影片註記系統應用於國小六年級英語科之學習成效探究

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(1)國立台中教育大學數位內容科技學系碩士在職專班碩士論文. 指導教授：陳鴻仁博士. 影片註記系統應用於國小六年級英語科之學習成效探究 Applying a Video Annotation System to Investigate Learning Effects of the Sixth Grade Students in the Elementary English Course. 研究生：張元隆撰. 中華民國一 0 二年六月.

(2) 誌謝教書十年之後，再度回到校園，為幾近乾涸的教學之井，尋找下一個泉源。時光匆匆，轉眼間兩年已逝，回首來時路，辛苦卻又充實。首先我要感謝的當然就是指導教授，陳鴻仁老師。有您在學術上的專業指導與循循教誨，讓我每每在挫折中重新站起來；在迷失中重新找到方向。老師，謝謝你!其次要感謝的是口委：黃悅民教授、黃武元教授、吳婷婷教授。你們費心的審查和專業的建議，讓我在撰寫論文上獲益良多。還有親愛的老婆，有你的堅強付出，讓我無後顧之憂的與論文博鬥。爸媽和丈母娘也全力支持我，打點家中大小事。還有一路走來的好夥伴：麗年、秋全、睿昕、國志、玟蓉、麗敏、靜宜，彼此的相知相惜與鼓勵，在學業上切磋與生活上交流，才能順利度過這段艱難的日子。信欽學長定期的協助，也使我受益匪淺。還有羽鵑主任和伯真老師，也在我焦頭爛額之際幫我處理許多校務。最後，謹以此論文獻給教導過我的師長們以及幫助過我的夥伴們。期盼在教學的生涯能更精進、順遂。張元隆謹誌民國 102 年 6 月於台中教育大學. I.

(3) 中文摘要二十一世紀已邁入全球國際化，英語不但是全世界使用最普遍的語言，也是國與國之間通商貿易的共通語言，更是台灣提升國際競爭力的利器。本研究主要是探討使用影片註記系統融入英語科之教學，對學小六年級學童學習成效的影響。採用準實驗研究法，以苗栗縣某國小六年級學童為實驗對象，一班為實驗組，進行影片註記系統融入英語科教學；另一班為控制組，進行傳統英語科影片教學，進行教學實驗，並比較傳統多媒體影片在英語科教學在學習成效上之差異。實驗所得資料分析結果如下：(1)影片註記系統教學應用在英語科的學習成效，優於傳統式影片教學。(2)影片註記系統教學對於提升不同學業成就學童的學習成效上有顯著差異。(3)使用影片註記系統的註記次數與進步幅度呈正相關。(4)學童在透過影片註記系統的教學後，能有效的降低認知負荷。(5)學童對影片註記系統持正面肯定的態度與看法。. 關鍵字：影片註記、認知負荷、英語學習. II.

(4) Abstract The twenty-first century has become a global and international world. English is not only the world's most popular language but also a common language for trade and commerce between nations, and it is an effective tool to enhance the international competitiveness of Taiwan. This study mainly investigates the learning outcomes of the sixth grade students by using a video annotation system in elementary English course. A quasi-experiment was conducted in this study, and the sixth grade students of elementary school in Miaoli County were participating in this experiment. They were divided into experimental and control groups. Students of the experimental group used a video annotation system to learn English, and students of the control group learned English with the conventional video learning approach. This study explored the difference with two different learning approaches. The experimental results are as follows: (1) Learning effects of students by using a video annotation system are better than the conventional video learning. (2) There is a significant difference for promoting learning outcomes of different learning achievement students. (3) The number of annotations of using a video annotation system is positive with students’ learning outcomes. (4) The cognitive loads of students are reduced effectively by using a video annotation system. (5) The students had positive attitude and opinions for the proposed video annotation system.. Keywords：Video annotation, Cognitive load, English learning. III.

(5) 內容目次第一章緒論.................................................................................................................. 1 第一節研究背景.................................................................................................. 1 第二節研究動機.................................................................................................. 2 第三節研究目的.................................................................................................. 4 第四節研究範圍與限制...................................................................................... 5 第二章文獻探討.......................................................................................................... 6 第一節多媒體學習認知理論.............................................................................. 6 第二節認知負荷理論........................................................................................ 12 第三節多媒體註記............................................................................................ 16 第四節多媒體融入英語科學習之相關研究與分析...................................... 19 第五節小結........................................................................................................ 22 第三章研究方法...................................................................................................... 24 第一節研究流程................................................................................................ 24 第二節研究設計................................................................................................ 26 第三節研究對象................................................................................................ 28 第四節研究工具................................................................................................ 28 第五節資料分析與處理.................................................................................... 34 第四章研究結果與討論............................................................................................ 35 第一節不同教學方法對學習成就的影響........................................................ 35 第二節影片註記系統教學對不同學業成就學童的影響................................ 37 第三節註記次數與進步幅度之相關性分析.................................................... 38 第四節影片註記系統教學在學童認知負荷上的影響.................................... 39 第五節影片註記系統滿意度調查結果分析.................................................... 41 第五章結論和建議.................................................................................................... 44 第一節結論........................................................................................................ 44 第二節建議........................................................................................................ 45 參考文獻...................................................................................................................... 47 附錄一前測題目........................................................................................................ 56 附錄二後測題目........................................................................................................ 59 附錄三【影片註記系統教學活動】問卷調查表...................................................... 62 附錄四 Unit1 學習單 .................................................................................................. 65 附錄五 Unit2 學習單 .................................................................................................. 67 附錄六 Unit3 學習單 .................................................................................................. 69 附錄七 Unit4 學習單 .................................................................................................. 71 附錄八實驗研究實驗組之教案................................................................................ 73. IV.

(6) 圖目次圖 2-1 多媒體學習認知理論雙通道模型 .................................................................... 8 圖 2-2 認知負荷來源的模式結構圖 .......................................................................... 13 圖 2-3 認知負荷概念架構圖 ...................................................................................... 14 圖 3-1 研究流程圖 ..................................................................................................... 25 圖 3-2 研究架構圖 ...................................................................................................... 26 圖 3-3 Video Annotation Maker(VAM)的介面 .......................................................... 30 圖 3-4 影片註記系統教學實況 .................................................................................. 32 圖 3-5 學生接受影片註記系統教學情形 .................................................................. 32 圖 3-6 學生使用影片註記系統實況 .......................................................................... 33 圖 3-7 教師講解教材影片內容 .................................................................................. 33 圖 4-1 註記次數與進步幅度之相關性分布圖 .......................................................... 39. V.

(7) 表目次表 2-1 國內外學者對於多媒體呈現方式與學習成效的相關研究 ............................ 8 表 2-2 三種認知負荷類別彙整 .................................................................................. 15 表 2-3 國內外學者使用多媒體註記在提升教學成效上的研究彙整表 .................. 17 表 3-1 實驗設計表 ...................................................................................................... 27 表 3-2 鑑別度評鑑標準 .............................................................................................. 29 表 4-1 不同教學方法之學習成就前後測之敘述統計表 .......................................... 35 表 4-2 影片註記系統融入教學與傳統式影片教學組內迴歸係數同質性檢定表 . 36 表 4-3 影片註記系統融入教學與傳統式影片教學單因子共變數分析表 ............. 36 表 4-4 不同學業成就學生之學習成就前後測之敘述統計表 ................................. 37 表 4-5 高低學業成就學童之成就測驗後測 t 檢定摘要表 ...................................... 37 表 4-6 註記次數與進步幅度之相關性分析 .............................................................. 38 表 4-7 認知負荷總量表之 t 檢定摘要表 ................................................................... 39 表 4-8 認知負荷各面向之 t 檢定摘要表 .................................................................. 40 表 4-9 影片註記系統滿意度調查結果分析表 .......................................................... 41. VI.

