數位互動教學評量系統在高中職學生數 學學習成就之實驗研究

國立臺東大學教育學系 教學科技碩士班

碩士論文

指導教授：李偉俊 博士

數位互動教學評量系統在高中職學生數 學學習成就之實驗研究

研 究 生： 張書源 撰

國立臺東大學教育學系 教學科技碩士班

碩士論文

數位互動教學評量系統在高中職學生數 學學習成就之實驗研究

研 究 生： 張書源 撰

指導教授：李偉俊 博士

誌謝辭

兩年的時間很快就過去了，沒想到我也順利的拿到碩士學位，這是讓我始料 未及的，因為一切都不在我的預期之中。回想這兩年一邊上班一邊上學的日子真 是辛苦，特別是在熬夜趕報告寫論文時讓人一度想放棄。但因為許多人的支持和 鼓勵讓我在這段日子能堅持下去，不斷的學習成長並稍有所獲。

首先誠摯的感謝指導教授李偉俊博士。在這兩年的時間以來，李老師總是耐 心和我討論論文方向，並不厭其煩地指導我、鼓勵我。無論是在研究架構、寫作 技巧、統計分析、甚至是論文格式上都給了我最大的幫助。同時也要感謝口試委 員黃振榮教授及郭達源教授，在百忙之中撥冗指導，於兩次的口試中提出寶貴的 意見及精闢的見解，使得這本論文得以完善。

再來要感謝教科碩班所有老師的指導，使我能順利的完成學業，並感謝班上 同學的互相幫忙、提醒、加油打氣，讓總是後知後覺的我不漏掉任何重要事情。

我想認識這些好同學們是除了學位之外最大的收獲！

接著要感謝職場上幫助過我的老師們：謝謝蕙芸老師鼓勵我報考研究所，沒 有妳的提議就不會有這篇論文的產生；謝謝梅英主任包容我在導師職位上不足的 地方；謝謝欣怡、坤祿兩位教學組長為了排課大傷腦筋；謝謝漢霞主任配合我的 實驗及包容我在教學上的不足；謝謝贊仁、凌瑤、妤菁幫我長期的代導，辛苦你 們了；謝謝念慈老師，一直找您借器材跟教室真是麻煩了；還有要感謝好多好多 人的經驗分享、交流和鼓勵。

最後感謝我最親愛的家人，感謝愛我的媽媽，感謝哥哥幫忙照顧媽媽，讓我 可以沒有後顧之憂的完成我的學業。

衷心感謝所有人的幫助、支持、關心、照顧、陪伴、鼓勵與體諒，我畢業了！

僅以此論文獻給最棒的你們！

張書源 謹誌 中華民國 101 年 6 月

數位互動教學評量系統在高中職學生數 學學習成就之實驗研究

作 者 ： 張 書 源 國 立 臺 東 大 學 教 育 學 系

摘 要

本 研 究 旨 在 探 討 使 用 「 數 位 互 動 教 學 評 量 系 統 」 進 行 教 學 是 否 可 以 提 升 高 中 職 學 生 數 學 學 習 成 就，以 期 成 為 高 中 職 數 學 教 學 之 參 考。本 研 究 採 立 意 取 樣，以 台 東 縣 某 高 中 三 個 班 學 生 為 實 驗 對 象 分 三 次 進 行 實 驗 研 究，以 對 抗 平 衡 實 驗 設 計 每 一 次 選 定 不 同 班 當 實 驗 組 以 「 數 位 互 動 教 學 評 量 系 統 」 融 入 教 學，另 兩 個 班 為 控 制 組 實 施 傳 統 教 學 法 進 行 四 週 的 實 驗 研 究 。 實 驗 前 以 前 一 學 期 數 學 學 期 平 均 成 績 轉 換 標 準 分 數 當 做 前 測 分 數 ， 實 驗 過 程 中 以 龍 騰 出 版 社 商 用 數 學 B 第 二 冊 與 研 究 者 自 編 教 材 進 行 教 學，實 驗 教 學 後 進 行 數 學 學 習 成 就 測 驗 成 績 當 做 後 測 分 數 ， 而 實 驗 組 另 行 填 寫 教 學 意 見 調 查 表 。

研 究 結 果 發 現 ：

一：實 驗 組 學 生 在 進 行 數 位 互 動 教 學 評 量 系 統 教 學 後，在 數 學 學 習 成 就 測 驗 的 後 測 成 績 顯 著 優 於 控 制 組 學 生 。

二：實 驗 組 學 生 在 進 行 數 位 互 動 教 學 評 量 系 統 教 學 後，個 人 自 我 知 覺 在 傳 統 教 學 與 數 位 教 學 上 有 顯 著 差 異 。

三：實 驗 組 之 高、中、低 能 力 學 生 在 進 行 數 位 互 動 教 學 評 量 系

統 教 學 後，在 數 學 學 習 成 就 測 驗 的 後 測 成 績 有 顯 著 差 異 。

Experimental study of digital interactive teaching evaluation system in high school student

mathematics learning achievement

Chang Shu Yuan

Abstract

The purpose of this study was to investigate if the results of utilizing

“digital interactive teaching assessment system” would benefit mathematics learning achievement of high school students, to become high school

mathematics teaching reference. Purposeful sampling is applied in this study, three(3) population samples of high school classes in Taitung County were subject to three experiments, one of the sampling class would be selected respectively in each experiment as the experimental group taught with the aid of “digital interactive teaching evaluation system " for four weeks, while the other two classes not using it as the control group.

The pre-test score was set with the converted standard average grading of the previous semester, Lungteng Business Mathematics book B, Volume 2 and researcher-developed materials as textbooks in this experiment,

post-test scores was graded as the results of mathematics learning

achievement test scores , the experimental group needs to provide teaching evaluation feedback afterwards.

The results reveal the fact that:

1: Students in the experimental group taught with digital interactive

teaching assessment system have significantly better post mathematics

learning achievement test scores than the students in the control group.

2: Students in the experimental group taught with digital interactive

teaching assessment system have remarkable differences of self–perception in terms of traditional and digital teaching.

3: Students in the experimental group with high, medium, low abilities taught with digital interactive teaching assessment system have noticeable difference in post mathematics learning achievement test scores.

