多媒體教材之聲音元素對學習成效影響

國立交通大學

理學院碩士在職專班網路學習組

碩士論文

多媒體教材之聲音元素對學習成效影響

-以國二自然與生活科技為例

The Effects of Sound Element of Multimedia Courseware on Learning

Achievement - Using the 8th Grade “Science and Technology Curriculum ”as an

Example

研究生：辜郁雯

指導教授：陳登吉博士

多媒體教材之聲音元素對學習成效影響

-以國二自然與生活科技為例

研 究 生：辜郁雯

Student：Yu-Wen Ku

指導教授：陳登吉 博士

Advisor：Dr. Deng-Jyi Chen

國 立 交 通 大 學

理學院網路學習碩士在職專班

碩 士 論 文

A Thesis

Submitted to Degree Program of E-Learning

Collage of Science

National Chiao Tung University

in partial Fulfillment of the Requirements

for the Degree of

Master

In

Degree Program of E-Learning

June 2009

Hsinchu, Taiwan, Republic of China

多媒體教材之聲音元素對學習成效影響

-以國二自然與生活科技為例

學生：辜郁雯 指導教授：陳登吉 博士 國立交通大學理學院網路學習碩士在職專班

摘要

國中許多抽象概念的主題單元中，平面的二維傳統教材無法具體呈現的課程內容， 利用多媒體教學設計真實、具體地模擬出來，以彌補常規教學的不足。依Sweller 的設 計原則，希望設計者考量不同型態的資訊，以適當的媒體組合，有效的傳遞給不同的學 習者。許多相關的研究中，大都是以視覺物件（圖片、文字、動畫）為主，聽覺物件（旁 白解說）為輔的教材內容，更因聽覺媒體物件相關研究（Mann,2008）指出，多重感官 知覺模式的學習有助於學習者的專注力；所以本研究擬將使用聽覺媒體物件的不同的比 例變化，在聲音的特性上增加母語的變化，希望藉此提升學習者的學習意願，達到更好 的學習成效。學習者的生長環境背景個別差異，也是本研究中對施測對象分類依據。 本研究目的在分析學生接受聽覺媒體物件之媒體組合教材教學後，學習成效的差 異，以評估因聽覺媒體物件變化的多媒體組合教材，在較具概念與抽象性質學科的教學 中，實施的可能性及成效。本研究採用準實驗設計方法，實驗對象為苗栗一所國中五個 班級學生共 145 人，以國二理化「酸、鹼、鹽」主題單元，探討聽覺物件比例不同的多 媒體教材組合，對學生在「酸、鹼、鹽」單元學習成效的影響；其次，以國二理化「金 屬氧化還原」主題單元，探討將母語應用於多媒體課程設計，對學生在該單元之學習成 效與認知負荷的影響，並分析將母語應用於多媒體課程設計，與學生在該單元之學習成 效與認知負荷的相關性。

依據實驗研究統計分析的結果發現如下： 1.聽覺媒體物件比例不同的多媒體組合方式在學習成效上有顯著差異。 2.客家語解說教材和國語解說教材對客家語背景學生在「金屬氧化還原」單元的學 習成效有顯著差異。 3.閩南語解說教材和國語解說教材對學生在「金屬氧化還原」單元的學習成效無顯 著差異。 4.客家語解說多媒體教材設計對學生的學習成效與認知負荷有顯著的相關性。 5.閩南語解說多媒體教材設計對學生的學習成效與認知負荷無顯著的相關性。 本研究的成果，可提供理化教師進行“酸、鹼、鹽”與“金屬氧化還原”主題教學時， 依學生的個別差異及所使用的教材特性(聽覺媒體物件多媒體教材)，給予較適當的學習 引導。 關鍵詞：多媒體教材，聲音

The Effects of Sound Element of Multimedia Courseware on Learning

Achievement - Using the 8th Grade “Science and Technology Curriculum ”as an

Example

Student: Yu-Wen Ku Advisor: Dr. Deng-Jyi Chen

Degree Program of E-Learning

College of Science

National Chiao Tung University

Abstract

According to Sweller’s design principle, the designer is expected to consider information regarding different formats and combine them with adequate media for effective delivery to different level learners. Many relevant studies are based on content of teaching material that uses visual objects (pictures, text and animations) as primary elements and audio objects (voice-over explanation) as the secondary elements. Furthermore, since a relevant study on audio media (Mann, 2008) pointed out that learning via multiple sensory modules helps learners to focus, this study plans to apply different ratio amendments of audio medium, and add vowel variations on the voice characteristics. Such a method is expected to improve learner’s willingness to study, as well as to achieve better results. Moreover, the individual differences of the learner’s living background also serve as a basis for categorizing test subjects in the study.

The objective of this study is to analyze differences in students' learning effect after accepting teaching via audio media, so the feasibility and result of teaching materials combined with multimedia such as audio objects can be evaluated for teaching subject

according to more conceptual and abstract properties. The study adopted the standard experimental design and targeted 145 students from 5 classes of a junior high school in Miaoli. First, the unit of “Acid, Alkali and Salt” in Standard 8 Physics & Chemistry was used to discuss the influence on students' learning effect under teaching material combined with different ratios of audio objects. Secondly, the unit of “Metal Oxidation & Restoration” in Standard 8 Physics & Chemistry was used to discuss the influence on students for study results and cognitive load when applying native language to the design of multimedia lessons, as well as to the analysis of the relevance between them.

The results discovered from statistics and analyses of the experimental study are as follows:

1. There was significant difference on the learning effect between multimedia combinations with different ratios of audio objects.

2. There was significant difference between Hakka and Mandarin explanation material for students of Mandarin background, on the learning effect in “Metal Oxidation & Restoration”.

3. There was no significant difference between Taiwanese and Mandarin explanatory material for students, on the learning effect in “Metal Oxidation & Restoration” 4. There was significant relevance from design of multimedia teaching material

explained in Hakka on student’s learning effect and cognitive load.

5. There was no significant relevance generated by the design of the multimedia teaching material explained in Taiwanese, on student’s learning effect and cognitive load. Key words: Multimedia Courseware, Sound

誌謝

本論文能夠順利完成，首先感謝指導教授陳登吉老師和孔博士的指導及教誨，在兩 年的求學過程中，不僅在學術上給予充分的指導，在待人處事、做研究的態度上更是盡 心盡力的指引我，在此更衷心地感謝孔老師每星期不辭辛苦，舟車勞頓北上的指導，讓 我得以順利完成研究所的學業，在此對我的恩師致上無限的感謝。 此外，感謝所有曾經指導我的朋友和同學，尤其是學校同事治萱友情的真心相伴， 求學過程與我在交大校園進出，讓我的心沒有孤獨，充滿克服挫折的力量；宜伶精神上 的鼓勵，使我的心充滿溫暖。還有實驗室同學寶仁、秉文、鈺群、哲維、俊呈、詩欽不 吝指教，提供寶貴的意見，讓我在這兩年不論在論文上更在教學上有很大的成長。 最後，感謝我的兩對父母親辜蔡美玉、辜泰運、蔡陳連枝、蔡神祐在背後的大力支 持，讓我的女兒涵卉健康又平安；感謝舅媽春蘭、姑姑阿香、哥哥文哲與妹妹祺雅讓我 女兒快樂成長，尤其是先生春乾的支持，使我能專心完成論文，也才能有今天的我，謝 謝。 真心感謝口試委員洪茂盛老師與曾建超老師，於口試當天撥冗時間前來指導，使我 的論文能有更佳的表現，謝謝。

目錄

摘要...I Abstract...III 誌謝... V 目錄...VI 表目錄...IX 圖目錄... X 一、緒論...1 1.1 研究背景和動機 ... 1 1.2 研究目的 ... 2 1.3 研究範圍與限制 ... 3 1.3.1 研究範圍 ...3 1.3.2 研究限制 ...3 1.4 名詞解釋 ... 3 1.4.1 迷思概念 (Misconception)...3 1.4.2 多媒體教材（Multimedia Courseware） ...4

1.4.3 母語定義(Definition of Mother Language) ...4

1.4.4 學習成效(Learning Achievement)...4 二、文獻探討...5 2.1 多媒體與多媒體物件的特色介紹 ... 5 2.1.1 多媒體的發展與呈現方式 ...5 2.1.2 多媒體組合教材學習成效的相關研究 ...6 2.1.3 聽覺媒體物件的特性 ...8 2.1.4 聽覺媒體元件 ...9

2.1.5 結構聲音功能模型(Structured Sound Function Model)...9

2.2 多媒體理論 ... 12 2.2.1 雙碼理論 ...12 2.2.2 多媒體學習理論 ...13 2.2.3 訊息處理學習論 ...16 2.3 學習者相關理論 ... 18 2.3.1 母語分佈情形 ...18 2.3.2 各地區母語實施教學情形 ...21

