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研究生:徐浩洋
研究生(外文):Hsu, Hao-Yang
論文名稱:信號及分割原則運用於成人化數位教材之設計本位研究
論文名稱(外文):Applying signaling and segmenting principles in adult e-learning materials: Design-based research
指導教授:陳素燕陳素燕引用關係
指導教授(外文):Chen, Su-Yen
口試委員:張瓊穗陳昭秀
口試委員(外文):Chang, Chiung-SuiChen, Chao-Hsiu
口試日期:2017-03-03
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:學習科學研究所
學門:社會及行為科學學門
學類:綜合社會及行為科學學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2017
畢業學年度:105
語文別:中文
論文頁數:92
中文關鍵詞:信號原則分割原則成人化數位教材設計本位研究認知負荷教材易用性
外文關鍵詞:signaling principlesegmenting principleadult e-learning materialsDesign-based researchcognitive loadmaterial usability
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近年來,臺灣公職補習班導入線上學習形式的遠距課程,然而其數位教材僅將一般上課課程錄製後分段後提供學習者學習,並未依據成人的學習特性與需求進行設計。成人是一個身具多重角色的個體,與在學階段的學習者扮演的角色不同,在學習上能投入的時間與精力有限,製作欠佳的數位學習教材容易影響成人學習者的認知負荷及學習成效。
本研究欲針對成人學習者重新設計與發展符合其學習特性之數位教材,以改善公職補習班數位教材不足。本研究採用設計本位研究法,依據高熏芳、江玟均(2007)所提出之設計本位研究法研究流程進行本研究。於分析階段進行學習者及內容專家需求分析,並將其結果作為數位教材發展依據,經由第一次實施後,以學習者及數位學習專家建議作為再設計階段依據,第二次實施採用準實驗法探討信號及分割原則運用於成人化數位教材對學習成效、認知負荷及教材易用性之影響,以作為撰寫研究結果依據。最後撰寫研究結論與建議,作為提供公職補習班線上學習課程進行專案推廣依據。
本研究以個體經濟學「需求」單元之數位教材,透過設計與再設計的循環過程發展後,第二次實施階段以桃竹地區公職補習班網路學院64名成人學習者作為研究對象,並分成三組實驗組及一組控制組,探討信號及分割原則運用於成人化數位教材對於成人學習者之學習成效、認知負荷程度及教材易用性之影響。
經由共變數分析、變異數分析、成對樣本T檢定及獨立樣本T檢定等統計方式進行資料處理後,研究結果顯示:實驗組A的設計優於其他三組,實驗組A在教材易用性均高於其他三組,而在前、後測學習成效高於實驗組B及控制組D但與實驗組C無顯著差異,認知負荷程度則低於實驗組B及控制組D但與實驗組C無顯著差異。進一步探討後發現低先備知識學習者無論使用有信號或無信號之數位教材,在前、後測學習成效上均有顯著差異,但其學習成效差異上並無顯著差異,而在分割原則方面,高先備知識學習者使用有信號之數位教材在前、後測學習成效上有顯著差異,使用無信號之數位教材則無顯著差異。低先備知識學習者無論使用有分割或無分割之數位教材,在前、後測學習成效上均有顯著差異,且其學習成效差異上有顯著差異。
綜合本研究結果,分割原則運用於成人化數位教材在學習成效、認知負荷及教材易用性方面有顯著效益,而信號原則運用於成人化數位教材在學習成效及認知負荷雖無顯著效益,但對於教材易用性仍有正面效益。其研究結果希望能作為欲引進數位學習之單位及數位教材開發相關研究之參考。
Recently, many cram schools for Civil Servant Examination have introduced e-learning for distance education, but only by segmenting recorded videos of traditional classroom as online materials. However, their materials are not properly designed for adult learners. Different from full-time, young learners in school, adult learners enact multiple roles and thus have only limited time and effort. Therefore, inappropriate online learning materials are more likely to have negative effects on cognitive loads and learning effectiveness.