(8) 第一章緒論本研究旨在探討影片註記系統應用於國小六年級學童英語科學習成效之研究。本章共分為五節，第一節為研究背景，第二節為研究動機，第三節為研究目的，第四節為研究範圍與限制。. 第一節研究背景資訊科技快速發展，人類的學習型態產生急遽的改變。在這高科技的時代，多媒體已是我們日常生活中不可或缺的事物。除了紙本的學習之外，把多媒體應用於學習環境裡，並作為教學者優先考慮的教學工具，已然成了一種趨勢（Sankey, 2003）。許多研究指出在多媒體環境下學習可以引發學習者的學習動機以及提高學習成果(Mayer, 2003; Mu&Sherin, 2010)。多媒體影片教學不僅能讓學生學習方式更多元化，教師擁有更多的創新教學，同時也能讓知識的分享和取得變得更加方便，有利於建構新的概念(陳惠玲，2009; 陳嘉斌，2012)。然而，許多研究指出動態多媒體和影片動畫在某些領域的學習成效上不會比靜態圖片理想(Hegarty, Kriz, & Cate, 2003; Mayer, Hegarty, Mayer, & Campbell, 2005)。同時，影片的呈現往往太複雜或太快速而造成學童難以準確地指出其所傳達的內容(Tversky, Morrison, & Betrancourt, 2002)。教材所給予的認知負荷量超載與否，會直接影響學習者的學習成效，因此影片學習的長度不宜過長，必須做適當的切割安排(劉家豪，2008)。因此，許多研究開始探討如何提升影片學習的成效，若註記應用在多媒體影片上，應該可以有效降低學童的認知負荷。註記，指的是在書本上寫與內容相關的文字或畫線，幫助讀者了解並記憶閱讀過的內容(Einstein, Morris, 1985; Sun, 2003)。許多研究指出，作筆記可以促進學習效果(Van Meter, Yokoi, 1994; Marshall, 1997； Trafton & Trickett, 2001；Hoff & Wehling, 2009)。近年來註記已被用在多媒體學習環境中，並且得到良好的學. 1.

(9) 習成果(Mu, 2010)。許多研究指出，使用多媒體註記可以有效提高學童的學習成效(Trafton, Trickett, 2001；Hoff, 2009)。在世界是平的地球村時代，國際間在政治、經濟、文化、教育、貿易、娛樂等各方面的往來交流日益頻繁。而要和國際接軌，用世界通用的語言─英語來溝通則是必須的。台灣身為國際的一份子，為了在世界舞台上立足以及跟上全球化的潮流，勢必無法阻擋英語學習風潮的對台灣的影響。許多研究指出，在真實的情境中才能提高英語學習成效(林玲華，2011)。因此英語教師在教室裡面，最重要的就是要營造一個模擬真實的情境。而使用多媒體影片來教學，能夠提供一個模擬的真實情境，讓學生提高學習動機和學習成效(莊曉君，2007)。許多教師對於多媒體影片教學應用於英語教學的成效亦持正面態度(羅育勝，2010)。多媒體融入英語科教學，目前已經已經被廣泛的應用，而且都能提高學習成效(林均鞠，2008；鍾珮玲，2012；陳方筠，2012)。. 第二節研究動機多媒體影片教學，近幾年來被廣泛的使用於教學現場。在眾多的多媒體中，影片是學童最常接觸到的多媒體。透過電視、電影或網路，在這許多的管道中，學童都能輕易的接觸到影片這項多媒體。而使用聲光效果豐富的影片融入教學，不僅能引起學生的好奇心，更能進而誘發他們的學習動機，進而提升學習成效，影片融入數學補救教學，也明顯能提升學生的學習態度，並相信自己能把數學學好(楊湘琳，2011)。影片教學對學生的水生家族學習成就、生態保育態度及行為具有正向的學習效果，並能提升學生的學習興趣、求知與探索的能力（曾明麗， 2005）。因為影片能模擬一個教室所不能提供的情境，讓學習者融入該情境中，進而提升教學成效。有了包羅萬象、栩栩如生的聲光效果，影片教學能輕易的引發孩童的好奇心以及提升學習動機(李昱昀，2012)。雖然多媒體影片教學有諸多優點，但不可諱言的是，對影片不當使用或過度依賴可能造成一些不良的影響。Mayer (2003)指出，當影片在播放的過程中，因. 2.

(10) 為學童在短時間內無法應付大量的資訊傳遞，而導致學習效果不佳。從認知負荷理論(Cognitive Load Theory, CLT)的觀點得知，影片會加重外在認知負荷而影響心理的活動和知識的建構。許多研究中指出，影片的使用不當，會讓影片教學的成效大打折扣，甚至會造成學童在學習上有不良的影響(Hegarty, Kriz, & Cate, 2003; Mayer, Hegarty, Mayer, & Campbell, 2005)。因此，我們應該有效切割影片多媒體的長度，或進行學習瀏覽的適當編排，讓學童不會因認知負荷量超載，而造成學習成效的降低，並發揮影片多媒體在教學上的優勢，與學習者進行學習的多媒體互動(丁儀馨，2012)。有許多研究指出註記可以提升學習成效(Marshall, 1997; Trafton & Trickett， 2001, Hoff, 2009)。Hwang (2007) 指出使用註記工具可以提高學生的學習表現和理解測試的結果。線上註記工具應用在電腦軟體應用課程，對於學生學習線上教材是有幫助的（Huang, Sharples, & Wong, 2004）。因此，使用註記可以適當的切割影片長度，並有效的降低學童的認知負荷，改善多媒體應用於教學上的缺點(劉家豪，2008)。二十一世紀已邁入全球國際化，英語不但是全世界使用最普遍的語言，也是國與國之間通商貿易的共通語言，更是台灣提升國際競爭力的利器。英語不僅是國際間經貿往來的重要媒介，也是全球學術傳播的工具（李美誼，2004）。無論在經濟貿易、學術交流、甚至是休閒、娛樂，都可以看出英語的不可取代性。而在英語教學日漸普及的台灣，許多家長對孩子選擇幼兒園或其他階段的教育環境時，英語教學都是他們考量的重點(林淑蓉，2010；林美純，2008）。雖然英語學習已經相當普及，但是對於某些孩童來說，英語是進入小學階段才剛接觸到的學科，因此這個第二語言的學習對他們來說可是挫折連連。歸究其原因，大多是因為教室軟硬體的限制，無法營造一個適切的情境供孩童學習。因為語言的學習必須要在真實的情境中，方可得到最大的成效。在教學環境與設備方面，多數低年級英語教師會使用到電子資訊設備及教具，教學內容以習作、課本和圖卡為主，並對缺乏低年級英語教室、沒有購置班級共讀之英語圖書、圖書館缺乏英語多媒 3.

(11) 體影音教材最感到困擾(李雅娟，2012)。而我們的日常生活中並不是以英語為主要語言，在先天環境的條件上就有其限制。所以當教師在授課時，必須想辦法模擬教學情境，以提升學習成效。綜合以上幾點，英語學習已經是刻不容緩的事情，而英語學習在真實或模擬真實的情境中，方能得到最大效益。多媒體影片能夠提供一個模擬的情境幫助學習，因此，只要將多媒體影片融入英語科的教學環境中，必定能讓孩童有如身歷其境般的效果。但是要注意的是不當的影片教學會提高學童的認知負荷，因此我們使用影片註記系統來幫助學童學習。因為影片註記系統可以改善影音多媒體的缺點，讓使用者不會產生認知負荷量超載的情形下，有效的發揮影片多媒體在教學上的優勢。而學童透過影片註記系統，根據自己的先備知識，自行調整觀看影片的步調，若在觀看的過程中，有不懂之處還可以即時在一旁做註解，以期讓學童在觀看之後，可以根據先前的註解，作更進一步的查詢或複習。如此應可以發揮多媒體教學的優勢，使學童融入影片所提供的模擬情境中學習，進而提升英語科學習成效。. 第三節研究目的基於上述研究背景與動機，本研究以國小六年級學童為主要對象，使用影片註記系統融入英語科之教學，在教學現場實際進行教學實驗，並比較傳統多媒體影片在英語科教學在學習成效上之差異。本研究具體研究目的如下: 一、探討國小六年級學童經由影片註記系統融入教學與傳統多媒體影片教學在英語科學習成效之差異。二、探討高、低英語科學業成就的學童，透過影片註記系統融入國小六年級英語科教學在學習成效上之差異。三、探討學童在使用影片註記系統時的註記次數與進步幅度上之差異。四、探討學童在透過影片註記系統的教學後，是否能有效的減低認知負荷。. 4.

(12) 第四節研究範圍與限制本研究僅在國小階段教學現場實施，屬於準實驗研究。在研究過程中，受到研究工具、研究設計等影響，必須在此進一步界定研究範圍和研究限制，以便釐清本研究內涵，以下分述之: 一、研究範圍:本研究針對苗栗縣某國小六年級學童為實驗對象，一班為實驗組，進行影片註記融入英語科教學；另一班為控制組，進行傳統英語科影片教學。二、研究限制:因受限於研究樣本、研究工具、研究設計、人力、物力、時間等因素，本研究僅針對國小六年級學童為實驗對象，因此在效度上有一定的限制，不宜過度推論。三、教學內容的限制：由於本研究所使用的教材內容是國小六年級英語科康軒版教材，不一定適用於其他年級或其他版本，對於實驗結果，不能過度推論。. 5.