2.4 認知負荷理論 ... 22 2.4.1 認知負荷理論的意義 ...22 2.4.2 認知負荷的類型 ...24 2.4.3 認知負荷理論與多媒體設計原則 ...25 2.4.4 認知負荷的測量 ...26 2.4.5 資訊量元件的討論 ...27 2.5 迷思概念的回顧與分析 ... 28 三、研究方法...30 3.1 研究設計 ... 30 3.1.1 研究設計方法的選擇 ...30 3.1.2 實驗步驟 ...31 3.1.3 實驗設計 ...31 3.1.4 研究架構 ...33 3.2 研究對象 ... 33 3.2.1 實驗對象分佈情形 ...33 3.2.2 實驗資料分析 ...34 3.3 研究工具 ... 35 3.3.1 母語分類問卷表 ...35 3.3.2 實驗的測驗設計 ...35 3.3.3 專家效度與試題信度 ...36 3.3.4 認知負荷量表 ...37 3.4 教材分析 ... 37 3.4.1 教材單元與選用動機 ...37 3.5 多媒體教材製作 ... 38 3.5.1 多媒體教材編輯製作軟體─智勝編輯手 6.0 ...38 3.5.2 教材製作過程 ...41 3.5.3 教材內容設計說明 ...51 四、實驗結果與討論...56 4.1 不同聽覺比例多媒體教材對學生學習成就之分析 ... 56 4.1.1 實驗一-不同聽覺比例多媒體教材下的學習成效比較的描述性統計量....56 4.2 不同母語解說多媒體教材對學生學習成效之分析 ... 59 4.2.1 實驗二-依據實驗一比例變換不同母語解說多媒體教材下的學習成效比較 的描述性統計量...59 4.2.2 實驗一-依據實驗一比例變換不同母語解說多媒體教材下的認知負荷比較

的描述性統計量...60 4.2.3 分析不同母語解說多媒體教材與認知負荷的相關性 ...61 4.3 結果與討論 ... 63 伍、結論與未來研究方向...64 5.1 結論 ... 64 5.2 未來研究方向 ... 65 參考文獻...67 附錄一 授權同意書...74 附錄二 母語問卷調查表...75 附錄三 認知負荷量表與成就測驗試題...77 附錄四 自然科成就測驗實驗一設計後測...78 附錄五 自然科成就測驗實驗二設計後測...79

表目錄

表 1 多媒體教材的分類與應用...6 表 2 不同媒體組合教材的相關文獻...6 表 5 臺灣話（閩南語、河洛話）腔調分佈表...20 表 7 教學設計原則...25 表 8 迷思概念的相關研究...29 表 9 實驗一的研究對象分佈情形...34 表 10 實驗二的研究對象分佈情形...34 表 11 相關係數相關聯程度表...35 表 12 專家經歷表...36 表 13 試題預試之信度統計表...37 表 14 實驗設計的教學目標說明...41 表 15 活動2-1 其中一個場景的聽覺物件比例...44 表 17 不同聽覺多媒體教材下的學習成就描述性統計量摘要表...56 表 18 不同聽覺多媒體教材學習成就單因子變異數分析摘要表格式...57 表 19 不同聽覺多媒體教材學習成就的多重比較...58 表 20 不同母語背景的學生分別接受不同語言解說教材的統計摘要表...59 表 21 獨立樣本t檢定不同解說教材對客家語背景學生之學習成效影響 ...59 表 22 獨立樣本t檢定不同解說教材對閩南語背景學生之學習成效影響 ...60 表 23 不同母語背景學生分別接受不同母語解說教材的認知負荷摘要表...61 表 24 客語背景接受國語解說教材學習成效與認知負荷相關分析資料...61 表 25 客語背景接受客家語解說教材學習成效與認知負荷相關分析資料...62 表 26 閩語背景接收國語解說教材學習成效與認知負荷相關分析資料...62 表 27 閩語背景接收閩南語解說教材學習成效與認知負荷相關分析資料...62

圖目錄

圖 1 The structure and process of learning from multimedia according to the attentional

control definition of multimedia learning...10

圖 2 The five functions and three structures of sound in the SSF model...11

圖 3 雙通道理論...13 圖 4 雙通道理論圖(心智運作歷程)...14 圖 5 訊息處理模式...16 圖 6 記憶系統的三個組成...18 圖 7 Gergets和Scheiter的認知負荷理論概念架構...25 圖 8 實驗流程圖...31 圖 9 研究架構圖...33 圖 10 智勝編輯手的教學理念...39 圖 11 活動2-1 哪些物質水溶液可以導電的asset ...42 圖 12 活動3-1 金屬對氧的活性的asset ...43 圖 13 活動2-1 其中一個場景播放畫面...43 圖 14 安排演員位置...45 圖 15 進行配音工作...45 圖 16 設定路徑與播放時間...46 圖 17 劇情設定...46 圖 18 場景的播放畫面...47 圖 19 單元教材...47 圖 20 視覺：聽覺=1:1 場景之一...48 圖 21 視覺：聽覺=1:2 場景之一...48 圖 22 視覺：聽覺=1:3 場景之一...48 圖 23 視覺：聽覺=1:4 場景之一...49 圖 24 視覺：聽覺=1:0 場景之一...49 圖 25 活動3-1 其中一個場景播放畫面（國語解說）...49 圖 26 活動3-1 其中一個場景播放畫面（客家語語解說）...50 圖 27 活動3-1 其中一個場景播放畫面（閩南語解說）...51 圖 28 氫氧化鈉溶於水現象說明圖...53 圖 29 氫氧化鈉溶於水播放畫面之一...53 圖 30 氫氧化鈉溶於水播放畫面之一...54 圖 31 滴管將氫氧化鈉水溶液滴入燒杯播放畫面之一...54 圖 32 水溶液幫助導電燈泡發光播放畫面...55 圖 33 不同聽覺多媒體輔助教材下的學習成就的平均數圖...57

一、緒論

1.1 研究背景和動機

將多媒體運用在實際教學設計是目前的趨勢，相關的研究也陸續出現：廖焜熙 （1999）提出圖解 (diagram)、圖形 (graphical)、動畫 (animation) 及影像 (video) 的表

徵型式教學；Barke 和 Engida (2001)則提出了抽象概念之心智路徑圖；而黃寶鈿、李 武勳 (2002)提出抽象概念的具體化教學；佘曉清則是提出雙重情境式教學(2005)；這些 研究皆是運用多媒體教材，真實、具體地模擬抽象概念，在教學過程中解決學生面對 不同主題時的迷思概念。因此，透過多媒體呈現教材，可以使學生在學習抽象概念的 主題時，有最佳的學習成效。 由於早期Kerr(1999)在聲音媒體的研究中，提及聲音可以有效的應用在媒體教材 上；有許多研究顯示，聲音可以增進學習者對視覺物件的注意力，達到較佳的學習效果 (Aarntzen, 1993；Bishop & Cates, 2001）；而後期學者 Shams＆Seitz(2008)進一步指出多

重的感官形式，有益於單一感官的學習，而Mann(2008)則依據多媒體學習的注意力控制

架構，建立應用聲音媒體的模型（Structured Sound function model），透過聲音在媒體 上的呈現，以達成最大的學習成效；然而，這些相關研究鮮少提及「聲音」在教材中的 角色份量，以及聲音資訊量比例的呈現，對學生學習成效的影響；因此，本研究企圖運 用不同聲音資訊量比例透過多媒體加以組合呈現，探討多媒體教材對於增進學習者學習 成效的輔助作用。此為本研究的主要動機之一。 研究者在一個約為80％客家背景的環境中教學，學童交談間會夾雜許多不同母語的 表達，明顯感受到政治的民主化，鄉土教育乃成為教育體制內的重點(林瑞榮，1998)， 並於九十學年度全面實施鄉土語言教學。而從許多相關調查數據指出，鄉土語言融入教 學，不論是教育工作者與學習者在態度上都有高度的支持與認同（陳勝榮，2002；黃雅 榆，2002）。因此有許多研究將鄉土語言融入在多媒體教材內，早期鄉土語言教學成效

的象徵意義大於實質成效，原因是因為語言環境未被建立（吳淑慧，2005），所以針對 問題進一步應用電腦的多媒體虛擬語言環境的教學，漸漸有助於學習成效（林鴻英， 2004；黃愷銘，2004；朱紹菱，2007）。因而，研究者擬在多媒體教材特性中，加入語 音特徵的傳統延續性的特質，改變符合學生背景的多種母語的聲音，激發學習的動機， 增進學生的學習意願，有效降低認知負荷，學習成效上有顯著提升。此為本研究的主要 動機之二。

1.2 研究目的

本研究擬以國中二年級理化單元主題「酸、鹼、鹽」、「金屬氧化還原」為例，以 聽覺媒體物件設計的多媒體教材進行教學，探討在實驗教學後，學生在不同母語背景之 下學習成效的差異，及其對學習成效的影響，並進一步分析不同母語解說多媒體教材與 認知負荷的相關性。 （一）依據以上的研究動機，本研究擬提出如下的研究目的： 1. 探討聽覺物件比例不同的多媒體教材組合對學生在「酸、鹼、鹽」單元學習成 效的影響？ 2. 探討將母語應用於多媒體課程設計對學生在「金屬氧化還原」單元學習成效與 認知負荷的影響？ 3. 分析將母語應用於多媒體課程設計對學生在「金屬氧化還原」單元學習成效與 認知負荷的相關性？ （二）待答問題 1.1 聽覺媒體物件比例不同的多媒體組合方式在學習成效上有無顯著差異？ 2.1 客家語解說教材和國語解說教材對客家語背景學生在「金屬氧化還原」單元的 學習成效有無顯著差異？ 2.2 閩南語解說教材和國語解說教材對學生在「金屬氧化還原」單元的學習成效有

