設計與建置基於微型課程的國中線上學習系統

國立交通大學

理學院科技與數位學習學程

碩士論文

設計與建置基於微型課程的國中線上學習系統

A Study on the Design and Implementation of a

Microlecture-based E-learning System for Junior High School

Education

研 究 生：陳穩燦

指導教授：陳昌盛博士

設計與建置基於微型課程的國中線上學習系統

A Study on the Design and Implementation of a

Microlecture-based E-learning System for Junior High School

Education

研 究 生：陳穩燦

Student： Wen-Tseng Chen

指導教授：陳昌盛博士 Advisor：Dr. Chang-Sheng Chen

國立交通大學

理學院科技與數位學習學程

碩士論文

A Thesis

Submitted to Degree Program of E-learning

College of Science

National Chiao Tung University

in partial Fulfillment of the Requirements

for the Degree of

Master

in

Degree Program of E-Learning

July 2013

Hsinchu, Taiwan, Republic of China

i

設計與建置基於微型課程的國中線上學習系統

學生：陳穩燦

指導教授：陳昌盛博士

國立交通大學理學院科技與數位學習學程

摘要

本研究針對國民中學階段學生進行線上學習的成效探討。由於國情使然，時下國中 學生每日在校時間約九小時，夜間與假日補習也是普遍的現象，學生擁有獨立學習的時 間相當有限；其次，雖然多數學生之資訊技能絕大部份足夠獨自操作電腦瀏覽網頁，然 而學生之學習成就，大略呈現雙峰現象，在學習成就與學習行為上均有明顯城鄉差距。 況且，十二年國民教育政策實施在即，此時建置一套微型課程教材與線上學習的平台， 除了有助提升學生學力，亦可節約實施補救教學方案之龐大人力與經費。 研究中吾人由一個網路化測驗平台出發，導入微型課程與精熟學習理論，實作並驗 證編製微型課程教材的流程，進而發展學生自主學習所需之教材。過程中，我們選擇題 庫建置較完整之數理科為初步實驗教學之科目，以楊梅國中一年級三個班級學生分別進 行國中數學與生物兩科教材之線上學習做為創新教學之實驗，並蒐集相關測驗成績與回 收問卷，經由統計分析比較不同性別與不同學習成就分組受試者之間的線上學習成效及 其學習感受。本研究主要的結果與發現如下：(1)透過這項實驗印證微型課程的教材形式 與其編製方法。(2)線上學習系統能提供學生一種簡明的自主學習模式，讓學生依自己的 速率學習。(3)此一線上學習系統適合於國中階段學生，且不同性別與學習程度的學生多 能獲得學習成效。 未來若將此一線上學習系統結合行動裝置可做為更充份利用課後時間的一種創教 學模式。對於學習弱勢學生之補救教學也能提供另一種資源與工具，並做為學生自學與 教師指導學生學習之用。 關鍵詞：創新教學(innovative instruction)、微型課程(Microlecture)、精熟學習(Mastery learning)

ii

A Study on the Design and Implementation of a

Microlecture-based E-learning System for Junior High School

Education

Student: Wen-Tseng Chen

Advisor: Dr. Chang-Sheng Chen

Degree Program of E-Learning

College of Science

National Chiao Tung University

ABSTRACT

This study focuses on studying the effects of online learning on junior high school students. According to Taiwan’s current education system, in general, students in a junior high school spend about 9 hours for learning in schooltime every day. Also, it is very common for many of them to attend cram school during the evenings and weekends; hence, the remaining time for their independent studies are usually very limited. In addition, although most students possess computer literacy and are net-savvy, their academic performances tend to be polarized. From the analysis of the learning habits and all the performance metrics collected, it indicates the existence of an obvious gap between students of urban and rural school districts. Furthermore, with the new policy of “twelve-grade education system” to be put into effect, the development of an online microlecture-based learning platform can not only enhance students’ learning abilities, but also help avert further expenses on remedial teaching programs.

In this thesis, we first extended our pre-existing online testing platform by incorporating microlecture courses and adopting the mastery learning strategy. Next, we developed and verified procedures of compiling microlecture teaching materials in order to produce course materials that allow students to study independently. In this study, we choose the disciplines of mathematics and sciences, both of which have established question banks, as the preliminary experimental teaching subjects. Moreover, three classes in the first year of Yang-Mei Junior High school of Taoyung County participated in an experiment of the innovative instruction project, consisting of online learning activities in the disciplines of mathematics and biology. Finally, by collecting the data of related test scores and questionnaires, we further conduct the statistical analysis to study the results of online learning and experiences gained from students of opposite genders and students with varying groups of learning prowess. Our major findings in the study include the following: (1) through this study, we had developed and verified an effective procedure of compiling microlecture teaching materials; (2) an online learning platform, like the one developed in the study, could provide students with simple ways to study independently at their own paces; (3) the mentioned microlecture-based system is suitable for most junior high school students. Students of different backgrounds can usually benefit and attain some levels of achievement.

In the future, it is expected that if we could further enhance this online learning system by incorporating mobile devices (e.g. smart phones, tablet PCs), we could develop an innovation instruction model for students to easily conduct self-learning during after-school hours. Moreover, in schooltime, it can be utilized for helping both the students in independent study and the teachers in tutoring. Also, it could provide underprivileged students with more

iii

tools and resources during remedial education.

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誌謝

本論文得以順利完成，首先要感謝評審委員丁德榮老師、李榮耀老師的不吝指教， 以及指導教授陳昌盛老師細心且深入地指導；同時感謝家人、同事、同學和朋友們一直 以來的包容和支持。由於您們的關心與鼓勵，我才能堅持至此，謝謝您們! 以在職生的身份重回校園，除了校園的學術氛圍令人著迷後，深以「站在巨人的肩 膀」而能窺探學術之門感到喜悅不已，另一方面，面對知識之海浩瀚無邊也感受到自己 的無知與渺小，只能以一己微薄心力與有限的時間加緊用功學習。每每在校園各大樓之 間來去時獨自思考著學校的教育意義與自問求知的真義為何，借以督促自己學習。 承蒙桃園縣教育局各級長官厚愛，尤其蔡聖賢科長、林淑芬科長諸位長官的溫暖鼓 勵與真心關懷，十多年來不斷委以全縣資訊教育之各項計畫，讓我得以跟隨教育先進張 田聰校長、徐水柯校長等人近身觀察其為人處事之風範並學習教育行政之專業內涵，也 才得以培養資訊專業並發展興趣與能力。資訊教育輔導團的夥伴們不斷地提供我滋長的 養份，團隊夥伴志鵬校長、永發校長、苙騰校長、建輝校長、富陽校長、乾芳、育沖、 秀全、重義、明義、皓晟、世偵與縣網中心炳清校長、子明校長等教育先進一直以來對 我的指導與協助，讓我擁有揮汗工作，但又收穫豐碩的一段快樂時光。 此外，感謝楊梅國中歷任校長--張永鄰校長、羅新炎校長、莊祿崇校長、江樹嶸校 長與彩建主任等教育前輩的鼓勵和提攜，放心將校園網路之管理工作與教務行政重責交 付給我，也讓我能大膽嘗試網路教學與數位學習的創新作法。 桃園縣國民教育輔導團的各領域專任輔導員是多年來另一群和我一起辛苦工作一 起歡樂的工作夥伴，更重要的是他們不但自己投入，還協助召募眾多桃園縣優秀的輔導 員夥伴耗費心力陪著我利用寒暑假一起建置完成「桃園縣國中學生網路學習檢測系統」 的 10,000 題題庫，此外，幾年來全縣各校數百名參與系統推廣與實際應用於教學的教師， 經常回饋使用心得與改進意見，謝謝您們為此一研究建立厚實基礎。 特別感謝在我研究期間協助微型課程教學實驗的承運、鎮傑兩位教師與可愛的楊梅 國中三個班級學生，從而產出本研究的相關教材、實驗數據與回收問卷，研究始能完成。 更要感謝教務處同仁美娟、美芳、雅嫻、治豐、翠美、正鏡與自然領域輔導團員信 璋校長、冠銘校長、忠三校長、志宏、詩華、靜怡、慧珍、家碩、坤鋐、之聖，你們長 期以來任勞任怨，齊心合力完成上級交付的各項艱難任務，你們是我最強有力的後盾。 謝謝交通大學理學院碩士在職專班、授課的所有師長與 100 級同學，兩年來我向老 師和同學學習到很多也獲得很多協助。 最後，最深的感謝給我的家人，做為我的支持力量，關心著我的身心健康與交通安 全，還得忍受我早出晚歸忙碌在工作與求學之中。未來的日子，我會多陪家人，共享家 庭之歡樂。 臨畢業之際，得蒙師長們的鼓勵，期許永遠追求知識，不可放棄研究，也要將所學 貢獻社會。令我同時有著畢業的高興和責任的承擔，往後的日子，我將記住師長的教導， 努力做到凡事用心、盡力，期能助人更能利益人群。

