MCAI對國小資源班學生數學學習成效之影響—以體積與容積單元為例

(1)

國立臺中教育大學特殊教育學系

碩士論文

Department of Special Education National Taichung University of Education

Master Thesis

MCAI 對國小資源班學生數學學習成效之影響

—以體積與容積單元為例

A Study of Computer-Assisted Instruction on the Mathematical for Students of resource room - Taking unit of volume and capacity for

Examples

蔡宜靜

Yi-Ching Tsai

指導教授：侯禎塘博士

Advisor：Chen-Tang Hou, Ph. D.

中華民國 101 年 6 月

June,2012

(2)

I 謝誌本論文得以順利付梓，實非一人之力得以完成，回首就讀研究所及撰述論文期間，真心感謝一路提攜我、關心我的師友、家人們，沒有你們，不會有今日的我。首先，這篇論文的完成最要感激指導教授侯禎塘老師的悉心指導，自進入研究所就學已涉二年，能接受禎塘老師的指導，實屬榮幸。老師學識淵博、治學嚴謹，故聆聽老師授學，總是獲益良多。在撰寫論文期間，無論是研究論題的構思、研究過程的疑難，乃至遣詞用字的琢磨，老師總是傾囊相授、不厭其煩地給予我指導；且鼓勵學生上進，為我指點迷津，因此每次向老師請益，都能因而提振信心，獲得激勵。同時，誠摯感謝朱經明老師與吳柱龍老師，兩位老師學無所遺，傾囊相授，在口試時賜予學生許多珍貴建議，使本篇論文更臻完備，在此，對於兩位老師表達由衷的尊敬與謝意。當然，也要感謝在研究所階段，建立我正確的治學態度、指點我研究之道的老師們－洪榮照老師、莊素貞老師、王欣宜老師、王淑娟老師、高明志老師等，使我精益求精，進入學術的殿堂。另外，感謝宏旻學長、蔭禎學姐不吝的提供各種意見和想法，在百忙之中還要撥空回答我各種疑惑，因為有您的協助，使本文可以順利完成，在此一併致上由衷之謝意。還要感謝研究所同窗玉嵐、旻萱、玉婷、昱豪、鴻源的關懷之情，感謝大家在就讀期間給予我的照顧與最後衝刺期間的打氣，這份同窗情誼，令人永難忘懷。最後，我要感謝支持我上進、陪伴我成長的前輩、學長、同學朋友們，還有永遠做我的後盾的家人們，因為有你們的支持，我才能全力以赴。要感謝的人實在太多，謹以此文表達我心中無盡感激與謝意。蔡宜靜謹誌 101.6

(3)

II 摘要本研究旨在探討多媒體電腦輔助教學對國小資源班學生在數學單元體積與容積學習成效之影響。研究對象為兩名就讀臺中市某國小資源班的學生。研究方法採單一受試研究法之跨行為多探試設計，自變項為電腦輔助教學，依變項為受試者的三個單元之學習成效，包含「體積與容積的單位」、「體積單元」、「容積單元」。本研究的實驗教學在一學期內執行完畢，所得研究結果如下：一、電腦多媒體輔助教學介入後，能增進受試者「體積與容積的單位」單元之學習成效，且維持期有保留效果。二、電腦多媒體輔助教學介入後，能增進受試者「體積單元」單元之學習成效，且維持期有保留效果。三、電腦多媒體輔助教學介入後，能增進受試者「容積單元」單元之學習成效，且維持期有保留的效果。根據研究結果，最後本研究提出教學與未來研究之建議。關鍵字：電腦多媒體輔助教學、體積與容積、資源班學生

(4)

III Abstract

The purpose of this study was to investigate the effects of multi-media computer assisted instruction on learning volume and capacity for students of resource classes. The two participants were in resource classes of elementary school in Taichung . A single-subject multiple probe across behaviors design was used in this study. The independent variable was multi-media computer assisted instruction. The dependent variables were learning effects of three mathematics units which included, ” unit of volume ”, “volume”, as well as “capacity”. This study was conducted in one semaster. The results of this study are as follows:

1.After the intervention of multi-media computer assisted instruction, effects of two participants in learning “unit of volume and content” are both

significantly increased and the effects are maintained.

2.After the intervention of multi-media computer assisted instruction, effects of two participants in learning “ volume” are both significantly increased and the effects were maintained.

3.After the intervention of multi-media computer assisted instruction, effects of two participants in learning “capacity” are both significantly increased and the effects were maintained.

According to the results, the relative suggestions for teaching and further research are proposed.

Keywords：multi-media computer assisted instruction, volume and capacity,

(5)

IV 目次謝誌………I 中文摘要………II 英文摘要………III 目次………IV 附錄次………V 表次………VII 圖次………VIII 第一章緒論第一節研究背景與動機……… 1 第二節研究目的與待答問題……… 4 第三節名詞釋義……… 5 第二章文獻探討第一節多媒體電腦輔助教學與電腦化適性診斷教學………7 第二節體積與容積……… 12 第三節 ARCS 動機模式之理念與相關研究……… 17 第三章研究方法第一節研究設計………27 第二節研究對象……… 31 第三節研究工具……… 33 第四節教學設計……… 35 第五節研究程序……… 47 第六節資料處理與分析……… 50 第四章結果與討論第一節多媒體電腦教學對甲生的體積與容積之學習成效分析……53

(6)

V 第二節多媒體電腦教學對乙生的體積與容積之學習成效分析……61 第三節綜合分析與討論………69 第五章結論與建議第一節結論………73 第二節建議 … … … 7 5 第三節研究限制………77 參考文獻……… 79 附錄……… 89

(7)

VI 附錄次附錄一家長同意書………89 附錄二九年一貫五年級數學課程架構圖………90 附錄三受試者多媒體電腦數學教學時間表……… 94 附錄四「MCAI 對國小資源班學生數學學習」教學軟體內容操作說明………95 附錄五多媒體電腦教學結合 ARCS 引起學生學習動機策略………107

(8)

VII 表次表 2-1 國內學者應用電腦多媒體輔助教學在身心障礙學生的教學研究……9 表 2-2 ARCS 模式的四要素……… 20 表 2-3 ARCS 動機設計模式………23 表 2-4 ARCS 動機類別與教學策略………24 表 3-1 研究對象之基本資料表……… 32 表 3-2 「體積與容積之單位」單元教材設計……… 38 表 3-3 「體積」單元教材設計……… 41 表 3-4 「容積」單元教材設計……… 44 表 4-1 受試甲體積與容積單元一「單位」之得分分析………55 表 4-2 受試甲體積與容積單元二「體積」之得分分析………57 表 4-3 受試甲體積與容積單元三「容積」之得分分析……… 59 表 4-4 受試乙體積與容積單元一「單位」之得分分析………63 表 4-5 受試乙體積與容積單元二「體積」之得分分析……… 65 表 4-6 受試乙體積與容積單元三「容積」之得分分析……… 67

(9)

VIII 圖次圖 2-1 ARCS 教學設計模式………22 圖 3-1 研究架構圖………28 圖 3-3 「MCAI 對國小資源班學生數學學習」教學軟體第一單元：「體積與容積之單位」………36 圖 3-4 「MCAI 對國小資源班學生數學學習」教學軟體第二單元：「體積」40 圖 3-5 「MCAI 對國小資源班學生數學學習」教學軟體第三單元：「容積」43 圖 3-6 研究流程圖………49 圖 4-1 受試甲體積與容積學習評量正確率曲線圖………54 圖 4-2 受試乙體積與容積學習評量正確率曲線圖………62

(10)

