基於詮釋結構模式建構知識結構並應用RGSM分析線上教學成效-以「作業系統」概論教學為例

(1)

國立臺中教育大學教育資訊與測驗統計研究所

碩士論文

指導教授：許天維博士

基於詮釋結構模式建構知識結構

並應用 RGSM 分析線上教學成效

-以「作業系統」概論教學為例

研究生：童珮玲撰

中

華

民

國

一

○ 四

年

七

月

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(3)

謝辭

因外婆家就在學校圍牆旁，小時候每到寒、暑假，幾乎都在學校內外週邊玩耍，甚至有段讀書時期，常借用學校圖書館溫習功課，因此對學校頗有一股特殊的情感，心裡也就藏著或許我也該正式當個台中教育大學的學生這樣的想法。很感謝工作上的主管-董老師以及老公的鼓勵與幫忙，終於如願以償進到台中教育大學教育資訊與測驗統計研究所求學。求學期間，因 2 個小孩還小，對媽媽的依賴性頗強，再加上工作上的負擔著實沉重，因此也是歷經跌跌撞撞的求學過程，才終於完成這些種種並得嚐成果。過程中很感謝老公與小孩的體諒，也感謝董俊良老師的協助與鼓勵，並幸得遇溫暖的許天維老師，以及很能鼓舞學生的永井正武老師；再加上陳姿良學姊、蔡清斌學長的協助，正可謂獲得良師益友之幫助，才得以讓這段求學的歷程完整順利圓滿。衷心感謝這路程上給予我幫助的所有人，謝謝您們! 童珮玲中華民國一○四年七月

(4)

I

摘要

本論文主要係以線上網路課程在教學與學習成效上的研究。課程包含二個重要要素:教與學。本研究將這二面向分別進行探討：一、以教學為主，將教學相關的重要條件-教材內容設計的適切性，以詮釋結構模式建構知識結構，並詳細列出課程教學進路。二、以學習為主，學生在數位學習平台上的使用，除了可進行教材內容的閱讀外，課程討論版的使用情形，包含了對課程的問題與瞭解，以及學生對於學習的主動性，將這些使用情形統計資料與學習測驗成效以可達灰結構模型(RGSM)進行關聯性的探討。本文區分為五章，第一章簡單述明研究動機、目的與範圍。第二章進行本研究所需的相關理論: ISM、S-P、GSP、Rasch Model GSP、GSM、RGSM 與 MSM 進行文獻與理論說明。第三章將研究方法的完整概念，區分為五個小節，有研究對象、教學設計、概念關聯矩陣、測驗編製與測驗作答情形、作業繳交與線上教學平台使用情形等說明及統計資料。第四章將研究結果分別說明，第一節首先針對教學面將 ISM 概念結構圖與教學步驟完整呈現，第二節以 RGSP 表說明學生與測驗卷的關係，第三節以傳統檢驗方式探討平台行為與學習成效，第四節以 RGSM 分析平台行為與學習成效。最後第五章將研究結論進行說明並提出結論與建議。以供未來教師提升網路教學品質與成效之參考依據。關鍵詞：詮釋結構模式、知識結構、數位學習、可達灰結構模型

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II

Abstract

This paper mainly research internet courses in teaching and learning

effectiveness. Curriculum contains two important elements: teaching and learning. In

this study were to explore for these two: First, teaching, teaching related to an

important condition - teaching materials designed for relevance to the interpretation of

structural model to construct knowledge structure, and detailed the teaching approach.

Second, a learning-based, students in digital learning platform, in addition to textbook

content can be read, the course discusses edition of usage, including curriculum and

understanding of the issues, and student learning initiative, will these usage statistics

and test the effectiveness of learning in order to reach the gray structure model (RGSM)

discusses relevance.

This paper is divided into five chapters, the first chapter stating research motivation, purpose and scope. The second chapter of this study theories required:

ISM, SP, GSP, Rasch Model GSP, GSM, RGSM and MSM literature and theoretical

explanation. Chapter III of the full concept of research methods, divided into five

sections, there are subjects, instructional design, concept correlation matrix, test

preparation and test case to answer, the job pay and online teaching platform and other

instructions and usage statistics. Chapter IV research results illustrate, the first section

for teaching the ISM conceptual structure of surface and teaching steps fully present,

Section II RGSP table illustrates the relationship between students and the test volume,

the third quarter in a conventional test methods Discussion Platform behavior and

learning effectiveness, Section IV RGSM analysis platform behavior and learning.

The last chapter will be described findings and conclusions and recommendations. For

(6)

III

reference.

Keywords ： Interpretive Structural Model, Kowledge Structure, Elearning,

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IV

摘要...I Abstract...II 目錄...IV 表目錄...VI 圖目錄...VII 第一章緒論...1 第一節研究動機...1 第二節研究目的與範圍...3 第二章文獻探討...7 第一節 ISM 詮釋結構模式關聯矩陣...7 第二節 SP、GSP、與 Rasch Model GSP 分析理論...9 第三節 GSM 與 RGSM 結構模式...10 第四節 RGSM 的基礎理論...12 第五節多重矩陣詮釋結構模型(MSM)命題的關聯矩陣...15 第三章研究方法...19 第一節研究對象...19 第二節教學設計...19 第三節概念關聯矩陣...35 第四節測驗編制與測驗作答情形...42 第五節作業繳交與線上教學平台使用情形...46 第四章研究結果...51 第一節 ISM 概念結構...53 第二節以 RGSP 表說明學習成效...58 第三節以傳統檢驗方式探討平台行為與學習成效...59 第四節以 RGSM 分析平台行為與學習成效...60 第五章研究結論...67

(8)

V

參考文獻...68 中文部分...68 英文部分...70

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VI

表目錄

表 3-1 作業系統課程說明...20 表 3-2 18 周教學計畫大綱 -教學計畫簡表...23 表 3-3 各單元教學目標...25 表 3-4 「系統軟體介紹」的教學內容與概念代碼...37 表 3-5 「系統軟體介紹」概念的關聯矩陣...37 表 3-6 「作業系統概念」的教學內容與概念代碼...38 表 3-7 「作業系統概念」概念的關聯矩陣...38 表 3-8 「作業系統架構」的教學內容與概念代碼...39 表 3-9 「作業系統架構」概念的關聯矩陣...40 表 3-10 「主記憶體管理」的教學內容與概念代碼...40 表 3-11 「主記憶體管理」概念的關聯矩陣...41 表 3-12 選擇題 S-P 表...42 表 3-13 簡答題 S-P 表...44 表 3-14 自我議題討論發言舉證作業繳交情形一覽表...46 表 3-15 數位學習平台使用情形與測驗成績...47 表 4-1 學生平台行為與分數檢驗統計表...59

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VII

圖目錄

圖 4-1 「系統軟體介紹」 ISM 結構概念圖...51 圖 4-2 「作業系統概念」 ISM 結構概念圖...52 圖 4-3 「作業系統架構」ISM 結構概念圖...54 圖 4-4 「主記憶體管理」 ISM 結構概念圖...56 圖 4-5 測驗 RGSP 圖...58 圖 4-6 48 位學生- 4 種行為的 GSM...61 圖 4-7 48 位學生- 4 種行為的 GSM (簡式)...62 圖 4-8 48 位學生- 3 種行為 GSM...63 圖 4-9 48 位學生- 3 種行為 GSM (簡式)...64 圖 4-10 學生成績的 RGSM-S 表...65

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1

第一章緒論

本論文主要係以網路遠距課程在教學與學習成效上的研究，介紹課程的教學內容設計並以詮釋結構模式建構出教學結構，以及學生在學習平台上的學習行為模式與學習成效關係進行探討。本章共分二節：第一節為研究動機；第二節為研究目的與範圍。茲分別敘述如下：