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目錄

摘要 _...I ABSTRACT ... II 誌謝 ... IV 目錄 _{... V} 表目錄 ... VII 圖目錄 ...VIII 第一章 緒論 _{... 1} 1.1 研究背景與動機 ... 1 1.2 研究目的與問題 _{... 2} 1.3 研究方法與限制 _{... 2} 1.4 研究流程 _{... 2} 1.5 名詞解釋 _{... 3} 第二章 文獻探討 ... 5 2.1 教學與評量 _{... 5} 2.2 線上學習的案例探討 ... 8 2.3 常見影音平台的使用經驗與比較 _{... 15} 第三章 微型課程教材設計 ... 17 3.1 創新教學之自主學習模式 _{... 17} 3.2 教學實驗之科目與對象 _{... 18} 3.3 實驗之教學單元 _{... 19} 3.4 製作微型課程的工具與方法 ... 22 3.5 微型課程教材編製流程 ... 23 第四章 系統架構 ... 27 4.1 線上學習網站之系統架構 ... 27 4.2 網站建置流程 _{... 28} 第五章 系統實作 ... 33 5.1 系統硬體與網站建置 _{... 33} 5.2 網站地圖與功能 ... 34 5.3 網站操作方式 _{... 35} 第六章 研究結果與討論 ... 43 6.1 學生運用線上學習網之學習成效分析 _{... 44} 6.2 學生學習感受量表之統計分析 _{... 48} 6.3 受試者回饋意見 ... 58 6.4 問題與討論 _{... 59} 第七章 結論與未來研究方向 ... 63 參考文獻 ... 64 附錄一 文獻回顧 ... 66 附錄二 _{教學實驗之實況影像 ... 67}

vi

附錄三 教學實驗中系統所呈現之網站網頁 ... 68

附錄四 _{學習感受調查問卷 ... 70}

附錄五 網路學習系統建置過程與主要功能 ... 73

vii

表目錄

表 1-1 數位原生的學生與數位移民的教師在教學之間的比較 ... 4 表 2-1 常見測驗模式的比較 ... 8 表 2-2 國內外線上學習網站比較表 ... 14 表 2-3 線上學習網站可改進的現況與改進策略 ... 15 表 2-4YOUTUBE 與 MOD 之簡介 ... 16 表 3-1 選取做為實驗的單元細目與課程大綱 ... 19 表 3-2 單元題庫之試題分析表 ... 20 表 3-3 選取做為實驗的單元細目與試卷設定 ... 21 表 3-4 教學影片錄製使用設備與工具軟體 ... 22 表 3-5 實驗所完成之微型課程教學影片 ... 24 表 4-1 自主練習與正式測驗的比較 ... 28 表 5-1 網站主機軟硬體配置表 ... 33 表 6-1 研究工具與方法 ... 44 表 6-2 數學科不同性別受試者前後測成績之分析 ... 45 表 6-3 生物科不同性別受試者後測成績與前次段考成績之分析 ... 45 表 6-4 數學科不同性別受試者測驗成績獨立樣本檢定之統計量 ... 46 表 6-5 數學科後測成績與前測成績之成對樣本的 T 統計量 ... 47 表 6-6 生物科不同性別受試者測驗成績獨立樣本檢定之統計量 ... 47 表 6-7 不同分組受試者在兩個單元進步分數之描述性統計 ... 48 表 6-8 不同分組受試者在兩個單元進步分數之變異數分析結果摘要表 ... 48 表 6-9 學習感受量表的構面 ... 49 表 6-10 受訪者資料彙整表 ... 50 表 6-11 內部一致性信度分析表 ... 51 表 6-12 數學科不同性別受試者學習感受量表之各項統計量 ... 52 表 6-13 生物科不同性別受試者學習感受量表之各項統計量 ... 53 表 6-14 數學科不同性別受試者之獨立樣本檢定統計量 ... 53 表 6-15 生物科不同性別受試者之獨立樣本檢定統計量 ... 54 表 6-16 數學科不同學習成就分組受試者之描述性統計 ... 55 表 6-17 生物科不同學習成就分組受試者之描述性統計 ... 56 表 6-18 數學科不同學習成就分組受試者之變異數分析結果摘要表 ... 57 表 6-19 生物科不同學習成就分組受試者之變異數分析結果摘要表 ... 58 表 6-20 受試者在就讀國中一年級時五次段考數學成績之分析 ... 60 表 6-21 補救教學實施方案之演進與比較表 ... 62 附表 1 網站建置與維運大事紀 ... 73 附表 2 網路題庫各科單元與試題數(來源:系統記錄) ... 74 附表 3 學習網站系統主要功能 ... 74

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圖目錄

圖 1-1 研究流程圖 ... 3 圖 2-1 不同教學方法的總結性評量成績常態分佈情形 ... 6 圖 2-2KHAN ACADEMY 線上學習網站之教學影片型式 ... 9 圖 2-3KHAN ACADEMY 線上學習網站之測驗型式 ... 10 圖 2-4KHAN ACADEMY 線上學習網站之知識地圖 ... 10 圖 2-5UDEMY 網站的行動版首頁 ... 11 圖 2-6 教育部國民中學學習資源網首頁 ... 12 圖 2-7 桃園縣國中學生網路學習檢測系統網站首頁 ... 13 圖 3-1 自主學習模式示意圖 ... 17 圖 3-2 教學實驗中學生學習活動內容 ... 18 圖 3-3 試題答對率統計表 ... 21

圖 3-4SCREENCAST-O-MATIC ... 23

圖 3-5SHOWME 的圖示 ... 23 圖 3-6 編製微型課程教材之流程 ... 23 圖 3-7 數學科的教學影片 ... 25 圖 3-8 生物科的教學影片 ... 25 圖 3-9 數學科試題範例 ... 26 圖 3-10 生物科試題範例 ... 26 圖 4-1 系統概念圖 ... 27 圖 4-2 網站硬體建置流程圖 ... 28 圖 4-3 網站建置流程-UML 組合結構圖 ... 29 圖 4-4 題庫練習模式-UML 活動圖 ... 30 圖 4-5 單元自主學習模式-UML 活動圖 ... 30 圖 4-6 系統主要之角色權限與功能—UML 案例圖 ... 31 圖 5-1 資料庫關聯圖 ... 34 圖 5-2 網站地圖 ... 35 圖 5-3 學生選取並進入單元學習之頁面 ... 35 圖 5-4 學生觀看教學影片 ... 36 圖 5-5 學生閱讀教學網頁 ... 36 圖 5-6 進行練習與測驗的情形 ... 37 圖 5-7 學生檢討考卷的情形 ... 37 圖 5-8 學生個人動態之頁面 ... 38 圖 5-9 學生學習歷程之頁面 ... 38 圖 5-10 教師管理帳號之頁面 ... 39 圖 5-11 教師瀏覽全班學習歷程之頁面 ... 39 圖 5-12 教師檢視單一學生學習歷程之頁面 ... 40 圖 5-13 教師檢視學生試卷作答情形之頁面 ... 40 圖 5-14 課程管理的操作頁面 ... 41 圖 5-15 命題教師維護題庫之頁面 ... 41 圖 5-16 行動版-網站首頁 ... 42 圖 5-17 行動版-學生自主學習模式之頁面 ... 42 圖 6-1 將 GOOGLE表單填答後之結果匯出試算表 ... 49

ix 圖 6-2 學生上線測驗時段統計圖 ... 61 附圖 1 教學實驗實況 ... 67 附圖 2 自主學習模式之學習單元網頁 ... 68 附圖 3 置於 YOUTUBE網站之教學影片 ... 68 附圖 4 輔助學生自主學習之教學網頁 ... 68 附圖 5 系統自動隨機命題提供自主練習 ... 68 附圖 6 自主練習時逐題作答的頁面 ... 69 附圖 7 學習感受量表填答頁面 ... 69 附圖 8 學生回顧測驗卷作答情形 ... 69 附圖 9 教師瀏覽全班測驗成績頁面 ... 69 附圖 10 問卷填答網頁擷圖 ... 72