Keywords：IRS, Senior high school, Mathematics, Learning achievement

目 次

目 次... iv

表 次... vi

圖 次... vii

第一章 緒論 ... 1

第一節 研究背景與動機... 1

第二節 研究目的 ... 5

第三節 研究問題 ... 6

第四節 研究範圍與限制... 7

第五節 名詞釋義 ... 9

第二章 文獻探討... 11

第一節 系統化教學設計模式的理論與相關研究 ... 11

第二節 資訊科技融入數學教學的理論與相關研究 ... 25

第三節 即時回饋系統的理論與相關研究... 31

第三章 研究設計與實施 ... 44

第一節 研究設計與架構... 44

第二節 研究假設 ... 49

第三節 研究對象 ... 50

第四節 研究工具 ... 51

第五節 實驗內容活動設計... 57

第六節 研究程序 ... 59

第七節 資料處理與分析... 63

第四章 結果與討論... 64

第一節 數位互動教學評量系統在高中職學生數學學習成就影響之分析... 64

第二節 教學意見調查表之分析 ... 67

第三節 半結構訪談之分析... 71

第四節 綜合討論 ... 73

第五章 結論與建議... 75

第一節 結論... 75

第二節 建議... 77

參考文獻 ... 79

中文 ... 79

外文 ... 83

附錄... 84

附錄一 數位互動式教學評量系統融入數學教學意見調查表〔預試問卷〕.. 84

附錄二 半結構性訪談題目... 87

表 次

表 1 ARCS 動機模式的要素... 18

表 2 系統化教學設計之相關研究... 20

表 3 資訊融入數學教學對學習成就與學習態度的相關研究摘要表... 28

表 4 資訊融入數學教學之相關研究... 28

表 5 IRS 即時回饋系統融入教學之相關研究 ... 40

表 6 實驗設計 ... 45

表 7 能力分組 ... 50

表 8 試題雙向細目表... 52

表 9 試題分析 ... 54

表 10 前測成績描述性統計量摘要表... 64

表 11 前測成績單因子變異數分析摘要表 ... 65

表 12 第一次實驗後實驗組與控制組獨立樣本 t 檢定摘要表 ... 65

表 13 第二次實驗後實驗組與控制組獨立樣本 t 檢定摘要表 ... 65

表 14 第三次實驗後實驗組與控制組獨立樣本 t 檢定摘要表 ... 66

表 15 實驗組學生高、中、低能力組成對樣本 t 檢定摘要表 ... 66

表 16 個人自我知覺統計表 ... 68

表 17 實驗組學生個人自我知覺傳統教學與數位教學成對樣本 t 檢定摘要表 . 68 表 18 學習態度與看法資料統計表... 69

表 19 文獻比較 ... 73

圖 次

圖 1 DICK & CAREY 教學設計模式... 12

圖 2 ASSURE 內容摘要 ... 15

圖 3 ADDIE 教學設計模式 ... 16

圖 4 學習動機、教學設計與學習成果的關係模式... 17

圖 5 老師遙控器... 33

圖 6 學生遙控器... 34

圖 7 巧豐公司紅外線接收器、學生遙控器、老師遙控器 ... 34

圖 8 網奕公司紅外線接收器、學生遙控器、老師遙控器 ... 35

圖 9 研究者上課現況... 35

圖 10 研究者上課現況－教材演示... 36

圖 11 研究者上課現況－一般模式... 36

圖 12 研究者上課現況－搶答模式... 37

圖 13 研究者上課現況－淘汰模式... 38

圖 14 課程編輯頁面及步驟 ... 39

圖 15 研究架構圖... 46

圖 16 直線方程式... 57

圖 17 數列與級數... 58

圖 18 式的運算 ... 58

圖 19 研究流程圖... 59

第一章 緒論

本研究主要為了探討使用「數位互動教學評量系統」進行教學是否可以提升 高中職學生數學學習成就。本章共分為以下五節：第一節研究背景與動機、第二 節研究目的、第三節研究問題、第四節研究範圍與限制、第五節名詞釋義。

第一節 研究背景與動機

研究者在求學過程及八年教學經驗中發現，在所有學科當中，數學往往是學 生最感頭痛的科目，許多學生從小就放棄甚至抗拒學習數學，因此造成大部份學 生數學學習成就低落。

根據國立台中教育大學張沼澤（2005）蒐集資料研究顯示，運用資訊融入教 學的總成效優於一般傳統式教學，且在數學方面亦然。綜觀資訊融入教學的優點 除了能經由視覺化幫忙建構學生抽象概念的形成、引起學生學習興趣。最重要的 一點是能改善師生以及學生間的互動，讓教學活動由單向的知識傳播變為雙向的 互動，進而形成學生主動學習的動力（林麗娟，1994）。

二十一世紀是資訊爆炸的時代，Kako 在願景（vision）一書中曾指出：「人類 於過去十年所創造的科學知識，比過去整個人類歷史所創造的還多。電腦功能速 度每十八個月就加強一倍，網際網路的功能每年增加一倍。」（孫本初，2001）。

各種資訊技術如雨後春筍般大量出現，傳統教學方式無論在視覺、聽覺、觸覺上 都已無法滿足現代師生的需求。此外，互動式教學系統除了在感官上能加強加深 學生的印象，比起以往傳統式教學更能引起學生學習興趣及動機。根據國立台中 教育大學張沼澤（2005）蒐集資料研究顯示，運用資訊融入教學的總成效優於一 般傳統式教學。

1997 年起，教育部推動資訊教育基礎建設計畫（National Information In frastructure，簡稱 NII），資訊科技融入教學（Integrating Information Technology into Instruction）更是大力推行的重點政策。研究者也在自身教學經驗中感受到學生在 學習過程中，對於使用電腦輔助教學時比其一般板書有更高之興趣。

另外在中國傳統文化教育思想影響之下，台灣學生被灌輸言多必失、多說多 錯的心態，以及害羞不敢表達意見之個性。因此在傳統教室的講授過程中，師生 之間鮮少互動，學生給與老師的回饋太少，造成上課時老師無法明確了解學生是 否已經理解，或不能精準判斷出學生於哪一個學習環節出了問題。長久下來學生 在學習不佳的情況之下更無心學習，結果只是惡性循環。

研究者曾在 BBC2（英國廣播公司第 2 頻道）（2010）閱讀到一份實驗計劃，

該計劃以 1 個 13 歲學童的班級進行 1 學期的實驗，要求學童不能舉手回答問題，

而是要先把答案寫在小型白板上，再一齊舉起答案板。

主持這項實驗計畫的倫敦大學教育學院副主任威廉教授表示，實驗結果發 現，禁止學童舉手，會讓學習成效提高 1 倍，而且不只害羞但有能力的學童獲益，

有信心的學童成效同樣提高。

威廉表示，他希望藉此結束少數表現亮眼的學生主導課堂的情況，鼓勵全班 為自己的學習行為負起責任。除了禁止學童舉手回答，老師也只會在學童完成整 項作業之後，才為他們打分數，希望藉此鼓勵學童留意老師的回應，而不是只關 心分數。

研究者認為台灣一般學生在上課時對於老師的問題通常不會主動回答，觀察 到的情況及原因有下列幾種：會，但是不回答。原因 1：不敢回答，因為怕被同學 罵愛出風頭。原因 2：會就好了幹嘛回答；或是不確定答案對不對所以不回答，因 為怕講錯被人家笑或是老師罵。

究其原因主要是他們對自己信心不足，害怕犯錯誤而不敢開口，許多學生即 使知道答案也不敢回答，因為缺乏在別人面前講答案的勇氣。

上述情形容易造成許多問題，例如：熱絡的班級全班只要超過十位同學回答 出正確答案時，老師容易誤以為全班大部份都會，但實際上仍有許多同學不會，

使得學習出現斷層，導致學習成就不佳；或是較為內向的班級全班都沒反應，根 本無從得知誰會誰不會。

台東市某高中購置電子白板及「數位互動教學評量系統」，研究者曾在教學觀 摩中使用此兩套系統搭配教學，以期接近 BBC2 實驗計劃之結果，並於兩個常態 編班的班級比較。在四小時的教學過程中，使用「數位互動教學評量系統」上課 之班級學習成就良好，除了上課氣氛增加之外，學生也比平常踴躍發言；而利用

建之評量系統了解到學生在哪一個學習環節不容易理解。並且於兩星期後的評量 表現比未使用的班級較佳（平均分數高於全校平均 1.5 個標準差）。

二、研究動機

基於以上問題背景，且因教學過程短暫，影響學習成就的干擾許多，如：各 班讀書風氣等。故無法確定使用「數位互動教學評量系統」教學班級之學習成就 是否有顯著進步，因此研究者決定利用上述兩套軟體互相搭配應用於課堂教學，

以「數位互動教學評量系統在高中職學生數學學習成就之實驗研究」為題，進行 教學實驗，期望能驗證其運用於教學方面之學習成就，並希望能藉此建立一套可 行之互動式教學評量模式，此為研究者之主要動機。

第二節 研究目的

本研究的主要目的在探討「數位互動教學評量系統」在高中職學生數學學習 成就之實驗研究。基於上述的研究動機，本研究目的有以下幾點：

一、探討實驗組與控制組學生在「數位互動教學評量系統」融入高中職數學教學 後「學習成就」的差異情形。

二、瞭解實驗組學生在「數位互動教學評量系統」融入高中職數學教學後「個人 自我知覺」在傳統教學與數位教學的差異情形如何。

三、探討實驗組之高、中、低能力學生在「數位互動教學評量系統」融入高中職 數學教學後「學習成就」的差異情形。

四、瞭解實驗組學生對「數位互動教學評量系統」融入高中職數學教學後對學習 數學之態度與看法。

第三節 研究問題

基於上述的研究目的，本研究問題有以下幾點：

一、探討實驗組與控制組學生在「數位互動教學評量系統」融入高中職數學教學 後「學習成就」是否有顯著差異？

二、探討實驗組學生在「數位互動教學評量系統」融入高中職數學教學後「個人 自我知覺」在傳統教學與數位教學上是否有顯著差異？

三、探討實驗組之高、中、低能力學生在「數位互動教學評量系統」融入高中職 數學教學後「學習成就」是否有顯著差異？

四、瞭解實驗組學生對「數位互動教學評量系統」融入高中職數學教學後對學習 數學之態度與看法為何？

第四節 研究範圍與限制

影響學生學習成就的因素頗多，本研究主要針對高中職學生數學科學習成就 進行比較，以確認使用「數位互動教學評量系統」融入高中職數學教學是否真優 於傳統教學。故對於其他影響因素則不再討論，（例如：入學成績、編班方式、班 級讀書風氣、家庭背景、家長社經地位……等等）。僅在上課時盡量做到將其他外 在影響因素控制好（例如：授課時數、上課內容、進度……等等），而對於無法控 制的因素則運用統計方法，將其影響盡量排除，希望能求得單純的實驗處理成果。

