多點觸控支援合作設計式學習活動：合作腳本設計與系統實作

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(1)國立臺灣師範大學資訊教育研究所碩士論文. 指導教授：邱瓊慧. 博士. 多點觸控支援合作設計式學習活動：合作腳本設計與系統實作 The Development and System Implementation of the Collaboration Script in Multi-touch Enhanced Collaborative Design-based Learning. 研究生：洪英芷撰中華民國一百零三年六月.

(2) 摘要本研究旨在設計使學生於多點觸控支援合作設計式學習（ Multi-touch Enhanced Collaborative Design-based Learning，M-T CDBL）中能順利互動之合作腳本，稱為 M-T CDBL 合作腳本。以凱利方格法擷取八位具資訊教育背景之教育工作者關於 MTCDBL 合作腳本作法的知識，以八個由受訪者撰寫之 M-T CDBL 合作腳本案例為元素，透過個別訪談共引出 106 項個人構念，分析後得 38 個合併構念，可依工作階段不同分為澄清問題、蒐集資料、發展想法、建構作品、檢討反思、發表作品、再次修正、整體活動八階段，再依合作腳本內容分為分工、個人、子小組、小組、組間五類。本研究依據合併構念提出 M-T CDBL 合作腳本，並建議使用出現頻率較高的合作腳本作法，如於蒐集資料階段讓學生分工蒐集資料、於發展想法階段讓學生個別發展想法、分工發展想法等。本研究進一步將 M-T CDBL 合作腳本實作於系統中，建置一合作腳本模組，提供合作腳本說明、分工、安排角色、安排發言順序、以及多數決功能。. 關鍵詞：多點觸控科技、設計式學習、合作腳本、凱利方格法. i.

(3) Abstract The aim of this study was to develop a collaboration script for Multi-touch Enhanced Collaborative Design-based Learning (M-T CDBL), named “M-T CDBL collaboration script.” Eight well-experienced teachers, either on research or practice, were invited to participate in this study. The repertory grid technique was used to elicit participants’ constructs about the content of the M-T CDBL collaboration script. By analyzing participants’ consensus grid, the M-T CDBL collaboration script was developed, which is divided into 8 phases and each phase include 5 classes. A total of 38 scripts were identified.. Keywords: multi-touch; design-based learning; collaboration script; repertory grid technique. ii.

(4) 誌. 謝. 本研究承蒙行政院國家科學委員會科學教育發展處之經費補助，計畫編號為 NSC 101-2511-S-003-033-MY3，特此誌謝。感謝吳佩珊、周明姿、許智超、陳煥彬、陳錦亭、劉協成、劉裕承、蘇建元對於本研究的貢獻。感謝邱瓊慧教授、黃森山教授、楊凱翔教授細心指導。. iii.

(5) 目錄第壹章. 緒論......................................................................................................... 1. 第一節. 研究背景......................................................................................... 1. 第二節. 研究目的與待答問題..................................................................... 4. 第三節. 名詞釋義......................................................................................... 4. 第貳章. 文獻探討................................................................................................. 5. 第一節. 設計式學習..................................................................................... 5. 第二節. 合作腳本......................................................................................... 9. 第三節. 多點觸控科技............................................................................... 20. 第四節. 凱利方格法................................................................................... 21. 第參章. 研究方法............................................................................................... 29. 第一節. 研究架構....................................................................................... 29. 第二節. 參與者........................................................................................... 31. 第三節. 凱利方格法................................................................................... 32. 第四節. 系統實作....................................................................................... 42. 第肆章. 結果....................................................................................................... 43. 第一節. M-T CDBL 合作腳本的設計 ....................................................... 43. 第二節. M-T CDBL 合作腳本的系統實作 ............................................... 60. 第伍章. 討論....................................................................................................... 67. 第一節. M-T CDBL 合作腳本的設計 ....................................................... 67. 第二節. M-T CDBL 合作腳本的系統實作 ............................................... 70. 第陸章. 結論與建議........................................................................................... 72. 第一節. 結論............................................................................................... 72. 第二節. 研究限制....................................................................................... 73. 第三節. 建議............................................................................................... 73. 參考文獻............................................................................................................... 75 附錄一：個人構念與合併構念對照表............................................................... 81 附錄二：未納入分析之個人構念....................................................................... 94. iv.

(6) 表目錄表 2-1. 全民健康分組情形（以癌症主題為例） .................................................... 13. 表 2-2. 全民健康合作腳本 ........................................................................................ 13. 表 2-3. 概念網（ConceptGrid）合作腳本................................................................ 15. 表 2-4. 論證圖（ArgueGraph）合作腳本 ................................................................ 17. 表 2-5. 分散模擬合作腳本 ........................................................................................ 19. 表 2-6. 二分法 ............................................................................................................ 26. 表 2-7. 排序法 ............................................................................................................ 26. 表 2-8. 評分法 ............................................................................................................ 26. 表 3-1. 參與者基本資料 ............................................................................................ 31. 表 3-2. 三元組抽樣結果 ............................................................................................ 36. 表 3-3. 三元組次數分配表 ........................................................................................ 36. 表 3-4. 方格表 ............................................................................................................ 41. 表 4-1. 個人構念引出數量 ........................................................................................ 43. 表 4-2. 合併構念 ........................................................................................................ 51. 表 4-3. 被刪除的構念實例 ........................................................................................ 53. 表 4-4. 共識方格表 .................................................................................................... 55. 表 4-5. 共識評分的個數分配表 ................................................................................ 57. 表 5-1. 合作腳本與各組成成分對照表 .................................................................... 67. v.

(7) 圖目錄圖 2-1. 全民健康合作腳本系統介面 ........................................................................ 14. 圖 2-2. 概念網 ............................................................................................................ 15. 圖 2-3. 概念網角色分配介面 .................................................................................... 15. 圖 2-4. 概念網定義編輯介面 .................................................................................... 16. 圖 2-5. 概念網概念間關係編輯介面 ........................................................................ 16. 圖 2-6. 論證圖階段 2 觀點圖 .................................................................................... 17. 圖 2-7. 論證圖階段 3 介面 ........................................................................................ 18. 圖 2-8. 論證圖階段 5 介面 ........................................................................................ 18. 圖 2-9. 分散模擬輸入介面 ........................................................................................ 19. 圖 3-1. 研究架構 ........................................................................................................ 30. 圖 3-2. 合作學習與合作腳本介紹影片 .................................................................... 33. 圖 3-3. M-T CDBL 活動實例 .................................................................................... 33. 圖 3-4. 元素出現次數分布圓餅圖 ............................................................................ 36. 圖 3-5. 訪談紀錄表 .................................................................................................... 37. 圖 4-1. 作圖區介面 .................................................................................................... 61. 圖 4-2. 合作腳本按鈕與合作腳本工具列 ................................................................ 61. 圖 4-3. 大型合作腳本說明頁 .................................................................................... 62. 圖 4-4. 小型合作腳本說明頁與合作腳本工具列 .................................................... 62. 圖 4-5. 分配工作按鈕 ................................................................................................ 63. 圖 4-6. 不同階段搭配不同分工內容 ........................................................................ 63. 圖 4-7. 分工卡使用情形示意圖 ................................................................................ 63. 圖 4-8. 角色扮演按鈕與角色卡 ................................................................................ 64. 圖 4-9. 輪流發言按鈕與發言卡 ................................................................................ 65. 圖 4-10. 交互提問與回答文字說明 .......................................................................... 65. 圖 4-11. 角色扮演按鈕與角色卡 .............................................................................. 66. 圖 4-12. 投票卡使用方式示意圖 .............................................................................. 66. vi.

