1. 研 究 動 機 與 目 的 利 用 多 媒 體 學 習 過 程 中, 設 計 者 時 常 有 過 多 的 媒 體 呈 現, 以 及 重 覆 的 資 訊 增 強 學 習 者 記 憶 資 訊 的 能 力 由 於 人 類 大 腦 的 工 作 記 憶 區, 必 須 透 過 不 斷 重 覆 資 訊 加

探 討 多 媒 體 對 於 認 知 負 載 的 影 響 : 重 複 原 則 的 必 要 性 杜 子 佑 * * 中 國 文 化 大 學 資 訊 管 理 學 系 碩 士 在 職 專 班 學 生 duh9941@yahoo.com.tw 摘 要 在 數 位 學 習 的 領 域 中, 使 用 多 媒 體 呈 現 方 式, 已 是 多 受 學 習 者 肯 定 而 接 受, 但 也 由 於 大 量 利 用 多 媒 體 於 設 計 教 材 中, 產 生 許 多 干 擾 學 習 的 認 知 負 載 多 媒 體 對 於 閱 聽 者 認 知 負 載 中 之 冗 餘 性, 被 證 明 確 實 會 干 擾 學 習 者 學 習 但 就 人 類 學 習 過 程 中, 多 媒 體 可 以 提 供 較 多 樣 態 的 資 訊 與 重 複 性, 用 以 強 化 在 人 類 大 腦 中 短 期 記 憶 區 的 記 憶, 進 而 記 憶 在 長 期 記 憶 區 成 為 知 識 和 技 能 過 多 的 重 複 資 訊 造 成 閱 聽 過 程 中 的 干 擾, 而 無 法 達 到 較 佳 的 學 習 成 效 從 設 計 者 的 角 度 而 言, 設 計 數 位 教 材 大 量 使 用 多 媒 體 呈 現 內 容, 期 望 運 用 多 媒 體 的 特 性, 使 學 習 者 從 生 硬 的 教 材 內 容, 提 供 聽 覺 ( 語 音 解 說 ) 視 覺 ( 文 字 圖 形 動 畫 ) 的 活 潑 內 容, 進 而 提 高 學 習 成 效 本 研 究 探 討 學 習 者 在 學 習 過 程 中, 藉 由 教 材 提 供 多 媒 體 呈 現 方 式, 產 生 學 習 中 的 資 訊 重 複 的 必 要, 增 強 大 腦 記 憶, 並 探 討 如 何 的 重 複 原 則 對 於 學 習 者 適 切 程 度 予 以 幫 助 學 習, 以 及 對 應 學 習 環 境 的 原 則, 增 加 學 習 成 效 關 鍵 字 : 多 媒 體 認 知 負 載 數 位 學 習 學 習 成 效 147

1. 研 究 動 機 與 目 的 利 用 多 媒 體 學 習 過 程 中, 設 計 者 時 常 有 過 多 的 媒 體 呈 現, 以 及 重 覆 的 資 訊 增 強 學 習 者 記 憶 資 訊 的 能 力 由 於 人 類 大 腦 的 工 作 記 憶 區, 必 須 透 過 不 斷 重 覆 資 訊 加 強 記 憶, 以 便 成 為 未 來 應 用 知 識 與 技 能 Sweller[4] 等 人 與 Mayer(2001) [2] 曾 提 出 相 關 的 設 計 原 則 認 為 多 媒 體 認 知 負 載 中 的 重 複 原 則, 是 以 資 訊 呈 現 形 式 過 載 為 主 要 原 則, 但 由 於 重 複 資 訊 程 度 對 於 學 習 者 與 學 習 科 目 內 容 亦 有 所 不 同, 以 及 提 供 學 習 者 相 對 應 的 適 切 重 複 資 訊, 是 否 成 為 其 必 要 的 接 受 資 訊 的 過 程, 並 且 可 能 所 對 應 的 學 習 環 境 給 予 學 習 者 幫 助 大 腦 記 憶 過 程, 提 高 學 習 成 效 對 於 多 媒 體 設 計 者 提 出 建 議, 降 低 教 材 設 計 上 因 過 度 使 用 資 訊 呈 現, 而 產 生 認 知 負 載 中 的 重 複 原 則 的 重 複 效 應, 減 少 對 於 學 習 者 學 習 干 擾 2. 文 獻 探 討 2.1 多 媒 體 多 媒 體 是 指 運 用 一 種 媒 體 以 上, 所 傳 播 訊 息 的 方 式 使 用 文 字 圖 像 聲 音 動 態 影 像, 截 長 補 短 交 互 結 合, 來 表 現 訊 息 或 資 料 內 容 從 較 早 期 使 用 印 刷 媒 體 的 文 字 書 籍, 輔 以 圖 表 與 圖 片 說 明, 進 而 因 無 線 電 波 科 技 發 展, 無 線 廣 播 電 視 網 路 等 載 波 方 式, 也 將 實 體 化 書 本 的 笨 重 紙 張 印 刷 環 保 等 缺 點 替 代, 近 來 電 腦 科 技 進 步, 電 子 書 雲 端 服 務 應 用, 更 加 強 