一、研究對象方面

本研究因受限於學校排課之影響，故選取研究者所任教學校之授課班級學生 作為研究及觀察對象。所選取班級皆為常態編班，班級中男女人數不一，且均含 約五分之一到八分之一的原住民學生，因此研究所得之結果不宜廣泛推論至其他 學區。在此不討論男女人數及原住民學生是否造成學習成就之影響。

二、研究地點方面

因「數位互動教學評量系統」設於研究者所任教學校之專門教室，因此無法 在一般傳統教室進行研究。使用「數位互動教學評量系統」教學之班級在專門教 室，未使用則在一般教室。在此不討論教室環境是否造成學習成就之影響。

三、研究時間方面

於 100 學年度上課期間進行研究，每個班級輪流於專門教室進行為期四週之 教學。每週上課時間為五節課，每節課 50 分鐘。在此不討論各種因素導致授課時 數差異是否造成學習成就之影響。

四、研究內容方面

實驗組利用「數位互動教學評量系統」進行四週的教學活動，而控制組則實 施傳統教學法，以了解「數位互動教學評量系統」融入數學教學對高中職學生學 習成就之影響。因本研究使用「數位互動教學評量系統」上課，其教學內容需另 外設計 PPT 檔，為避免教材內容不同造成影響，故採用課本教材改編之方式進行 教學，以期教學內容一致。在半結構式問卷中輔以教學意見調查表、以及開放式 問題說明個人自我知覺在具體上的差異。

五、其他研究限制方面

除上述各方面限制外，基於研究者個人之能力及設備經費，僅能以學校現有 的資訊科技設備：電腦、電子白板、投影機、數位互動教學評量系統，進行研究 設計。市面上各種相關類似的資訊科技設備種類繁多，因各家廠商皆有自行研發 的軟硬體設備及技術，故無法將其他的納入進行研究。

第五節 名詞釋義

以下針對本研究所提及之名詞，分別說明如下：

一、數位互動教學評量系統

「數位互動教學評量系統」是一套專為學校教室"一台電腦一部投影機"的情況 而研製，也適用於各培訓中心，公司會議室。

硬體部份有一台紅外線接收器，一支老師遙控器，四十支學生遙控器，老師 可控制題目讓學生透過遙控器作答。作答方式可輸入單選多選兩種模式。

此系統功能有：應答測試、搶答遊戲、淘汰比賽、投票選舉、問卷調查、打 分評選、口頭出題、電子舉手（搶權發言）、標準化考試、點名考勤、分組活動，

這些活動模式可以極大的活耀課堂氣氛，充分調動每一位學生的學習積極性。而 且這些基本的活動模式還可以不斷的創新，老師用的越多，活動會越來越豐富，

形成班級特色。

本系統還提供強大的報表統計查詢功能，系統會自動、全面、準確、即時地 生成老師需要的各種報表：班級歷次成績統計表、班級答題明細表、個人歷次成 績統計表、個人答題明細表、題目作答明細表、題目正確率統計表、班級考勤統 計表、個人考勤統計表；除以上報表外，每次活動中，系統還會即時生成答題結 果、排名表，統計分析每一位學生的答題情況，方便老師了解大家的理解程度，

及時調整授課進度；此外，在投票選舉和打分評選系統中，系統會即刻生成投票 評選結果報表。

本系統以 Microsoft PowerPoint 為基礎，採用嵌入式設計；系統的課件編輯

（備課）功能和放映功能都非常強大，對各種多媒體信號都可以靈活輸出。

二、學習成就（Learning achievement）

本研究中所指的數學學習成就，是以受試者在學校學期段考成績為指標，分 數越高，表示學習成就愈佳。

三、個人自我知覺（Self-perception）

自我知覺理論是由 D.J.Bem 在 1972 年提出，這個理論認為，人們通過自己的 行為和行為發生的情境瞭解自己的態度、情感和內部狀態。也就是說，我們對自 己內部狀態的瞭解，也像他人瞭解我們一樣，都是通過我們的外顯行為。如當一 人主動吃蘋果時別人問他是否喜歡蘋果，這時他會認為，既然沒有外力強制，是 自己主動吃蘋果的，那麼一定是喜歡蘋果。

本研究中所指的個人自我知覺，是以實驗組學生在進行研究後所填寫教學意 見調查表之個人自我知覺部份所得數位教學與傳統教學等兩項分數為操作型定 義，包括對自己上課反應的解讀，例如是否比較喜歡上數學課、是否對數學感到 興趣、是否不那麼害怕數學、是否不那麼害怕表達自己意見．．．等。

第二章 文獻探討

本研究旨在探討台灣高中職學生使用「數位互動教學評量系統」教學是否在 學習成就產生差異。本章依據此一主題進行相關文獻探討，內容分為三節，第一 節探討系統化教學設計模式；第二節探討資訊科技融入數學教學；第三節探討互 動式教學評量系統。

第一節 系統化教學設計模式

一、理論基礎

為了探討如何設計教學，如何完成有效的教學任務，解決這些問題所欲採取 的選擇方案或方法，因此有了教學設計模式來協助處理這些需求（徐南號，1996）。 系統化是一種科學的方法，將系統性的理念應用到教育中，並解決學習的問題。

而系統化教學設計（Instructional System Design）便是一套能因地制宜，且使教師 可以確實瞭解與掌握教學歷程中所有相關要素的架構與流程，以期能達到教學目 標與有效的提昇學習效果（沈中偉，2005）。系統化教學設計的模式主要有：Dick

& Carey（2005）的教學系統設計模式、ASSURE 模式、ADDIE 模式與 ARCS 模 式。Dick & Carey 的模式則提供完整明確的設計過程，並可隨時修正，因此適用的 範圍最廣、也是最具代表性的模式（李明芬，1999）。ASSURE 模式主要著重於實 際教學情境，規模較小適用於傳統教室教學（李宗薇，2000）。在數位學習領域中，

ADDIE 模式也常應用於資訊教育上；ARCS 的動機模式是由 John.M.Keller （1983）

檢討當前系統化教學模式，而將心理學有關動機理論的研究結果與教學設計模式 整合起來，提出學習動機、教學設計與學習成果的關係（引自林思伶，1993a）以 下就 Dick & Carey（2005）模式、ASSURE 模式、ADDIE 模式以及 ARCS 的動機 模式進行探討。

（一）Dick & Carey 模式

其步驟包括九個階段步驟，分別為「確定教學目標、進行教學分析、確定起 點行為特質、撰寫行為目標、發展標準參照測驗題、發展教學策略、發展及選擇 教材、設計並進行形成性評鑑、設計並進行總結性評鑑」（陳正昌譯，1996），步 驟流程如圖 1：

圖 1 Dick & Carey 教學設計模式

資料來源：Dick. W. & Carey. L. (2005). The systematic design of instruction (6th, ed. ).

New York: Happer Collins Publishers.

