本研究主要目的在依多媒體學習認知理論(Cognitive Theory of Multimedia Learning)及認知負荷理論(Cognitive Load Theory)，以重複量測(repeated measure)的實驗室實驗法，針對120名國中三年級四個班級的學生進行實驗，探討「學習者控制撥放模式」與「多媒體組合形式」對學習成效與使用時間的影響，以及學習者對多媒體使用的意見。
本研究主要探討的問題有三：(一) 「學習者控制撥放模式」與「多媒體組合形式」對學習成效的影響；(二) 「學習者控制撥放模式」與「多媒體組合形式」對使用時間的影響；(三)學習者對電腦多媒體學習感想、電腦多媒體教材與傳統教師課堂講授比較、電腦多媒體教材是否可取代教師講授教學、最適合使用電腦多媒體教材的時機、以及學習者對多媒體組合形式的喜好程度等議題。本研究操弄的自變項為二種「學習者控制撥放模式」及三種「多媒體組合形式」，依變項為學習成效、使用時間及學習者多媒體使用意見，其中二種「學習者控制撥放模式」的受試者為由四個班級隨機分成二組而來，因此為獨立樣本，三種「多媒體組合形式」的受試者為利用重複量測(repeated measure)方法讓每一學習者控制撥放模式的學習者皆可接受3種多媒體組合形式，因此為相依樣本，所以本研究為二因子混合實驗設計。有別於過去的研究，本研究將動畫依主題切割為資訊量較少的片段，探討在低內在認知負荷(Intrinsic Cognitive Load)的學習內容環境，並配合依變項使用時間了解學習者學習效率。
研究結果發現：(一) 「學習者控制撥放模式」與「多媒體組合形式」對學習成效無交互作用，其中「學習者控制撥放模式」對學習成效未造成顯著影響，但「媒體組合形式」則對學習成效有顯著影響，此影響來自於「動畫+字幕」組的學習成效劣於具備旁白解說形式的「動畫+旁白」組及「動畫+字幕+旁白」組；而「動畫+旁白」組的學習成效及「動畫+字幕+旁白」組的學習成效無顯著差異。(二) 「學習者控制撥放模式」與「多媒體組合形式」對使用時間有交互作用，「學習者控制撥放模式」對「動畫+旁白)」組有顯著影響，而「多媒體組合形式」對使用時間亦有顯著影響，在「無重撥功能」組中「動畫+字幕」組的使用時間多於「動畫+旁白」組及「動畫+字幕+ 旁白」組的的使用時間、「動畫+字幕+ 旁白」組的的使用時間多於「動畫+旁白」組的使用時間；在「重撥功能」組中，「多媒體組合形式」對使用時間的影響無顯著差異。(三) 大多數學習者對電腦多媒體教材可幫助理解抽象概念、學習者控制撥放功能可應個人控制撥放進度、增加學習時的注意力、學習後會想再次學習，以及比教師課堂講授教學更有趣等優點，但是否更有學習效率、更能幫助學習及是否可取代教師講授教學則持中立意見的人數居多，多數人不同意在電腦多媒體學習後不需教師講解內容、做為正式教學用途，且偏好同時搭配字幕解說及旁白解說的動畫多媒體組合形式。
本研究結合認知負荷理論與多媒體學習認知理論，探討學習內容被分割為片段後，在各片段學習內容含有較少的內在認知負荷(Intrinsic Cognitive Load )的情形進行學習，除探討學習者控制撥放片段功能與媒體組合形式是否會影響學習成效，並列入使用時間(學習效率)、以及學習者使用意見的評量。研究結論可作為學術界後續研究之參考及多媒體設計實務之應用。

This research was based on Mayer’s Cognitive Theory of Multimedia Learning and Sweller’s Cognitive Load Theory. The purpose of this study was to examine how the learner control mode and multimedia modality influenced the learning outcome and learning time. Furthermore, it also surveyed the participants’ opinions about using the multimedia teaching materials.
A mixed model repeated-measurement experimental design was used. One hundred and twenty students from four classes in a junior high school participated in this study. The between-subject variable was the learner control mode (repeated vs. non-repeated), and the within-subject variable was the multimedia modality combinations (animation/ printed words, animation/printed words +spoken words and animation/spoken words).

