3D 動畫應用於國小四年級自然領域之教學成效 – 以月相概念為例

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國立台東大學教育研究所教學科技碩士班論文

指導教授：楊義清先生

3D 動畫應用於國小四年級自然領域之教學成效 – 以月相概念為例

研究生：馬紀楨撰

中華民國九十七年八月

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謝誌

時光苒苒，三年光陰轉眼雲煙。有幸至台東大學一窺學術奧堂之美，心中除了感謝上蒼賜予我智慧與勇氣，更對這片美麗淨土的人事物懷抱感恩之情。昔日我乘風而來，未來將踏浪而去；我的腦海中縈繞著「馬卡巴嗨，東大！」感謝你給我這段人生的美好回憶。

學位論文完稿，首先要感謝我敬愛的恩師：楊義清教授。猶記與楊教授初遇時，其溫文儒雅、傲然風骨的性格，讓我心中大為折服。楊教授做學問精益求精、實事求是；大處著眼，小處著手。在論文寫作上，要求論述重點，內容嚴謹；老師還鉅細靡遺的將我的論文完稿逐字逐句檢查，使我的論文寫作之路走來順遂、圓滿，心中的感謝自非筆墨足以形容。此外，口試委員陳耀煌教授詳盡指導軟體設計及操作原則，謝昆霖教授則對統計考驗提出勘誤及建議。兩位教授均讓我在學術視野上更遼闊，在此一併致上最高敬意。

也感謝教學科技碩士班的教授群，廖本裕老師、李偉俊老師、熊同鑫老師、鄭承昌老師、蔡東鐘老師、郭達源老師等。您們的諄諄教誨讓我對學術研究有了清晰而完整的概念，也讓這趟旅程收獲豐碩。另外，家中的父母和弟弟一直是支持我完成學業的最大力量；而思韻和熊妹對我的容忍和體諒，亦是助我成長的原動力。

最後是研究所同學德勝，不知多少晝夜陪我和楊老師討論到半夜三點，沒有您的一路鞭策我難以支持到最後。也感謝錦芬老師，除了需忍受討論的干擾外，還常協助我們處理學業事宜。而廷榮、偉修同學，對我論文寫作及格式校正幫助許多；鈞凱、銘志、明政、俊良、政岡、家輝、佳峻等同學，研究之路有你們相伴，更增添不少樂趣。而春民大哥，雖與您約好一起步出東大，但仍未竟全功，在此祝您身體安康。

要感謝的人太多，而心中思緒紛至沓來，令我久久不能自已。九一年我在台東服役任政戰官兼新聞官，為報導軍聞常需造訪台東縣政府及各鄉鎮，因此曾寄情於太源幽谷、也陶醉過關山夕陽。台東街上的一景一物，於我心中如數家珍。五年後舊地重遊，談笑間才知自己早生華髮，不禁嘳嘆景物依舊、人事已非，令人不勝欷噓。

文末期望自己未來能持續朝向務實、卓越、創新的理想邁進，以答謝台東這片美麗大地的知遇之恩。

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3D 動畫應用於國小四年級自然領域之教學成效–以月相概念為例

作者：馬紀楨

國立台東大學教育學系教學科技碩士班

摘要

本研究旨在探討以 3D 動畫應用於國小四年級自然領域之教學成效。以資訊融入教學法進行自然領域之月相概念教學，並透過「月相概念測驗」與「學習態度量表」蒐集資料，以了解資訊融入月相單元教學之影響。

本研究以準實驗研究法之「不等控制組前後測實驗設計」，選取桃園縣莊敬國小四年級四個班為實驗對象。實驗組二班接受資訊融入教學法、控制組二班接受一般傳統教學。教學時間為一節課 40 分鐘，教學實驗前後分別進行「月相概念測驗」前測與後測，檢驗兩組學童之「立即學習成效」。教學實驗結束後，進行學習態度量表的調查。教學實驗結束後四週再以「月相概念測驗」施測，檢驗兩組學童之保留學習成效。

本研究主要研究結果發現 3D 動畫融入月相教學：一、能提升學童

「立即學習成效」。二、對學童「保留學習成效」無顯著提升，但能加深學童「月相變化成因」概念。三、學童對此均抱持著正向與肯定的態度。

關鍵詞： 3D 動畫、資訊融入教學、月相概念。

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Teaching Effects of 3D Animation Applied to Science Learning in the Fourth Graders－ The Case of

Moon-Phase Conception

Chi-Chen MA

Abstract

The purpose of this study is to investigate the teaching effects of 3D animation applied to science learning in the fourth graders. The researcher designed computer-integrated instruction to survey the students’ learning performances by achievement of moon-phase concept and attitude

questionnaire. An attitude questionnaire, an achievement were administrated to measure the students’ attitudes and achievements after the instruction.

The study was based on quasi-experimental posttest design. Samples were from four fourth-grade classes at Zhuang Jing elementary school in Taoyuan County. Two classes in the experimental group were instructed with computer-integrated instruction, while those in the control group were

instructed with conventional instruction. The time of instruction lasted for forty minutes. Both pre-test and post-test on the learning effect are held to understand students’ differences among “immediate effects”. After the

experimental teaching, students are asked to fill in “attitude questionnaire” to compare the difference. Four weeks after the instruction, two groups were examined to see the differences among “delayed effects”.

The conclusions about 3D animation-intergrated moon-phase instruction are following:Ⅰ. The experimental group had a significantly higher score on the immediate effects. Ⅱ. There were no significant differences among two groups on the delayed effects, but the concept of "moon-phase variations" can be improved. Ⅲ. In the experimental group students took positive and affirm attitude.

keyword：3D animation , computer-integrated instruction , moon-phase

concept .