第一節研究動機

近幾年網際網路科技的迅速發達與普及，不僅為教學科技普遍化進行推展，並使數位學習蓬勃發展。原本各種多媒體教學工具從教學輔助器材，逐漸成為教學核心方式，造成新的教學革命。尤其數位學習，打破時空的限制，具備隨時、隨地學習的好處，也就是學習的時間及地點已經不再受限於傳統的教學方式，必須配合老師的時間與教室地點以及須克服交通等相關問題，進行蒞校與教師面對面的溝通教學，而僅只要能利用電腦設備進行連線上網，就可以學習 (陳秋雯，2003) 。而近年來科技設備的快速發展，現在學習環境更加便利，更多的行動化學習模式已漸發展成熟，未來，知識的取得將更加無遠弗屆。以學校的教師與學生來說，教師可透過學校所建置的數位學習平台，隨時將最新的課程內容進行更新，並透過平台使用更好的教學方法，讓透過在自己的電腦上進行網路連線，具備平台權限可取得課程的學生，隨時隨地可透過平台進入學校教材檔案伺服器，取得最新的教材知識內容。扮隨著科技的發展，遠距教學從最早期的函授教學(Correspondence) ，到電視發明後的無線廣播教學(例如台灣的空中大學) ，到目前隨著電腦通訊設備

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2 的普及，以及網際網路的發達，所逐漸開展出網路大學或虛擬大學的教學系統。面對資訊時代已經來臨的必然發展趨勢，許多教育體系已逐漸調整其作法與觀念，以與新時代相配合。許多高等學府，或是自己發展，或是聯合起來創造出一個「虛擬大學」，擴大其服務範圍和教學領域。虛擬大學不但有課程，可以選課，可以考試，還可以核發証書。教育部針對這部分，從之前的開放性網路課程 OCW，至現在的磨課師 MOOCs 課程推廣，以及統合視導實施計畫中的項目 8：「大專校院數位學習課程實施成效」，也都是因應這樣的趨勢而產生的。而為了保證網路上的教學品質，教育部推展數位教材認證與網路課程認證，並提出相關的標準，更使通過認證的課程，藉由學校統合的功能，建立了遠距教學碩士學分班，在取得所有規定的學分後，可獲得遠距教學碩士學位，在效力上與一般碩士學位授予並無不同。利用網路系統及遠距教學，更創造了新的教育、教學模式，甚而創造虛擬圖書館、虛擬博物館等線上知識取得的管道與介面。此一運動正悄悄地逐漸開展，在不久的將來，會對傳統教育制度和教學方式，以及學習方法，產生全面性的衝擊。早期函授教育由於只是單向教導，與一般人閱讀書籍自修學習類似，所能達到的效果有限。甚至，將一本書拆成許多部份，分次寄給學生，以達到管制的目的。而收音機、電視(以及有線電視)教學以多元化媒體的特性，加上部份單元採取面授方式教學，進一步彌補函授教育的不足。然而，上述各種教學方式都仍未能替代直接面對面的授課與討論，只能當作後續的補救教育措施。視訊傳播硬體設備改善、網際網路膨勃發展後，雙向的視訊教學、多媒體及互動式的電腦軟體設計、線上討論室、電子佈告欄等，都讓訊息傳遞有了雙向互動

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3 的運作，直接改善了遠距教學的學習成效。這時，遠距教學才真正能夠成為獨立的教育模式，不再只是以補救教育、輔助學習的角色出現。扮隨著電腦及網際網路的發展，全面資訊化已是不可逆轉的必然趨勢，如何在這一波的資訊革命中成為實質受益者，也就成為各國努力的方向(翟本瑞，2014，遠距教學與虛擬大學：網路時代的教育模式變遷)。

第二節研究目的與範圍

扮隨網路以及新科技的發展，教育方式因應變革，新世代的學習模式產生變化，同時也在心靈的認知結構上產生相對應的調整。原本建構主義即在探討知識本質與人類知識獲得的理論，並以學習者為教學中心，強調學習者融入學習過程互動進行有意義的學習。為充分實踐以學習者為中心建構取向的精神，探索建構主義教學結合資訊科技以提升教學效能的可能性，為此，將網路教學評估準則與本研究範圍列出以下二面向：一、教材適切性學習成效測驗將是檢驗教學成功與否的一項檢驗方式，但是在測驗之前，其實學生先前的知識就將造成個別學習成效差異，影響學習結果。因此如何化解這樣的差異，並為所有的學生建構一個較相當的學習起點，是教學者極為重要的課題。所以在教學內容的設計上，教師必須花費較多的思量，豐富的教學內容、簡潔的層級安排與內容的可讀性等，均是教材編制重要的考量。本研究的課程因期望符合教育部網路課程認證標準，因此在教學內容上，經過以課程教學教師為主的團隊，反覆討論與修正，設計出較適切的教學內容，試圖找出

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4 最好的教學安排方式。為檢驗其教材設計安排是否恰當，因此，以詮釋結構模式建構出知識結構，分析其各教學進路，檢驗該課程是否具備在教學安排上層次的簡潔與內容的可讀性。二、課程互動性學校所建立的數位學習平台打破時空限制、單向學習的藩籬，化被動為主動，將主動權回歸至學生身上，不僅具備線上同步教學功能，提供師生於網際網路上進行線上面對面教與學，並試圖多提供些功能，讓學生在平台上的學習更加便利。例如每門課程均具備課程布告欄或課程討論版，此功能至少可提供以下三大功能： (一)、提供師生即時互動及同儕合作學習的機會藉由此功能雖無法完全取代面談溝通效果，但其不受時空限制的便利，可提供學習問題的即時提問，以及同學間進行線上問與答，互相刺激學習。教師也可進入解答學生提問，大大增加了師生之間的互動，如此將可增進學生學習成效。 (二)、提供不同意見的交流環境與培養學生多元思考課程討論版提供所有學生發表意見之管道，不僅可讓學生在腦力激盪下提出學習延伸性的議題進行多元討論，更可協助學習者針對課程內容從不同角度理解，有助學習者發展多元觀點思考，也可讓學生在此表達個人意見及多元想法，讓學生的想法得到意見表達發揮的舞台。 (三)、學習者主動涉入相關學習議題與討論。教師可進行鼓勵措施，培養學生主動學習的態度，讓學生隨時進行

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5 意見發表與互相相提供回饋，即學習者進入有意義的分享、互相澄清思考價值、共同建構學習歷程，激勵學生學習動機，培養學生主動探究及主動學習的態度。教學者除必須善用資源，為學習者建構一個有利的學習環境外，更需激勵學習者主動涉入認知的動機。因學生主動學習態度將是影響學習成效的一個重要要素，因此學生在線上學習的行為模式，例如學生登入平台次數、上課次數、討論版張貼篇數、參與討論次數等將列入本研究的討論範圍。

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(17)

7

第二章文獻探討

第一節 ISM 詮釋結構模式關聯矩陣

Interpretive Structural Model 詮釋結構模式( ISM )，是由 J. N. Warfield 所

提出。Warfield 為了分析複雜社會經濟系統的有關問題，開發了這種被廣泛

應用的分析方法(Warfield，1976)。此方法使用結構分析與模型化技術，將複雜系統中，不同型態元素之間的關係，轉變成關聯構造階層圖的數理方法。如此可將片段、抽象的不同元素，轉變為具體、全面的，以釐清複雜事態的結構 (Warfield，1982)。運用在分析上，將複雜的系統分解為若干子系統要素，並利用圖解理論(Graphic theory)中的階層有向圖（Hierarchical digraph），來描述不同類型元素之間的關係。可使複雜系統中片段、抽象化的不同元素，轉變為具體化、全面化的關聯構造階層圖，並將教學內容進行 ISM 結構分析，以作為教學之參考（蔡秉燁、鍾靜蓉，2003）。由 ISM 的圖形結構，能夠提供可行性的設計策略方案，成為鑑別最佳化設計策略提供的方法。（Liang, Lee and Chen, 2009） ISM將複雜系統以關聯構造方式進行階層分析與關聯詮釋。ISM 用頂點V_i 和Vj 表示系統的元素（ i, j =1,2,3,…），帶箭頭的邊 (Vi , Vj ) 表示兩元素之間的關係，運用 ISM 於行列式中時，必須排列各元素間的關係，以「1」代表各要 素兩兩間的關聯性為相關，即Vi 到V j 帶箭頭的邊有連接；「0」代表各要素兩 兩間的關聯為無相關，即Vi 到V j 帶箭頭的邊沒有連接，如此可構成有向圖， 用來表示有向圖中各元素間連接狀態的矩陣稱作關係矩陣 A。可達矩陣T用矩陣形式反映有向圖各頂點之間通過一定路徑可以到達的程度。永井正武所開發的ISM軟體工具，即可依此計算行列式，並產生有方向性的ISM關聯結構圖。