1

第一章緒論

本研究旨在探討結合 ARCS 多媒體電腦輔助教學對國小資源班學生數學學習成效之研究。本章共分三節：第一節為研究背景與動機；第二節為研究目的與待答問題；第三節為名詞釋義。茲將本章內容分述如下：第一節研究背景與動機數學是科學與科技的基礎（Lofland,1992），世界各國在國民教育中對數學基礎極為重視，但「數學」對於大多數的國小學生來說始終是困難的，甚至會有部分學生排斥它，不及格的學生比率為所有科目中最高（蕭阿全，1984），這對於還只是基礎學習的國小數學來說顯然不是好事，基礎打得不好，必然會影響到國中甚至是高等教育，且分數差距會逐漸遽增。在數學學習單元中體積與容積概念的例子在生活中是隨處可見，如一個正方形盒子可以裝幾個蛋糕；一間教室其空間體積；一瓶一公升鮮果汁要分給 4 位同學，每個人可分得幾公升；美麗的水族箱其容積是多少…… 等等，對學生來說一點也不陌生，但是，因為體積與容積牽涉的概念複雜，其中包含幾何圖形的概念、測量的概念、立體空間推理、單位轉換的能力等，因此對學生在學習的過程中有許多的困難（沈佑霖，2003；高敬文， 1989；Piaget,1974）。許多研究結果發現，學生在學習體積與容積單元的時候較偏重算術方面，老師常常在學生還沒有掌握意義之前就開始教導學生數學公式，因此學生往往是知其然而不知其所以然，盲目的套用公式，當碰到更複雜、非例行性的問題時，就無法進行解題（沈佑霖，2003；陳光勳，2000,2002；陳鴻綸、曹雅玲，2005；Battista & Clements,1996；Battista & Clements,1998；Cohen, Moreh ＆ Chayoth,1999）。因此，「體積與容積」是屬於會令學生感到困難甚至排斥的單元之一。

(11)

2 傳統的數學教學始終都是以紙本及平面圖像為主，因此對於需要立體概念的「體積與容積」自然需要更多的空間概念及想像力，再加上單元中的體積單位和容積單位的換算，更需要學生去記憶和理解。而不管是空間概念、對立體圖形的想像力，或是對單位換算的記憶和理解而言，對於基礎不夠扎實的學生在學習上必然需要花費更多的心力來學習，且不一定能達到期望的成效。更何況對於資源班的學生來說，在數學學習上更加困難。近年來由於網際網路的普及，大多數學生對於電腦和網路使用可說是相當熟悉，也非常感興趣，因此藉由學生對於電腦網路的興趣，和資訊軟體多樣化的功能，利用資訊融入教學的教法便應運而生了。數位教材的確能夠引起學生的學習興趣，並增加學生的學習成效，更可以有效節省教師的人力，且增加教學的效率（吳玫君、施淑娟、許天維、陳淑勤，2008）。因此在電腦及網路非常普及的現在，將多媒體電腦教學融入學生課程學習，藉以提昇學生的學習興趣，並減低學生在學習上的理解障礙，是教學者可以努力的一個目標。但是現今國小資訊教育相關課程多數偏重在電腦及軟體操作方面的訓練，而忽略了整體概念和學習態度，導致學生只會操作電腦，學習時偏重科技導向，卻不知如何應用電腦解決學習及日常生活中的問題，且缺乏正確的使用觀念和態度(魏旭鴻，2003)。因此，須從學生的學習為出發點進行教學活動的設計，引導學生主動探究知識，發現與解決問題，以激發學生的潛能及學習動機。動機是一種促進個體進行各種行為的內在動力，是學生獲得學習成效的關鍵因素之一，對學習者付出的努力、參與程度和持續的時間有著關鍵的影響(張志全，2004)。動機對學習成效是很重要的，特別是在以科技為媒介的學習環境中，動機能夠促使學習者積極主動參與學習 (Small & Gluck,1994；Lee,2002)。Keller 根據內在與外在的觀點，發展一個全面性的 ARCS 動機模式：Attention (注意)、Relevance(相關)、Confidence(信心)、Satisfaction(滿足)，適用於任何形式的教學，有助於提升學習動機

(12)

3

(Kocaman, Kiraz & Ozden, 2008)，是一套用來改善教學材料、教學者行為以及課程單元對學習者動機吸引力的系統，必須有效的整合其他教學設計模式，才能發揮最大的教學效果(Keller,1984)。

在將資訊融入教學的觀念下，郭伯臣及曾彥鈞（2007）結合貝氏網路與知識結構理論發展出能同時診斷學生子技能與錯誤類型的電腦適性診斷測驗系統（Bayesian networks based adaptive testing,簡稱BNAT）。此系統經過許多專家診斷結果與訪談，認為其診斷具有統計上的一致性，因此，此模式評估之效標是適當的（施淑娟，2005），可以協助教師解決許多教學上的難題。這套系統不但可以利用電腦及網路提供即時的線上診斷學習，更可以立即給於學生表現不理想的部份進行補救教學，根據不同學生的作答反應，給予不同的解題方式，實地的建構出一個實體的線上學習診斷系統，讓學生可以透過網際網路，在不同的時空下，隨時隨地的上網診斷以了解自己的學習成效（林垣圻，2006）。如此一來，學生不但可以在有電腦及網路的地方隨時隨地進行學習與複習，更可以在電腦的協助下，超越紙本的平面學習模式。因此一套配合教材內容，針對教學而產生的線上學習系統，生動的影音和針對錯誤進行教學的課程，更可以讓學生在學習上更有興趣也更有效率。資訊科技唯有與適切的教學策略作搭配，方能使教學達到良好的成效。本研究將以數學單元中「體積與容積」為教學內容，配合九年一貫能力指標「5-n-19：能認識體積單位「立方公分」及「立方公尺」間的關係，並做相關計算。」、「5-n-20：能理解長方體和正方體體積的計算公式，並能求出長方體和正方體的表面積。(同 5-s-07)」及「5-n-21：能理解容量、容積和體積間的關係。」，參考「貝氏網路」的電腦適性診斷測驗出來的錯誤類型，設計出結合 ARCS 動機模式之多媒體電腦輔助教學策略作為教學架構，希望透過此教材對數學學習動機、學習滿意度與學習成效之影響得到相關的結論與建議，提供特教教師教學之參考。

(13)

4 第二節研究目的與待答問題壹、研究目的綜合上述動機，本研究具體之研究目的在探討多媒體電腦輔助教學對國小資源班學生數學單元體積與容積概念的學習成效。貳、待答問題依據上述的研究目的，延伸列出的待答問題如下：一、多媒體電腦輔助教學對增進資源班學生「體積與容積的單位」單元之學習是否有立即與保留的教學效果？二、多媒體電腦輔助教學對增進資源班學生「體積」單元之學習是否有立即與保留的教學效果？三、多媒體電腦輔助教學對增進資源班學生「容積」單元之學習是否有立即與保留的教學效果？

(14)

5

第三節名詞釋義

壹、多媒體電腦輔助教學（multi-media computer assisted instruction，簡稱 MCAI）所謂媒體(Media)，簡單的說，媒體就是用來傳遞訊息的媒介。多媒體電腦輔助教學乃是藉著電腦硬體的設施和各種軟體所提供的功能，結合教師的教學理念、教材內容，由電腦整合後，運用文字、聲音、圖形、動畫、影像及視訊等不同的媒體型態整合成為教材內容，以生動、活潑、多樣性和富變化的效果進行教學的工作，藉以帶動上課的氣氛（陳明溥， 1995）。本研究中所稱的「多媒體電腦輔助教學」是研究者採取臺中教育大學測統所所設計的結合知識結構與貝氏網路(bayesian network)之電腦適性測驗為診斷工具，針對受試學生進行測驗及評估所診斷出的錯誤題型，結合 ARCS 動機模式所設計的教學單元及電腦輔助教材。貳、體積與容積體積，指的是物體所佔空間的大小；一物體所占空間的大小，可定義為空間的度量（李惠貞，1981）；指物件佔有空間的大小。體積含有長、寬、高、厚度等在空間占有量的大小，為三維物體，代表三維空間的量。而體積佔空間量的大小，乃藉由物件堆疊以後，數算所堆積物件單位量計算出體積的大小。容積，指的是容積代表的是實體內可負載的量；容器可裝載的最大液量 (如：水量)。一個容器可以容納（裝得下）的最大體積，就是容器的「容積」。容積和容量的差別在於容積裝的是固體，容量裝的液體。體積也可以看成是被容器所裝的量：放一個物體進入液體中所排出的量、單位的數。本研究中「體積與容積」教學單元內容是指「體積與容積之單位」、「體積」及「容積」等三個教學單元。

(15)

6 肆、資源班學生資源班係指在固定教室，提供教育評量、直接教學或其他特殊需求的服務，以協助有特殊需求學生就讀普通班的一項特殊教育安置方案（張蓓莉，1999）。資源班學生的學籍屬於普通班，學生部分時間至資源班接受資源班教師之學業及行為之輔導（胡永崇，2000）。本研究之資源班係指經特殊教育學生鑑定及就學輔導會（簡稱鑑輔會）核定安置之二位臺中市身心障礙學生，大部分時間於普通班接受教學，部分時間於資源班，接受適性或補救之個別化教學與輔導。