無顯著差異？ 3.1 客家語解說多媒體教材設計對學生的學習成效與認知負荷有無顯著的相關性？ 3.2 閩南語解說多媒體教材設計對學生的學習成效與認知負荷有無顯著的相關性？

1.3 研究範圍與限制

1.3.1 研究範圍

（一）研究對象以國內苗栗縣地區一所縣立國民中學之國二學生為研究範圍。 （二）研究素材以康軒版自然與生活科技教科書內容為教學重點，並經研究者彙 整統合且以此教學內容編撰兩個活動單元主題為「酸、鹼、鹽」、「金屬氧化還原」。 （三）對於受試者之心理特質，僅就其空間能力以及推理能力作探討。其它影響 因素，諸如人格、學習態度、學習動機、學習風格、社經地位等均不在本研究之探討範 圍。

1.3.2 研究限制

（一）本研究僅以國二學生為母群，是以實驗結果只能推論與研究樣本類似之群體的學 生。 （二）本研究僅以自然與生活科技中的一個單元進行實驗教學，研究結果不能推論到其 它的科學科目，只能推論至化學相關科目或單元。

1.4 名詞解釋

1.4.1 迷思概念 (Misconception)

迷思概念基於日常生活中的直覺及經驗、文字用字的混淆、學習過程中自我的理 解、更經由同儕的或師長的科學名稱錯誤說明、科學術語的誤用，有時經由自我的解讀 和學習過程或憑空想像，產生自我的誤解扭曲，有別於專家的定義說明。本研究的迷思

概念清楚的指出，學童對酸鹼鹽與金屬氧化還原的迷思概念相當多的種類，不同概念的 混淆，既有錯誤的科學術語與名稱，都是由許多相關文獻中得知，期許多媒體教材得以 解決的迷思概念。

1.4.2 多媒體教材（Multimedia Courseware）

多媒體教材呈現方式包含了文字旁白、圖案插畫、靜態圖片、圖表圖形、動畫視訊、 聲音音樂、虛擬實境以及互動性的設計(徐文杰，2000)，利用多樣性的素材表現方式， 學生有機會可以從中自行操作學習，自我控制學習時間，達到個別化與適性化教學，並 且因為教材的多媒體呈現，期許引起學生對教材的興趣，並且提升學生的學習成效。

1.4.3 母語定義(Definition of Mother Language)

母語的定義眾說紛紜。聯合國教科文組織 (UNESCO, 1968) 將母語定義為『一個人 在年幼時學會的語言， 而且成為他思想溝通時最自然的工具。』（郭媛玲，2003）。 國外學者Skutnabb-Kangas（1984） 曾綜合語言學家、社會學家、社會語言學家、社會 心理學家的意見， 指出母語（Mother Language） 的定義， 可從出身、能力、功能、 態度與直覺五方面來做判斷（張建成，2000；楊智穎，2003），本研究所使用的為能力 與功能兩方面，將學生對於母語精通與使用的頻率做為學生分類依據。

1.4.4 學習成效(Learning Achievement)

學習成效是指學生在學科學習結束之後的成果表現。本研究的學習成就是指學生在 學習過理化單元主題「酸、鹼、鹽」、「金屬氧化還原」多媒體教材後，立即給予試卷 施測，所得的成績越高，代表學生的學習成效越好。

二、文獻探討

2.1 多媒體與多媒體物件的特色介紹

2.1.1 多媒體的發展與呈現方式

多媒體(Multimedia)一詞出現於 1950 年代，由字面而言即是多(Multi)和媒體(Media) 的組合，所以最基本解釋應該是「結合多種傳播資訊媒介的媒體」（吳聲毅，2004）。 早期的「多媒體」可能是指會因不同感官模式刺激，所組成的視聽成品，其中包含書籍 加錄音帶以及同步播放的幻燈機，數台幻燈機串連，配合背景音樂再加上預錄產品介紹 的錄音帶，漸漸地增加以微電腦控制的人機介面，可以控制幻燈機及音樂播放的次序則 稱多媒體。因為它包含了影像、文字與聲音等媒體的呈現。由於電腦繪圖的技術突飛猛 進，以及被大量運用在各種形態中，「多媒體」幾乎已經和「電腦多媒體」或「電腦繪 圖」（Computer Graphics）劃上等號（許惠卿，1995）。而現在多媒體的概念即是由電 腦產生的文字（Text）、繪圖（Graphic art）、聲音（Sound）、動畫（Animation）和影 片（Video）等媒體以任何組合而成的專案（Project）（李賢輝，1999）；所以多媒體將 視聽媒體的各種媒介整合，使的各種視聽資料的表達同步且完整。（朱延平，1999）因 此多媒體不只在教學上的優勢可為學習者帶來更佳的學習環境提升學習成效，其中更廣 泛的應用在不同領域上，如：視訊會議、多媒體電子郵件、生活化資訊、數位圖書館、 線上購物與廣告、教育與醫療等等（徐文杰，2000）；同時因應不同的環境應用，更以 多樣化的方式呈現，國內學者吳聲毅（2004）將多媒體教材在數位學習應用上，依據呈 現方式分成以下五類：網頁式教材、演講式教材、模擬式教材、視訊式教材、電子書教 材；由於五大教材的優缺點不同所以應用於不同的教學環境：如表1：

表 1 多媒體教材的分類與應用 教材 網頁式 演講式 模擬式 視訊式 電子書 製作複雜 簡單 困難 簡單 困難 困難 檔案 小 中 大 大 小 適合科目 語文、社 會、人文與 藝術 語文、社 會、人文與 藝術、管 理、法律 數學、自然 與生活科 技、健康與 體育 社會、自然 與生活科 技、健康與 體育、藝 術與人文 語文、社 會、自然與 生活科、藝 術與人文 適合用途 補充教學 正式授課 正式授課 正式授課 補充教學 補充教學 學習成效 差 差 佳 好 差 （資料來源：數位教材製作一看就懂。吳聲毅、李春雄，2004） 因此，本研究將自然與生活科技課程設計運用在多媒體教材，希望能以模擬式呈 現，利用編制過程，在正式授課過程中，達到最佳成效。

2.1.2 多媒體組合教材學習成效的相關研究

基於Paivio(1986)之雙代碼理論與 Mayer(2001)之多媒體衍生理論與認知負荷理論， 有許多國內外各領域的教學內容應用於不同多媒體組合教材的相關研究，如表 2： 表 2 不同媒體組合教材的相關文獻 研究者 對象與主題 媒體組合 研究發現 Kalyuga, Chandler & Sweller (2000) 高中程度以 上的製造公 司員工 鑽孔技術 1.圖形 2.圖形＋文字 3.圖形＋語音 4.圖形＋文字＋語音 1的學習時間最少，3的學 習成效最好，但學習者經 過訓練後，1的學習效果高 於2。 Lai(2000) 大學生 使用電腦輔 助學習程式 教導抽象觀 念 1.文字＋聲音 2.靜態圖片＋聲音 3.動態圖片＋聲音 1. 動 態 圖 片 優 於 其 他 兩 組。2.學生的學習態度沒 有顯著差異。3.(1)學習花 費的時間最長。

1.動畫＋旁白 2.動畫＋旁白＋裝飾 3.動畫＋旁白＋文字 4.動畫＋旁白＋文字 ＋裝飾 Mayer, Heiser & Lonn (2001) 大學生 閃電形成 1.動畫＋旁白 2.動畫＋旁白＋簡文 3.動畫＋旁白＋文字 兩個實驗都是以1的學習 成效最好 Moreno, Mayer, Spires & Lester (2001) 大學生 植物學 1.影像＋文字 2.影像＋旁白 3.文字 4.旁白 2的學習成效較佳 Koroghlanian & Klein(2004) 高中生 生物學 1.文字＋圖片 2.聲音＋圖片 3.文字＋動畫 4.聲音＋動畫 高空間能力的學生動畫學 習成效優於圖片。4對於高 空間能力的學生無顯著影 響，對於低空間能力學生 在學習態度與專注力、興 趣心智能力都有較佳的結 果。 Veronikas & Maushak （2005） 大學生 電腦軟體上 的工具應用 1.文字 2.聲音 3.文字＋聲音 學習成效無顯著差異。 學習態度偏好雙重形式較 佳。 詹德斌(2001) 電子電信、 行銷物流公 司員工金融 產品宣導 1.圖表＋語音 2.圖表＋文字 1在記憶反應的表現上優 於2 徐易稜(2001) 大學生 鳥類認識 1.文字 2.圖片＋文字 3.圖片＋旁白 4.圖片＋文字＋旁白 5.影片＋文字 6.影片＋旁白 7.影片＋文字＋旁白 進行2.3.4與5.6.7兩組組 內比較，在學習成效上皆 三者無顯著差異，但在第 二組中，6的認知負荷低於 5.7 邱惠芬(2003) 六年級學生 大氣壓力 1.圖片＋文字 2.圖片＋文字＋語音 3.動畫＋文字 4.動畫＋文字＋語音 4較能提升學習動機，但各 組在學習成就與學習保留 方面無顯著差異