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第一章

緒論

1.1 研究背景與動機 我國中小學自九年一貫課程實施以來，由國中基本學力測驗取代高中聯考，由於國 中基本學力測驗採取常模參照模式並以之做為升學工具之用為主要目的，且具公信力之 學力評估工具付之闕如，我們對實施九年一貫課程[14]之成效多持保留態度，但國中畢 業生之程度低落現象（例如閱讀能力不佳、英語雙峰現象等）似乎是國人普遍感受到的 事實。而且，傳統教學中數位移民的教師面對數位原生的學生,上課中打怪獸,睡覺等脫 序行為亦是社會上普遍關注與引起媒體報導探討的現象[3]。 在台灣進行教育改革之同時，全球網路科技進展迅速，將數位科技應用於教育之倡 議與實踐遂蜂起雲湧不可抑止。然而，新興理論與實際操作之間仍存在著偌大差距，網 路教學之實施與成效尚待進一步發展與檢驗，也尚未能全面性地應用於教現場並發生大 的作用。現今，十二年國民教育政策實施在即，在全國國中校園形成改變的壓力，於是， 結合數位科技的學習模式承載許多期待。 今日由於新興科技不斷創新並進入生活的各個層面，尤其是電子化、網路化與行動 化已然是人們生活中不可或缺的要素，各種年齡層、不同教育階段的數位學習也漸趨普 遍。行動學習(Mobile Learning)被普遍認為是教育的趨勢，但回顧 E-Learning 的發展， 網際網路上充斥形形色色的學習資訊，探討 E-learning 的模式與成效或許有助於我們更 清楚邁入 M-Learning 時代所應採取的策略與方法。 另一方面，觀之台灣社會貧富差距與城鄉差距均甚大，惟其網路與行動通訊之基礎 建設與可及性具相當普遍化之趨勢，若能善加運用網路學習，甚至行動學習亦不失為一 跨越 M 型社會與地理空間差距之良方。此一研究若能涉及行動學習，或至少嘗試探索 由網路學習進而行動學習之途徑亦為我們從事此研究之企圖。 自教育部辦理補救教學實施方案以來，全國所挹注之經費，由 95 年 2 億 9 仟萬元 逐年增加至 97 年達 7 億元，之後每年以 3~4%成長，所投入教育經費相當可觀。受輔學 生也由 95 年的 6 萬餘人，到 98 年增加至約 24 萬人。98 年授課教師 51,386 人，其中 84% 為現職教師[2]。此方案為現職教師增加不少工作負擔，而受輔學生一年所接受之補救教 學時數仍屬相當有限。因此，如何因應 102 年起的國中小補救教學方案所衍生龐大之經 費、師資需求，並達成補救教學之成效實為我國中小學教育所要面對的一大挑戰。如果 可以發展一個線上學習系統，一方面學生可以在課後自學，另方面，教師可以利用白天 在校時抽空檢視學生課後上線的學習歷程，再視需要指導學生或針對迷思概念與難題進 行個別化教學；如此一來，不僅可以利用最少的時間做最有效地運用，落實補救教學的 理念與成效，豈非更具實效與意義？ 研究者曾於 2008 年獲桃園縣教育局補助並協同縣內熱心且具多年教學專業的國教 輔導團輔導員共同建置與維運「桃園縣國中學生網路學習檢測系統」，提供國中學生基 測五科線上測驗之功能。基於此系統過去數年之使用情形與缺失進行分析，且考量十二 年國民基本教育政策之實施與校園現況，此一系統有其貢獻但亦存在甚多改良之空間， 正足以提供本研究之基礎。

2 1.2 研究目的與問題 本研究由一個網路化測驗平台出發，導入微型課程與精熟學習理論，著手錄製長度 僅 60 秒~3 分鐘的微型課程教學影片來做為線上學習之教材，欲達成以下目的： 1.發展基於微型課程教材的線上學習系統並驗證其成效。 2.研擬編製微型課程的可能方案，並經由實作找到最佳之流程與方法。 1.3 研究方法與限制 在學習環境上數位學習與傳統教學有著明顯的差異，傳統教學中學習者在教師指導 之下，受限於師生必需同步在某個共同時間、某個地點來進行一對一或一對多的教學， 學習者無法自行依據學習能力與學習成果加快或放慢學習腳步，學習的時間亦不足。網 路線上課程雖提供非同步與遠距之教學，但仍有任課教師進行班級經營與課程管理之需 求，且受課程的授課期程所限。設若善用網路科技，建構完整學習內容之教材與自我學 習診斷功能，且結合教師的適時介入指導，應能填補傳統教學與數位學習之間的間隙。 考量數位原生[5]的學習態度與行為，本研究採用之主要教材為教學影片與教學網頁； 觀之時下的教學多媒體，無論是電子檔案或是網路多媒體型式，不管是採用遊戲情節、 卡通角色的漫畫類型，或是真人語音講解的教學影片，經常出現過份冗長乏味，致使學 生再一次由學習網站分心逃向社群網站、網路遊戲；因此本研究嘗試以微型課程模式來 呈現教學單元教材，期待在學生保持專注的一小段時間內就有效地完成單元內容並達成 學習目標。 本研究欲探討網路化學習的特性與成效，進而設計與建置一個結合網路化測驗與微 型課程的線上學習網，並發展一種以學生自主學習的模式，當後端之教學者規劃設計適 切的教學單元(組合測驗與學習素材)，任由前端的學習者與學習網站互動。且經由實驗 探討其對學生學習成效的影響。唯，研究之初並不具備充足之師資與時間來進行大量橫 跨國中七大學習領域之題庫命題與教學影片製作之複雜工作，亦無法全面就國中一～三 年級全學年或全學期進行長時間實驗。故研究中除力求系統建置完善符應教師教學與學 生學習之功能外，僅就部份年段、科目單元在研究者服務之學校進行小型實驗。 此外，為避免學生家用網路設備因素、家長觀念差異與學生本身應付日常課業或補 習之影響，並確保教學實驗之順利進行，本研究所採行的實驗以在校時間利用學校電腦 教室與設備在教師指導下進行。對於學生課後利用本系統自主學習部份，自無法加以實 驗驗證成效。 研究中亦設計行動版網頁，提供行動裝置利用瀏覽器上線學習，並發展為 Android 系統之應用軟體，且上架提供學生免費下載使用。但因涉及更廣泛的使用者與難以掌控 的設備因素，也無法納入實驗之列。 1.4 研究流程 研究者由於曾經參與桃園縣國中學生網路學習系統之建置與數年推廣研習活動，得 到許多縣內教師與學生回饋寶貴意見，普遍對此系統抱持更高期待。因此，吾人於 2012

3 年針對系統歷年使用記錄進行分析探討[4]，發現確有再加以改進之必要，也值得善用及 再發揮其價值，因此以之為背景確定研究方向，進行規劃本研究流程如下圖 1-1 所示。 圖 1-1 研究流程圖 1.5 名詞解釋 1.5.1 數位原生(Digital Natives)

Marc Prensky 於 2001 年提出數位原生(digital natives)[5]一詞，他說：“我們的學生 已經發生根本的改變，今日的學生不再是我們的教育系統所設計來教育的對象……今日 的學生是伴隨著新科技成長的一代。他們的整個生活都被電腦、電子遊戲、數位音樂播 放器、攝影機、手機、和數位時代的所有玩具與工具所圍繞並普遍使用。“ 相對於 1980 年後出生之數位原生，1980 年以前出生的人們彷如移民進入數位的時 代，重新學習並不斷適應與運用數位科技。當數位移民的教師要對著數位原生的學生來 進行教學之時，很可能會因為兩者本身的特質、行為習慣與運用數位科技產品的不同而 有了扞格，因此，先瞭解師生雙方的教與學的行為差異，適度地調整各自的想法與做法 才得以滿足教與學的需求。我們可以由以下表 1-1 來比較學生與教師的特質與相關行為 之差異。

4 表 1-1 數位原生的學生與數位移民的教師在教學之間的比較 特質 學習/教學相關行為 數位原生 (學生) 1.生長在充滿科技的世代 2.習慣同時處理許多事情 3.愛看電視、愛玩電動遊戲 4.喜歡透過多媒體來吸收資訊 5.隨時連上網路 6.愛傳簡訊 7.能夠同時與許多人透過網路互動 8.習慣生活在虛擬與現實之間 1.快速接受訊息 2.平行處理與多工處理 3.喜歡圖片、影像大於文字 4.隨機存取(例如超連結) 5.連網時表現最好 6.即時互動、立即回饋 7.偏好主動探索 8.喜歡遊戲，不喜歡嚴肅的事情 9.不喜歡聽講、不喜歡按部就班 10.喜好虛擬情節 數位移民 (教師) 1.使用 email 和電話 2.使用文字 3.喜歡人群 4.偏好實體 1.速度緩慢 2.循序漸進、按部就班 3.一次做一件事 4.個別獨立，認真嚴肅 5.延遲回饋 1.5.2 微型課程(Microlecture)

美國學者 David Shieh (2009) 在高等教育年鑑 (Chronicle of Higher Education) 所發 表的一篇名為 These Lectures Are Gone in 60 Seconds[6]的論文所說，短短僅一分鐘時間 長度的微型課程 (Microlecture)[7]已經有越來越重要的趨勢。

公開的微型課程網站，例如 Khan Academy 和 TED-Ed 就是大家所熟知的以微型 課程為主，提供非正式學習的網站。這些簡短的微型課程鼓勵自我導向的學習模式，讓 學生依據自已的步調選擇課程進行學習。微型課程也是行動學習上一個吸引人的項目。 微型課程很輕易可以融入到課堂教學之中，因為簡短，所以幾乎能以不同的方式應用在 各種不同的地方[8]。