閱 讀 者 多 媒 體 的 閱 讀 習 慣 根 據 資 策 會 的 定 義, 以 電 腦 為 中 心, 能 在 同 一 個 工 作 環 境 下 同 時 處 理 文 字 影 像 及 聲 音 者 稱 為 多 媒 體 而 也 有 學 者 認 為 多 媒 體 是 於 電 腦 上 整 合 兩 種 以 上 的 媒 介, 而 這 些 媒 介 可 包 括 有 文 字 影 像 動 畫 語 音 音 樂 和 視 訊, 使 我 們 能 依 各 種 需 求 組 合, 以 呈 現 醒 目 的 效 果 由 於 早 期 多 媒 體 資 料 以 類 比 訊 號 儲 存 體, 以 磁 性 物 質 為 主 的 錄 音 帶 或 錄 影 帶 中, 除 磁 性 儲 存 媒 體 有 保 存 時 效 性 受 潮 生 霉 磁 性 干 擾 易 破 壞 紀 錄 等 缺 點 之 外, 類 比 訊 號 本 身 也 有 資 料 體 積 過 大, 無 法 壓 縮 ( 壓 縮 資 料 會 被 破 壞 ), 且 因 儲 存 載 體 上 的 訊 號 經 重 覆 複 製 後 將 會 衰 減, 無 法 具 實 清 楚 呈 現 原 本 內 容 數 位 訊 號 則 利 用 0 和 1 的 位 元 儲 存 訊 息, 除 改 善 類 比 訊 號 上 述 缺 點 之 外, 更 利 於 在 電 腦 與 網 路 間 傳 送, 目 前 大 多 以 數 位 訊 號 格 式 儲 存 多 媒 體 內 容 由 於 多 媒 體 為 結 合 多 種 不 同 的 媒 體, 因 此 包 含 許 多 種 的 呈 現 方 式 多 媒 體 所 包 括 的 媒 體 物 件 有 以 下 幾 種 [20]: 1. 文 字 和 旁 白 (Text & narration) 2. 圖 案 和 插 畫 (Graphics & illustration) 3. 靜 態 的 照 片 (Still photographs) 4. 圖 表 和 圖 形 (Charts & graphs) 5. 動 畫 和 視 訊 (Animation & video) 6. 聲 音 和 音 樂 (Music & Sound effects) 7. 虛 擬 實 境 (Virtual Reality) 8. 互 動 程 式 (Interactive Programs) 148

2.2 認 知 負 載 根 據 Paas & Van Merriënboer(1994)[3] 的 定 義, 認 知 負 載 (cognitive load) 是 將 一 特 定 工 作 加 諸 於 學 習 者 認 知 系 統 時 所 產 生 的 負 載 也 就 是 工 作 記 憶 的 負 載 他 們 進 一 步 指 出, 認 知 負 載 可 視 為 一 個 多 層 次 的 構 念, 包 括 了 因 果 要 素 評 與 估 要 素, 如 圖 1 所 示 圖 1 認 知 負 載 結 構 觀 念 圖 ( 資 料 來 源 :Paas & Van Merriënboer, 1994) 認 知 負 載 理 論 對 人 類 認 知 架 構 有 一 項 基 本 假 定 (Sweller, et al., 1998)[4], 亦 即 根 據 Baddeley (1992)[1] 的 工 作 記 憶 理 論, 人 類 工 作 記 憶 容 量 是 很 有 限 的, 若 待 處 理 的 訊 息 其 內 部 成 份 (elements) 互 動 性 很 強, 需 相 互 參 照 才 能 了 解, 則 將 更 耗 費 短 期 記 憶 容 量, 而 產 生 更 大 的 認 知 負 荷, 導 致 學 習 上 更 大 的 困 難 認 知 負 載 的 類 型 可 以 分 為 內 在 的 認 知 負 載 與 外 在 的 認 知 負 載 (Sweller, etal.,1998) [4] 內 在 認 知 負 載 是 材 料 本 身 的 特 性 造 成 的, 因 此 不 易 由 教 學 設 計 來 改 變 例 如 : 對 學 習 者 來 說, 低 元 件 關 連 的 教 材 較 易 於 瞭 解, 原 因 在 於 該 元 件 可 以 獨 立 的 被 處 理, 而 不 需 參 照 其 他 資 訊 來 源, 但 面 對 高 元 件 關 連 程 度 的 教 材 時, 儘 管 元 件 的 數 量 與 前 者 相 同 或 更 少, 亦 可 能 較 難 瞭 解, 其 原 因 在 於 學 習 者 必 須 將 較 多 的 元 件 同 時 置 入 工 作 記 憶 區 中 來 思 考, 如 此 將 造 成 較 高 的 認 知 負 載 而 阻 礙 學 