(13) 第二章文獻探討本章共分四小節探討相關文獻。第一節探討多媒體學習認知理論；第二節探討認知負荷理論；第三節探討多媒體註記；第四節探討多媒體融入英語科教學之相關研究與分析；第五節為本章小結。. 第一節多媒體學習認知理論一、多媒體學習認知理論的定義 Clark和Mayer (2003) 將多媒體學習定義為只要是從使用文字和圖像共同呈現之材料來學習，皆可稱為多媒體學習的一種。多媒體裡的文字種類包含印刷文字、口述文字，圖片的總類則是包含插圖、照片、地圖、動畫、影像；文字指的是語文型式(verbal form)，包含書寫的視覺文字(printed words)及口語表達的文字 (spoken words)二種；圖片指的是圖像型式(pictorial form)，包含靜態圖 (插圖、座標圖、照片、地圖)與動態圖(動畫、影片)二種(Mayer, 2003)。. 二、訊息處理結構多媒體學習認知理論闡述了人類心理如何處理圖像與文字多媒體訊息流程，而這樣的訊息處理流程理論模式所根據的就是認知心理學中對人類記憶結構的分類。記憶結構可分為感官記憶、運作記憶、以及長期記憶，其內容分述如下：（一）感官記憶（sensory memory）感官記憶又稱為感官訊息的貯存（sensory information store），指個體憑五官感應到外界刺激時所引起的短暫記憶。當感官接收到刺激後，個體會選擇是否將進一步將訊息作為重要的訊息來處理。感官接收是選擇性的，如果個體決定進一步處理時，便會加以注意（attention），並進行編碼（encoding）轉換為另一種形式，否則就會遺忘(Mayer, 2001)。 6.

(14) （二）工作記憶（working memory）指感官接收外界訊息後，再經注意而在時間上延續到約30秒以內的記憶。 Miller (1957)指出，工作記憶容量大約維持7±2個單位的訊息。工作記憶能讓個體對刺激表現出適當反應，若訊息並不重要，那麼在個體接受訊息之後，不會再繼續將這些訊息作進一步的處理，不久就會遺忘；若這些訊息是重要的，個體就會採用複習（rehearsal）與分節（chucking）的方式，使這些訊息儲存在長期記憶區中(Mayer, 2001)。（三）長期記憶（long-term memory）長期記憶是趁短期記憶未消失前複習得來。例如，第一次學到的唐詩，如不複習很難記憶，經多次朗誦或重複抄寫後，就可轉為長期記憶。相對於感官與短期記憶之訊息容量的短暫性與有限性，長期記憶可保持訊息長期不忘的永久記憶，訊息量幾乎是無限的（Mayer, 2001; 鄭麗玉，1993）。. 三、多媒體學習認知理論的三項假設多媒體學習認知理論基礎是建立在人類的認知架構上，探究不同的訊息呈現方式到底會如何影響學習與記憶。Mayer (2001)依據雙重管道(dual channels)、有限的容量(limited capacity)及主動處理(active processing)等三項假設，說明人類接受到外界多媒體資訊時，認知系統處理多媒體訊息的流程(Mayer, 2009)。Mayer 提出多媒體學習的認知理論與認知模型，來說明人類進行多媒體學習時，認知系統如何分配與處理多媒體訊息（吳瑞源、吳慧敏，2008；Mayer, 2009）。他以上述三個假設為基礎，說明了當個體接收具備文字與圖像的多媒體訊息時，必須經過選擇文字、選擇影像、組織文字、組織圖像、整合文字與圖像表徵等五項步驟，但是這些步驟並非全然如上述順序般的線性歷程，有些步驟會隨著個體的不同而有不同的選擇，詳細的訊息處理流程如圖2-1：. 7.

(15) 媒體呈現. 感官記憶. 文字. 耳朵. 工作記憶聲音. 長期記憶. 語文模型先備知識. 圖像. 眼睛. 影像. 圖像模型. 圖 2-1 多媒體學習認知理論雙通道模型(Mayer, 2005). 四、多媒體呈現方式與學習成效許多研究指出多媒體應用於教學中能夠提升學習成效。適當的呈現多媒體資訊，才能使其發揮最大效益。以下是國內外學者關於多媒體呈現方式提升學習成效的研究整理:. 表 2-1 國內外學者對於多媒體呈現方式與學習成效的相關研究作者(年代). 研究主題. 研究結果. 吳欲致(2012). 多媒體設計對學童的英語字彙學習成就之影響. 丁儀馨(2012). 不同多媒體教材組合模式對國小高年級學習障礙兒童閱讀理解及認知負荷成效比較. 陳嘉斌(2012). 多媒體呈現原則與英語行動學習之成效研究. 可提升國小學童「學習成就」以及學習動機之「自我效能」與「學習興趣」表現。可降低認知負荷. 實驗組使用符合多媒體呈現原則有英語字幕影片教學之學習成效，優於對照組使用不符合多媒體呈現原則無英語字幕影片教學之學習成效。. 8.

(16) 表 2-1 國內外學者對於多媒體呈現方式與學習成效的相關研究(續) 作者(年代) 張家豪(2012). 李昱昀(2012). 研究主題. 研究結果. 以動畫及擴增實境學習漢字對不同認知風格學生之影響. 觀看擴增實境教學媒體的學生學習成效相當優異；觀看擴增實境與動畫教學媒體則皆能有效提升學習滿意度圖像表徵式動畫教材對國小四年（1）應用圖像表徵式動畫級學童數學焦慮、問題解決能力與教材於數學教學成效顯學習成效之影響著，其中以乘除法效果最為顯著。（2）圖像表徵式動畫教材應用在數學教學上能降低學童數學焦慮。（3）圖像表徵式動畫教材. 林慧玲(2012). 張力夫(2011). 觀賞不同字幕電影提升國小五年級學童英語聽力理解之研究. 應用在數學教學上能使學生問題解決能力提升。 1.經過六回的英語電影欣賞，不同字幕的三組之後測平均成績均較前測高。 2.觀賞中英語字幕組的學生的聽力理解測驗，成績平均表現均優於其他兩. 組。 3.中英語字幕的呈現方式未增加學生的認知負荷。探討利用「動態表徵」與「靜態表 1.使用動態表徵教學較使徵」教學對概念學習成效影響之研用靜態表徵，更有助於學究－以「波的重疊原理」單元為例生概念學習成效與保留成效的增進。 2. 接受動態表徵教學之學習者教接受靜態表徵者亦有較佳的教學成效。 3. 「動態表徵」教學較「靜態表徵」教學，對波的重疊原理單元能夠產生好的概念學習成效。. 9.

(17) 表 2-1 國內外學者對於多媒體呈現方式與學習成效的相關研究(續) 作者(年代) 陳凱盈(2010). 楊湘琳(2010). Wu, Chang, Chen, Yeh & Liu （2010）. 研究主題. 研究結果. 國小學生在不同媒介佛學教材之學習成效研究. 教學影片結合網路學習平台的數學補救教學成效. 比較動畫和圖形融入地球科學的教學成效. 10. 1.數位化教材比平面教材具有較高的學習成效；2. 下品下生教材顯著比上品上生教材有比較好的學習成效；3.高年級學習者比中低年級學習者的學習興趣與滿意度較高；4.資訊能力成績越高的學習者在學習興趣與滿意度呈顯著正相關。影片組的後測成績顯著優於課堂組 1 和課堂組 2，也就是使用影片的補救教學顯著優於課堂補救教學。影片組學生大多對數學課程持正向態度，大多數學生相信自己能把數學學好，即使遇到較複雜的數字問題或學習上有困難，也願意嘗試思考或詢問教師。 1.動畫模式的教學法是有效且可靠的。 2. 高先備知識學生在圖形組表現比較好；具低先備知識的學生在使用動畫組教學可以學得更好，。 3. 60％以上的學生對參加動畫組表示滿意，並持正向態度。.

(18) 表 2-1 國內外學者對於多媒體呈現方式與學習成效的相關研究(續) 作者(年代). 研究主題. 研究結果. Defeyter, Russo, & McPartlin (2009). 圖優效應在知覺記憶上的發展. van Garderen （2007）. 使用圖示教學提升數學文字題的解題能力的探究。. Cook（2006）. 認知負荷教材設計原則和先備知識在在科學教育上的影響。. 11. 1.不同年紀的測試者在圖優效應上有不同的成效。 2.在最年輕 7-10 歲這組的成效最好。 3.不同的記憶過程，在不同的發展階段有不同的貢獻。 1.使用圖示教學能促進三位學習障礙學生在一步驟與二步驟的數學文字題的解題能力。 1. 陳述的寫法並不完全適合學習者，圖像表徵是溝通科學思想的的本質方法。 2. 學習者的工作記憶有限，教學設計需減輕學習者的認知負荷。.