(16)

7

第二章文獻探討

本章共分三節，第一節為多媒體電腦輔助教學與電腦化適性診斷教學；第二節為體積與容積；第三節為 ARCS 動機模式之理念與相關研究。第一節多媒體電腦輔助教學與電腦化適性診斷教學壹、多媒體電腦輔助教學一、多媒體電腦輔助教學的定義

多媒體電腦輔助教學（Multimedia Computer Assisted Instruction，簡稱 MCAI）是一種學習型式，也是一種教學型態，意即教學者利用電腦軟體的設計，以彌補學生在學習上的不足(鄒小蘭，1994)。所以，電腦輔助教學是以電腦作為教學媒體，協助教師輔助學生學習教材，並達到個別化、補救教學或精熟學習的編序教學活動(林永吉，1990)；另外，電腦輔助教學亦是一種雙向的教學模式，除可輔助一般課堂教學上不足，也可彌補一般教學媒體(如錄音帶、錄影帶)單向教學的缺點，提供個別或個別化之一種教學環境（李春雄，2001；Parette, Blum, Boeckmann & Watts, 2009）。

如何運用各種教學來提高特殊需求學生之學習興趣及學習成效。隨著資訊科技的日新月異，多媒體的使用已成為大眾日常生活當中不可或缺的工具。「資訊融入教學」已被許多研究者認為，增進特殊需求學生學習之一適切且有效之措施（孟瑛如，2001）。在學校教育中將多媒體應用於教學，也為傳統的教學與學習帶來不同的新氣象，突破傳統教學與學習，讓教學的過程與內容更加豐富生動，也提升學生的學習動機及學習專注力。資源班學生在知識保留能力上普遍較弱，多半教過即忘，此乃困擾特教教師之一大問題（邵淑華，1996），資源班學生在學習上常有注意力不

(17)

8 易集中與維持、記憶能力困難、學習的接收能力較為緩慢與薄弱（鈕文英， 2008），這些學習特徵導致身心障礙學生學習上的困難。而多媒體影像的視聽效果令人印象深刻，會刺激大腦的學習，身心障礙學生的學習就是需要多感官刺激及富有趣味性的教學方式，以增進其記憶力及注意力（朱經明，1999）。多媒體教學設計裡的圖像、動畫、聲音等特色，是隨時可行、方便、成本低、易於學習，又能增加學生學習興趣的素材(Kaderavek & Justice, 2002)。多媒體電腦輔助教學（MCAI）除了能針對不同學生施予不同回饋，提供不同的學習速度，亦可累計學生的學習成就，給予適性的評量，因而被認為是最能達成個別化教學目標的教學模式之一（張再明、陳政見， 1998）。Kulik ＆ Kulik (1986) 發現使用電腦輔助教學系統之後，學生成績進步了 11％，學習態度提高 32％。電腦輔助學習可以協助低成就的學生有效進行學習。國內學者以電腦輔助教學方案不同類別對特殊學生進行教學之後，發現學習成效有進步（張英鵬，1993）。而以電腦輔助教學在特殊學生數學教學方面的研究成效亦多肯定（張綉真，2003；張英鵬， 1993；曾振家、謝哲仁，2002），建議老師可加以採用。為達成個別化教育目標，教育部（2010）修訂的「特殊教育課程教材教法及評量方式實施辦法」第 7 條特殊教育之教法實施方式中，資源運用方式包含科技及資訊輔具輔助教學。由此可知，教導身心障礙學生時，多媒體教學是個相當值得運用的策略。二、MCAI 之應用因身心障礙學生在學習能力、學習速度與學習表現等表現均較同年齡之學童低，且個別差異也大。多媒體電腦輔助教學能配合學生的程度進行個別化的教學與練習，所以能有效提升身心障礙學生學習數學的動機和成效（王華沛、李品蓓，2002）。 Hannaford（1983）認為電腦在特殊兒童的教學應用上具有以下優點：

(18)

9 （一）個別化：電腦可依不同的學習者能力給予適其程度的教材。（二）增進學習動機：在電腦教學的互動中，學生較能免於失敗的威脅，且增強的設計內容可提高身心障礙學生的學習動機與興趣。（三）交互作用：提供立即性的回饋。教育部（2010）修訂的「特殊教育課程教材教法及評量方式實施辦法」第6條中也提到：「實施特殊教育之教材編選應保持彈性，依據學生特質與需求，考量文化差異，結合學校特性及社區生態，充分運用各項教學設備、科技資訊及社區教學資源，啟發學生多元潛能。」如何將電腦教學應用於教學上是現今特殊教育所關注與推行的。綜合國內學者應用電腦多媒體輔助教學在身心障礙學生的教學研究，教學結果均具有顯著成效，綜合摘要如表2-1：表2-1 國內學者應用電腦多媒體輔助教學在身心障礙學生的教學研究研究者研究對象研究方法課程設計研究結果黃富廷（2000）啟智學校抽取161位高職部智障學生問卷電腦輔助學習成效受試者對電腦課會產生高於傳統教學的學習動機江鈞正（2004）隨機抽樣六班國小五年級學生叢集抽樣方法數學科應用問題能有效提昇學生的應用問題成績，並提高學生學習應用問題的興趣。孫碧霞（2004）四名國小四年級學習障礙學生個案實驗研究法中之跨受試者多重基線設計數學領域分數概念學習能協助實驗對象達成教學目標，並減少分數概念的錯誤反應，可提供教師作為有效的教學工具。

(19)

10 表2-1 研究者整理將多媒體電腦教學融入學生學習中不但能提高學習動機與興趣、維持學習者的注意力，更可以提供充分練習的機會，甚至可以個別化的方式進行學習，依據學生的能力和教材的難易調整學習速度；在互動方面，透過多感官教材內容的呈現，針對學生的作答情形，給予不斷提示和教導，不僅縮短學習的時間，更增強學習後的保留效果（蘇麗芳、莊素貞，2011）。因此，教學者若能設計出適當的多媒體教材進行教學，對身心障礙學生的學習必有相當的助益。鄭人豪（2005）三位國小輕度智能障礙學生單一受試實驗設計中的跨受試多試探加減法應用問題學習能有效提升三名受試者解決比較類應用問題之能力，且具有保留效果。蔡靜怡（2010）某國小集中式特教班的學生單一受試研究法之跨行為多探試設計時間概念學習能增進兩名受試者各單元之學習成效，且具有立即、維持、類化效果。對兩名受試者的時間概念有正向之影響。傅萍音（2011）一名國小中度智能障礙學生單一受試實驗法跨行為多探試設計時間概念學習能增進受試者各單元之學習成效，且具有立即、維持、類化效果。許琇萍（2011）三名五歲至六歲之智能障礙幼兒單一受試研究法中之跨行為多探試實驗設計智能障礙幼兒數算技能之學習智能障礙幼兒在數算技能之學習具有立即、維持、類化效果。

(20)

11 貳、電腦化適性診斷教學

電腦化適性診斷是運用網路或個人電腦的評量工具，可診斷出個人的特殊能力與學習困難，作為介入或補救教學的基礎。本研究電腦化適性診斷測驗是採用國立臺中教育大學測驗統計研究所研發的「BNAT 適性診斷測驗暨學習系統」（Bayesian networks based adaptive testing﹐

BNAT）。以學生知識結構為基礎編制的電腦化適性診斷測驗，用以診斷評量與補救教學的一套教學系統，它能精確地診斷出學生學習之困難所在，以及犯了哪些錯誤類型，而導致學習的迷思概念，可作為教師教學調整之依據（郭伯臣、楊裕貿、胡豐榮，2008）。本系統以知識或試題結構為基礎的電腦化適性測驗，首先需建立知識結構，並依據此知識結構作為適性測驗的選題策略，期望能提供學生一個適性測驗立即的成績回饋，給學生個別化、量身訂作的補救教學，讓學生知識的建構能有最好的效果。此系統更有耗資千萬打造的教材、教學投影片及教學內容，將資訊融入教學之中，讓學習更生動、更活潑，使學生的知識能夠更有系統的建構（國立台中教育大學測驗統計研究所，2009）。研究顯示：以知識結構為主的國小數學科電腦化適性診斷測驗具強韌性（robustness），即電腦化適性診斷測驗系統之成效在廣泛應用於各單元或其它相關主題時，依然存有良好的表現（黃珮璇、王暄博、郭伯臣、劉湘川，2006）。此外，有研究者將此系統的診斷結果，結合電腦動畫進行補救教學，其效果亦十分地顯著（洪敏甄，2007；黃雅鳳， 2006）。此系統持續擴大其應用範圍，相關研究發現也顯示具有良好成效，能有效提升一般學生的學習動機與數學學業成就（林建福，2008；黃雅鳳，2006；廖久緯，2008），但卻較少被運用於身心障礙學生的教學研究，因此如何應用此一電腦化適性診斷測驗與教學系統，於身心障礙學生的學習輔導，乃本研究所關注的課題之一。

