第二章 文獻探討
第一節 電子書的意涵
電子書一詞有著多重意涵。就硬體面而言，它指的是具有特殊界面設計、用 於呈現電子文件的可攜式電子閱讀器（Lemken, 1999）。它可能是具有貼標籤、記 筆記等閱讀輔助功能的小型特製電腦，如 Press（2000）所評介的 Rocket Ebook 和 Softbook，也可能是 MIT Media Lab 所研發的「電子紙書」（electronic paper books）（Jacobson, Comiskey, Turner, Albert, & Tsao, 1997）。就軟體面而言，它是 專為閱讀特定格式之文件所發展的閱讀軟體，如 Microsoft Reader（2005）和 Adobe Acrobat Ebook Reader（Adobe Reader, 2005）等。就內容面而言，電子書通常意指 透過網路可隨選閱讀或下載的多媒體文件，或燒錄在光碟或 SD 記憶卡上的各種 數位內容。本研究著重於電子書的內容面，主要探討電子教科書的內容呈現方 式。本章所做之文獻探討亦著重於此。
第二節 電子書與電子教科書的發展
關於電子教科書的設計方面，早期的研究大都著重於超文本（hypertext）技 術的應用，建立文件內或文件與文件之間的連結，讓使用者可以進行非線性的文 件瀏覽與資料搜尋。例如美國 Bellcore 公司 Egan 等人所發展的 SuperBook 即屬 超文本瀏覽系統（Egan, Remde, Gomez, Landauer, Eberhardt, & Lochbaum, 1989）。
他們的研究結果顯示，使用 SuperBook 學習統計學的學生比使用紙本的學生得以
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更快速而正確地尋得所需知識，而且學生也普遍比較喜歡使用超文本教材。在另 一名為 CORE 計畫的研究中，Egan 等人使用 SuperBook 系統建置了一套化學期 刊論文線上查詢系統，亦獲得類似的結論，亦即使用 SuperBook 的化學研究者可 以更便利地尋獲研究所須之期刊資料（Egan, Lesk, Ketchum, Lochbaum, Remde, Littman, & Landauer, 1991）。
再以英國 Strathclyde 大學的多位研究者所進行的一系列相關研究為例，其中 Crestani & Ntioudis（2001）和 Landoni, Crestani, & Melucci（2002）等人將現成的 紙本教科書自動轉換成超文本教材。他們所發展的轉換工具可自動針對教材中文 意相關的片段建立超連結，包括索引項目與頁面之間的連結、內容相似的頁面之 間的連結、意思近似的專有名詞之間的連結等等。讀者可透過這些超連結快速找 到教材中的相關內容。在 EBONI（Electronic Book ON-screen Interface）計畫中，
Wilson（2002）的研究重點一樣著重於透過超連結的建立，使讀者可以方便且快 速地找到電子教材中的資料。在同一計畫下，Wilson, Landoni 和 Gibbs（2003）
等人進一步針對三本網際網路上的電子教科書進行評鑑，試圖了解教材設計對於 學習的影響。其研究結果指出，讀者希望電子書能保留紙本教科書的某些特色，
這些特色包括提供方便閱讀者查詢的索引（index），提高可讀性的精緻排版與精 美的圖片和圖解，讓讀者了解閱讀進度的頁碼標示，較不會讓人感到疲累的頁面 長度，以及可讓讀者畫重點與做筆記的功能。但除了保留紙本書的特色之外，使 用者同時又希望電子教科書能利用電腦多媒體技術提供額外的閱讀輔助功能，例
如使用適當的文字配色以增加可讀性、提供獨立視窗觀看圖片或圖解以比對本文 內容、頁面之間的超連結、快速搜尋書中內容、提供線上解題及線上實驗等功能。
註記筆記是在電子書中較不容易實現的紙本書功能。Microsoft Reader（2005）
允許使用者在頁面上畫記，但是當改變文字大小使得頁面排版產生變化時，這些 畫記的線條並不能隨著文字而移動，因此而使得畫記出現在不正確的位置。
Golovchinsky 與 Denoue（2002）針對此一問題進行研究，透過分段向量化的技巧，
設計出能讓畫記線條隨著文字排版而縮放變化的效果。
