，並配戴腦波偵測與情緒感測儀器，收集研究對象學習時的學習專注力與學習情緒資料，並於學習結束後，立即進行學習成效測驗與填寫認知負荷量表，藉以分析三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程教材對於 24.

(40) 學習專注力、學習情緒、認知負荷與學習成效的影響。. 第三節、選擇之三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程比較本研究採用現場教學式、視窗教學式與媒體豐富式三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程，作為實驗所需之多媒體教材類型，表 3-1 為這三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程比較。表 3- 1 選擇之三種不同資訊呈現方式多媒體影音開放式課程比較. 現場教學式. 立. 治政視窗教學式大低. 技術. 中. 低. 傳統現場教學. 電腦視窗教學. 多媒體互動教學. 板書、投影片、教師投影片、投影片大綱架構、教師講解. (投影片+互動教材)、. sit. io. 教師講解、字幕. al. n. 媒體豐富度. Flash 動態互動教材. y. Nat. 講解、現場師生互動. 高. ‧. 多媒體成份. 高. 中. er. 情境. ‧ 國. 中. 學. 成本. 媒體豐富式. i n C h資料來源：本研究整理 engchi U 低. v. 高. 一、現場教學式多媒體影音開放式課程資訊呈現方式現場教學式之多媒體影音開放式課程，係以錄製教學現場的教學課程方式製作，美國麻省理工學院與國內許多大學開放式課程採用此一方式製作影音課程。現場教學式是一種透過板書、投影片、講義、搭配教師上課講授內容的一種教材製作方式，可以完整將教學現場及師生互動的情境錄製下來，讓學習者感受到教室現場的上課氣氛。本研究採用之現場教學式之多媒體影音開放式課程為國立台灣科技大學游適宏博士所教授之公文寫作課程，課程主題為「公文的法律統一用語」，如圖 3-2 所示。 25.

(41) 政治大. 圖 3- 2 現場教學式多媒體影音開放式課程資訊呈現方式. 立二、視窗教學式多媒體影音開放式課程資訊呈現方式. ‧ 國. 學. 視窗教學式之多媒體影音開放式課程，係以一種透過錄製講者講述投影片之. ‧. 教學畫面，並以視窗分隔方式呈現之教學課程，包含利用視窗同時呈現授課教師、授課主題與授課投影片，為影音課程製作最常採用的方法。本研究採用之視窗教. y. Nat. io. sit. 學式之多媒體影音開放式課程為國立台灣科技大學游適宏博士所教授之公文寫. n. al. er. 作課程，課程主題為「公文的基本格式」，如圖 3-3 所示。. Ch. engchi. i n U. v. 圖 3- 3 視窗教學式多媒體影音開放式課程資訊呈現方式. 三、媒體豐富式多媒體影音開放式課程資訊呈現方式 26.