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目錄

目次 ……… Ⅰ 表次 ……… Ⅲ 圖次 ……… Ⅴ

第一章緒論 ……… 01

第一節研究背景與動機 ……… 01

第二節研究目的 ……… 04

第三節待答問題 ……… 05

第四節研究方法與步驟 ……… 06

第五節名詞定義 ……… 07

第六節研究範圍與限制 ……… 09

第二章文獻探討 ……… 11

第一節資訊融入教學的意義、內涵及方法 ……… 11

第二節資訊融入教學的學習理論 ……… 20

第三節資訊融入自然領域教學相關研究 ……… 33

第四節國小月亮單元的迷思概念 ……… 40

第五節虛擬實境在天文教育上的應用 ……… 44

第三章研究方法 ……… 51

第一節研究設計及程序 ……… 51

第二節研究對象 ……… 57

第三節研究工具 ……… 57

第四節資料處理與分析 ……… 59

第四章研究結果與討論 ……… 61

第一節預試選題與試題計分 ……… 61

第二節有效樣本與前測差異性 ……… 65

第三節不同教學法對全樣本之月相概念立即學習成效影響 ……… 69

第四節不同教學法對全樣本之月相概念保留學習成效影響 ……… 74

第五節調查接受不同教學法學生在學習態度量表之學習意見 ………… 78

第五章結論與建議 ……… 89

第一節結論 ……… 89

第二節建議 ……… 92

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參考文獻 ……… 95

中文部份 ……… 95

西文部份 ……… 101

附錄一月相概念測驗（預試）……… 103

附錄二月相概念測驗（正式）……… 107

附錄三學習態度量表 ……… 110

附錄四學習態度量表（同意書）……… 111

附錄五資訊融入教學法教案 ……… 112

附錄六傳統教學法教案 ……… 120

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表次

表 2-1 電腦輔助教學與資訊科技融入教學比較表 ……… 12

表 2-2 國內 2000 年後實施資訊融入國小自然領域教學之相關研究結果 ……… 34

表 2-3 國內外與月亮迷思概念成因的相關研究 ……… 41

表 3-1 本研究之實驗設計 ……… 52

表 3-2 本研究的變項摘要表 ……… 52

表 3-3 教學實驗之實施流程 ……… 56

表 3-4 研究進度甘特圖 ……… 56

表 3-5 實驗性教學之研究樣本人數分配表 ……… 57

表 4-1 月相概念測驗預試後的難易度、鑑別度分析表 ……… 63

表 4-2 月相概念正式測驗分項題數及百分比 ……… 64

表 4-3 實驗組與控制組之有效樣本人數統計 ……… 65

表 4-4 兩組在「前測總分」之描述統計量 ……… 66

表 4-5 兩組在「前測總分」之獨立樣本 t 檢定摘要表 ……… 66

表 4-6 兩組在前測「月相變化現象」獨立樣本 t 檢定摘要表 ……… 67

表 4-7 兩組在前測「月相變化周期」獨立樣本 t 檢定摘要表 ……… 67

表 4-8 兩組在前測「月相變化成因」獨立樣本 t 檢定摘要表 ……… 68

表 4-9 兩組在「後測總分」之描述統計量 ……… 69

表 4-10 兩組在「後測總分」之獨立樣本 t 檢定摘要表 ……… 70

表 4-11 實驗組「前測－後測總分」之相依樣本描述統計量 ……… 70

表 4-12 實驗組「前測－後測總分」之相依樣本ｔ檢定摘要表 ……… 70

表 4-13 控制組「前測－後測總分」之相依樣本描述統計量 ……… 71

表 4-14 控制組「前測－後測總分」之相依樣本ｔ檢定摘要表 ……… 71

表 4-15 兩組在後測「月相變化現象」獨立樣本 t 檢定摘要表 ……… 72

表 4-16 兩組在後測「月相變化周期」獨立樣本 t 檢定摘要表 ……… 72

表 4-17 兩組在後測「月相變化成因」獨立樣本 t 檢定摘要表 ……… 73

表 4-18 兩組在「延後測驗總分」之描述統計量 ……… 74

表 4-19 兩組在「延後測驗總分」之獨立樣本 t 檢定摘要表 ……… 74

表 4-20 實驗組「後測－延後測總分」之相依樣本描述統計量 ……… 75

表 4-21 實驗組「後測－延後測總分」之相依樣本ｔ檢定摘要表 ………… 75

表 4-22 控制組「後測－延後測總分」之相依樣本描述統計量 ……… 75

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表 4-23 控制組「後測－延後測總分」之相依樣本ｔ檢定摘要表 ………… 76 表 4-24 兩組在延後測驗「月相變化現象」獨立樣本 t 檢定摘要表 ………… 76 表 4-25 兩組在延後測驗「月相變化周期」獨立樣本 t 檢定摘要表 ………… 77 表 4-26 兩組在延後測驗「月相變化成因」獨立樣本 t 檢定摘要表 ………… 77 表 4-27 兩組在「學習態度量表」得分之平均數、標準差 ……… 78 表 4-28 兩組在「學習態度量表」之人次暨百分比 ……… 79 表 4-29 資訊融入教學、傳統教學之訪談問題表 ……… 82

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圖次

圖 2-1 人類認知的訊息處理模式 ……… 23

圖 2-2 Berlo 的 SMCR 傳播模式 ……… 32

圖 2-3 Dale的經驗金字塔 ……… 33

圖 3-1 準備工作流程圖 ……… 54

圖 3-2 執行工作流程圖 ……… 55

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第一章緒論

本研究旨在探討3D動畫應用於國小學童自然領域之月相概念教學，對四年級學童「立即學習成效」、「保留學習成效」、「學習態度」之影響，以期能為國小自然領域教學策略之參考。本章就研究背景與動機、研究目的、待答問題、研究方法與步驟、名詞定義及研究範圍與限制作論述。

第一節研究背景與動機

當前資訊科技日新月異，世界先進國家莫不致力於教育改革，以提升國民素質、增強國家競爭力為目標。例如美國推動「國家教育科技計劃」及芬蘭提出「資訊社會五年國家策略計劃」，而鄰近的新加坡推出「教育科技資訊總藍圖」與日本文部省訂立「資訊化教育立國」之政策，各國競相將資訊科技融入基礎國教之中，期冀接軌國際並通往未來( 林玉佩， 2000)。溫明正(2000)亦明確指出，廿一世紀將成為高度資訊化、科技化的時代，學校與家庭的環境，在資訊設備及網際網路的普及下，亦無可避免地趨向數位化、網路化、虛擬化及整合化的特質。由此觀之，教師更應努力思考，未來要如何運用多媒體呈現教材內容，將抽象的學科知識，以視覺化的方式來表現。

資訊融入教學不僅可以呈現活潑、多元、虛擬的教學情境，在各種文獻與調查中亦顯示，資訊融入教學對提升學童學習成效有顯著的效果。因此，教育部在民國八十九年九月公佈「國民中小學九年一貫課程暫行綱要」，自九十學年度起，國小一年級新生開始實施九年一貫課程，在新的課程架構之下，強調將資訊融入各學習領域之教學(教育部，2000)。而在九年一貫國民教育課程目標中也明文規定，運用科技與資訊的能力、激發主動探索和研究的精神、培養獨立思考與問題解決能力，為現階段學校教育的目標(教育部，2003)。

此外，教育部自九十一學年度起，分北中南東區積極規劃培訓資訊種子學校，致力將資訊融入教學之理念推展至全國中小學，並在各校成立資

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訊融入教學教師團隊，主要希望教師能多運用資訊科技於課堂教學中，培養學童「運用科技與資訊」和「主動探索與研究」的精神。透過資訊融入教學的歷程，學生能「獨立思考與解決問題」，並完成「生涯規劃與終身學習」(張國恩，1999)。

而九年一貫課程綱要實施後，教材呈現與教學方法已不囿於一家之言。教師於教學現場，應以多元的教學理論、策略與方法，將科技與資訊應用於各科的學習領域中。故如何運用資訊科技呈現「自然與生活科技」領域的教學內容，也成為九年一貫新課程特色之一。而在國小自然與生活科技領域的課程方面，與天文相關的主要包括「太陽與竿影」、「地球運動」、「月亮在哪裡」等單元。由於天文學是一門接近大自然的科學，除重視生活上的體驗及環境教育，也關心許多巨觀的自然現象(例如板塊構造、

星體運轉、天氣變化等)。天文學是一門豐富有趣的學科，劉德勝、黃釗俊、王明仁、李念魯、陳輝樺(1996)的研究指出，對天文有興趣的學童約有百分之六十，但對於天文知識，卻有近四成學童未達中等水準。李榮彬(1994)認為，雖然天文相關內容生動有趣，足以學童引發學習動機；但由於天文單元所涉及的時間、空間、星體的相對關係過於抽象而難以理解，再加上學校的設備不足，屢屢成為學生學習成效不彰的主因。因此，在進行地球科學課程教學時，教師很難完全進行實驗室內的教學，而必須常以周遭生活實例作為教材，甚至必須走出戶外作實地的考察，但這卻也是傳統課程之固定時間地點的教學方式所難以達成之處(張俊彥、董家莒，2000)。

天文相關單元的學習應以探究及實作的方式進行，但若舉本研究所著眼的月相單元教學為例時，在「實際觀察」方面卻有困難之處。原因有下列三點：一、月相單元的教學時間適逢入秋時刻，天候不穩常影響學生的觀察。二、老師固定的教學時間無法與每天不同出沒時間的月亮做配合外，