(8) 第壹章. 緒論. 本章共分兩節，第一節闡述研究背景，第二節則詳述研究目的與待答問題，第三節為名詞釋義。. 第一節研究背景近年來教育的趨勢為開展兒童帶得走的基本能力，教育部（2008）於九年一貫課程綱要中明訂課程設計應培養現代國民所需的「尊重關懷與團隊合作」、「運用科技與資訊」、「獨立思考與解決問題」等十項基本能力。美國「21 世紀能力策略聯盟」則提出了應該用「學習與創新的能力」、「資訊、媒體與科技素養」、「工作與生活能力」此三類關鍵能力來包覆核心學科和二十一世紀跨學科主題（http://www.p21.org），其中「學習與創新的能力」又可細分為「批判思考與問題解決」、「溝通與合作」、「創造力和創新力」。綜觀而言，除了基本學科能力外，我國與美國皆強調應培養學生合作、創新、問題解決、及運用科技之能力。欲使學生具備適用於新時代的能力就必須有對應的實踐方法，Trilling 與 Fadel（2009）指出應結合探究、設計和合作三種學習法，其中，探究式學習法是指以科學的方法解答問題，並從發掘答案的歷程中學習；設計式學習法是指以工程設計方法克服困難，並從創造可能的解決方案過程中學習；合作式學習法則是讓學生以小組的形式一起工作以將彼此的學習最大化。此一觀點與美國喬治亞理工學院 Kolodner（2002）提出的「設計中學習（Learning by Design）」，以及密西根大學的研究團隊（Fortus, Dershimer, Krajcik, Marx, & Mamlok-Naaman, 2004）提出的「設計式科學（Design-based science）」作法相互呼應，本研究稱之為「合作設計式學習（collaborative design based learning, CDBL）」。合作設計式學習已有許多應用實例（e.g., Apedoe & Ford, 2010; Apedoe, Reynolds, Ellefson, & Schunn, 2008; Barnett, 2005; Barron, 1998; Doppelt, Mehalik, Schunn, Silk, & Krysinski, 2008; Ellefson, Brinker, Vernacchio, & Schunn, 2008; Fortus et al., 2004; Hartmann & Lehrer, 2000; Hmelo, Holton, & Kolodner, 2000; Kolodner et al., 2003; Mehalik, Doppelt, & Schunn, 2008; Silk, Higashi, Shoop, & Schunn, 2010; Vattam, Kramer, 1.

(9) Kim, & Kolodner, 2007; 吳百興、吳心楷，2010; 呂英撰，2007），例如，Hmelo 等人讓六年級學生利用寶特瓶等材料設計人工肺；Doppelt 等人讓八年級學生設計警報器；Apedoe 和 Ford 則是讓 10、11 年級的學生設計抗震結構。研究結果也支持合作設計式學習的價值，如 Ellefson 等人發現中學學生可藉由設計式學習活動建構科學知識，並將習得的知識遷移到新的情境上。Doppelt 等人更發現設計式學習活動可以降低如種族或先備知識造成的學習成效差異，儘管低成就學生在學科能力測驗上的分數低於高成就學生，但在口頭報告的表現和投入程度（engagement）上，則較高成就學生有更多的延伸性思考（generative thinking）。 Apedoe 等人針對市區高中與郊區高中進行研究，發現市區高中的學生在合作設計式學習活動中展現了相當高的投入程度，其學習成就與科學態度也獲得顯著提升。吳百興和吳心楷也發現即使是原本對科學態度不佳的學生，在活動後的科學態度能顯著提升。設計式學習強調動手實作（Han & Bhattacharya, 2001; Nelson, 2004）及小組共同創建設計作品的過程（Apedoe, Ellefson, & Schunn, 2012; Doppelt et al., 2008），在合作設計式學習活動中，學生經常需要使用科技工具輔助合作問題解決的過程。傳統的電腦軟體及硬體主要是針對單人使用而設計，較適合個人思考或工作，而近年來興起的多點觸控科技則促進了多人共享介面的發展，提供了新的合作互動方式。多點觸控科技提供更多元、自然且直覺的操作方式（Battocchi et al., 2008; Dietz & Leigh, 2001; Shen, Everitt, & Ryall, 2003），小組成員能在共享的介面上面對面合作，同時使用口語溝通和肢體動作更能清楚地傳達彼此的想法，也更容易解決問題，並能讓多人同時同地進行共同的任務（Harris et al., 2009）、以及於合作時角色的轉換及訊息的交換更加順暢（Rick, Rogers, Haig, & Yuill, 2009; Rogers & Lindley, 2004）。邱瓊慧（2013）將多點觸控科技導入合作設計式學習中，稱為多點觸控支援合作設計式學習（Multi-touch Enhanced Collaborative Design-based Learning, M-T CDBL），並開發一多點觸控支援設計式學習系統，稱為「多點觸控密鋪系統」，此系統適合國小高年級學生使用，並以數學密鋪為主題，學生可多人同時進行密鋪圖樣設計。該系統將設計式學習活動分為確認問題、蒐集資訊、 2.

(10) 建構作品、評估檢討四大部分，並以問題呈現、資源工具、塗鴉版、歷程檔案、階段控制、互動教材工具、指導語提示模組輔助學生進行各項活動，例如在建構作品時，學生可利用互動教材工具中的複製工具結合多點觸控特性，同時以五個手指頭觸控螢幕則可複製出五個單位圖形，提升設計效率。此外，學生在活動進行中視需要存取各項文件，例如可隨時觀看設計問題、教學資源或小組的歷程檔案。儘管研究結果已顯示出合作設計式學習有許多益處，但同時也指出了合作設計式學習面臨的許多挑戰。例如合作設計式學習所需花費的時間較長（Hmelo et al., 2000）、學生不熟悉這種學習型態，不知如何追求問題的答案或可能的解決方案（Trilling & Fadel, 2009），學生也常會不清楚如何一起工作、如何管理時間和管理工作的複雜度，或如何在面對挫敗和困惑時仍保有學習的動力（Darling-Hammond et al., 2008），特別是當多點觸控科技導入後，不熟悉的互動方式也可能帶來衝突（Pontual Falcão & Price, 2011）。合作設計式學習若要發揮效用，則需要一系列關於如何互動、合作和解決問題的具體指引，由於讓學習者依循指引學習就如同演員按照腳本演出一般，因此這些指引被稱為「合作腳本（Cooperation script）」（O'Donnell & Dansereau, 1992），合作腳本能促進具生產力的認知歷程，例如指派學生扮演「偵錯者」以偵測組員的錯誤或缺漏；合作腳本也能限制負面的社交過程，例如在未腳本化的小組中，學習者經常維持同一角色，而腳本可要求角色輪替。儘管合作腳本對於輔助學生學習上有助益，但應如何於多點觸控支援合作設計式學習中導入合作腳本的文獻仍較缺乏，因此本研究將發展一適用於多點觸控支援合作設計式學習活動中之合作腳本，輔助學生順利進行活動。. 3.

(11) 第二節. 研究目的與待答問題. 基於上述背景，本研究旨在設計並建構「多點觸控支援合作設計式學習（multi-touch enhanced collaborative design based learning, M-T CDBL）」活動中的合作腳本以輔助學生順利學習。具體而言，本研究將回答下列問題： 1. 多點觸控支援合作設計式學習活動應導入哪些合作腳本？ 2. 如何將合作腳本實做於多點觸控支援合作設計式學習系統中？本研究設計一適用於多點觸控支援設計式學習之合作腳本後，再將此合作腳本導入多點觸控支援設計式學習系統，以輔助學生進行多點觸控支援設計式學習活動。. 第三節名詞釋義  多點觸控支援合作設計式學習（multi-touch enhanced collaborative design based learning, M-T CDBL）：一種新式的學習方法，以多點觸控科技支援學生以小組的形式進行設計式學習，讓學生在多點觸控平台上共同創建設計作品並從中學習。  合作腳本：一系列關於如何互動、合作和解決問題的具體指引，由於讓學習者依循指引學習就如同演員按照腳本演出一般，因此這些指引被稱為「合作腳本（cooperation script）」。  凱利方格法：由心理學家 Kelly（1955）為了探測個人的構念（construct）所發展的一種訪談方法。所謂的構念是人們看待世界或詮釋事物的方式，是一組兩極的概念。凱利方格法已被廣泛應用於各種領域，在研究中常被作為知識擷取的方法。  多點觸控密鋪系統：由邱瓊慧（2013）所開發之系統，可支援國小高年級學生進行以密鋪為主題之 M-T CDBL 活動之系統，其多點觸控特性使同組學生可同時操作圖形進行設計。此系統包括問題呈現模組、資源工具模組、歷程檔案模組、階段控制模組、指導語提示模組、塗鴉板模組、以及互動教材工具模組。. 4.

(12) 第貳章. 文獻探討. 本章共分四節，第一節探討設計式學習的理論基礎以及應用實例；第二節探討合作腳本的理論基礎與定義，並整理相關應用實例；第三節說明多點觸控科技的特性以及在教育領域的應用；第四節探討探討凱利方格的理論基礎、執行步驟、以及應用實例。. 第一節設計式學習一、理論基礎設計式學習重視學習的過程與產出，其本質是在有意義的「建造（construction）」，即設計者（學習者）創建物件或作品來表示對他們有意義的學習成果（Fessakis, Tatsis, & Dimitracopoulou, 2008; Han & Bhattacharya, 2001）。設計式學習是杜威「做中學（learning by doing）」方法的一個分支，在挑戰學生設計「動手做（hands on）」的解決方案以解決模擬經驗中的問題（Nelson, 2004），「其立論基礎為杜威於《經驗與教育》一書中所主張的從經驗中學習以及動手操作的做中學」（吳百興、吳心楷，2010）。設計式學習普遍被認為與「建造論（constructionism）」有關，強調創造與參與設計的學習價值（Fessakis et al., 2008; Han & Bhattacharya, 2001）。建造論是由 Papert（1986）所提出，延續自皮亞傑的建構主義的理念，建造論同樣主張學習者是主動的知識建構者，從經驗中主動建構知識（謝建全、施能木、鄭承昌，2004），此外，建造論的核心理念是「製作中學習（learning-by-making）」（Papert & Harel, 1991），並主張透過設計與建造活動進行學習（Elliott & Bruckman, 2002），強調學習發生在當學習者主動投入於外在事物或可與人共享之事物的「建造」中（Fessakis et al., 2008; Papert, 1990），例如一座沙堡的堆造、一部機器的開發、或一本書的編寫，且著重透過對事物的操作，進而呈現、發展、與人分享而達到有意義的學習（Papert & Harel, 1991），Hwu（2000）進一步闡述建造論重在「動手做」的經驗、運用知識進行設計和互動。學習者藉由外在作品的創作，將與人有更多的互動、更有機會分享他們所瞭解的事物和想法（謝建 5.