隨著資訊擷取（information retrieval）技術的發展，許多研究者也逐漸將此技 術運用於電子書之中。美國 Palo Alto Research Center 的幾位研究者即以方便使用 者 快 速 瀏 覽 與 搜 尋 電 子 書 中 的 資 訊 為 目 標 ， 採 用 概 念 塑 模 （ conceptual modelling）、擴散觸發（spreading activation）及字詞同現（word co-occurrence）
等方法，突破一般搜尋方式的侷限，得以根據使用者所輸入的主題關鍵詞，自動 產生與此主題相關的索引（Chi, Hong, Heiser, & Card, 2004）。後來 Chi, Hong, Gumbrecht 和 Card（2005）更進一步加強了這個系統的功能，使得當滑鼠停留在 某一索引項目上方時，系統可以顯示內文的摘錄；而當使用者閱讀內文時，系統 也會根據使用者所輸入之關鍵詞自動判斷與此關鍵詞相關的文句，並以醒目的顏 色標示之。例如使用者若是輸入「炭疽病的徵狀」這個搜尋關鍵詞，系統將會找 出「鼻塞、關節疼痛、疲勞」等徵狀，並將其清楚標示於書中。這些功能均實作 於他們所發展的三維度電子書系統 3Book（Card, Hong, Mackinlay, & Chi, 2004;
Hong, Chi, & Card, 2005）之中。以上系統雖能增進讀者搜尋所需資訊之效率，對 於瀏覽式閱讀（skimming）與再次閱讀（re-reading）有其便利性，但對於初次閱 讀電子書內容的讀者而言，以上功能並無法幫助理解。
同樣奠基於資訊擷取技術，Sun, Harper 和 Watt（2004）等人所做的研究著眼 於以使用者界面設計來幫助讀者理解電子書之內容。他們以資訊擷取技術分析出 電子書的組織（organization）、敘事結構（narrative structure）和主旨結構（thematic structure），並以三種不同的圖解方式顯示之，希望能藉此幫助讀者理解大部頭電 子書籍（如長篇小說）之內容。此種以大部頭書籍為對象之界面設計方式仍然只 是為了方便讀者快速搜尋、查閱資料之用，雖有助於了解一本書的概要，對於閱 讀教科書的目的—真正理解書中內容並不適用。此外，Sun 等人的研究並未有實 驗研究結果顯示其設計成品之有效性。國內的黃嘉能（1999）和陳金輝（2002）
等人以提升電子書與電子文件閱讀理解為系統設計目標，他們所發展的系統以切 割（Slicing）的概念將文件分解，透過本質論的分析，將書本以結構化的方式儲 存，配合使用者設定檔以達到電子書的個人化。但此兩項研究均著重於針對個別 使用者提供閱讀難度的選擇，並未針對學習內容本身提供閱讀輔助功能。
第三節 程式設計電子化教材
關於電子教科書在程式設計教學的應用方面，Schwarz, Brusilovsky 和 Weber
（1996）等人由線上教學的觀點，探討如何將解題環境的互動功能與智慧型教學 系統的智慧型功能融入 LISP 程式設計教材中，而提出了 I3-textbooks 的設計方式。
所謂 I3指的是整合（integrated）＋互動（interactive）＋智慧（intelligent）。他們 同時發展了一套名為 ELM-ART 的 I3-textbook。ELM-ART 提供了一個新型態的 電子書範例，除了具備一般電子教科書的特性，還提供了程式設計的互動環境與 智慧型教學系統功能（Brusilovsky, Schwarz, & Weber, 1996）。接著 Brusilovsky, Eklund 和 Schwarz（1998）等人又由適性化的角度切入，指出網路教學所使用的 電子化教材普遍均由學生自行閱讀，無法由老師在場解說，而學生的背景、程度 高低以及學習目標又各不相同，因此，他們認為有必要提供一套開發適性化電子 教科書的軟體工具。他們所發展的 InterBook 開發工具讓電子教科書作者可以在 MS Word 檔案中加入解說概念的註解，並針對每一單元說明先備知識、學習背 景、與預期成果等，期能提供進階導覽與適性化的特色。經過多年的發展，
ELM-ART 形成了一個多功能的 web 教學系統（Weber & Brusilovsky, 2001）。
ELM-ART 將所有知識分成小單元，將這些知識單元與測驗題目以概念網路
（conceptual network）加以組織，並將使用者對這些小單元的了解程度以解題測 驗結果為依據，分為四種狀態，據此定義出使用者模型，再根據使用者模型將通 往各單元的連結以不同顏色的符號標示，以表示使用者學習各單元的狀態。系統
