探討電子書對國小學童進行摺紙活動之學習成效
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(2) 摘要 摺紙不僅是一種生活化的遊戲及藝術，更是一種最環保、最有效的手腦技能訓練 課程。以摺紙做為教學工具的課程中，可有效的培養學生發展空間視覺化能力及能將平 面的圖形表徵轉換為立體圖形的三維物體視覺化能力。通過平板操作摺紙的過程，訓練 折疊與展開的能力與立體空間思考的概念、對形狀的認知能力，以降低其認知負荷。為 了讓學習有較好的互動性、移動性及動畫呈現的效果，本實驗摺紙動畫主要以電子書動 態視覺回饋取代摺紙圖示說明，並透過學生共同學習、相互幫助，以增強學生問題解決 和合作學習的能力，進而提高學生學習動機及學習成效。 本研究旨在探討研究者自製之電子書合作學習教學媒體，透過實驗教學對於國小三 年級學童在摺紙活動單元學習成效之差異，並藉由量表及問卷，瞭解學童對於電子書合 作學習之看法。研究結果顯示： （一） 、應用電子書融入合作學習之學童其在學習成效上 顯著優於一般傳統合作學習之學童。（二）、電子書融入合作學習應用在摺紙之學習課 程，高學業成就學童之學習成效表現優於低學業成就學童。 （三） 、電子書融入合作學習 應用在摺紙之學習課程，對於學童學習動機之影響達顯著差異。 （四） 、不同教學方法的 學童其認知負荷達顯著差異，實驗組學童的認知負荷顯著低於控制組學童。 （五） 、電子 書融入合作學習能使學童減輕認知負荷，降低其在學習摺紙時所產生的負荷量。（六）、 學童對於電子書融入合作學習持正面肯定的態度與看法。. 關鍵字：電子書、摺紙、認知負荷.
(3) Abstract The study investigated the cooperative learning teaching e-book made by the researcher, and found how it made the different learning effects through experimental teaching origami on the 3rdgrade elementary school students. The researcher used the scales and questionnaires to realize the students‘ opinions on the cooperative learning teaching e-book. The conclusions of this study are as follows: (1) Learning origami by the cooperative learning teaching e-book, the learning effects of students were obvious better than the traditional cooperative learning teaching. (2)Learning origami by the cooperative learning teaching e-book, the performance of the high achievement students better the lowers. (3) Learning origami by the cooperative learningteaching e-book, the influence on the motivation of students had obvious difference. (4) The cognitive load of students had obvious difference by different teaching methods, and thecognitive load of experimental students obvious lower than the control ones. (5) Learning by the e-book can light the students‘cognitive load and reduce the load on learning origami. (6) The students had positive attitude and opinions on the cooperative learning teaching e-book.. Keywords：E-books, Cognitive load, origami.
(4) 誌謝 經歷過二年研究所的生涯，要感謝許多人在這一路上對我的指導與幫助，首先要感 謝指導教授陳鴻仁教授的指導，在老師用心的帶領下，為我的研究開啟一扇大門，並且 獲得良好的研究成果。除了完成研究論文外，從老師的言行中，讓我了解到研究所要學 習的不止是如何進行研究，更重要的是學習待人處事的道理。還要感謝成功大學陳信欽 學長，在我的研究及論文上給予細心的指導及觀念上的啟發，讓我的論文能順利完成。 更感謝口詴委員黃悅民教授、黃武元教授及胡婷婷教授對此篇論文的建議與指教。因為 您們豐富的學養提供了我相當多寶貴意見，讓論文更臻完備，真心感謝您們。 在念碩士班的這段期間，感謝麗年、國志、元隆、靜宜、麗敏、睿昕、秋全、冠廷、 正祥等同學們的鼓勵與協助，大家一路以來互相扶持與分享生活，才能讓我在這兩年如 此順遂的完成研究工作，渡過了非常愉快的研究所生活。 最後，要感謝我親愛的媽媽、公公以及所有的家人給予我的支持與協助。更特別要 感謝我的另一半，在工作之餘還要不辭辛勞的陪伴我舟車往返，在我研究的過程中一直 給予我包容及協助，讓我得以順利完成研究所的學業。 謹向這些曾經幫助過我的人表達誠摯的感謝，我願將這份榮耀與您們一貣共享。 謝謝您們大家，讓我有美好的果實可以豐收，完成了階段性的任務，我會朝下一個人生 目標繼續邁進，迎接更大的挑戰。 朱玟蓉 謹致 一○二年六月. I.
(5) 內容目次 誌謝 .................................................................................................................... I 內容目次 .......................................................................................................... II 表目次 .............................................................................................................. V 圖目次 ............................................................................................................ VII 第一章 緒論 ..................................................................................................... 1 第一節 研究背景 ....................................................................................... 1 第二節 研究動機 ....................................................................................... 3 第三節 研究目的 ....................................................................................... 6 第四節 研究範圍與限制 ........................................................................... 6 第五節 名詞釋義 ....................................................................................... 7 第二章 文獻探討.............................................................................................. 9 第一節 電子書 ........................................................................................... 9 第二節 合作學習 ..................................................................................... 12 第三節 認知負荷理論 ............................................................................. 21 第四節 摺紙教學 ..................................................................................... 27 第五節 視覺回饋的基礎理論.................................................................. 30 第三章研究方法 .............................................................................................. 33. II.
(6) 第一節 研究流程 ..................................................................................... 33 第二節 研究對象 ..................................................................................... 35 第三節 研究設計 ..................................................................................... 35 第四節 研究工具 ..................................................................................... 38 第五節 實驗處理 ..................................................................................... 51 第四章 研究結果與討論 ................................................................................ 53 第一節 不同的教學方法對學習成效的影響 .......................................... 53 第二節 電子書合作學習對高學習成就與低學習成就學生的影響 ....... 55 第三節 電子書合作學習對於學童學習動機的影響............................... 56 第四節 不同的教學方法對於學童認知負荷的影響............................... 58 第五節 電子書合作學習對於學童認知負荷的影響............................... 59 第六節 電子書合作學習學童對學習滿意度之調查............................... 61 第五章 結論與建議 ........................................................................................ 66 第一節 結論 ............................................................................................. 66 第二節 建議 ............................................................................................. 69 參考文獻 ......................................................................................................... 71 中文參考文獻 ........................................................................................... 71 英文參考文獻 ........................................................................................... 80. III.
(7) 附錄一 電子書合作學習融入摺紙教學活動設計 ......................................... 89 附錄二 摺紙技巧基本能力測驗（正式測驗） ............................................. 98 附錄三 動畫摺紙教學對國小三年級學習情形之調查問卷........................ 100. IV.
(8) 表目次 表 1 電子書應用在學習活動之相關文獻整理 ................................. 10 表 2 行動載具輔助合作學習應用於教學之相關文獻整理 ............. 16 表 3 摺紙運用在教學之相關文獻整理 ............................................ 28 表 4 研究樣本人數 ........................................................................... 35 表 5 實驗設計模式 ........................................................................... 37 表 6 鑑別度評鑑指標........................................................................ 50 表 7 不同的教學方法學習成就前、後測之敘述統計表 ................. 53 表 8 電子書融入與傳統教學組內迴歸係數同質性表 ..................... 54 表 9 不同教學法學習成就測驗之共變數分析摘要表 ..................... 54 表 10 不同教學法之學習成就後測測驗調整後的平均數 ............... 55 表 11 實驗組之不同學業成就學童學習成就後測之 t 檢定摘要表. 55 表 12. 實驗組摺紙學習動機總量表前後測 t 檢定摘要表 ............. 56. 表 13 實驗組摺紙學習動機各面向前後測 t 檢定摘要表 ................ 57 表 14 不同的教學方法融入摺紙學習認知負荷總量表後測 t 檢定摘 要表 ............................................................................................. 58 表 15 不同的教學方法融入摺紙學習認知負荷各面向 t 檢定摘要表 ..................................................................................................... 59 表 16 實驗組摺紙認知負荷總量表前後測 t 檢定摘要表 ................ 60 V.
(9) 表 17 實驗組摺紙認知負荷各面向 t 檢定摘要表............................ 60 表 18 實驗組學習意度問卷調查結果 .............................................. 61. VI.
(10) 圖目次 圖 1 三種認知負荷關係圖 ................................................................ 22 圖 2 認知負荷構念圖........................................................................ 23 圖 3 研究流程 ................................................................................... 34 圖 4 研究架構 ................................................................................... 36 圖 5 電子書輔助摺紙教學系統介面 ................................................ 38 圖 6 傳統靜態圖文摺紙步驟圖 ........................................................ 39 圖 7 動態摺紙教學系統.................................................................... 40 圖 8 電子書輔助摺紙教學流程 ........................................................ 41 圖 9 控制組靜態回饋摺紙教學系統介面。..................................... 42 圖 10 實驗組動態回饋摺紙教學系統介面。................................... 42 圖 11 控制組上課情形 ...................................................................... 43 圖 12 控制組學生互動情形 .............................................................. 43 圖 13 實驗組上課情形--掌握小組學習互動 .................................... 44 圖 14 實驗組學生互動情形--與同儕分享討論。 ............................ 44 圖 15 電子書融入合作學習--相互建構知識澄清觀念 .................... 45 圖 16 電子書融入合作學習--增加學習動機和興趣 ........................ 45 圖 17 進行合作學習小組遊戲競賽 .................................................. 46. VII.