(13) 全等人，2004）。王佑鎂與李璐（2009）認為在教室的教學情境中，能落實建造論的學習方式之一即為設計式學習，Han 與 Bhattacharya（2001）亦指出建造論可以被落實在設計式學習和專題式學習，兩者同樣受到建造論的理論與策略的引導，因此有許多共同的特性，例如，學生在設計式學習和專題式學習的環境中，都被期待能為他們的學習負起更多的責任，也有機會參與對他們有意義的真實世界任務；不過，兩學習方式的不同之處在於，參與設計式學習的學生會預期為預先選定的觀眾設計作品，而專題式學習則不一定涉及一個有預設觀眾的學習環境。部分學者認為設計式學習是專題式學習的一種形式（form），也是一種主動學習的形式（Apedoe et al., 2008），可以使學生主動投入於產出、評估他們的想法和設計（Silk, Schunn, & Strand Cary, 2009）。. 二、應用實例設計式學習常運用於科學教育上，例如喬治亞理工學院（Georgia Institute of Technology）發展了一系列適合六至八年級學生的「從設計中學習（Learning by Design）」科學課程（e.g., Hmelo et al., 2000; Kolodner et al., 2003; Vattam et al., 2007），包括範圍廣泛的設計挑戰以增進學生對重要科學原則的理解。Hmelo 等人以六年級的學生為對象，讓學生於生命科學課利用汽水瓶、氣球、海綿、吸管等材料設計並建造一組人工肺和呼吸系統的工作模型。Kolodner 等人以六至八年級的學生以小組形式進行以力與運動為主題的「從設計中學習」活動，目標是設計一輛可以越過 10 公分和 5 公分丘陵的氣球車及其推進系統，為達成設計目標，學生必須調查能作為車子動力的相關科學現象，包括：該如何保持物體前進和摩擦力（牛頓第一運動定律）等相關議題，以及考量有關於如何讓車子啟動並結合力（牛頓第二、第三運動定律）的問題，並設計科學實驗（例如藉由氣球排氣來推動車子前進），再將實驗結果運用到小組的動力車設計上。Vattam 等人以氣墊船單元為實驗主題，讓七、八年級參加科學夏令營的學生以小組形式設計四種在功能及科學概念上愈趨複雜的氣墊船，活動為期一週（約 26 個小時），實驗組的學生可利用一款工具軟體「SHADE」作為設計的輔助，於其上進行模擬測試， 6.

(14) 以提升對於設計結構的解釋能力，該研究發現實驗組的學生能對自己的發現做出更邏輯化、更深入且更正確的闡述並連結更多相關的知識。密西根大學（University of Michigan）發展的「設計式科學」課程（Fortus et al., 2004; Fortus, Krajcik, Dershimer, Marx, & Mamlok‐Naaman, 2005），旨在藉由讓學生投入於作品的設計中，幫助學生建構科學理解與真實世界的問題解決能力，提供給高中學生去設計和建造極地房屋、環保電池、安全手機等原型的機會。Fortus 等人讓九年級和十年級的學生以四人為一組的方式進行設計式科學學習活動，希望學生從設計活動中學習科學，該活動共包括三個學習單元：「我該如何設計一個可適應極端環境的房屋結構？」、「我該如何設計一個較有益於環境的環保電池？」、「我該如何設計一個使用上更安全的手機？」，分別由五個、四個、與五個學習循環所組成，各歷時八週、三週半、與六週，每個學習循環聚焦於不同的科學概念，例如第一個單元中的五個學習循環分別探討天氣狀況、工程繪圖、不同重量來源、形狀和結構完整性、和熱絕緣五個科學概念，該研究藉由分析科學知識前、後測及學生的設計作品，發現學生的科學知識除了在測驗成績上有顯著提升外，也能運用在解決設計問題上。匹茲堡大學（University of Pittsburgh）發展的一系列的設計式學習課程，亦以科學課程為主，但對象和科目較為廣泛，對象從中學八年級到高中 12 年級，科目包括基礎科學、物理、化學、生物等，都是設計式學習課程的範疇（e.g., Apedoe et al., 2008; Doppelt et al., 2008; Ellefson et al., 2008; Mehalik et al., 2008; Silk et al., 2009）。Doppelt 等人主張設計式學習可用以提升學生於科學學科上的學習成效， Doppelt 等人以科學課的電學與電子學為主題，讓市區中學的 38 位八年級的學生設計電子警報系統。在該研究中，教師先引導學生思考警報系統的細節功能，學生發現警報系統可分為偵測特定事件即將發生的「探測系統」、指示使用者某特定事件已發生的「指示系統」、和上述兩系統運作的「動力系統」等三個子系統。研究發現，高成就學生的學習成就測驗分數相較於前測有顯著進步，而低成就學生的進步分數則未達顯著差異，但其口頭報告成績則優於高成就學生；從學生的學習歷程檔案也發現，低成就學生普遍較高成就學生有更多的延伸性思考 7.

(15) （generative thinking）及更好的想法，對此，Doppelt 等人認為，藉由設計式學習的實施，可以降低不同種族及社經地位的學生學習成就上的間隔。 Apedoe 等人（2008）將設計式學習運用在高中化學課的加熱／冷卻單元，該研究歷時八週，學生以四人為一組，目的是設計一個利用吸熱或放熱化學反應來加熱或冷卻的裝置以學習化學的概念，此裝置須符合個人的日常生活需求，學生透過「規劃設計」、「發展子系統」、和「發表設計」等三部分構成的故事線進行設計式學習。首先，在「規劃設計」的部分，學生先閱讀並與組員討論相關的設計素材，再於組內腦力激盪，發想他們對加熱或冷卻系統的需求；其次，在「發展子系統」的部分，他們讓學生遵循一特定的「學習循環」進行設計活動、產出設計作品（例如涼爽水床或保暖長袍的原型）；最後，學生將設計的原型於作品展向同儕展示、討論他們的設計成果，該研究發現，完成學習活動的學生其化學學習成就相較於前測有顯著提升。Ellefson 等人（2008）則將設計式學習導入高中生物課的基因表現（gene expression）主題，為期八週，學生以四人一組設計可滿足他們日常生活需求的細菌，透過探究、討論、和設計修改（design modifications）來改變細菌的基因結構，藉此學習分子處理與結構（ molecular process and structures）。該研究發現，學生的學習成就在高層次推理（higher-level reasoning）的部分表現普遍較全國樣本為佳，此外，該研究也發現學生能將以前所學的知識轉移到新的情境。另外，波士頓學院（Boston College）的 Barnett（2005）與 Doppelt 等人（2008）同樣關注設計式學習對於市區學校學生的可能效益，Barnett 以市內貧民區（inner city）高中九年級學生為對象，於科學課導入設計式學習活動，學生以三至四人為一組進行水下遙控車（remotely operated vehicle）的設計，該研究發現學生在參與此設計式學習活動之後，不只對設計遙控車所運用到之物理概念的理解較前測有顯著進步，還能與先前物理課學到的課程內容做連結，此外，在上課出席率和對課程的參與度也有提升。 Silk 等人（2010）以機器人同步跳舞活動單元讓學生兩人一組或獨立工作，設計出可讓不同機器人呈現出同步的舞步的程式來達成學習任務，以學習數學中 8.