習 當 認 知 負 載 是 由 於 教 材 的 本 質 過 於 複 雜 所 引 起 時, 這 個 內 在 來 源 無 可 避 免, 只 能 透 過 良 好 的 教 材 設 計 來 幫 助 學 習 然 而 不 適 當 的 編 排 方 式 也 會 導 致 認 知 負 載, 分 散 注 意 力 效 果 必 須 透 過 資 訊 的 組 合, 而 重 複 的 資 訊 所 造 成 的 認 知 負 載, 必 須 透 過 刪 除 不 必 要 的 資 訊 才 能 消 除 外 在 的 認 知 負 載 來 源 [17] 依 據 Sweller 等 人 (1998)[4] 與 Mayer(2001)[2] 曾 提 出 相 關 的 設 計 原 則 Sweller[4] 等 人 以 認 知 負 載 理 論 為 基 礎, 彙 整 實 證 研 究 後 提 出 開 放 目 標 (goat-free) 示 例 (worked example) 完 成 問 題 (completion problem) 分 散 注 意 力 (split-attention) 形 式 重 複 變 化 (variability) 等 七 種 效 應 : 其 中 與 資 訊 呈 現 設 計 相 關 的 有 分 散 注 意 力 形 武 與 重 複 效 應 ( 一 ) 分 散 注 意 力 效 應 教 材 若 過 於 分 散, 學 習 者 須 注 意 分 散 的 資 訊 而 影 響 學 習 但 當 加 上 旁 白 解 說 或 將 文 字 整 合 進 圖 形 中 則 有 較 佳 的 學 習 成 效 149

( 二 ) 形 式 效 態 讓 學 習 者 同 時 由 視 : 十 聽 等 不 同 感 官 刺 激 接 受 訊 息, 可 增 加 運 作 記 憶 的 空 間 且 降 低 認 知 負 荷 程 度 而 提 升 學 習 成 效 ( 三 ) 重 複 效 應 當 資 訊 呈 現 方 式 足 以 讓 學 習 者 瞭 解 時, 不 需 再 加 上 另 外 的 呈 現 形 式, 否 則 會 產 生 重 複 效 果 反 造 成 學 習 者 的 認 知 負 載 Mayer(2001)[2] 也 在 多 媒 體 學 習 認 知 理 論 基 礎 上, 經 過 實 證 研 究 後 對 多 媒 體 教 材 提 出 多 媒 體 空 間 接 近 (spatial contiguity) 時 間 接 近 (temporal contiguity) 連 貫 (coherence) 形 式 重 複 個 別 差 異 等 七 個 原 則, 除 個 別 差 異 原 則 之 外, 皆 與 資 訊 呈 現 與 設 計 有 關, 如 下 說 明 : ( 一 ) 多 媒 體 原 則 多 媒 體 優 於 單 一 媒 體, 文 字 + 圖 片 的 學 習 成 效 優 於 單 獨 的 文 字 ( 二 ) 空 間 接 近 原 則 有 關 聯 的 文 字 與 圖 畫 出 現 在 螢 幕 中 的 距 離 近 優 於 遠 ( 三 ) 時 間 接 近 原 則 有 關 聯 的 文 字 與 圖 畫 出 現 在 螢 幕 中 的 時 間 是 同 步 優 於 非 同 步 ( 四 ) 連 貫 原 則 教 材 中 有 趣 卻 無 關 的 文 字 圖 畫 或 聲 音 會 妨 礙 學 習, 儘 量 排 除 不 需 要 的 訊 息, 有 助 於 學 習 ( 五 ) 形 式 原 則 學 習 動 畫 與 旁 白 教 材 的 成 效 優 於 動 畫 與 文 字 ; 動 畫 + 旁 白 優 於 動 畫 + 文 字 ( 六 ) 重 複 原 則 學 習 動 畫 與 旁 白 的 成 效 優 於 動 畫 旁 白 與 文 字 ; 動 畫 + 旁 白 優 於 動 畫 + 旁 白 + 文 字 重 複 原 則 則 以 重 複 效 果 為 基 礎 (Mayer,2001)[2], 認 為 重 複 的 訊 息 會 增 加 運 作 記 憶 的 負 擔, 且 當 語 文 訊 息 同 時 以 視 覺 和 聽 覺 形 式 呈 現 時, 個 體 須 調 和 組 織 兩 者, 將 影 響 整 合 訊 息 的 歷 程 以 分 散 注 意 力 而 言, 重 複 的 訊 息 也 有 可 能 分 散 學 習 者 注 意 力, 而 降 低 學 習 成 效 [13] Wierwille & Eggemeier(1993)[5] 對 心 智 努 力 的 測 量 提 出 三 種 分 類 方 法, 分 別 為 主 觀 測 量 方 法 (subjective techniques) 生 理 測 量 方 法 (physiological