許秋瑾(2003) 四年級學生 溶液酸鹼性 1.圖文瀏覽式 (圖形＋文字) 2.動畫圖書式 (動畫＋文字) 3.語音說書式 (動畫＋語音) 4.影音示範式 (影片＋示範 ) 各組在學習成效上無顯著 差異 資料來源：吳宇穎（2005）與本研究加以整理

由表2中研究結果可知，許多研究（Kalyuga, Chandler & Sweller, 2000；Moreno, Mayer, Spires & Lester, 2001)都表示不同的感官模式下，增加不同感官的刺激，多媒體整合教材 的教學大都優於傳統教材，許多結果都有提及雖然視覺物件在學習的過程時間所花費的 時間為最短（Lai, 2000)，但其成效卻劣於視覺與聽覺雙重形式的學習成效。現代多媒體 教材的刺激已屢見不鮮，所以希望進一步探討聽覺刺激為主要環境因子，加入本研究 中，期許以聲音在教材上份量多寡變化的媒體整合，可達最佳的學習成效。

2.1.3 聽覺媒體物件的特性

由於多媒體為整合多種不同的媒體，參照不同的感官模式，增加學習者不同的刺 激，因此包含許多種呈現方式。「多媒體」所包括的媒體物件有以下幾種（徐文杰，金 承慧，2000；李賢輝，1999）：(1) 文字和旁白（Text & narration）(2) 圖案和插畫（Graphics & illustration）(3) 靜態的照片（Still photographs）(4) 圖表和圖形（Charts & graphs）(5) 動畫和視訊（Animation & video）(6) 聲音和音樂（Music & Sound effects）(7) 虛擬實 境（Virtual Reality）(8) 互動程式（Interactive Programs）。由於多媒體為視覺和聽覺物 件的組合，視覺媒體物件為對學習者的視覺刺激，包含有文字、圖片、動畫；聽覺媒體 物件包含有旁白、聲音、音樂；基於本研究第一部份製作教材方式針對視覺媒體物件（文 字、圖片、動畫）與聽覺物件（旁白）的比例不同的媒體組合進行探討，第二部分則運

用由Hockett（1958）的語言特徵變換旁白的種類進行多媒體教材對學生學習成效的分

傳承部分，給我相當大的啟示；對於所提出的十三項語言系統的特徵分別為（1）聲音-聽覺通道（2）廣播傳達性（3）快速消褪（4）可交換性（5）完全回饋（6）專門性（7） 語意性（8）隨意性（9）分力性（10）取代作用（11）生產性（12）類型雙重性（13） 傳統延續性；特別瞭解到傳統延續性是語言單位代代相傳，必須具有某種文化經驗才能 真正獲得該語言；這與曹逢甫提及語言與族群的存在息息相關，臺灣各個族群依據其共 有的意念與信仰，會使用自己的語言，自己的語言代表著文化的經驗與傳承，這就是母 語的使用；所以母語(mother`s tongue)，又稱「共同基礎語」、「原始語」，是由一種原 始的語言發展出來的，猶如「母」與「子」所以把這原始的語言也稱為「母語」。依字 面的意義，是指兒童在生長的環境中從父母兄弟姊妹等互動溝通學會而來，在家中使用 的語言，同時也是與親戚朋友互通的一種語言（曹逢甫，1996）。

2.1.4 聽覺媒體元件

聽覺媒體的物件包含有旁白、聲音、音樂；其中Kerr（1999）列示了三種多媒體呈 現時所使用的聲音元件（elements），分別為演說（speech）、音效（sound effect）、音 樂（music）。以下分別說明元件的特性：1.演說：包含旁白（narration）、對話（dialogue）、 直接的對談（direct address）。「旁白」可以用來傳達具體的資訊、代替文字，同時也 能吸引資訊接收者的注意力，也是本研究探討影響學生學習成效的主要環境因子（自變 項）；在「對話」方面，聲音呈現的速度及音調品質的改變，影響聽者在學習過程的學 習效果；「直接的對談」意指以聽者為受話的對象，但不一定要面對面溝通，如電視、 廣播等。2.音效：音效出現與否除了可以表示物體出現的時間先後外、亦具有旁白的效 果，可以引伸出相關的資訊(Rowntree, 1994)。3.音樂：藉由音樂的呈現，可以表現出場 景、時間、與配合演出的節奏等。

2.1.5 結構聲音功能模型(

Structured Sound Function Model)

Mann(2008) 在多媒體聲音的演化過程中提出 SSF model ，這個模型理論是描述應 用聲音的多媒體設計呈現，依據多媒體聲音的三個架構與五個功能性，達到在多媒體教

學環境聲音有助於將學習者焦點集中在重要的視覺物件上；首先Mann(2006)提及多媒體

學習的注意力控制的觀點呈現作為SSF 模型的支持，下圖為依據多媒體學習的注意控制

定義的媒體架構與學習過程。

ss o

圖 1 The structure and proce the attentional

ning (引自 Mann,2008,Computer & Education)

圖1 中描述出學習者的執行控制區從感官採取資訊，學習者將受到聽到聲音影響的

動機想法與反省回饋及視覺上的文件與圖片動畫的刺激，轉化成聽覺系統與視覺系統，

並進一步將兩系統作有效的連結 習者一致性的緩衝區加以整理，這一個過程影響

學習者學習的長期記憶系統，而SSF 模型以學習架構基礎，作為聲音的媒體教材設計，

有效 在設計教材時將考量

f learning from multimedia according to control definition of multimedia lear

，在學

<Structuring the sound with a visual event> or divergent The constancy: discontinuous i or summarized The goal: is convergent is continous or The density: s massed,spaced, <Giving the sound

a function> A temporal tha prompt: that cues t counterpoints that dominates that undermines A poin p soci t of view: objective, subjective, erformer, political, o-cultural A locale: real, imaginary An atm fee osphere: lings, mood A character’s: past, future, personality

圖 2 The five SSF model

(引自 Mann,2008,Computer & Education)

心理學的描述(如:多媒體注意力控制理論)和教育設計(如:SSF)模型可視為雙向通 道。同時，當教材以多媒體設計而應用SSF 模型時，多媒體注意力控制理論可以幫助我 們瞭解學習者的學習狀況。更重要的是，多媒體注意力控制理論可用以分析心智學習不 成熟的學生，透過多媒體進行閱讀和聽的情形。而SSF 模型提供了在多媒體上的閱讀工 具與回饋所需要的連結。早期原始的SSF 模型被成功應用的例子，說明集中短暫的聲 音可以成功的將學生的注意力轉移到重要的視覺物件上。早期，教育工具的學習方向、 functions and three structures of sound in the

提示、回饋與反省在影帶播放，現在則是在一個電腦程式的數位檔案。不論是成人或小 孩開始多媒體的學習過程，都藉由閱讀了一些文字、看了一些圖片及動畫，和聽了演說 音樂與聲音，而激發了動機提示想法與回饋。學習者的執行控制區從感官中採取資料， 集中學習並傳送資料而形成長期記憶，補償學習上的不足，進而引導行為。學習者在這 注意力的控制區能活化和連結聽覺記憶的要點以及視覺記憶的重點，在緩衝區裡形成一 致性的事件。藉由視覺物件，學習者在空間和視覺資料之間形成一個介面，透過聲音學 記憶。而學習者的長期記憶在過程中逐漸的改變。

2.2 多媒體理論

2.2.1 雙碼理論

02)提出 iative 習者將要點重編，儲存至短期

Paivio 在 1960 年代晚期和 1970 年代早期提出雙碼理論(dual-code theory), 指出人類 以圖像的編碼和語言的編碼表徵訊息。Paivio（1991）認為學習者對外界事物可以分別 建立視覺和語文的心理表徵, 兩者雖是分開卻是相互關聯, 假如一個人對訊息的儲存方 式有雙碼, 將有助於資訊的記憶與回憶。雙碼論認為在人類的處理歷程中，有兩類的系 統分別來處理不同的認知訊息，一個是處理與語言說明有關語文系統的表現，另一種是 專門處理視覺的心像的系統。兩者在感覺上能各自獨立，兩個系統單獨就可激發而不必 一定要依靠對方或者是要兩個系統一起才可作用。雙碼論認為表徵的結構與處理的形式 會個別專門化，而不是完全相同的形式，在知覺動作和情感經驗上都有其各自發展的來 源，並保留了這些由經驗所引導出來的特徵，這也意味著內部的表徵在功能與結構上是 多樣而有變化的。爾後更有許多理論支持了雙碼論，如：Anderson and Bower(1973)提出 學習者受到文字與圖像同時呈現相互刺激，相對地，當大腦資訊呈現圖像時，語言訊息 也隨之提升。Alan Baddeley(1992)提出的 Working memory model 以及 Mayer(20