(18)

8 在 ISM 系統中以構造的方式加以分類，有 n 個元素構一個集合 S。令_{S = {s}1, s2,, sn}，定義 S 的直積（cross product）為: S × S = {(s_i , s_j ) | s_i , s_j ∈ S} ， 需有自反律、對稱律與遞移律。經由矩陣轉化、建立關聯矩陣、建構可達矩陣 (Reachable matrix)，並經矩陣重複計算，直到不再產生變化為止，最後產生具有方向性與階層性的 ISM 結構圖。

(i) 矩陣轉化並生成鄰接矩陣(Adjacent matrix)

n n ij nn n ij n n n a a a a a a s s A s s × =           = [ ] 1 1 11 1 1       （2-1）其中，    ∉ = ∈ = R s s a R s s a j i ij j i ij ) , ( 0 ) , ( 1 當當

(ii) 建構可達矩陣(生成可達矩陣, Reachable matrix)

            +             = + 1 0 0 0 1 0 0 0 1 2 1 2 22 21 1 12 11               nn n n n n a a a a a a a a a I A （2-2）

(19)

9

第二節 SP、GSP、與 Rasch Model GSP 分析理論

一、 S-P

（Student-Problem Chart）

分析理論

日本學者佐藤隆博（Takahiro Sato）於 1970 年創出 S-P 表（Student-Problem Chart），這是一種將學生的作答反應以「圖形化」呈現並分析的方法，其目的在獲得每位學生的學習診斷資料，當作學習輔導之參考。

二、 GSP

（GreyStudent-Problem Chart）

分析理論

GSP 表透過數學運算，將各種事物的多變量與離散性數據進行處理，做出最有效的圖解表達。使用 S-P 表的模式，分別運算出受測者的 LGRA-S與試題要素LGRA-P 表，並分別繪出灰關聯曲線圖。根據 S-P 表的理論結構和灰關聯度排序為基礎繪出 GSP 表以進行比較分析。

許天維、曾建維等人，運用灰關聯分析方法 GRA（Grey Relational Analysis）分析數位學習課程認證指標之重要程度與排序，接著以 S-P 表模式建立 GSP（GreyStudent -Problem Chart）表，藉由 GSP 表的圖示和數值，而能完整的呈現出全體受測者的認

定狀態。藉由 GSP 表進行教育部數位學習課程之認證指標研究，推測出數位學習課程指標重要程度比較，而提出最符合專家認同的調查結果，藉以提供數位課程設計與

開發之參考指標。（許天維、曾建維、梁榮進、王柏婷、永井正武，2011a，2011b）。

三、 Rasch Model GSP( Rasch Model Grey Student Problem Chart）

分析理論

試題反應理論 IRT（Item response theory）常見的模式有單參數、二參數及三參數等模式。從統計的觀點而言，單參數模式又稱為 Rasch Model，即 Rasch 模式， Rasch 模式的參數僅有試題及受試者參數，試題困難度（difficulty）利用試題困難度

(20)

10

（Rasch, 1960）。

Rasch ModelGSP 表( Rasch Model Grey Student Problem Chart）是永井正武於

2010 年所創造出的理論，以灰關聯理論 GRA 結合 S-P 表，成為一種不確定因素的判

斷方法，GSP 表可以讓問題的分析更為具體明確。由 LGRA-S 與 LGRA-P 的排序，

可求得 GSP 表。許天維、梁榮進等人，以 GSP 表進行工業設計產品模型專業課程，

與產品設計專業課程的教育評量進行鑑別，執行過程使用灰關聯分析方法進行分析，進而鑑別出問題內容的難易度，經由專家的判斷界定與評量結果，成為提出教育訓練方式與學習鑑別的方法（Liang, Lee and Chen, 2009；Liang, Lee and Nagai, 2011； Liang, Sheu, Wang Tzeng and Nagai, 2011a, 2011b, 2011c；許天維、梁榮進、王柏婷、

曾建維、永井正武，2012a，2012b）

第三節 GSM 與 RGSM 結構模式

一、 GSM（Grey structural model）結構模式

灰結構模型根據永井正武所提出的灰關聯度分析（Grey relational analysis；GRA）算出局部灰關聯度（Localized grey relational analysis；LGRA）與整體灰關聯度（Globalized grey relational analysis；GGRA）的灰關聯度排序（Grey relational ordinal），根據灰關聯度「數值」進行比較，當其中的一方有較大的值時，就被認定為較重要 的項目，而成為結構系統排列的準則。GSM 的基本思惟，以 Y 軸為 LGRA，以 X 軸為 GGRA 演算出來的二維平面圖（Digrap）。

二、 RGSM

（

Reachable Grey Structural Modeling

）

結構模式

可達灰結構模型 RGSM 將傳統灰結構模式 GSM，計算 LGRA (Localized Grey relational analysis)與 GGRA (Grey relational ordinal）之灰關聯度以及排序(Grey

(21)

11 Relational ordinal-GRO），並透過共同係數ψ的調整，經過最簡簡約路徑處理，形成一個可視性的安定狀態結構圖。傳統灰結構模式 GSM，為免於 GSM 的因子太多，造成結構圖趨於複雜，不易判讀之情形，使用三角路徑進行簡約；而可達灰結構模型 RGSM 將 GSM 應用於系統的可達矩陣，將鄰接矩陣運算後，再採用整體路徑最簡簡約，只留下最接近的鄰接線後，以形成 RGSM 可達矩陣。如此不僅可看出最接近的關聯點，而且在整體結構上，也可以看出那些區塊關聯緊密或鬆散。

(22)

12

第四節 RGSM 的基礎理論

一、RGSM（Reachable Grey Structural Modeling；可達灰結構模型）

可達灰結構模型是將傳統灰結構模型，是計算 LGRA 與 GGRA 之灰關聯度以

及排序（Grey relational ordinal），並透過共同係數 ψ 的調整，再透過 MSM 的路

徑聯結。經過整體最簡簡約路徑處理，形成一個安定狀態結構圖。定義與定理敘述如下：定義 2-1：建立原始數列建立原始數據之參考數列x₀和比較數列x_i，

i

=

1 ,

2 ,



,

n

，k=1,2,,l，如下所示。 )) ( , ), ( , ), 2 ( ), 1 ( ( ₀ ₀ ₀ ₀ 0 x x x k x l x =   )) ( , ), ( , ), 2 ( ), 1 ( ( )) ( , ), ( , ), 2 ( ), 1 ( ( )) ( , ), ( , ), 2 ( ), 1 ( ( )) ( , ), ( , ), 2 ( ), 1 ( ( 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 l x k x x x x l x k x x x x l x k x x x x l x k x x x x n n n n n i i i i i           = = = = （2-3）定義 2-2：局部性灰關聯度（LGRA）公式 ρ ρ ρ ρ γ γ i i i i i i i i i x x x x x x x x x x − − − − − − = = ∀ ∀ ∀ 0 0 0 0 0 0 min max max ) , ( （2-4）其中， x−y _ρ =ρ

∑

_in₌₁ x_i −y_i ρ 當

1 ≤

ρ

<

∞

時，稱為敏考斯基模式灰關聯度，ρ =2也稱為歐幾里徳模式灰關聯度。定義 2-3：整體性灰關聯度（GGRA）公式

(23)

13 R x x x x x x j i j i j i j i ij ∈ − − − = = ∀ ∀ ρ ρ γ γ max max 1 ) , ( （2-5）

定義 2-4：從屬灰集合（grey subordination sets）

) , , , , , , , (x1 x2 xi xj xn S =    ，其中，0≤γ0i ≤γ0j ≤1， ρ ρ ρ ρ γ i i i i i i i oi x x x x x x x x − − − − − − = ∀ ∀ ∀ 0 0 0 0 min max max ，如定義 3-11,，ρ:閔氏距離維度定義 2-5： W的關係矩陣設 A=[m_ij]_n×_n 是W關係矩陣，

i

=

1 ,

2 ,



,

n

,

j

=

1 ,

2 ,



,

n

. 若 xi 是第 i 向量， 則        ≠ < = = ≤ ≠ ≤ = = ≤ ≤ ≤ = = = j i x x f x R x or s R s if j i x x f x R x if j i x R x if j i x R x if m ij j i j i j i ij j i j i j i j i ij , ) , ( 0 , 0 , 1 ) , ( , 1 1 0 , , , 0 , , 0 ψ γ γ ψ ψ γ γ （2-6）定義 2-6： W的可達矩陣 設 B 是 W的鄰接矩陣，B = A⊕I，其中 A=[m_ij] 為系統 W的關係矩陣，滿足 n n