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第二章

文獻探討

2.1 教學與評量 2.1.1 補救教學 補救教學[10]是基於「因材施教」的理念，即有個別化的意涵。補救教學的模式包 含資源教室模式、學習站模式等等，其中，電腦輔助教學模式 (CAI)做為一種利用電腦 呈現教材與控制教學進度和環境的教學型態，更是提高個別化教學的可能性，因此也為 補救教學提供另一種可行的管道。 許多的研究都指出，運用不同教學科技的學習活動，適合少數個別化教學以及較差 的學生；因為科技器材的運用能製造積極的學習態度，增進低成就學生的成功經驗。另 外，電腦的使用以及較新的科技的應用，能夠讓教學者配合低成就學生的興趣來分派作 業。 補救教學的歷程是「評量─教學─再評量」的循環。可見評量與教學是不可分割的 兩個部份，評量旣是學習診斷的工具，同時也是教學的工具，具有促進學習的作用。 2.1.2 精熟學習理論(Mastery Learning) 學校的前提是假設如果提供適切的學習條件，則每一個學生都能學習。布魯姆 (Benjamin Bloom)於 1968 年提出精熟學習(Mastery learning)[15][16]一詞，布魯姆假設一 個專注於精熟學習的教室，提供有別於傳統教室的教學，將有助於縮減不同學生群體中 的學習成就差距。他主張為了要達到合理之學習水準，我們應給予所有學生學習所需的 時間和教學，因此，教學的重點應該在於「處理」學生，使他們達到預定的精熟水準。 精熟學習的實施程序[12]如下： 1.教學前分析教學目標，安排妥當教學單元。 2.診斷性評量：在診斷性評量階段若發現學生未達到前提條件則給予指導。 3.全班團體教學與形成性評量：若未達到精熟學習則反覆實施再教學或矯正教學直 至精熟為止。一般將精熟標準訂在 80~85% 之間。 4.總結性評量與評定成績。

此外，布魯姆(1984)著「兩個標準差問題」(The 2 Sigma's Problem)[19]，即如圖 2-1 所示，分別比較傳統教學、精熟學習與 1 對 1 精熟學習三種模式下學生的總結性評量的 常態分佈情形，研究發現採用 1 對 1 精熟學習法教學的學生其平均分數較傳統教學法的 學生的平均分數高出 2 個標準差。此外，傳統教學模式與精熟學習模式均為一位教師對 30 位學生的教學，其處理之不同僅在於教學方式，而非更換老師或教材，但是採用精熟 學習法教學的學生其平均分數與人數分佈情形也優於傳統教學模式，故而強調學校雖然 無法對每一位學生提供 1 對 1 的精熟學習法教學，但以精熟學習法結合其它實用的工具 可促使全體學生學得很好。最後，經過布魯姆的研究生 J. Anania 和 A.J. Burke 數年密 集的研究更證實採用精熟學習法教學的學生在高級心智活動的學習和成就都有明顯改 善。

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四分之一個世紀以來，兩個標準差問題一直是教育工作者的挑戰和指導架構[17]， 也是從事數位學習的教育工作者引以為追求的目標。

圖 2-1 不同教學方法的總結性評量成績常態分佈情形 [取自 Benjamin Bloom 1984, The 2 Sigma’s Problem]

2.1.3 以學習者為中心的教學

教育學者 Michael H. Parsons 認為 21 世紀起，高等教育具有以學習者為中心的教 學與評量(Learner-Centered instruction and assessment)兩項特徵[21]。如果比較傳統以教師 為中心的形式與學習者為中心的形式，可以發現傳統上將教學視為知識傳遞的過程，學 生是被動接收訊息，教師則扮演主要的訊息提供與實施評估的人；教學與評量是分開的 兩件事，評量是監控學習成效的工具，強調標準答案，且以客觀的分數做為成績依據。 反之，學習者中心強調學生主動專注地學習；教師則扮演指導者與促進者的角色，且與 學生一起增進學習。學習者中心的教學與評量更是無法分割的，評量工具旣是提升學習 成效，也做為學習診斷之用。

美國卓越教育聯盟(Alliance for Excellent Education)於 2012 年發表了以「文化轉型： 提供數位學習環境的以學習者為中心的教學」(Culture Shift : Teaching in a

Learner-Centered Environment Powered by Digital Learning)[27]為題的總結報告。報告中 指出「以學習者為中心的教學重點是學生的個別需求、能力和學習風格。它是個性化的、 吸引人的，也是嚴謹的。」「雖然學習者中心的教學未必需要數位學習環境，但數位學 習環境卻經常被運用來實施以學習者中心的教學和提高它的成效」。教學不再需要教師 在固定的時間裡站在講台上對著全體學生傳達相同的訊息，經由數位學習教師可以有效 地運用科技來增強學生的學習經驗。 綜上所言，以學習者為中心的教學重視教師角色的轉變、重視學生個別化的學習能

7 力與風格、重視教學與評量兼顧、重視善用科技工具進行數位學習。而數位學習包含廣 泛的工具和應用，教學上可以組合運用以下的方式： 1.進行線上的形成性評量。 2.讓教學資源與學習時間的運用變得更聚焦且有更高的質與量。 3.提供線上教材內容和課程。 4.將科技運用在課堂和教室建築。 5.為特定需求導入軟體給學生使用。 6.建置與使用學習平台。 7.提供學生參與專業社群的機會。 8.協助學生獲取更高層次具挑戰性的教材內容和教學。 2.1.4 常見的測驗模式 目前學校教育中常見的測驗方式，除了少數的特定場合使用口試之外(小規模，考 臨場反應等因素)，大多數的時候，因為同時接受測驗的對象比較多，以及實施時間、 地點多元變化等因素影響，通常都是使用包括『紙筆測驗』，『電腦化測驗』以及『網路 化測驗』等幾類測驗模式[13]。底下分別說明: 1.紙筆測驗：目前學校教育的傳統測驗大都採用『紙筆測驗』，將它做為形成性評量

(formative evaluation) 或總結性評量 (summative evaluation) 之用，學校依據相關測驗結 果評定學生學習成就。形成性評量的範圍較小，測驗內容限於教學的特定內容，也許是 一個概念或原則，或是某一單元的內容（一般在學校中使用的單元測驗或隨堂考試就屬 於形成性評量）；另一方面，總結性評量的範圍較大，大多是以整個教學活動的單元目 標為根據，通常是取能夠代表學習內容的樣本來作為試題（一般來說，學校定期舉行的 週考、月考和期考，就是總結性評量）。 2.電腦化測驗（Computer-based Test, CBT）：基本上是將傳統紙筆測驗（例如：選擇 題、是非題）轉移到電腦上，讓學生透過電腦螢幕閱讀試題，利用鍵盤或滑鼠移動游標 點選答案，此評量系統通常允許學生重複檢查、修正答案，在確定完成之後送出試卷批 改並離開測驗系統。 3.網路化測驗（Web-based Test, WBT）：近年來由於網際網路與資料庫技術成熟，這 些本來只能運作在個人電腦或是區域網路上的電腦化測驗系統，逐漸轉移到網際網路 (Internet) 運作。以 Web 為介面，使用者經由瀏覽器(Browser)就可以在世界各地隨時隨 地使用這測驗系統，比起早期只建構在個人電腦或是區域網路的電腦測驗，在使用上更 有彈性。 再者，目前逐漸普及的『單機電腦化測驗』與『網路化測驗』除了做為國家考試、 托福考試或遠距評量之用途以外，國內已經有許多單位建置類似的線上測驗系統，提供 在校學生作為自主學習。這樣的測驗系統，一般都會提供學生進行答題練習或是模擬測 驗情境，學生使用電腦化測驗或網路化測驗的學習成效主要來自精熟化學習 (mastery learning)。每個系統的功能或有差異，但大致都涵蓋以下的運作模式：允許使用者反覆 測驗、自動閱卷、提供解題說明以及紀錄測驗情形等。表 2-1 把前述的幾種測驗方式， 予以綜合彙整並加以比較。

8 表 2-1 常見測驗模式的比較 項目 媒介 用途 附加功能 1.傳統測驗 1.紙筆 2.試題 1.形成性評量 2.總結性評量 N/A 2.電腦化測驗 1.電腦(單機) 2.題庫 1.模擬測驗 2.自主學習 1.解題說明 2.可重複練習 3.記錄學習歷程 3.網路化測驗 1.電腦 + 網路 2.題庫 1.模擬測驗 2.自主學習 1.解題說明 2.可重複練習 3.記錄學習歷程 2.2 線上學習的案例探討 面對數位學習的發展趨勢變化，教育部 2013 年宣布將發展為期 4 年、全面性的「數 位學習推動計畫」透過建立新的教學模式，扭轉以往老師上課講很多、學生學習時間少 的教學方式，提升教師以「學習者為中心」的教育科技知能，並引導學生由被動的聽講 轉變成主動探究式學習。教育部期待透過新時代的數位化學習方式，掀起「以學習者為 中心」的教學新浪潮。「推動磨課師（MOOCs）計畫」即為其計畫之一，此計畫強調以 5 至 10 分鐘小單元的分段課程，在段落間配合即時線上討論與回饋、線上同儕合作學習 與討論、虛擬線上實驗及線上練習與評量的課程，學生可以依自己學習的速度安排學習 進度。[20]