techniques) 任 務 和 績 效 測 量 方 法 (task- and performance-based techniques) 以 下 分 別 說 明 各 個 測 量 方 法 : ( 一 ) 主 觀 測 量 方 法 (subjective techniques) 主 觀 測 量 方 法 假 設 學 習 者 有 能 力 回 顧 內 省 他 們 的 學 習 認 知 的 歷 程, 並 且 能 明 確 指 出 心 智 努 力 所 花 費 的 程 度 通 常 以 評 定 量 表 (rating scale) 方 式 將 自 己 所 感 到 的 負 載 量 化 來 測 量 學 習 者 的 心 智 努 力 由 於 利 用 主 觀 量 表 可 以 很 方 便 快 速 地 測 量 學 習 者 的 認 知 負 載, 所 以 常 被 普 遍 的 使 用 ( 二 ) 生 理 測 量 方 法 (physiological techniques) 生 理 測 量 方 法 假 設 學 習 者 的 認 知 負 荷 改 變 會 反 映 在 生 理 變 化 上, 包 含 心 跳 腦 中 活 動 眼 睛 活 動 等 因 此, 利 用 測 量 學 習 者 心 跳 的 變 化 或 血 壓 的 變 化 腦 部 或 眼 睛 的 活 動 等, 生 理 活 動 的 變 化 來 衡 量 學 習 者 的 認 知 負 荷 此 種 方 法 通 常 需 要 各 種 儀 器 之 輔 助, 在 採 行 上 有 諸 多 的 限 制 ( 三 ) 任 務 與 績 效 測 量 方 法 (task and performance-based techniques) 指 藉 由 客 觀 的 任 務 / 工 作 困 難 度 及 學 習 成 效 來 衡 量 學 習 者 的 學 習 表 現 與 完 成 任 務 的 複 雜 度 之 間 的 關 係 來 推 論 學 習 者 付 出 的 心 力 有 多 大, 如 : 學 習 成 績 學 習 速 度 學 習 錯 誤 率 等 一 般 來 說, 若 任 務 的 複 雜 度 愈 高, 且 學 習 者 的 表 現 愈 差, 則 表 示 該 任 務 造 成 的 認 知 負 載 愈 大 而 依 據 150

測 量 的 任 務 類 型 來 看, 可 分 為 主 要 任 務 (primary task) 及 次 要 任 務 (secondary task) 次 要 任 務 為 與 主 要 任 務 同 時 進 行 且 為 互 不 相 關 的 干 擾 ( 例 如 主 要 任 務 是 觀 看 影 片, 次 要 任 務 為 當 影 片 畫 面 中 出 現 某 個 數 字 時 說 出 那 個 數 字 ) 過 去 的 研 究 顯 示 ( 宋 曜 廷,2000; 翁 嘉 鴻,2001; 黃 克 文,Sweller, et al., 1998 ; Paas, et al., 1994 )[16][18][19][7][5], 主 觀 測 量 方 法 對 衡 量 相 對 較 小 的 認 知 負 載 差 異 較 靈 敏, 且 具 有 信 度 效 度 和 不 受 干 擾 的 特 性 而 生 理 測 量 方 法 雖 然 不 受 干 擾, 但 較 不 具 信 度 效 度, 且 只 對 衡 量 相 對 較 大 的 認 知 負 載 差 異 較 靈 敏 另 外, 生 理 測 量 方 法 測 量 一 些 生 理 反 應 變 化 所 需 要 的 機 器 設 備, 亦 會 花 費 較 高 的 研 究 成 本, 而 主 觀 測 量 方 法 不 需 大 量 的 儀 器 來 輔 助 測 量, 較 為 方 便 與 經 濟, 因 此 他 們 認 為 主 觀 測 量 方 法 是 測 量 認 知 負 載 最 可 行 的 方 法 [19] 2.3 訊 息 處 理 理 論 訊 息 處 理 理 論, 解 釋 了 人 類 在 環 境 中, 如 何 經 由 感 官 覺 察 注 意 辨 識 轉 換 記 憶 等 內 在 心 理 活 動, 吸 收 並 運 用 知 識 的 歷 程 訊 息 處 理 理 論 認 為, 外 來 刺 激 進 入 人 類 的 感 官 系 統 之 後, 會 引 發 個 體 的 注 意 編 碼 詮 釋 組 織 儲 存 以 及 提 取 等 一 連 串 複 雜 的 處 理 程 序 (Lindsay & Norman, 1977)[8], 這 個 運 作 程 序 決 定 人 們 對 外 來 刺 激 的 吸 收 情 形, 個 體 覺 得 重 要 的 訊 息 會 被 納 組 織 儲 存 入 長 期 