且老師的正式教學時間是在白天進行，即使有月亮出現，也易受太陽光影響而不易觀察到月相，使得教師無法現場指導學生進行觀察。三、學生缺乏耐性，無法完成長期觀測的活動，導致觀察紀錄不完整。

有不少學者專家提出模型教學的可行性(王美芬，1992；施惠，1994；

陳英嫻，1994；Taylor，1996)。但要在白天光線充足時，以教室模擬夜間近乎漆黑的環境，實際在佈置上有其困難處。另外，若要讓全班的學童均有機會親身操作天體模型，除了受限於學校教具的數量，將浪費許多時間

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輪流使用外，教師在分組講解上亦需不斷重覆相同的內容，在課堂有限的時間運用上亦顯得不夠經濟。故此模式目前亦未受提倡。而左漢榮(1996) 針對天文教學戶外實際觀察與模型操作遭遇之困難，提出下列解決方案：一、校(戶)外教學時前往國立自然科學博物館太空劇場、臺北市立天文臺及非經常性開放的臺中師院天文臺、中央大學天文臺等，也是可以考慮的地點。二、使用媒體：播放影帶(影碟)、投影片和幻燈片進行解說。三、

使用電腦 CAI 或其他模擬軟體進行教學。而第一項提及之國立自然科學博物館與台北市立天文台戶外教學參觀，仍受限於各校與該設施間的距離遠近問題。因此第二項與第三項替代方案，應最符合教學現場所需。

再者，雖然「月相」單元看似簡單，但相關研究卻指出，學童在學習月相概念時常存有許多的「迷思概念」(王美芬，1992、1994；劉伍貞，1996；

李曉雯，2001；賴瑞芳，2002)。毛松霖(1995)及王美芬(1991)認為，小學的自然課程中，天文學部分比較難學習，因為天文現象只能以自我中心 (self-centered)的單一角度來觀察，其結果容易形成誤判，而形成許多迷思概念。另外，擔任自然領域教學的教師，普遍缺乏良好的天文學基礎，由於教學者本身就存有許多迷思概念，自然無法傳達正確的觀念給學生。(王美芬，1992；Taylar，1996)。而許多國小教師對於教授自然與生活科技領域課程，最感到困擾的，就是與地球科學相關的單元(姜滿，1990)。綜上所述，教師本身具有的迷思概念、不適當的教學法及兒童的認知尚未達到形式操作期，以至於無法透過抽象的文字、符號說明來瞭解複雜的天文學現象，都是造成學童迷思概念的原因。

最後，觀測月相的工具是否合適，亦可能造成學生學習月相單元的迷思概念。早期的天文觀測輔助工具(如星座盤 )多以平面 (2D)記錄與說明，但月相觀測是屬於三度空間(3D)的相對位置概念，需要透過多個視角來瞭解太陽、地球、月球三者的相對位置，才容易明白月相的成因。故運用傳統的月相觀測工具(如星座盤)，對於學童實際觀測幫助不大。而月相概念的學習又牽涉到學童無法配合長時間的觀測月形、居住的環境空間是否方便記錄月形變化或觀測時的天候是否良好等影響，進而造成學童學習困擾。有鑑於此，發展合適的資訊軟體來輔助這些單元的學習，應有助於學童排除許多觀測月相上的困難。蘇偉昭(2004)亦明確的指出，天象觀測原本就是三度空間的問題，也應回歸三度空間的方式來教學與學習。早期多用星座盤來辨認天體，但是由於星座盤是將三度空間的天體投影到二度空

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間，原本就不符合活動於三度空間人類的自然理解方式，所以不單是學童，就連成人也很難理解，造成天文學習上的困難。

有鑑於學生學習月相單元成效不彰，可能是因為三度空間過於抽象、

亦不易於進行立即的實驗觀察。若能克服上述的問題，月相教學不但可以引起學生對天文學的好奇心，讓學生了解宇宙與人的關係、提昇其時間與空間的概念，更能提供學生許多想像和創意的空間，藉以擴展學生學習的視野，進而提高了學習自然科的興趣(左漢榮，1996)。因此本研究擬運用 Maya 這套優秀的3D製作軟體，設計天體模型教學平台進行月相教學，以 3D動畫模擬真實天體運行的狀況，讓學童嘗試以多種不同的視角，來觀察月球繞行地球的相對位置、月相盈虧變化，預期將能節省學校購置教具的支出、提升教師教學品質、增進學童學習動機與學習成就。研究者進行教學素材設計時，儘量以簡單的按鈕達到切換各種不同視角進行觀測月相變化，教師不需再學習複雜的3D軟體操作技術，以達到減輕教師教學負擔的功能。而資訊融入月相單元的教學，亦符合九年一貫國民教育課程目標中所明訂：運用科技與資訊的能力，激發主動探索和研究的精神，培養獨立思考與問題解決能力等教育目標。研究者期望研究結果，在透過虛擬實境觀察月相變化後，除了能增加教師教學效能，也能增進學童的學習成效。最後，再透過研究者自編的學習態度量表，瞭解學童對3D模擬月相軟體應用於自然領域教學的看法，以做為教師修正運用資訊融入月相單元教學之參考。

第二節研究目的

本研究主要目的，在探討3D動畫應用於國小四年級自然領域月相教學之成效。最後再透過研究者自編的學習態度量表，來了解學童在接受不同的教學法後，對二種教學法的看法為何。

本研究之具體研究目的如下：

一、探討「資訊融入教學法」與「傳統教學法」對國小四年級學童「月相概念」之立即學習成效。

二、探討「資訊融入教學法」與「傳統教學法」對國小四年級學童「月相概念」之保留學習成效。

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三、探討國小四年級學童接受「資訊融入教學法」與「傳統教學法」，在「月相概念」學習態度量表上的表現。

第三節待答問題

本研究除了應用資訊融入教學法及傳統教學法設計月相教學單元外，並擬探討以下待答問題：

一、「資訊融入教學法」與「傳統教學法」對國小四年級學童「月相概念」之立即學習成效是否有顯著差異？

(一)應用二種教學法，在「兩組組間」之月相概念立即學習成效表現上是否有顯著差異？

(二)應用二種教學法，在「兩組組內」之月相概念立即學習成效表現上是否有顯著差異？

(三)應用二種教學法，兩組在月相概念立即學習成效之「分項月相概念」

表現上是否有顯著差異？

二、「資訊融入教學法」與「傳統教學法」對國小四年級學童「月相概念」之保留學習效果是否有顯著差異？

(一)應用二種教學法，在「兩組組間」之月相概念保留學習成效表現上是否有顯著差異？

(二)應用二種教學法，在「兩組組內」之月相概念保留學習成效表現上是否有顯著差異？

(三)應用二種教學法，兩組在月相概念保留學習成效之「分項月相概念」

表現上是否有顯著差異？

三、國小四年級學童接受「資訊融入教學法」與「傳統教

學法」，在「月相概念」學習態度量表上的表現為何？

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第四節研究方法與步驟

一、研究方法

本研究將採「不等控制組前後測實驗設計」，以立意取樣方式，選取桃園市莊敬國小四年級二個班為實驗組，在自然課程中運用3D動畫建構月相模型，進行資訊融入教學實驗；另選取四年級二個班為控制組，以傳統教學法進行教學，未採取資訊融入教學策略。實驗前，將從該校學習過月相概念的五年級，立意取樣一個班進行預試，透過自編的月相概念測驗進行前測，前測後剔除難度過高與鑑別度較低的試題，再參考學科專家意見建立專家效度後，編製完成月相概念正式測驗。教學實驗前，先以月相概念測驗進行前測；教學實驗後，進行月相概念後測，並比較前後測結果是否有顯著差異。月相概念後測後，再進行學習態度量表的調查以蒐集資料。其目的是在探討不同教學法是否影響學童對月相概念的學習感受及看法。最後再進行半結構式訪談以佐證調查結果。茲將研究方法說明如下：