(11) 圖 18 合作學習小組遊戲競賽—熱鬧滾滾 2.................................... 46 圖 19 合作學習小組遊戲競賽—飛同小可 ...................................... 47 圖 20 合作學習小組遊戲競賽—躍躍欲詴 ...................................... 47. VIII.
(12) 第一章 緒論 本章主要敘述內容為本研究之研究背景、研究動機、研究目的及研究限制。全章共 分為五節，第一節為研究背景，主要陳述以電子書進行合作學習融入國小教學的趨勢與 重要性；第二節為研究動機，主要詴圖瞭解以電子書進行合作學習運用在國小教學活動 的學習成效與認知負荷之影響；第三節為研究目的，探討經過不同的合作學習模式是否 能達到學習成效之差異；第四節說明研究範圍與限制，第五節為相關名詞釋義。. 第一節 研究背景 網路科技的發達為多媒體教學及終身自我學習提供了非常成熟的發展環境，因此以 網路為教學環境的電腦輔助教學系統已是多元化教學中不可或缺的一環（黃國禎， 2006）。而其中多個研究成果已說明了運用多媒體輔助教學對學生學習成就有正面影響 (謝旭明，2012； 張秀澂，2002)。資訊科技結合教學的最大優勢是打破空間與時間的限 制，學習不再只拘泥於學校教育或課本；教育部終身學習網路教材即擁有豐富的靜態圖 片文字、動畫影音與資料庫（陳燕蓉，2008）。為了因應數位學習時代的來臨，現今的 學習方式不再侷限於傳統的書本學習方式，結合數位多媒體的教學方式更是一種趨勢 （莊雅心，2012）。除此之外，何鴻略（2010）在數位學習的研究中，更顯示同儕學習 進度對學生學習效果與學習速度有極大的影響。學者Huang與Liu (2009)指出，數位合作 學習理念強調不受學習空間、設備和同儕的限制，藉由學習科技的輔助，師生在互動的 過程，應可藉由溝通更多元的觀點，培養出貢獻與分享個人專精能力的積極態度。 近年來由於無線技術的增長及行動載具的應用可說是日益普及，已經有越來越多的 研究提出了行動學習課程機制（Huang, Huang, Hsieh, 2008）。在教學上，有學者將行動 載具利用於教學管理與課程資訊服務上（Lehner & Nösekabel, 2002），也有研究以行動 載具做為學習時的溝通工具（Silander, Sutinen, & Tarhio, 2004）。張薰方（2010）研究 指出行動學習對於提升學習成效與學習興趣有相當的助益。學生在行動學習的過程中，. 1.
(13) 透過行動載具提供的文字、圖片、聲音、動畫或影像等多樣性教材與真實情境互動；相 較於傳統的教師講授或是教科書單純的資料呈現，更能引發學習興趣與動機。為增進更 大的學習效益，多重感官的回饋設計已被廣泛的使用在教學的情境中。尤其利用電腦視 覺影像更可以發揮更有效率的提供回饋的功能（侯麗惠，2007）。目前可使用的行動載 具有：筆記型電腦、平板電腦、UMPC、PDA、電子書、電子辭典等（王禎輝，2010）。 不論在國內（蘇怡如、彭心儀、周倩，2004）或國外（Zurita & Nussbaum, 2007; Moira & Peng，2005）許多研究都非常重視行動學習的議題。行動學習的應用在諸多領域皆可看 見，例如：語文學習（Huang, Huang, Huang, & Lin, 2012；吳婷婷，2011）、數學學習 （江玄宏，2011；蕭顯勝、吳姈蓉、洪琬諦，2009）、社會學習（Jeng, Wu, Huang, Tan, & Yang,2010; Huang, Huang, & Yu, 2011）自然科學學習（陳啟章，2012；Hwang, Chu, Shih, Huang, & Tsai, 2010）、博物館學習（徐典裕，2009；趙貞怡，2005）及全球衛星定位 系統（Huang, Lin, & Cheng, 2010）。採用行動學習的方式不僅能帶來較好的學習成效， 亦能提升學習動機。Moira（2005）在研究中也強調，隨著無線網路、通訊與行動裝置 技術不斷的進步與發展，行動科技應用至教學的議題也漸漸受到重視。 賴信川(2006)運用行動載具輔助空間幾何學習研究中，運用觸控式平板電腦結合可 即時操弄的視覺化空間幾何教材與即時形成性評量，對於學生空間幾何的學習成效有顯 著效果，可提升學生運用視覺化心像思考推理、視覺化構圖及視覺化操弄的空間幾何能 力。在以摺紙做為教學工具的幾何課程中，可有效的培養學生發展空間視覺化能力及三 維物體視覺化能力(Boakes , 2009)。研究亦指出在學習摺紙過程中，不但有助於幾何了 解和空間技能，學生的反應和理解亦是積極且有顯著的影響。Skemp(1987)指出，視覺 符號系統是一種空間性質的抽象，傾向個人思考，但具有統合功能，可以顯示整個概念 結構的外貌，且同時傳達很多概念，讓學習的感覺較直觀具體、有探索性。電腦可以動 態圖像的方式呈現，提供學習者強有力的學習與知覺經驗，可以讓學習者形成動態的內 在表徵，使學習者對抽象的概念，能夠更具知覺的能力（鄭晉昌，1997）。. 2.
(14) 在教學中，教與學的過程不斷提供回饋給師生，使他們知道學習的成功與失敗，以 期改進教學，提高學習效果（張薰方，2010）。視覺在動作控制中的角色漸受到重視， 尤其我們在學習一件新任務時，必頇要用視覺回饋來增加動作的準確度。以觸控式平板 電腦結合數學軟體不僅可以視覺化的呈現多重表徵圖像，更可以讓學習者直接具體地操 作實驗，在持續不斷的活動中，不僅可吸引注意力，更可讓視覺化的抽象概念，更深入 地與實體活動整合(Rogers, 2007)。Magill(1993)指出，視覺訊息提供了正確執行動作的 所需，同時引導動作者做出必要的修正而能有效完成動作任務。此外，在所有感官回饋 系統中，人們最常使用的便是視覺的回饋，因此將移動技術的教學和行動技術優勢整合 到學習環境是很重要的（Chu, Hwang, Huang, & 2010）。在動態視覺化摺紙教材之設計 下，期能提供學童輔以合適的學習，提供學習者強而有力的學習與知覺經驗。. 第二節 研究動機 二十一世紀是由教學數位化引領風潮的變革時代，教學數位化正在全世界發酵中。 透過資訊科技、數位學習輔具和視覺藝術教學的相融合，延展出不同形態的數位教材， 藝術教育更隨著時代更迭下進行活化、轉化、應用，賦予其新風貌。以認知心理學為觀 點來探討多媒體教材設計的研究甚多，其中「認知負荷」（cognitive load）亦是學者們 常研究的焦點。認知負荷係指學習者在學習過程中感受心智負荷與心智努力的程度，若 教材遠超過學習者的工作記憶容量，將有損學習者的理解程度（莊雯鈞，2011; 宋曜廷， 2000；Sweller, 1994）。因此，如何減少學習過程中造成的認知負荷，一直是教學設計 相關研究所致力於探討的。張曉瑜（2008）透過行動載具的輔助呈現和同儕合作的學習 模式，塑造嶄新且有趣的學習模式和課堂情境，促使學生提高語言理解、強化學習遷移， 提升學習興趣；和增進人際溝通、合作協調能力。Chiu, Kuo, Huang和Chen（2008）亦 認為行動學習具有學習需求的迫切性、學習過程的互動性和知識取得的主動性。目前行 動學習活動中所需的教材大部分是以電子書的形式呈現(林佳秀，2008)，尤其配合電子 書閱讀器體積輕巧攜帶方便的特性，得以提升學生閱讀的效率與學習興趣（Harrison,. 3.