B

≠

2

≠



≠

−1

=

，則 n

B

T

=

，稱 T 是W 的可達矩陣。（2-7）定義 2-7： W的可達函數 設 f 是一函數 f : A→T，其中 A=[m_ij]_n×_n 是 W 的關係矩陣，而且 T 是 W 的可達矩陣。則稱 f 是 W 的可達函數。定義 2-8：整體灰關聯函數設 f_γ 是一函數 f_γ :S×S→R，S×S ={(xi,xj)|xi,xj∈S}，

(24)

14 R x x x x x x f j i j i j i ij j i ∈ − − − = = ∀ ∀ ζ ζ γ γ max max 1 ) , ( ，（2-8）其中S_{因素向量的集合，且 R}是實數集合。則稱 f 為整體灰關聯函數。

用 S （grey subordination sets）取代 MSM 中的 M （union matrix sets of factors），則 RGSM 的結構化系統的定理如下：定義 2-9：RGSM 的結構化系統設 RGSM 的系統結構： W = RGSM(S,T, f) 其中， (i) 設 S 是灰的因素向量集。（如定義 3-13） (ii) 設 T 為灰關聯隸屬集矩陣，



S r r T T ∈ = 。 (iii) f 是可達函數， f :S×S→R，其中 S×S ={(xi,xj)|xi,xj ∈S}, f(xi,xj)=mij ∈T 。 (iv) T =[m_ij]_n×_n 是 W 的灰隸屬矩陣，

i

,

j

=

1 ,

2 ,



,

n

。 (v) 若m_i 是第 i 個 S的因素向量，則        ≠ < = = ≤ ≠ ≤ = = ≤ ≤ ≤ = = = j i x x f x R x or s R s j i x x f x R x j i x R x j i x R x m ij j i j i j i ij j i j i j i j i ij , ) , ( 0 , 0 , 1 ) , ( , 1 1 0 , , , 0 , , 0 ψ γ γ ψ ψ γ γ 當當當當（2-9） (vi) f_γ :S×S→R 是整體灰關聯函數， (S×S)={(xi, xj)| xi, xj ∈S}，

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15 R x x x x x x f j i j i j i ij j i ∈ − − − = = ∀ ∀ ρ ρ γ γ max max 1 ) , ( 。若W為可達矩陣滿足下列條件： T T I T T = ⊕ = 2 （2-10）則稱 W =RGSM (S,T, f)為W 的可達灰結構系統。

第五節多重矩陣詮釋結構模型(MSM)

多重矩陣詮釋結構模型MSM ( Matrix Based Interpretative Structural Model )是基於詮釋結構模型( Interpretive Structural Model, ISM )的多重矩陣法。是永井正武與蔡清斌於2013年提出，目的在延續ISM的方法並利用在分析不同的系統上。蔡清斌（2014）認為由詮釋結構模式(ISM)可達矩陣結構分析法可知，MSM基於矩陣可代替原本的概念格與ISM的結構理論，可涵蓋一般可達矩陣所建立的結構演算法，透過可達矩陣的收斂，由不同系統的結構圖，企圖找出系統間因子之間的關聯與結構，以及系統與系統間的結構及關係。MSM分析理論可適用於詮釋結構模式(ISM)、5W1H詮釋結構模式 (5W1H ISM)、模糊詮釋結構模式(FSM)、灰結構模式(GSM)與粗糙集結構模式(RSM)等結構圖，並解決定理化問題。（Tsai,and Nagai， 2013）定義2-10：MSM的結構系統理論 設 MSM 的系統結構：W = MSM (M ,T , f ) ，其中 (i) M₌

∪

M_k_{是聯合矩陣，} k 個因素的因素集聯合集合。

(26)

16 r∈M (ii)

T

=



T

r 是結構矩陣， T 為元素的關聯值聯合集合。 (iii) f : M × M → T 是可達函數， M × M = {(mi , m j ) | mi , m j ∈ M } ， f (mi , m j ) = mij ∈Tr 。設 f 是一函數 f : A → T ，其中 A = [mij ]n×n 是 W 的關係矩陣， 而且 T 是 W 的可達矩陣。則稱 f 是W_{的可達函數。} 由於 f 是可達函數，則 f 滿足以下定律： 自反律：_{f (m}i , mi ) = 1 ⇔ mi → m I , ∀i f (mi , m j ) = f (m j , mi ) = 1 反對稱律：_{⇔ m}i → m j , m j → mi ⇒ mi ↔ m j , ∀i ≠ j ⇔ mi = m j f (mi , m j ) = 1, f (m j , mk ) = 1 遞移律：⇒ f (mi , mk ) = 1 ⇔ mi → m j , m j → mk , ∀i ≠ j ≠ k ⇒ mi → mk， (iv)_{T = [m}ij ]n×n 是W 的可達矩陣， 其中 i = 1,2,, n ， j = 1,2,, n 。 設B_是W的鄰接矩陣，B = A ⊕ I，其中 A = [mij ] 為系統 W 的關係矩

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17 陣，滿足_{B ≠ B}2_≠_{ ≠ B}n−1_{= B}n，則_{T = B}n ，稱_T_是W_{的可達矩陣。} (v) 若 m i 是第 i_{個因素，R 表示兩者相關，R 表示兩者無關。} 且        ≠ ≠ = = = j i m R m j i m R m j i m R m j i m R m m j i j i j i j i ij , , 0 , , 1 , , 0 , , 0 當當當當若W 為可達矩陣滿足下列條件 T T I T T = ⊕ = 2 (布爾運算) （2-11）則稱 W = MSM (M ,T , f ) 是 MSM 的結構性系統。 （蔡清斌，2014）

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19

第三章研究方法

第一節研究對象

本研究所配合的課程為某科技大學資訊管理系 3 年級「作業系統」概論的選修課程。該課程使用數位學習平台為工具進行網路教學，所採用的教學方式以網路同步教學為主，非同步教學為輔的方式進行課程內容教學。傳統面對面的教學，教師可於教學過程，依據學生課堂中的反應與回饋，適時調整教學進度，而數位化教材的必要性也並不高。但網路課程的教學，因必須使學習者，在沒有教師面對面的指導情形下，透過網路線上教學，以及學生必須主動調整學習進度的前提下，網路課程教材的設計，將更形重要。網路課程的教材必須透過專業的安排，這須仰賴教師多年所累積下來的教學經驗、專業度與對課程的熟悉。在講義的編排上，除了版面編排的可閱讀性外，教材內容必須有循序漸進的安排，以確保學生自我學習的成效。為此，本研究以大學「作業系統」課程為對象，將該門課程的教學內容，以詮釋結構分析法，進行教材內容分析，利用 ISM 建立學習知識結構，並建構出有方向性的知識結構進路圖，可作為教師未來改進教學設計之依據，並期望未來將教育部的網路課程認證指標為依歸，期許課程教學品質能符合並通過認證之標準。而近年來因網路的普及發達，數位化學習已成重要的學習方式，但此種學習方式的學習成效卻也成為必須被探討的議題。本研究針對該課程共有 48 位選修學生的數位學習平台各種使用情形、作業繳交情形、作業成績與測驗成績進行對應、比較與分析，試圖探討並找出各種因素與學習成效的關係。

第二節教學設計

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20

一、作業系統課程說明

表 3-1 作業系統課程說明開課系所資訊管理系開課部別四技日開課年級三年級科目名稱作業系統修別選修學分/時數 3/3 授課方式混合式網路教學課程(網路課程，實體課程) 預修課程 (課程銜接圖) 適用對象資訊管理學系大三學生，或對物件導向程式設計、資料庫管理系統、及商用程式設計有興趣之學生。學前能力 1.已修計算機概論、程式設計或資料庫入門、資訊網路之學生。 2.具備基本計算機素養、程式設計或資料庫、資訊網路素養之學生。 officehour 每周五 16:00-17:00 教科書教師自編講義(於每周【課程講義】節點下載)