記 億 之 中, 成 為 知 識 的 一 部 份, 其 他 的 訊 息 則 被 丟 棄, 不 作 進 一 步 處 理 上 述 心 理 歷 程 可 區 分 為 三 個 階 段, 依 序 是 : 感 官 收 錄 (Sensory register) 短 期 記 憶 (Short-term memory) 與 長 期 記 憶 (Long-term memory) ( 張 春 興, 民 80) [11] 圖 2 顯 示 人 類 訊 息 處 理 的 基 本 歷 程 圖 2 人 類 資 訊 記 憶 處 理 過 程 ( 引 自 Leahey & Harris, 1997, p. 104) 感 官 收 錄 是 訊 息 處 理 過 程 的 第 一 站, 它 是 指 個 體 經 由 視 聽 嗅 味 等 感 覺 器 官 感 受 到 外 界 刺 激 所 引 起 的 短 暫 記 憶, 通 常 在 三 秒 以 內 ( 張 春 興, 民 80) [11] 感 官 收 錄 還 保 留 刺 激 本 身 原 來 的 形 式 ( 如 照 相 和 錄 音 一 樣 ) 如 果 個 體 決 定 進 一 步 處 理 時, 就 加 以 注 意, 並 給 予 編 碼, 轉 換 成 另 一 種 形 式, 否 則 就 放 棄 而 遺 忘 短 期 記 憶 是 指 在 感 官 記 憶 中, 經 過 注 意 感 官 之 辨 識 編 碼 等 處 理 程 序 後 而 能 將 訊 息 保 151

存 三 十 秒 以 內 的 記 憶 ( 張 春 興, 民 80) [11] 這 一 段 時 間 內, 資 訊 或 訊 號 若 缺 少 處 理 或 重 複 的 背 誦, 記 憶 效 力 將 快 速 消 失 長 期 記 憶 區 是 只 在 人 類 的 大 腦 的 記 憶 區 塊, 具 有 長 期 保 留 資 料 與 訊 息 的 記 憶 能 力, 亦 稱 為 永 久 記 憶 區, 類 似 電 腦 中 硬 碟 的 功 用 長 期 記 憶 區 的 內 容 量 與 時 間 的 長 度, 都 可 無 限 延 展 儲 存 在 此 區 塊 的 資 料 與 記 憶 內 容, 能 輔 助 人 類 處 理 與 記 憶 外 來 的 較 新 的 訊 息, 另 外, 足 以 對 新 的 事 物 與 問 題, 提 出 解 決 能 力, 並 能 推 演, 規 劃 及 運 用 方 法 來 操 作 抽 象 符 號, 主 動 思 想 與 創 造 新 的 事 物 ( 郭 璟 瑜, 民 95)[14] 2.4 多 媒 體 學 習 認 知 理 論 ( 一 ) 多 媒 體 的 發 展 及 應 用 媒 體 (medium) 一 詞 來 自 於 拉 丁 文 medius 一 字, 為 中 介 的 中 間 的 意 思 韋 伯 字 典 中 medium 一 詞 為 可 立 於 中 間 或 中 介 的 某 總 東 西 因 此 人 與 人 之 間 所 賴 以 溝 通 與 聯 繫 觀 念 思 想 或 意 見 的 中 介 物 便 可 稱 為 媒 體 ( 羅 綸 新,1994) [15] 多 媒 體 (Multimedia) 是 多 種 媒 體 的 意 思, 因 此 凡 是 由 多 種 媒 體 組 合 而 成 的 整 合 媒 體, 就 可 以 被 稱 為 多 媒 體 隨 著 媒 體 科 技 的 進 步, 每 個 時 代 中 的 多 媒 體 一 詞 的 含 意 有 所 差 異 ; 在 1980 年 代 時, 當 人 們 提 到 多 媒 體, 指 的 是 當 時 的 多 種 媒 體 組 合 而 成 的 視 聽 成 品, 例 如 : 書 本 加 上 錄 音 帶 錄 音 帶 配 上 同 步 播 放 的 幻 燈 機 等, 以 微 電 腦 控 制 各 幻 燈 機 及 音 樂 旁 白 播 放 次 序 的 的 媒 體 則 稱 為 ( 幻 燈 ) 多 媒 體 1990 年 代, 因 科 技 的 進 步, 電 腦 不 僅 重 單 色 進 入 彩 色 時 代, 更 加 上 直 接 儲 存 處 理 操 控 影 像 聲 音 的 能 力, 使 得 多 媒 體 一 詞 的 時 代 意 義 成 為 電 腦 多 媒 體 ( 許 惠 卿,1995) [14] 隨 著 網 際 網 路 的 興 起, 多 媒 體 技 術 發 展 的 焦 點 從 過 去 著 重 在 載 體 與 數 位 化 技 術, 轉 為 著 重 在 網 路 技 術 與 通 訊 技 術 利 用 網 路 的 優 勢, 多 媒 體 應 用 的 領 域 從 早 期 以 文 化 教 育 為 主 的 應 用, 以 認 知 負 荷 觀 