(21)

12 第二節體積與容積壹、體積與容積的理論一、「體積與容積」的意義容積與體積均為空間大小的量。最早想到測量體積方法的是古希臘偉大數學家阿基米德。阿基米德 (公元前287～前212年)是古希臘偉大的數學家兼科學家。有天，國王要求阿基米德設法辨別一頂純金製作的皇冠的真假，阿基米德一開始也想不出辨別的方法，有一天在洗澡時，當他進入裝滿水的澡盆裡，水很自然的從澡盆裡溢了出來，看到這個現象後，他立即想到一個物體放入裝滿水的容器裡，溢出的水的體積就是放入物體的體積。於是他把皇冠和一塊等重的純金塊分別放入裝滿水的兩個容器中，結果兩容器溢出來的水量不一樣多，阿基米德知道：兩個等重的金塊，不管做成什麼形狀，排出的水量都會一樣多，所以他判斷皇冠一定加了其他金屬，不是純金製作，因此得到了國王的重賞。他和牛頓(公元1642～1727年)、高斯(公元1777～1855 年)常被並列為有史以來三個貢獻最大的數學家。（一）體積：物體所佔空間的大小。體積是一個兼具幾何和測量概念的教材，體積的測量活動除了需要具備測量概念的發展之外，還要兼具兒童由知覺空間轉化為表徵空間與概念空間的發展（譚寧君，2000），可定義為物體所佔空間的大小。其單位是立方公分、立方公尺。 Linda、Margaret和Olwen（1984）則將體積的意義細分為四個不同層面的意義（引自譚寧君，1996）： 1、外體積（external volume）。 2、內體積（internal volume）。 3、排他性體積（displace volume）。

(22)

13

4、液積與容量（liquid volume and capacity）。（二）容積：某一具有確定三度空間的周界內的空間大小，通常此空間有容納物質可以隨時存取的功能。換言之，容積是指容器內所裝物體的體積，其單位是毫升和公升。二、體積和容積的關係「體積」是物體所占空間的大小。「容量」是流體物質占滿容器的大小。空體（中間是空的物體）所能容納物體的體積，叫做「容積」或「容量」。容積與體積有著緊密的聯繫，透過排容原理，了解容積和體積兩者的關係；因為「容積」是箱子、油桶、倉庫等所能容納物體的體積，所以計量容積時的計算方法與所使用的計量單位，跟計量體積一般是一樣的。體積單位和容積兩者單位的關係如下： 1 立方公分＝1 毫升＝ 1c.c. 1 公升＝ 1000 立方公分＝ 1000 毫升 1 公秉＝1 立方公尺＝1000 公升＝ 1000000 毫升從概念的意義上來看，體積和容積還是有不同之處。如：對空體（中間是空的物體，如箱、桶、罐、倉庫等）來說是容積，對實體來說是體積。計量的方法上來看，計算物體體積時，要按外部尺寸計算。計算容器容積時，由於容器有厚，要把厚度減去，所以要按內部尺寸計算。從用的計量單位上來看，計算體積所使用的是立方公尺、立方公分。計算容積時，一般也使用這單位，但是有時也用「公升」、「分公升」和「毫公升」。這是在計算物體時所不能使用的。它只限於計量液體，如：水、

(23)

14 油、藥液、墨水……等的體積時使用。三、「體積與容積」的迷思概念（一）體積何健誼（2002）在「直觀法則對K－6年級學童在體積概念學習上的影響」中分析學童現行的體積概念，顯示國小學童在「體積」的學習上有一些共同的迷思概念： 1.對於看不見的物體就認為是沒有體積。 2.認為外型正方、具有完整外型的物體才有體積，圓形及有洞或是中空的物則沒有體積的。 3.有重量就有體積，空氣沒有重量所以沒有體積。 4.容易把面積、表面積以及體積混淆在一起。 5.可以計算出體積的物體（如標出長、寬、高）才有體積，無法計算出體積的物體（沒有標出長、寬、高）就是沒有體積。 6.對於不規則形體的物體只是僵化地想以公式來求出物體的體積。（二）容積 1.認為沒有固定形狀的物體，都是沒有體積的。但是裝在杯子裡的水因為有杯子的形狀，所以就認為有體積。 2.固體才有體積，液體及氣體都是沒有體積的。四、學童學習上常發生之困難（一）體積譚寧君（1996）在「面積與體積的教材分析」中指出，學童在體積概念學習上常有以下的困難： 1.缺乏對被測量量的認識。 2.保留性的不足。

(24)

15 3.兒童對體積的了解是建立在視覺的知覺上，而不是在堆疊的活動。 4.重視公式的記憶，輕忽概念的了解。 5. 估測能力的不足。（二）容積 1.對公升、毫升等容量的概念不易理解。 2.學生對於一些數學單位名詞難以理解。 3.對容量單位的換算較困難，例如 1 公升等於 1000 毫升那每 5000 毫升等於幾公升？貳、體積教學相關研究譚寧君（1999）認為教師應該加強及培養國小對學生錯誤類型分析的能力與習慣，方能促進國小教師對專業能力的發展，以瞭解兒童的解題類型。 Nickson（2000）指出，孩子對於圖形與空間形成一些概念，這些概念的某些部分相當具有個別性，並且可能違反數學原則，或者根本就是錯誤的。教師必須能區分出孩子空間上的前置概念，才能從中延伸或幫助他們釐清迷思概念，建立健全的基礎概念。此外，教具的運用有助於其空間概念的發展，因為各種操弄物體的經驗都會幫助他們建立一個訊息紀錄庫（repertoire），以協助他們解釋未來擴展時所面臨的新經驗。沈佑霖（2003）指出應提供實體讓學童實際操作，經由堆疊、合成建立對體積定義的瞭解，並經由普遍單位量的認識和實際測量來達成量感的培養，建立學童體積的基礎概念。在累積足夠實際測量的經驗和量感，則加強估測的練習，並適時比較修正估測與實測所得數值之差距，隨即修正，讓學童建立自我的量感和估測能力。

(25)

16

透過多媒體電腦教學，得以提供較為具體的物體供學生學習，因而解決了平面教具不夠具體真實之問題。將資訊科技融入教學，幫助學童學習體積與容積概念，靈活運用於相關之解題情境。

(26)

17 第三節 ARCS 動機模式之理念與相關研究 本節就ARCS動機模式理論及提升學習動機的策略進行歸納與探討。教師在教學時，首要的任務即是要激發學習者的學習動機(motivation to learn)。學者Keller指出大多數的學生在經歷學校的教學方式之後，對學校課程產生反感與壓力，不再對學習感到興趣或學習動機變得低落，若將多媒體電腦融入教學可促使教學生動、活潑和多元，更吸引學習者投入學習，且對抽象的概念提供強而有力的視覺支持。但並非所有電腦多媒體都能引起學習者的學習動機，所以在電腦多媒體教學的使用上，如何引發學習者的學習動機是目前從事教育工作者的當務之急。因為在多媒體電腦的學習環境中，學生們往往能被生動活潑的媒體介面吸引，卻無法由其中學習到應有的概念(Chan Lin & Okey,1994; Dam, 1992)。為了避免多媒體的學習環境只限於噱頭的設計而不具教學效果，為了能激勵學習者參與學習，若能把引發學習動機的策略融入課程設計與多媒體電腦教學的環境中，將能使學習變得更有趣且吸引學生。壹、 ARCS動機模式的理論基礎 ARCS動機模式是Keller以其激勵學生學習動機的系統化設計模式為基礎，整合動機理論與相關理論所提出的(李文瑞，1990)。他認為傳統以來的教學設計對學習者學習動機的關注太少，任何一種教學設計所發展出來的教材，若無法引起學習者的興趣或專注，學習的效果將會大打折扣(林邵珍，2003)。因此，提供教育工作者針對學生學習動機需求，確認與了解教學的設計策略，提高學習動機，且有效地提升學生的學習與表現， ARCS動機理論於是應運而生。該模式並非要刻意獨立成為一個教學模式，而是要與其他理論相互融合與應用(Kruse, 2002)。動機對學習而言，是很重要的關鍵。研究顯示，