1. Silberschatz, A., P.C. Galvina nd G. Gagne, Operating System Concepts, John Wiley&Sons, 2010.

2. 駱詩軒譯(2014)。作業系統概念 (ISBN9574837939)。東華書局。評量方式測驗(40%)、作業(16%)、課程參與(24%)、議題討論參與(20%)

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21 內容綱要 (一)課程內容說明，本學習課程內容涵蓋： 1.系統軟體介紹、組譯程式、連結程式、載入程式、解譯程式及編譯程式之基本功能介紹 2.作業系統整體概念及架構介紹 3.記憶體管理（分頁系統、分段系統、分頁式分段系統、虛擬記憶體介紹） 4.工作/程序管理（多元程式、共同處理、死結介紹） 5.處理器管理（處理器排程、多處理器系統介紹） 6.裝置管理（磁碟排程介紹），檔案系統介紹 (二)透過本教材的學習與自我測驗，可達課程教學目標，分述如下： 1.學生能在本課程中熟識計算機概論相關的基礎架構。 2.學生可充分了解電腦作業系統的基本設計原理及其日新月異演變的各種版本，進而探討彼此間的差異。 3.能描述出電腦硬軟體的範圍與分類及其與使用者間的關係。 4.培育學生更精確瞭解作業系統運作模式，有助於改善電腦軟硬體之架構並提高系統效率。 5.配合 XUPPER 實習課程的訓練，讓學生學習 CASE 工具在系統分析與設計上的應 6.訓練學生對於作業系統內部設計原理的更進一步瞭解，提供學生以作業系統為基礎之概念描述，瞭解什麼是作業系統及其發展過程，研究作業系統之架構、原理、與設計，進而探討未來發展趨勢。課程教學與學習經營計畫【教師 -TA- 學生】學習前項目說明任務 1. 觀看【課程複習教材】，目的複習前周課程學習內容學生-數位學習平台 2. 閱讀【單元學習說明】，瞭解本周課程執行規劃：作業、議題..等課程參與活動學生-數位學習平台 3. 閱讀【單元學習重點】，瞭解本周課程學習內容重點學生-數位學習平台 4. 下載與列印【單元講義】學生-數位學習平台課程學習

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22 項目說明任務 1. 線上同步課程(學生於網路課程期間須自行準備耳機麥克風) 學生-數位學習平台 2. 線上同步課程討論(線上分組討論) 學生-數位學習平台課後學習 1. 議題討論：依據課程各周次議題進行討論學生-數位學習平台 2. 作業繳交方式：依據課程各周次作業進行數位學習平台線上繳交學生-數位學習平台 3. 每周一小時 Office hour 參與 4. 線上參考資訊：課程影音檔學生-數位學習平台其他說明【學生】學生於網路課程期間須自行準備耳機麥克風（學生上課所需最低硬體需求或需額外安裝軟體）

二、課程執行與單元學習目標

（一）課程執行計畫本研究對象的課程教師於教學前，設定 18 周教學計畫大綱-教學計畫簡表(如表 3-2)，提交系、院與校課程委員會，通過核定後，該課程因每周授課時數為 3 小時，因此具備 3 個選修學分，學生選修並通過後可取得 3 學分，納入畢業學分認定。

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23 表 3-2 18 周教學計畫大綱 -教學計畫簡表 科目名稱作業系統修別選修學分數學時數 3/3 內容綱要透過本課程學習與自我測驗，可達課程教學目標，分述如下： 1.學生能在本課程中熟識計算機概論相關的基礎架構。 2.學生可充分了解電腦作業系統的基本設計原理及其日新月異演變的各種版本，進而探討彼此間的差異。 3.能描述出電腦硬軟體的範圍與分類及其與使用者間的關係。 4.培育學生更精確瞭解作業系統運作模式，有助於改善電腦軟硬體之架構並提高系統效率。 5.配合 XUPPER 實習課程的訓練，讓學生學習 CASE 工具在系統分析與設計上的應用。 6.訓練學生對於作業系統內部設計原理的更進一步瞭解，提供學生以作業系統為基礎之概念描述，瞭解什麼是作業系統及其發展過程，研究作業系統之架構、原理、與設計，進而探討未來發展趨勢。評量測驗(40%)、作業(16%)、課程參與(24%)、議題討論參與(20%) 【註 1】課程參與= Connect小組討論(16%)+課後學習活動(8%) Connect小組討論(16%)評分=組長與組員互評(8%)+教師與 TA 評(8%) 【註 2】議題討論參與(20%)-每次議題討論為(2%)。議題討論評分標準：1.張貼發言/提問(得分0.5/2%)。 2.回應同學提問或發言(1.5%) 各周計畫周次日期課程形式課程內容作業與評量課後學習活動(8%) 01 2/27 放假 228放假! 議題討論(0%) 自我評量、OfficeHour 02 3/06 實體課程課程介紹、Connect教學自我評量、OfficeHour 03 3/13 線上課程系統軟體介紹(1/2) -Connect小組討論議題討論(2%) 線上作業(4%) 自我評量、OfficeHour 04 3/20 線上課程系統軟體介紹(2/2) -Connect小組討論議題討論(2%) 自我評量、OfficeHour 05 3/27 線上課程作業系統概念(1/3) 自我評量、OfficeHour

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24 06 4/03 線上課程 (錄影) 春假! 作業系統概念(2/3) -Connect小組討論議題討論(2%) 自我評量 07 4/10 線上課程作業系統概念(3/3) 議題討論(2%) 線上作業(4%) 自我評量、OfficeHour 08 4/17 線上課程作業系統架構(1/4) -Connect小組討論議題討論(2%) 自我評量、OfficeHour 09 4/24 實體課程測驗測驗總計(40%) 問卷填寫３份 10 5/01 實體課程檢討作業系統架構(2/4) 自我評量、OfficeHour 11 5/08 線上課程作業系統架構(3/4) -Connect小組討論議題討論(2%) 自我評量、OfficeHour 12 5/15 線上課程作業系統架構(4/4) -Connect小組討論議題討論(2%) 線上作業(4%) 自我評量、OfficeHour 13 5/22 線上課程主記憶體管理 -Connect小組討論議題討論(2%) 自我評量、OfficeHour 14 5/29 線上課程主記憶體管理 -Connect小組討論議題討論(2%) 自我評量、OfficeHour 15 6/05 線上課程主記憶體管理 -Connect小組討論議題討論(2%) 線上作業(4%) 自我評量、OfficeHour 16 6/12 實體課程虛擬記憶體管理自我評量、OfficeHour 17 6/19 線上課程 (錄影) 端午節! 虛擬記憶體管理 -Connect 小組討論議題討論(2%) 線上作業(4%) 自我評量 18 6/26 實體課程測驗測驗總計(40%) 問卷填寫3份科目檢討會議（二）每周學習目標除了將 18 周教學計畫簡表呈現於數位學習平台上，更將每周的單元學習目標以清單及條列式簡報方式進行呈現，提供學生自行查閱及確認學習之成效(如表 3-2)。本研究於平台上放置多次自我檢測試題測驗，讓學生

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25 可依據自我學習進度進行學習確認。以下列出相關各周之單元教學目標。除了課程內容外，單元教學目標之撰寫以美國教育心理學家布魯姆的教育目標為原則，分別列出「認知」、「情意」、「技能」之類別，完整寫出各周單元的教學目標。表 3-3 各單元教學目標 課程大綱說明與數位學習平台操作教學課程內容課程說明與數位學習平台、同步教學平台(Adobe connect)操作教學教學目標認知目標 1. 敘明本課程學前能力及未來修習的課程大綱。 2. 學生可了解數位學習平台的操作，並進行教材之閱讀。 3. 學生可了解同步教學平台的操作，並進行線上上課。 4. 學生可操作智慧型行動裝置，進行隨時隨地的線上學習。技能目標 1. 學生可描述課程銜接進路。 2. 學生可操作數位學習工具。情意目標 1. 經由數位學習平台工具，學生可安排自我彈性學習時間與進度，表現自我管理之能力。 2. 透過課程參與，學生可養成良好的學習規劃。系統軟體介紹(1/2) 課程內容應用軟體與系統軟體的定義與範圍系統軟體與使用者的關係系統軟體與計算機硬體的關係系統軟體與應用程式的關係組譯程式的概念與功能編譯程式的概念與功能教學目標認知目標 1. 學生可敘明應用軟體的定義，並列舉應用軟體的種類，可分為通用及專用應用軟體。 2. 學生可描述系統軟體的定義，並列舉系統軟體的種類，可分為作業系統、語言編譯程式、系統公用程式。 3. 學生可解釋系統軟體、使用者與計算機硬體的關係。