(19) 第二節認知負荷理論一、認知負荷理論的起源及意義：認知負荷理論的起源，最早可追溯到Miller （1956）在認知科學方面的研究。他首度提出人類的工作記憶容量是有限的概念，認為短期記憶一次可以處理的訊息字元為7±2個。Chase & Simon（1973）以區塊（chunk）的概念來呈現人類如何使用短期記憶，他們認為記憶成分的形成（chunking）又叫做基模的建構。後續學者Sweller的研究指出教學設計對學習者具有認知負荷上的影響，並探討認知負荷與教學效果的關係。接下來又有學者Paas & Van Merrienboer (1994)等人持續研究人類學習與問題解決的相關研究，才逐漸發展成認知負荷理論(Cognitive Load Theory, CLT)，對於後來的多媒體教學深具啟發性(Sweller, 1998)。認知負荷理論的定義，是當外在訊息被個體認知系統所接收時，會產生認知負荷量，而當教材的內容難易度或組織方式讓一個學習者的認知資源負荷量超載時，學習會受到阻礙(Sweller, 2010；Künsting & Wirth, 2007)。. 二、認知負荷的來源：認知負荷的來源是多向度的，包含因果要素（causal factors）以及評估要素（assessment factors）。因果要素是認知負荷的主要來源，包含學習者基本背景，例如：年齡、認知能力、認知型態或先備知識等；以及任務(環境)的特性，例如時間、壓力、噪音、工作複雜度等。任務與學習者的交互作用後，會產生一些不穩定因素，如成效、動機、激勵等因子影響認知負荷。在認知負荷的評估上，則包含心理負荷、心智努力、任務表現三個要素：(1)心智負荷（Mental Load）：受到任務或環境影響而產生。一部分會藉由學習者的心智努力去控制處理，另一部分學習者則不加以控制，直接表現於行為上，此一稱為自動化處理（automatic processing）。(2)心智努力（Mental Effort ）：指學習者為完成任務，所付出的能力或資源的工作。Paas（1992）認為心智努力可藉由量表衡量，作為認知負荷的指標，並可反應達成工作表現時所付出的認知成本與教材的有效性。(3)工作 12.

(20) 表現（Performance）是指學習者的表現。以下依Paas與van Merriënboer（1993）負荷來源的模式結構進行解說，其結構圖如圖2-2所示：因果要素. 評估要素. 任務 (環境). 心智負荷. 認知任務 (環境)交互作用. 負荷. 控制處理. 自動化處理. 心智努力. 學習者工作表現. 圖 2-2 認知負荷來源的模式結構圖. 三、認知負荷的類別與教材設計： Marcus, Cooper & Sweller（1996）於研究中指出學習者的先備經驗（prior experience）、教材的特性（nature of material）和教材的組織（organization of the material）等三個因素，在教學過程中會影響認知的負荷。Gerjets & Scheiter（2003）發現教學目標和處理策略亦是教學設計與認知負荷之間的中介因素，教學目標最重要的就是在於學習者本身基模的建構和自動化，因此提出以學習者學習歷程為主的概念架構如圖2-3，擴展了認知負荷理論。圖中學習者活動包含學習者的學習目標和處理策略，該活動及經由活動產生外在認知負荷與增生認知負荷的歷程會受到教師教學目標的影響，而專門知能則影響了內在認知負荷及學習者的處理 13.

(21) 策略。教材的複雜程度也會影響學習者的內在認知負荷。教師目標. 學習者活動教學設計. 學習者目標. 處理策略. 外在/增生認知負荷學習結. 專門知能內在認知負荷教材的複雜度. 圖 2-3 認知負荷概念架構圖 (改編自Gerjets & Scheiter, 2003) 若以教材設計的角度來看認知負荷，我們可以將它分為三個類別，分別是: 內在的認知負荷（intrinsic cognitive load），指的是教材本身的難易度，即教材內容性質，或各單元之間的相關程度。外在認知負荷(Extraneous Cognitive Load ) 所指的是教材內容的呈現方式，如教材的組織方式，單元的編排等等。增生認知負荷（Germane cognitive load）就是指學習者為了理解教材所付出的努力。內在的認知負荷為教材本身的難度，因此不能透過教材設計而有所影響；而外在認知負荷，對學習者而言是不需要的，因此，則可透過有效的教材設計的改良，以減少外在認知負荷（Mayer, 2003; Paas, 2003）。以下將三種認知負荷和教材設計的關係整理如表2-2:. 14. 果.

(22) 表 2-2 三種認知負荷類別彙整負荷類別. 特點. 負荷的來源. 降低/提升之方法. 內在認知負荷. 教材決定後就已決定。即教材本. 教材內容性質、要素結. 簡化教材元素間關聯. 身的難易度。. 構關聯程度有關。. 性。. 學習過程中外加的，會干擾學. 教材之組織與呈現方. 考量教材訊息的呈現方. 習，對學習沒有幫助，又被稱為. 式等有關。. 式等。. 雖會增加學習者之負荷感，但可. 教材呈現方式及學習. 吸引學習者專注於學. 輔助基模的建構與自動化，又稱. 活動對學習者的要求。習，或建立其基模如示. 外在認知負荷. 無效的認知負荷。增生認知負荷. 為有效的認知負荷。. 範練習等。. 四、認知負荷測量方式：在過去的研究中，認知負荷並沒有一個標準的測量方式（郭璟諭，2003）， Wierwille & Eggemeier（1993）二位學者對心智努力的測量提出主觀測量方法（subjective techniques）、生理測量方法（physiological techniques）和任務和績效測量方法（task and performance-based techniques）三種主要的測量方法，以下詳加敘述: （一）主觀衡量法（subjective techniques）假設學習者能自省，並將自己感知的負荷量化。如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。（二）生理衡量法（physiological techniques）此方法認為認知運作會反映於生理，造成生理上的改變，因此利用測量心跳、腦波、血壓等，來測量學習者的認知負荷。（三）任務與績效衡量法（task- and performance-based techniques）由客觀的任務困難度及學習成效，來推論學習者的心智努力程度，如：學習 15.

(23) 者所花費的學習時間、學習者的學習錯誤率等。 Paas、van Merriënboer及Adam（1994）比較主觀測量法與生理衡量法，發現主觀衡量方法的信度、效度、敏感度較生理衡量法佳。此外生理衡量法所使用的設備較昂貴，成本較高；而主觀的測量方式並不需要使用大量的儀器來輔助測驗，較為方便且經濟，因此主觀測量法是測量認知負荷最可行的方法（Paas, 2003； Sweller, 1998）。至於任務與表現衡量法雖然準確度高且可靠，但極少被使用，因為其最大的缺點就是當進行次要任務時也可能干擾主要任務，這樣容易使個體認知負荷增加而失去準確度（Paas, 2003）。 Paas, Tuovinen, Tabbers 與van Gerven（2003）歸納1988 年至2002 年間有關認知負荷的測量，大致上以尺度為七點量表或九點量表的主觀測量法為主。因此本研究即參考改編自Sweller、Paas、van Merriënboer等人(1998)的認知負荷七點量表來製作適合的認知負荷量表。. 第三節多媒體註記一、註記在紙本的閱讀行為中，註記行為在學習活動當中，一直扮演著重要的角色。通常在課堂上能邊聽講邊將重點畫下來或是做筆記的學生，會比那些不做任何註記活動的學生有更好的學習成效（Brown & Smiley, 1978）。為什麼學生在學習過程中需要做筆記呢？Slotte（2003）強調了兩個主要的原因：一是學生認為，記筆記可以幫助他們學習，另一種是學生認為這些筆記，將有助於複習學習材料。因此，這樣的讀書方法能幫助我們迅速提高學習效率。Marshall（1997）也提到註記除了可以增進閱讀者對閱讀材料的理解，更有研究者證實，當閱讀者在進行閱讀活動時，若能在閱讀物或書上做些有意義的註記，將會對後續閱讀者有所助益。二、多媒體註記根據 (Ovsiannikov, 1999)的調查結果中提到，一般人認為註記的用途主要可以 16.