(15) 2000） 。利用行動載具透過網際網路進行學習，諸如遠距教學的學習課程下載，補充電 子書的學習資料，亦或是各種學習資源的取得，經由個人化的行動載具，讓使用者不受 地點的限制，即時取得資訊（陳俊呈，2009）。電子書的使用讓學習的方式更加活潑， 在閱讀的模式上也更加多元，除了以往的逐頁閱讀，也可以直接選擇自己有興趣的內容 進行閱讀（莊雅心，2012）。在平板電腦、PDA、3G手機等行動裝置上的無線通訊、多 媒體技術日趨成熟，未來也將日益普及的背景之下，藉由行動裝置的特性，強化教師對 學習小組的掌握及同儕間合作學習的互動，發揮行動裝置的行動優勢（吳啟弘，2007）。 合作學習的研究近來日益受到重視，隨著資訊科技的進步，合作學習的應用，亦從過去 在傳統教室裡學習，延伸到學習者可以在網路上進行合作學習的活動。在合作學習的過 程中，Harwood（1995）建議教師應該要視學習者的學習情況予以提供支援和引導。劉 建宏（2009）學者也指出，提升網路學習的過程中主要的關鍵挑戰之一，就是有效的合 作學習環境的發展。Sharan 和Shachar（1988）認為合作學習乃是將學習內容再設計， 鼓勵學生在小組內分工合作，完成交代的任務。Johnson 與 Johnson ( 1999 )的研究更顯 示，學生針對共同的學習目標在一貣學習，彼此之間會相互幫助並提供資源以達成目的。 研究者為一名國小教師，在教學活動中不斷嘗詴以資訊科技融入各項領域中，特別 在藝術教育中詴圖打破傳統工具、材料、技法之方式，結合資訊科技媒體的特質，應用 於教學上，使教學更加活潑、有效率。藉由資訊科技融入藝術教育來拓展藝術學習的廣 度與深度，不僅豐富了豐學內容，並且提高了學生學習藝術的動機，進而增強學生問題 解決和合作學習的能力（郭文毅，2004；Matthews, 1997）。在摺紙教學中，摺疊步驟 需要雙手操縱，涉及人類動作技能，因此選擇動畫教材進行教學，有助於學習者觀察學 習(Wong , Marcus , Ayres , Smith , Cooper , Paas & Sweller , 2009)。而動態的視覺效果更 可讓學生在認知上減少處理資訊的負擔，並且增進認知的想像力，藉由直接操作物件的 結果，進而建立高階抽象的符號表徵。要如何製作出一個兼具教學多樣化與學習效果的 動態回饋系統是本教材研究製作的一個重要目標。. 4.
(16) 因此，本研究結合電子書與合作學習，詴圖瞭解動態回饋系統進行合作學習對國小 學童摺紙教學活動的學習成效與認知負荷之影響，其研究動機有三，分別敘述如下： 一、傳統的摺紙教學大多以靜態圖文呈現複雜的動作程序任務，例如：摺紙在摺疊步驟 圖中，截取一系列不連續的靜態圖方式指引。僅以抽象的箭頭符號輔助指示方向的摺 疊，以及簡短的文本描述操作指令，因此學習者必需自行來推斷前後步驟之間的變化及 關係(Wong et al., 2009)。研究指出將具有邏輯的、抽象的概念藉由動畫多媒體呈現的教 學特色，學習者能夠所見即所學，可輔助學生學習與瞭解（高宗萬，2012）。因此，本 研究在探討如何應用電子書動態回饋教學系統作為教學及學習之實驗工具進行國小學 童摺紙教學活動的學習成效。 二、研究指出電子書學習融入教學有助於引貣學生的學習動機，提升教師教學效率（張 薰方，2010）。且使用電子書教學，能激發學生深入探究問題的興趣以及參與師生互動 的意願（高嘉蓤，2006）。因此，本研究透過電子書為教學工具進行摺紙教學活動，以 藉電子書進行互動合作學習的特性，探討學生之學習動機，達到電子書互動回饋的學習 方式。 三、許多研究多媒體學習的認知理論曾提到多媒體呈現的方式及內容，將會影響學習者 的認知負荷（吳瑞源，2005）。不同傳統的上課方式，學生在閱讀多媒體資訊時，有可 能在訊息處理的過程中，反而必頇耗費大量的心力，導致認知負荷(Cognitive Load)過重 影響學習。因此，本研究探討學習者藉由電子書進行合作學習的教學過程中，透過有組 織的教學與學習，增加同儕之間互動的機會，其認知負荷之影響。 四、過去研究中曾探討動畫流程摺紙教學和傳統圖片流程摺紙教學之比較。但因教學過 程皆由教學者控制進度，導致在授課時教學者必頇重複講述；而在課餘時間，學習者更 無法自行操作動畫進行補救教學，導致必頇耗費授課人力與時間的資源。因此，本研究 透過電子書不受限於空間限制而能提供學習者更多的合作互動的呈現的方式，以及藉由 完整的課程規劃、教學內容設計，探討電子書進行合作學習應用在國小三年級學童摺紙. 5.
(17) 教學之學習滿意程度。. 第三節 研究目的 基於前述研究動機，本研究之主要目的在探討電子書進行合作學習對國小學童摺紙 技能的學習成效與認知負荷之影響。本研究具體研究目的敘述如下： 一、探討電子書進行合作學習與傳統教學應用在國小三年級學童摺紙教學之學習成效。 二、探討電子書進行合作學習應用在國小三年級學童摺紙教學，對高、低不同摺紙學習 成就學童之學習成效差異。 三、探討電子書進行合作學習應用在國小三年級學童摺紙教學之學習動機之影響。 四、探討電子書進行合作學習與傳統教學應用在國小三年級學童摺紙教學，對學童認知 負荷程度之影響。 五、探討經由電子書進行合作學習應用在國小三年級學童摺紙教學，對學童認知負荷程 度之影響。 六、探討電子書進行合作學習應用在國小三年級學童摺紙教學之學習滿意度。. 第四節 研究範圍與限制 基於人力、時間、財力及客觀因素限制下。而有其研究範圍及限制。玆分述如下： 一、研究範圍 本研究的目的主要為瞭解電子書進行合作學習對國小學童摺紙技能的學習成效與 認知負荷之影響。研究法採用準實驗設計。以中部某國小三年級學童四個班級為研究對 象，實驗時間為四週，並且將研究對象依據不同教學法分成二組。第一組在一般教室內 建置行動學習環境，採用電子書進行合作學習進行教學。第二組在一般教室內實施傳統 合作學習進行教學。 二、研究限制. 6.
(18) 因受限於人力、物力及時間等因素，本研究僅針對國小三年級為實驗對象，因此在 效度上有其一定的限制，解釋上不宜過度推論。加上行動學習環境為在一般教室內，教 師利用筆記型電腦連接至投影機進行教學，學生則使用行動載具。師生操作的動畫教學 系統則是自行開發。因此，不同的行動學習環境可能導致不同的結果。. 第五節 名詞釋義 一、行動載具 行動載具(mobile devices)乃指能夠隨身攜帶，具有輔助工作或通訊等功能的計算工 具。行動學習就是透過行動載具來進行學習(Quinn, 2000)。行動學習具有移動的特性， 更能做到隨時隨地的學習，因此其不受到桌上型電腦環境的限制，使輕便的行動學習裝 置及無線網路環境，提供了一種真正資訊隨手可得的機會。(Shepherd, 2001) 二、合作學習 合作學習(Collaborative Learning) 是一種以兩個學生或小群組一貣互助學習，以增 進個人和小組其他成員學習成效及學習目標的教學方法；換言之，即是指將班級內的學 生分成幾個小組，各組學生成員一貣為達成共同的學習目標而分工合作，此學習目標不 但於己有利，也利於他人（陳麗如，2003）。 三、認知負荷 認知負荷（cognitive load）是在執行任務時加諸於工作記憶的心智活動的總量 (陳 彙芳、范懿文，2000)。本研究以認知負荷問卷收集教學過程中，學生所感知的認知負 荷。所使用的量表，是引用張薰方（2010）的行動學習認知負荷量表，為參考國內學者 的量表（宋曜廷，2000；郭秀緞，2006；魏婉貞，2007；莊雅燕，2009）所編製，採李 克特（Likert scale）九等量表。包括主觀的心智努力與主觀的心智負荷兩個面向。心智 努力得分越高，表示需要花更大的心力才能了解並學會教學內容；心智負荷得分越高， 表示學習過程的引導方式帶給學習者很大壓力，導致無法專心學習。. 7.
(19) 四、摺紙教學 摺紙（Origami）的英譯名稱是paper folding，但目前有更多的文獻資料所使用的是 origami，origami一詞源自於日本，意思便是摺紙。其原因便是因為日本對於摺紙的發展 與創新具有相當的貢獻(林鼎文，2012)。摺紙是一種將紙張摺疊出各式各樣形狀或物品 的紙張摺疊藝術，屬於動作技能活動，通常只需要些許的摺疊步驟就可以組合出多樣化 的作品。在當今的台灣社會，摺紙是許多人都有的童年記憶及遊戲。摺紙有助於訓練立 體空間思考與加強多角型的概念、對形狀的認知能力。因此在國小、國中的藝術教育中， 摺紙是不可或缺的媒材之一 (吳明富、謝政廷，2011) 。 五、動態視覺化（Dynamic state vision） 動態的視覺經驗可以讓人瞭解整個事件的發生歷程，協助學習者進一步瞭解文字訊 息的內容。配合摺紙步驟以圖像為主，輔以文字，動態展示摺紙動作概念。即將學習者 透過視覺的觀察與思考，發現和理解所要學習的知識概念，以動畫呈現（顏宛青，2005） 。. 8.