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26 4. 學生可解釋系統軟體與應用程式的關係。 5. 學生可指出組譯程式的基本功能，並敘明編譯程式的基本功能。 6. 學生可敘明語彙分析的基本概念，及解釋語法分析的運作方式。 7. 學生可了解語法分析如何解釋語句。技能目標 1. 學生可圖解電腦軟體系統關係圖。 2. 學生可描述組譯程式的基本功能，並可圖解組譯程式的元件與概念。 3. 學生可描述編譯程式的基本功能。 4. 學生可描述語彙分析的基本概念，及可寫出語彙分析的運算式。 5. 學生需撰寫小組討論結果至小組作業區。情意目標 1. 學生經由教師引導，激發學生對於課程活動參與意願。 2. 學生經由教師影響，導引學生積極自動對於課程活動參與意願。 3. 學生可在同步課程討論中，表現積極主動的課程參與興趣。 4. 學生可在同步課程討論中針對課程議題發言討論，表現團隊合作的精神。 5. 學生可在同步課程回應授課教師的提問，表現獨立解決問題的信心。 6. 學生可於課程議題參與過程中，能依據自己能力客觀的解決課程問題。 7. 學生可於課程議題參與過程中，能依據同儕的相互欣賞，進而了解並接受自己的優缺點。 8. 學生透過課程參與，學生可養成良好的學習規劃。系統軟體介紹(2/2) 課程內容編譯程式的最佳化處理直譯程式的概念與功能連結程式及載入程式的概念與功能系統軟體總結教學目標認知目標 1. 學生可說明與機器無關之最佳化的基本概念，及列舉與機器無關之最佳化的處理步驟。 2. 學生可描述配置記憶體位置的基本概念。 3. 學生可描述產生目的碼的基本概念。 4. 學生可說明與機器有關之最佳化的基本概念，及列舉與機器有關之最佳化的處理步驟。 5. 學生可說明直譯程式的基本概念，並列舉直譯程式與編譯程式的差異性。 6. 學生可敘明連結程式與載入程式的基本概念，並列舉連結程式與載入程式的基本功能。 7. 學生可敘明絕對載入程式的基本概念。

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27 8. 學生可敘明相對載入程式或重定只載入程式的基本概念，並解釋相對載入程式或重定只載入程式的運作原理。 9. 學生可敘明動態連結的基本概念，並可解釋動態連結的運作流程。技能目標 1. 學生可圖解連結程式與載入程式的運作原理。 2. 學生可以推導出與機器無關之最佳化步驟的運算結果。 3. 學生可圖解絕對載入程式的運作原理。 4. 學生可圖解應用程式、編譯程式、連結程式、載入程式與記憶體相互之間的運作原理。 5. 學生需撰寫小組討論結果至小組作業區。情意目標 1. 學生經由教師引導，激發學生對課程活動參與意願。 2. 學生經由教師影響，導引學生積極自動對於課程活動參與意願。 3. 學生可在同步課程討論中，表現積極主動的課程參與興趣。 4. 學生可在同步課程討論中針對課程議題發言討論，表現團隊合作的精神。 5. 學生可在同步課程回應授課教師的提問，表現獨立解決問題的信心。 6. 學生可於課程議題參與過程，能依據自己能力客觀的解決課程問題。 7. 學生可於課程議題參與過程中，能依據同儕的相互欣賞，進而了解並接受自己的優缺點。 8. 學生透過課程參與，學生可養成良好的學習規劃。作業系統概念(1/3) 課程內容作業系統的概念與功能作業系統的種類整批式系統的原理連線同時週邊作業的概念多元程式系統的原理處理器排程介紹處理器排程最佳化標準先到先做排程法的原理教學目標認知目標 1. 學生可了解作業系統的基本概念，並可列舉作業系統扮演的角色。 2. 學生可說明作業系統的目的，及學生可列舉作業系統的種類。 3. 學生可解釋整批式系統的基本概念，並可列舉整批式系統的缺點。 4. 學生可說明連線同時周邊作業的運作原理。 5. 學生可描述多元程式系統的基本概念。

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28 技能目標 1. 學生可描述整批式系統的基本概念，並可列舉整批式系統的缺點。 2. 學生可描述連線同時周邊作業的運作原理。 3. 學生可了解多元程式系統的基本概念。 4. 學生需撰寫小組討論結果至小組作業區。情意目標 1. 學生經由教師引導，激發學生對課程活動參與意願。 2. 學生經由教師影響，導引學生積極自動對於課程活動參與意願。 3. 學生可在同步課程討論中，表現積極主動的課程參與興趣。 4. 學生可在同步課程討論中針對課程議題發言討論，表現團隊合作的精神。 5. 學生可在同步課程回應授課教師的提問，表現獨立解決問題的信心。 6. 學生可於課程議題參與過程，能依據自己能力客觀的解決課程問題。 7. 學生可於課程議題參與過程中，能依據同儕的相互欣賞，進而了解並接受自己的優缺點。 8. 學生透過課程參與，學生可養成良好的學習規劃。作業系統概念(2/3) 課程內容最短工作優先排程法的原理不可搶先最短工作優先排程法的原理可搶先最短工作優先排程法的原理優先權排程法的原理知更鳥式循環排程法的原理教學目標認知目標 1. 學生可了解系統的概念及其所扮演的角色。 2. 學生可描述系統所扮演的資源管理者角色。 3. 學生可描述系統所扮演的系統控制者角色。 4. 學生可了解循環排程法原理。技能目標 1. 學生需撰寫小組討論結果至小組作業區。 2. 學生透過課程參與，學生可養成良好的學習規劃。情意目標 1. 學生經由教師引導，激發學生對於課程活動參與意願。 2. 學生經由教師影響，導引學生積極自動對於課程活動參與意願。 3. 學生可在同步課程討論中，表現積極主動的課程參與興趣。 4. 學生可在同步課程討論中針對課程議題發言討論，表現團隊合作的精神。 5. 學生可在同步課程回應授課教師的提問，表現獨立解決問題的信心。 6. 學生可於課程議題參與過程中，能依據自己能力客觀的解決課程問題。 7. 學生可於課程議題參與過程中，能依據同儕的相互欣賞，進而了解並接受

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29 自己的優缺點。 8. 學生透過課程參與，學生可養成良好的學習規劃。作業系統概念(3/3) 課程內容分時系統的原理平行系統的原理分散式系統的原理即時系統的原理作業系統總結教學目標認知目標 1. 學生可了解分時系統的基本概念，並可解釋分時系統的運作原理。 2. 學生可說明平行系統的基本概念。 3. 學生可說明並列舉常見的多處理機系統。 4. 學生可了解對稱式多元處理系統及非對稱式多元處理系統的基本概念。 5. 學生可說明並列舉使用多處理機系統的原因。 6. 學生可說明分散式系統的基本概念，並可說明使用分散式系統的原因。 7. 學生可了解即時系統的基本概念，並可辨別即時系統的種類。 8. 學生可說明硬性即時系統的基本概念，及可說明軟性即時系統的基本概念念。技能目標 1. 學生可描述分時系統的基本概念及其運作原理。 2. 學生可描述平行系統的基本概念。 3. 學生可列舉常見的多處理機系統。 4. 學生可描述對稱式及非對稱式多元處理系統的基本概念，及可列舉使用多處理機系統的原因。 5. 學生可描述分散式系統的基本概念，並可可列舉使用分散式系統的原因。 6. 學生可描述即時系統的基本概念，並可列舉即時系統的種類。 7. 學生需撰寫小組討論結果至小組作業區。情意目標 1. 學生經由教師引導，激發學生對課程活動參與意願。 2. 學生經由教師影響，導引學生積極自動對於課程活動參與意願。 3. 學生可在同步課程討論中，表現積極主動的課程參與興趣。 4. 學生可在同步課程討論中針對課程議題發言討論，表現團隊合作的精神。 5. 學生可在同步課程回應授課教師的提問，表現獨立解決問題的信心。 6. 學生可於課程議題參與過程，能依據自己能力客觀的解決課程問題。 7. 學生可於課程議題參與過程中，能依據同儕的相互欣賞，進而了解並接受自己的優缺點。