Khan Salman[25]與 Daphne Koller[26]兩人分別為線上教學網站 Khan Academy 與 Coursera 網站的創辦人，這兩個線上學習網站之內容與服務對象雖存在差異，但兩人先 後在 TED 2011 和 TEDGlobal 2012 論壇發表演講，均強調線上課程與教學影片能帶動 教育的改變，在數位學習此一領域上扮演重要的角色，而且線上學習也已逐漸融入校園 傳統的教學現場，成為一種輔助學習甚至於翻轉課堂的創新教學(innovative instruction) 模式。尤其 Daphne Koller 舉布魯姆的 2 個標準差問題(The 2 Sigma's Problem)[19]之研究 為例，認為線上課程可以做為精熟學習的工具。 Coursera 網站旨在提供全球各處的人們高等教育與終身學習之需，目前有來自 4 所 大學的 43 門課，課程均以 8～10 分鐘的影片呈現，並結合線上作業與評量，與 MOOCs、 OCW、edX、YouTube Education 等線上學習網站都一樣提供高等教育課程，只是在學 習模式與影片長度上仍存在差異。而本研究欲探究之微型課程與磨課師有著異曲同工之 處，但以國中教師與學生學習為目標，期能完整規劃九年一貫課程且適合國中學習內容 與評量標準的數位學習方法，並有助於促進國中學生精熟學習。 本節將就目前國內外數個顯著的線上學習網站進行比較分析，並探討其優缺點與特 性。由於網路教學系統在使用者界面與系統功能上形式相當多元，且多媒體教材之比重 與呈現方式亦差異頗大，研究者儘量廣泛比較個別網站，但受限於地域與語言隔閡，國 外案例部份僅取較廣為人知且盛行的兩個線上學習系統，但不納入提供高等教育課程的 線上學習網站。

9 2.2.1 Khan Academy 線上學習網站 Khan Academy（https://www.khanacademy.org/)是網際網路上非常成功的學習網站之 一，它提供超過 2,200 個教學影片，包含適合小學到大學程度的數學、科學、會計經濟 和各類英語會考等學科知識內容。由於充分體認到行動通訊的重要性， Khan Academy 已經加入微型課程教材（microlecture) 的編撰模式, 提供跨平台行動裝置(Web、Android 與 iOS)使用。

Khan Academy 的創辦人 Salman Khan 是比爾蓋茲最欣賞的網路教師，更於 2010 年獲得 Google 公司 10 的 100 次方計畫挹注二百萬美元獎金，以鼓勵其錄製更多教學影 片。Khan Academy 源自 Salman Khan 個人為親友小孩錄製的教學課程，並將其影片置 於 YouTube 網站平台，影片雖分類整理但未依循 K-12 學校課程結構。由於影片講解方 式採手寫手繪並錄音的方式(圖 2-2)深具個人色彩且有教學成效，受到自學者的喜愛；現 在也廣邀跨國志工進行製作多國語言字幕。如今 Khan Academy 在各方挹注之下，資金 與人力擴增，也進一步導入測驗(圖 2-3)、知識地圖(圖 2-4)與學習歷程並與美國的小學 合作，應用於整個班級的學科學習之上。 目前，國內財團法人誠致教育基金會創辦「均一教育平台」[28]與 Khan Academy 合作，將 Khan Academy 移植並將教學影片中文化，已完成國小程度的數學練習題達到 90%，唯仍限於國小數學科課程內容。 圖 2-2 Khan Academy 線上學習網站之教學影片型式

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圖 2-3 Khan Academy 線上學習網站之測驗型式

11 2.2.2 Udemy 線上學習網站 如圖 2-5，Udemy (http://www.udemy.com/)是商業性的新興網站，廣邀各界專業人 士創作各類型課程，提供不分年齡層可學習的各類實用技能為主。由於是以課程為架構， 所以在一門課程中有多個小節，可包含連貫地影音、簡報、文件以完整傳授單一課程。 同樣地，也由於已經充分體認到行動通訊的重要性，Udemy 也已加入微型課程講演教 材(Microlecture)的編撰模式，並提供跨平台(Web、iOS)行動裝置使用，且有主攻行動裝 置之貌。 2.2.3 教育部國民中學學習資源網 如圖 2-6，國民中學學習資源網 (http://siro.moe.edu.tw/fip/index.php) 提供國中學生 自主學習測驗為主要服務。其特點為： 1.僅提供線上測驗。 2.五科單元齊全、題庫試題豐富。 3.網站上有提供測驗後之簡易題解、提供分科討論版發問。 4.網站上另外提供國立教育資料館所製作之教學影片（影片單元不依循教科書，亦 未涵蓋所有測驗單元），和相關網頁資料（編輯人員搜尋自網路或自行編寫）。 5.提供個人學習歷程記錄，但不提供任何排行榜或比較性的資料。 6.教師身份並沒有特殊權限與功能，無法查閱學生的學習歷程記錄。 圖 2-5 Udemy 網站的行動版首頁

12 圖 2-6 教育部國民中學學習資源網首頁 2.2.4 桃園縣國中學生網路學習檢測系統 如圖 2-7 所示，桃園縣國中學生網路學習檢測系統（http://163.30.191.12/Test/）提供 國中學生自主練習與模擬測驗為主要服務。本系統由研究者承辦並執行建置工作，亦是 本研究的重要基礎，在第四章「系統架構」部份將進一步詳述其各項功能與操作。 本網站提供學生的個人學習歷程紀錄，並具備各科排行榜以刺激學生意願。 另一方面，這個網站雖然提供討論版可供發問或討論，但並無人駐守回覆，或發生 主動討論。因此，討論版部份只能留待後續觀察其可能的學習輔助作用。

13 圖 2-7 桃園縣國中學生網路學習檢測系統網站首頁 2.2.5 網路奇異國 網路奇異國 (http://www.kiwi.com.tw/) 是一個商業網站，提供國中小學學生九年一 貫課程範圍的單元教學與解題說明，其線上教材以圖文形態為主。 2.2.6 Web live 智慧學習網

Web live 智慧學習網 (http://www.weblive.com.tw/) 是一個商業網站，提供國中小學 生動畫形式的單元教學線上教材與測驗。 2.2.7 發現美麗新世界 發現美麗新世界（http://www.powercam.cc/ch/1）由一群有經驗的國中教師，以傳統 教學方式將教室內書寫黑板改以簡報上手寫、手繪，並配音錄製成影片的方式來進行單 元教學。這是免費的網站，目前以提供國中數學與自然課程的內容為多，其他科目則陸 續錄製中。 總結以上的國內外案例，我們試著把前述的網站的特點，予以綜合彙整並加以比較 如下表 2-2。由表中可看出適於行動學習的跨平台使用是國內線上學習網站所普遍缺少 的；學習方式上多為學習者自行選擇單元學習或模擬測驗，並無明顯之學習順序；教材 與測驗之結合則僅做為學習之用，而沒有留下完整學習歷程記錄以供追踪學習成效。

14 表 2-2 國內外線上學習網站比較表 網站 內容 特徵 學習方式 優點 使用平台 費用 1.Khan Academy 遍及 K-12 各科目，以 教學影片 為主 1.個人化影 音教學 2.非教師錄 製 學習者自行 選擇單元、 自訂進度 1.僅有學習 材料 2.記憶學習 進度 1.Web 2.Android 3.iOS 免費 2.Udemy 各領域專 業課程，以 影音、文檔 組成 各界專業人 士自行製作 學習者自行 選讀課程 以課程依序 包裝素材 1.僅有學習 材料 2.記憶學習 進度 1.Web 2.iOS 收費 3.教育部國 民中學學習 資源網 國中五科 題庫及相 關影音、網 頁 九年一貫課 程內容 學習者自行 選讀教材與 測驗單元、 題數 學習材料含 文字與影片 Web 免費 4.桃園縣國 中學生網路 學習檢測系 統 國中五科 題庫 九年一貫課 程內容 學習者自行 選擇測驗單 元 1.僅有測驗 2.具備教師 監督機制 1.Web 2.Android 免費 4.網路奇異 國 1.K-12 數學 題庫與 2.互動式教 學網頁 九年一貫課 程內容 純文字的網 頁可 pop-up 文字或語音 解說 結合學習素 材與測驗 Web 收費 6.Web live 智慧學習網 K-12 各科 教學動畫 內容活潑、 有趣 學習者自行 選擇單元、 自訂進度 結合學習素 材與測驗 Web 收費 7.發現美麗 新世界 國中數理 教學影片 1.有經驗的 教師 2.採用傳統 教學法錄製 教學影片 單元完整 僅有學習材 料 Web 免費 綜觀以上國內外的幾個線上學習網站，均高度仰賴學習者的主動性與專注度。國外 的兩個案例，兩者都是課程內容豐富多元，足以引起學習者從眾多課程中選擇自已能力 相當且感興趣的單元進行學習，而且也都已經針對行動通訊裝置（手機、平板電腦）開 始著重微型演講課程教材(microlecture)的設計。而國內的幾個案例，均以國中小學生為 對象且限定在九年一貫課程範圍之內，也是研究者所要針對的教學課程與對象。然而同 時兼具教學內容與測驗的幾個網站共通的實施模式，主要還是設定以傳統的電腦網路 (PC 上網)線上教學的情境設計，且未充份掌握數位原生的學習特性，因此網站上面充滿 相當多時間過長的多媒體教材，或者單調的解題說明，常常會令多數學生感到學習無趣， 尤其長篇的文字網頁更令人抓不到重點所在，因此實際應用上均面臨若干困難造成使用 率偏低、成效未見彰顯的問題。其中，最令人感到滿意的影片型式是發現美麗新世界網