(16) 的比例關係，學生須自行定義設計問題，並向同儕闡述他們的設計構想、或提供他人立即回饋，藉由溝通與合作達成深度的學習。該研究讓學生嘗試使配置不同輪胎大小（直徑 5.6 公分與 3 公分）和輪胎間距（11 公分與 17 公分）的機器人跳出同步的舞步，為使機器人同步跳舞，學生須先設計舞步，再藉由操作實體機器人以發現機器人的物理特性和其路徑與速度的比例關係，最後進行實際測試並設計出可讓不同機器人呈現同步舞步的程式來達成學習任務。. 三、小結設計式學習是一種讓學生從建構作品的過程中培養各項重要技能的學習方法，學生所設計的作品可能是具有動力的滑車、環保的電池、會跳舞的機器人等，這些設計任務經常是真實且複雜的，故設計式學習通常以合作的方式進行，讓學生可以彼此協助以完成任務，本研究稱為合作設計式學習。儘管研究結果已顯示出合作設計式學習有許多益處，但同時也指出了合作設計式學習面臨的許多挑戰。例如花費的時間較長（Hmelo et al., 2000）、學生不熟悉設計式學習、不知如何追求問題的答案或可能的解決方案，或不知如何問出相關且有意義的問題（Trilling & Fadel, 2009），學生也常會不清楚如何一起工作、如何管理時間和管理工作的複雜度，或如何在面對挫敗和困惑時仍保有學習的動力（Darling-Hammond et al., 2008），因此如何輔助學生使其能從合作設計式學習活動中獲益成為一重要議題。. 第二節. 合作腳本. 一、理論基礎與定義合作學習是讓學生以小組的形式一起工作以將彼此的學習最大化的一種方法（Johnson, Johnson, & Holubec, 1998）。不同的學習理論有不同偏好合作學習的理由。訊息處理理論認為學習者在團體討論的過程中，能透過提問和解釋精緻化他們的知識，為了提出有效的解釋與問題，學習者必須重新組織、連結、複習知識，進行訊息處理的歷程。皮亞傑學派則認為，團體互動能製造認知衝突和失 9.

(17) 衡，學習者為了重新取得認知平衡，將重新思考原有的知識或學習新知。維高斯基學派強調社會互動在學習中的重要性，學習者能在他人的協助之下完成無法獨立完成的心智工作，合作學習不但能提供社會支持和也提供學生使學習前進的鷹架作用。合作學習包含積極互賴（positive interdependence）、面對面的助長式互動（face-to-face promotive interaction）、個人學習績效責任（individual accountability）、人際與小團體技巧（interpersonal and small group skills）、團體歷程（group processing）五項要素（Johnson & Johnson, 1994; 黃政傑、林佩璇，1996）。積極互賴是指學生能知覺到自己與小組是浮沉與共、休戚相關的，自己的成功有賴於整個小組獲得成功，因此小組內每一個成員都應該共同努力，以完成任務；面對面的助長式互動是第二個要素，透過此一要素的安排，組內學生可以相互助長彼此學習的成功，例如鼓勵組內其他同學的成就、努力完成任務、達成共同目標等等；第三個要素為個人績效，合作學習除了強調小組的整體表現外，同時也強調個人的績效，使學生共同學習、獨自表現；人際技巧和小團體技巧是合作學習的第四個要素，學習者必須進行任務知識以及社交技巧兩方面的學習；最後為團體歷程，反思小組效能，必要時進行調整，以促使小組成員合作努力達成小組目標。要成為真正的「合作學習小組」其合作學習方法必須具備這五項基本要素，以塑造一合作學習情境，透過學習與反省的歷程，促使小組成員互動、協調合作，以達成團體共同目標，並增進學生的人際關係、合作技巧或社會技巧，提高學習的效果。合作是 21 世紀的關鍵能力，因此在教育上合作學習已是廣泛使用的學習策略之一，但合作學習並非總是有效，其效果取決於小組成員互動的質與量。研究指出理想的合作行為較少自然發生（Cohen, 1994），例如參與度不均（Cohen & Lotan, 1995）或論證內容表淺等問題。為促進學習者有效互動進而達到學習目標，合作學習中需要一系列關於如何互動、合作和解決問題的具體指引，由於讓學習者依循指引學習就如同演員按照腳本演出一般，因此這些指引被稱為「合作腳本」（Cooperation script）（O'Donnell & Dansereau, 1992）。Weinberger、Ertl、Fischer 10.

(18) 與 Mandl（2005）則認為腳本就如同一個活動方案，而方案已預先設定好每位學習者該如何與他人合作以及整個活動的程序為何，以促進合作學習。Dillenbourg （2002）進一步指出腳本是有結構的，大部分的腳本具有順序性，其組成元素與規則主要有下列五項：學習任務、小組組成、組內或組間的任務分派方式、互動模式、和時間規劃。合作腳本又可依細緻程度分為巨觀腳本（Macro-scripts）與微觀腳本（Micro-scripts）（Dillenbourg & Hong, 2008），巨觀腳本描述較大的階段、角色或活動，而微觀腳本描述學生應投入的溝通過程，包括互動方式與個人行動等較細緻的互動過程。Villasclaras-Fernández、Isotani、Hayashi 與 Mizoguchi （2009）整理出巨觀與微觀腳本的組成成份，巨觀腳本含執行順序（sequencing）、小組組成（group formation）兩項成分，而微觀腳本含互動方式（interactions）與個人行為（individual actions）兩項成分，小組活動（activities）與角色安排（roles）則為兩者之交集。. 二、應用實例以下介紹 7 個合作腳本案例，包括 3 個未強調資訊科技輔助的傳統合作腳本，分別是拼圖法（Jigsaw）（Aronson, Blaney, Stephan, Sikes, & Snapp, 1978）、 MURDER（Dansereau, 1988）、思考─配對─分享（Think-Pair-Share）（Lyman, 1987），以及 4 個有資訊科技導入的合作腳本，全民健康（UniverSanté）（Dillenbourg & Jermann, 2007）、概念網格（ConceptGrid）、論證圖（ArgueGraph）、分散模擬（WiSim）（Dillenbourg & Hong, 2008），以下分別詳述。. （一）拼圖法（Jigsaw）由 Aronson 等人（1978）發展。首先將學生分為學習小組，小組中每位組員分配到一個主題，再由每組中分配到相同主題者組成專家小組，共同研討該主題，並將研討結果加以整理記錄後回到原學習小組報告，每位組員在原學習小組中報告時須讓組員皆能理解與精熟該主題，組員也需悉心學習，待學習完成後則進行個別評鑑，每位學生須獨立完成一份測驗題，最後根據評鑑結果進行個人與小組 11.

(19) 的表揚。. （二）MURDER 由 Dansereau（1988）發展，原為個人閱讀策略，進一步發展為兩人小組合作閱讀科技類文章。M 代表 Mood，調整心情準備學習；U 代表 Understand，閱讀文章中的一個段落以理解內容；R 代表 Recall，回憶閱讀過的內容；D 代表 Detect，偵測回憶出的內容中有無錯誤或缺漏；E 代表 Elaborate，將資訊精緻化以促進組織和儲存資訊；R 代表 Review，複習文章中所有的資訊。在合作情境中，學生組成同性別兩人小組，一人先扮演回憶者（recaller），另一人則扮演聆聽者（listener），兩人先各自閱讀文章的同一段落在共同討論，討論時回憶者負責回憶段落內容，聆聽者負責聆聽回憶者講述的內容並偵測有無錯誤或缺漏，理解該段落內容後再以相同的方式閱讀下個段落，唯兩人交換角色。. （三）思考─配對─分享（Think-Pair-Share）由 Lyman（1987）發展。首先教師提出問題，請學生於「思考」階段安靜地個別思考問題的解決方案，接著進行兩人「配對」，與同儕說明自己的想法，可能會修正自己的解決方案，最後請學生與全班「分享」解決方案。此腳本還有另一種形式，即思考─配對─小組─分享（Think-Pair-Square-Share），在此形式中，學生於配對討論後再與另外兩位配成對的學生進行討論。. （四）全民健康（UniverSanté）全民健康（UniverSanté）合作腳本（Dillenbourg & Jermann, 2007）應用於公共衛生領域課程中，此課程由 4 所位於不同國家（瑞士、黎巴嫩、突尼西亞、與喀麥隆）的大學合作，共分為愛滋病、癌症、傳染性疾病、心血管疾病、意外 5 個主題，每個主題小組由每校各 4 位學生和 1 位小老師組成，例如癌症主題小組中共有 16 位學生，每個國家 4 位學生與 1 位小老師。每個主題小組中又分為兩個案例小組以研究不同案例，每個案例小組由每國的 2 位學生組成，例如癌症主 12.