(20) 第二章 文獻探討 本研究之目的在以電子書融入合作學習對國小學童摺紙教學之探討，進行實驗教 學，探究其認知負荷及學習成效之影響。根據研究目的，本章透過文獻分析，探討本研 究之理論架構。第一節先說明電子書的定義與相關研究；第二節說明行動載具輔助合作 學習的發展與相關研究；第三節為認知負荷運用在教育上的相關理論及其在學習成效上 的影響；第四節從探討運用電子書進行合作學習融入摺紙教學之優勢。第五節探究視覺 回饋融入教學設計之相關理論。以下分別詳述之。. 第一節 電子書 隨著智慧型手機以及平板電腦的上市，數位學習的載具也變得越來越多元，以往只 能藉由鍵盤和滑鼠輸入的資訊的方式也產生了重大的改變，觸控面板讓我們只需一隻手 指頭就可以輕鬆的進行資訊輸入。這些改變意味著學習環境是隨時隨地，如果學生有任 何問題可以直接進行討論，不用限制於硬體設備（莊雅心，2012）。由於網際網路快速 發展，致使傳統知識電子化加快，現在基本上除了比較專業的古代典籍，大部分傳統書 籍都搬上了網際網路，這使電子書讀者有近乎無限的知識來源(鄭錦文，2012)。 一、電子書的定義 電子書(Electronic Book)是指利用電腦科技將知識內容電子化，並以文字、圖片、影 像、動畫或聲音等方式，加上些許互動式電腦科技來呈現，而以電子或光學媒體為載體 者(黃羨文，1997)。Diana Italo (1991)在研究指出，電子書可看成是一種與文字資料庫 (Textual database)相連接的互動性的知識工具。Philip Barker（1992）認為電子書這個名 稱，是用來描述一種與傳統紙本童書有所區別的新形式書籍。凡是以電子媒介為管道將 文字、聲音、影像傳送出去的媒體均屬於電子書。Feather and Sturges(1997)則提出電子 書是以數位的方式呈現紙本書的內容，內容相似但是呈現的方式不只是單純的文字，可 加入聲音、影像及動畫輔助內容的呈現。因此電子書一般不僅僅是純文字，而添加許多. 9.
(21) 多媒體的元素，在一定程度上豐富了知識的載體。Collins & Brown（1982)的研究指出電 子書能藉由各種軟體所設計的多媒體畫面，使學生的抽象概念具象化，可解釋許多不能 展示的事物和現象，並提供學習者模仿與不斷重複演練的機會。黃家勳（2009）在研究 中也提到，電子書可提供學生多元化的學習情境，提昇學生自主學習及閱讀動機，亦符 合個別化教學原則，可提高教育品質。 本研究所採用的電子書，是指可以透過網路技術將教學內容展示於網頁上，同時藉 由不同載體來呈現的數位內容，得以擴大分享層面的方法與合作學習的過程，希望藉由 此過程減輕學生的學習負荷、提高學習興趣，並增加學習及教學效果。 二、電子書應用在學習活動 以下是國內將電子書應用於學習活動的研究案例，其相關文獻彙整如下：. 表 1 電子書應用在學習活動之相關文獻整理 學者 研究主題. 研究結果. 黃文茹. 運用電子書輔助國小英語教學:以. 結果顯示互動電子書可以提高學. （2012）. 四年級「Super E-Book」互動教材. 習興趣和學習效果，電子書固然有. 為例. 其優點，但也有諸多考量與限制，. （年代）. 教師在實際教學應用上頇使用得 當，才能發揮其成效。. 范慧萍. 國小學童實施虛擬電子書包之研. 虛擬電子書包能有效的減輕學童. （2012）. 究. 書包重量，且不會造成學童身心負 擔。家長對於實施虛擬電子書包持 贊同的意見。. （表續）. 10.
(22) 表 1 電子書應用在學習活動之相關文獻整理（續） 學者 研究主題. 研究結果. 劉惠婷. 教學電子書運用於國小三年級英. 接受教學電子書教學的實驗組學. （2012）. 語學習成效之研究. 生與紙本教學的控制組學生，其英. （年代）. 語學習成就與學習態度有顯著差 異。. 莊雅心. 電子書輔助數位學習成效研究- 以 學習者較喜歡電子書，並且學習成. （2012）. 中華民國邦交國為例. 效優於紙本書。. 周一凡. 以認知學習理論實現平板電子書. 結果分析創意激發、學習態度與學. （2012）. 之研究. 習效果等等，最後實驗結果顯示教 學電子書是優於傳統兒童繪本。. 張育銜. 合作式行動電子書閱讀學習系統. 實驗組使用合作式行動電子書之. （2011）. 之設計與評估. 學習成效優於對照組學習成效，高 互動組之學習成效優於低互動組 之學習成效。且高低成就使用合作 式行動電子書進行學習，在學習成 效上皆有明顯進步。. （表續）. 11.
(23) 表 1 電子書應用在學習活動之相關文獻整理（續） 學者 研究主題. 研究結果. 黃鋑德. 多媒體電子書系統評估及任務分. 多媒體電子書較傳統書籍能包含. （2011）. 析. 更多內容，使用者感到相當滿意，. （年代）. 且能提昇使用者的興趣及學習成 效。. 鄭秀卿. 資訊融入社會領域教學之行動研. 透過簡報式電子書學習，可學習到. （2009）. 究—以製作簡報式電子書為方法. 人際合作、資訊運用與表達的能 力。資訊科技融入社會學習領域教 學的方式能提升學生的學習興 趣，且可促進學生自主學習的習 慣，改善學生學習態度。. （本研究整理） 在這教學多媒體發達的時代，數位教學媒體已成為教師呈現多元教材的利器；教師 如何利用教學多媒體融入教學，選擇、設計合適教材以傳達教學訊息，強化學習者對教 學訊息的認知是很重要的課題（彭文萱，2007）。. 第二節 合作學習 Vygotsky(1978)認為知識的建構是透過群體中同儕的社會互動所產生。Ellis, Gibbs & Rein(1991)與 Miller(2002)皆認為合作學習的活動對於學習、社會互動與動機產生確實 的影響力。學者Huang 和 Liu（2009）的研究中指出，使用者對協作系統接受程度之態 度與意圖，對於學期成效有正向的影響。林彥廷（2010）更提出合作學習能提升所有參. 12.
(24) 與者之學習成效，為目前廣為被應用於教學中的策略之一。為改善合作學習過程中協 調、溝通、交涉、互動問題，可以實施行動電腦輔助合作學習（Zurita & Nussbaum, 2004） 。 一、行動載具輔助合作學習 Reiser（2007）指出1908 年時使用電影、幻燈片、照片、圖片這類的視覺媒體稱 為視覺教學（visual instruction）。直到1950 年代至1995 則是加入了電腦稱為電腦輔助 教學（computer-assisted instruction, CAI）。而Keegan（2002）認為從十八世紀至二十世 紀末，教育趨勢由遠距學習至數位學習，最後到行動學習，並且認為行動學習的網路通 訊可以輔助合作學習。近年來電腦與無線通信所結合的行動科技(Mobile Technology)逐 漸落實到每日的生活中，也已開始運用於學校教育。有相當多的研究提出了各種行動科 技的應用方式，並認為行動科技有益於學生學習。於是Zurita 與Nussbaum（2004）將合 作學習結合行動學習稱為行動電腦輔助合作學習。因此，隨著行動科技的發展，不論在 國內或國外都非常重視行動學習的議題（Chen, Hwang, Yang, Chen, & Huang, 2009; Chen, Chen, Hwang, & Yang, 2010；陳文凱，2009）。 二、行動載具輔助合作學習的相關研究應用 合作學習雖能帶來較好的學習成效，但實施的過程中可能會遭遇一些困難（林坤 燦，1996；劉秀嫚，1998）。在實施合作學習的過程中，可以藉由行動設備的配合而改 善合作學習的缺點。Zurita 與 Nussbaum（2004）將合作學習結合行動學習稱為行動合 作學習，藉此克服合作學習的弱點，包括協調、溝通、交涉、互動。換言之，因不受限 於空間限制而能提供學習者更多的合作互動的機會。國內外將行動載具輔助合作學習的 應用在諸多領域皆可見其成效，以下分別以語文、數學、社會、自然科學、博物館學習、 其他領域等搜集相關研究。 （一）語文方面的應用 在Zurita與Nussbaum（2004）的研究中，實驗組為行動合作學習。以一年級學生為 學習對象，教學科目為西班牙語，學生利用音節（syllable）組成單字（word），其結果. 13.