的Multimedia Theory 。雙碼論進一步提到有三種辨識程序類型：（1）表示法

(reptesentational)：直接以語言和非語言系統表示法，屬於傳統式學習。（2）參考 (referential)：以非語言系統輔助語言系統，反之亦是。（3）結合過程(assoc

processing)：連結以上兩種過程運用在一個概念拼湊完成的過程；如圖 3。 圖 （Paivio,1986） 教材的設計應著重於如何使人類在心智運作中產生有意義的學習。而訊息的呈現在 心智中又是如何運作的呢？學習者該懂得如何選擇、主動組織、相互整合訊息。而 Mayer(2002)以雙碼理論為基礎，外界的訊息有多媒體呈現的不同表示方式，如：文字與 圖像；當外界資訊進入感官記憶系統內，加以選擇判斷方式，在利用語言系統和非語言 系統相互刺激與活化；在工作記憶模組中，形成短期記憶，結合先備知識共同組織形成 長期記憶。當外來的資訊種類分成三種，圖像、口述文字、印刷文字，圖4 為 Mayer 提出這三種訊息進入心智運作模式的歷程。

SENSORY SYSTEMS

imagens logogens Referential connections representational connections VERBAL PROCESSES NONVERBAL PROCESSES 3 雙通道理論

2.2.2 多媒體學習理論

圖 4 雙通道理論圖(心智運作歷程) （Mayer, 2001） 教材的設計呈現方式必需符合心智的運作，Mayer 將實驗的結果歸納出以下幾個教 材設計原則： 1.多媒體原則(Multimedia Principle) 學習者透過雙通道的文字及圖片學習的效果，比單一方式呈現較好的學習效果。 2.空間接近原則(Spatial Contiguity Principle)

當文字和圖片訊息的呈現在空間上接近時，能產生較好的學習效果。 3.時間接近原則(Temporal Contiguity Principle)

相關的文字和圖片或是相關的文字與動畫同時出現的學習效果比間斷時間的出現效 果好。Mayer 並進一步地探討，實驗結果發現，在教材內容分割為小部份時，講述與 動畫間斷出現與同時出現的效果是相同的，這個結果顯示只要講述與動畫的出現時間 是非常接近的，在學習者的視覺或聽覺的接收尚未消退時，可以使文字與圖形間做適 當的對照與連結。 4.相關原則(Coherence Priniciple) 當與教學內容不相關的的文字、圖片和聲音或影像被排除時，會有較佳的學習效果。 當過多的聲音搭配文字或圖片，會使得學習者的工作記憶負荷量增加，自然學習成效 就會降低。 5.形式原則(Modality Principle) 學習者從動畫和口述文字（聲音旁白）的效果比從動畫和螢幕上的文字效果好。 6.多餘原則(Redundancy Principle)

訊息以動畫和講述來呈現的效果較好，增加螢幕上的文字將變成是多餘的。文字的呈 現可經由視覺或聽覺管進入，因此當我們製作教材媒體的同時，已將訊息經聽覺管道 呈現時，就不須將相同的訊息再以螢幕上的文字重覆呈現，螢幕上多餘的文字會增加 視覺管道的認知負荷，使較少的心智資源被用於建立相對應的文字和圖片訊息。 7 個別差異原則(Personalization Principle) 教材設計的效果對於低知識者和高空間者有較大的影響。擁有高知識的學習者，因為 本身的先備知識較完整，能克服教材設計中的缺失。但對於低知識學習者而言，先備 知識的不足就特別需仰賴良好的教材設計呈現，適當的指引才能降低外在認知負荷 8.互動原則(Interactivity Principle) 由於短期記憶容量有限的假設，學習者無法一次接收大量的訊息，因此若訊息出現的 步調與學習者的接收狀況是不一致的，可能造成認知負荷。互動原則中說明在學習者 可以控制教材呈現的步調時，學習效果會比較好(林煜庭，2008)。 9.信號原則(Signaling Principle) 適當的提示與教材內容的組織結構可引導學習者的注意力，使其將注意力投注在重要 的訊息上，避免學習者的注意力被轉移至不相關或不重要的訊息，而造成認知資源的 浪費。 本研究教材呈現設計中，分別運用多媒體原則，以文字、圖片搭配一個或數個聲音 物件的方式呈現學習教材；更依據時間原則，不論聲音的在教材上份量多寡，仍以視覺 與聽覺物件出現時間相近為主，而教材設計中擔心過多的資訊造成認知負荷影響，所以 每一個場景均只設計了十個元件，更依循多餘原則，只針對聽覺管道的認知負荷量的增 加，並未存在多餘的文字講述，使得學習者還是進行雙通道的學習方式，而不會影響學 習效果的差異性，文字與圖片的呈現屬於控制變項的一種，不影響學習效果。

2.2.3 訊息處理學習論

由感官的眼耳鼻口接受的刺激，形成感覺記憶，進入大腦的最初處理，如果是沒有 意義的事物，就容易被忘掉，形成工作記憶，再經過討論、動手做、反覆操作的過程， 精緻化和組織化，在大腦中就會形成長期記憶。實驗設計應用不同聲音比例的媒體組合 呈現，觀察學習者如何選擇訊息、短期記憶的容量限制、如何提取長期記憶裡的知識… 等問題，簡單的說，訊息處理模式是將人類看成訊息的處理者，其模式如圖5： 輸入 感官收錄 （SR） 遺忘 注意 短期記憶（STM） （時間） 運作記憶（WM） （功能） 複習 長期記憶（LTM） 情意記憶 語意記憶 遺忘 環境中的 刺激 圖 5 訊息處理模式 (引自張春興，1994) 由圖 5 中可以分類出訊息處理模式將記憶分為三類：感官記憶、短期記憶、 長期記憶。 1.感官記憶(Sensory memory，簡稱 SR) 感官記憶是指個體視、聽、味、嗅、觸覺等感覺器官在接受到足夠量的刺激後，將 訊息的原始形式儲存保留的階段(在三秒鐘以下)。個體將收錄的原始訊息做進一步 的處理、注意並予以編碼或放棄。 就視感覺的廣度與貯存而論，當外界的訊息投射到眼睛時，在網膜形成了影像，這

個過程稱為感官收錄(鄭昭明，1993)。聽覺也和視覺一樣，能夠貯存聽覺的感覺記 憶，在Darwin、Turvey 與 Crwoder(1972)的聽覺實驗報告中指出，9 個項目中只能 回報4.2 個項目，但聽覺訊的保留時間較視覺長，可保留五秒的時間(張春興，1994)。 運用多媒體教學時，訊息呈現的速度較快，教學者應考量感官收錄的時間非常短， 每一個訊息出現後，要保留足夠的時間給學生，再予以新的刺激，且教學者應注意 畫面中圖形、文字、聲音等多媒體的配置，過量訊息可能分散注意。在本研究中， 希望觀察到學生在接收視聽覺的感官刺激，哪些的信息能被最快接受並編碼，利用 選擇性注意力的機制做進一步的處理，予以在大腦中保留。 2.短期記憶(Short-term store，簡稱 STS)

短期記憶因具有心理運作的功能，因此又稱為運作記憶(working memory) ( Sweller, Merrienboer, & Paas, 1998），短期記憶對個體的行為具有兩種重要作用：其一是對刺 激表現出適當反應。我們談話時與人的反應，或閱讀時對文字的理解，都是邊受刺激 邊做出反應的心理活動。但若沒有特別記憶、理解，則此階段接收到的訊息將馬上流 失，造成遺忘。短期記憶的另一作用是，對欲保留的訊息採取復習的方式，增長訊息 保留時間，並輸入長期記憶。短期記憶的心理運作又可分為三個層次，心智表徵、認 知層次、與後設認知，以理化的學習為例，學生對問題的理解反應是心智表徵，即了 解所接收到的刺激為何？對問題的動機思考、計算、執行屬於認知層次，若能進一步 的說明每一計算過程的定義模式，並做檢驗，能清楚解釋自身的認知歷程即是到達到 後設認知的層次。短期記憶的容量有限，因此教師除在教學過程中必須引起學生的動 機與注意外，尚須減少不必要的多餘訊息，使注意力集中在重要訊息上，並引導學生 提取長期記憶的舊經驗與新訊息進行比對、整合，獲得新知識。 3.長期記憶(Long-term memory，簡稱LTM) 長期記憶（Long-term Memory）具有無限容量，無限期儲存的優點。長期記憶和短期 記憶有三點差異：第一點是時限上的不同，擇性注意力機制會把有用的信息從短期感 覺儲存引入短期記憶（short-term memory)，但其容量也是極為有限，只能容納約 7 ± 2 個組件（Miller, 1956）（所以電話號碼一般只有七、八個數字），如果不重複把注意 力放在儲存的信息上，約 30 秒後便會完全流失。因此短期記憶維持的時間不超過三 十秒，長期記憶則是永久不忘。第二點是容量的限制，短期記憶是有限的容量，而長