(20) 題小組中共 16 人，其中 8 人（每個國家 2 位學生）分配到乳癌案例，其餘 8 人則分配到肺癌案例，其分組方式如表 2-1 所示。全民健康合作腳本的七個階段如表 2-2 所示，先呈現案例（階段 1、2），學生說明各個公共衛生主題（階段 3 至 5），學生討論公共衛生相關方法學（階段 5 至 6），最後提出因應策略（階段 7）。全民健康合作腳本牽涉到跨國之間的合作學習，因此使用資訊科技輔助學生溝通與進行跨國的比較，該課程之系統頁面如圖 2-1，畫面上方呈現合作腳本流程，右側呈現案例，左側為線上論壇。. 表 2-1 主題. 全民健康分組情形（以癌症主題為例）國籍. 案例. 瑞士. 黎巴嫩. 突尼西亞. 喀麥隆. 乳癌. 2人. 2人. 2人. 2人. 肺癌. 2人. 2人. 2人. 2人. 癌症註：研究者依據 Dillenbourg 與 Jermann（2007）整理而得. 表 2-2 階段. 全民健康合作腳本. 層級. 活動. 1. 同案例小組（8 人）. 由一位小老師引導案例小組於線上論壇討論案例，例如小老師引導：「有哪些可能的致癌元素？」。. 2. 同國籍小組（4 人）. 癌症主題下的四位同國籍的學生，先在線上論壇進行討論，再面對面統整所得到的致癌元素。. 3. 同國籍小組（4 人）. 四位同國籍的學生建立「事實頁」，描述公共衛生議題在本國的狀態，例如癌症主題下的瑞士學生建立「癌症-瑞士事實頁」。. 4. 同主題小組（16 人）. 主題小組分享不同國籍間的「事實頁」，並於線上論壇討論各國相似之處。. 5. 同國籍小組（4 人）. 四位同國籍的學生面對面討論各國的「事實頁」。小老師提示學生「事實頁」中需要注意的地方，例如統計資料的收集、處理或呈現方式。. 6. 同國籍小組（4 人）. 四位同國籍的學生根據第五階段的討論修改「事實頁」。. 7. 同案例小組（8 人）. 案例小組針對案例於線上論壇提出因應的問題解決策略。. 13.

(21) 註：研究者依據 Dillenbourg 與 Jermann（2007）整理而得. 圖 2-1. 全民健康合作腳本系統介面（Dillenbourg & Jermann, 2007）. （五）概念網（ConceptGrid）概念網（ConceptGrid）合作腳本（Dillenbourg & Hong, 2008）應用於教學理論課程中，學生四人一組共同建立概念網（如圖 2-2）學習各個教育理論中的重要概念。執行流程如表 2-3，於階段一進行角色分配（介面如圖 2-3），階段二個別閱讀與自己角色相關的資料，階段三分配每人應負責撰寫定義的概念，階段 4 為個人寫入定義（介面如圖 2-4），階段 5 為小組合作完成概念間的關係（介面如圖 2-5），階段 6 為教師統整學生提出的概念定義與關係。例如四人小組中一人扮演行為學派代表人物 Skinner，則該學生負責閱讀與行為學派相關的資料，並且負責撰寫行為學派相關的概念定義，於階段 5 建構概念間關係時需負責向組員說明行為學派相關定義。. 14.

(22) 圖 2-2. 表 2-3. 概念網（Dillenbourg & Hong, 2008）. 概念網（ConceptGrid）合作腳本. 階段. 層級. 活動. 1. 小組. 組內分配角色，每個角色負責不同的閱讀資料。. 2. 個人. 每位學生閱讀與自己角色相關的資料。. 3. 小組. 組內分配需要定義的概念。. 4. 個人. 每位學生在分配到的概念中寫入定義。. 5. 小組. 小組合作建構概念網，組織概念間的關係。. 6. 班級. 將學生提出的定義和關係重組並整合至理論架構。. 註：譯自 Dillenbourg 與 Hong（2008）. 圖 2-3. 概念網角色分配介面（引自 http://manyscripts.epfl.ch/available_scripts）. 15.

(23) 圖 2-4. 概念網定義編輯介面（引自 http://manyscripts.epfl.ch/available_scripts）. 圖 2-5 概念網概念間關係編輯介面（引自 http://manyscripts.epfl.ch/available_scripts）. 16.

(24) （六）論證圖（ArgueGraph）論證圖（ArgueGraph）合作腳本（Dillenbourg & Hong, 2008）應用於論證活動中，執行流程如表 2-4，階段 1 每位學生獨自回答線上問卷，題目為選擇題形式，各選項僅代表不同觀點，沒有正確答案，但學生應寫出選擇該選項的理由；階段 2 則進行分組，系統依據第 1 階段的反應繪製觀點圖（如圖 2-6），教師引導全班討論觀點圖，並將觀點差異較大的兩位學生配對；第 3 階段讓兩位配對後的學生共同進行討論，討論介面如圖 2-7，系統提供兩位學生先前的選擇與理由，一組只能選擇一個選項並說明理由；在階段四中，系統將全班於第一階段和第三階段的反應繪製圓餅圖（如圖 2-8），教師帶領全班討論圖形，並綜合學生提出的論點，要求學生提出進一步的澄清；最後每位學生選擇一個已討論過的問題，依據第四階段的理論架構寫出階段一和三所有論點的摘要。表 2-4. 論證圖（ArgueGraph）合作腳本. 階段. 層級. 活動. 1 2. 個人班級. 3. 小組. 4 5. 班級個人. 每位學生獨自回答線上問卷。系統將每位學生於第一階段的反應畫成觀點圖，教師與全班討論此圖形，並將觀點圖中距離最遠的兩位學生配對，即將兩位意見對立的學生分為一組。兩人一組再次回答第一階段的問卷，系統提供兩位學生先前的選擇與理由，一組只能選擇一個選項。使用正確的術語將學生提到的元素重組，將之結構化並整合至理論架構中。每位學生選擇一個已討論過的問題，依據第四階段的理論架構寫出階段一和三所有論點的摘要。. 註：譯自 Dillenbourg 與 Hong（2008）. 圖 2-6. 論證圖階段 2 觀點圖（引自 http://manyscripts.epfl.ch/available_scripts）. 17.

(25) 圖 2-7. 論證圖階段 3 介面（引自 http://manyscripts.epfl.ch/available_scripts）. 圖 2-8. 論證圖階段 5 介面（引自 http://manyscripts.epfl.ch/available_scripts）. （七）分散模擬（WiSim）分散模擬（WiSim）合作腳本（Dillenbourg & Hong, 2008）應用於探究式學習活動中，學生三人一組，每人以一支手機為載具共同操作模擬系統。執行流程如表 2-5，第一階段中教師解釋待模擬現象的背景知識；第二階段學生組成小組， 18.

(26) 由一位組員登入系統創建小組，再由其他組員加入小組；第三階段為同組成員協調待輸入之參數；第四階段，每位組員使用不同的輸入介面輸入參數（系統輸入介面如圖 2-9），以物理現象模擬為例，一位組員負責輸入物體的初速度與質量參數，第二位負責輸入角度參數，第三位則決定是否考慮空氣阻力；第五階段，每人得到不同的輸出結果；第六階段，同組成員討論比較不同的模擬結果，若需要輸入新的參數值，則重複執行第三到六階段；最後，教師於第七階段統整全班的統整結果。表 2-5 階段. 分散模擬合作腳本. 層級. 活動. 1. 班級教師解釋待模擬現象的背景知識。. 2. 小組學生組成小組。. 3. 小組同組成員協調參數值。. 4. 個人每位成員使用自己的手機輸入參數。. 5. 個人每位成員得到不同的模擬結果。. 6. 小組同組成員比較不同的模擬結果。（重複執行階段 3～階段 6 多次）. 7. 班級統整模擬結果。. 註：譯自 Dillenbourg 與 Hong（2008）. 圖 2-9. 分散模擬輸入介面（Dillenbourg & Hong, 2008） 19.

(27) 以上七個合作腳本皆有促進學生合作互動的機制。拼圖法與概念網安排組內每位組員研讀不同主題的資料以形成資源互賴，且讓學生先各自學會自己負責的主題成為組內的專家，製造專家與生手的認知衝突以促進組內討論；MURDER 將摘要者與聆聽者兩個互補的角色分配給兩位組員，形成角色互賴；思考─配對 ─分享與論證圖皆先安排獨立思考時間，每個人形成自己的想法後再進行小組活動以促進討論，論證圖特別將想法差異較大的兩位學生配對，並要求只能得出一個共識，不但增加了同組學生的認知衝突亦製造了討論溝通的需求；全民健康則是善用學生原有的國籍差異及不同案例的差異來促進合作；分散模擬將輸入模擬參數的權力分散給各個組員，讓學生必須透過溝通合作得到理想的模擬結果。. 第三節多點觸控科技隨著多點觸控科技的成熟，已有不少研究在探討以多點觸控科技支援合作學習的效益。Harris 等人（2009）比較七至十歲的小學學生使用多點與單點觸控科技進行合作學習的情形，學生以三人為一組，共同設計一款自行安排教室座位的軟體，該研究針對學生的合作情形、參與程度、和參與公平性進行分析，發現學生的合作情形、口頭的參與程度、和參與公平性並未因多點觸控或單點觸控而有差異，不過，使用多點觸控的學生其動手的參與程度（physical participation）顯著高於使用單點觸控的學生；此外，Kobourov 等人（2005）的研究發現，以多點觸控進行合作解題的小組較使用單滑鼠的小組和多滑鼠的小組來得有效率。 Kharrufa、Leat 與 Olivier（2010）提出關於設計合作式多點觸控學習平台的若干準則，這些準則包括：將大任務切割成小任務，給予學生輔助與回饋，並於每階段任務後提供學生反思的空間；提供不同的表達工具讓學生能具體呈現小組的每個決定與解決方案；能允許面對面合作、支持多人同步互動、站位的機動性、有效利用整個介面空間、或是可以提高學生的使用意願等等。不過，在使用多點觸控平台或軟體時，教師或研究者需要注意的是，要盡量利用平台具有的感應特性如：顯眼的色彩、註解、操弄、移動等方式，使學生把注意力放在圖片或文字上以加強學習過程（Agostini, Di Biase, & Loregian, 2010）。 20.