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30 8. 學生透過課程參與，學生可養成良好的學習規.劃。。作業系統概念(1/4) 課程內容作業系統與電腦系統的關係中斷的原理直接記憶體存取的概念教學目標認知目標 1. 學生可敘明作業系統與電腦系統的關係，可說明電腦系統架構。 2. 學生可敘明中斷處理的基本概念，並可列舉中斷的種類。 3. 學生可列舉硬體中斷時，作業系統會處理的工作，並可解釋硬體中斷處理的運作原理。 4. 學生可解釋同步 I/O 與非同步 I/O 兩種作業系統處理方式的基本概念。 5. 學生可解釋直接記憶體存取的運作原理。技能目標 1. 學生可圖解電腦系統架構。 2. 學生可列舉中斷的種類。 3. 學生可列舉硬體中斷時，作業系統會處理的工作。 4. 學生需撰寫小組討論結果至小組作業區。情意目標 1. 學生經由教師引導，激發學生對課程活動參與意願。 2. 學生經由教師影響，導引學生積極自動對於課程活動參與意願。 3. 學生可在同步課程討論中，表現積極主動的課程參與興趣。 4. 學生可在同步課程討論中針對課程議題發言討論，表現團隊合作的精神。 5. 學生可在同步課程回應授課教師的提問，表現獨立解決問題的信心。 6. 學生可於課程議題參與過程，能依據自己能力客觀的解決課程問題。 7. 學生可於課程議題參與過程中，能依據同儕的相互欣賞，進而了解並接受自己的優缺點。 8. 學生透過課程參與，學生可養成良好的學習規劃。作業系統概念(2/4) 課程內容硬體保護介紹雙模式運作 I/O 保護記憶體保護 CPU 保護儲存裝置的資料一致性教學目標

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31 認知目標 1. 學生可描述硬體保護的基本概念，可說明硬體保護的種類。 2. 學生可解釋雙模式運作的原理。 3. 學生可解釋 I/O 保護的原理。 4. 學生可解釋記憶體保護的原理。 5. 學生可解釋 CPU 保護的原理。 6. 學生可說明儲存裝置資料一致性的重要性。技能目標 1. 學生可列舉硬體保護的種類。 2. 學生可描述雙模式運作的原理。 3. 學生可列舉 I/O 保護的原理、記憶體保護的原理及 CPU 保護的原理。 4. 學生需撰寫小組討論結果至小組作業區。情意目標 1. 學生經由教師引導，激發學生對課程活動參與意願。 2. 學生經由教師影響，導引學生積極自動對於課程活動參與意願。 3. 學生可在同步課程討論中，表現積極主動的課程參與興趣。 4. 學生可在同步課程討論中針對課程議題發言討論，表現團隊合作的精神。 5. 學生可在同步課程回應授課教師的提問，表現獨立解決問題的信心。 6. 學生可於課程議題參與過程，能依據自己能力客觀的解決課程問題。 7. 學生可於課程議題參與過程中，能依據同儕的相互欣賞，進而了解並接受自己的優缺點。 8. 學生透過課程參與，學生可養成良好的學習規劃。作業系統概念(3/4) 課程內容程序管理的概念檔案管理的概念 I/O 系統管理的概念輔助記憶體管理網路連結保護系統命令直譯系統教學目標認知目標 1. 學生可從系統元件觀察的角度列舉出作業系統架構有哪些。 2. 學生可說明程序管理的基本概念。 3. 學生可說明檔案管理的基本概念。 4. 學生可說明 I/O 系統管理的基本概念。 5. 學生可說明輔助記憶體管理的基本概念。 6. 學生可說明網路連結的基本概念。 7. 學生可說明保護系統的基本概念。

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32 8. 學生可說明命令直譯系統的基本概念。技能目標 1. 學生可從系統元件觀察的角度列舉出作業系統架構有哪些。 2. 學生可描述程序管理的基本概念。 3. 學生可描述檔案管理的基本概念。 4. 學生可描述 I/O 系統管理的基本概念。 5. 學生可描述輔助記憶體管理的基本概念。 6. 學生可描述網路連結的基本概念。 7. 學生可描述保護系統的基本概念。 8. 學生可描述命令直譯系統的基本概念。 9. 學生需撰寫小組討論結果至小組作業區。情意目標 1. 學生經由教師引導，激發學生對課程活動參與意願。 2. 學生經由教師影響，導引學生積極自動對於課程活動參與意願。 3. 學生可在同步課程討論中，表現積極主動的課程參與興趣。 4. 學生可在同步課程討論中針對課程議題發言討論，表現團隊合作的精神。 5. 學生可在同步課程回應授課教師的提問，表現獨立解決問題的信心。 6. 學生可於課程議題參與過程，能依據自己能力客觀的解決課程問題。 7. 學生可於課程議題參與過程中，能依據同儕的相互欣賞，進而了解並接受自己的優缺點。 8. 學生透過課程參與，學生可養成良好的學習規劃。作業系統概念(4/4) 課程內容作業系統架構-由服務項目觀察作業系統架構-由程式設計介面觀察作業系統架構總結教學目標認知目標 1. 學生可從服務項目觀察的角度，列舉出作業系統架構有哪些。 2. 學生可說明作業系統各服務項目的基本概念。 3. 學生可從程式設計介面觀察的角度，列舉出作業系統架構有哪些。 4. 學生可說明作業系統程式設計介面的基本概念。技能目標 1. 學生可從服務項目觀察的角度，描述出作業系統架構。 2. 學生可從程式設計介面觀察的角度，描述出作業系統架構有哪些。 3. 學生需撰寫小組討論結果至小組作業區。情意目標 1. 學生經由教師引導，激發學生對課程活動參與意願。 2. 學生經由教師影響，導引學生積極自動對於課程活動參與意願。 3. 學生可在同步課程討論中，表現積極主動的課程參與興趣。

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33 4. 學生可在同步課程討論中針對課程議題發言討論，表現團隊合作的精神。 5. 學生可在同步課程回應授課教師的提問，表現獨立解決問題的信心。 6. 學生可於課程議題參與過程，能依據自己能力客觀的解決課程問題。 7. 學生可於課程議題參與過程中，能依據同儕的相互欣賞，進而了解並接受自己的優缺點。 8. 學生透過課程參與，學生可養成良好的學習規劃。主記憶體管體(1/3) 課程內容邏輯位址空間及實體位址空間記憶體連續位址配置記憶體外部斷裂記憶體內部斷裂教學目標認知目標 1. 學生可解釋主記憶體管理邏輯位址空間的基本概念，並可描述主記憶體實體位址空間的基本概念。 2. 學生可說明記憶體連續位址配置的基本概念，並可列舉記憶體連續位址配置的種類。 3. 學生可解釋單一區域配置的基本概念，描述重疊載入技術的基本概念。 4. 學生可說明多重區域配置的基本概念，解釋硬體保護的基本概念。 5. 學生可描述動態儲存體配置的基本概念，可說明動態儲存體配置的運作原理，列舉動態記憶體配置的方法。 6. 學生可解釋最先配置、最佳配置與最差配置的基本概念，可描述外部斷裂的基本概念。 7. 學生可說明解決外部斷裂的方法，並可解釋內部斷裂的基本概念。技能目標 1. 學生可描述主記憶體實體位址空間的基本概念。 2. 學生可列舉記憶體連續位址配置的種類。 3. 學生可描述重疊載入技術的基本概念。 4. 學生可描述動態儲存體配置的基本概念。 5. 學生可列舉動態記憶體配置的方法。 6. 學生可描述外部斷裂的基本概念。 7. 學生需撰寫小組討論結果至小組作業。情意目標 1. 學生經由教師引導，激發學生對課程活動參與意願。 2. 學生經由教師影響，導引學生積極自動對於課程活動參與意願。 3. 學生可在同步課程討論中，表現積極主動的課程參與興趣。 4. 學生可在同步課程討論中針對課程議題發言討論，表現團隊合作的精神。 5. 學生可在同步課程回應授課教師的提問，表現獨立解決問題的信心。