(24) 分為四方面：記憶(remember)、思考(think)、釐清內容(clarify)和分享(share)。隨著網際網路的發達，網路使用者快速成長，數位內容與科技的蓬勃發展，再加上電子載具的流行，使得人們的閱讀行為較以往有很大的不同，因此目前有許多研究致力於註記系統的開發上(宋昭賢，2010)。如何把註記功能放在數位教材上，已逐漸成為. 許多研究者所關注的議題。目前雖已有研究者針對數位教材的註記功能進行研究（Kahan, Koivunen, Hommeaux, & Swick, 2001）；然而，這些研究多為系統與技術層次的研究，主要著重在系統開發方面，教育意涵（pedagogical meaning）層次的研究仍然不多(潘淑靜，2006)。在多媒體融入教學的環境中，越來越多老師透過影片數位教材供學生學習，若老師也能在所提供的影片數位教材中加入註記系統，讓學生可以在所使用的影片數位教材上進行註記，將有助於學生的學習 (邱建成，2012) 。Quade（1996）發現，在一個電腦化的教學環境下，學習者使用電腦註記所獲致的學習成效，會比用紙筆註記來的理想。線上多媒體註記系統曾被應用在大學生電腦軟體應用的課程中（Hwang, Sharples, & Wong, 2004）及探討簡易有效的多媒體即時貼對學習之影響應用於數位邏輯導論課程（Hwang, Peng, & Wong, 2005）。由上面眾多研究可以歸納，多媒體註記能提升學習成效，筆者蒐集了近年來國內外學者使用多媒體註記在提升教學成效上的研究彙整，如下面的表2-3：表 2-3 國內外學者使用多媒體註記在提升教學成效上的研究彙整表研究者(年代). 研究主題. 研究結果. 邱建成(2012). 探討數位影片註記對於學習成效的影響. 實驗結果顯示VAT學習教材對於言辭型與視覺型不同認知風格的學習者，在學習成效與認知負荷上都是顯著的。. Huang, Huang, & Lin, (2012). 以無所不在的英語學習系統談主被動學習型態和知覺易用性和有用性數位影片結合協同註記的影響. 無所不在英語學習系統對於主動或被動學習型態的學生都能提升學習成效 CVAS不僅促進學習興趣，也有效地提高知識組織。. 林宣妤(2012). 17.

(25) 表2-3國內外學者使用多媒體註記在提升教學成效上的研究彙整表(續) 研究者(年代). 研究主題. 研究結果. 余敏琪(2012). 線上影片註記環境下，認知風格、自我效能與認知負荷對註記行為與學習表現之影響. 潘鈺筠(2012). 國語科電子教科書註記與摘要提示對國小學生學習之影響. (1)影片註記自我效能對中層次線上影片註記行為具有顯著預測力。(2) 影片註記效能對認知負荷有顯著的負向預測力。(3)註記品質與高層次影片註記行為對學習表現皆具有顯著的預測力。國小學生使用國語科電子教科書做註記，以記憶形式的應用為最多，其次為闡述，最後則為思考；根據問卷. 王詩妮(2012). 多媒體註解輔助低閱讀能力學生在線上閱讀理解表現之成效. 徐章華(2011). 運用電子白板註記與摘要對國小學生社會科學習之影響. 楊凱婷(2010). 朱何敏(2010). 不同型態之多媒體註記工具對以英語為第二外語學生閱讀理解之影響. 應用線上註記系統開發具錯誤更正練習功能之英文寫作批閱工具. 18. 統計結果，顯示出國語科電子教科書註記功能對國小學生的學習具有正面的影響。有近80%的低閱讀能力學生認為使用多媒體註解的方式來輔助閱讀能提高閱讀意願與動機。有97%的學生認為使用多媒體註解可以幫助自己讀懂文章。一、由學生摘要課文大意在學習動機表現上會優於由老師摘要。二、由學生摘要課文大意、老師操作螢幕註記組對學習閱讀理解表現最佳。三、由老師或學生操作電子白板螢幕註記功能或是摘要大意對閱讀記憶均有正向影響。第一，無論對於場獨立或場依賴的學習者而言，學生自行註記比起老師提供註記更能增進閱讀理解的成效。此外，對場獨立的學生而言，學生自我註記組的閱讀成效比專家註記組好。然而，對場依賴的學生而言，專家註記組的閱讀成效沒有比學生註記組的成效好。線上註記系統的批閱練習機制及其功能的確改善了低分群學生的學習效益，並有效提升低分群學生在寫作及批閱上的表現。.

(26) 表2-3國內外學者使用多媒體註記在提升教學成效上的研究彙整表(續) 研究者(年代). 研究主題. 研究結果. 馮志銘(2010). 影片註記教學對國小高年級全球暖化概念學習成效之影響. 潘淑靜(2006). 探討多媒體註記工具應用於程序性知識的學習. (1)成就測驗部份：「個別註記影片教學組」後測成績顯著優於「傳統影片教學組」；「合作註記影片教學組」後測成績亦顯著優於「傳統影片教學組」；而「個別註記影片教學組」和「合作註記影片教學組」兩組間則無顯著差異。（1）學生個別註記量與學習成效有關，與過去應用於「敘述性知識」的. Glover, Xu, &. 結果相同。（2）多數的同學樂於使用『Vpen虛擬筆』進行各項學習活動。尤其有 90%的同學認為「文字註記」的功能對他們的學習是最有效的。註記在加強現有的知識和整合上下文的新知識上有明顯成效。. 線上註記的研究. Hardaker (2006) 多媒體註記在學習外語上的成效. Sakar & Ercetinw. 學習者較常使用視覺化註記多於文字或語音註記。受測者對註記和多媒體閱讀持有正面看法。. (2005) Hwang, Wang,. 使用分享機制能加強註記在學習成效上的效益。. 線上註記之研究. & Sharples(2004). 第四節多媒體融入英語科學習之相關研究與分析一、第二語言習得理論英語學習的理論相當多，在台灣英語學習是屬於第二語言的學習，所以我們在此探討第二語言學習相關理論。學習第二語言是個複雜的過程，其學習過程可能因為個人動機及學習過程中許多不同的內外在因素等影響而有所不同。第二語 19.

(27) 言的學習深受語言材料的輸入來源與學習情境的影響(陳淑惠，1998)。Krashen (1982)提出了第二語言習得理論，其理論包含五個假說分別是:習得與學得假說（the acquisition-learning hypothesis），自然順序假說（the natural order hypothesis），監控假說（the monitor hypothesis），輸入假說（the input hypothesis）與情意濾網假說（the affective filter hypothesis）。以下分別詳述之: (一) 習得與學習假說（the acquisition–learning hypothesis）：這項假說認為成人發展第二語言能力的方式有兩種，第一種為習得，亦即經由與人溝通來學習語言；第二種為學習，也就是透過學習語言的單字文法或知識來學習語言。以第一種方式而言，語言習得是在自然的情境發生的，就像兒童用唱唱跳跳的方式學習語言，通常不會察覺自己正在學習語言，只會以為正在和別人談話。其結果是在不知不覺中習得了文法的知識及能力，但是當聽到語言中的錯誤，只能知其然，而不知其所以然。而第二種學習語言的方式較為刻意，是有明確的步驟及方法來學習文法知識，這種方式有別於在不知不覺中習得語言 (Krashen，1998)。 (二) 自然順序假說（the natural order hypothesis）：這項假說認為文法規則習得的順序有一定順序的。有些文法結構，例如現在式會比未來式較早習得。但自然順序假設說並不認為所有學生都以同樣的順序習得文法，而是有個別差異存在的(Krashen，1998)。 (三) 監控假說（the monitor hypothesis）：此假設有兩個獨立的語言系統：一是有意識的(conscious)，一是潛意識的 (unconscious)。語言習得(language acquisition)是屬於潛意識系統，它與小孩學習第一語言、及第二語言非常相似，它需要自然、互動、有意義的溝通環境，學習者只在意語言習得是經由語言活用之潛意識過程；而語言學習(language learning) 指的是有意識系統，它被認為對錯誤的修正及規則的陳述，有很大的幫助，是規則學習的意識過程。習得有助於第二語言發展的流暢性(fluency)，而學習能幫助第二語言文法編輯的正確性(accuracy)。當心中的監控器啟動時，語言的使用者， 20.

(28) 會比較注意語言的形式(language form)而不重視上下文(context)，並有意識的編輯他所說的語言 (Krashen, 1998；賴國堂，2007) 。 (四) 輸入假說（the input hypothesis）：此假說認為第二語言學習中，要能讓語言習得(acquisition)發生，必須要輸入 (input)能使學習者理解的有意義語言(meaningful language)；而藉著情境的幫助，輸入的語言，可以稍高於學習者現有的語言能力。若學習者現有能力為i，那麼輸入程度稍高一點就是i+1。教學者使用教學方法來幫助學習者了解其所傳達的語料時，也是屬於i+1的概念(Krashen, 1998)。 (五) 情意濾網假說（the affective filter hypothesis）：這項假說認為學習者的心態是一個足以影響學習品質的最重要因素。在心情越輕鬆、越沒有壓力的情況下，越能輕易了解所接收的語料，學習效率就越高 (廖美玲，1999)；反之，則會降低學習內容的品質。因此營造一個無壓力、積極的、被接納的、以及能夠誘發學習者學習動機的學習環境，是語言教學的第一要件 (Krashen, 1998)。. 二、電腦輔助語言學習 Brown (1994）認為非英語系國家的英語教師，其本身受限於成長條件及文化背景，往往不容易靈活發揮溝通式教學法的特色，因此建議可以透過資訊科技產品來輔助教學(韋金龍，2001）。王甜妹（1998）認為因應時代潮流，應用多媒體電腦的輔助和網際網路便利的溝通環境，將使英語文的教與學不再受到環境的限制，反而因為讓多媒體電腦與英語教學的密切結合，激發師生的互動、提昇學生學習的最佳效果。Davies提到（2000）電腦輔助語言學習（computer-assisted language learning，CALL）應用軟體，包括文書處理軟體、電腦遊戲、電腦語料庫、網路化資源、電腦輔助語言學習課程軟體等，這些CALL 應用軟體是目前輔助語言學習的有效工具，值得我們進一步探索其更廣大的潛力與應用（劉繼仁， 2006）。因此，綜上學者所說，透過電腦多媒體的輔助來學習語言確實有其優勢，. 21.