(25) 顯示實驗組的學生在學習效果上優於控制組的學生。呂韶宜（2008）運用行動設備的可 攜性及同步分享功能，建置一個輔助國小英語學習系統，提供學習者聆聽多樣性與練習 口說的機會，營造學習者聽力與口說練習的環境並增進學習動機與興趣。同樣的，在 Chang, Lan, Chang 與Sung（2010）的研究中，實驗組學生使用行動裝置來進行個別及 合作中文閱讀理解，其結果也顯示學生在閱讀策略及合作學習中有較好的表現。 （二）數學方面的應用 在數學領域方面，在Zurita 與Nussbaum（2007）的研究中，教學科目為數學，學生 藉由交換擁有的虛擬物品數量，達到指定的數量，以此方式學習加法、減法、乘法。其 研究結果顯示，實施行動合作學習的學生不論在互動、學習動機、學習成效方面皆有正 向影響。另外，在江玄宏（2011）的研究中，建置一個輔助教學網站，提供行動裝置上 網使用，主要探討行動合作學習對國小學童等值分數的解題表現與態度之影響。經過教 學實驗後發現行動合作學習的解題表現及態度皆優於講授教學。許家彰（2011）研究中， 更嘗詴應用現今最流行的Android行動設備，建置補救教學系統。實驗組學生使用數學 補救教學平台，結果顯示學習成效優於不使用補救教學平台的學生。 （三）社會方面的應用 在呂博瑋（2012）的研究中，以智慧型手機為平台建置Group Scribbles for Android合 作學習系統（GSA），建立一個以歷史事件之相關知識學習為例之無所不在的腦力激盪 素材蒐集及互動系統。實驗組利用手持裝置快速地來搜集素材，對照組則透過數位相 機、紙本來進行資料的蒐集。結果發現學習者透過提供即時的互動、小組任務以及多媒 體素材的蒐集，對於學習者的學習成效有顯著提升。 （四）自然科學方面的應用 在自然科學方面，Liu, Tan 與Chu（2009）的研究中，透過使用RFID（radio frequency identification）建立一個行動學習系統。實驗組使用行動學習系統，控制組則無。其結 果顯示實驗組學生不僅在學習效果上優於控制組，而且實驗組的學生對行動學習系統的. 14.
(26) 保持正向態度。其中包括該系統能提升學生的學習動機、幫助學生在合作學習中解題及 激發創意。朱嘉慧（2007）在研究中，結合合作學習與PDA之行動載具於自然科「食物 鏈」單元，讓學生與同儕分工合作以完成學習目標。實驗結果可觀察出，遊戲式行動學 習活動能提高學習興趣，及提升學習的成效。藉由與同儕之間的意見分享、請教及討論 過程，讓學習者彼此相互建構知識或澄清觀念。 （五）博物館學習方面的應用 除了在博物館行動數位導覽中加入遊戲、探索、多人互動的設計外，亦可在參觀前 中後規劃各階段的學習行程（徐典裕，2009）。在蕭顯勝、吳姈蓉與洪琬諦（2007）的 研究中，實驗組為遊戲探索式博物館導覽系統，控制組為一般博物館人員導覽。對象為 四年級國小學生，學習內容為博物館展示的歷史與文化，做到身歷其境、合作互動、與 生活結合的學習。其結果顯示遊戲探索式博物館導覽組的學生在學習成效上優於一般博 物館人員導覽組的學生。宋曜廷、張國恩與于文正（2006）更認為博物館行動導覽學習 的設計架構應注重人機與情境的互動，再藉由加入合作學習的設計，可增加參觀群眾間 的互動，避免孤立現象。藉此亦可促進青少年與小學生的參觀動機、注意力和持續力。 張祐瑜（2009）的研究中更結合科技學習與遊戲式教學策略，進而達成博物館學習的目 的，引領學生沈浸在多元化的互動課程。 （六）其他領域的應用 實習護士方面，Wyatt, Krauskopf, Gaylord, Ward, Huffstutler-Hawkins 與 Goodwin（2010）的研究中，實習護士學生在臨床學習環境下透過行動合作學習的方 式有助於知識的獲取，並且認為在此環境下PDA 是非常有用的裝置。在職訓練方面， 盧建亨（2012）研究中，設計與開發了一個內文感知的行動式角色扮演遊戲，為使用者 提供了一系列的學習活動，使他們能夠與在現實世界中的特定的真實和虛擬物件進行互 動。角色扮演式的學習活動，可以讓使用者有興趣，並主動地去學習、解決下一個任務。. 15.
(27) 三、行動載具輔助合作學習的相關研究彙整 以下是國內外將行動載具輔助合作學習應用於教學活動的研究案例，其相關文獻彙整 如下：. 表 2 行動載具輔助合作學習應用於教學之相關文獻整理 學者 研究主題. 研究結果. （年代） 王維程. 電子教科書融入不同 1.電子教科書輔助教學對於學習成效及. （2012）. 教學方法之成效分. 中成就學生幫助最顯著。. 析：以國小六年級社會 2.電子教科書輔助四種教學方式，以 STS 科為例. 教學法成效最顯著。 3.學生對於電子教科書輔助教學的看 法，在「學習狀況」 、 「學習內容」 、 「學 習環境」三個構面上持有正面的認同。. 許靜坤. 輔助英語閱讀與聽力 1.二~四人異質小組的合作閱讀理解程. （2012）. 之適性化行動學習系 統發展與評估. 度顯著優於個人閱讀。 2.學生擁有適性化閱讀教材時有較佳的 學習動機。 3.發現適性化行動個別與合作閱讀理解 皆表現優於非適性化行動個別閱讀， 而且認知負荷減輕。. （表續）. 16.
(28) 表 2 行動載具輔助合作學習應用於教學之相關文獻整理（續） 學者 研究主題. 研究結果. （年代） 盧建亨. 多代理人之行動教育. （2012）. 遊戲 - 以在職訓練為 例. 1.女性使用者對於系統的可用性評估的 中所有因素給予較高的分數。 2.在系統容易使用，系統容易了解和使 用意圖構面，男性和女性使用者之間 有顯著差異。. 江玄宏. 行動合作學習對國小學. （2011）. 童等值分數的解題表現 與態度之研究. 1.行動合作學習在國小學童等值分數的 解題表現優於合作學習。 2.行動合作學習在國小學童等值分數的 解題表現優於講授教學。 3.合作學習在國小學童等值分數的解題 表現優於講授教學。 4.行動合作學習在國小學童等值分數的 態度優於講授教學。. 蔡宗佑. 應用 Android 平台於無. （2011）. 所不在學習之研究. 1.學生在對自然科課程的態度，能提昇 學習效果。 2.對自然老師的態度，能提昇學習效果。 3.對自然科的學習動機，能提昇學習效 果。 4.自然科的學習策略，能提昇學習效果。. （表續）. 17.
(29) 表 2 行動載具輔助合作學習應用於教學之相關文獻整理（續） 學者 研究主題. 研究結果. （年代） 以 Group Scribbles 建 學習者透過提供即時的互動、小組任務以 呂博瑋 （2011） 劉舜崴 （2011）. 構行動裝置上之合作. 及多媒體素材的蒐集，對於學習者的學. 學習系統. 習成效有顯著提升。. 遊戲式行動學習系統 結果證實行動載具可與合作學習做結合並 對合作學習策略的影. 發展，對數位化教學提供參考方向。. 響 張薰方 （2010）. 不同行動學習模式融 1.學習成就方面，實驗組學生知識測驗成績 入古蹟探訪活動對學. 顯著比控制組學生高。. 習成就與認知負荷之 2.鄉土學習態度方面，實驗組有顯著提升。 影響. 3.實驗組低成就學生的認知負荷顯著比控 制組低成就學生高。 4.兩組學生的學習成就、鄉土學習態度、認 知負荷有部份相關。. 呂韶宜 （2008）. 利用 MCSCL 探討同. 1.研究中聆聽多樣性、聆聽次數、聆聽涉入. 儕聆聽多樣性對英語 性、錄音次數等學習行為對英語學習是具 學習之影響. 有正向幫助的影響。 2.學習者在面對面尋找合作學習對象的社 會網路模式，會先選擇易於合作的同伴， 再找成績較優秀的，最後才找與自己交情 較好的同學。. （表續）. 18.
(30) 表 2 行動載具輔助合作學習應用於教學之相關文獻整理（續） 學者 研究主題. 研究結果. （年代） 林怡箴 （2007）. 運用平板電腦支援教 1.能使教師與學生皆獲致良好效益。 師於課堂合作學習活 2.提升教師之教學助益 動之融入與應用. 3.增進學生之學習興趣與合作學習之效 益。 1.實驗組學生使用行動裝置來進行個別及. Chang, Lan,. Mobile-device-suppor. Chang, & Sung. ted strategy for. 合作中文閱讀理解。. (2010). Chinese reading. 2.結果顯示學生在閱讀策略及合作學習中 有較好的表現。. comprehension.. 1.實驗組學生使用行動裝置來進行個別及. Chang, Lan,. Mobile-device-suppor. Chang, & Sung. ted strategy for. 合作中文閱讀理解。. (2010). Chinese reading. 2.結果顯示學生在閱讀策略及合作學習中 有較好的表現。. comprehension.. Huang, Lin, &. Effectiveness of a. Cheng (2010). mobile plant learning. 1.現使用 PD 進行生態觀察可以有效提升學 生的生態觀察能力，也較能有效的進行 自主探索學習。. system in a science curriculum in. 2.結果顯示使用 MPLS 和 PDA 學習，使學 生有效學習。. Taiwanese elementary education. （表續）. 19.