(27)

18

動機對學習者的學業成就表現占16％至38％的影響力，學習者本身的學習動機愈強烈，便會愈投入在學習情境中(Means, Jonassen, & Dwyer,

1997)。動機的相關因素包含學習者在學習歷程中的認知參與和自我控制 (DeLong, Winter, & Yackel, 2004; Mayer,2001)。為了促進學習，教學者應該確認哪些是能夠增加學習動機的教學成份。近年來，與動機相關的研究大多將焦點放在使用有效的技術來提高教學設計，改善課堂管理，滿足學生的多樣化需求(Wlodkowski, 1985)。 Keller (1983)提出ARCS四個動機策略模式，分別為注意(attention)、相關(relevance)、信心(confidence)與滿足(satisfaction)。Keller自1970年代末期開始致力於學習動機的相關研究，並整合多種學習心理學理論而發展出ARCS動機模式，林梅琴與黃佩娟(2000)研究指出當學生對自己的學習具有目標或明確的學習動機時，較有助於個人的學習，並且對於自己的學習成果較有信心。一、ARCS模式的主要意涵 Keller (1983)提出的ARCS動機理論是一個有系統的方法，能夠促進教學者的教學設計，其定義及策略應用如表2-4所示。ARCS動機模式就是藉著一連串的策略，強化學習者興趣，以達到教學的目標，以下分別就四要素進行介紹。（一）引起注意(attention) 在此模式中第一要務是要引起興趣和維持學生注意。如果學生對一個主題沒有相當的注意力與興趣，則學習成效必不佳。但要引發學生的注意並不難，真正的挑戰在於如何讓學生持續其注意力與興趣於課程上，此即引起注意的重點(李文瑞，1990)。Keller也提到，動機所關注的是取得及維持學生的注意力，光是取得學習者的注意力是不夠的，而是在於如何持續地保有它。為了能有效地達到以上的目標，教師首先必須先

(28)

19 了解注意力的機制、向度及生、心理層面的運作，在掌握這些要領後，才能有效地取得及維持學習者的焦注。Jensen (1998) 指出，注意力的目的簡單地說就在於維續生存及擴展歡愉的感受。因此，在注意力上的激發，必須以學習者本身為考量，站在學習者的角度，擬定對其有利的策略，才能有效地達成目標。另外，在教材中運用各種不同的設計策略，以維持學生對該知識的新鮮感，也是必要考量的。（二）切身相關(relevance) 模式中的第二要素是讓學生對學習產生切身相關的體認，雖然新鮮的事物能幫助注意力的集中，人們對於任務性的學習，卻往往傾向結合與本身已熟悉與了解的知識與環境。因此，符合學生的特性、知識與文化背景的設計，對於學生學習興趣的提升為不可或缺的必備條件。除此之外，善用技巧說服學生這個課程與將來生活和工作生涯有切身相關，即學習者亦須覺知到個人的需求被教學所滿足。因此，教學必須符合學生目標，讓學生認識參與教學活動的優點並妥適地把握熟悉感，連結學生的先前經驗，以引起學生的學習動機(許淑玫，1999)。（三）建立信心(confidence) 「信心」是人們對於學習任務是否能勝任達成所持的態度，人們常會因缺乏信心而避開追求一個苛求的目標（賴淑玲，1996），教師在成功地引發學生注意力與輔導學生對學習產生切身相關之後，若是忽略了學生原本就已經對某學科或事物的學習覺得過於困難而產生了排斥感，或者覺得內容過於簡單不具挑戰性，這兩者都將會遏阻學生學習動機的維持，影響有效的教學與學習。因此，教師在教學的課程中，需配合學習者的程度與特性，以多變、具挑戰性的內容使學生對學習產生興趣也是重要一環，雖然提供適度有挑戰性的教材也是必要的，但教材中應同時提供可以依循的教學指標，對於難度高的學習概念，應採用分段呈現與引導的方式介紹，並隨時呈現部份與全體的關係，以便於學生對於所學能加以組織、統

(29)

20 整，此外讓學生有足夠練習的機會並告知他們學習的進度，也是提升學習者的信心與自我監督的方式 (張靜儀、劉蕙鈺，2003)。（四）獲得滿足(satisfaction) 在學習中獲得滿足感是個體在認識周遭環境過程中，所展示的一種愉悅體驗；一種對心靈狀態、學習成效進行自我衡量時所獲取的快樂感受，讓學習者對於學習產生興趣，引起動機，並激發持之以恆的學習精神。Dörnyei (2001) 指出，滿足感是動機的基石，因為它確認了個人的努力及整個學習過程，同時也強化了經驗價值，並賦予未來學習目標嶄新的一面。Keller (1987) 所提的滿足策略包括了：自然的結果（natural consequences）、意外的獎勵（unexpected rewards）、正面的結果 (positive outcomes)、負面的影響 (negative influences)、以及安排計畫

(scheduling)，這些方法讓學習者有機會一展所長，適時得到內、外在的回饋，進而建立起個人的成就及滿足感。 ARCS動機設計模式的重點在於如何兼顧個人的內在因素(如：個人的價值、期望、能力、程度及認知價值等)，及教學環境的外在因素(如教學管理設計等規劃的配合)。以下將分別說明A、R、C、S 模式四個要素(如表2-2)，簡單呈現其定義與教學時所需考慮的問題(Keller,1987)。表2-2 ARCS 模式的四要素定義教學時所考慮的問題 A.引起注意 (attention) 吸引學生的興趣和刺激學生的好奇心。如何讓學生覺得這個東西值得投入心力去學習？並激發其學習意願。 R.切身相關 (relevance) 能滿足學生個人的需求和目標，使他產生積極的學習態度。

(30)

21 C.建立信心 (confidence) 協助學生創造正向的成功與期望，相信成功操之在己。如何藉由教學來幫助學生學好，並建立未來學習的信心與自我診斷成功的能力？同時也讓他們相信成功是自己可以掌握的。 S.獲得滿足 (satisfaction) 因成就而得到內在或外在的鼓勵，產生繼續學習的慾望。資料來源：引自Keller,1987,p2。二、ARCS教學設計模式 Keller(1983)檢討當前系統化教學模式，而將心理學有關動機理論的研究結果與教學設計模式整合起來，提出學習動機、教學設計與學習成果的關係(如圖2-1)，並於1984年提出了ARCS動機設計模式，將之區分為四個要素，目的在於幫助課程設計或改進教學（如表2-3）。ARCS是 Attention(注意)、Relevance(相關)、Confidence(信心)、Satisfaction(滿足) 四字的縮寫，強調引起學習者的動機必須配合此四要素的運用，才能達到激勵學生學習的作用。 Keller認為ARCS動機設計模式適用於所有年紀的學習者，其架構乃根據：（一）對能在課程中引起高度動機之教學者的實務觀察行歸納分析與；（二）對當今的學習動機理論（如：Gagne,Bruner,Bandura,Weiner 等人之理論）作一個演繹分析復加以歸納而成。因此ARCS 模式整合了我們已知的許多動機理論，動機理論的提出在於強化系統化的教學設計，使教材的設計更能符合激勵學習者的參與及互動並提供了理論的組織與實務的應用（許淑玫，1999）。

(31)

22 資料來源：修改自 Keller,1983 圖 2-1 ARCS 教學設計模式輸入輸入輸出動機 (Motive(Values) 期望 (Expectation) 動機設計與管理個人知識、技能、態度 (Individual Abilities, Skills, and Knowledge) 學習設計與管理（教學設計）學習成果的設計與管理主觀認知的價值滿足努力 (Effort) 行為表現結果個人因素環境因素

(32)

23 表2-3 ARCS動機設計模式

注意 Attention 相關 Relevance 信心 Confidence 滿足 Satisfaction A1 激發興趣（Perceptual arousal） A2 詢問（Inquiry arousal） A3 變化性（Variability） R1 目的的呈現（Goal orientation） R2 動機吻合（Motive matching） R3 熟悉（Familiarity） C1 學習要件（Learning requirements） C2 成功機會（Success opportunities） C3 自我管理（Personal control） S1 真正的增強（Intrinsic reinforcement） S2 外在的獎勵（Extrinsic rewards） S3 公平（Equity）三、ARCS動機模式的應用 A、R、C、S 四項因素環環相扣，影響著教師的教學效果，教師必須同時讓自己的教學同時具備，才能讓學生的學習產生良性的循環，缺乏任一環節都將使整個教學效果大打折扣。Keller強調ARCS具有診斷性的性質與處方性的功能，意即若學習者在這四個條件中有所匱乏與不足時，教學者可以針對其不足之處施以系統化的教學策略，修補學生不足之動機，以提高學習效果。茲歸納ARCS動機類別與教學策略(如表2-4)。但真實的教學情境便變化多端加上學生的個別差異，教學者在運用ARCS模式時，應視實際情境，評估學生需求，設計適合的教學策略。