(一)文獻分析法

透過閱讀、分析比較國內外學者的相關文獻，瞭解不同的學習理論對學童的影響，如何應用教學策略、強化教學內涵，深入了解課程設計理念與教學模式、方法，以做為設計課程方案之參考。

(二)準實驗研究法

本研究將採取較不嚴謹、但施行較方便的準實驗研究法進行教學實驗。雖然真實驗研究具有較嚴謹的實驗控制，是較理想的實驗設計，但在人文社會科學研究中，常無法達成真正隨機、任意分配受試者以進行研究的目的。亦即是，抽取完整的受試者團體，而非隨機分派受試者於不同的實驗處理或情境中，較符合真實教學現場。本研究採取準實驗研究法，以國小四年級四個班，約 133 名學童作為研究對象，實驗組成員 68 人，接受 1 節課 40 分鐘之資訊融入月相單元教學課程方案，對照組

成員 65 人，進行一般傳統教學方式的月相單元教學活動。並以研究者

自編的「月相概念測驗」為測量工具，進行前測、後測、延後測共三次測驗，再利用統計套裝軟體 SPSS 12.0 for Windows 版進行量化資料的統計分析。而在後測結束時，同時實施研究者自編之「學習態度量表」進行資料蒐集，藉以了解學童對資訊融入月相單元課程的看法及態度。

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二、研究步驟

本研究依前述研究方法，歸納實施流程如下：

(1)確定研究主題與研究範圍 (2)訂定研究計畫與研究進度 (3)蒐集與閱讀國內外相關文獻 (4)決定研究對象、編寫課程教案 (5)發展研究工具及學習態度量表 (6)實施預試、完成正式測驗工具 (7)以月相概念測驗進行前測

(8)進行教學實驗操弄(資訊融入教學、傳統教學)

(9)以月相概念測驗進行後測，並實施學習態度量表調查 (10)隨機抽樣二組學童，進行半結構式訪談

(11)四週後，以月相概念測驗進行延後測驗 (12)將資料整理、運用統計軟體分析

(13)撰寫研究論文

第五節名詞定義

本研究係運用「資訊融入教學法」和「傳統教學法」二種教學策略，進行國小四年級學童月相概念之教學實驗研究。以下將就「資訊融入教學法」、「傳統教學法」、「月相概念」、「迷思概念」、「月相概念學習成效」、「學習態度量表」等重要概念做明確的定義。

一、資訊融入教學法

本研究中所採用的資訊融入教學法，是運用Maya這套3D軟體建構月相動畫教學平台，來輔助月相單元教學。透過3D動畫可呈現月相變化之動態歷程、並能多角度觀察太陽、月球、地球三者的對應關係，以幫助學童建構月相變化的概念。該模型並提供教師在月相單元教學時，符合課程所需之資訊融入教學素材，可減少教師的教學準備負擔。此外，資訊設備在課程中，主要是扮演學習者的智能伙伴(learning with technology)，而並非知識的傳授者(learning from technology)。因此資訊融入教學法亦著重人機互動的機制，學童均有自行操作學習機會，並非僅由老師單向傳遞知識。

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二、傳統教學法

本研究所指的傳統教學法，教師多是透過口語講述的方式授課，並將自然領域相關知識按照學習順序依序呈現並說明。以進行月相概念教學為例，教師會呈現教學圖片(或教具)、運用粉筆書寫、小組合作(競賽)等策略，

將月相相關概念說明清楚。唯呈現月形圖片及以粉筆畫月相週期等方式，仍是以一種視角來呈現月形的變化，且教學中未使用任何資訊設備。

三、月相概念

本研究所指的月相概念，僅探討月相概念中之月形變化、月地日三者的相對位置。其他月相相關概念例如：月球每日升落的時間(在空中的位置變化)、月球與地球的運轉軌道及角度、以及月蝕與日蝕等現象則不包含在本研究範圍內。因此，本研究著眼的教學重點為：月形變化的日期、月形變化的週期、月形變化的因素、月球如何繞地球公轉與自轉、月地日三者的相對位置等。

四、迷思概念

本研究所指的迷思概念(misconception)，是指學習者在學習某一科學概念前，不自覺地對該知識形成某種個人概念。而此概念與教科書、科學教師及科學界所認同的概念有所不同。這些零碎的知識，僅能應付生活中的普通問題，如欲深入探究科技的問題，則這些概念是支離破碎，不堪應用的(鐘聖校，1995)。

五、月相概念學習成效

透過實施研究者自編的「月亮概念測驗」，學童的學習成效主要區分為二階段：

(一)月相概念立即學習成效

經由資訊融入教學法與傳統教學法的實驗操弄，比較學童前測與後測之成績差異，作為月相概念立即學習成效。

(二)月相概念保留學習成效

後測結束四週後，以月相概念測驗重覆施測，以作為學童接受此二種教學法的保留學習成效。

六、學習態度量表

本研究運用之學習態度量表，是以呂惠紅(2005)所編制之月相概念「學習態度量表」進行施測。該量表考量四年級受試樣本之文字理解能力、感受分辨能力、年紀等因素，將題型設計為三點量表。該量表適合蒐集資訊

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融入月相單元教學之學童態度。

第六節研究範圍與限制

一、研究範圍

(一)研究樣本

本研究以桃園市莊敬國小四年級四個班為研究對象，其中選二班為實驗組，餘二班為控制組，並對研究樣本進行教學。

(二)研究變項

本研究僅探討國小四年級學童接受「資訊融入教學法」與「傳統教學法」後，在月相單元之概念學習上，立即學習成效、保留學習成效及學習態度是否存在差異情形。

(三)研究方法

本研究以準實驗研究設計驗證實驗假設與現有理論。

二、研究限制

由於受制人力、時間、研究樣本及研究工具等因素的影響，本研究之研究限制如下：

(一)研究樣本

本研究僅針對桃園市莊敬國小四年級共 133 名學童進行研究，研究結果能否推論至桃園縣市其他鄉鎮或外縣市學校之學童，則需評估其他客觀因素與外在條件，方可推廣於其他範圍。

(二)研究時間

本研究擬運用一節自然課(40 分鐘)進行教學實驗，以瞭解 3D 動畫應用於四年級學童月相概念教學之成效。

(三)研究工具

本研究之研究工具為月相概念測驗及學習態度量表(紙筆測驗)兩部份，紙筆測驗受限於題數可能無法涵蓋全部概念，故不宜推論至其他月相之相關概念。

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第二章文獻探討

本研究旨在探討 3D 動畫應用於國小學童自然領域之月相概念教學，

對四年級學童「立即學習成效」、「保留學習成效」、「學習態度」之影響，以做為國小自然領域教學策略之參考。本章共分為五節，第一節先就資訊融入教學的意義、內涵及方法進行分析討論，第二節將探究資訊融入教學的學習理論，第三節探討資訊融入自然領域教學之相關研究，第四節為國小月亮單元的迷思概念，第五節為虛擬實境在天文教育上的應用。

第一節資訊融入教學的意義、內涵及方法

一ゝ資訊融入教學的意義

「資訊科技」一詞，就是運用電腦、多媒體、網路媒介，進行收集、處理、儲存及傳輸文字、圖形、影像成語音之技術(洪燕竹，2000)。而國內有學者解釋資訊融入教學，就是將電腦融入於課程、教材、教學及學習中，使電腦成為教學環境中不可缺少的工具，幫助學生解決問題，使學生對知識的領域有更深的了解，協助學生學習建構自己的知識體系，以達成更高層次的學習(邱貴發，1990)。王全世(2000)則將資訊科技融入教學定義為將資訊科技融入於課程、教材與教學中，讓資訊科技成為師生另一種有效率的教學與學習的工具，使得資訊科技的使用成為教室中教學活動的一部份，且能延伸地視資訊科技為一個方法或一個程序，在任何時間地點來尋找問題的解答。