期記憶是無限的，第三點是長期記憶中貯存的訊息在性質上和短期記憶中暫時貯存者 不同，大致分為兩類:一類為情節記憶，指有關生活情節的實況記憶，對這些印象深刻 的事情，詳細回憶當時的情況。另一類為語意記憶，是指一些單字或事物的名稱或由 語文表達的概念、原則與技能，這類的記憶是我們必須額外地付出努力、不斷地練習、 思考理解、復習才能將其存在長期記憶中，簡而言之，語意記憶也就是個人學得的知 識，一旦我們將知識經由不斷的操作運用，建立基模，即能使我們自動化地處理一些 例行性動作(如計算題的運算、機械的操作..等)，並幫助我們對新知識的理解與整合。 因而學習的最終目的就是把學到的知識或技能永遠保存下來，記憶系統就是用以儲存 資訊處理後的結果。記憶系統簡易包括以下三個組成部分（Schmidt, 1991），如圖 6：

Via Selective Attention Via Rehearsal

Long-term Memory Short-term Sensory Stores Short-term Memory 圖 6 記憶系統的三個組成

2.3 學習者相關理論

本研究探討以不同母語背景的學習者對不同聲音物件比例和不同母語多媒體的教 材設計環境中，其學習成效是否差異？Kraus(2001)指出，個別差異(Individual difference) 對學習成效之影響的相關研究，而Federico(2000)亦指出沒有一種教學策略是對所有學 生最有益的，只有在教學活動與策略符合學生的個別差異，學生才能獲得最佳的學習成 效。

2.3.1 母語分佈情形

許多母語在高度的「國語運動」高壓與打擊生存，依然能保存其語音特色及所代表 的風俗文化，想必是有一群人、個人、一些團體或是一些知識份子如：學者；以及一些

Via Retrieval Proceses

販夫俗子正努力傳承，使的母語在仍得以延續，這些捍衛的力量被許多相關的研究書籍 中所探討，從台灣的發展史中，若依照民族遷移的先後，大約分成四類：原住民最先佔 據於此，隨之，大量的閩南人渡海來台，相繼而來為兩廣一帶的客家族群，最後為國民 政府播遷來台的外省籍社群。由此可知，台灣島內部形成四種主要語言：台語（閩南語、 河洛話）、客家語、原住民語（南島語）和國語。（黃宣範，1991）讓我們先瞭解一下 台灣族群的分佈情形，根據資料顯示：日據時代的小川尚義在＜日臺大辭典＞及黃宣範 的＜語言、社會族群意識-台灣語言社會的研究＞加以說明人口與語言分佈，如表 3： 表 3 臺灣族群的分佈 語言別 1907年推估 1993年至今 台灣閩南語 約230萬（76.7％） 約1466萬（73.7％） 台灣客家語 約50萬（16.7％） 約240萬（12％） 其他漢族方言 約4萬（1.3％） 約260萬（13％） 台灣南島語 約11萬（3.7％） 約34萬（1.7％） 總人口數 約300萬 約2000萬 資料來源引自：林慶勳，2001 除此之外，由於臺灣移民社會的歷史背景，促使臺灣的語言進一步的多元且豐富， 不論任何一種的語言都有許多不同的腔調分佈，可觀察到不同腔調會因區域性而不同， 研究者進行教學的區域，是位於新竹、苗栗兩縣交接的苗栗縣北端之頭份地區，其人口 組成是以頭份地區的客語族群為主，而頭份地區是以四縣腔的客語最為通行；但由於頭 份鄰近竹南地區使用閩南語的族群佔少數，因此，閩南語為母語的學生相當稀少，而且 多是以接受公共媒體的方式學習閩南語，所以，本研究母語解說的教材，即是以「四縣 腔」、「通行腔」進行教材旁白的錄製。如表4與表5分別為閩南語和客家語的腔調分佈 情形：

表 4 客家話腔調分佈表 腔口名稱 分佈 方言地點 備註 四縣腔 桃園縣、新竹縣、苗 栗縣以及南部六堆 （位於高雄、屏東） 地區，南北腔調又 略有差異。 由於使用四縣腔最廣、最常 使用的地方是在苗栗縣，所 以有人把這個腔調稱作苗 栗腔，但使用此腔調的地方 不只苗栗縣，所以很少使用 苗栗腔這個名稱。 臺灣客家次方言人 數最多，所以作為 公共場所（如：鐵 路捷運）播音 海陸腔 （新竹腔） 桃園縣新屋鄉、觀音鄉及新 竹縣 海陸腔各聲調的調 值與四縣腔幾乎相 反，與粤语相近。 大埔腔 （東勢腔） 臺中縣的東勢鎮、石岡鄉、 新社鄉 饒平腔 苗栗縣卓蘭鎮、彰化縣員林 鎮、永靖鄉、田尾鄉和新竹 縣 與大埔腔接近 詔安腔 雲林縣崙背鄉、二崙鄉、西 螺鎮及桃園縣八德市、大溪 鎮、龍潭鄉一帶。 詔安客語在聲調上 的調值與漳州腔閩 南語幾乎相反。 表 5 臺灣話（閩南語、河洛話）腔調分佈表 腔口名稱 分佈 方言地點 舊名 備註 海口腔 分佈於西部海岸河 口及近海平原 鹿港 「泉州腔」， 但臺灣話「海 口腔」已不同 於泉州腔 臺 灣 東 北 山 區 種 茶 的 臺 灣 人 所 講 的 安 溪 腔 也 是 一 種 海 口 腔。 偏海腔 「海口腔」混入「內 埔腔」 新竹南寮 內埔腔 臺灣西部內陸平原 丘陵及近山處、東 部宜蘭等地 宜蘭 舊 名 「 彰 州 腔」 宜 蘭 地 區 均 是 內 埔 腔，但其娘和章的讀 音都是海口腔 偏內腔 「內埔腔」混入「海 口腔」 嘉義太保 又 稱 「 偏 山 腔」 通行腔 通 行 於 公 共 事 務 （如：歌仔戲、電 影 、 電 視 、 廣 告 等）、公共場所的 臺灣話 南 部 通 行 腔：台南市 區；北部通 行腔：台北 市大同區 舊 名 「 臺 灣 話」，如日本 時 期 之 所 使 用的。 「通行腔」雖猶未具 公 信 力 之 政 府 或 團 體認證其標準，但已 經 具 有 某 種 程 度 的 共通信。

2.3.2 各地區母語實施教學情形

由於研究者考量製作不同的母語解說教材，要瞭解學生對母語的學習狀況以及各校 對母語教學的落實程度，茲將閱讀到的資料，對各縣市做一簡單的介紹，如表6： 表 6 各縣市國小的母語教學現況表 （資料來源：黃雅榆-客家人對客語及客語教學態度） 縣市 名稱 語言 種類 施行 年度 實施情形 教學時間 出版教材 台北市 閩、客、 原住民 83 加強母語四 年計畫 團體活動時間 1.閩南教學材料，教 師研習中心編制 台北縣 閩、客、 阿美、泰 雅語 79 各鄉鎮市幾 間學校試教 自習、早修、聯 課、星期六社團 活動 1閩：『台語讀本』、 臺 灣 鄉 土 讀 本 － 們 的故鄉台北縣2客： 『客家語讀本』、臺 灣鄉土客家語讀本 3. 泰 雅 母 語 教 學 教 材、阿美與讀本 桃園縣 閩、客、 阿美、泰 雅語 85 各校自行實 施，全縣87 年推展 週六課外活動 由 老 師 和 學 者 專 家 訂定，老師可自行補 充『桃園縣鄉土母語 教材』 新竹縣 閩、客、 賽夏、泰 雅語 80 全縣推行， 重點學校加 強推行各鄉 鎮抽選幾所 學校實施試 交 社 團 活 動 時 間 一節課 1.客：客家教材客家 讀本中高年級、鄉土 教 材 歌 謠 伴 唱 教 學 編2.賽夏：賽夏語讀 本3. 泰雅：《泰雅 母語課外教學教材》 苗栗縣 閩、客、 賽夏、泰 雅語 81 全縣推行 空白課程，團體 活 動 時 間 1-2 小時 1.客：《客語教材》、 《 國 民 小 學 鄉 土 語 言教材 客家話》2. 賽夏：《賽夏語教材》

台中縣 閩、客、 泰雅 85 全面推行， 各校視情況 辦理， 各鄉 鎮市抽選幾 所學校實施 試教 週六社團活動 時間1-2小時 1 閩 ： 台 語 讀 本 2. 客： 大埔音東勢客 3.泰雅：《泰雅母語 教材》、《和平鄉泰 雅母語教材讀本》 南投縣 閩、客、 泰雅、布 農、邵語 85 各校決定 導師時 間、週六 社團活動時間 《布農母語教材》 雲林縣 閩、客 85 列入雙語教 學選修課中 實 施 週 六 社 團 活動時間 各校自行決定 高雄市 閩、客 83 授權學校依 實際需要施 行 團體活 動設組 選修 坊間出版品擇 優提供參考 高雄縣 閩、客、 布農語 85 全縣推行 各課程 ( 每週一節課) 1. 閩：《河洛語讀 本》、《河洛語通用 教材首冊》2. 客： 《客家母語教材》布 農：《布農語母語教 材首冊》 由上表知道，政府的大力推行，鄉土教學在所有的縣市均全面實施，而研究者需進 行的教學區域苗栗縣已於民國 81 年開始全縣推行鄉土教學，也因母語不同研究者在教 材呈現設計上編製出不同母語解說教材，將不同母語融入教學呈現，在許多研究結果顯 示出，不論是學習者或教育工作者都表示高度支持。（黃雅榆，2002）