(33)

24 類別與次類別教學過程中思考的問題激發動機的策略 A.引起注意 1.感官的吸引 2.問題的探究 3.用變化維持 1.我如何捕捉學生的注意和興趣？ 2.我如何激發學生探究的態度? 3.我如何維持學生的注意和興趣? 1.用新奇、非預期的方法捕捉學生的注意。 2.用奇特的問題維持好奇心。 3.變化教學的方式。 R‧切身相關 1.似曾相識 2.目標導向 3.過程導向 1.我如何連結教學與學生的舊經驗? 2.如何讓學生了解課程能滿足其需求? 3.如何在學生過程中，提供學生適當的責任、自我訓練的表現的機會。 1.結合學生的先前經驗，提高課程的熟悉度。 2.藉著陳述教學與個人目標的相關性，以產生實用的知覺。 3.提供符合學生動機與價值學習機會，如自我學習或合作學習⋯等。 C.建立信心 1.學習必備的條件 2.成功的機會 3.操之在我 1.如何讓學生了解要成功的完成這門課程所必備的條件? 2.如何使學生知道那些學習活動和經驗可協助其提高學習能力? 3.如何讓學生知道成功是控制在自已的努力? 1.訂定明確的教學目標，協助學生創造正向的成功期望。 2. 提供學習者在適度範圍內，可以自我控制自我的學習。 3.提供學習者有機會可以成功的達到具有挑戰性的目表 2-4 ARCS 動機類別與教學策略

(34)

25 資料來源：引自Driscoll,1994； Keller,1990。學習動機是影響學生學習的重要變項，再好的環境、設備、師資，若不能引起學生學習動機，則教育仍是徒勞無功的。就教師而言，提高學生學習動機、運用學習動機之測量工具、瞭解學生學習之反應和配合適當的教學活動，對於提升學生學習動機應有一定的幫助。老師於教學設計時，若能運用適當的動機策略，激發出學生的求知欲，相信對老師及學生都有極大的幫助。標。 S.獲得滿足 1.自然的結果 2.正向的結果 3.維持公正 1.如何提供機會讓學生應用新學得的技能? 2.我能提供那些增強鼓勵學生的成就? 3.如何協助學生對成功創造正向積極的感覺? 1.提供情境讓學生一展所長。 2.提供正向的結果，諸如：口頭讚美、獎勵。 3.對於成功維持一致的標準與結果，學習的最後結果與起始設定的目標和期望一致。

(35)

(36)

27

第三章研究方法

本研究旨在探討運用貝氏網路為基礎，結合情境學習之多媒體電腦輔助教學對國小資源班學生數學學習成效之影響。根據教育部九年一貫課程綱要數學科能力指標分年細目「5-n-19」、「5-n-20」及「5-n-21」《如附錄二》編製教材、多媒體及測驗，進而建立國小數學「體積與容積」的多媒體電腦輔助教學學習系統。以臺中市某國小資源班二位高年級的學生為研究對象，採單一受試實驗研究法之跨行為多探試設計。此多媒體電腦輔助教學之成效，乃透過教學實驗來加以檢視。本章針對研究設計、研究對象、研究工具、教學設計、研究程序、信效度分析及資料處理分析等七部分，茲分別說明如下。第一節研究設計壹、研究架構本研究旨在探討多媒電腦輔助教學結合情境學習對國小資源班學生數學學習之成效。本研究採單一受試實驗研究法(single subject experimental design)之跨行為多探試設計(multiple probe design across subjects)，自變項為「結合情境學習之多媒體電腦輔助教學學習方案」；依變項為「體積與容積之單位」、「體積」與「容積」之學習成效；控制變項為教學者、教學時間、教學地點、教學方式、評量者和評量方式。研究對象為二名目前於普通班接受資源班服務的國小高年級學生。研究架構如圖 3-1 所示，並說明如下。

(37)

28 一、自變項本研究自變項為結合ARCS模式的「體積與容積」單元之多媒體電腦輔助教學策略，作為對國小資源班學生進行教學實驗之處理。二、依變項本研究依變項為體積與容積的單位、體積、容積之學習成效。三、控制變項控制變項乃指實驗處理上為避免影響實驗結果而必須加以控制的變項。可能影響之因素如下：（一）教學者本研究為保持教學方式及評量標準的一致性，避免因教學者的不同造成實驗教學的偏誤。故在教學處理階段，皆由研究者本身全程擔任教學者。研究者曾俢習單一研究法及教育研究法課程，也有從事資源班的教學經驗，具備實務上的相關經驗。研究對象國小資源班學生二名自變項 MCAI 輔助教學控制變項教學者教學時間教學地點教學方式評量者評量方式依變項體積與容積的單位、體積、容積之學習成效圖 3–1 研究架構圖

(38)

29 （二）教學時間本研究教學時間分配，每一單元為期約八週，於基線期約二週，共計 3-4次，處理期約二週，共計8次，維持期為期約二週，共計3-5次。研究對象教學時間於每週二早修8：00 ~8：40、每週三第一節8：40 ~9：20進行，每次進行40分鐘教學時間。（三）教學地點為避免因環境不同而影響受試者情緒及不良適應，本教學實驗研究之教學地點皆在二位受試者平常上課所使用的資源教室。（四）教學方式本研究在實驗教學中處理期所實施之教學程序與步驟，皆以「體積與容積」學習之多媒體電腦輔助教學模式呈現。（五）評量者無論在基線期、介入期、保留期，研究者皆擔任二位受試者「體積與容積」學習目標的評量者，避免不同的評量者因評量技巧或個人特質造成差異。（六）評量方式 1.評量內容由研究者參考貝氏網路之電腦適性測驗之診斷結果與國民中小學九年一貫課綱細則為基準所設計的數學學習單，分別為「體積與容積的單位單元」、「體積單元」和「容積單元」三份學習單，作為二位受試學生的學習評量。 2.計分方式將受試者的得分換算成百分比計算之。貳、研究設計由於資源班學生個別差異大，本研究針對國小資源班學生進行多媒體

(39)

30 電腦輔助教學之數學學習，並探討其學習成效，故採用適合於研究少量樣本的單一受試實驗研究設計，並在各種研究設計類型中，選擇跨行為多探試設計。ㄧ、基線期（A）此為階段蒐集資料的方式是將「體積與容積」之「體積與容積的單位單元」、「體積單元」和「容積單元」三單元學習單的部分做施測工作，不實施介入教學，目的是為了瞭解研究對象現有的數學能力，以作為比較依據。基線期對每一位受試學生至少進行三次（含）實驗處理前的學習單評量，直到受試者在第一單元的基準線資料趨於穩定，方可進入處理期，介入第一單元多媒體電腦輔助教學。第二單元和第三單元之進行依此方式進行。二、處理期（B）此階段為教學處理階段，實施教學介入，二位研究對象分別於資源班進行多媒體電腦輔助教學學習。本研究之多媒體電腦輔助教學實驗處理包含：「體積與容積的單位」、「體積」和「容積」等單元。先對受試者進行第一單元的介入教學活動，再進行該次教學內容的學習單，探試其學習成效。資料的蒐集主要在評量研究對象經過多媒體電腦輔助教學介入後立即的學習成效。處理期對每一位受試學生至少進行八次（含）實驗教學及學習單評量，直到受試者在第一單元的基準線資料趨於穩定，方可進入維持期。三、維持期（D）本階段是在每一單元實驗教學結束後，即撤除教學介入，進入學習成效維持階段，本階段於處理期結束後開始實施測驗，透過學習單的評量，其答對百分比即為該生學習維持效果，了解受試者的學習維持成效。

(40)