(28) 為瞭解運用多點觸控科技輔助學生進行合作學習的成效，Rick 等人（2009）設計了一多點觸控拼圖軟體用於九至 11 歲學生的分數學習，學生以兩人為一組，共同完成特定分數的顏色比例，該研究發現，使用該軟體學習分數的學生其分數知識考試的成績顯著優於未使用該軟體的學生，而且有使用該軟體的學生大多能在沒有教師指導的情形下理解主題概念。另外，多數研究顯示，在多點觸控平台上適當地利用軟體支援合作學習的進行，能幫助學生整合合作任務的個人想法（Martínez Maldonado, Kay, & Yacef, 2010），並增加團隊的參與意願與參與水平，也可提升學生的高階思考能力、解題能力、合作能力、學習效率、或社交能力（Battocchi et al., 2008; Kharrufa et al., 2010; Martinez Maldonado et al., 2010; Sultanum, Sharlin, Sousa, Miranda-Filho, & Eastick, 2010）。. 第四節凱利方格法凱利方格法（repertory grid technique）是由心理學家 Kelly（1955）根據其個人建構理論（personal construct theory）所建立的一種探測個人構念（construct）的訪談方法。以下就凱利方格法的理論基礎、實施步驟、分析方法、以及應用實例進行介紹。. 一、個人建構論 Kelly（1955）提出個人建構理論，他認為每個人就像科學家一般，都是透過對身邊事物的探索而逐漸建構出自己的解釋系統，稱為構念系統，再以該構念系統以預測及控制自己所經驗的世界（Beail, 1985）。構念會隨著經驗而改變，當經驗到新事物時，人們會先與構念系統所提供的預測結果進行比較，若兩者相符，則原有的構念系統會被強化，若兩者不相符，則會修正構念系統。Kelly 認為構念系統難以用語言精確表達，因此發展凱利方格法作為瞭解個人構念系統的方法。凱利方格法一開始主要應用於臨床心理分析工作，但近年來開始被廣泛應用於各領域，作為知識擷取的方法。. 21.

(29) 二、實施步驟凱利方格技術已應用於多領域中，依據研究目的可能有彈性的調整，但其實施方法皆包含了引出元素、引出構念、方格評比、及分析四個階段，以下逐一描述各步驟。. （一）引出元素元素是與個人構念系統相關的實體（Foster, Barkus, & Yavorsky, 2006），能夠代表欲探討的領域與界定出研究的範圍。凱利方格最初應用於心理學領域，其元素是受訪者的重要他人，但元素也可以是任何與研究主題相關的人事物，例如英文文章（Hsu, Hwang, & Chang, 2010）或呼吸系統疾病（Chu & Hwang, 2008）。產生元素的方式有許多種，有四種是較常見的，包括：第一，直接由研究者依目的給定元素；第二，由研究者提供對角色或情境描述，例如「你的母親」，再由受訪者提供具體實例；第三，由研究者先界定出元素範圍，例如「六個你喜歡的休閒活動」，再由受訪者提供具體實例；第四，由研究者與受訪者共同討論而得。. （二）引出構念構念是用來判斷事物間是否相似或相異的一些特性，是一組兩極的概念。構念不易以語言表達，因此許多研究者提出不同的引出構念方法，以下將先介紹 Kelly（1955）應用於心理學領域的八種形式，再說明後續為因應不同研究目的與需求所發展出的不同引出構念程序。 Kelly（1955）提出了最少情境卡片形式（minimum context card form）、最少情境模板形式（minimum context stencil form）、完整情境形式（full context form）、序列形式（sequential form）、自我認同形式（self-identification form）、個人角色形式（personal role form）、具個人角色特性的完整情境形式（full context form with the personal role feature）、團體形式（group form）八種引出構念的方式。第一為最少情境卡片形式，研究者先將每個元素分別寫在一張小卡上，再拿出其中的三張小卡問受訪者：「有什麼重要特性是其中兩個元素相似但與第三個元素相 22.

(30) 異的呢？」，此相似與相異處即為構念的兩極。例如，母親、哥哥、妹妹三個元素中，受訪者可能會認為母親與哥哥都較體貼，而妹妹較為自我，則得出「體貼─自我」此一組兩極的構念。最少情境是指 Kelly 認為引出構念最少需要兩個相似與一個相異的元素，故僅使用三個元素來引出構念的方式稱為最少情境形式（Neimeyer & Hagans, 2002）。第二為最少情境模板形式，研究者將所有元素印在同一張紙上，利用模版使受訪者一次只看得到三個元素，再詢問受訪者這三個元素中「有什麼重要面向是其中兩個相似且與第三個相異的呢？」，此相似與相異處即為構念的兩極。第三為完整情境形式，研究者將每個元素分別寫在一張小卡上，將所有卡片散佈在受訪者面前，並請受訪者將相似的元素放在一起，當受訪者將兩個相似的元素歸為一類時，研究者提問：「這兩個元素有什麼相似之處呢？」；當加入新元素到原本的類別時，研究者問：「加入新元素後的類別與原類別相同嗎？」；當從原類別取出元素時，研究者問：「你為何要將此元素取出呢？取出此元素後的類別與原類別相同嗎？」，研究者以此方式不斷記錄分類過程中出現的構念，直到受訪者認為分類完成為止。第四為序列形式，研究者將每個元素分別寫在一張小卡上並編號，例如 Kelly 所使用的元素為 24 個與受訪者相關的角色，例如母親、兄弟姊妹等，先呈現 24、23、22 號三個元素，再詢問受訪者「有什麼重要面向是其中兩個相似且與第三個相異的呢？」並記錄下構念，接著利用 23、22、21 號三個元素引出構念，再接著為 22、21、20 號三個元素，以此類推。第五為自我認同形式，將每個元素分別寫在一張小卡上並編號，例如將 Kelly 使用的 24 個角色編為 1 到 24 號，且增加一個「我自己（myself）」的元素，第一次呈現 24 號、23 號、「我自己」三個元素，再詢問受訪者「有什麼重要面向是其中兩個相似且與第三個相異的呢？」並記錄下構念，接著利用 23 號、 22 號、「我自己」三個元素引出構念，「我自己」這個元素永遠會是三個元素中的一個，其他兩個元素則依序呈現。第六為個人角色形式，呈現元素的方式和自我認同形式相同，但在呈現三個元素後，詢問受訪者：「假設某個夜晚只有你們三人在一起，你們可能會在什麼地方呢？會發生什麼事？你會做出什麼樣的事情呢？」，此方法也可使用其他情境，例如三人一起開車旅行。第七為具個人角色 23.