這九個階段的目標及任務如下：

階段一：評估需求，確定教學目標

第一個步驟是決定你希望學習者學到些什麼？當整體性的教學目標確定之 後，接著才能夠設計系統的教學以達成這些目標，教學目標是對想要得到的學習 結果的概括性的描述，用來明學習者透過某些的課程之後，最終所能夠獲得的知 識與技能（謝芳紋，2000）。教學目標可以從一系列的目標，如：學生在教室內的 學習困難經驗、對新教學的其他需求…等方面來做決定。

階段二：進行教學分析

在決定了教學目標之後，接著要決定一步一步的做法去達到目標。也就是要 進行教學的分析，因為教材是整體教學中非常重要的一個部分，因此進行教學分 析的目的在於決定與目標有關的學科內容，以便能夠符合實際的教學需要，達到 預定的教學目標。

階段三：分析學習者和環境

除了進行教學分析之外，同時也要分析學習者和環境。所謂學習者分析是指 教學設計前的一項分析工作，目的主要在於了解學習者的學習準備情況以及學習 風格，為教學內容的選擇和組織、教學活動的設計以及教學策略方法的運用等提 供依據（張祖忻、朱純、胡頌華，1993）。而除了分析學習者之外，同時也要進行 教學環境的分析，了解所有的人力、物力以及財力後，才能夠設計出最適當的課 程設計模式。

階段四：撰寫表現目標

在以教學分析及學習者先備知識經驗為基礎之後，接著要撰寫表現目標。也 就是將前述三項蒐集的資料，化為明確具體的目標，目標的撰寫不以抽象或內容 大綱的方式來撰寫，設計重點在於使用可以觀察、可以實際測量出學習者表現的 方式。明確的學習目標，不僅可以讓學習者了解整個學習內容的焦點以及自行規 劃整體的學習進度；同時更可以讓教師有更為明確的教學設計基礎，進一步更可 作為教學評量的準則（謝芳紋，2000）。

階段五：發展評量工具

以表現目標為基礎，發展出適當的評量工具，常見的評量工具有非常多種，

會因為課程內容、教學方式、時間、對象等不同而有所選擇。但一般來說，主要 使用測驗、問卷以及觀察表這三種工具來進行評量（張祖忻、朱純、胡頌華，1993）。 階段六：發展教學策略

經由前五個步驟獲得資訊之後，接著要確定你在教學中用來達到目標的策 略。教學策略包含了所有幫助學習者達成表現目標的計劃或行動，也因此可謂是 非常重要的一個環節，影響教學整體的成效以及學生學習的結果。教師要參考各 項資料，選擇最適當的教學策略。

階段七：發展和選擇教學資料

在此階段要運用之前所設定的教學策略去發展出教學資料，內容包括教學資 料、教學指引、評量..等。由於教學資料的選擇與發展是整個設計過程中的重要部 分，也因此著重於與學習者的知識、經驗，學習目標相配合。

階段八：發展並進行形成性評量

完成初步的教學草稿之後，要有一系列的評量作為指引，讓教學者了解應如 何改進教學以及如何修改教學資料，由於修正是從整個教學設計開始到結束都需 要不斷反覆去檢驗的，也因此在教學系統設計模式中，出現一個回饋的循環線，

便是要利用形成性的評量來重頭檢視整個課程的設計，進一步作為修正的依據。

階段九：發展並進行總結性評量

總結性的評量目的在於檢視整個教學系統的效能，教學者所發展的教學系統 是否有效、具有重要的教育成果，並藉以決定該系統是否適合於廣泛地推廣（謝 芳紋，2000）。

Dick & Carey 此模式採系統回饋來校正系統，利用形成評量持續對每一個教學 步驟進行修正，反覆修正是為了使該教學能適用於最多的學生，該模式有四特色

（李宗薇，2000）：

1.教學前進行教學分析及學習者分析，可反映現實的需求。

2.在分析與教學歷程間不斷進行修正，以期達到最好的成果。

3.重視評量，透過評量來發現學習者是否達成前一步驟的目標，可隨時修正。

4.教學目標的設定是透過客觀需求分析後考量現實所設立，並非由主組織機構之主 管自行研擬。

李宗薇（2000）在教學設計理論與模式的評析及應用的研究中，認為每一種 模式都有其優點及其限制，因此沒有一種所謂「最好的」模式，不同的模式適用 不同的學習內容及不同特質的學習者，Dick＆Carey 系統教學設計模式的九個階段 非常的完整且詳盡，不僅重視教學前的分析工作與教學後的評量，同時在分析與 教學的歷程中，仍持續不斷的進行教學修正的工作，因此具有極強的應用性，可 以產生最好的學習結果（李宗薇，2000）。張芳綺（2002）與林佳旺（2003）都分 別利用 Dick＆Carey 的系統教學設計模式來進行網路素養課程設計，經過實際教學 後，不論在內容豐富性、組織性都獲得學生普遍的肯定。

Dick & Carey 模式可視為一個明確的教學設計流程，設計者在大規模設計或 教室內的課程規劃都可加以利用（梁雅琇，2007）。

（二）ASSURE 模式

為美國印第安那大學教授 R.Heinich 與 M.Molenda 以及普渡大學教授

J.D.Russell 於 1982 年提出，專門針對教師在教學上的應用所設計，該模式透過六 階段發展教學設計，分別為「分析學習者特質」、「陳述學習目標」、「選擇媒體或 教材」、「使用媒體或教材」、「要求學習與反應」以及「評量與修正」（李宗薇，

1991），ASSURE 模式自問世以來十餘年間大架構未變，但最新版應用更多的認知 觀點詮釋模式，於學習者特質增加「學習風格」。此模式主要在針對教師在教學上 有效使用媒體做的系統規劃（Heinich, Molenda & Russell,1993,34-35），ASSURE 模 式著重媒體於實際教學情境的運用，並為使用資訊科技教學提供設計可供遵循的 步驟，Gagne＇（1985）的研究顯示經過妥善設計的教學設計，是從喚醒學生的興 趣開始，然後呈現新的教材接著讓學生練習並得到回饋，ASSURE 模式把這些教 學步驟全涵概進去（黃薇芬，2006），其內容摘要參考圖 2：

圖 2 ASSURE 內容摘要

資源來源：黃薇芬（2006）。資訊科技情境化在音感教學之研究。國立臺南大學音 樂教育學系音樂科教學碩士班碩士論文，122。

（三）ADDIE 模式

在數位學習領域中，可以歸納出各個模式不脫離「分析（Analysis）、設計

（Design）、發展（Development）、建置（Implementation）、評鑑（Evaluation）」五 個項目。也就是我們目前在數位學習領域所常聽到的 ADDIE 模式。ADDIE 所列 舉的五大項目是一切教學設計過程中不可或缺的考量，這類系統化的教學設計模 式被廣泛地應用在學界及產業的教材開發，其分別代表的意義，即是取其英文第 一個英文字母之簡稱（黃致翔，2009）。

ADDIE 模式於 1980 至 1990 間形成，由 Grafinger 正式提出此縮寫名詞，以分 析（Analysis）、設計（Design）、發展（Development）、實施（Implement）、評鑑

（Evaluation）五階段為模式的設計流程（徐新逸，2003），如圖 3 所示：

圖 3 ADDIE 教學設計模式

資料來源：梁雅琇（2007）。電腦病毒迷思概念與概念改變教學成效之研究。國 立台東大學教育學系(所) 教學科技碩士班碩士論文，63。

以下就五個階段分別說明：

1.分析

主要分析兩件要項：

（1）誰要完成目標？ Audience （Learner） Analysis

（2）距離目標有多遠？ Goal Analysis 2.設計

至少要設計三件要項

（1）要完成總目標應該先完成那些階段性目標。Subject Matter Analysis

（2）完成階段性目標應用何種策略、方法。Steps, Strategy

（3）使用何種工具、材料、媒體。Selection of tools, materials, media 3.發展

各策略及方法的細微步驟，完成時間、評估之目標。寫成一計劃（PLAN）。

4.實施

依照上述階段所完成之分析、設計之策略與方法，以及所發展完成之詳細 策略與工具、材料等，實際施行計劃（PLAN）。

5.評鑑

（1）各階段是否完成階段性目標？

（2）如何修正，讓計劃更能達到預期的效果？

（3）整體而言，這整個計劃具有實際的效果嗎？

（四）ARCS 動機模式

ARCS 的動機模式是由 John.M.Keller （1983）檢討當前系統化教學模式，而 將心理學有關動機理論的研究結果與教學設計模式整合起來，提出學習動機、教 學設計與學習成果的關係（引自林思伶，1993a），並於 1984 年提出了 ARCS 動機 設計模式，主張教材的設計應引起學生的興趣與喜好，也就是對學習者而言，教 材或課程應該是有趣的（林思伶，1993a）。Keller 強調引起學習者的動機必須配合 四個要素：Attention（注意）、Relevance（相關）、Confidence（信心）、Satisfaction

（滿足），運用此四要素才能達到激勵學生學習的作用，縮寫為 ARCS。

圖 4 學習動機、教學設計與學習成果的關係模式

資料來源：Keller,1983,p392（引自吳亭儀（2007）。以 ARCS 動機模式實施高職國 文科教學之行動研究。國立東華大學教育研究所學校行政碩士在職專 班碩士論文，31。