(31) 表 2 行動載具輔助合作學習應用於教學之相關文獻整理（續） 學者 研究主題. 研究結果. （年代） Liu, Chung,. Analysis of peer. Chen, & Liu. interaction in learning. (2009). activities with. 1.結果顯示有配備共同分享畫面的 LCD 顯示器可助於學生互動。 2.讓學生更投入於學習中。. personal handhelds and shared displays. Zurita, &. A conceptual. Nussbaum (2007). framework based on activity theory for. 1.實施行動合作學習的學生在互動及學習 動機有正向影響。 2.行動合作學習的成效有較好的表現。. mobile CSCL. Naismith,. Literature review in. Lonsdale,. mobile technologies. Vavoula, &. and Learning.. 1.行動學習輔具提供了個人化及可攜式的 特性。 2.能支援不同學習者與學習情境的互動類 型。. Sharples (2005). 1.學習者可以學習所觀察到的蝴蝶其相關. Chen, Kao, Yu, &. A Mobile. Sheu. (2004). Butterfly-Watching. 資訊，並確認自我認知中的知識是否正. Learning System for. 確。. Supporting. 2.透過獨立學習的行動讓學習者建構認知. Independent Learning.. 的基模，教學者可以即時給予建議。 3.每個學習者都可以獨立的在戶外進行蝴 蝶生態的學習。. （表續）. 20.
(32) 表 2 行動載具輔助合作學習應用於教學之相關文獻整理（續） 學者 研究主題. 研究結果. （年代） Danesh, Inkpen,. Geney: Designing a. Lau, Shu, &. collaborative activity. Booth (2001). for the Palm handheld. 1.在傳輸交換魚種的過程中，豐富的社會互 動發生著。 2.顯示行動設備的確有助於合作活動的學 習。. computer. （本研究整理）. 第三節 認知負荷理論 1980 年代， Sweller(1988)提出認知負荷理論(Cognitive Load Theory，CLT)。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，是當前有關學習與教學設 計最具影響的理論之一。陳密桃 (2003)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。 本節首先探討認知負荷的類型、來源與減少學生認知負荷的教學方法，並介紹認知 負荷在教學上的應用，最後說明測量方式，以作為本研究的理論基礎。 一、認知負荷的類型 從教學設計的觀點來看，認知負荷可分為三類（楊婷云，2012；Sweller, 2010；洪于 婷，2009；郭秀緞，2006；陳密桃，2003），簡述如下： 1. 內在認知負荷(Intrinsic Cognitive Load)： 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（孫秉文，2009）。Sweller et al.（1998）也認為內 在認知負荷的多寡，與元素互動性有密切的關係。而元素的互動性取決於學習者的學習 動機以及專業知識，也就是基模的可用性與自動化（Gerjets & Scheiter, 2003）。相同學. 21.
(33) 習內容，對具豐富知識與經驗的學習者而言，產生較低的內在認知負荷。 2. 外在認知負荷(Extraneous Cognitive Load)： 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。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)。由於 外在的認知負荷可藉由教學中資訊呈現、訊息組織等的設計而降低，因此，被視為是認 知負荷研究的重點之一（陳密桃，2003）。 3. 增生認知負荷(Germane Cognitive Load)： 又稱為有效的認知負荷，與內部及外部認知負荷有直接關係。指優異的教學示範其 認知過程有助於教學品質的提升（Gerjets & Scheiter, 2003）。指出增生認知負荷也是認 知負荷的來源之一，外在認知負荷會阻礙學習者的學習，而增生認知負荷則會促進學習 者的學習（Pass, Renkle & Sweller, 2003）。藉由適當的教材呈現方式，不但可以降低學 習者的外部認知負荷，同時也可以幫助學習者專注學習內容、建構基模（黃柏勳，2004）。 因此，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。然而，Sweller et al.（ 1998）在研究中提出， 只有在內在認知負荷與外在認知負荷的總和未超出學習者所能負擔的能力範圍（認知資 源總量）時，適當地將增生認知負荷導入學習時，才有助於提昇學習成效，如圖1。. 圖 1 三種認知負荷關係圖 資料來源：本研究整理 二、認知負荷的來源. 22.
(34) Paas與Van Merriënboer (1994)認為，認知負荷的來源是多重的，不論是學習者本身 因素、外在環境要求，或是兩者的交互作用，都可能造成認知負荷。認知負荷可視為一 個多層次的構念，包括因果要素與評估要素，如圖2 所示。. 圖 2 認知負荷構念圖 資料來源：Paas & Van Merriënboer.1994 因果要素是認知負荷的主要來源素（翁嘉鴻，2001；黃柏勳，2004；陳密桃，2003； 陳彙芳，1999），評估要素是認知負荷導致的結果；認知負荷的影響來自於許多向度， 包含了任務/環境的特性，如：任務結構複雜度、時間壓力等；學習者特性，如：先備知 識、認知能力等；以及兩者間的交互作用，如：動機、績效等。而用來評估認知負荷的 向度包括心智負荷、心智努力及工作成效，其中心智負荷是因任務或環境要求而產生之 負荷，心智努力是學習者真正用於完成任務所付出的負荷總量；而工作成效是指學習者 的表現（郭秀緞，2006；Paas & Van Merriënboer, 1994）。 三、減少學生認知負荷的教學方法 黃巧琪(2004)針對學習者產生認知負荷的來源，提出了一些能協助教師減少學生認 知負荷的教學方法。分述如下：. 23.
(35) (一)降低內在認知負荷 學習者的經驗、動機與先備知識等因素，是影響學習效果的原因。相同的內容對不 同學習經驗者來說，會造成不同程度的內在認知負荷（莊謙本、黃議正、沈家伃，2011）。 因此為了降低內在認知負荷，應充實學生相關先備知識，培養相關的專門知能，才能提 高教學效果。另外，學習者在面對高度複雜的學習教材時，可透過安排適當的呈現順序 以降低教材本身的內在認知負荷。Pollock, Chandler 和Sweller（2002）的研究指出，相 對於所有訊息一次呈現，把訊息分解成獨立小段依次呈現的這種教學形式，發現對初學 者相當有助益。 (二)降低外在認知負荷 隨著資訊科技的發達，透過多媒體的方式呈現教材，可增進學生的學習動機。魏婉 貞（2007）指出教學軟體的內容組織設計不當，或過於繁多的媒體資訊呈現，也會模糊 了教學目標，造成學習者認知負荷的產生，形成反效果。適當的教學設計或較佳的教材 呈現方式，不但可以降低外在認知負荷，而且也能幫助學習者專心的將學習的內容加以 組織、整合及建構基模（Brunken, Plass & Leutner, 1999），使學生降低外在認知負荷， 並有效地建構基模。此時教師可透過適當的鷹架協助Sweller & Chandler（ 1994）認為 當教材中的資訊來源過於分散，而必頇由讀者自行整合時，將會降低學習效果，這種現 象稱為分散注意力效果（split-attention effect）。因此，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（孫秉文，2009）。 (三)善加利用增生認知負荷 Paas, Tuovinen, Van Merriënboer & Darabi（2005）研究指出，動機是決定學習成功 的重要面向，強調動機會增加學習者的增生認知負荷。王全興（2008）教師在教學歷程 中，增加學習者的動機和鼓勵動機低落或學習意願差的學生從事學習的過程，能有效的 使增生認知負荷產生。教師可透過適當的教學設計引導，降低外在認知負荷後，藉由改 良後的教學設計與教材的呈現，以吸引學生專注在學習內容，進而達到基模建構與自動. 24.