15 站所採用的以簡報為基礎，輔以手寫手繪並配音的方式，講解也最條理分明、清楚易懂， 也是本研究主要參考的教學影片錄製型式，並配合電腦輔助教學之設計方式略做修改以 連貫主要的單元內容，在每一單元的教學影片之間停頓來進行練習，求其學習份量適當 而且確保充份理解。 研究者整理若干參考案例之部份現況並構思做為發展一個微型課程的線上學習網 站可行的具體策略，如下表 2-3。分別針對教學影片、教材、學習模式、功用、學習動 機與學習歷程等項目擬訂研究發展之策略與方向。 表 2-3 線上學習網站可改進的現況與改進策略 項目 現況說明 改善策略 1.教學影片 流於冗長、乏味 導入微型課程的教學影片 2.教材、作業與練 習 學習素材經常是分散的；教學影 片、教學網頁與題目練習、模擬 測驗各自獨立，分散在不同的網 站或不同的網站分區。 將教材與測驗整合在單元之下， 且依據電腦輔助教學模式設計課 程與教材。 3.學習模式 普遍欠缺依一定流程進行的簡明 學習模式 提供以教學單元為單位的自主學 習模式 4.功能與作用 僅做為自學與輔助學習之用 結合教學與評量之用途 5.激勵學習動機 較少的立即回饋，欠缺刺激學習 意願與動機的工具 藉由網路題庫自動命題與自動閱 卷，以即時提供正確解答，做為 自我診斷與激勵之工具 6.學習歷程記錄 欠缺較完整之歷程記錄 完整記錄學生在線上的學習歷 程，提供教師督導學生學習與檢 核的工具 經由本小節探討國內外線上學習網站，不難發現在各種類型網站發展的歷程上均以 建置完整課程與學習主題或單元為主要趨勢，且以教學影片結合線上評量為其主要內容 之型式。舉例而言，Khan Academy 網站由教學影片出發，現在則向上建構知識地圖以 完備課程單元，向下則發展線上測驗做為學習診斷與評量學生是否已達精熟學習，再決 定是否進入次一單元的學習活動。反之，研究者所參與建置的桃園縣國中學生網路學習 檢測系統，則由網路化測驗出發，現在則希冀朝向發展微型課程教學影片以完整支持學 生之單元學習，也是一種利用數位科技建構精熟學習之教學環境的方式。 2.3 常見影音平台的使用經驗與比較 研究者雖未具備專業影音製作之背景，但為使採用於網路學習平台上之教學影片能 適應學生特性，或甚至產製出生動有趣又能深入淺出完整講解單元概念，達到吸引學生 且維持學習興趣，故以時下常見影音平台的使用經驗為範本進而探討其成功且能合於使 用者需求的因素整理比較如下述。 表 2-4 所列即為做為參考範本之 YouTube 網站與 MOD 即時視訊系統之簡介資料。

16 表 2-4 YouTube 與 MOD 之簡介 項目 YouTube 網站 MOD 即時視訊系統 1.企業 Google 公司 中華電信公司 2.性質 免費服務(部份頻道收費) 付費服務 3.功能 影片之上傳、閱覽、社群分享 影片之觀賞 4.客戶端 個人電腦、行動裝置、數位電視 個人電腦、數位電視 5.內容 家用影片、教學影片…內容多元 精選電視頻道、熱門電影 6.普及性 盛行全球 具區域性,用戶有限 7.用途 娛樂、教育、商業等多元用途 娛樂、新聞、教育用途 8.用於教學之實用性 具教學實用性 不具教學實用性 註:Google 公司自 2013 年起開始收費模式的電視頻道 由於數位原生的特質偏好多媒體影音，日常訊息來源得自網路多媒體頗多，時下的 影音平台顯現分眾且多元；若以最廣為全球網路人口使用則以 Youtube 堪稱最受歡迎與 擁有最多閱覽率。在我國一般閱聽大眾常用除了 Youtube 外，另有俗稱「隨選視訊」的 數位電視系統，其中又以中華電信 MOD 系統最具代表性。根據經濟日報報導，中華 電信 MOD 用戶數逐年不斷成長，由 2010 年 81 萬戶到 2012 年第 3 季達 117.20 萬戶， 同時期有線電視用戶則略微萎縮，MOD 或許不足搶佔有線電視用戶，但受民眾日漸喜 愛是顯而易見的[22]。 中華電信 MOD：創立於 2003 年 1 月。屬付費頻道，由頻道商提供優質節目，除 電視頻道與互動服務外，隨選影片是一大特色。閱聽內容以新聞、電影、戲劇、綜藝為 多，也有部份兒童與知識性頻道和隨選影片。多為高畫質影片，影片長度依類別而不同 但同類型則較一致，內容深度與廣度也較優，由於是廣播電視傳播、影藝專業公司產製， 其影片品質普遍較優。使用者目的性強，其隨選即看的特性頗能符合民眾直接就自已興 趣深入發掘並進行系列性觀賞的偏好，因而廣受消費者喜愛。訊號傳輸則採專屬線路與 機上盒連接電視音響設備進駐客廳、滿足民眾生活資訊與休閒娛樂為主要應用。 YouTube：是創立於 2005 年 2 月的免費網站，網站上的影片來自網友上傳分享，是 各類訊息的來源，用途廣泛；雖具頻道功能，但較多使用者頻道而少主題性頻道。影片 長度與品質差異頗大；搜尋功能齊全，常由搜尋得到相關聯或是意料之外的影片而點擊 觀賞。YouTube 的使用者使用電腦或智慧型行動裝置（手機或平板電腦）透過網際網路 連線觀賞影片[23]。Khan Academy 就是運用 YouTube 做為儲存空間，且以個人頻道上 傳教學影片做為教育用途最成功的範例。YouTube 也創建教育頻道（YouTube EDU）提 供世界頂尖教師的短期課程、頂尖大學的課程講座，或是各類可激發想像力的勵志影片， 今年(2013)亦邀請國內臺大、清大和交大三所台灣學府打造 YouTube EDU 頻道[24]，凡 此應用均顯現影片做為教育用途的發展趨勢，但 YouTube 教育頻道的內容比較接近於 MOOC (Massive Open Online Course)型式，目前以高等教育課程內容與應用為主。總而 言之， YouTube 的教育應用雖有教師頻道與中小學、高等教育、甚至終生學習內容， 但合於國中小--尤其我國國中學生課程學習之用的影片仍屬少數，不過，觀察時下學生 使用 YouTube 之頻率與接受度均高，普遍熟悉其界面與操作方法，因此運用 YouTube 之免費資源做為教學之用仍為極合適的平台。

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第三章

微型課程教材設計

3.1 創新教學之自主學習模式 以學習者學習為中心的教學方式強調結合教材學習與評量，於本研究中以結合微型 課程教材與網路化測驗，來提供學生自主學習。學生首先瀏覽影片與圖文網頁教材來學 習單元內容，再經由系統自動命題及閱卷，可任意進行多次的解題練習，當學生在自主 練習時達到 80 分以上成績時就可以進行正式測驗，系統則記錄下所有正式測驗的相關 資訊與完整試卷作答情形。 如圖 3-1 所呈現，學習內容、測驗評量與學習方法三者共同構成學生學習的完整活 動。 圖 3-1 自主學習模式示意圖 本研究中設計之教學實驗，為收集實驗數據，則以一節課 45 分鐘實施一個單元的 學習活動，其活動內容如圖 3-2 所示，包含前測、學生自主學習、題庫練習與後測做為 形成性評量。並輔以學生學習感受量表之填答以搜集數據。 實驗中因受限於配合學校正常上課時間，並無法提供所有學生足夠之自主學習時間， 且為實驗順利進行，故於教學前提示學生，限制全班所有學生僅能充份運用 30 分鐘做 為不限次數地自行觀看教學影片、閱讀教學網頁與自主練習之用。對於學習速度較快的 學生，則於自主練習得分達到 80 分以上可暫停學習，擁有小量自由活動時間，也藉以 鼓勵其學習動機。

18 學生自主學習模式： 步驟 1：進入課程 步驟 1.1：登入線上學習系統 步驟 1.2：選擇欲學習之科目單元 步驟 2：進行自主學習活動 步驟 2.1：觀看微型課程教學影片，專 心聆聽影片中的教師講解 步驟 2.2：閱讀教學網頁，進一步理解 單元概念 步驟 2.3：進行自主練習，學生由系統 隨機命題的練習卷輔助單元內容之理解 步驟 2.4：檢視是否達精熟?在學生自 認為充份理解且練習卷之作答得分高於 80 分，即可進入下一步驟，否則重複之 前的步驟 圖 3-2 教學實驗中學生學習活動內容 3.2 教學實驗之科目與對象 本研究為進行實驗以了解結合微型課程與網路化測驗的線上學習系統應用於一般 國中學生的學習成效，故而設計教學實驗，以研究者任教之桃園縣楊梅國中國一學生二 班共 61 人與另一位生物老師所任教的一班學生為實驗對象，並針對國一的數學科與生 物科課程審視主題，依據課程設計之原則方法將學習內容再細分為單元與細目後，進行 教材與試題之準備與系統設定。 本項教學實驗之受試者來自常態編班之班級。全校同年級學生共 578 人，分別編在 19 個班級，由於同年級 19 個班級中含體育班一班、美術班一班，故捨此兩班。並擇其 數學科課程為同一位教師任教的普通班級，求其儘量排除師資與教學方法、態度、進度 之差異造成不利影響。而且，兩班之男、女生各約一半人數，也利於一併探討性別對於 學習成效是否存在差異。 數學科的教學實驗以兩個班級學生均實施 2 個單元的實驗。生物科則選擇對同一所 國中一年級一個普通班級的 30 位學生實施 2 個單元的實驗。

