本研究的目的在根據認知負荷理論，探討不同先備知識基礎的學生，接受不同教學目標模式的教學後，所獲得教學成效的差異。實驗樣本六十人取自國小五年級學生，教學單元選自「自然與生活科技」課程中的槓桿原理。教學實驗採用2×3二因子實驗設計，以探討認知負荷理論中的目標模式（no goal 與specific goal）與高、中、低三種先備知識因子對學習槓桿原理的影響，以及學習者在問題解決態度上的進步情況。經過六週的教學實驗後，獲得以下結論：
1.目標效果式教學與先備知識的高低有顯著的交互作用。
2.高先備知識與低先備知識的學生比較適合no goal教材教法。
3.中先備知識學生比較適合specific goal之教材教法。
4.不同目標效果對問題解決態度成效提昇無顯著差異。
5.no goal式教學設計對問題解決態度有顯著提升。
6.specific goal式教學設計對問題解決態度有顯著提升

The purpose of this study is to investigate the difference of instructional effectiveness among different prior knowledge with different instructional goal models. The research design is based on cognitive load theory. Sixty experimental objects were sampled from 5th grade students at an elementary school for studying “lever principle” of “Nature and Living technology”. It is a 2×3 factorial design to explore the effectiveness difference among goal effect variable (no goal effect and specific goal effect) interacted with prior knowledge variable (high level, medium level, low level). The results of the analysis of variance of the treatment groups’ performance on final examination and their problem solving attitude can be seen the influence of different variables. Some findings were concluded as the following after six week experimental instruction.
1. There is a significant effect on the interaction of goal effect factor and prior knowledge factor.
2. Students with high-level prior knowledge and low-level prior knowledge are more suitable to the materials designed by no goal effect.
3. Students with medium-level prior knowledge are more suitable to the materials designed by specific goal effect.
4. There’s no significant difference between no goal effect and specific goal on upgrading the performance of problem-solving attitude.
5. No goal effect and specific goal effect can significantly improve the performance of problem-solving attitude.

目 錄
第一章 緒論 1
第一節 研究背景與動機 1
第二節 名詞釋義 4
第三節 研究目的 7
第四節 待答問題 7
第五節 研究假設 9
第六節 研究限制 11
第七節 研究步驟 12
第八節 論文結構 15
第二章 文獻探討 16
第一節 訊息處理理論 16
第二節 認知負荷理論 22
第三節 目標適切理論 37
第四節 電腦樂高 43
第三章 研究設計 53
第一節 研究架構 53
第二節 研究方法 55
第三節 研究對象 56
第四節 研究工具 56
第五節 研究統計方法 71
第六節 研究時程規劃 74
第七節 實驗規劃 76
第四章 研究結果與討論 78
第一節 樣本分析 78
第二節 研究假設之檢定 80
第三節 綜合討論 102
第五章 結論與建議 106
第一節 結論 106
第二節 建議 107
參考文獻 109
附錄一 問題解決量表 114
附錄二 槓桿原理試題 117
附錄三 槓桿原理學習單 120
附錄四 教師活動紀錄表 163


表目錄
表3-1 研究變因交叉關係表 54
表3-2 槓桿原理測驗Bloom雙向細目分析表 58
表3-3 槓桿原理測驗Bloom雙向細目統計表 58
表3-4 測驗預試題目試題分析表 59
表3-5 Hopkins 鑑別力評鑑標準 62
表4-1 樣本母群變異數同質性檢定表(1) 79
表4-2 樣本母群變異數同質性檢定表(2) 79
表4-3 目標模式與先備知識二因子變異數分析表 81
表4-4 高先備知識組不同目標對學習成效變異數分析表 84
表4-5 高先備知識組不同目標對學習成效變異數分析表 84
表4-6 Cohen’d effect size摘要表 85
表4-7 中先備知識組不同目標對學習成效變異數分析表 86
表4-8 中先備知識組不同目標對學習成效變異數分析表 86
表4-9 低先備知識組不同目標對學習成效變異數分析表 89
表4-10 低先備知識組不同目標對學習成效變異數分析表 89
表4-11 先備知識與槓桿原理學習成效關係圖 91
表4-12 no goal學習組不同先備知識對學習成效描述分析表 93
表4-13 不同先備知識對學習成效變異數分析事後比較分析表 94
表 4-14 開放目標效果因子下，不同先備知識Cohen’d effect size 94
表4-15 開放目標效果學習組不同先備知識對學習成效描述分析表 97
表4-16 不同先備知識對學習成效變異數分析事後比較分析表 97
表 4-17 特定目標效果因子下，不同先備知識Cohen’d effect size 99
表4-20 不同目標效果對問題解決態度t-test檢定摘要表 100
表4-21 各目標效果其問題解決態度成效 101
表4-22 假設檢定歸納表 102
表5-1 目標效果與先備知識兩因子交互作用表 105

圖目錄
圖1-1 研究步驟流程圖 12
圖2-1 訊息處理理論架構圖（資料來源：張春興，1996） 17
圖2-3 Valcke認知負荷架構 28
圖2-5 電荷進入Hockey 正確路徑 41
圖2-6 特定目標之附加電荷軌跡圖 41
圖2-7 各目標學習遷移與認知負荷關係圖（Miller, 1999） 42
圖2-8 Pilot 1 畫面 47
圖2-9 Pilot 2 畫面 47
圖2-10 Pilot 4 畫面 47
圖2-11 Inventor 畫面 48
圖2-12 可程式控制器RCX圖 49
圖2-13 光源感測器 49
圖2-14 觸控感應器 50
圖2-15 馬達（引自科豆科學教學手冊） 50
圖3-1 研究架構 53
圖3-2 specific goal教學設計中「引導模式」實驗 64
圖3-3 specific goal教學設計中「註解」模式 64
圖3-4 本研究之統計方法 71
圖3-5 多因子變異數分析意圖 73
圖3-6 研究時程規劃圖 75
圖3-7 自然科實驗教室座位圖 77
圖4-1 變項與假設關係圖 80
圖4-2 開放目標效果因子下，不同先備知識學習成效圖 95
圖4-3 特定目標效果因子下，不同先備知識學習成效圖 98

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