(36) 化的認知過程，同時也增加學習動機和專注度，並提高學習效果（魏婉貞，2007）。當 外在認知負荷降低時，學習者就有能力來增加增生認知負荷。不過，所有的總認知負荷 量不能超過工作記憶負荷的限制（陳密桃，2003；Van Merriënboer & Sweller, 2005；沈 碩彬，2008）。 四、認知負荷理論在教學上的應用 Paas & van Merrienboer (1994)認為認知負荷是一種多向度的概念，它包含兩種 成份﹕一種是心智負荷(mental load)，一種是心智努力(mental load)。如果學習者對於知 覺的困難度越大，或者學習者覺得在心智上要付出的努力程度越多，則認知負荷就越 大。認知負荷理論的核心主張是教學設計如能考慮工作記憶的角色及限制，教學設計的 品質將可大大的提昇（Cooper, 1998；吳瑞源、吳慧敏，2008）。Sweller（2004）根據 認知負荷負理論，從實徵研究歸結出各種因教學設計而產生的效應，以降低外在認知負 荷。其中與資訊呈現設計相關有：分散注意力效應、形式效應、示例效應，簡述如下 （Cooper, 1998）： （一）分散注意力效果（Split-Attention Effect）是指學習的過程中，當學習者面對多重 的訊息來源，必頇將這些訊息加以整合始可達到學習或理解的目的，若因教材的呈現方 式過於分散，將會增加學習者不必要的外在認知負荷。因此，若能有效整合資訊的呈現 方式，將使學習者免於注意力的分散，進而提升學習效果。 （陳彙芳、范懿文，2000）。 為了減少額外的負荷，許多研究顯示，如果資訊是以實際的整合方式呈現，而不需自行 整合時，則可以去除分散注意力效應。 （二）形式效果（Modality Effect）意指，若把資訊藉由不同的感官刺激來接收，可增 加有效工作記憶區的空間而降低認知負荷，會比使用單一訊息處理的通道形式有較佳的 學習成效（Mayer, 1996; Tiene, 2000）。因此，在多媒體的設計過程中，若能善用聽覺 及視覺的整合雙重媒體的技術，相信對學習成效會有正面的提升。（Mousavi,et al , 1995）。. 25.
(37) （三）示例效應（worked example effect）例子的提供與說明能有助於學習者對於材料的 了解，而在教導有關程序性知識前，若能呈現適當的解題例子，將可以協助學生對於問 題狀態和解題步驟建構出完整的基模，也能降低外在的認知負荷，這就是示例效應對於 學習的正向效益。 上述幾項原則為多媒體設計時可利用的技巧，主要目的在於降低學習者外在認知負 荷，讓學習者能有效率的處理資訊內容。認知負荷的教學設計原則，主要是根據認知負 荷可能產生的情形，運用在教學設計上的原則。因此，教學者在多媒體設計時，也要同 時兼顧教學策略、教科書內容設計與編排、以及教學方式等，以了解教學過程中，可能 對於學童產生認知負荷的情形，亦可根據上述歸納的各項效應來檢視並調整自我的教學 設計（林寀雯，2007）。 五、認知負荷量表 本研究使用的量表採主觀衡量法，是引用張薰方（2010）的行動學習模式融入古蹟 探訪活動認知負荷量表，為參考國內外學者的量表（Paas, 1992；Paas & Merriënboer, 1994；宋曜廷，2000；郭秀緞，2006；魏婉貞，2007；莊雅燕，2009）所編製，探討學 習活動進行時，學生是否因為外在因素導致認知系統過度負載，進而影響學習表現。本 研究在學習者學習活動之後，立即接受認知負荷量表的測驗。採用學習者主觀衡量法的 問卷評量方式，即學習者主觀的評量自己在認知上所受的負荷程度，包括主觀的心智努 力與主觀的心智負荷兩個面向。心智努力得分越高，表示需要花更大的心力才能了解並 學會導覽內容；心智負荷得分越高，表示學習過程的解說方式帶給學習者很大壓力，導 致無法專心學習，這種方式不論在效度、信度、敏感度上，都較生理衡量法為佳，且更 具實用與可行性（張薰方，2010）。. 26.
(38) 第四節 摺紙教學 一、摺紙的貣源與發展 摺紙(origami)是一種將紙張摺疊出各式各樣形狀或物品的紙張摺疊藝術，通常只需 要些許的摺疊步驟就可以組合出多樣化的作品。摺紙藝術在我們日常的生活中隨處可 見，從小孩子玩遊戲時所摺的紙飛機、居家放置垃圾的紙盒、室內裝飾用的擺飾等，都 能夠發現摺紙其實早已廣泛的融入在大眾的日常生活中，同時也扮演一個很重要的角色 (Kobayashi, 1998; Okamura, 1999; 吳明富、謝政廷,2010)。摺紙可以說是一種遊戲，也可 以說是一門藝術，在眾多紙藝技巧當中，最容易入門的大概就屬摺紙，只要有一張方形 紙，不需要利用任何工具的切割黏貼，透過雙手的摺褶，便可以隨時隨地創作。 摺紙的歷史悠久，已難考究。因為在人類的歷史中，摺紙早已與日常生活結合(Lister, 1995)。一般相信，自從有了紙張的產生，摺紙的歷史就已經開始。因此，摺紙的歷史 可以追溯至東漢時代蔡倫改良了造紙的技術，使得紙張得以普及使用。當時的紙張除了 被人們用於書寫、記事與繪畫之用，同時也被當作摺紙的媒材，不僅被用於祭祀當中， 更成為兒童進行消遣娛樂的一門傳統藝術。然而，雖然摺紙是源自中國，但是卻是在日 本才真正得到發展（香港摺紙社，2009）。 二、摺紙教學的相關研究 今日摺紙雖然普遍於世界各地，但最普及的地方還是日本。日本人把摺紙當成國 粹，在中小學開設必修的摺紙課程。在日本人看來，摺紙有利於培養藝術素質和創造力。 孩子在摺紙的過程中，一定會不斷地發揮其創造力，想出更新穎的玩法，這就是孩子的 本能。在幼兒智能發展歷程中，手眼協調是幼兒獲得知識經驗的重要媒介，透過與幼兒 遊戲活動或手部運動給予適切的刺激，促進中樞神經系統的活力，提高腦活動的水準（林 風南，2002）。摺紙講究對稱並且需要高度的耐心，藉此培養孩子的幾何對稱性及空間 的立體感。在完成作品的瞬間，將一定會看見在孩子們的眼中閃耀著無比的成就感（游 韻馨，2010）。摺紙活動與幾何及空間概念有著密切的關係，近年來在教學上常被應用. 27.
(39) 於數學的學習，也就是藉由摺紙活動來學習數學尺規作圖。 洪新富（2011）認為喜歡 摺紙的小孩，除了手腳、思考較靈活，尤其是幾何觀念，而其在性向測驗中「空間推理」 及「機械推理」也較其它人高出許多，而這多得歸功於紙張的幾何特性，及摺紙後化成 立體的空間特質。有關摺紙運用在教學上的相關文獻，本研究彙整如表3 所示。 表 3 摺紙運用在教學之相關文獻整理 學者 研究主題. 研究目的. 林鼎文. 多媒體動畫融入摺紙教學之. 主要探討摺紙動畫步驟教學與一般傳統圖. (2012). 學習成效研究. 片教學，對國小學生在摺紙基本概念的學. （年代）. 習效益，以瞭解學生在不同教學法下的學 習成效是否有所差異。. 許珮嘉. 運用多元表徵進行國小六年. 引導學童先藉由摺紙操作以表徵分數的整. (2012). 級學童分數乘法補救教學之. 數倍、整數的分數倍以及分數的分數倍；. 研究. 再藉由摺紙操作結果畫下表徵圖以強化學 童對分數乘法的理解；進而以符號列式記 錄並推導算則。. 陳慧英. 摺紙創意教學對國小學童圖. 根據「問、想、做、評」的創意教學模式，. (2012). 形創造力發展之影響. 設計一套以創造思考技法之「創意十二訣」 為核心概念的「摺紙創意教學」 ，作為研究 教案進行教學，期待提升學童圖形創造力 的發展。. （表續）. 28.
(40) 表 3 摺紙運用在教學之相關文獻整理（續） 學者 研究主題. 研究結果. （年代） 李祐宗. 國中數學單元√2的應用─從. 利用摺紙來驗證數學的幾何問題並引貣學. (2011). 學習紙張開始. 譚克平、. 運用摺紙提升學生尺規作圖. 介紹摺紙動作如何轉換成為尺規作圖動. 陳宥良. 技巧. 作，另外說明進行摺紙教學時應留意的事. 生學習興趣及提升學習成效。. 項，以及學生學習摺紙動作時遭遇的困難。. (2009). 陳宥良. 探討國中三年級學生透過摺. 利用直觀的摺紙經驗幫助學生學習尺規作. (2009). 紙活動進行尺規作圖補救教. 圖。探討國三低學習成就學生透過摺紙活. 學之成效. 動進行尺規作圖補救教學之成效。. 李怡慧. 製造科技課程活動─製作紙. 以摺紙遊戲引貣學生學習動機，引導學生. (2008). 飛機及發射器. 將科技創造力概念落實於動手製作的活動 中，進而對製造的世界有更深入的認識。. （本研究整理）. 三、摺紙空間能力的探究 摺紙仍是一種將二維物體的紙張，摺成三維物體的動作技能活動。摺紙者可以嘗詴 了解各個圖解之間的關係，從中獲得一個空間與方向的概念，如此一來將會有助於後續 的摺紙步驟（謝政廷，2011） 。根據學者McGee(1979)的觀點，空間能力是指個體能在心 中以想像的方式來旋轉、移動圖像，同時圖像不因著改變方位而造成個體的混淆。他認. 29.