Keller 認為 ARCS 動機設計模式適用於所有年紀的學習者，其架構乃根據：

一、對能在課程中引起高度動機之教學者的實務觀察進行歸納分析。二、對當今 的學習動機理論（如：Gagne,Bruner,Bandura,Weiner 等人之理論）作一個演繹分析 復加以歸納而成（許淑玫，1999）。因此 ARCS 模式整合了我們已知的許多動機理 論，動機理論的提出在於強化系統化的教學設計，使教材的設計更能符合激勵學 習者的參與及互動並提供了理論的組織與實務的應用（吳亭儀，2007）。

學習動機是學生積極參與求知的原動力，不同程度的學習動機會影響學習成 效。因此，充分了解、掌握可提昇學習動機的教學策略將直接影響學習成效。ARCS 動機設計模式的重點在於如何兼顧個人的內在因素（如：個人的價值、期望、能 力、程度及認知價值等），及教學環境的外在因素（如教學管理設計等規劃的配合）

（賴淑玲，1996）。以下將針對 A、R、C、S 模式四個要素（如表 1）呈現其定義 與教學時所需考慮的問題（Keller,1987；引自李文瑞，1990）。

表 1

ARCS 動機模式的要素

組成要素 定義 教學時所考慮的問題

引起注意 (Attention)

吸引學生的興趣和刺激學生的好奇 心

切身相關 (Relevance)

能滿足學生個人的需要和目標，使 他產生積極的學習態度

如何讓學生覺得這個東西值得 學習？能激發他們的學習意 願？

建立信心 (Confidence)

幫助學生建立起能成功的信心，相 信自己有把握是否能完成他的能力 感到滿足

(Satisfaction)

學生能因著成就而得到內在和外在 的鼓勵和報償

我如何能藉著教學來幫助學生 學好？也讓他們相信成功是他 自己可以掌握的？

資料來源：Keller,1987,p（引自吳亭儀（2007）。以 ARCS 動機模式實施高職國文 科教學之行動研究。國立東華大學教育研究所學校行政碩士在職專班 碩士論文，32。

以下就四個要素說明：

1.引起注意

注意是朝向學習的第一步，學生以往的經驗、心情以及個人的興趣、認知 等往往會影響他們的注意力（賴淑玲，1996）。瞭解學生的興趣及分析引起學 生好奇的因素才能幫助教師集中學生的注意。因此，在此模式中的第一要務 是要引起興趣和維持學生注意。如果學生對一個閱讀的教材沒有相當的注意 力與興趣，則想要提升對閱讀有更深一層的了解就會有困難。要引發學生的 注意並不難，真正的挑戰在於如何讓學生持續其注意力與興趣於課程上，此 即引起注意的重點（李文瑞，1990）。另外，在教材中運用各種不同的設計策 略，以維持學生對該知識的新鮮感，也是必要考慮的（吳亭儀，2007）。

2.切身相關

注意激起了學生的好奇之心後，學生不禁會問：「我為什麼要學這個？」「學 這個對我有用嗎？」因此，模式中的第二要素是讓學生對學習產生切身相關 的體認，雖然新鮮的事物能幫助注意力的集中，人們對於任務性的學習，卻 往往傾向結合與本身已熟悉與了解的知識（林思伶，1993a）。因此，符合學 生的特性、知識與文化背景的設計，對於學生學習興趣的提昇為不可或缺的 必備條件。在教學時，必須符合學生目標，讓學生認識參與教學活動的優點 並適當的把握熟悉感，連結學生的先前經驗，以引起學生的學習動機（許淑 玫，1999）。

3.建立信心

信心是人們對於學習任務是否能勝任達成所持的態度，人們常會因缺乏信 心而避開追求一個苛求的目標（賴淑玲，1996）。教師在成功地引發學生注意 力與輔導學生對學習產生切身相關之後，若是忽略了學生原本就已經對某科 目或事物的學習覺得過於困難而產生了排斥感，或者覺得內容過於簡單不具 挑戰性，這兩者都將會遏阻學生學習動機的維持，影響有效的教學與學習，

此即信心問題。因此在教學過程中，須設計配合學生能力的課程內容，協助 每個人獲得成功，確保其繼續學習的信心（林邵珍，2003）。

4.獲得滿足

學習成就與學習動機有很大的關係，學習成就如果與學生的期待不一致，

容易造成學生的學習動機低落，反映在學生的心理，會覺得「花這些時間是 否值得？」因此，此模式中第四個要素便是滿足感（賴淑玲，1996）。滿足感

是學生對學習結果所產生的一種評價，個人的滿足是動機能繼續下去的重要 因素。提供學生學習的滿足感，最直接的方式便是讓他們經由自我表現的機 會，將所學的知識概念或動作運用於教學活動中。所以教師在教學時可以運 用內、外在增強的回饋方式，並提供情境化的學習讓學生體驗知識得以學以 致用的滿足感（許淑玫，1999）。

從上述對於 ARCS 動機模式要素中，我們可以了解其特色為：1.注意動機、

情意的引發。2.除了重視教學效果的提高，還特別重視學習過程的趣味性，藉由教 學活動的設計，強化維持學習者的興趣，以達到促進學習效果的目的。促進一個 成功、有趣的學習興趣養成活動需要多方面的配合，Keller 在 ARCS 模式的發展 過程中，認為教師應該考慮這些因素，發展、設計吸引學生興趣、激發學習動機 的教學活動及相關教材（吳亭儀，2007）。

研究者在師資培育過程中，教授不斷提到在上課前需先引起動機：一開始先 藉由生活周遭中所熟悉的事物或是舊經驗來引起學生興趣，避免學生一碰到數學 就排斥抗拒，接著導入該堂課程所要教導的數學知識，並告訴學生其關聯，再來 在教學過程中必需一步步地由簡入繁，讓學生慢慢建立起信心，避免一下子就教 太難的東西而造成學生因為聽不懂學不會而放棄，最後在學習成就測驗得到高 分，或是可藉此與同學、老師討論，彼此交流，在過程中得到滿足，這與 Keller 的 ARCS 動機模式要素不謀而合。

二、相關研究

國內應用系統化教學設計模式相關實證研究，有以下主要研究結果與發現：

表 2

系統化教學設計之相關研究

研究者 論文名稱 教學設計模式 研究結果與發現 謝芳紋

（2000）

應用 Dick 與 Carey 教學系 統設計模式建 構電腦網路課 程之研究

Dick 和 Carey 模式

1.學習者對於教學平台 34 項設計與功能的 滿意度與其對學習的幫助均有極高的評 價

2.對線上教材設計最為滿意。

3.教學策略設計層面對學習的幫助程度最 大。

林佳旺

（2003）

國小網路素養 課程系統化教 學設計之行動 研究─以「六 年級網路互動 安全課程」為

ADDIE 模式 以系統化教學設計的方法可以協助老師發 展出一個完整單元或一套複雜的課程。然 而，系統化教學設計也需要花費教師相當多 的時間和心力來規劃，才能達到更完美的教 學成效。

研究者 論文名稱 教學設計模式 研究結果與發現 莊雁茹

（2003）

書法教學 e-learning 教材 之設計與發展 --以國小高年 級為例

Dick 和 Carey 模式

1.專家、教師與學習者對於此網路教材都有 中上的滿意度，以及正面的評價。

2.書法網路教材確實有其發展的必要性。

3.符合教師課堂輔助需求，提供教師一個只 需有網路即垂手可得的多媒體網路教材。

黃柏鈞

（2003）

腦化質性評量 系統之設計與 發展─ 以國小 寫作評量為例

ADDIE 模式 寫作評量系統，能減輕教師評量的負擔，並 讓學生在寫作學習上具有實質的幫助和得 到具體的建議與回饋。

賴惠秋

（2004）

網路課程中教 學設計者與教 師工作內涵之 研究--以系統 化教學設計模 式為架構

Dick 和 Carey 模式

教學設計者和教師在不同的階段需透過彼 此的互助合作才能完成網路課程的開發：

1.教學設計者的工作內涵：

分析階段：需求和學習者分析

設計階段：教學策略和數位教材介面設計。

發展階段：蒐集與篩選教學資源、教材製作 實施階段：在旁提供協助。

評鑑階段：專家、學習者與總結性評鑑。

2.教師的工作內涵：

分析階段：教學內容分析。

設計階段：教學策略設計與擬定教學評量。

發展階段：提供教學資源。

實施階段：經營與管理課程 評鑑階段：專家評鑑。

馬嘉君

（2005）

非同步網路融 入系統化教學 設計在師資培 育課程之研究

Dick 和 Carey 模式

以系統化教學設計所發展之課程，能有效增 進學習者的學習興趣，另外還能促進小組合 作學習。

張慧雯

（2005）

運用 Rapid E-Learning 與 ADDIE 模式 於圖書館利用 教育教材開發

ADDIE 模式 1.經彈性調整的 ADDIE 模式所設計出之 教材，在品質上獲得學習者極高的肯定。

2.館員從教材設計到完整教材的產出，達到 以數位學習，兩週內完成教材的理想，建 立館員對發展同類型教材的信心。

黃薇芬

（2005）

資訊科技情境 化在音感教學 之研究

ASSURE 模式 依據 ASSURE 教學設計模式，經實驗證 實，資訊科技情境化之教學設計模式確實增 加學習者學習音樂的興趣並且提昇音感學 習效果及將音樂融於生活的程度，是一套可 行且具有參考價值的教學模式，可以做為未 來資訊科技情境化在音樂教學之參考。