(29) 也是幫助語言教學的ㄧ項利器。多媒體網路電腦輔助英語教學之優點可分為以下幾點來說明（王甜妹，1998；韋金龍，2001）：（一）增進學生接觸真實（authentic）語料及使用英語文的機會，培養英語溝通能力。國內的學生學習英語常受到環境的限制，使得學習成效不甚理想。透過多媒體網路電腦，教師可設計出各項教學活動，營造一個可使學生更真實練習英語的聽說能力的情境，如此應該有助於學生的英語溝通能力的提升。（二）配合個人興趣，引導學生主動參與：網路上的資源是相當豐富的，學生可依個人喜好尋找感興趣的教材來進行學習，如此應能提升主動學習的意願。（三）增進師生、同儕互動頻率：國內的班級人數普遍過多，師生與同儕之間的互動頻率受限於人數而顯得較低。利用電子郵件、社群網站的溝通方式，可提供不同於傳統課室中的互動溝通模式。（四）教學多元化：學生存在個別差異、因此學習風格也不相同，傳統的講授法教學方式，實在無法周延地照顧到每一個學生。多媒體網路電腦可提供更多樣、更多元的學習方式，可讓教學達成以學生為中心的理想，並進而提昇學習成效。（五）資源分享、協同合作：教師的教學資源、研究成果，以及學生的作品均可發佈於網站上，以實現分享資源，達成互助合作、共同成長的目的。教師擁有專業自主權去決定適合自己的教學策略與教學活動，傳統的英語教學活動或許也能達到教學目標與提升學習成效，但不可諱言的是電腦輔助語言學習(CALL)確實具有多項優點，英語結合網路多媒體電腦教學也有其必要性（Bowles，2004）。. 第五節小結英語學習是國際趨勢，而許多研究指出英語學習在真實或模擬真實的情境中，方能得到最大效益(林慧玲，2012；Krashen, 1982)。韋金龍（2001）認為多數學生的內發性(intrinsic)學習動機不夠強，整體大環境又限制了使用英語的機會，因. 22.

(30) 此教師若要落實溝通式教學之精神，則需多採用真實教材(authentic material) (Brown, 1994)。學習情境是學習一種語言時的重要因素，但因台灣並非英語系國家，故要營造一個讓學童聽、說、讀、寫一起來，並有高度互動性的英語學習環境，故電腦資訊及網路絕對是一項極佳的工具。而且在語言學習上，發音是很重要的的課題，所以如果無法由外籍教師擔任教學的工作時，利用電腦輔助語言學習來協助教學會是一個很好的方式（Abraham, 2008）。但是要注意的是不當的多媒體影片教學會提高學童的認知負荷，因此在設計教材時，要符合分割原則 (Segmentation Principle)來降低學童的認知負荷。也就是當多媒體教材被分割成數個小片段時，學習者才有足夠的時間及能力從每一個片段中選擇文字及影像並加以組織及整合後，再進入下一片段；反之，若多媒體教材以連續的方式播放，學習者能夠從第一個片段中選擇文字及影像，但當學習者忙於組織及整合被選擇的文字及影像時，便被要求對於接連呈現的訊息做選擇文字及影像的工作，造成學習者雙重通道皆超過認知負荷的情況 (Mayer & Moreno, 2003) 。因此我們使用影片註記系統來幫助學童學習。因為影片註記系統可以讓學童根據自己的先備知識，在觀看影片的過程中，即時在不懂之處加上註記，讓學童在觀看之後，可以根據先前的註記，作更進一步的查詢或複習。所以用影片註記系統輔助英語學習，能夠讓學童不會因認知負荷量超載而影響學習成效，如此應可以發揮多媒體影片教學的優勢，使學童融入影片所提供的模擬情境中學習，進而提升英語科學習成效。. 23.

(31) 第三章. 研究方法. 本章共分為五小節，第一節為研究流程、第二節為研究設計、第三節為研究對象、第四節為研究工具、第五節為資料分析與處理。. 第一節研究流程. 一、研究流程本研究旨在探討不同教學法即影片註記系統教學和一般傳統式影片教學，對國小六年級學習成效之影響。並分析實驗教學對不同學習成就的學童之學習成效差異以及不同學習成就的學童在認知負荷上的差異。本研究流程圖如3-1所示，並敘述如下: (1)閱讀文獻並蒐集相關資訊，探究各研究學者的理論基礎，並確定研究主題。 (2)在正式確定研究主題與研究目的之後，開始設計研究方法。 (3)於教學實驗前熟悉影片註記系統的介面與操作，編制和選用研究工具:英語科學習成就測驗、認知負荷量表。 (4)選定研究對象，進行英語科學習成就測驗的預試。 (5)開始進行實驗教學前，分別對實驗組和控制組學生進行英語科學習成就前測測驗。 (6)進行為期四週的教學實驗，在實驗結束後，進行英語科學習成就後測測驗，以便了解兩組學童在經過教學實驗後學習成效的改變情形。同時讓實驗組學生進行認知負荷量表測驗。 (7)將所得到的資料進行資料處理和統計分析，整理研究過程及統計分析的資料與結果，整理歸納後撰寫成研究論文。. 24.

(32) 相關文獻蒐集與探討. 決定論文主題. 確定研究方法. 研究工具的編製與選用. 選定研究對象. 實驗組:成就測驗(前測)、認知負荷量表控制組:成就測驗(前測). 教學實驗處理. 教學實驗處理. 實驗組:影片註記系統教學. 控制組:傳統式影片教學. 成就測驗(後測)、認知負荷量表. 資料分析、統計及撰寫研究報告. 圖 3-1 研究流程圖. 25.

(33) 第二節研究設計本實驗採用準實驗設計研究法（quasi-experimental design），以苗栗縣英語教學資源中心所錄製的百分百快樂學英文影片為主題，將研究對象分為實驗組和控制組，實驗組接受影片註記系統教學；控制組接受傳統式影片教學，並藉由實施學習成就前後測進行比較實驗組與控制組織學習成效的差異。本研究在實驗前，實驗組與控制組均接受學習成就測驗之前測，以此前測為共變項，接著實驗組進行影片註記系統教學實驗，於教學實驗結束後，實驗組與控制組均接受學習成就測驗之後測。以下為本實驗設計的研究變項之間的關係架構圖，如圖3-2所示。. 控制變項: 教學環境、設備、教學時間、教學內容、授課教師。. 1.不同教學法之學習成效自變項: 教學法。影片註記系統教學傳統式影片教學. 2.不同學業成就學生之學習依變項:. 成效 3.不同學業成就學生之認知. 學習成就測驗之後測、認知負荷. 負荷. 共變項: 學習成就測驗之前測. 圖 3-2 研究架構圖一、自變項：本研究的自變項為教學法實驗組進行影片註記系統英語科教學。其課程內容以苗栗縣英語教學資源中心所錄製的百分百快樂學英文影片為主。控制組進行與實驗組相同的課程，實施傳統式影片教學。二、依變項：為英語學習成就與認知負荷兩項。. 26.