點 探 討 聽 覺 媒 體 物 件 之 媒 體 呈 現 方 式 對 學 習 成 效 的 影 響 已 擴 大 到 娛 樂 商 業 為 主 的 應 用 多 媒 體 的 應 用 分 為 七 個 領 域, 分 別 為 : 視 訊 會 議 多 媒 體 電 子 郵 件 生 活 化 資 訊 線 上 購 物 與 廣 告 數 位 圖 書 館 隨 選 視 訊 教 育 及 醫 療 應 用 在 上 述 七 個 領 域 中 處 處 是 交 互 影 響 的 綜 合 應 用, 視 訊 會 議 多 媒 體 電 子 郵 件 與 隨 選 視 訊 是 多 媒 體 應 用 的 基 本 技 術 與 環 境, 生 活 化 資 訊 線 上 購 物 與 廣 告 數 位 圖 書 館 教 育 醫 療 應 用 則 是 多 媒 體 應 用 的 重 點 項 目 ( 徐 文 杰 等 人, 民 89) [20] ( 二 ) 多 媒 體 衍 生 學 習 理 論 多 媒 體 衍 生 學 習 理 論 (Generative theory of multimedia learning) Mayer(1997)[9] 結 合 Paivio(1986)[10] 的 雙 代 碼 理 論 (Dual coding theory) 及 Wittrock(1974, 1990)[6][7] 的 衍 生 學 習 理 論 (Generative Theory of Learning) 提 出 多 媒 體 衍 生 學 習 理 論 Mayer 認 為 一 個 好 的 多 媒 體 輔 助 學 習 系 統 能 協 助 學 習 者 建 立 三 種 處 理 過 程, 分 述 如 下 : 1. 選 擇 : 當 教 材 兼 具 語 文 與 圖 像 資 訊 時, 學 習 者 可 以 先 選 擇 相 關 文 字 建 立 文 字 資 料 庫, 並 儲 存 於 語 文 工 作 記 憶 區 同 時 也 可 能 先 選 擇 相 關 的 圖 像 建 立 圖 像 資 料 庫, 並 儲 存 於 圖 像 工 作 記 憶 區 中 2. 組 織 : 學 習 者 能 在 語 文 工 作 記 憶 區 中 組 織 相 關 的 文 字 資 料 庫, 也 能 在 圖 像 工 作 記 憶 區 中 組 織 相 關 的 圖 像 資 料 庫 Mayer 所 稱 的 組 織, 乃 指 將 短 期 記 憶 中 的 內 容 加 以 排 列 152

組 合 形 成 一 個 合 乎 邏 輯, 一 貫 的 整 體, 此 即 Paivio[10] 所 稱 的 建 立 連 結 結 構 ( 宋 曜 廷, 民 89) [16] 3. 整 合 : 在 學 習 者 建 立 情 境 模 型 後, 最 後 必 須 建 立 語 文 與 圖 像 兩 者 間 的 關 聯 亦 即 Paivio [10] 所 稱 的 建 立 參 照 聯 結 以 上 三 個 過 程 都 發 生 在 工 作 記 憶 區 中, 因 此 受 制 於 工 作 記 憶 區 容 量 限 制 的 關 係, 有 效 的 學 習 有 賴 於 多 媒 體 系 統 能 輔 助 學 習 者 利 用 工 作 記 憶 區 來 選 擇 組 織 及 整 合 資 訊 ( 郭 璟 瑜, 民 95) [17] ( 三 ) 多 媒 體 電 腦 輔 助 學 習 影 響 因 素 之 概 念 架 構 洪 榮 昭 等 人 (1997)[12] 由 系 統 發 展 概 念 來 整 理 Posner 的 刺 激 與 心 智 導 向 理 論 後, 提 出 多 媒 體 電 腦 輔 助 學 習 影 響 因 素 之 概 念 架 構 ( 如 圖 3) 從 架 構 圖 中, 可 以 看 出 影 響 多 媒 體 學 習 的 各 項 因 素 ( 如 學 習 者 的 特 質 知 識 表 徵 方 式 媒 體 表 徵 方 式 及 學 習 作 用 ) 之 間 的 關 係 圖 3 多 媒 體 電 腦 輔 助 學 習 影 響 因 素 之 概 念 架 構 其 媒 體 表 徵 方 式 包 含 樣 式 順 序 頻 率 ( 量 ) 三 個 變 項, 三 者 間 存 在 且 為 互 制 的 關 係 多 媒 體 的 樣 式 又 可 分 為 位 置 形 式 ( 包 含 大 小 樣 子 複 雜 度 ) 及 特 效 ( 包 含 動 態 色 彩 閃 爍 等 ) 之 應 用 ; 頻 率 可 包 含 媒 體 出 現 的 次 數 及 長 久 ( 含 速 度 ); 而 順 序 可 分 媒 體 本 身 訊 息 ( 如 重 點 訊 息 次 要 訊 息 ) 的 呈 現 順 序 及 配 合 之 媒 體 ( 如 圖 與 文 