（續下頁）

研究者 論文名稱 教學設計模式 研究結果與發現 吳怡貞

（2006）

國小學童網路 素養課程之系 統化教學設計 研究

Dick 和 Carey 模式

1.Dick＆Carey 模式可發展有效的國小網路 素養教學教材

2.國小網路素養課程的實施得到正面的學 習成效，且普遍獲得學生的肯定。

3.學生在接受網路素養課程教學後，網路素 養能力亦獲得相當程度的提升。

許凱凌

（2006）

以 ADDIE 模 式開發電視新 聞識讀課程之 初探研究

ADDIE 模式 依據 ADDIE 教學設計模式發展適合國小 職前教師的電視新聞媒體識讀課程，其實施 有其正面的學習成效。

胡安寧

（2007）

系統化教學設 計模式應用於 國小六年級低 成就學生網頁 設計課程之行 動研究

ADDIE 模式 1.學生在系統化教學設計模式下，學生學習 之成效呈現正向之改變。

2.資訊科技融入教學必須針對媒體的互動 性和個別化教學的情境來設計教學內 容，學生學習方能有所成效。

梁雅琇

（2007）

電腦病毒迷思 概念與概念改 變教學成效之 研究

ADDIE 模式 以 ADDIE 模式做為發展電腦病毒概念改變 課程的流程依據：

（一）男學童以及有電腦病毒經驗的學童在 電腦病毒概念的前測成就表現較佳

（二）學童每天平均上網時數與學校教師是 否曾教授電腦病毒課程此二個背景變 項，在電腦病毒概念的前測成就上沒 有差異

（三）學童在電腦病毒概念的「基本原則」、

「行為特性」、「廣義病毒」以及「防 毒策略」皆存有迷思概念

（四）在教學實驗後，實驗組的電腦病毒概 念學習成效測驗顯著優於其他兩組

（五）實驗後，仍有些迷思概念無法獲得澄 清，分別為學童認為電腦病毒是寄生 在網路線上進行傳播、防治電腦病毒 觸發最好的方法是調整系統時間、電 子郵件病毒可於系統背景下自動發 信、立即造成無法正常開機的電腦病 毒傳播範圍廣、重要資料備份只要在 每年年底執行即可、以及防毒軟體的 隔離區即為系統的資源回收筒上。

（續下頁）

研究者 論文名稱 教學設計模式 研究結果與發現 吳亭儀

（2007）

以 ARCS 動機 模式實施高職 國文科教學之 行動研究

ARCS 動機模 式

1.透過 ARCS 動機模式實施國文科教學提昇 了學生課內的閱讀興趣、拓展學生課外的 閱讀視野。

2.透過 ARCS 動機模式實施國文科教學，提 昇學生對於國文科學習的興趣與能力。

3.高職教師應體認國文教學的真正功能及 身為國文教師的使命，建立自信心及能 力，做好學生與閱讀間的橋樑，逐步提昇 高職學生的閱讀興趣並進一步引發學生 課外延伸閱讀的興趣。

林秀芷

（2010）

系統化教學設 計：發展英語 補救教學課程 之研究

Dick 和 Carey 模式

以此系統化教學設計模式發展英語補救教 學課程，能提升學生學習成就、學生學習興 趣及自信心、能有效發展教學策略，進行英 語補救教學課程、提供完善補救教學模式。

資料來源：研究者整理

將前述 15 篇系統化教學設計相關文獻探討整理如下：

1.依教學設計模式

以 Dick 和 Carey 模式有 6 篇；以 ASSURE 模式有 2 篇；以 ADDIE 模式有 5 篇；以 ARCS 模式有 1 篇。而在台灣博碩士論文知識加值系統中，以上述四 種模式為關鍵字查詢所得的篇數分別為 475、9、11、31 篇，由此可知以 ASSURE、ADDIE 及 ARCS 模式進行研究的論文並不多，幾乎剛開始或有待 發展。

2.依研究對象

針對國小學生有 5 篇；針對高職學生僅有 1 篇。

3.依教學科目

電腦有 8 篇；國文、英文、書法、音樂、自然皆各僅有 1 篇。另外有研究 者歸納出：國內相關的研究於 2001 之前，大多偏向 ARCS 動機模式理論性的 探討，之後陸續才出現將 ARCS 動機模式的應用至各學科，至目前在電腦網 頁教學、自然科學、英語、體育、成人學習皆有相關研究，而國語文方面只 有一篇是應用於高職學生的學習上（溫雅婷，2007）。由此可知鮮少針對高中 職學生數學科的研究。

4.依研究結果

上述 15 篇文獻中，都肯定各種教學設計模式對學習成就有顯著的影響。且 所有研究幾乎都肯定將 ARCS 動機模式應用於教學上，不論是做為指引的方 針、發展教學策略，對於教學與學習環境皆有正面的價值（溫雅婷，2007）。

雖然系統化教學模式有很多，但就研究者自身經驗來說，ADDIE 模式較符合 教學現況，其他模式雖詳盡但略嫌繁瑣，故選擇 ADDIE 模式實施高中職數學之實 驗研究。

第二節 資訊科技融入數學教學

一、資訊科技融入教學

（一）資訊科技融入教學的意義

資訊科技融入教學，從 1960 年代開始，受行為主義的影響，電腦輔助教學

（CAI，computer assisted instruction）的使用日漸普遍。而今日，網路科技的 發展與各種學習理論的交互影響之下，產生相當多的教學法。例如：電腦協 助學習、電腦化教學、電腦輔助學習。與網路科技結合的教學，有網路教學、

遠距教學等。因此，資訊科技融入教學已經能為教育帶來多樣的面貌，尤其 以網路環境來進行教與學，使得學習更有效力與效率與彈性（楊家興，2000）。

（二）資訊科技融入教學的優點

運用資訊融入教學的優點，是改善傳統式教學，以增加學生自主學習的機 會與能力。但資訊科技並非是萬靈丹，一旦在學習成效上不比傳統式教學好 時，則不能盲目使用，也就是說，不要為了資訊科技融入教學而融入，而是 為了提昇學生學習成效才融入。因此，在實施資訊融入教學之前，教師必須 進行分析考慮 5W1H（Why、Who、When、Where、what、How），才不致於 在實施過程中遭遇到難題（翁湘盈，2010）。

（三）資訊科技融入教學的成效

許錦芳（2006）查詢我國的全國博碩士論文資訊網，以「資訊融入教學」

與「學習成效」進行檢索，獲得 2000 年至 2004 年共計一百一十三篇相關 論文，檢視其摘要，實際使用資訊融入教學並探討學生學習成效的論文計有 五十二篇，其中研究結果確實指出有提升學生學習成效者計有四十一篇。由 此可見有將近八成的研究指出資訊融入教學確實可以有效提升學生學習成 就。

黃心瑩（2008）的文獻中也指出，和網路教學有關的教學實驗設計之學習成 效大多如研究假設，有顯著的差異，學生於資訊科技融入教學後，大多數的學習 成效有較好的提升，如蔡欣嘉（2006）以後設分析近十年來 46 篇教學實驗相關 學位論文指出，資訊融入教學對自然科的學習成效優於社會科，但以性別或學生 背景作為變項的研究中，對學習成效幾未產生顯著差異。