This study aimed to re-design and re-develop online learning materials, particularly for adult learners, to improve the deficiency of current online materials. Using design-based research, the current study adopted Gao & Jian’s (2007) study procedure. In the analysis phase, we conducted a learners and content specialists’ needs analysis as a basis for material development. After its first implementation, we adopted re-designing suggestions from learners and e-learning specialists. In the second phase, we conducted a quasi-experiment to explore effects of signaling and segmenting principles on learning effectiveness, cognitive loads, and material usability in online learning materials. Our conclusion and implications shed light on the academy’s e-learning project.
This study’s content unit is “Needs” in Microeconomics. After the iterative design, the second phase included 64 adult learners at an online academy in northern Taiwan. Participants were randomly assigned to three treatment groups and one control group. Treatment group A received online materials with both signaling and segmenting principles, while treatments B and C received materials with signaling and segmenting, respectively. The control group received online materials without signaling and segmenting.
After analysis by ANCOVA, ANOVA, and paired and independent T-tests, results were as follows: Group A was superior to the other groups. Material usability in group A was higher than in the other groups, while learning effectiveness was significantly higher than in groups B and C. However, groups A and C did not differ significantly. The cognitive load in group A was lower than in group B and the control group, but, again, groups A and C did not differ significantly. Robustness testing found that the learning effectiveness of low achievers (prior knowledge) showed significant improvement. However, learning effectiveness using materials with and without the signaling principle showed no significant difference. As for the segmenting principle, higher achievers’ learning effectiveness showed significant differences in using material with the signaling principle, but no significant differences without it. Lower achievers’ learning effectiveness showed significant differences in both learning effectiveness and in using materials with and without the segmenting principle.
Based on these results, online materials for adult learners with the segmenting principle are beneficial to learning effectiveness, cognitive loads, and material usability. Online materials with the signaling principle demonstrated no significant benefits to learning effectiveness and cognitive loads, but did have positive effects on material usability. Our results could be a valuable reference for research and development of online courses and academies initiating e-learning.
第一章、緒論 1
第一節、研究背景與動機 1
第二節、研究目的與問題 3
第三節、名詞解釋 4
第四節、研究範圍與限制 5
第二章、文獻探討 6
第一節、公職補習班與成人學習 6
一、國內公職補習班的現況 6
二、成人的學習特性 7
三、公職與成人學習者的相關研究 8
第二節、認知負荷與訊息處理理論 10
一、認知負荷理論 10
二、認知負荷的假設 10
三、認知負荷的類型 11
四、訊息處理理論 12
第三節、多媒體認知學習理論 15
一、數位學習與數位教材 15
二、多媒體認知學習理論與認知負荷之連結 16
三、從信號原則探討數位教材的設計考量 20
四、從分割原則探討數位教材的設計考量 24
五、從不同科目探討數位教材的設計考量 27
第三章、研究設計 31
第一節、研究方法 31
第二節、研究對象 33
第三節、研究流程 34
一、分析階段 35
二、設計與發展階段 39
三、第一次實施階段 45
四、再設計階段 46
五、第二次實施階段 50
第四節、研究工具 51
一、前測及後測試題 51
二、認知負荷量表 56
三、教材易用性量表 57
四、本研究認知負荷及教材易用性量表之信效度 58
第五節、資料蒐集與分析 59
一、資料蒐集 59
二、資料分析 59
第四章、結果與討論 60
第一節、描述性統計及同質性檢定 60
第二節、不同設計原則運用於數位教材對於學習成效之影響 61
第三節、不同設計原則運用於數位教材對於認知負荷之影響 62
第四節、不同設計原則運用於數位教材對於教材易用性之影響 63
第五節、不同設計原則運用於數位教材對於不同先備知識學習者的學習成效之影響 64
第六節、研究結果與討論 69
一、研究結果 69
二、研究討論 70

第五章、結論與建議 73
一、研究結論 73
二、未來研究方向與建議 75
參考文獻 76
附錄一、前測複本A卷 80
附錄二、後測複本B卷 82
附錄三、認知負荷及教材易用性量表 84
附錄四、學習者需求分析問卷 87
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