「資訊融入教學」在國外的文獻中，學者專家是以technology integration (Dias,1999;Dockstader,1999) 、 integration of educational technology ( Charlson,1998; Fletcher, 2001 )、integration of computers into the curriculum ( Schlosser, Mcghie-Richmond, Blackstien-Adler, & Mirenda, 2000)等來界定。而國內常見的語詞有資訊融入教學(張國恩，1999；徐新逸，2003)、資訊科技融入教學(王全世，2000；劉世雄，2001；何榮桂，

2002)、電腦融入教學 (顏龍源， 2000；崔孟萍， 2001)、電腦整合教學 (邱

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貴發，1990)等相關名詞定義。雖然各語詞所涵蓋的範圍不盡相同，但在融入教學的意涵，則主要都是指電腦與網路相關科技(王全世，2000)。徐

新逸(2003)將資訊融入教學分為狹義與廣義兩種解釋，狹義的解釋是應用

資訊科技的技術，廣義的解釋是應用系統化教學設計的科學方式，達成學習目標，並提供學習者有意義的學習歷程，以增進較佳的教與學的成效。由於資訊融入教學與先前的電腦輔助教學有些相似，因此在推展時被誤認為二者其實意義相同，因而窄化了資訊科技融入教學的範疇。王全世(2000) 曾對這兩個名詞做了比較，如表 2-1。

表 2-1 電腦輔助教學與資訊科技融入教學比較表項目電腦輔助教學資訊科技融入教學概念與精神扮演輔助角色，無法

代表整個教學

強調融入與整合，可以代表整個教學

資訊科技在教學中的角色

只是輔助的媒體或工具

不可缺少的工具，可延伸為一種方法或程序

包含的範圍較窄化，為資訊融入

教學的一部份較廣義，包含電腦輔助教學

目的 1.輔助教師教學

2.提升教學品質

1.培養學生資訊素養

2.培養運用科技與資訊的能力 3.提升教學品質

實施較簡單、容易較複雜、困難

資料來源：”資訊科技融入教學之意義與內涵”，王全世，2000。

由表 2-1 觀之，資訊融入教學並不只是運用多媒體，甚至包含了培養

學生資訊素養與運用科技的能力，增進了媒體與學習者間的互動。而整個融入的過程亦不單單只是操作資訊器材，還包含了良好的教學課程配合。

而透過完善規劃的教學課程，才足以呈現資訊融入教學的全貌。

二ゝ資訊融入教學的內涵

台灣近年來為了推動教育改革，教育部(2001)在「中小學資訊教育總藍圖」明確勾勒，未來中小學資訊教育的願景是希望學生「資訊隨手得，主動學習樂；合作創新意，知識伴終生」。期望透過中小學資訊科技融入教學，讓學生能瞭解並且運用資訊科技進行判斷、組織、決策，進而創造資

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訊並有效傳遞資訊；能主動並喜歡利用資訊科技進行學習；並能透過資訊科技參與全球化的網路社群，進行跨越時空合作學習活動，最後讓全民都具備運用資訊科技主動學習與創造思考的能力。張國恩(1999)亦指出，九年一貫新課程中，明訂學生應培養十大基本能力，而「運用科技與資訊」、

「生涯規劃與終身學習」、「主動探索與研究」、「獨立思考與解決問題」這幾項能力，都與資訊融入教學有關。換言之，教師需利用電腦等相關科技輔助教學工作，培養學生上述能力的發展。而資訊教育總藍圖所規劃的指標之一即是要求教師在教學過程中至少有五分之一的時間運用資訊科技融入教學。資訊融入教學應用多媒體呈現教材，將可突破傳統教學的純文字呈現窠臼，呈現生動活潑的教學素材，將過於複雜與抽象的學科概念具像化，藉以提升學生的學習成效，並減低實驗所受的時間空間限制。

然而，哪些學科或內容才適合進行資訊融入教學？張國恩(1999)歸納出下列六個範疇，是成功實施資訊融入教學的重要因素：

(1)抽象可轉成視覺化的教材；例如數學的函數以圖形呈現。

(2)需要培育從事實物演練的經驗；有些教材需要讓學生實際操作練習以獲取經驗，如各類實驗、模擬飛行軟體。

(3)學校無法提出問題解決的環境；學生可從網路所提供的豐富教學資源完成學習活動。

(4)學校欠缺老師教學的學科；可用遠距教學補足學生接受課程完整性。

(5)引導學生學習動機；多媒體的運用會比口述有趣。

(6)能自我診斷與評量；學生能透過電腦線上評量或診斷系統從做中學。

而國小自然領域天文單元的課程，正是屬於較抽象的概念、並且學校無法提供解決問題的環境，所以月相單元亦非常適合進行資訊融入教學。再者，教育部在九年一貫新課程改革中，除了運用科技與資訊的能力成為教育需達成的重要基本能力之一外，更將自然與科技合併為同一學習領域，並期待藉由此一領域的學習能使學生注重科學研究知能、培養尊重生命與愛護環境的情操以及善用科技與運用資訊的能力(林清江，1999)。綜上所述，如何運用資訊素材融入自然領域教學活動中，增進教師教學效能、提升學生學習興趣及學習成效，的確是值得教師妥善思考的問題。

資訊融入教學的主要目的，是創造一個多元的、互動性高，能培養學

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生主動探索問題，有利於解決問題，及富創意且生動活潑的教學或學習環境，以改善教師教學方法，增進學生的學習效果(何榮桂，2002)。如果資訊融入教學想要顧及上述的內涵、又要成功的融入課程之中，何榮桂提出

了5W的參考指標，供教師進行自我檢視：

(一)Why

1.為何要進行資訊融入教學？

2.課程的性質、單元內容是否真有進行資訊融入的必要？

3.學生的學習興趣與效果是否會因資訊融入而提高？

(二)Who

1.資訊融入教學的實施者與對象是誰？

2.教師本身應具備何種資訊素養？

3.學生需具備何種資訊素養才能接受教師的資訊融入教學？

(三)When

1.什麼時候進行資訊融入教學最有成效？

(四)Where

1.在什麼地方實施？是電腦教室或配有電腦的一般教室？

2.電腦與學生人數的比例為何？

3.是否有廣播系統或單槍投影機等輔助設備？

(五)What

1.哪些資訊科技可以融入於教學之中？

除了上述的5W可提供教師進行資訊融入教學前的參考，何榮桂認為要成功的進行資訊融入教學，教師尚須考慮下列三點：

(一)資訊融入教學是否真能改進教學，增進學生的學習效果

資訊融入教學法只是所有教學法的其中一種，不可完全取代傳統教學。意即成功的課堂教學，仍取決於教學設計的良寙。而教師運用資訊科技融入教學，首重能否改進教學方法，切勿為融入而融入。

(二)教師應檢視教材的特性，並衡量自身的資訊素養，再決定是否將資訊融入教學法實施於課堂中

九年一貫新課程包含七大領域及六大議題，教學範圍非常廣泛，異質性也很高，並非所有科目或教材都適合與資訊科技作整合。教師應仔細考量教材的類型及自身資訊素養，再決定是否將資訊融入。

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(三)資訊融入教學不一定非在課堂中進行，亦可發生於其他教學歷程中