在提高興趣與學習動機方面，透過問卷調查或訪談等資料，大多數學生認同 資訊科技融入教學之教學模式，顯示資訊科技融入教學可以提高學生學習意願和 學習動機。在學習能力對學習成效的影響研究中，多數研究認為資訊科技融入教 學對中低能力的學生之學習成效比高能力學生獲益較大，也有少數研究指出，對 高學習能力組沒有顯著差異，但也有研究顯示學生的學習成就差異因此而縮短了。

綜上所述，已有相當多的文獻支持資訊融入教學確實可以有效提升學生學習 成效或學習成就，在學習態度上也有顯著的提升，因此研究者希望以資訊教學取 代一般傳統教學，讓學生更有方向及目標去學習，以達到更佳的學習成就。

二、資訊科技融入數學教學的內涵

呂美娟等人（2002）認為有數學學習困難的學生可能會面臨下列難題：（1）

將數字看錯及寫顛倒。（2）無法記住數字的基本概念。（3）計算須複雜解題步驟 的題目有困難。（4）試題包含很多子題時，會將子題混淆。（5）抄寫有困難。（6）

寫字潦草、花太多時間寫數字。（7）有建構數學試題上的困難。（8）剛學會的技 巧及概念很容易又忘了。（9）無法運用數學名詞或無法解釋已理解的數學名詞。

（10）使用問題解決策略時有選擇及監控上的困難。

上述的學習困難常導致學生的數學成就低落，而且又因為跟同儕比較，或由 於教師、家長、同學等給予負面的回饋，產生自卑、退縮（或攻擊）、固著等心理 特質，也因此容易產生心理困擾或行為偏差問題（侯禎塘，2004）。

在學校環境中，數學低成就的現象比率偏高是長期存在而複雜的教育問題，

且數學低成就學生常有消極的自我概念、低自尊、缺乏自我調整的能力、預期學 業與社交失敗，在學校學習容易緊張、與人發生衝突（許錦芳，2006）。

在數學領域的教學，講述法是最普遍而且在傳統教學法當中最受教師歡迎的 教學法之一。因為講述法有助於教師將各種知識、概念、原理原則加以系統化邏 輯化的處理，適用於大班式教學，也可以幫助學生在學習過程中整理所學的知識。

但是由於講述法是一種單向的教學方式，學生較容易失去專注力，因此在使用講 述法的同時，教師應該配合其他策略，才能提高學習者的學習動機。多數認為在 數學課堂上的學習，最大缺點在於單向式的教學不易引起學生興趣而主動學習，

教師經由講述，將教育內容傳達給學生，而學生將教師所教的內容記錄下來，這 種教學過程中雖然快速又經濟但缺少變化，以致學生不易集中精神，師生間的溝 通變成單向式的訊息傳達。這種單向式的教學，顯然與現代教學要求師生間雙向 溝通的期望相違（黃英傑，2009）。

林奇賢（1998）也整理出下列傳統教學型態的缺點:

（一）學生缺乏多元化思考的動機。

（二）學生與教師之間或學生與學生之間未建立良好的互動管道。

（三）學方法單調缺少變化。

（四）教材經常侷限於理論而與現實脫節。

（五）教師是學習過程中的主導者，亦即學習必須充份依賴教師。

依研究者在現職上的觀察，傳統講述教學較缺乏學生之間的討論及互相指 導、溝通、表達想法和腦力激盪的機會，長期使用此教學方法後，學生容易將數 學知識以記憶背誦的方式來處理，少有真正理解並能內化者。不過此種教學方式 對吸收、理解能力較強的學生倒是頗有成效。但在常態班級學生的資質與能力落 差相當大，部分學生如無法跟上老師的課程進度並理解所學內容的情況，當在考 試時失去信心後，便難引發學生再主動學習數學的動機、意願，終致放棄數學學 習者大有人在（黃英傑，2009）。

因此我們必須找到一個不同於傳統的教學法來進行教學，以期能降低數學低 成就的現象。資訊融入教學的成效向來受到學者研究的肯定，它對提升學生學習 動機並增進數學學習成就有明顯的助益（顏錦雀，2007；康博為，2006）。

黃心瑩（2008）的文獻中指出在該研究所參考的 40 篇相關研究中，其中數 學佔 12 篇，相當於百分之三十的數量，足見數學科資訊融入教學已為數學教師 所採行的教學法，而其中有一半的資訊融入的方式為應用相關的教學輔助媒體如 Flash 或是 Gsp 等，是以聲光特效及動畫效果以促進學生的學習，另外有一半的 教學策略則為進行網路探索的教學活動。綜觀以資訊融入數學科教學之學習成效 達顯著差異佔八篇，成效達百分之七十五。

許文松（2009）的文獻中也針對國內學者研究國中小階段施行資訊融入數學 教學的學習成就、學習態度進行探討，彙整如表 3

表 3

資訊融入數學教學對學習成就與學習態度的相關研究摘要表

作者（年代） 研究方法 年級/科目 學習成就 學習態度 江東陽（2004） 行動研究法 國一/數學  ◆

王美學（2005） 行動研究法 國二/數學   林慶宗（2005） 準實驗研究法 小五/數學   鄭皓元（2005） 準實驗研究法 小六/數學   彭月香（2006） 行動研究法 小六/數學   康博為（2006） 準實驗研究法 小五/數學  － 李志賢（2007） 準實驗研究法 小五/數學  

陳文吉（2007） 準實驗研究法 國一/數學 ◆ （中分群）

顏錦雀（2007） 行動研究法 小五/數學 （輕度智障） － 龍榕淑（2007） 準實驗研究法 國一/數學  

◆表示無顯著差異，表示可提升學習成效，－表示研究中沒有探討

資料來源：研究者整理。引自許文松（2009）。資訊融入教學輔以合作學習對國三 學生數學學習成就與學習態度之影響。銘傳大學教育研究所碩士在職 專班碩士論文，38-43。

另外，研究者也在我國的全國博碩士論文資訊網，以「資訊融入教學」與「數 學」進行檢索，獲得下列相關論文，將其彙整如表 4：

表 4

資訊融入數學教學之相關研究

研究者 研究對象 研究結果與發現 王永賢

（2004）

國一學生 認知方面，學生的成績能有顯著的進步，延宕測驗與後測成 績未達顯著性差異；情意方面，學生數學學習的態度有顯著 提升，另外學生對電腦的焦慮本就偏向不焦慮，在網路學習 後，無顯著改變；資訊素養方面，也無顯著改變。