31 第二節研究對象本研究以臺中市某國小資源班二位高年級學生為研究對象，此二位個案皆具有電腦操作經驗，會使用滑鼠及觸控式螢幕，且皆未進行過有關體積與容積學習的多媒體電腦輔助教學。壹、研究對象一、受試甲文字理解能力及推理能力差，學習時容易觀看四周不專心，有時上課會四處張望，看他所好奇的事物而耽誤學習。該生能做數學運算，理解能力差常記不住一些步驟，字跡撩亂，常因粗心而算錯了數學答案。需要叮嚀該生下一步的動作，很快就會忘記剛教的運算，有時還需報讀題目才能理解題意。二、受試乙識字能力佳，但易受外界干擾而分心，專注力差，交代該生的作業常因為分心而耽誤，需要多叮嚀及要求，大都能遵守老師的規定，完成老師交代的事。口語溝通表達清晰，能主動與人溝通。該生能做數學運算，但推理能力差。基本資料整理成表3-1，並分別陳述如下︰

(41)

32 基本資料受試甲(S1) 受試乙(S2) 性別男女年齡十一歲十一歲年級五年級五年級身心障礙手冊學習障礙智能障礙輕度家庭背景操用滑鼠經驗算術能力體積與容積測驗之錯誤類型家中排行老大，有一位妹妹，家中經濟狀況普通，父親為主要照顧者，管教態度嚴厲。對該生學習非常關心，卻不知道如何教養該生，該生對老師的教導及要求皆能配合做到。有文字理解能力及推理能力差無法估測1立方公尺的大小；利用正方形面積的計算公式來算體積；單位概念錯誤。家中排行老三，有一位哥哥，一位姊姊，一位弟弟，家中經濟狀況普通，父母親對該生學習非常關心，管教方式較為民主式。有推理能力差無法估測1立方公尺的大小；利用長方形周長的計算公式來算體積。表 3–1 研究對象之基本資料表

(42)

33

第三節研究工具本研究所使用之研究工具，分述如下：一、適性測驗與多媒體電腦教學工具

本研究所採用的「貝氏網路為基礎之適性測驗」（Bayesian networks

based adaptive testing﹐BNAT）系統（郭伯臣、楊裕貿、胡豐榮，2008），是結合適性化與個別化以及貝氏網路，以精確診斷受試者的錯誤類型與迷失概念，並可將貝氏網路的診斷結果，提供電腦動畫化與多媒體教材，進行補救教學。 BNAT系統特色有： (一)每個活動皆有寫出對應的重點，方便教師進行補救教學，或學生自救； (二)每一試題皆有詳盡的說明與解題方法； (三)每個活動皆有重點整理，協助學生做歸納；(四)可讓學生於教學後練習； (五)豐富的畫面，可以吸引學生的目光，讓學生對學習更加有興趣。考量特殊需求學生之特質需求，融入全方位設計的教學理念或區分性教學，透過編選、設計適性的電腦多媒體補充教材，暨進行教學調整，以發揮最大的學習效果。「貝氏網路為基礎之適性測驗」系統依據九年一貫課程內容綱要，目前已開發有國中及國小數學領域內容系統。本研究以其系統內5年級數學領域的體積與容積作為實驗測驗，此單元題本共計34題，進行個別測驗，沒有時間限制。二、數學學習表現評量表以 BNAT 測驗與教學系統的題庫與評量系統測驗後之診斷報告進行測驗計分，以反映學生學習表現的情形。三、觀察評量與分析

(43)

34 分析的資料包括本研究「教」與「學」的歷程中，上課觀察紀錄、每次教學後的教師自省與檢討日誌、活動錄影錄音資料、訪談紀錄、回饋資料和各次受試者的錯誤類型與迷失概念診斷測驗的內容資料分析。四、社會效度評量表：社會效度評量旨透過主觀的回饋資料，評量行為效果的實用性及他人接受或感受的程度。本評量表將由研究者設計，由受試者導師及家長實施評量，以分析其社會效度。五、其他的資料蒐集工具與本研究資料蒐集有關的的器材，包括數位攝影機、數位照相機及錄音筆等。

(44)

35 第四節教學設計一、多媒體電腦教學設計本研究教學方案所使用之多媒體教學內容是採用「BNAT適性診斷測驗暨學習系統」運用於國小學生學習數學課程單元「體積與容積」之測驗題目作為鑑測受試學生的能力，經過線上測試後該系統即呈現測量成果「BNAT學習診斷報告」。研究者透過診斷結果中錯誤的題目類型，自編評量學習單作為受試者實驗教學學習評量。再參考BNAT適性診斷測驗學習系統之補救概念與研究者自編評量學習單設計相關的多媒體電腦教學資料。此多媒體電腦教學讓受試學生可以從中就錯誤概念作補救。二、多媒體電腦教學學習內容本實驗教學的內容，是參考BNAT適性診斷測驗學習系統之補救概念與研究者自編評量學習單作為設計多媒體電腦教材的內容，再依學生的能力特質與ARCS動機模式的理念，設計出三個教學單元（如附錄四），分別說明如下：（一）第一單元「體積與容積之單位」單元此單元依據國民中小學九年一貫課程綱要數學學習領域中細目 5-n-19設計，讓受試者能認識體積單位「立方公尺」，及「立方公分」、「立方公尺」間的關係，並做相關計算，以及了解體積單位「立方公分」與容積單位「毫升」相互間的換算如圖3-3。 1、在「單位」單元部分，主要是認識體積單「立方公分」、「立方公尺」與容積單位「毫升」、「公升」；也加強受試者對體積與容積相互間單位的換算。受試者文字理解能力較差，所以此單元利用多媒體動畫及音效功能吸引受試者學習動機，可以藉由圖文及聲音加強對單位的認識。 2、此單元運用題目加深學生對立方體體積公式的瞭解，且答對給

(45)

36 予增強鼓勵，得到滿足感，增加信心。毫升、公升的換算。日常生活中常看到有關毫升與公升的容器。認識 1 公升＝1000 毫升瞭解面積與體積的單位名稱圖 3-3 「MCAI 對國小資源班學生數學學習」教學軟體第一單元：「體積與容積之單位」

(46)

37 毫升與立方公分的關係。 1 立方公分＝1 毫升 1 毫升＝1 立方公分加強印象將 1 立方公分注入 1 毫升的水，讓學生了解相互關係。



1公升（l ）

＝

1000立方公分（ cm³ ）

1毫升(ml)

＝

1立方公分

公升與立方公分的關係。 1 公升＝1000 毫升 1 公升＝1000 立方公分運用題目加深學生對長方體體積公式的瞭解，且答對給予增強鼓勵。得到滿足感，增加信心。

(47)

38 3.ARCS 運用在「體積與容積之單位」單元之多媒體電腦教學設計，如表 3-2。表 3-2 「體積與容積之單位」單元教材設計類別與次類別教學過程中思考的問題教材設計 A.引起注意 (attention) 1.感官的吸引 2.問題的探究 3.用變化維持 1.我如何捕捉學生的注意和興趣？ 2.我如何激發學生探究的態度? 3.我如何維持學生的注意和興趣? 變化教學方式，以電腦做為教學工具有別於傳統教學方式；多媒體電腦軟體新奇、非預期的方法，可以捕捉學生的注意，就是吸引學生學習最好的教材。 R.切身相關 (relevance) 1.似曾相識 2.目標導向 3.過程導向 1.我如何連結教學與學生的舊經驗? 2.如何讓學生了解課程能滿足其需求? 3.如何在學生過程中，提供學生適當的責任、自我訓練的表現的機會。結合學生的先前經驗，提高課程的熟悉度，所以本研究之「體積與容積之單位」多媒體教材內容以受試學生日常生活或是學習環境中切身相關事物，如水壺上標示的刻度，做為設計內容之主題，提供符合學生動機與價值學習機會。 C.建立信心 (confidence) 1.學習必備的條件 2.成功的機會 3.操之在我 1.如何讓學生了解要成功的完成這門課程所必備的條件? 2.如何使學生知道那些學習活動和經驗可協助其提高學習能力? 3.如何讓學生知道成功在「體積與容積之單位」學習單元中會出現單位部份的相關問題，讓受試者作答，提供學生有機會可以成功的達到具有挑戰性的目標，讓學生知道成功是控制在自己的努力，建立信

(48)