資訊融入教學可發生在教學歷程中的任何一個階段，且資訊科技融入教學並非一定要在教室中進行。廣義來說，教學活動是包含課前準備、實際教學，以及課後評量，如果教師在教學前利用資訊或網路從事教學活動設計，或是教師要求學生利用資訊或網路蒐集資料，再進行課後的專題研究或其他作業，也可算是資訊融入教學的方式之一。故教師應考量實際教學狀況，針對不同的教學情境做出因應措施，才不致在實施資訊融入時遭遇到許多困難。

雖然資訊科技融入帶來教學上的便利，但張國恩(1999)指出教學的最終目的，是要讓學習者得到最佳的學習成效，融入資訊的主要目的是在幫助學習者學習。所以在選擇適當的資訊融入教學時，應注意下列要點：

(一)需求性

教材內容確實有其需要時。

(二)可行性

學校能提供現行所需的電腦資源。

(三)符合學習理論

必須要能有效提升學習效果。

(四)原始學科教材的結合程度

與原始學科教材的差異不能太大，否則在實施教學時會造成認知負載過重。

綜上學者所述，研究者歸納出下列數點，為教師若要進行資訊融入教學前的評估要項：

(一)教材數位化的適切性

資訊融入教學是教學的助力而非干擾變項，教材是否適合進行資訊融入教學，值得審慎評估。最忌為融入資訊而融入，反而降低教學成效。

(二)學校的行政配合

學校是否提供足夠的資訊器材設備，或行政單位是否提供教學協助、辦理資訊融入教學的觀摩機會、提供相關的資訊教材製作研習，來提升教師進行資訊融入教學的意願。若無提供足夠教學及硬體支援，資訊融入教學勢必滯礙難行。

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(三)教師及學生的資訊素養

教師需透過自我進修的管道，提升資訊素養，以利運用資訊媒材融入課程教學之中。而教學課程中，學生的數位落差是否降低資訊融入教學的學習成效，亦值得教學者關心。

(四)合乎學習經驗

應瞭解、分析學生的先備知識，再進行資訊融入；而教材的設計應符合學習理論與學習順序，才能有效提升學習效果。

(五)善用課餘時間

資訊融入教學可發生於任何教學歷程中。教師上課前，可請學生在家中蒐集相關資料、提供教學當日討論的素材；而教學結束後，亦可在家完成課後作業。並非所有的教學活動均限於當日的課程中才能發生。

三ゝ資訊融入教學的方法

如果只瞭解資訊融入教學的要點為何，卻缺乏具體可行的操作型定義，無異於紙上談兵。顏龍源(2000)對於要如何達成電腦融入教學，曾簡單的說明到「將資訊科技中可供教學使用的優勢資源及軟體，平順且適切地置入各領域教學過程的環結中」。此項定義著眼於資訊融入教學的概念、融入的過程與科技的可用性，而非只強調科技的成果與表現。張國恩(1999) 對於資訊科技融入教學活動則提出了三種模式：「電腦簡報的展示」、「電腦輔助教學軟體的運用」、「網際網路資源的使用」等，並強調簡報的使用必須要有教學意義，而不是多種媒體的展示。電腦輔助教學軟體必須以教學理論為基礎，網際網路的資源相當豐富，對於老師在教案的編輯有很大的幫助。

蔡福興(2000)指出資訊融入教學應有下列具體可行方向：

(1)各領域教學皆可運用簡報或文書處理軟體，製作教學大綱。

(2)透過寬頻網路與學校光碟櫃資源，教師可運用隨選視訊系統、

虛擬光碟掛載CAI或透過DVD影片播放進行資訊融入教學。

(3)各領域教學可透過全球資訊網，或教學互動網頁來查詢與呈現學習相關知識，甚至設計適當的網頁來陳述教學內容。

國內亦有學者針對教師如何將資訊科技融入教學課程，提出了具體的操作指示(謝琇玲、陳碧姬、郭閔然，2002)：

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(一)在教材的準備上

1.教師能運用網路、多媒體或相關教學輔助軟體，蒐集合適的資料來充實自己的教學內容。

2.教師能依學童的學習情況，自編教材或選擇合適的電腦輔助軟體，進行輔助教學或補救教學。

(二)在教學活動上

1.在教學活動中，能利用電腦、多媒體科技與網際網路來輔助教學。

2.教學過程中將較抽象、枯燥乏味的內容藉由多媒體軟體呈現，例如運用簡報系統及網頁。透過多媒體極佳的聲光效果，不但能啟發學童學習的動機與興趣，還能減少教師抄寫黑板的工作。

3.教師可在教學活動中，教導學童利用網路蒐集資料，解決問題，培養獨立學習的習慣及能力。

4.教師蒐集資料、歸納及整理的能力比學童強，因此當學童上網蒐集資料的過程中，教師應從旁給予協助，指導學童選擇合適的資料，進而培養其選擇及批判資料的能力。

(三)在教學回饋上

1.建置班級網頁，教師可將課程教材、教學進度、班級近況及成績等數位化、網路化，使家長更了解學童在校的學習狀況。

2.提供親、師、生三者互動的留言版、討論區或電子郵件(e-mail)，做為多元化意見交流、溝通的管道。

對於資訊科技融入各科教學的應用，王曉璿(1999)也提出了下列策略：

(一)個人電腦結合視聽媒體的應用

教師可學習並應用個人電腦，透過其工具化的特性，進行個人及教育資訊的創造、處理和傳播。意即教師透過電腦進行文書處理、教學資料建立、新資訊的獲得、以及教學活動設計效率的提升。而資訊科技所製成的資料具可重製性，因此教師可將重製資料所節省下的時間，增進與學生的互動機會。

(二)電腦教室廣播教學的應用

將電腦教室與各學科教學活動緊密結合，可有效達成教學目標及符合個別化的學習需求。重要的電腦教室廣播教學系統特性與教學應用如下：

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1.將老師畫面廣播給全體學生

2.將學生作業的畫面廣播給全體師生 3.自動輪流或特定監看學生畫面 4.教師與學生鍵盤、滑鼠雙向互控 5.分組討論聲音傳遞功能

透過教學廣播系統，師生可經由操作過程相互觀摩學習，增進資訊融入教學的重要互動理念。

(三)區域網路影音伺服器的應用

在各領域進行影音教學時，配合各教室內的網路連線端點，連結到區域網路伺服器讀取資料，則影音資料讀取速度加快、有較好的視訊品質，將有利於資訊融入教學的進行。而教師只要將教學互動的內容，運用合適的電腦輔助軟體，經由視聽器材播送即可。也可將電腦教室與區域網路整合，用適當的軟體教材，有效達成教學目標及符合個別化的學習需求。

(四)網際網路在教學上的應用

網際網路在教學上的應用可分為三個階段：

1.第一階段：將學校的教具資源擴展到網際網路上。

2.第二階段：將網際網路形成教學活動的一環。

3.第三階段：將網際網路融入課程的開發與學習。

劉世雄(2000)認為教師使用資訊科技確實能提供教學協助、學生藉由資訊科技的特性能擴展更多的學習資訊。教師應用資訊科技發展教學策略，應考慮的因素有教師的資訊認知、教學信念、教學反省與思考、教師使用資訊科技的程度與模式、使用資訊科技融入教學應包含的基本元素。由於每位教師的教學環境、教學策略、教材設計不可能完全相同，所以運用資訊融入教學的程度自然也不同。因此，劉世雄提出六個資訊科技融入教學的等級：

(一)單向式的資訊提供傳遞

若教材內容過於抽象，或教師無法具體呈現的情境，則將藉由資訊科技傳達訊息給學生。相關的課程單元如：行星的運轉、火山爆發的情形等。這個等級是教師單向傳遞訊息給學生，由學生自行建構知識。