19 3.3 實驗之教學單元 實驗在一般國中進行，為考量配合現行國中每節課 45 分鐘的學習時間，實驗科目 的主題單元需適切地細分，再行檢視其中所含概念難易程度與學習份量，必要時再細分 以利學生有充份時間學習並達到精熟學習。此外，實驗的教學單元不僅需配合國中一年 級學生在校的學習進度與錯開段考前的複習活動，因此，研究者選取數學領域課程為國 中一年級下學期第一次段考後的「二元一次方程式的圖形」單元與第二次段考後的「認 識函數」兩個單元進行實驗準備；生物科則以第二次段考後之「生物的交互關係」與「生 態系」兩個單元進行實驗準備。數學與生物各單元之內容大綱與學習目標如表 3-1 所示。 表 3-1 選取做為實驗的單元細目與課程大綱 科目 單元 細目 內容大綱 學習目標 數學 平面直角坐 標與二元一 次方程式的 圖形 二 元 一 次 方 程 式 的 圖 形 1.二元一次方程式在坐標 平面上的圖形 2.平面上二元一次聯立方 程式的解 1.能描繪二元一次方程式 的圖形 2.認識二元一次聯立方程 式的解 3.了解二元一次聯立方程 式圖形是重合，此聯立方 程有無限多解 4.了解二元一次聯立方程 式圖形是兩平行直線，此 聯立方程無解 認識函數 函 數 之 定 義 與 求 函 數 值 1.變數與函數 2.自變數與應變數 3.一次函數的對應關係 能用符號及算式、文字敘 述、對應值的表列來描述 函數 生物 生態系 生 物 的 交 互 關 係 生物間的競爭關係、共生 關係、寄生關係 能指出生物間的不同關係 生 態 系 的組成 1.生態系的組成層次 2.生態系的變化 1.能依生物獲得能量方式 的不同辨識食系關係 2.能了解生態系與生態環 境 學者簡茂發認為，一般在編製學科成就測驗時，應先分析課程的教材內容及教學目 標，進而使兩者適當結合而形成雙向細目表，作為編製試題的依據[32]。因而，依所選 定之教學單元，著手檢修題庫內容，使得試題完整涵括本單元細目之學習目標，並且提 供充份練習與測驗之用，各單元試題分析如表 3-2。

20 表 3-2 單元題庫之試題分析表 認知層次 單元名稱 知識 理解 應用 分析 綜合 評鑑 合計題數 二元一次方 程式的圖形 6 7 4 6 6 0 29 認識函數 3 3 4 3 3 0 16 生物的交互 作用 6 5 4 4 1 0 20 生態系 5 3 4 3 4 0 19 各教學單元試題之難易度初期由命題教師依主觀判斷加以設定，但是上線開放使用 的題庫經系統隨機選題提供學生測驗時，亦同時記錄每一試題的答題情形，且供命題教 師瀏覽並做為修改試題之參考（如圖 3-3）。未來，本網站新增功能包括系統定時重新計 算試題難易度，在單一試題經隨機選題供學生測驗達 200 次之後，依據系統記錄之試題 答對率重新自動調整其難易度設定值。試題的難易程度則採全體受試者答對該題的百分 比來計算，其計算公式為： P =_NR× 100% 上式中 P 代表試題難度。N 為全體受試者人數。R 為答對該題的人數。 另外，為方便課程管理者在教學前進行系統設定，研究者參考教育部國民中學學習 資源網使用之難度係數，建立試卷之難度係數供教師為練習卷與測驗卷選題時之參考， 此一試卷難度係數的計算方式，首先將易、中、難題各自配分為 2、3、4 分，再依下述 公式計算整份試卷之難度係數。計算公式如下: 總配分= 難度易題數 × 2 + 難度中題數 × 3 + 難度難題數 × 4 難度係數_{= ((總配分/總題數 − 2)/2) × 100} 若單純依上述試卷難度係數計算可得到 0~100 的係數值。然而，實際命題與選題 之後，將練習卷與正式測驗卷均同時包含難、中、易各若干題，則其試卷之試題難度係 數大約在 15~40 之間，實驗中為考量受試者需在不到 10 分鐘內的有限時間內完成作答， 故將之設定為 15~30 之間。如下表 3-3 所示。

21 圖 3-3 試題答對率統計表 表 3-3 選取做為實驗的單元細目與試卷設定 單元 總試題數 練習卷 試題數 練習卷 難度係數 測驗卷 試題數 測驗卷 難度係數 二元一次方程式的圖形 29 10 15 10 30 認識函數 16 10 20 10 30 生物的交互作用 20 10 20 10 30 生態系 19 10 20 10 30

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3.4 製作微型課程的工具與方法

David Penrose[7]是在 SunGard 服務的高等教育的教學設計者，他發展了 San Juan 學 院的微型課程，他建議製作微型課程時可以依循以下 5 個步驟： 1.列出 60 分鐘課程所要涵蓋的概念。 2.寫下 15～30 秒的簡介與結論。 3.將上述三者錄製成 60 秒～3 分鐘的影片。 4.設計一份隨附作業，以指引學生去閱讀或主動發現關鍵概念。 5.上傳影片和作業到課程管理系統。 研究者在研究之初經長時間觀摩 Khan Academy 與發現美麗新世界兩個網站的教學 影片型式與內容，在考量數位原生具有快速接收訊息與偏好立即回饋的學習特性，此外， 網路學習本身使用電腦設備亦不宜長時間觀看電腦螢幕並確保維持專注的學習力，本研 究採行的教學影片即為微型課程(Microlecture)型式，將每個單元重要且根本的概念精要 地錄製成 60 秒至 3 分鐘長度的教學影片。 研究中採行錄製教學影片的工具與方法如表 3-4 所示，分類為使用一般個人電腦與 平板電腦兩類，並搭配不同的錄製軟體與簡報軟體或專門功能之 APP。 表 3-4 教學影片錄製使用設備與工具軟體 錄製教材設備 桌上型電腦 平板電腦 1.設備名稱 一般個人電腦 iPad 2 16G Wi-Fi

2.作業系統(OS) Windows XP iOS 6

3.工具軟體 Screencast-O-Matic Explain Everything

4.錄製的單元 數學科兩個實驗單元 生物兩個實驗單元 5.錄製方式 以 Powerpoint 簡報錄製螢幕畫面與 口述講解 在空白版面上手寫手繪，同 時錄製口述講解 6.特徵 1.版面文字與圖片均較制式與單調 2.畫線、書寫因使用滑鼠操作，線條 較為生硬、不美觀 手繪加註與使用不同顏色線 條圈選重點，有提醒和強調 的效果 採用個人電腦錄製教學影片時，可由網路上取得若干種免費的螢幕錄製工具，例如 圖 3-4 所示之 Screencaet-O-Matic[30]，它提供免費使用者最長錄製 15 分鐘影片，且支 援輸出為 MP4 等多種格式或上傳至 YouTube，使用上非常簡易，唯運用個人電腦與 Screencast-O-Matic 時需外接麥克風並注意音量調節才能順利得到理想的教學影片。

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圖 3-4 Screencast-O-Matic 圖 3-5 ShowMe 的圖示

經過多方嘗試後，發現運用 iPad 平板電腦與圖 3-5 所示之 ShowMe [29]或 Explain Everything APP 等螢幕錄製工具，操作上頗為自由又流暢，具有快速同時擷取影像與錄 音的優點；但由於手繪筆畫線條太粗，一個畫面能包含的內容有限，且缺乏畫直線和基 本圖案的工具，無法畫出工整的平面直角坐標和精確定位的點。在代數的單元此工具組 合可以運用得很好，但涉及作圖的單元就必需改用其它方法。最終的影片均直接或間接 地上傳至 YouTube 網站。由於時下國中生常觀賞 YouTube 網站各類影片，因此，選擇 YouTube 網站除了它是一項免費服務之外，亦取學生對其操作熟悉與適應性良好。 3.5 微型課程教材編製流程 研究者在編製微型課程前研擬線上教材編製流程如下圖 3-6。 圖 3-6 編製微型課程教材之流程 在進行編製教材的過程中，需要不斷參考相關資料，做好備課的工作。吾人在實驗 之中不斷反覆參考各類資料與他人的教學經驗，也和其他同科教師討論，力求教學影片 不囉嗦，但又含括所有基本且重要的單元概念。 備課資料的主要來源包括： 1.九年一貫課程綱要與能力指標。 2.學校學習領域課程計畫。 3.教師備課用書。 4.網路資源。