字 ) 的 出 現 順 序 學 習 作 用 則 包 含 操 作 反 應 認 知 與 情 意 的 變 化, 三 者 之 關 係 是 互 制 的 在 多 媒 體 電 腦 輔 助 學 習 環 境 中, 學 習 反 應 最 必 要 收 集 的 訊 息 是 學 習 活 動 時 間 與 認 知 及 操 作 的 錯 誤 率 ; 在 認 知 效 應 方 面, 受 影 響 的 包 含 注 意 力 影 響 記 憶 力 理 解 力 ; 在 學 習 情 意 方 面, 多 媒 體 電 腦 輔 助 學 習 環 境 中 受 兩 種 表 徵 方 式 的 影 響, 知 識 表 徵 方 式 比 較 會 影 響 自 我 概 念, 而 媒 體 表 徵 方 式 的 刺 激 則 對 喜 好 的 影 像 較 大 ( 翁 嘉 鴻, 民 90) [19] 153

The 8th International Conference on Knowledge Community KC2012 第八屆知識社群國際研討會 3. 研究方法 3.1 研究程序 研究程序 圖4 本研究之研究程序圖 一 經由實例的研究與初期蒐集的文獻探討 發現研究的領域方向 與老師討論後確 定研究的目的與研究的範圍 二 蒐集相關文獻進行探討 並建立研究架構與推論本研究命題 三 選擇並設定實驗對象 依研究目的蒐集相關的實驗內容 四 著手進行多媒體教材內容的撰寫及錄製 並依研究目的實作兩套實驗系統 同時 依據教學內容進行問卷的設計 154

五 分 以 兩 組 四 十 人 次 進 行 問 卷 及 系 統 的 前 測, 並 調 整 之 六 協 調 受 測 者 並 勘 查 實 驗 的 場 地 後 進 行 實 驗 並 收 集 資 料 七 再 以 分 兩 組, 四 十 人 次 進 行 問 卷 及 系 統 後 測, 並 修 改 之 八 蒐 集 前 測 與 後 測 資 料, 加 以 整 理 與 系 統 化 九 利 用 統 計 軟 體 分 析 回 收 資 料, 並 檢 定 研 究 假 說 十 根 據 分 析 結 果 撰 寫 研 究 發 現, 完 成 本 研 究 研 究 以 實 驗 研 究 探 討 自 變 項 (Independent variables) 與 應 變 項 (Dependent variables) 間 的 因 果 關 係, 因 本 研 究 只 針 對 多 媒 體 認 知 負 載 中 的 重 複 原 則 必 要 性 探 討, 實 驗 過 程 無 法 完 全 遵 循 實 驗 原 則 選 取 實 驗 樣 本, 因 此 採 用 準 實 驗 法, 以 期 能 降 低 其 他 變 動 因 素 干 擾 受 測 者 的 反 應, 影 響 研 究 結 果 的 偏 誤, 使 用 受 測 者 將 個 別 獨 立 實 驗, 故 較 不 使 用 集 體 進 行 實 驗 實 驗 對 象 以 北 部 某 大 學 的 大 學 生 為 主, 因 大 學 生 在 資 訊 素 養 與 學 習 先 決 條 件 ( 高 認 知 能 力 和 較 高 的 先 備 知 識 ) 較 高, 以 單 一 學 期 十 八 週 的 網 際 網 路 概 念 課 程 為 基 期 進 行 第 一 週 前 測 與 第 十 八 週 後 測 的 資 料 蒐 集 分 析 為 實 驗 期 間 將 以 一 個 班 級 為 受 測 人 數, 以 20 人 為 一 組, 分 成 實 驗 組 與 對 照 組 兩 組 使 用 多 媒 體 實 驗 教 材 進 行 實 驗 3.2 研 究 架 構 經 過 第 二 章 的 文 獻 探 討 後, 本 研 究 將 以 認 知 負 載 理 論 為 基 礎, 探 討 重 複 原 則 的 必 要 性 與 適 切 程 度, 研 究 架 構 如 圖 3-1 所 示 圖 5 本 研 究 之 研 究 架 構 155

4. 研 究 結 果 本 研 究 初 步 研 究 結 果, 根 據 Mayer 的 多 媒 體 認 知 負 載 理 論 加 以 重 複 原 則 觀 點, 探 討 多 媒 體 對 於 認 知 行 為 過 程 中 的 重 複 作 用, 因 受 測 影 響 僅 就 重 複 原 則 為 基 準, 必 須 選 擇 課 程 教 材 中 概 念 性 內 容 為 主 要 實 驗 教 材, 並 且 選 擇 較 具 吸 引 學 習 者 注 意 的 動 畫 媒 體 為 主 要 呈 現 媒 體, 輔 以 文 字 與 旁 白 為 組 成 多 媒 體 實 驗 教 材 從 相 關 文 獻 所 探 討 理 論 基 礎, 發 現 造 成 多 媒 體 認 知 負 載 的 重 複 