(二)結合教學引導的訊息傳遞

除了藉由資訊科技呈現訊息，教師必須充分的引導、篩選教材內容，

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例如呈現簡報、投影片，或將影片剪輯成幾分鐘的片段。這個等級中吸引學生注意，結合教師教學的引導，仍屬單向模式。

(三)具教學活動設計理論的應用

教師在設計教學活動時已考慮到學習者的特性，例如：注意到所使用的資訊科技教材是否造成學生多餘效應或科技迷失造成認知負載，忽略原有學習內容。在計劃過程中，隨時檢驗教學行為對學生的影響，進而改變教學決定的過程，仍屬單向式。

(四)學生與教師互動的學習

教師在課堂以一般教學法進行，課後師生可以透過資訊科技的特性，使師生雙方進行互動討論。例如：運用電子郵件的非同步式討論。

(五)教學網頁的設計

教師將教材設計成教學網頁，不僅課堂可以融入使用，更可將學習活動延伸至課後或非上課地點。學生可以藉著電子郵件、留言版、討論區或即時聊天系統，與其他使用者進行同步或非同步的互動(如家長、學生、社區人士等)。

(六)運用學習理論建立學習網站

教師可用班級電腦及網頁伺服器的功能，建立班級教學網，可包含課程相關資訊與學生提交作業等多項功能，是教師結合資訊科技設備與教學理論、學習理論進行的學習活動，屬多向式，可線上學習。

綜上所述，研究者將與資訊融入教學相關的方法加以整理，並結合個人從事多年資訊融入教學的經驗，列出四項進行資訊融入教學的模式及要點：

(一)結合網際網路發展教學策略

網際網路結合教學上的應用已成為近代的潮流。透過網路教材的建置，許多知識已不再鎖於象牙塔中，而能有效的分享與傳遞。而透過網路發展出的常見教學模式有：學習型網站、遠距教學、教學討論區、VOD 與 MOD(隨選視訊系統)，Webquest 教學(inquiry-oriented activity 主題探究式教學活動)、線上適性測驗、部落格教學等等。網際網路的發展提供了一種教學解決方案，但教學的成敗仍維繫在良好的教學活動設計，網路只是提供一個新的環境。

(二)發展多媒體教材應結合學習理論

國內外許多文獻均指出，多媒體教材富含文字、圖片、動畫、聲音

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等效果，比傳統教材的純文字說明更能有效提升學生學習動機與增進學習興趣。而製作多媒體教材並非製作「包含很多媒體」的教材，常見的多媒體教材如簡報，運用大量的聲音、動畫做為串場，反而模糊了教學內容的焦點、播放時也浪費不少時間。教材設計應符合學生認知發展的程序、講求學習的順序性、資料的正確性，以簡單、明瞭又不失趣味的方式規劃多媒體的教材內容。

(三)利用電腦的工具化特性

將教材數位化，其目的應為減輕教師教學負擔，而非成為教師備課的夢魘。若能多利用電腦化資料的可重製性、與相同領域的教師進行資源分享，則可節省不少製作數位化教材的時間，而提高教師進行資訊融入教學的意願。傳統紙本不利於攜帶傳遞、再製分享、編修、永久保存，並且列印資料不但不環保，也意味者教學成本的浪費。這些缺點，都可在教學媒材數位化後得到解決。

(四)教學不受時空的限制

以作文教學為例，透過網頁教學或討論區的設置，學生可自行利用時間上網觀摩他人作品，比傳統作文教學一人一份紙本或傳閱的方式，節省不少時間與成本。教學不一定僅發生於課堂之中，擅用網路與多媒體的特性，亦能打破時間與空間的限制，並增加師生間的互動。

第二節資訊融入教學的學習理論

一ゝ行為主義的學習理論

行為主義，又稱為「刺激反應論」或「聯結論」，著重可被觀察與直接測量的行為，認為個體的學習是不斷的刺激與反應的結果，否定了人的精神等心智歷程。學派創始人為美國的約翰華生(John B. Watson)，他的論點與後來的行為學派代表人物桑代克(E. L. Thorndike)、斯肯納(B. F.

Skinner)及帕夫洛夫(Pavlov)主導了二十世紀的前半世紀心理學發展。

桑代克研究嘗試錯誤學習，並將此學習的因素分析歸納為三個原則，提出了學習三定律：1.練習律(law of exercise)：練習次數愈多，個體的某種反應與某一刺激間的連結則愈加強。2.準備律(law of readiness)：個體身心狀態準備反應時，聽其反應則滿足，阻止其反應則苦惱。3.效果律(law of

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effect)：反應後獲得滿足效果者，反應將被強化，刺激反應間之連結加強，

反之，無效果之反應將逐漸減弱。(張春興、林清山，1981)。而斯肯納是操作制約學習理論的創始者，操作制約又稱為工具制約或工具學習。與古典制約所不同的是，操作制約是由個體自發性的產生行為，而古典制約則是非自願的反應。斯肯納以桑代克的理論為基礎，建立了增強、懲罰、消弱的操作制約理論。

綜上所述，行為學派應用於教學中，若學生外在行為表現良好，則進行正面的回饋或酬賞，期望增加正面行為出現的機率；而學生的學習則透過反覆的練習，增強刺激與反應間的聯結。但行為學派的學習理論只關心改變了哪些外在行為，對於學習者的心理與精神狀態，卻宛若黑箱無從得知。

在資訊融入教學上應用行為主義的理論，便是讓學生透過不斷練習及與電腦軟體的互動而獲得知識或了解概念(沈中偉，1992)。沈中偉並把應用行為主義至電腦教學上歸納出下列六項要點：

(1)設計教材前先確定學習目標與分析學習者之先備知識。

(2)將教材分成若干小單元，每次只教(或學)一個小單元。

(3)小單元的編排順序，應由簡單至困難。

(4)學習者可立即解決問題並獲得適當的回饋(增強)。

(5)回饋需為正面的、積極的並不具諷刺性的。

(6)配合學生的能力，提供適當的練習。

行為學派的應用結果就是「編序教學」(Programmed Instruction)。在教學中常見的教學機與電腦輔助教學(CAI)，皆是運用編序教學的原理。編序教學採用「直線式」的編序方式，將教材內容分成許多小而具體的單元，再透過有次序的編排(莊淑如，2002)，並在每一個小單元教學之後立即測驗，並立即給予回饋，確定學生完全了解學習內容之後，才進行下一個步驟。因此，編序教學的基本原則，是將教材內容詳加分析，使之成為前後連續的小單元；由簡而繁、由淺而深地順序排列，就像登階梯一樣，只要第一階層通過，即可以此為基礎晉升到第二階層學習；只要第二階層通過，即可再以第一、二兩階層學得經驗為基礎晉升到第三階層的學習。如此層層而上，最後即可達到預定的教學目標(張春興， 1989；陳昭雄，1984)。

(33)

國內學者將編序教學加以分析歸納後，列出四項主要特徵(沈中偉，

1992)：

(一)步驟(small step)

將教材分析成許多小步驟，學習者依序學習，即直線編序之意。

(二)反應

學生必須對教材產生反應，正確的反應才能得到增強，不正確的反應則獲得修正。

(三)立即反應與回饋

學生反應之後，立即被告知其反應是否正確，正確的反應回饋為正增強，錯誤的反應則回饋為更正方法。

(四)自我調整學習

學生依自我學習的步調進行編序教學。編序教學，是一種藉由系統化的安排，增進學生學習效率的方式。應用在人類的基礎學習和技能方面的學習十分有效。但面對人類複雜的認知、學習歷程及問題解決過程時，將無法提供明確的說明。