24 詳細之編製微型課程步驟如下，依步驟實施最終得到產出微型課程的單元教材。 3.5.1 教學影片範例 研究者依據上述微型課程的編製流程與步驟，針對教學實驗單元所完成的教學影片 如表 3-5，其中生物科之教學影片最長達 7 分 41 秒，是在多次檢討，為能充份以實例說 明生態系的複雜關係，因而重新錄製的結果。其餘單元影片均在 2~3 分鐘的時間之內。 表 3-5 實驗所完成之微型課程教學影片 科目 單元細目 影片長度 錄製工具 錄製方式 數學 二元一次方程 式之圖形 2 分 32 秒 PC 1.Powerpoint 簡報 2.口述講解 認識函數 2 分 29 秒 PC 1.Powerpoint 簡報 2.口述講解 生物 生物的交互作 用 3 分 39 秒 iPad 2+ShowMe App 1.白板手寫 2.口述講解 生態系 7 分 41 秒 iPad 2+ShowMe App 1.白板手寫 2.口述講解 輸入：九年一貫課程綱要、學習課程計畫 結果產出：微型課程單元教材 編製教材的步驟； 步驟 1：選擇教學單元 步驟 1.1：依據教學計畫與單元主題選擇教學單元。 步驟 1.2：分析單元主題之基本概念。 步驟 2：編寫內容綱要與學習目標 步驟 2.1：訂定每個單元的精熟標準。 步驟 2.2：編寫概念解說與結論。 步驟 3：搜集或編寫教學網頁或延伸閱讀資料網頁 步驟 4：錄製微型課程教學影片 步驟 4.1：視教學內容撰擇設備與軟體。 步驟 4.2：預演教學講解過程。 步驟 4.3：實際錄製教學影片。 步驟 4.4：上傳影片至 YouTube 網站。 步驟 5：命題 步驟 5.1：為練習與測驗用之選擇合適之試題或重新試題。 步驟 5.2：將試題輸入線上學習系統 步驟 5.3：為每個單元之練習卷與測驗卷設定測驗時間、試題難易度等參數 步驟 6：系統設定 步驟 6.1：維護單元教材內容，包含教學網頁網址、教學影片網址。 步驟 6.2：編寫單元教學指導語與簡介文字 步驟 6.3：開放課程存取權限

25 數學科「二元一次方程式的圖形」、「認識函數」單元教學影片：採用 PC、Powerpoint 簡報軟體與螢幕錄製軟體，以平面直角坐標或黑板為背景圖片，預先使用簡報軟體所提 供之「自訂動晝」功能製作動態呈現效果，並在錄製過程中加入手寫文字與手繪線條。 在幾次預演後正式錄製講演。其部份畫面如下圖 3-7。 二元一次方程式的圖形單元 認識函數單元 圖 3-7 數學科的教學影片 生物科「生物的交互作用」、「生態系」單元教學影片：採用 iPad 2 平板電腦、Explain Everything 螢幕錄製軟體，完全由教師在空白版面上手寫文字與手繪線條來講解單元重 要概念。一樣在預演數次後正式錄製講演，但採用此法所需之預演次數與時間均較少。 其部份畫面如下圖 3-8。 生物的交互作用單元 生態系單元 圖 3-8 生物科的教學影片 3.5.2 試題範例 本研究所採用之網路測驗系統雖只提供 4 選 1 單選題之試題類型，但允許在題幹與 選答項均可選擇性上傳圖檔，如圖 3-9 與圖 3-10，因此在命題上相當便利且合於使用， 也符合目前國中階段常見之試題型式，惟尚未提供如國中基本學力測驗之題組型式。以 教學實驗之數學、生物科所命題為例，試題堪稱合於教學單元診斷與評量所需，其範例 如下。

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二元一次方程式的圖形 _{認識函數單元}

圖 3-9 數學科試題範例

生物的交互作用單元 _{生態系單元}

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第四章

系統架構

4.1 線上學習網站之系統架構 本研究採用之網路學習檢測系統欲協助教師指導學生進行線上學習，並能查閱每一 位學生之學習歷程以隨時掌握學生學習情形，並進而予以激勵或實施補救教學，此一網 站之系統概念設計如下圖 4-1，惟建站之初僅及於網路題庫之建置，提供圖 4-1 中

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2 部 份的自主練習與正式測驗作為學習功能，並沒有提供圖 4-1 中

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1 部份的教學影片與教學 網頁；對於學生而言，原來在僅有網路題庫做為學習材料的情形下，純粹以自行選擇科 目單元進行測驗做為學習的方法，而輔以個人學習歷程記錄提供學生檢討考卷、自我診 斷之用。本研究進行期間則針對部份單元增加教材且進行實驗，未來仍將繼續發展教材 以構成一完整的線上學習系統。 圖 4-1 系統概念圖

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4.2 網站建置流程

本研究所使用之網路學習檢測系統主機由桃園縣教育局計畫經費補助，於 2008 年 購入 HP 伺服器，自行安裝 CentOS 作業系統與 Web Server 等伺服器及系統賴以運作之 程式庫，隨即測試並安裝 phpBB 論壇程式後上線做為設計資料庫與撰寫線上學習網站 之準備。其硬體建置流程如圖 4-2。 圖 4-2 網站硬體建置流程圖 本研究初始回顧系統原來之架構與功能，吾人發現：系統所提供之主要學習功能來 自於「自主練習」與「正式測驗」的。表 4-1 比較自主練習與正式測驗均依賴題庫提供 隨機命題組卷供學生反覆練習或測驗以達精熟化學習，所有試題均為 4 選 1 的單選題， 每份試卷的難易度設定在自主練習時容易的題目較多，正式測驗時則增加難度較高的題 目。這兩者之間的差異詳細列表於下表 4-1。但它們也有重要的共同點是”它們都沒有 提供教學內容或針對試題提供詳細解題說明”。 因此，在本研究中將針對系統如何提供新增之微型課程教材與如何發展上述自主學 習模式而進行網站前台與後台功能之重新設計，並開始分頭進行教材準備、資料庫修改、 網站程式設計等工作項目。其建置流程則延續網站建置階段到教學實驗階段，如圖 4-3 所示。本節以下則依此流程分項敘述新增自主學習模式、調整網站架構與撰寫行動版網 頁之細節。 表 4-1 自主練習與正式測驗的比較 項目 自主練習 正式測驗 1.會員系統 不需登入網站 需登入網站 2.歷程記錄 不留下記錄 保留每份試卷得分、使用時間與作答情形 3.題庫 基測五科各單元試題 4.試題組卷 30 題取 10 題隨機組卷，題幹(stem)相同但正確解(correct answer)與誘 答選項(distracter)隨機變動位置 5.作答時間限制 20 分鐘 6.每份試卷題數 10 題 7.作答次數 答題次數不限 8.閱卷方式 每一份試卷作答後系統自動閱卷 9.正確答案 閱卷後提供得分與正確答案 10.學習單元 學生自己選擇科目單元 11.練習次數 學生自己選擇同一單元反覆練習 12.測驗次數 學生自已選擇同一單元反覆測驗，以爭取列入高分排行榜 13.學習上的缺點 1.沒有教學內容、沒有詳細解題說明或影片 2.學生隨機選取單元練習與測驗，未能依序完整學習

29 圖 4-3 網站建置流程-UML 組合結構圖 4.2.1 新增由系統引導學生操作之自主學習模式部份： 下圖 4-4 與圖 4-5 比較學生上線進行題庫練習模式和單元自主學習模式的活動與操 作之差異。單純的題庫練習事先沒有閱讀教材，沒有提供可反覆觀看之教學影片和教學 網頁，對於熟悉網路搜尋的學生或許可以自行另開瀏覽器以善用網路資源做為輔助，但 欠缺資訊之識讀與篩選機制。況且，對部份學生而言，甚至無法善用網路搜尋功能取得 有用的學習資源。因此，由教師事先備妥完整之輔助教材整合在單元之下，學生只需依 學習模式與流程進行，可以明確且有效率地提供學生充足的學習。其自主學習模式的流 程即在圖 4-5 中的「自主學習模式」活動之內，而課後之成效則由緊接在自主學習時間 之後的「形成性評量」實施測驗並加提供教師評估成效之用。 本研究重新設計之單元自主學習模式之流程，相較於單純進行題庫練習之流程，新 增了全新的網頁界面來呈現一個單元內含的微型課程與評量。對學生而言，可以促使學 生依循一定的流程完成教材、練習和評量。對於教師而言，可以減少課堂教學中重複講 授但仍可能未達全班所有學生均理解的的情形；也減少因學生在家練習或測驗後無法即 時診斷、立即進行檢討修正或補充講解說明，而致錯失教學時機。 此一部份功能由順應操作邏輯進行網站程式設計，以達成依單元動態產製教學單元 網頁，頁面上並且呈現學習指導語。

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4.2.2 調整網站架構部份

圖 4-6 系統主要之角色權限與功能—UML 案例圖

網站功能上依不同使用者角色與權限可以存取各自不同的權限，如圖 4-6 所示。主 要分為學生、教師、命題教師、系統管理者，而一般訪客或匿名使用者僅能操作自主練