(34) (一)英語學習成就：指實驗組與控制組在研究者自編之英語學習成就測驗之得分。 (二)認知負荷：指實驗組與控制組在研究者修訂之認知負荷量表後測之得分。三、控制變項： (一)實驗環境：兩組的教學皆在電腦教室。 (二)設備：實施英語學習成就測驗時，測驗的內容、器具皆為一致。 (三)教學時間：實驗組和控制組的教學皆為每週兩節，為期四週，利用學校的英語科課程時間，共進行320小時。 (四)教學內容：本實驗所進行的教學內容為苗栗縣英語教學資源中心所錄製的百分百快樂學英文影片，共分為四個單元。 (五)授課教師：實驗組和控制組的教學者一致。四、共變項: 兩組學生雖然皆為常態編班組成，為求慎重起見，仍然進行前測，以「學習成就測驗之前測」為共變項，排除實驗前的兩組差異。本實驗的研究設計製表呈現如表3-1，針對本研究的研究目的及研究問題，茲提出本研究的假設如下：一、接受影片註記系統教學的實驗組，其英語學習成就顯著優於接受傳統式影片教學的控制組。二、在接受影片註記系統教學後，實驗組的學童皆能降低認知負荷。表 3-1 實驗設計表組別. 教學法. 前測. 控制組. 傳統式影片教學. O1. 實驗組. 影片註記系統教學. O3. X：為實驗處理，接受研究者設計之影片註記系統融入英語科教學的教學活動。 O1、O3：為前測，接受英語學習成就前測測驗、認知負荷量表。 O2、O4：為後測，接受英語學習成就後測測驗、認知負荷量表。. 27. 實驗處理. 後測 O2. X. O4.

(35) 第三節研究對象本實驗的對象是苗栗縣某國小六年級兩個班級的學童，一班為實驗組，人數 30人；另一班控制組，人數30人。實驗組是使用影片註記系統來教學；而控制組則是採用傳統式影片教學。. 第四節研究工具本研究採用的研究工具共四部分「學習成就測驗之前後測」、「影片註記系統」及「認知負荷量表」、「教學活動設計」，說明如下：. 一、學習成就測驗之前後測本研究使用苗栗縣英語教學資源中心所錄製的百分百快樂學英文影片為實驗內容，並進行學習成就測驗之前後測之編製，編製流程和說明如下：（一）擬定題目根據苗栗縣英語教學資源中心所錄製的百分百快樂學英文影片之教材內容，編製學習成就測驗之前後測試題。 (二)專家效度試題依據 Bloom 等人於 1956 年提出的認知領域教育目標分類進行分析，本研究以理解、應用進行試題內容分析，並編製雙向細目表，待成就測驗編製完成後，經由兩位教學經驗豐富的英語老師和一位大學教授等，共三位專家學者，詳細查閱、檢核並修正，進行專家內容效度的審核，最後參考他們所提供之意見，加以歸納統整，因此試題具專家效度。（三）進行預試前後測編製完成且進行專家效度評鑑後，接著進行預試，並將結果進行難易度及鑑別度分析，最後確定正式的施測試題。難易度分析:難度分析目的在於考驗試題的難易程度。對於試題難度的計算，係以全體受試樣本得分最高 27﹪為高分組，得分最低 27﹪為低分組，取某試題高分組答對率與低分組答對率的平 28.

(36) 均數，即為該試題的難度。難易度指數越大，表示該試題越容易；反之則表示愈困難。鑑別度是為了瞭解各個試題的功能是否與整個測驗的功能相符合，並能夠有效且正確地把高能力學生和低能力學生辨別出（周東山，1997）。鑑別度的計算方式為：D=PH-PL 也就是每個試題的高分組答對人數的百分比(PH) 減去每個試題的低分組答對人數的百分比(PL)。D 值介於+1.00~-1.00 之間；且 D 值愈大，表示鑑別力愈高。若 D 值為 0，則無鑑別作用；若為負，則鑑別力為反向作用。美國學者 Ebel 與 Frisbie（1991）提出的鑑別度評鑑標準，如表 3-2 所示。表 3 - 2 鑑別度評鑑標準鑑別度. 試題評鑑. 0.40 以上. 非常優良優良，可能需要稍做修改尚可，但需要修改劣，需要淘汰或加以修改. 0.30~0.39 0.20~0.29 0.19 以上資料來源：Ebel & Frisbie（1979）. 本研究依據預試試題之鑑別度與難度的分析結果，刪除無效樣本，刪除題目難度.20 以下和.80 以上、鑑別度.30 以下之題目，保留合適之二十五題編為正式測驗題目。 (四)信度分析為了確認測驗的內部一致性，將正式成就測驗試題進行 Cronbach’s α 信度係數分析其一致性，以確認本測驗試題所得的測驗結果之一致性。α 值(信度係數) 在 0.5 至 0.75 間，是可接受的；高於 0.7 時，為高信度，表示具有高度一致性 (Nunnaly，1978)。也就是說，α 值愈大，則表示試題間的一致性愈高。. 二.影片註記系統VAM 為了讓學生在看影音教材時有更好的學習成果，於是設計出影片註記系統 VAM(video annotation maker)來加強學習，VAM方便使用者加入註記而不需要複. 29.

(37) 雜的過程，提供各式各樣的傳統註記工具在圖形使用者介面(GUI)。圖3-3為VAM 的圖形使用者介面，主要透過Adobe Flash Professional CS5 來開發。GUI 主要由四個部分組成，影片顯示區域、註記工具欄、註記時間表、單字查詢欄。. 圖 3-3 Video Annotation Maker(VAM)的介面 VAM 系統介面的主要目的如下：（1）在學習材料中加入不同顏色的圖形和文本註記來強調重要的內容，並允許這些註記在正確的時間出現在屏幕上。（2）使學習者能夠清除以前的註釋設置了一個新的註釋。大多數學生用圖形和文字註記來突顯出重要的內容，這些註記將有助於他們作重點複習。在VAM的中間為影片顯示區域，影音教材在此播放讓學習者閱讀，使用者可以在影片顯示區域上做任何的註記，以及停止目前播放中的影片。註記工具欄提供傳統的註記功能，如鉛筆、線條、圓形、矩形、橡皮擦和文字工具。使用者可以依照自己的想法在影片教材上加上各種的註記。在此系統中，鉛筆工具可以讓使用者作隨意地畫線。線跟箭頭工具可以繪製直線和箭頭。矩形跟圓形工具可以讓使用者在影片的重要區域做上記號。文字工具提供使用者輸入. 30.

(38) 文字。橡皮擦可以讓使用者用此工具清除不必要的解。此外，在影片顯示區域，每個功能提供不同的顏色來滿足使用者的繪製需求。註記時間表能記錄註記時間和註記工具類型，讓使用者輕易地在影片上察看各種註記。加上註記之後，影片顯示區域會展示加上去的註記。最後，在單字查詢欄中，使用者可以查詢單字並把查到的單字解釋結果，放到右邊的欄位裡。. 三、認知負荷量表在眾多的認知負荷測量方法中，主觀衡量方法的信度、效度、敏感度較生理衡量法佳（Paas, van Merriënboer, & Adam, 1994）。且主觀的測量方式並不需要使用大量的儀器來輔助測驗，較生理衡量法來的方便且經濟，因此主觀測量法是測量認知負荷最可行的方法（Paas, 2003; Sweller, 1998）。Paas、Tuovinen、Tabbers & van Gerven（2003）歸納1988年至2002年間有關認知負荷的測量，大致上以尺度為七點量表或九點量表的主觀測量法為主。因此本研究即參考改編自Sweller、 Paas、van Merriënboer等人(1998)的認知負荷七點量表來製作適合的認知負荷量表。. 四、教學活動設計本研究以苗栗縣英語教學資源中心所錄製的百分百快樂學英文影片為課程內容，分成四個單元，分別是「Unit1 Grocery Store」、「Unit2 Basketball」、「Unit3 Visiting the Doctor」、「Unit4 Train station」。根據單元目標及教材內容，將課程內容及教學流程設計成教學活動(如附錄八)，實驗組使用影片註記系統進行教學，而控制組則以傳統式影片教學為主。. 31.

(39) 圖 3-4 影片註記系統教學實況. 圖 3-5 學生接受影片註記系統教學情形. 32.

(40) 圖 3-6 學生使用影片註記系統實況. 圖 3-7 教師講解教材影片內容. 33.

(41) 第五節資料分析與處理本研究的資料處理與分析的部分採用社會科學套裝軟體 SPSS for Windows 進行統計分析。資料分析分為四個部分，以下為各部分資料分析處理的方法：一、探討影片註記系統教學與傳統式影片教學，在學習成就測驗表現是否有顯著差異。統計分析以「後測分數」為依變項，「教學法」為自變項，「前測分數」為共變項，採「單因子共變數分析」來探討不同教學法的學習者在學習成效是否有顯著的差異。二、探討高學業成就與低學業成就之學習者，透過影片註記系統教學在學習成效表現是否有顯著差異。統計方法以「t-test」來檢驗高學業成就與低學業成就之學習者在學習成效是否達顯著差異。三、探討學習者在使用影片註記系統時的註記次數與進步幅度上是否有相關。統計方法以「皮爾森相關係數」來檢驗學習者在使用影片註記系統時的註記次數與進步幅度之相關性分析。四、探討影片註記系統教學在學童認知負荷上的影響。統計方式以「t-test」來檢驗在經過影片註記系統教學法後，學童之認知負荷能否有所降低。五、實驗組學生對影片註記系統的滿意度調查。讓實驗組學生在使用了影片註記系統後填寫滿意度調查表，以了解學生對影片註記系統的看法及意見。. 34.