原 則, 加 以 整 理 所 產 生 初 步 結 論 : 一 不 同 的 多 媒 體 呈 現 本 身 具 有 不 同 程 度 重 複 效 應 二 學 習 者 在 先 備 知 識 不 足 條 件 下, 重 複 效 應 不 足 以 造 成 認 知 負 載 三 當 學 習 者 對 於 內 容 尚 未 達 到 瞭 解 前, 重 複 效 應 可 能 成 為 必 要 性 四 多 媒 體 教 材 呈 現 方 式 對 於 認 知 的 過 程, 有 相 當 程 度 的 吸 引 力 五 認 知 負 載 中 的 冗 餘 作 用, 在 多 媒 體 呈 現 過 度, 會 造 成 一 定 程 度 的 學 習 干 擾 5. 後 續 研 究 及 探 討 依 據 上 述 初 步 研 究 將 深 入 探 討, 多 媒 體 學 習 中 認 知 負 載 的 重 複 原 則 下, 預 期 提 出 學 習 者 在 認 知 過 程 中 多 媒 體 呈 現 方 式 能 夠 幫 助 提 高 學 習 成 效, 並 在 學 習 者 的 先 備 知 識 條 件 下, 學 習 成 效 如 何 參 考 文 獻 英 文 期 刊 [1] Baddeley, A.D., Is working memory working? Quarterly, Journal of Experimental Psychology, 44A(1), 1992, pp.1-31. [2] Mayer, R. E., Heiser, J., & Lonn, S, Cognitive constraints on multimedia learning: When presenting more material results in less understanding, Journal of Educational Psychology, 93(1), 2001, pp.187-198. [3] Paas, F.G.W.C, Van Merriënboer, J.J.G, Variability of worked examples and transfer of geometrical problem-solving skills: A cognitive-load approach, Journal of Educational Psychology, 86(1), 1994, pp.122-133. [4] Sweller, J, Van Merrienboer, J.J.G., and Paas, F.G.W.C. Cognitive architecture and instructional design, Educational Psychology Review, 10(3),1998, pp.251-297. [5] Wierwille, W. W. & Eggemeier, F. L. Recommendations for Mental Workload Measurement in a Test and Evaluation Environment, Human Factor, 35, 1993, pp.263-281. [6] Wittrock M.C, Learning as a generative process, Educational Psychologist, 11, 1974, pp. 87-95. [7] Wittrock, M.C, Generative processes of comprehension, Educational Psychologist, 24, 1990,pp.345-376. 英 文 書 籍 [8] Lindsay, P.H, Norman, Human Information Processing: An Introduction to Psychology (2nd ed.), 1977 [9] Mayer, R. E, Multimedia Learning: Are We Asking the Right Questions, Educational Psychologist, 1997 [10] Paivio, A. Mental Representations: A Dual Coding Approach, Oxford,England: Oxford University Press, 1986. 156

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