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34 6. 學生可於課程議題參與過程，能依據自己能力客觀的解決課程問題。 7. 學生可於課程議題參與過程中，能依據同儕的相互欣賞，進而了解並接受自己的優缺點。 8. 學生透過課程參與，學生可養成良好的學習規劃。主記憶體管體(2/3) 課程內容分頁系統的概念分頁的基本方法分頁表的結構分頁表硬體的支援分頁表的保護多層分頁的結構教學目標認知目標 1. 學生可描述分頁系統的基本概念，可說明分頁的基本方法。 2. 學生可解釋分頁表的結構，可說明分頁表硬體支援的基本概念。 3. 學生可解釋快速的暫存器的基本概念。 4. 學生可描述關聯暫存器的基本概念，並可解釋關聯暫存器的運作原理。 5. 學生可說明分頁表的保護機制。 6. 學生可描述多層分頁結構的基本概念，並可解釋多層分頁結構的運作原理。技能目標 1. 學生可描述分頁系統的基本概及分頁表硬體支援的基本概念。 2. 學生可描述關聯暫存器的基本概念，並可描述關聯暫存器的運作原理。 3. 學生可描述多層分頁結構的基本概念，及可描述多層分頁結構的運作原理。 4. 學生需撰寫小組討論結果至小組作業區。情意目標 1. 學生經由教師引導，激發學生對課程活動參與意願。 2. 學生經由教師影響，導引學生積極自動對於課程活動參與意願。 3. 學生可在同步課程討論中，表現積極主動的課程參與興趣。 4. 學生可在同步課程討論中針對課程議題發言討論，表現團隊合作的精神。 5. 學生可在同步課程回應授課教師的提問，表現獨立解決問題的信心。 6. 學生可於課程議題參與過程，能依據自己能力客觀的解決課程問題。 7. 學生可於課程議題參與過程中，能依據同儕的相互欣賞，進而了解並接受自己的優缺點。 8. 學生透過課程參與，學生可養成良好的學習規劃。

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35 主記憶體管體(3/3) 課程內容反轉分頁表的工作原理共享分頁的工作原理分段系統的概念分段表及硬體支援分頁式的分段主記憶體管理總結教學目標認知目標 1. 學生可描述反轉分頁表的基本概念，及可解釋反轉分頁表的運作原理。 2. 學生可說明共享分頁的基本概念。 3. 學生可說明分段系統的基本概念，可解釋分段表及硬體支援的原理。 4. 學生可解釋保護、共用及斷裂的基本概念。 5. 學生可說明分頁式的分段的基本概念。技能目標 1. 學生可描述反轉分頁表的概念。 2. 學生可描述分段表及硬體支援的原理。 3. 學生可描述保護、共用及斷裂的概念。 4. 學生可描述分頁式的分段的概念。 5. 學生需撰寫小組討論結果至小組作業區。情意目標 1. 學生經由教師引導，激發學生對課程活動參與意願。 2. 學生經由教師影響，導引學生積極自動對於課程活動參與意願。 3. 學生可在同步課程討論中，表現積極主動的課程參與興趣。 4. 學生可在同步課程討論中針對課程議題發言討論，表現團隊合作的精神。 5. 學生可在同步課程回應授課教師的提問，表現獨立解決問題的信心。 6. 學生可於課程議題參與過程，能依據自己能力客觀的解決課程問題。 7. 學生可於課程議題參與過程中，能依據同儕的相互欣賞，進而了解並接受自己的優缺點。 8. 學生透過課程參與，學生可養成良好的學習規劃。

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第三節概念關聯矩陣

課程規劃時，已將每周課程內容以概要式的主題訂定出來，此即為各單元的概念。本研究採用 ISM 模式建立 ISM 概念結構圖，並由 3 位作業系統領域專業教師，共同討論概念彼此之間的關聯性，概念若有關聯，則在對應的欄位中填入「1」，若彼此無關聯，則在對應的欄位中填入「0」，並可依各命題的關聯性，訂出關聯矩陣。本研究的教學主題有四：「系統軟體介紹」、「作業系統概念」、「作業系統架構」、「主記憶體管理」，分別依據不同的教學內容，進行概念代碼的設定（如表 3-4、3-6、 3-8、3-10），透過建立概念的關聯矩陣（如表 3-5、3-7、3-9、3-11），並經過 ISM 運算步驟，即可進行可達矩陣運算，進而獲得概念間的因果關聯結構，依此建立出本研究教學主題的知識結構，也就是 ISM 概念結構圖（如圖 4-1、圖 4-2、圖 4-3、圖 4-4），並依據概念結構圖，列出所有教學路徑，以驗證教材內容的設計是否符合循序漸進之原則，並試圖找出最關鍵的主題概念，提供給教師後續安排教學進度與教學時間之參考依據。

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37 表 3-4 「系統軟體介紹」的教學內容與概念代碼 教學內容概念代碼應用軟體與系統軟體的定義與範圍 101 系統軟體與使用者的關係 102 系統軟體與計算機硬體的關係 103 系統軟體與應用程式的關係 104 組譯程式的概念與功能 105 編譯程式的概念與功能 106 編譯程式的最佳化處理 107 直譯程式的概念與功能 108 連結程式及載入程式的概念與功能 109 系統軟體 110 表 3-5 「系統軟體介紹」概念的關聯矩陣 概念概念 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 101 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 102 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 103 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 104 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 105 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 106 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 107 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 108 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 109 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 110 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0

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38 表 3-6 「作業系統概念」的教學內容與概念代碼 教學主題概念代碼作業系統的概念、功能與種類 201 整批式系統的原理 202 連線同時週邊作業的概念 203 多元程式系統的原理 204 處理器排程介紹 205 處理器排程最佳化標準 206 先到先做排程法的原理 207 最短工作優先排程法的原理 208 不可搶先最短工作優先排程法的原理 209 可搶先最短工作優先排程法的原理 210 優先權排程法的原理 211 知更鳥式循環排程法的原理 212 分時系統的原理 213 平行系統的原理 214 分散式系統的原理 215 即時系統的原理 216 表 3-7 「作業系統概念」概念的關聯矩陣 概念概念 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 201 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 202 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 203 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 204 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 205 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 206 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 207 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 208 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 209 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 210 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

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39 211 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 212 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 213 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 214 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 215 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 216 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 表 3-8 「作業系統架構」的教學內容與概念代碼 教學內容概念代碼作業系統與電腦系統的關係 301 中斷的原理 302 直接記憶體存取的概念 303 硬體保護介紹 304 雙模式運作 305 I/O 保護 306 記憶體保護 307 CPU 保護 308 儲存裝置的資料一致性 309 作業系統元件 310 程序管理 311 檔案管理的概念 312 I/O 系統管理的概念 313 輔助記憶體管理 314 網路連結 315 保護系統 316 命令直譯系統 317 作業系統架構-由服務項目觀察 318 作業系統架構-由程式設計介面觀察 319

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40 表 3-9 「作業系統架構」概念的關聯矩陣 概念概念 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 301 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 302 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 303 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 304 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 305 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 306 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 307 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 308 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 309 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 310 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 311 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 312 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 313 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 314 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 315 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 316 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 317 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 318 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 319 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 表 3-10 「主記憶體管理」的教學內容與概念代碼 教學內容概念代碼主記憶體管理 401 邏輯位址空間及實體位址空間 402 記憶體連續位址配置 403 記憶體外部斷裂 404 記憶體內部斷裂 405 分頁系統的概念 406 分頁的基本方法 407 分頁表的結構 408

基於詮釋結構模式建構知識結構並應用RGSM分析線上教學成效-以「作業系統」概論教學為例

國立臺中教育大學教育資訊與測驗統計研究所

碩士論文

指導教授：許天維 博士