2.4 認知負荷理論

2.4.1 認知負荷理論的意義

認知負荷理論是由1980 年代澳洲新南威爾斯大學教育學院的 John Sweller 所提出， 他發現初學者與專家的不同之處在於基模的獲得與否。皮亞傑認為孩童的認知發展，是 一種連續的動態發展，在認知成長中，是一種前後承續的連接過程，認為認知發展是一

種「類化」與「分化」的連續歷程(a conti-nuous process of generalizations and differentiations)。個人的認知發展，會經由經驗的累積與行動的驗證，而形成更高的理 論體系(hierarchy），達成另一高層次的認知（Mier, 1965）。皮亞傑的認知發展理論,是 由下而上層次化的動態連續過程，所以個人的認知發展，是依循著一定先後次序的。基 模是人類處理問題時的基本行為模式，是人類吸收知識的基本結構，個體的基模隨年齡 增長及學習而產生改變(張春與，2001)。而在學習的過程中，一些與學習無關的資訊， 將會佔用短期記憶的容量，造成認知負荷，影響學習。 認知負荷對人類認知架構有四項基本假定(Mousavi, 1995；Sweller, 1998)分述如下： 1.工作記憶(working momery)的容量是有限的。 對接收到的新訊息做更進一步的組織與理解，根據Baddeley（1992）的工作記憶理論， 對於訊息刻意保留形成長期記憶；相對的，若待處理的訊息內容要素間互動性強，有高 度關聯性，需互相參照才能了解，將耗費短期記憶容量，產生更大的認知負荷，導致學 習上的困難(郭璟諭，2003)。 2.長期記憶的容量是無限的。 專家因為長期記憶裡的豐富知識經驗，當面臨問題時可立即自長期記憶中提取可用資 訊，而生手卻需在運作記憶中進行推理和搜尋，因而耗費運作記憶容量。 3.長期記憶中的內容以基模的型態儲存。 個體學習所得知識概念以基模的形式存於長期記憶中，基模由簡單到複雜，由粗略到 精緻，成為專業知能的發展過程，生手利用基模應用與學習，如此便能減少工作記憶 的容量，並在長期記憶中發揮組織與儲存訊息功能，降低記憶負荷。 4.基模運作自動化(張春興，1996)是基模建構的重要過程。 人類處理訊息的模式有兩種，一是控制處理，二是自動處理。控制式的處理在意識層 面上占用許多運作記憶空間，而自動式的處理則較不需意識的監控，占用極少的記憶 空間，當我們學習一項新的事物時，一開始以控制處理的方式學習，經過不斷的練習、 操作，則可形成自動化的處理，構成基模。待基模自動化處理後，節省了工作記憶的 空間，使我們可以對其他訊息做更深入的處理。教學的目的就在於促進長期記憶基模

的建構與自動化，以期許學習者達到最大的學習成效。

2.4.2 認知負荷的類型

Sweller 等人指出在教學過程中，學習者面對的認知負荷來源有三類： 內在認知負荷(intrinsic cognitive load)，來自於所要學習之訊息結構。

當面對的訊息結構複雜度越高，學習者需要在工作記憶區中處理關聯性高的教材，此時 即產生內在認知負荷，內在認知負荷的來源是教材本身的特性，簡易來說，教科書本身 的單元難易程度就是指學習者面對的內在認知負荷。

外在認知負荷(extraneous cognitive load)，來自於知識呈現的方式，相同

的教材，可以有多種的呈現方式，而在呈現教材的媒體中，又因教材設計的差異影響接

收者的認知負荷(Sweller＆ Chandler, 1994)，簡易的來說，教學者可以依據學習者的程度

變換學科單元的呈現方式，既然這種負荷是外加的，當然希望藉由教材設計來降低認知 負荷。

有效認知負荷(germane cognitive load)，經由外來學習的方式和學習者本

身吸收知識原有的認知架構即基模共同努力而成。在藉由適當的教材呈現方式，降低外 在認知負荷的同時，也幫助我們建構自動化的基模。教學者提供知識資訊的呈現方式或 學習活動及對學習者的要求，都可能會增加學習者的負荷感，但因此藉由此種負荷影響 學習者更專注於知識內容上，此時產生的負荷是對學習者形成有效的學習成效，因此稱 為有效認知負荷。 影響認知負荷的因素包含教材本身的難易程度、教學者所呈現的教學資訊方式、學 習者的本身先備知識（知識的基本架構-基模）及學習者接收資訊的類型與能力。因此， 本研究教學者在教學的過程，考量學習者的先備知識與接受資訊的能力，利用學習者的 先備知識（基模）導入新的知識內容，以降低學習者因教材造成的內在認知負荷，教學 者應用適合學習者的教學呈現方式，以降低外在的認知負荷，期許達到有效的認知負 荷。當內在、外在、有效認知負荷三者加總，不超過運作記憶可用的資源，才可使學習 獲得成效。實驗第一階段的設計就是教學者為了降低外在認知負荷，讓學習者經過不同

的媒體組合型態呈現得到的學習成效分析，讓教學者可以清楚找到對於這些教學者的有 效的教學設計，將外來的認知負荷降到最低，在經由各種教學活動的學習過程，以期達 到有效的認知負荷。實驗第二階段的設計就是應用實驗一的結果得知教學者對學習者最 低的外在認知負荷，更希望藉由實驗發現不同地緣性的學習者接收資訊類型能力不同， 期許教學者未來在教學中可以利用實驗結果分析達到最大的教學成效。如圖7 是 Gergets 和 Scheiter 所提的認知負荷理論概念架構。 外在/有效 認知負荷 教學設計 學習者活動 圖 7 Gergets 和 Scheiter 的認知負荷理論概念架構 (引自陳密桃，2003)

2.4.3 認知負荷理論與多媒體設計原則

Sweller 等人提出外在認知負荷主要來自於教材的呈現方式，藉由適當的教學設計可 有效降低認知負荷，以促進基模的建立。本實驗的教材編製依據其研究的結果歸納出的 七項教學設計原則，綜合宋曜廷(2000)、陳密桃(2003)、吳慧敏（2007）等人的論述此 七項原則，如表7 所示： 表 7 教學設計原則 效應 主要概念 1.自由目標效應 當問題的解決方式非唯一時，教學歷程應採開放目 標，使學生不受限制，可以自由地表達自己思考後結果， 以及過程中遇到的問題，減少外在認知負荷。 2.工作範例效應 對於一個新手，要學習程序性知識時，教師教學中呈 現適當的範例，加以演釋，可以幫助降低外在認知負荷。 (Sweller, 1989)。 專門知能 教材難度 內在 認知負荷 學習結果

3.問題完成效應 不同能力的學習者對範例的處理過程不相同，因此， 當教學者將問題的示範一半，剩下一半由學習者完成時， 能使學習者不容易分心。(Sweller, 1998) 4. 分 散 注 意 力 效 應 相關的文字、圖形等訊息應在時間及空間的安排上， 做適當的呈現。若相關訊息在畫面上的位置太遠，或出現 的時間不一致，增加學習者搜尋和對照的負荷。此效應和 Mayer 的空間接近原則、時間接近原則相似。避免學習者 容易分散注意力，可以有效的整合資訊。 5.形式效應 根據Baddeley 的理論，人類的運作記憶區有兩套處理 系統，分別處理視覺與聽覺訊息，以兩套系統來處理訊息 將優於單一系統。此效應和 Mayer 的多媒體原則類似。如 Frick 的實驗中即發現，當資訊經視覺管道呈現後再伴隨著 聽覺的講解說明，其效果比由單一管道呈現時要來得好。 Mousavi（1995）的研究提出形式效應可由分散注意力效應 導出，訊息以視覺、聽覺雙管道的方式傳達，可整合資訊， 也避免訊息在空間上的距離太遠而導致分散注意力效果。 6.重覆效應 當訊息可以獨自呈現時，則不需將一些重覆的訊息同 時呈現，這些附加的訊息只是增加運作記憶的負荷，降低 學習效果。所以多媒體強調整合而不累贅，才能有最佳的 學習成效。 7.變化例子效應 變換問題的情境雖然造成更大的認知負荷，但有助於基 模的建立，使學習產生遷移，而這時產生的負荷即是有效 認知負荷。 因此，近年來，所使用的多媒體呈現方式在教材的編排上，有日漸重要的趨勢。本 實驗所探討的是聲音份量比例與不同母語解說對學生的影響，所以在教材設計依據分散 注意力效應、形式效應及重複效應的三大設計原則，將視覺和聽覺媒體物件，不論在空 間和時間上都以適當的位置呈現以及每一場景均控制相同的總資訊量，再加以分配，此 亦為減少學生在教學媒體上教材的外在認知負荷，讓多媒體教學確實促進學習。