The major findings are as follows:
(1) Learning outcomes: There was learner control mode × multimedia modality combination interaction. Learner control modes did not result in significant differences in the learning outcomes while different multimedia modality combinations led to significantly different learning outcomes. The differences were indicated by the flowing results: First, the “Animation/Printed word” group resulted in less learning outcomes than the “Animation/Printed word + Spoken word” group. Meanwhile, there were no obvious differences between the “Animation/ Spoken word” group and the “Animation/Printed word + Spoken word” group.
(2) Learning time: There was a learner control mode and multimedia modality combination interaction. For the “Animation/Spoken word” group, learner control modes had a significant influence on learning time with more time being taken on the task for the repeated mode than the non-repeated mode. In addition, in the non-repeated control mode, the “Animation/Printed word” group required longer learning duration than the “Animation/ Spoken word” group and the “Animation/Printed word + Spoken word” group; “Animation/Printed word + Spoken word” group also took longer learning duration than the “Animation/Spoken word” group. However, in the repeated mode, there was no significant difference in leaning time among the three types of multimedia modality combinations.
(3) The results of questionnaire: The majority of the participants agreed that (1) the multimedia teaching materials helped them understand abstract topics; (2) a self-controlled playing function was beneficial because the learners were able to decide the progressing speed process; (3) the multimedia materials helped improve their attention during the learning; (4) they were motivated to use the materials again. In addition, using multimedia material was indeed more interesting than using a traditional “teacher in -class” teaching methods. However, most of the participants were undecided about three issues: First, whether using multimedia would bring about more learning outcomes or not. Second, whether learning through multimedia was more efficient than through learning in-class teaching. Third, whether multimedia materials could be used independently without teacher’s instruction. The majority of the participants disagreed that teacher’s instruction was unnecessary after using multimedia materials; and that multimedia materials were appropriate for formal instruction. Finally, among the 3 types of multimedia modality combinations, most of the participants choose the “animation/ printed word + spoken word” type as their fist choice of modality .

Implications for education and suggestions for further research were also included.

摘要…………………………………………………………………………… I
英文摘要…………………………………………………………………… III
目錄 ………………………………………………………………………… V
圖目錄……………………………………………………………………… VII
表目錄……………………………………………………………………… VIII
第一章 緒論 ……………………………………………………………… 1
第一節 研究動機與背景 ………………………………………………… 1
第二節 研究目的與研究問題 …………………………………………… 3
第三節 研究範圍 ……………………………………………………… 4
第四節 論文架構與研究流程…………………………………………… 4
第五節 名詞解釋 ……………………………………………………… 6
第二章 文獻探討………………………………………………………… 7
第一節 認知負荷理論…………………………………………………… 7
第二節 多媒體學習的認知理論………………………………………… 31
第三節 以認知負荷理論為基礎之多媒體相關研究……………………… 45
第三章 研究方法與設計………………………………………………… 52
第一節 研究架構 ……………………………………………………… 52
第二節 變項的定義與操作化…………………………………………… 53
第三節 研究假設……………………………………………………… 55
第四節 實驗計畫……………………………………………………… 59
第五節 統計方法……………………………………………………… 65
第四章 資料分析與討論………………………………………………… 67
第一節 學習者控制撥放模式與媒體組合形式對學習成效的影響 ………… 67
第二節 學習者控制撥放模式與媒體組合形式對使用時間的影響 ………… 70
第三節　研究發現……………………………………………………… 75
第四節　電腦多媒體教材使用問卷分析………………………………… 76
第五章 結論與建議………………………………………………………… 81
第一節 研究結論………………………………………………………… 81
第二節 研究貢獻 ……………………………………………………… 83
第三節 研究限制 ……………………………………………………… 85
第四節 後續研究建議 ………………………………………………… 86
第五節 對實務的建議…………………………………………………… 87
參考文獻…………………………………………………………………… 89
附錄一 凸透鏡成像………………………………………………………A1-1
附錄二 自然科多媒體動畫輔助內容分析問卷…………………………A2-1
附錄三 實驗系統…………………………………………………………A3-1
一、 操作說明畫面…………………………………………………A3-1
二、 學習目標說明畫面……………………………………………A3-1
三、 多媒體動畫教材主題畫面……………………………………A3-2
四、 多媒體動畫教材內容畫面……………………………………A3-2
五、 多媒體動畫教材結束畫面……………………………………A3-3
附錄四 電腦教室位置圖…………………………………………………A4-1
附錄五 實驗前說明………………………………………………………A5-1
一、 無重撥功能組…………………………………………………A5-1
二、 重撥功能組……………………………………………………A5-1
附錄六 學習成效評量……………………………………………………A6-1
一、 運動中的天體…………………………………………………A6-1
二、 地下水…………………………………………………………A6-2
三、 電流磁效應……………………………………………………A6-4
附錄七 電腦多媒體教材使用問卷………………………………………A7-1

一、中文參考文獻
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