（續下頁）

研究者 研究對象 研究結果與發現 許錦芳

（2006）

國一學生 能有效提升低成就學生的學習態度，而其學習表現在平時的 教學與測驗中，雖然仍有遭遇學習瓶頸的時候，大部分時間 皆有具體的成就，能達成學習目標。

黃心瑩

（2008）

國一學生 1.實驗組學生在教學法結束後，在數學學習成就之表現上，

顯著高於採取簡報式教學法之控制組學生。

2.學生之數學學習程度與採取不同資訊融入教學法對學生的 數學學習成就表現具有交互作用。

3.WebQuest 教學法對低學習成就者之學習成效較佳。

4.不同資訊教學法對高能力學生學習成效沒有顯著差異。

許文松

（2009）

國三學生 一、本研究實驗教學法確實能提升國中學生數學學習成就。

二、在施行此實驗教學後，「實驗組」低能力水準學生在數 學學習成就上顯著優於「控制組」低能力水準，而「實驗 組」中、高能力水準學生則在數學學習成就後測成績上與

「控制組」中、高能力水準學生並無顯著差異。

三、「實驗組」學生於施行此教學實驗前、後，在數學學習 成就上有明顯提升。

四、實驗教學後，「實驗組」的數學學習態度明顯優於「控 制組」學生。

五、實驗教學後，「實驗組」的高、中、低三分群學生在數 學學習態度上皆明顯優於控制組學生。

六、「實驗組」學生於施行此實驗教學前、後，在數學學習 態度上有明顯提升。

七、「實驗組」對校園融入數學單元意見調查，持肯定與支 持的意見，而對於「資訊融入教學輔以合作學習」教學法，

八成以上同學認為可提升其數學學習成就與學習態度。

黃英傑

（2009）

國二學生 一、針對「一元二次方程式」單元之數學學習成就方面

（一）實驗組學生顯著優於控制組學生。

（二）實驗組中、低能力學生顯著優於控制組中、低能力學 生；而實驗組高能力學生優於控制組高能力學生，但 未達顯著水準。

（三）實驗組之高、中、低能力各分群學生，在教學前與教 學後的數學學習成就皆有正向成長，且有顯著差異。

二、針對「一元二次方程式」單元之數學學習態度方面

（一）實驗組學生顯著優於控制組學生。

（二）實驗組中能力學生顯著優於控制組學生；而實驗組 高、低能力學生優於控制組學生，但未達顯著水準。

（三）實驗組之高、中、低能力各分群學生，在教學前與教 學後的數學學習態度皆有正向成長，但只有中能力學 生有顯著差異。

三、實驗組學生對教師實施「簡報軟體（PowerPoint）」融入 教學，多數抱持著正向及肯定之學習感受。

（續下頁）

研究者 研究對象 研究結果與發現 翁湘盈

（2010）

國小中年 級學童

一、實驗組學童對數學謎題的表現

1.在引導式資訊融入教學後，實驗組學童數學謎題成就測驗 的後測成績明顯優於前測成績。

2.從實驗組學童對於數學謎題難易程度的填答分析可知看得 懂數學謎題題目，則會有較高的答對可能。

二、實驗組學童對引導式資訊融入教學課程數學學習態度 1.引導式資訊融入教學對於數學謎題各類型題目答對率皆有

提升。

2.大部份的學童都認為引導式資訊融入教學是可以增加學習 數學的興趣。

資料來源：研究者整理。

將上述 16 篇相關文獻探討整理如下：

（一）依研究對象

針對國小學生有 7 篇；針對國中學生有 9 篇；高中則沒有相關文獻。

（二）依研究結果

上述 16 篇文獻中，都肯定資訊融入數學教學對於學生的學習態度之改變及學 習成就的提昇，確實有其一定的成效。但有一篇指出，數學學習態度僅在中 等能力之學生有其顯著影響，高、低能力學生則無顯著影響。

故本研究希望透過互動式教學評量系統融入教學，來引起學生學習興趣，進 而培養學生正面積極的學習態度，期望能提升其數學學習成就的表現。

第三節 即時回饋系統

一、即時回饋系統的意涵

本節內容中的 IRS 即時回饋系統（Interactive Response System，簡稱 IRS）是 透過電子載具（如 PDA、手機或遙控器），讓課堂中上課學生可以即時將各種資訊

（通常是透過選擇題作答或是進行投票）回饋給老師的一種教學應用系統。在教 學上，是近幾年來改善課堂教學與學習品質最重要的資訊應用設備之一（蘇葳蓉，

2009）。凡能提供立即性的師生互動機制皆可稱為 IRS，國內翻譯成「即時回饋系 統」或「即時反饋系統」，有些國家稱此系統為教室反饋系統（Classroom Response System，簡稱 CRS）。早在 1991 年，美國哈佛大學物理系教授 Eric Mazur 便設計 Flashcard 讓學生可以立即反饋問題的選項，應用於同儕教學法（Peer Instruction）

中，後來才逐漸發展成用無線射頻的遙控器來即時反饋（呂昀真，2010）。

即時回饋系統成為近年來改善課堂教學品質的資訊應用設備之一，在歐、美 地區已經普遍應用這項科技於課堂教學活動中，例如在美國有超過 1000 所大學

（如哈佛大學、西北大學、柏克萊大學、康乃爾大學、密西根大學、普林斯頓、

史丹佛大學、布朗大學、華盛頓大學．．．等）均已應用 IRS 系統於課堂教學上。

台北醫學大學於 95 年上學期開始導入 IRS 系統；北醫學生對使用 IRS 即時反饋系 統的問卷調查中，分數最高的三個項目分別為增加師生間之互動、協助老師帶動 課堂討論及讓上課更有趣。IRS 系統讓每個學生在課堂上加強了思考與討論，不再 只是聆聽或僅止於少數同學提出問題。其中臺北市蓬萊國小為臺北市教育局指定 之教室即時評量系統（CGS）試辦學校，在 3~6 年級導入並整合學習歷程資料庫 網站的模式，成果豐碩、成效最佳；國內許多大專院校（如：台灣大學、成功大 學、台北醫學大學…等）及中小學（如：基隆高中、嘉義女中、協同中學、靜心 小學…等）亦都是導入 IRS 即時回饋系統成功的案例（蘇薇蓉，2010）。

二、即時回饋系統的設計理念

即時回饋系統就是在教室課堂上，每人手中拿著一個遙控器，透過一個與電 腦連線的接收器感應，學生就可以按答案，在上課時隨時進行提問、隨堂測驗或 師生間互動的活動，可想而知，即時回饋機制營造出高互動性的學習環境，有利 於幫助學生主動建構知識。若同時以學科領域整合的觀點來論，則是強調教師能 運用資訊科技於教學活動當中，促進各學習領域的整合，並增進學生的學習素養

（李豐展，2006）。

傳統教室因受限太多，故在師生之間要互動非常困難且耗時，如果老師想知 道所有學生在某個題目或概念上是否瞭解，必須一個一個口頭詢問。而在過程中 因為有先後順序的問題，故後面回答正確的學生不一定真的已經學會，可能是參 考前面同學所說的答案來回答，因此效果大打折扣；另外老師詢問、同學思考並 作答，以一個學生 30 秒的時間來估計，一個正常的高中職班級學生數約 40 人，

總共就必須耗掉近 20 分鐘，在教學現場是不太可能辦到。更不論在課堂上有學生 睡覺、注意力不集中或是師生關係不佳，容易造成班級氣氛緊繃及師生對立。

在高互動教室中，師生可使用以紅外線技術（IR）所設計的遙控器，在教學過程 經由裝設在電腦上的紅外線接受器為中介，進行互動式教學活動。於是，過往傳 統教學課室中，常困擾師生互動的原因，藉由學習科技的研發得到解決（陳德懷、

王緒溢、梁仁凱，2001）。

廖世傑等（2007）提到課堂中會與老師互動的學生不到兩成，八成學生選擇 以沉默的方式回應，沉默不代表沒有意見，可能是學生擔心答錯當眾出糗、本身 較害羞、未專心聽課等。使用課堂互動性教學系統後，大部分的學生（80%）能根 據老師在螢幕上顯示的題目，利用遙控器將答案立刻傳送給教師，表達個人想法。

由此可見，課堂互動性教學系統能打破傳統老師講、同學聽的生態，透過不記名 的方式，學生保有高度隱私，害羞的學生因此願意表達意見。由於學生對互動性 教學的喜愛，引發學生的參與感，從「被動學習」轉變成「主動學習」，藉由觀摩 他人或自我嘗試的學習，不僅增加師生互動，也促使學生之間有更多的同儕討論。

相較於國外，台灣的學生從小被教導「沉默是金」、「多做多錯、少做少錯」、

「小孩子有耳無嘴」的觀念，因此大部份學生對於表達自己意見感到害怕，退縮 的情況比國外學生嚴重許多。

Cue（1998）指出，督促即時回饋機制應運而生的最主要因素是主動學習。他 表示：在一般教學中，受限時間運用，並非所有學生能被要求作出反應。此外，

許多學生寧願退縮，以避免因不正確或不當答案而招致尷尬。如果在更大班級，

師生的互動機率更是微乎其微，而這樣的問題有機會得到改善，將得力於使用即 時回饋機制可以授權學生回應問題時，同時保持隱匿性，和記錄所有的學習紀錄。

教師隨著顯示的統計結果，對學生立即回饋和加強。由此可知，協助教師講授教 學的互動性教學系統確實有其重要性。

三、即時回饋系統的軟硬體建置

即時回饋系統分成軟體和硬體兩部份，其中硬體部份主要包括教師遙控器、

學生反饋裝置、紅外線接收器及系統安裝光碟。另外還需要一般資訊設備如電腦、

單槍投影機、布幕、電子白板的輔助。軟體部份則由系統光碟安裝後產生，並輔 以教師自編教材，透過布幕展示問題，引導學生按下遙控器按鈕選擇答案，於題 目作答時間結束時同步顯示所有學生作答情況並加以統計。

研究者在我國的全國博碩士論文資訊網搜尋文獻，發現大部份研究者都是利 用中央大學學習科技實驗室與網奕科技公司於 1999 年合作開發並上市之「按按按」

高互動學習系統進行研究。因研究限制，本研究使用巧豐資訊股份有限公司所開 發之數位互動教學評量系統進行研究，茲將其軟硬體實際操作畫面介紹如下：

（一）硬體部份

圖 5 老師搖控器