2.4.4 認知負荷的測量

認知負荷衡量方式，可包含以下兩個層面（Sweller, 1998）： (1) 心理負荷（mental load）：由任務或環境所造成的負荷，包括要素互動性、教 材設計等。

(2) 心智努力（mental effort）：以人為核心，是個體為了順應工作需求所付出的能 力與資源。對心智努力的衡量，可反應出心理負荷所沒有反應出的認知負荷。

衡量心智努力(Wierwille & Eggemeier, 1993)包含下列三個要素：

(1) 主觀衡量（Subjective techniques）：在學習者有能力回顧本身的認知歷程並能明確指 出付出的努力程度，通常以評定量表測量。譬如，由學習者自我反省，將自己的負 荷量化，將所花的心智努力量化為「1」到「9」，所對應的是「極少的心智努力」到 「極多的心智努力」，由學習者評定本身的負荷後，選取較適合自己的尺度。 (2) 生理上的衡量（Physiological techniques）：基於所受的負荷會造成生理上的改變， 利用測量血壓、腦波、或眼球運動等，來衡量學習者的認知負荷。

(3) 任務與績效衡量（Task- and performance-based techniques）：如教材內容中，因果 狀況的數目、或學習者所花費的學習時間、學習者的學習錯誤率等等。可在學習 者經由教學後測量學習的回憶能力和再認能力；而回憶能力又再分為長期記憶的 評量和短期記憶的評量。就以上三種方法來說，主觀測量法為最常見的方法，主 要原因是因為主觀測量法較易實行，不需準備生理測量儀器，因此本研究將採用 主觀測量法，參考宋曜廷(2000)測量認知負荷量表，分別就學生對教學內容所感受 到的難易程度與自認為需付出的努力，分七個向度做為選項。

2.4.5 資訊量元件的討論

美國心理學家George Miller在1956年發表根據三到十五個的隨機數字表的實驗結 果，發現訊息一次呈現後，短期記憶能被試著回憶的最大數量一般為五至九個資訊單

元，幼兒的記憶更為有限，通常是三至五資訊單元（Terman & Merrill, 1937）所以他分

析不同實驗派典所得到的一致結論為：人類在處理訊息時，一次所能處理的訊息量是有 限的。早期相關研究之一，是把內容的複雜度(摘要式及詳述式)視為資訊量的差異，來 探討資訊量對學習成效的影響，結果發現學習者面對較少的資訊量會有較佳的學習效果 (陳彙芳，2000)；另一研究發現，無論是「高資訊量」或「低資訊量」的學習，其內容 元件的性質相同，而元件的數量不同，對學習成效會有明顯的影響(范懿文，2000)。此

外，藉由資訊量的高、低搭配不同媒體組合的型態，來探討學生認知負荷與學習成效的 影響，結果發現：在低資訊量的情形下，搭配媒體的組合方式對認知負荷與學習成效沒 有影響；但是如果在高資訊量的情形下，媒體的組合方式則會對認知負荷與學習成效有 所影響(翁嘉鴻，2001)。近期研究也指出，學習能力較弱的學生，其所能記憶的資訊量 很難超過4個，一般學生多半可以掌握到6個資訊量（洪碧霞，2007）。學生對教材學習 的記憶容量，以及記憶組成的型態，與個體對所學內容的加工編碼程序有關，例如：組 塊化可以增加容量(Chase ＆ Simon, 1973；Groot, 1965)，若教材對於學習者是有意義、 有關連性的，記憶的容量會增加，但不會無限增加，由於短期記憶只有幾秒鐘的保留時 間，所以多餘資訊同時呈現，往往會造成學習者的認知負荷，使得記憶在短期內流失。

多數的研究(Miller, 1956；Card, Moran 和 Newell, 1986)表示，學習者無法同時儲 存、編碼過多的資訊，並以工作記憶項目半衰期計算其訊息消失的速度，資訊在幾秒 後流失。所以，研究者在設計教材元件的同時，需要將教材的資訊數量化，並清楚的 計算出來，才能控制教材的總資訊量，不致造成學習者的認知負荷。如此一來，本研 究才能在多媒體教材的應用上，尋求最佳的視覺與聽覺資訊量比例，使學習者達到最 佳的學習成效。

2.5 迷思概念的回顧與分析

在自然學科的學習過程中，學習者在學習微粒子單元時，對於微粒子具體化模型的 建立與理解，往往存在著迷思概念，造成學習上的困擾或誤解。因此，以下首先針對迷 思概念進行回顧與分析，作為本研究探討運用多媒體教學設計，解決自然學科中抽象概 念學習困擾的先備基礎。 關於迷思概念，林財庫（2004）提出，在自然科學的教導與學習中，某些迷思觀念 會優先得到關注，在這方面，人本建構論者提出「物質的微粒理論是自然科學中最基本 的概念架構，因為教導和學習這個概念基本架構有相當大的困難度…」（Nussbaum, J. 1998)，同時更進一步說明，物質的微粒理論是機械典範的最基本概念架構，也是教導與

學習機械典範的邏輯起點和基礎。因此，本研究在設計教材前，必須先瞭解學生對於主 題單元的迷思概念，例如：黃萬居（2003）提及學童會依據經驗模式，而在電視廣告得 知鹼性電池，就認定鹼性水溶液一定具有導電性，詹耀宗、邱鴻麟（2004）以多元觀念 探討金屬燃燒的氧化還原反應單元時…等等，均希望藉由多媒體整合教材代替傳統教學 方式，以解決迷思概念或降低產生新的迷思的情形。以下即表列酸鹼鹽、金屬氧化還原 單元普遍存在的迷思概念，以及以此為主題的相關研究： 表 8 迷思概念的相關研究 研究者 研究對象 研究 主題 研究發現 詹 耀 宗 、 邱 鴻 麟 （2004） 國二學生 國三學生 高二學生 氧化還原 ＊氧化還原及燃燒概念的命題陳述 理解的不完整 ＊對氧化還原及燃燒的相關概念有 不當的錯置與連結 ＊概念發展尚未達到形式發展階段 許 良 榮 、 王 瓏 真 （2003） 國中學生 國小學生 燃燒概念 ＊誤解燃燒即是熔化 ＊無法以粒子觀點解釋燃燒現象 邱美虹 (2001) 國中學生 高中學生 酸 鹼 鹽 概 念 ＊酸鹼具有毒性且會灼傷 ＊物質含有氫氧原子的是鹼 ＊中性溶液之正負離子必然抵消 黃萬居（2003） 國小學生 酸 鹼 鹽 概 念 的 類 型 與成因 酸鹼鹽迷思概念的五種類型與七種 成因 Boujacude (1988, 1991) 國二學生 化學變化 （燃燒） ﹡誤解蒸發和燃燒是同義字 ﹡物理和化學變化可交互發生 ＊有助燃效果的氧，在反應中不會 耗損，鋼絲絨燃燒後的質量不變 Happs (1980) 國中學生 化學變化 （燃燒） ＊燃燒過程沒有新物質產生，且空 氣不積極介入。 ＊「蒸發」即是「燃燒」 ＊燃燒物質並非由粒子組成

三、研究方法

本研究以多媒體教材與國中二年級理化學習成效的關連性為研究主題，因此，所有 的研究重點為：「除了傳統圖形文字敘述式的傳統教材，轉成多媒體類性教材呈現之外， 針對視覺聽覺媒體比例的多媒體組合，探討對學生學習成效影響最佳的方式；再從最適 當的多媒體組合方式中，強化聽覺媒體物件的特性功能，進一步轉錄不同母語發音，再 將學生分組進行教學；期許提升學生在自然學科的學習成效」。在教材製作的過程中， 分成兩階段式，第一部份，針對媒體物件比例關係，不再以視覺物件為主，聽覺物件為 輔的多媒體教材，將聽覺媒體為影響成效的環境因子，期許找到對學生影響學習成效最 大的多媒體組合；進一步，應用語音特性，變換不同母語的教材製作，除了影響學習成 效之外，可以分析學習成效與認知負荷相關性。

3.1 研究設計

3.1.1 研究設計方法的選擇

本研究的目的是多媒體組合形式與不同性質語言對學生學習成效的影響。 本研究以某國中二年級的五個班為實驗對象，教學內容為「酸、鹼、鹽」、「金屬 氧化還原」單元，為避免其他非本研究欲探究的變因影響實驗結果，兩班皆在教室內以 一個投影螢幕教學，上課投影片內容相同，唯訊息出現的方式不一樣。實驗第一階段以 不同聽覺媒體組合形式，對學生的學習成就造成不同影響與第二階段為不同母語的融 入，對學習者學習成效影響，進一步分析與認知負荷相關性。因為現實教學環境無法隨 機分派受試者，所以本研究採準實驗設計法，雖然無法精準地掌握各項變因，降低實驗 的嚴謹度及內部效度，但能將實驗的結果推廣運用至實際情況中，應用價值較大，外部 效度較高，並期能儘量排除各項變數的干擾，以掌握自變項與依變項的關聯。