(31) 特性的完整情境形式，在受訪者完成完整情境形式的分類後，研究者將「我自己」此元素放在某一類中，並問受訪者：「假設你和這群人一起度過某個夜晚，你們會發生什麼事情呢？會在什麼地方？你們是如何聚在一起的？你們會聊什麼呢？你、你們會做出什麼事情呢？其他人會做出什麼事情呢？」。第八為團體形式，凱利方格也能夠以團體的方式實施，由研究者準備紙本表單再讓受訪者自行填寫即可，Kelly 提出的表單中元素由原來的 24 個角色變為 15 個角色，並以三個角色為一組，列出無順序的 15 組角色，而引出構念時的具體指導語為：「…有什麼重要特性是其中兩個人相似但與第三個人相異的呢？請將這個重要特性填入此組角色旁標示為『構念』的空格上。接著將三人中具有相似特性的兩個人圈起來。在於此組角色旁標示為『相對』的空格上寫下你認為和構念對立的特性。」 Kelly 提出的八種方法中，最常使用的為最少情境卡片形式，又被稱為三元素法（Triadic Method）（Beail, 1985）或差異法（Difference Method），而團體形式中的構念引出方法稱為對立法（Opposite Method）（Epting, Suchman, & Nickeson, 1971）。差異法與對立法在引出構念相似極的方法相同，都是請受訪者指出三個元素中的兩個元素有何相似之處（此相似之處需同時與第三個元素相異），但引出構念相異極的方法卻不同，差異法是請受訪者指出第三個元素的相異之處，例如在以人為元素的凱利方格中，受訪者可能指出三人中的兩人都具備「聰明」的特徵，第三個人的與前兩人相異之處為「平庸」，則引出的構念為「聰明─平庸」；而對立法則是請受訪者指出與相似極對立的特性，呈上例，若研究者請受訪者指出與「聰明」對立的特性，則受訪者可能會回答「愚笨」，則引出的構念為「聰明─愚笨」。然而，差異法可能會引出不夠極端的差異極，例如「聰明─不聰明」，或較易引出不符合兩極化特性的構念，或稱彎曲（bent）的構念（Curtis, Wells, Higbee, & Lowry, 2008），彎曲的構念又可分為兩類，一類為兩極不對立，例如「有野心的─關心他人的」，另一類為明顯的由兩個構念合成，例如「有野心的─運動型的」。相較於差異法，對立法的對立極較為極端，但卻又可能會太過極端而引出複雜度較低的構念系統（Hagans, Neimeyer, & Robert Goodholm Jr., 2000; Neimeyer & Hagans, 2002）。為因應此問題 Neimeyer、Bowman 24.

(32) 與 Saferstein （2005）提出較為折衷的相對法（Contrast Method），在相對法中，研究者呈現三個元素，並詢問受訪者：「三個元素中的任兩個有何相似的特性？」，將受訪者的回應記錄下來為第一個構念，記錄後直接呈現下一組三個元素，重複上述問題並記錄所有構念，直到研究者設定的元素組合皆詢問完為止，接著再從受訪者第一個回答出的構念詢問：「對你而言，『受訪者回答構念』的相對是什麼？」，重複此問題直到得出所有構念的相對極為止。此方法已被證實能減輕彎曲構念的問題，又能引出認知複雜度介於差異法與對立法之間的構念系統。. （三）方格評比元素與構念被引出後則製成方格以供受訪者進行評比，藉此瞭解受訪者的個人構念系統。一般而言元素放置於上方橫列，構念放置於側邊直欄，受訪者逐一評比各元素與各構念屬性的符合程度，並於中央方格內填入符號或數值，常見的評比方式有二分法（dichotomizing）、排序法（ranking）、及評分法（rating） Kelly 發展的評比方式為二分法，若受訪者認為該元素符合該構念之左極，則在該方格內打勾（如表 2-6），此法較為粗略，故後續發展出排序法與評分法。在排序法中，受訪者將所有元素依照對構念的符合程度進行排序，排名第一表示最符合構念左側描述，排名最後表示最符合右側描述，以表 2-7 為例，元素「理想我」最符合左側「開心」的描述，其次依序為元素「朋友」、「姊妹」、「母親」、「父親」、「兄弟」，而元素「我」最符合右側「傷心」的描述。排序法能夠使各元素均勻的分布在構念兩極之間，但其強迫受訪者將所有元素分出差異，即使可能有兩個元素對受訪者來說並無差異，且元素較多時此方法實施的難度也較高。第三種評比方式為評分法，即讓受測者以數值表示元素和構念的程度，一般常用五點量表（Jankowicz, 2004; Marsden & Littler, 2000; Schweinsberg, 2009）或七點量表，評分法以一分表示最符合左側構念，以滿分表示最符合右側構念，如表 2-8 所示，此方法能讓受訪者有最大的評比自由度，無須強迫分出差異，故此法為最常使用的評比方法。. 25.

(33) 表 2-6 我開心. 母親. 父親. . . 二分法. 兄弟. 姊妹 . 朋友理想我 . 無私. . 傷心. . 自私. 註：譯自 Beail（1985）表 2-7 開心. 排序法. 我. 母親. 父親. 兄弟. 姊妹. 7. 4. 5. 6. 3. 朋友理想我 2. 1. 傷心. 註：譯自 Beail（1985）表 2-8 開心. 評分法. 我. 母親. 父親. 兄弟. 姊妹. 7. 4. 4. 5. 4. 朋友理想我 1. 1. 傷心. 註：譯自 Beail（1985）. （四）分析凱利方格的分析方式可分為單一方格分析以及多方格合併，單一方格分析包括頻率計算（frequency count）、內容分析（content analysis）、集群分析（cluster analysis）與主成份分析（principle components analysis）（Tan & Hunter, 2002）；多方格合併包括 Merge（Hwang, 1994）、平均數或中位數合併，以下分別詳述。單一方格可使用基本的頻率計算進行分析，即計算特定元素或構念被提到的次數；或進行內容分析，即先由研究者選擇類別再將元素或構念分入各類別中；也可利用集群分析快速的看出方格中的關係（Jankowicz, 2004），Shaw 與 Thomas （1978）提出名為「FOCUS」的二維集群分析方法，此方法計算構念之間與元素之間得分的差異，將得分最接近的兩個構念或元素放在相鄰的位置，並將分析結果以樹狀圖顯示，由此可看出兩構念或元素之間的相似與相異程度；也可進行主成分分析以找出方格中的能解釋最多變異的變項，再以之作為數學分析的向量軸（陳啟亮，2010）。當有多個方格需分析時，可將多方格合併以得出共識方格（Kreber, 2000）。 26.

(34) 當構念或元素相同時，可將多方格的同一細格得分以平均數或中位數（Tio, LaCaze, & Cottrell, 2007）合併成單一細格，合併後的方格可再進行單一方格的分析（Beail, 1985; Jankowicz, 2004; Kreber, 2000; Yorke, 1978）。此外，Hwang（1994）提出的 MERGE（Multiple-Expert Repertory Grid Elicitation）方法則根據專家評分的意義分為兩種合併多方格的方式，若為傾向性評分（tendency rating），例如構念「喜歡／不喜歡」，評分時以 1 分表示非常不喜歡、2 分表示不喜歡、3 分表示沒有特別喜歡或不喜歡、4 分表示喜歡、5 分表示非常喜歡，則以平均數整合多位專家的評分；若為確定性評分（certainty rating），例如構念「手動／自動」，評分時以 1 分表示某元素非常可能是以手動操作的、2 分表示可能是手動但不太確定、 3 分表示不知道、4 分表示可能是自動但不太確定、5 分表示非常可能是自動的，此類評分則取同一極評分的極端值，例如兩位評分者分別針對同一細格評 1 分和 2 分，則合併時取確定性較高的 1 分，同理 4 分和 5 分則合併為 5 分，若同一個細格的評分有不同極的情形，須請專家協調評分至同一極後再予以合併。. 三、應用實例 Hsu 等人（2010）利用凱利方格技術擷取兩位高中英文教師的知識以建置閱讀文章推薦系統，該系統能依據學生對文章內容的偏好來推薦閱讀材料。在知識擷取階段，兩位教師先將 92 篇英文文章依據難度分為初級、中級、中高級，再以這些文章為元素，娛樂、醫療、文學等 13 個特徵（trait）作為構念，以五點量表逐一進行評比，5 分代表具備該特徵，1 分則代表未具備該特徵，若兩位教師給分不一致但同方向時，採較極端的分數，例如兩人分別給予 3 分和 5 分時，則計 5 分，分別給予 3 分和 1 分時，則計 1 分；若給分為反方向時（1 人評 1 或 2 分、另一人評 4 或 5 分）則需重新評分。另一方面，29 位高中生填寫自己對此 13 個特徵（trait）的偏好程度，系統則以公式（1）計算每篇文章與每位學生的適合程度，其中 N 為構念數，此研究中為 13；MaxScore 為最大得分差距，此研究中為 5 – 1 = 4；Ai 為第 i 篇文章；Sj 為第 j 位學生； | gi,k - gj,k | 為第 i 篇文章和第 j 位學生在第 k 個構念的分數差距。研究結果顯示，閱讀文章推薦系統所推薦的 27.