由此可知，編序教學是一種學生的自學方案，教師僅站在輔助的立場，

先將教材按照由簡到難的次序編寫好，再由學生依自我的學習步調來自學。編序教學雖有個別化教學的優點，但在以班級教學為主、又受限於教學時數的教學現況下，此種教學法僅適用輔導少數學習困難的學生。再者，

並非所有領域的科目均適合編寫成階梯式的教材，如語文寫作指導、數學運算歷程與化學操作實驗，此類課程除了教師難以編寫教材外，若勉強將學科知識編為零碎的片段，反而難以一窺知識的全貌。

綜上所述，行為主義應用於資訊融入教學時，強調的是反覆練習、學習歷程的立即回饋、並讓學生依能力進行自主學習。雖然簡單的學習行為可以透過反覆操作達到精熟，但內在的認知歷程與人類的複雜行為，卻無法單以刺激-反應來解釋。因此，有學者提出認知理論以解決教學相關衍生問題。

二ゝ認知學派的學習理論

相對於行為學派所強調的學習，是經由「刺激-反應」與「反覆練習」

達到行為的改變，認知學派則認為，人類的複雜行為產生是基於認知，在面對不同情境時會產生思考與了解，最後才做出行為表現。廣義來說，認知學派的學習理論焦點，在討論人類智能發展，與探索人類行為的「內在

(34)

歷程」與「心智歷程」。因此，認知學派主要關心感知、記憶、思考和創造力等問題；沈中偉(1992)認為經由此心智歷程，「學習者的角色由被動的訊息或知識接受者，轉為主動積極的參與者，以建構自己的知識」。

若以狹義的方式解釋，認知學習論就是人類大腦中的訊息處理流程。

訊息起初由接受器(如各種感官細胞)接受刺激，再以電化學形式傳導到中央神經系統，進入「即時記憶(immediate memory)」。而經由選擇性知覺的控制歷程，將訊息中不相關的細節忽略，重要的訊息則傳導到工作記憶區予以活化。但工作記憶區容量小、持續時間也只能維持十秒左右，所以還要經由統整新舊訊息而形成基模的歷程，才會儲存在長期記憶區。長期記憶甚至可持續一生不忘。而當我們面對不同情境時，大腦的控制歷程會將長期記憶中的訊息活化，而提取至工作記憶區或至反應器產生反應。活化的訊息傳導到合適反應接收器(如手臂與手)，就能形成物理反應，例如寫字與發聲(如圖 2-1)：

圖 2-1 人類認知的訊息處理模式

訊息處理論將人類的記憶，視為一個主動且有組織的系統，能夠選擇資訊並加以處理，然後再把資訊轉換為對個體有意義的符號。在教學上的影響，是了解資訊處理過程後，如何使學生「編碼」的過程更快速，如何使學生的記憶容量能儲更多、更久的資訊，如何在檢索及應用時能更方便。

接受器即時記憶選擇性知覺歷程

忽略

工作記憶區

訊息長期記憶區

儲存

反應器

提取提取

3D 動畫應用於國小四年級自然領域 之教學成效 – 以月相概念為例

國立台東大學教育研究所 教學科技碩士班論文

指導教授：楊義清先生

3D 動畫應用於國小四年級自然領域 之教學成效 – 以月相概念為例

研究生：馬紀楨 撰

中 華 民 國 九 十 七 年 八 月

謝誌

3D 動畫應用於國小四年級自然領域之教 學成效–以月相概念為例

作 者 ： 馬 紀 楨

摘 要

Teaching Effects of 3D Animation Applied to Science Learning in the Fourth Graders－ The Case of

Moon-Phase Conception

Chi-Chen MA

Abstract

The purpose of this study is to investigate the teaching effects of 3D animation applied to science learning in the fourth graders. The researcher designed computer-integrated instruction to survey the students’ learning performances by achievement of moon-phase concept and attitude

questionnaire. An attitude questionnaire, an achievement were administrated to measure the students’ attitudes and achievements after the instruction.

The study was based on quasi-experimental posttest design. Samples were from four fourth-grade classes at Zhuang Jing elementary school in Taoyuan County. Two classes in the experimental group were instructed with computer-integrated instruction, while those in the control group were

instructed with conventional instruction. The time of instruction lasted for forty minutes. Both pre-test and post-test on the learning effect are held to understand students’ differences among “immediate effects”. After the

experimental teaching, students are asked to fill in “attitude questionnaire” to compare the difference. Four weeks after the instruction, two groups were examined to see the differences among “delayed effects”.

keyword：3D animation , computer-integrated instruction , moon-phase

concept .

第一章 緒論

第一節 研究背景與動機

第二節 研究目的

第三節 待答問題

一、「資訊融入教學法」與「傳統教學法」對國小四年級 學童「月相概念」之立即學習成效是否有顯著差異？

二、「資訊融入教學法」與「傳統教學法」對國小四年級 學童「月相概念」之保留學習效果是否有顯著差異？

三、國小四年級學童接受「資訊融入教學法」與「傳統教

學法」，在「月相概念」學習態度量表上的表現為何？

第四節 研究方法與步驟

一、研究方法

(一)文獻分析法

(二)準實驗研究法

二、研究步驟

第五節 名詞定義

一、資訊融入教學法

二、傳統教學法

三、月相概念

四、迷思概念

五、月相概念學習成效

(一)月相概念立即學習成效

(二)月相概念保留學習成效

六、學習態度量表

第六節 研究範圍與限制

一、研究範圍

(一)研究樣本

(二)研究變項

(三)研究方法

二、研究限制

(一)研究樣本

(二)研究時間

(三)研究工具

第二章 文獻探討

第一節 資訊融入教學的意義、內涵及方法

一ゝ資訊融入教學的意義

二ゝ資訊融入教學的內涵

(一)Why

(二)Who

(三)When

(四)Where

(五)What

(一)資訊融入教學是否真能改進教學，增進學生的學習效果

(二)教師應檢視教材的特性，並衡量自身的資訊素養，再決定是 否將資訊融入教學法實施於課堂中

(三)資訊融入教學不一定非在課堂中進行，亦可發生於其他教學 歷程中

(一)需求性

(二)可行性

(三)符合學習理論

(四)原始學科教材的結合程度

(一)教材數位化的適切性

(二)學校的行政配合

(三)教師及學生的資訊素養

(四)合乎學習經驗

(五)善用課餘時間

三ゝ資訊融入教學的方法

(一)在教材的準備上

(二)在教學活動上

(三)在教學回饋上

(一)個人電腦結合視聽媒體的應用

(二)電腦教室廣播教學的應用

(三)區域網路影音伺服器的應用

3D 動畫應用於國小四年級自然領域之教學成效 – 以月相概念為例

國立台東大學教育研究所教學科技碩士班論文

3D 動畫應用於國小四年級自然領域之教學成效 – 以月相概念為例

研究生：馬紀楨撰

中華民國九十七年八月

3D 動畫應用於國小四年級自然領域之教學成效–以月相概念為例

作者：馬紀楨

摘要

第一章緒論

第一節研究背景與動機

第二節研究目的

第三節待答問題

一、「資訊融入教學法」與「傳統教學法」對國小四年級學童「月相概念」之立即學習成效是否有顯著差異？

二、「資訊融入教學法」與「傳統教學法」對國小四年級學童「月相概念」之保留學習效果是否有顯著差異？

第四節研究方法與步驟

第五節名詞定義

第六節研究範圍與限制

第二章文獻探討

第一節資訊融入教學的意義、內涵及方法

(二)教師應檢視教材的特性，並衡量自身的資訊素養，再決定是否將資訊融入教學法實施於課堂中

(三)資訊融入教學不一定非在課堂中進行，亦可發生於其他教學歷程中

第二節資訊融入教學的學習理論