39 是控制在自已的努力? 心。 S.獲得滿足 (satisfaction) 1.自然的結果 2.正向的結果 3.維持公正 1.如何提供機會讓學生應用新學得的技能? 2.我能提供那些增強鼓勵學生的成就? 3.如何協助學生對成功創造正向積極的感覺? 受試學生有所表現時，老師提供正向的結果，如口頭讚美、蓋印章換獎品，提供增強物，鼓勵學生，使學生獲得滿足。（二）第二單元「體積」單元此單元依據國民中小學九年一貫課程綱要數學學習領域中細目 5-n-20，主要是讓受試者能理解長方體和正方體體積的計算公式，並能求出長方體和正方體的表面積。並且能用中文簡記式表示長方體和正方體的體積公式如圖3-4。 1、「體積」單元教學中立方體體積是長×寬×高，受試者要會個位數及十位數乘法。 2、此單元需具有簡單的面積計算能力。

(49)

40 圖 3-4 「MCAI 對國小資源班學生數學學習」教學軟體第二單元：「體積」日常生活中常有有關體積的東西出現，找出長寬高就可以算出其體積。我們所處的空間也可算出其體積。找出其空間長寬高就可以算出其空間的體積。

(50)

41 3. ARCS 運用在「體積」單元之多媒體電腦教學設計，如表 3-3。表 3-3 「體積」單元教材設計類別與次類別教學過程中思考的問題教材設計 A.引起注意 (attention) 1.感官的吸引 2.問題的探究 3.用變化維持 1.我如何捕捉學生的注意和興趣？ 2.我如何激發學生探究的態度? 3.我如何維持學生的注意和興趣? 變化教學方式，以電腦做為教學工具有別於傳統教學方式；多媒體電腦軟體新奇、非預期的方法，可以捕捉學生的注意，就是吸引學生學習最好的教材。 R.切身相關 (relevance) 1.似曾相識 2.目標導向 3.過程導向 1.我如何連結教學與學生的舊經驗? 2.如何讓學生了解課程能滿足其需求? 3.如何在學生過程中，提供學生適當的責任、自我訓練的表現的機會。結合學生的先前經驗，提高課程的熟悉度，所以本研究之「體積」多媒體教材內容以受試學生日常生活或是學習環境中切身相關事物，如置物櫃、書本等等，做為設計內容之主題，提供符合學生動機與價值學習機會。 C.建立信心 (confidence) 1.學習必備的條件 2.成功的機會 3.操之在我 1.如何讓學生了解要成功的完成這門課程所必備的條件? 2.如何使學生知道那些學習活動和經驗可協助其提在「體積」學習單元中會出現有關體積部份的相關問題，讓受試者作答，提供學生有機會可以成功的達到

(51)

42 高學習能力? 3.如何讓學生知道成功是控制在自已的努力? 具有挑戰性的目標，讓學生知道成功是控制在自己的努力，建立信心。 S.獲得滿足 (satisfaction) 1.自然的結果 2.正向的結果 3.維持公正 1.如何提供機會讓學生應用新學得的技能? 2.我能提供那些增強鼓勵學生的成就? 3.如何協助學生對成功創造正向積極的感覺? 受試學生有所表現時，老師提供正向的結果，如口頭讚美、蓋印章換獎品，提供增強物，鼓勵學生，使學生獲得滿足。（三）第三單元「容積」單元此單元依據國民中小學九年一貫課程綱要數學學習領域中細目 5-n-21，主要是讓受試者能理解容量、容積和體積間的關係。認識及學習容積的概念，並能和容量的概念相連結，知道兩者其實是等價，進而能理解容量、容積和體積間的關係，相互換間的關係，如圖3-5。 1、「容積」單元受試者要會個位數及十位數乘法。 2、具有簡單的體積概念及單位換算能力。

(52)

43 圖 3-5 「MCAI 對國小資源班學生數學學習」教學軟體第三單元：「容積」了解體積與容積的概念。利用影片讓學生了解容積的運算

(53)

44 利用影片方式讓容積和體積概念相結合。 3. ARCS 運用在「容積」單元之多媒體電腦教學設計，如表 3-4。表 3-4 「容積」單元教材設計類別與次類別教學過程中思考的問題教材設計 A.引起注意 (attention) 1.感官的吸引 2.問題的探究 3.用變化維持 1.我如何捕捉學生的注意和興趣？ 2.我如何激發學生探究的態度? 3.我如何維持學生的注意和興趣? 變化教學方式，以電腦做為教學工具有別於傳統教學方式；多媒體電腦軟體新奇、非預期的方法，可以捕捉學生的注意，就是吸引學生學習最好的教材。 R.切身相關 (relevance) 1.似曾相識 2.目標導向 3.過程導向 1.我如何連結教學與學生的舊經驗? 2.如何讓學生了解課程能滿足其需求? 3.如何在學生過程中，提結合學生的先前經驗，提高課程的熟悉度，所以本研究之「容積」多媒體教材內容以受試學生日常生活或

(54)

45 供學生適當的責任、自我訓練的表現的機會。是學習環境中切身相關事物，如水壺的水如何透過量杯測量，做為設計內容之主題，提供符合學生動機與價值學習機會。 C.建立信心 (confidence) 1.學習必備的條件 2.成功的機會 3.操之在我 1.如何讓學生了解要成功的完成這門課程所必備的條件? 2.如何使學生知道那些學習活動和經驗可協助其提高學習能力? 3.如何讓學生知道成功是控制在自已的努力? 在「容積」學習單元中會出現容積部份的相關問題，讓受試者作答，提供學生有機會可以成功的達到具有挑戰性的目標，讓學生知道成功是控制在自己的努力，建立信心。 S.獲得滿足 (satisfaction) 1.自然的結果 2.正向的結果 3.維持公正 1.如何提供機會讓學生應用新學得的技能? 2.我能提供那些增強鼓勵學生的成就? 3.如何協助學生對成功創造正向積極的感覺? 受試學生有所表現時，老師提供正向的結果，如口頭讚美、蓋印章換獎品，提供增強物，鼓勵學生，使學生獲得滿足。三、多媒體電腦教學方案編製活動設計本研究之多媒體電腦教學軟體是使用powerpoint 2003製作編輯的，其圖片來源是由研究者於日常生活中體積及容積相關之物體拍攝編輯；影片

(55)

46

(56)

47 第五節研究程序本研究係以國小二名資源班學生為研究對象，實施「體積與容積」數學學習，主要目的為藉由多媒體電腦教學以改善資源班學生的數學學習。在確認研究方向後，即著手進行相關資料文獻之蒐集，研究步驟包括：蒐集文獻資料、篩選與決定研究對象、編選數學測驗暨評量系統、進行教學實驗、教學實驗後的資料蒐集與訪談、資料分析、撰寫研究報告。各研究流程如圖3-6所示：壹、準備階段一、確定研究主題為增加身心障礙者學習動機，結合 ARCS 學習動機模式之多媒體電腦輔助教學對國小資源班學生數學學習表現及學習動機的影響。二、蒐集文獻資料本研究進行之初先蒐集、閱讀、整理、歸納國內外關於多媒體數學教學之相關研究及文獻，並以此確定研究主題及建立本研究之理論基礎，建立研究架構及方法。三、確定檢測系統研究者對研究對象進行數學基本檢核，蒐集研究對象資料之後，決定其學習單元，本研究確定以「BNAT 適性診斷測驗暨學習系統」檢測系統，並編擬教學方案和活動進行方式。四、篩選與決定研究對象本研究依據研究目的及篩選標準，選取臺中市某國小高年級學生並接受資源班服務之二位身心障礙學生為研究對象。五、檢測系統測試本研究因以「BNAT適性診斷測驗暨學習系統」做為檢測系統及實驗

(57)

48 教學之測驗學習單題庫依據，所以在施行本研究前必須先由受試者先進行「BNAT適性診斷測驗暨學習系統」檢測，所得結果設計前測學習單。六、編製施測學習單及建置多媒體教學內容（一）建置多媒體教學內容（二）檢測系統多媒體編製（三）編製學習情況及意見調查表貳、實驗階段本研究實驗階段分為基線期、處理期、維持期三個階段，利用每週實施二次教學，一次教學時間40分鐘，教學實驗地點為該學校的資源班教室。教學介入前，先進行基線期資料的蒐集，資料點穩定後進行教學實驗，最後進行維持期資料的蒐集。參、資料處理階段一、資料處理與分析研究者根據教學實驗蒐集而來的資料進行分析，資料分析的方式包括：觀察者間一致性分析、檢核表分析、觀察評量表分析和學習評量單分析等。二、論文撰寫研究者根據研究資料的分析，撰寫研究報告，提出研究結果、討論及建議，以供未來教學及後續研究的參考。