並能對於下一個閱讀的主題提出建議，從而達到個人化的課程安排。此種將課文 內容分解為小單元，並以解題測驗為主體的編排方式乃是針對 LISP 程式語言量 身訂做，對於一般程式語言之教材而言並不適用。
Hitz & Kögeler（1997）根據他們在維也納大學發展互動式 C++網路教學課程 的經驗，指出互動式教材應分為課文、參考資料、及實用性知識這三個結構層次 進行設計，並為使用者提供內建的程式設計環境支援。此外，符合人體工學的頁 面設計也是重要的議題。在程式設計環境方面，為了支援多使用者同時上網學 習，他們採用 CGI 技術進行遠端編譯與執行。Martinez-Unanue, Paredes-Velasco, Urquiza-Fuentes 和 Velazquez-Iturbide（2002）等人則針對數套程式設計軟體工具 和電子書加以分析比較後指出，電子書的製作還有一些值得繼續改進的方向，例 如：應突破靜態資料的呈現，提供學生一個動態的學習環境，尤應提供更好的演 算法動畫和程式執行與程式分析的功能，甚至應以自動機理論為基礎，發展出允 許使用者輸入任意公式或有限狀態機（finite state automata）的電子書。
國內則有鄭勝仁（2002）建構了學習電子書系統，並以修習 Java 程式語言課 程的大一學生為對象進行實驗。此系統記錄了學生使用註記模組所做的學習歷 程，並根據學生的畫記狀態及老師的畫記狀態評估每位學生的能力指標，另根據 學生的學習狀態提供適合的學習資源及學習建議。實驗結果顯示學生使用電子書 的時間、討論文章數、每位學生使用學習字典的次數、以及使用案例式知識庫的 次數均大幅提高。此外，超過七成的同學同意該系統可提高學生閱讀電子書的意
願並且對於學習有幫助。
第四節 電子化教材的設計考量
雖然電子媒體的功能與紙本書籍相比強大許多，使用電子書對於學習而言卻 也有一些負面的影響。研究者指出電子化教材所可能帶來的問題包括：電子教材 需要額外的設備才能閱讀、長時間閱讀電子化教材容易疲累、電子化教材的可讀 性較低（Shiratuddin, Hassan, & Landoni, 2003）、電子書欠缺字體放大功能致使視 障讀者閱讀不易、電子書無法夾書籤、電子書不方便列印（Davison, Murphy, &
Wong, 2005），以及初學者會因不熟悉操作方式而感到不知從何著手、電子書的知 識結構整合不當、過度的學習自由可能引起較重的認知負荷、電子書未必適合認 知成熟度不足的學習者（施能木，1997）等等。此外，開發電子化教材也比開發 紙本教材來得複雜、費時。但正如 Shiratuddin, Hassan 和 Landoni（2003）所指出，
電子化教材提供了非線性閱讀、多媒體呈現、可攜性、易於客製化及易於搜尋內 容等優點，在教育上有著很大的應用潛力。因此在設計電子化教材時，應留意避 免上述缺點，發揮電子媒體的優勢。
已有很多學者提出設計電子化教材之準則，例如 Nielsen（1997a）指出，便 於瀏覽的文本（scannable text）應具有以下特點：強調關鍵字、令人望文生義的 副標題、以項目符號條列重點、一個想法一個段落且每一段落的起始字句須能立 即吸引讀者的注意力、由結論說起的倒金字塔文體、以及字數較紙本內容減半的
簡潔內容等。Lemken（1999）則主張電子書的界面設計應結合紙張的靜態特質與 螢幕的虛擬特質，一方面應具有 WYSIWITIS（“What you see is what it is”）的紙 本特色，另方面應提供「半透明層次」（semi-transparent layers）和「變焦」（zooming）
等功能，以方便使用者遊走於超連結之間，並允許使用者在電子頁面上做筆記。
Shiratuddin（2003）等人提出了製作電子教材的七大準則：良好的版面配置與外 觀、設計上的一致性、適合在各種裝置上閱讀、方便線上閱覽、合適的多媒體運 用、高互動性、以及豐富的教材內容。黃樂和王濤濤（2004）則建議可由以下幾 方面解決超媒體相關的學習迷思問題：提供結構導航以呈現超文本資訊系統的整 體輪廓、針對用戶瀏覽行為進行分析和追蹤以提供概念導航、改善超媒體課程的 結構以及資源的呈現方式以使學習者迅速找到所需內容並能迅速領會等等。以上 這些準則多半以「方便閱讀」為主要考量，至於如何幫助讀者理解電子書的內容，
則少有提及。