(42) 第四章研究結果與討論本章將研究實驗所得的數據進行資料分析處理，並對研究發現加以討論。全章共分五節敘述，第一節為不同教學方法對學習成就的影響，第二節為影片註記系統教學對不同學業成就學童的影響，第三節為註記次數與進步幅度之相關性分析，第四節為影片註記系統教學在學童認知負荷上的影響。第五節為實驗組學生對影片註記系統的滿意度調查結果分析。以下分述之：. 第一節不同教學方法對學習成就的影響本節主要分析實驗組在使用本系統英語科教學後，與傳統影片教學的控制組，在英語學習成效的差異情形。分析時，以不同教學方法為自變項，以學生在英語學習成就測驗的後測分數為依變項，並以英語學習成就測驗的前測分數為共變項，進行單因子共變數分析。一、組內迴歸係數同質性檢定進行共變數分析之前，需先檢定組內迴歸係數同質性的假定，組內迴歸係數同質性檢定的目的是在檢定各實驗處理組內，各分組的自變項與共變項間是否有顯著的交互作用，如果交互作用的檢定達到顯著，表示自變項與共變項間，互有影響的關係，這樣就違反組內迴歸係數同質性的假定；相反的，如果自變項與共變項間的交互作用顯著，代表未違反組內迴歸係數同質性的假定。本研究的自變項有「不同教學方法」一項，因此在進行組內迴歸係數同質性檢定時，宜採用「單因子共變數分析」來進行其迴歸斜率同質性檢定。表 4-1 不同教學方法之學習成就前後測之敘述統計表平均數分組. 標準差. 個數前測. 後測. 前測. 後測. 實驗組. 30. 53.63. 75.27. 17.22. 16.55. 控制組. 30. 51.5. 61.37. 20.59. 16.82. 35.

(43) 由表4-1 可知，二組學生的英語學習成就測驗，後測平均數皆高於前測平均數，實驗組學生後測平均數高於控制組後測平均數，實驗組和控制組分數上的差異是否達到統計上的顯著性，必須再以共變數分析進行檢定，在進行共變數分析之前，先檢定組內迴歸係數同質性之假定。表 4-2 影片註記系統融入教學與傳統式影片教學組內迴歸係數同質性檢定表來源. 型 III 平方和. 自由度. 平均平方和. F. 顯著性. 組別 * 前測成績. 249.438. 1. 249.438. 1.334. .253. 誤差. 10469.583. 56. 186.957. a. R 平方 = .450 (調過後的 R 平方 = .421). 表4-2 為組內迴歸係數同質性檢定之結果(組別*前測成績列之數據)，F檢定為1.334，顯著性為.253>.05，未達.05 的顯著水準，接受虛無假設，表示兩組迴歸線的斜率相同，亦即共變項(前測成績)與依變項(後測成績)的關係不會因自變項各處理水準的不同而有所差異，符合共變數分析中組內迴歸係數同質性的假定，可以繼續共變數分析。二、單因子共變數分析以英語學習成就測驗前測成績為共變項，後測成績為依變項，不同教學方法為自變項，進行共變數分析，減少前測成績所產生的影響後，考驗兩組之間是否有顯著差異。表 4-3 影片註記系統融入教學與傳統式影片教學單因子共變數分析表來源. 型 III 平方和. 自由度. 平均平方和. F. 顯著性. 淨相關 Eta 平方. 前測成績. 5429.812. 1. 5429.812. 28.874. .000. .336. 組別. 2454.377. 1. 2454.377. 13.052. 誤差. 10719.021. 57. 188.053. .001. **. .186. a. R 平方 = .437 (調過後的 R 平方 = .417). 表4-3顯示，排除共變項（前測成績）對依變項（後測成績）的影響力後， F檢定為13.052，顯著性為.001<.01，達到.01 顯著水準，表示後測成績會因實驗樣本接受實驗處理（自變項）的不同，而有顯著差異，即排除前測成績影響 36.

(44) 後，影片註記系統教學的實驗組，比傳統式影片教學的控制組學習成效顯著。. 第二節影片註記系統教學對不同學業成就學童的影響本節主要是分析實驗組學生在使用影片註記系統融入英語科教學後，對不同學習能力的學生，其英語科的學習成就是否有顯著差異。本研究對實驗組學生進行分組，將英語學期成績前35%的學生共10人，視為高學業成就組；將英語學期成績後35%的學生共10人，視為低學業成就組，兩組學生數學成就測驗前、後測的敘述統計和t檢定，以下分述之：一、敘述統計：兩組學生數學成就測驗前、後測的敘述統計，如表4-4所示。表 4-4 不同學業成就學生之學習成就前後測之敘述統計表平均數分組. 標準差. 個數前測. 後測. 前測. 後測. 高學業成就組. 10. 66.5. 87.9. 14.01. 6.84. 低學業成就組. 10. 41.5. 64.3. 10.43. 17.88. 由表4-4可知，高學業成就組學生後測平均數(M=87.9)高於前測平均數(66.5)，低學業成就組學生後測平均數(M=64.3)也高於前測平均數(41.5)。高學業成就組學生後測平均數(M=87.9)高於低學業成就組後測平均數(M=64.3)，兩組分數上的差異是否達到統計上的顯著性，必須再進行t檢定。二、t檢定：接下來，我們以獨立樣本t檢定分析高低學業成就組成就測驗後測得分情形，並把結果整理成下表4-5：表 4-5 高低學業成就學童之成就測驗後測 t 檢定摘要表組別. 變項. 個數. 平均數. 標準差. t值. 淨相關 Eta 平方. 高學業成就組. 後測分數. 10. 87.9. 6.84. 3.899*. .458. 低學業成就組. 後測分數. 10. 64.3. 17.88. 37.

(45) 從表4-5中發現，高低學業成就組學童其成就測驗後測的分數有顯著不同，獨立樣本考驗t統計量=3.899（p=.002<.05），達到.05顯著水準，表示高學業成就組的後測分數（M=87.9）的顯著高於低學業成就組的後測分數（M=64.3），淨相關Eta平方(淨η2)為.458，也就是自變項在排除共變項的影響後，對依變項的解釋變異為45.8%。換句話說，影片註記系統教學對高學業成就組學童與低學業成就組學童其成就測驗後測的分數有顯著差異，且高學業成就組學童與低學業成就組學童其成就測驗後測的分數間的關係屬高度關聯強度關係(η2>.138)。. 第三節註記次數與進步幅度之相關性分析這節我們要探討的是實驗組學生在使用影片註記系統時的註記次數與進步幅度之相關性分析，所謂的進步幅度所指的就是後測成績減去前測成績後的分數。經皮爾森積差相關分析結果發現，如表 4-6 所示，學生的註記次數與進步幅度呈正相關(相關性=.822)。表 4-6 註記次數與進步幅度之相關性分析註記次數註記次數. Pearson 相關. 進步幅度 1. 顯著性 (雙尾) 個數進步幅度. Pearson 相關顯著性 (雙尾) 個數. .822** .000. 30. 30. .822**. 1. .000 30. 30. **. 在顯著水準為0.01時 (雙尾)，相關顯著。. 這代表學生在進行影片註記學習活動時，註記次數量越多的同學，就越能夠透過影片註記系統來提高學習成效。. 38.

(46) 進步幅度. 註記次數. 圖 4-1 註記次數與進步幅度之相關性分布圖. 第四節影片註記系統教學在學童認知負荷上的影響一、認知負荷總量表首先，以獨立樣本 t 檢定分析實驗組認知負荷總量表前後測得分情形，從表 4-7 可以看出，實驗組認知負荷後測平均數(6.733)低於實驗組認知負荷前測平均數(10.4)，且達顯著水準（p＜.05），也就是說，影片註記系統對降低學生的認知負荷是有顯著差異。表 4-7 認知負荷總量表之 t 檢定摘要表變項. 組別. 個數. 平均數. 標準差. t值. 淨相關 Eta 平方. 前測分數. 30. 10.4. 5.39. 3.446**. .170. 後測分數. 30. 6.733. 2.21. 認知負荷 **. p＜.01 從表4-7中發現，實驗組學童其認知負荷前後測的分數有顯著不同，獨立樣. 本考驗t統計量=3.446（p=.001<.01），達到.01顯著水準，表示後測分數（M=6.733）顯著的低於前測分數（M=10.4），淨相關Eta平方(淨η2)為.170，也就是自變項在 39.