(35) 文章與教師期待相符，且有 62%的學生使用此系統後學習動機增加，90%學生喜歡使用此系統。（1）. Donaghue（2003）利用凱利方格技術瞭解教師的教學信念。首先，將參與者分為兩人小組，每組拿到一套寫有一段描述的卡片，例如一位讓你學到很多的老師、一位學英文很輕鬆的學生，每位參與者在每張卡片上寫上相對應的人名。第二，組內隨機抽出三張卡片，每位成員根據自己寫的名字，想出一個兩人相似但與第三人相異的特質，例如獨立、有創意，並記錄於方格表上的構念欄位，再將所抽出的三張卡片上的人名記錄在元素欄位，在相似的兩個人名下打勾，相異的第三人則打叉，完成後組內討論兩人寫出的構念。第三，將卡片放回去後再隨機抽出三張卡片，重複前述步驟。約進行六回合的抽牌活動後，最後進行全體討論，讓所有參與者比較彼此的構念，並互相給予回饋。凱利方格活動結束後參與者需填寫自陳問卷，問卷結果顯示多數參與者皆認為凱利方格能有助於反映出個人教學態度與信念，此外研究者也發現參與者能透過討論彼此所寫的構念進行反思，對於後續課程有承先啟後的作用。. 28.

(36) 第參章. 研究方法. 本章說明 M-T CDBL 合作腳本設計與實作之方法，共分為四節，第一節呈現整體研究架構；第二節詳述參與者背景；第三節介紹凱利方格法的執行步驟；第四節為 M-T CDBL 合作腳本的系統實作方式。. 第一節. 研究架構. 本研究先以凱利方格法引出 M-T CDBL 合作腳本再將腳本實作於系統中，共分為邀請參與者、引出元素、引出構念、方格表建立與評分、資料分析、與系統實作六階段，如圖 3-1 所示。首先邀請參與者，由三位編碼分別為 R1、R2、R3 的研究人員（R1 為研究者、R2 為資訊教育研究所碩士班學生、R3 為資訊教育研究所博士班學生）以電子郵件及電話邀請具備資訊科技融入教學、合作學習研究、與現場教學等經驗的教育工作者參與研究；在第二階段引出元素中，受訪者於一週內觀看「合作學習與合作腳本介紹影片」與「多點觸控支援合作設計式學習活動實例影片」，再於兩週內個別撰寫「多點觸控支援合作設計式學習合作腳本案例」，待受訪者回覆後則與受訪者確認撰寫內容；在第三階段引出構念中，受訪者於一週內理解元素內容，再進行約 90 分鐘的個別訪談以引出個人構念，最後彙整個人構念得出合併構念；在第四階段方格表建立與評分中，研究者先建立方格表，再請受訪者於一週內以五點量尺填寫方格表，待受訪者回覆後與受訪者確認評分內容；在第五階段資料分析中，合併個別方格表為共識方格表，並於得到共識方格表後提出「多點觸控支援合作設計式學習合作腳本」；最後則將合作腳本實做於邱瓊慧（2013）建置的「多點觸控密鋪平台」中。. 29.

(37) 邀請研究參與者. 引出元素. 引出構念. 1. 請受訪者觀看影片. 一週（非同步）. 2. 請受訪者撰寫「多點觸控支援合作設計式學習合作腳本案例」. 二週（非同步）. 3. 與受訪者確認撰寫內容. 約15分鐘（同步）. 1. 請受訪者理解元素內容. 一週（非同步）. 2. 與受訪者進行個別訪談以引出個人構念. 90分鐘（同步）. 3. 彙整個人構念以得到合併構念. 1. 建立方格表. 方格表建立與評分. 2. 請受訪者以五點量尺填寫方格表 3. 與受訪者確認評分內容. 1. 合併個人方格表以得到共識方格表. 資料分析. 2. 分析共識方格表 3. 提出「多點觸控支援合作設計式學習合作腳本」. 實做「多點觸控支援合作設計式學習合作腳本」. 圖 3-1. 研究架構. 30. 一週（非同步）約15分鐘（同步）.

(38) 第二節. 參與者. 本研究邀請具備資訊科技融入教學、合作學習研究、與現場教學等經驗的教育工作者參與 M-T CDBL 合作腳本的設計，並以電子郵件及電話詢問符合條件的對象之參與意願。本研究共邀請到八位具有資訊教育碩士以上學位，且願意投入時間於本研究的參與者，包括五位男性參與者以及三位女性參與者，其資料彙整如表 3-1。以下以「受訪者」稱呼本研究的參與者，並以編碼替代姓名，茲就各受訪者的背景進行說明。表 3-1. 參與者基本資料. 編碼. 性別. 最高學歷. 職稱. S1. 女. 碩士. 課程設計師. S2. 女. 碩士. 公司執行長. S3. 男. 碩士. 國小資訊教師. S4. 男. 碩士. 國小資訊教師. S5. 女. 碩士. 國小資訊教師. S6. 男. 碩士. 國小教務主任. S7. 男. 碩士. 國小校長. S8. 男. 博士. 博士後研究員／兼任助理教授. 本研究受訪者 S1 畢業於某國立大學資訊教育研究所碩士班，其學位論文主題與資訊科技融入教學相關，並於在學期間擔任國科會計畫之兼任助理，協助文獻彙整、資料收集、與結果分析等工作。受訪者 S2 畢業於某國立大學資訊教育研究所碩士班，其學位論文主題與資訊科技融入教學、合作學習相關，並於在學期間擔任國科會計畫兼任研究助理，負責執行實驗、彙整研究文獻與研究結果等工作，畢業後亦曾以專家教師之身分參與國科會計畫研究，提供關於教師介入策略的知識。受訪者 S3 畢業於某國立大學資訊教育研究所碩士班，其學位論文主題與資訊科技融入教學、合作學習相關，現於國小擔任資訊教師，並於某國立大學進修博士班，亦曾以專家教師之身分參與國科會計畫研究，提供關於教師介入策略的知識。受訪者 S4 畢業於某國立大學資訊教育研究所碩士班，其學位論文 31.

(39) 主題與資訊科技融入教學、合作學習相關，現於國小擔任資訊教師，亦曾以專家教師之身分參與國科會計畫研究，提供關於教師介入策略的知識。受訪者 S5 畢業於某國立大學資訊教育研究所碩士班，其學位論文主題與資訊科技融入教學、合作學習相關，現於小學擔任資訊教師，亦曾以專家教師之身分參與國科會計畫研究，提供關於教師介入策略的知識。受訪者 S6 畢業於某國立大學資訊教育研究所碩士班，其學位論文主題與資訊科技融入教學相關，曾任教育部計畫專案研究助理，以及教育部委外研究案研究助理，現於國小擔任教務主任。受訪者 S7 畢業於某國立大學資訊教育研究所碩士班，其學位論文主題與資訊科技融入教學相關、合作學習相關，曾以專家教師之身分參與國科會計畫研究，提供關於教師介入策略的知識，亦曾任國小資訊教師，現於國小擔任校長。受訪者 S8 畢業於某國立大學工程科學系博士班，其學位論文主題與資訊科技融入教學相關，現擔任博士後研究員，並於大學擔任兼任助理教授，且於碩士班與博士班在學期間皆曾協助執行國科會計畫，具有資訊科技融入教學、合作學習研究、與現場教學等經驗。. 第三節凱利方格法本研究以凱利方格法擷取合作腳本的構成要素，凱利方格法執行程序共分為引出元素、引出構念、方格評比、資料分析四大步驟。. 一、引出元素在引出元素步驟中，八位受訪者各自撰寫一 M-T CDBL 合作腳本案例（以下簡稱為腳本案例）以作為凱利方格之元素。為幫助受訪者瞭解合作腳本的定義與可能形式，也掌握學生實際執行多點觸控支援合作設計式學習的狀況或問題，受訪者於撰寫腳本案例前先以非同步方式觀看「合作學習與合作腳本介紹影片」以及「多點觸控支援合作設計式學習活動實例影片」。在合作學習與合作腳本介紹影片中，研究者以投影片搭配旁白說明合作學習的五項要素以及合作腳本的定義 32.

(40) 與實例（如圖 3-2），片長 16 分 09 秒，共一段；在多點觸控支援合作設計式學習活動實例影片中，呈現兩名小學五年級男童於 2012 年 5 月 28 至 31 日進行 M-T CDBL 之實際情形（如圖 3-3），影片共六段，長度 14 至 26 分鐘不等，總長度 1 小時 56 分 49 秒。影片觀看完畢後，研究人員以電話確認每位受訪者對於影片內容是否理解，若有不理解之處，則由研究人員進行澄清。. 圖 3-2. 合作學習與合作腳本介紹影片. 圖 3-3. M-T CDBL 活動實例. 確認受訪者已理解影片內容後，八位受訪者各自選擇教學主題並進行腳本案例的撰寫，並於一週後將撰寫完成之 M-T CDBL 合作腳本電子檔回傳。研究人員收到腳本案例後則進行內容確認，必要時致電原作者釐清撰寫理由，並做修改與調整，確認無誤後再將合作腳本編碼歸檔，由 S1 受訪者撰寫之 M-T CDBL 合作腳本案例則編碼為「案例 1」，由 S2 受訪者撰寫之 M-T CDBL 合作腳本案例則編碼為「案例 2」其餘依此類推。. 33.