(41) 為空間能力可分為視覺化和空間導向兩種。評量視覺化的測驗都包含心中以想像的方 式，將心像所呈現的刺激物加以旋轉、翻轉或扭曲等的能力。在這樣的能力之下，心像 似乎包含對一個內在組成部分發生變動的輪廓，進行再認、保留、與回憶等處理過程； 或是再認、保留、與回憶一個三度空間中被操作的物體，譬如摺紙的折疊與展開的能力。 兒童心理學家Jean Piaget提出「認知發展論」，他認為認知發展分為四個階段：感 覺動作期、前運思期、具體運思期、形式運思期。其中，具體運思期正是七至十一歲的 兒童認知發展階段，此階段的學生會根據自己的具體經驗思維來解決問題，也就是當他 們面臨問題時，其推理思維能力只限於眼見的具體情境或熟悉的經驗（張春興，1996）。 個體的發展若邁進了形式運思期時，可以運用豐富的想像力來進行思考，而空間能力的 發展亦是由實物漸進到抽象的過程。因此在兒童年幼之際，若能給予摺紙、捏陶、幾何 木板等學習材料讓他們去具體地感覺，是相當重要的。以摺紙做為教學工具的幾何課程 中，可有效的培養學生發展空間視覺化能力及三維物體視覺化能力。而摺紙步驟是靠二 維物體圖示來說明的，所以看懂圖示間的轉換是摺紙的關鍵。 因此，在教學活動的安排與設計時，可以運用具體化的教學輔助工具，使學生在學 習時得以透過具體的操作來幫助其思考，進而解決問題。本研究將電子書融入摺紙教學 活動中，期許學生可藉由平板觸控功能這種直覺式的操作動態視覺回饋介面，具體的摺 紙操作配合相關原理的運用，提高學習成效。. 第五節 視覺回饋的基礎理論 回饋是指個體反應之後，經由任何線索而獲悉反應的結果。可以幫助學生維持學習 動機和興趣，也可以幫助學生成功的學得知識內容（張伶宜，2007）。更可有效校正錯 誤，並幫助技能進步的重要線索（莊哲偉，2010）。一個有效的回饋應提供能增進動作 技能表現或結果的建議，並能在觀察學生已做了足夠的練習後，再對其表現提供結果的 回饋，將有助於學習的進步，也更能激發學生繼續努力的練習(Keh, 1992; Wulf & Pfeiffer,. 30.
(42) 2005；陳榮章、王琦正、譚醒鴻，2010)。學習者從媒體所呈現的影像中，透過視覺、 知覺與記憶的互動關係上，可建構出最適當的動作學習模式，並且從適切的動作技能觀 察學習中，獲得適當的修正與回饋（Bandura, 1993）。Weiss & Klint（1987）也特別強 調視覺或影像媒體在動作技能的模擬示範，比在其他學科領域中更為重要。 一、回饋的來源 回饋來源包含內在回饋 (intrinsic feedbck)與外在回饋 (extrinsic feedback) 兩種類 型 (Magill, 1989) 。內在回饋是動作必然的結果，動作過程中自然產生、不假他人告知 自然可獲得的訊息 (Newell, 1991)。即學習者在技能學習過程中，察覺自身技能表現的 情形。而外在回饋指非產生動作會直接產生的訊息，而是由外界對於動作結果所得到的 訊息 (Newell, Morris, & Scully, 1985) 。口語動作修正的回饋對提昇技能表現的準確性 是不夠的，頇配合示範動作或錄影帶的拍攝動作放映等其他回饋訊息，才能有效幫助其 準確性。回饋給予之目的在提供學習者動作本身有關的訊息，使其動作表現與學習目標 更為貼近（宋亭萱，2011）；並且指出在眾多的動作控制實驗中，視覺回饋常被用來作 為輔助的一項工具，當教學者在提供外在回饋時，其中大部分是以視覺訊息的形式出現 的，因為視覺是我們在感覺系統裡最常使用的一種知覺。 二、視覺回饋的優勢 根據Morrison & Reeve（1988）的研究指出，視覺性的刺激是提供技術性、動作性 知識最直接也是最有效的傳達方式。透過視覺的呈現，技術性的知識內容得以具體提供 文字敘述所無法或難以表達的抽象觀念、結構與關係 （Eckrich, Widule, Shrader, & Maver, 1994; Ellis, 2003）。Weiss & Klint（1987）也特別強調視覺或影像媒體在動作技 能的模擬示範，比在其他學科領域中更為重要。在現今多媒體科技蓬勃發展與運用下， 影像回饋方式已漸被國內研究者所採用，且多數研究結果顯示視覺回饋能有效提升動作 技能與表現，是一種能提高學生學習興趣與學習成效的好方法。（Magill, 1993；Schmidt, 1988；陳定國，2002；簡桂彬，2007；孫嘉億，2011）。在科技整合的教學環境中，平. 31.
(43) 板電腦除了具有視覺化的效果外，也可以將一般教室中的教師、教科書及板書等文字、 語言、圖形及符號，以多重表徵的方式來組合教學素材呈現出來，並可以將課堂上教室 中無法做到的外在動態表徵（dynamic external representation）方式，利用數位化環境的 動態連結，將概念中的所有表徵一貣呈現在畫面中（謝哲仁，2001）。因此，本研究藉 由電子書透過動態圖像的方式提供學習者強而有力的學習與知覺經驗，讓學習者形成動 態連結的內在回饋，使學習者的抽象概念能有更明確的知覺的經驗。 四、本章總結 由上述可知，合作學習已經行之多年，諸多研究顯示合作學習在教學方面，學生不 僅能有良好的學習成效，亦能提升學習態度。運用電子書進行合作學習在各領域上皆能 看見其應用，而本研究透過電子書的輔助更可改善實施合作學習時，組員之間的互動問 題。除此之外，在視覺回饋的摺紙教學過程中，電子書進行合作學習能提供豐富且多元 的學習情境與學習模式，並藉由適當的教材呈現方式發展空間視覺化能力及三維物體視 覺化能力，減輕學生學習負擔。因此透過電子書進行合作學習摺紙教學是良好的教學方 式之一。更期許高互動的教學環境與電子書學習模式之建構能為各領域提供教學實務上 的協助。. 32.
(44) 第三章研究方法 本研究旨在利用行動學習的特性，探討電子書進行合作學習對國小學童摺紙教學對 學生學習成效、學習動機與認知負荷的影響。採用準實驗設計進行研究。本章共分為五 小節，第一節為研究架構，第二節為研究對象，第三節為研究設計，第四節為研究工具 及第五節實驗處理，茲分述如下。. 第一節 研究流程 學生在行動學習的過程中，透過行動載具提供的多樣性教材與學習者合作互動，相 較於傳統的教師講授或是教科書單純的資料呈現，更能引發學習興趣與動機。然而，考 慮到學習者本身的學習態度以及學習環境的複雜性等因素，這種結合行動載具不同於以 往的上課方式是否會加重學生的認知負荷而影響學習成效，也是本研究探討的重點。 在實驗之前，先進行學習成就測驗前測及摺紙學習動機、認知負荷量表施測，接著 再進行為期九堂課實驗教學，實驗組施以電子書進行合作教學，控制組則是一般傳統合 作學習教學，待實驗結束後再施以學習成就測驗後測及摺紙學習動機、認知負荷量表施 測並接受動作技能測驗。最後針對實驗結果進行分析，了解其學習成效、學習態度、認 知負荷的影響，將實驗結果整理分析後撰寫成研究結果。本研究之研究流程如圖3 所示。. 33.
(45) 圖 3 研究流程. 34.
(46) 第二節 研究對象 本研究以國小三年級學童為研究母群，實驗樣本取自於台中市某國小三年級四班學 童，二班為實驗組，進行電子書進行合作學習摺紙教學；另二班為控制組，進行一般傳 統合作學習摺紙教學。四班均由研究者進行為期四週的實驗教學。本研究之研究對象共 117人，其中實驗組男生30人，女生30人，共60人；控制組男生28人，女生29人，共57 人。以下為各組研究樣本人數，如表4 所示： 表 4 研究樣本人數 組別. 性別. 總人數. 男. 女. 實驗組. 30. 30. 60. 控制組. 28. 29. 57. 合計. 58. 59. 117. 第三節 研究設計 本研究採準實驗研究法(quasi-experimental method)之不等組前後測設計，以國小三 年級摺紙教學課程為研究主題，將研究對象分為實驗組與控制組，實驗組接受電子書進 行合作學習教學法，控制組則接受一般傳統合作學習教學，即未實施電子書進行合作學 習教學法，並藉由實施學習成就前後測進行比較實驗組與控制組之學習成效的差異。本 研究在進行實驗前，實驗組與控制組均以三年級上學期藝術與人文學期成績為前測成 績，並以此成績作為共變項。接著實驗組以電子書進行合作學習之教學實驗，於教學實 驗結束後，實驗組與控制組均接受學習成就測驗之後測。以下為本實驗設計的研究變項 之間的關係架構圖，如圖4 所示。. 35.
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