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研究生: 黃議正
Huang Yi-Cheng
論文名稱: 植基以認知負荷理論之國小教材設計及其教學成效分析—以槓桿原理為例
Developing Teaching Materials of Lever Principle for Elementary Student Based on Cognitive Load Theory and its Effectiveness Analysis
指導教授: 莊謙本
Chuang, Chien-Pen
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工業教育學系
Department of Industrial Education
論文出版年: 2006
畢業學年度: 94
語文別: 中文
論文頁數: 163
中文關鍵詞: 認知負荷理論開放目標特定目標先備知識教科書
英文關鍵詞: cognitive load theory, no goal, specific goal, prior knowledge, textbook
論文種類: 學術論文
相關次數: 點閱:195下載:41
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  • 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

    參考文獻
    田耐青(1999)。由「電腦樂高」談新世紀學習:一個「科技支援建
    構學習環境」實例。教學科技與媒體,44,24-35。
    吳勝福(2002)。應用概念構圖融入高職教學對學生多元智慧表現之
    研究--以計算機概論為例。南台科技大學資訊管理系碩士論文。
    宋曜廷(2000)。先前知識文章結構和多媒體呈現對文章學習的影響
    。國立臺灣師範大學教育心理與輔導研究所博士論文。
    李勝龍(2001)。資訊呈現媒體對高職學習者學習程式語言之影響。
    國立中央大學資訊管理研究所碩士論文。
    李咏吟(1998)。認知教學理論與策略。台北:心理。
    林緯倫、連韻文(2001)。如何能發現隱藏的規則?從科學資優生表
    現的特色,探索提升規則發現能力的方法。科學教育學刊,
    第9卷,第3期,頁299-322。
    徐易稜(2001)。多媒體呈現方式對學習者認知負荷與學習成效之影
    響研究。國立中央大學資訊管理研究所碩士論文。
    翁嘉鴻(2001)。以認知負荷觀點探討聽覺媒體物件之媒體呈現方式
    對學習成效之影響。國立中央大學資訊管理研究所碩士論文。
    張春興(1996)。教育心理學:三化取向的理論與實踐。台北市:
    台灣東華書局。
    郭生玉(2004)。教育測驗與評量。精華書局。
    郭璟諭(2002)。媒體組合方式與認知型態對學習成效與認知負荷之
    影響 。國立中央大學資訊管理研究所碩士論文。
    陳密桃(2003)。認知負荷理論及其對教學的啟示。國立高雄師範大
    學教育系教育學刊,21,29-51頁。
    陳彙芳(1998)。多媒體電腦輔助學習之實驗室研究-探討認知負荷
    對學習成效之影響。國立中央大學資訊管理研究所碩士論文。
    黃克文(1996)。認知負荷與個人特質及學習成就之關聯,國立台北
    師範學院國民教育研究所碩士論文。
    黃柏勳(2004)。課程與教學的研究新取向:認知負荷論。中等教育
    ,55(6),128-138頁。
    詹德斌(2000)。多媒體資訊對新興金融產品宣導之研究 。國立中央
    大學資訊管理研究所碩士論文。
    劉德福(1999)。貝登堡宣傳單。
    蔡學偉(2004)。問題導向學習於網路輔助電腦樂高課程之研究。
    國立台灣師範大學工業科技系碩士論文。
    Baddeley, A. (1992). Working Memory, Science, 255, 556-559.
    Burns, B. D., & Vollmeyer, R. (2002). Goal specificity effects on
    hypothesis testing in problem solving.
    Cohen, J.(1988). Statistical Power Analysis foe the Behavioral Sciences.
    Hillsdale, NJ:Lawrence Erlbaum Associates.
    DeVellis, R. F. (1991). Scale development: Theory and applications. CA:
    Sage Publications, Inc.
    Elizabeth Mauch (2001)。Using Technogical Innovation to Improve the
    Problem-Solving Skills of Middle School Students. The Clearing
    House ,74(4) ,211-213.
    Geddes, B. W., & Stevenson, R. J. (1997). Explicit learning of a dynamic
    system with a nonsalient pattern. The Quarterly Journal of
    Experimental Psychology, 50A, 742-765.
    Gerjects, P., & Scheiter, K. (2003). Goal configurations and processing
    strategies as moderators between instructional design and
    cognitive load : Evidence from hypertext-based instruction.
    Educational Psychologist, 38(1), 33-41.
    Harp, S.F. & Mayer, R. E. (1998). How deductive details do their damage:
    A theory of cognitive interest in science learning. Journal of
    Educational Psychology, 90, 414-434.
    Kalyuga, S., Chandler, P., & Sweller, S. (1998). Levels of expertise and
    instructional design. Human Factors ,40,1-17.
    Kintsch, W.(1980). Learning from text, levels of comprehension, or: Why
    anyone would read a story anyway. Poetics, 9, 87-98.
    Marcus, N., Cooper, M. & Sweller, J. (1996). Understanding
    Instructions. Journal of Educational Psychology, 88(1), 49-63.
    Mark A. Templin & Marcia K. Fetter (2002). A working Model of Protein
    synthesis Using Lego Building Block. The America Biology
    Teacher ,64(9),673-677.
    Mayer, R. E., Moreno, R., Boire, M., & Vagge, S.(1999).Maximizing
    Constructivist Learning From Multimedia Communications by
    Minimzing Cognitive Load. Journal of Educational Psychology,
    90(2), 312-320.
    Miller, G. S., Lehman, J. F., Koedinger, K. R. (1999). Goal and Learning
    in Microworlds. Cognitive Science, 23(3), 305-336.
    Miller,J(1956). The magic number seven, plus or minus two: some limit
    on our capacity to process information. Psychological Review,63,
    81~87.
    Mousavi, S. Y., Low, R. & Sweller, J.(1995). Reducing cognitive load by
    mixing auditory and visual presentation modes. Journal of
    Educational Psychology, 87(2), 319-334.
    Nunnally J.C. (1978). Psychometric theory. (2nd ed). New York, NY:
    McGraw-Hill.
    Pass, F. G. W. & Van Merrienboer, J. J. G. (1994). Variability of worked
    examples and transfer of geometrical problem solving: A cognitive
    load approach. Journal of Educational Psyhology, 86, 122-133.
    Pass, F. G. W. (1992). Training strategies for attaining transfer of
    problem – solving skill in statistics: A cognitive load approach.
    Journal of Educational Psychology, 87(2), 319-334.
    Pass, F. Renkle, A. & Sweller, J. (2003). Cognitive load theory and
    instructional design: Recent developments. Educational
    Psychologist, 38(1) ,1-4.
    Ruston Erik、Ryan Emily & Swift Charles (2001). Design Weather
    Instrument Using Lego Sensor.
    Eric:www.prek-12enginnering.org/activities
    Shachar, H., & Sharan, S. (1994). Talking, relating, and achieving:
    Effects of cooperative learning and wholeclass instruction. Cognition and Instruction, 12(4), 313-353.
    Simon, H. A. (1974). How big is a chunk? , Science, 183, 482-488.
    Sweller ,J., Van Merrienboer, J. J. G. & Pass, F. G. W. C.(1998).
    Cognitive Architecture and Instructional design. Educational
    Psychology Review, 10(3), 251-285.
    Sweller, J.(1988). Cognitive load during problem solving: Effects on
    learning. Cognitive Science ,12 ,257-285.
    Sweller, J.(1989). Cognitive technology : some procedures for facilitating
    learning and problem solving in mathematics and science. Journal
    of Educational Psychology ,81, 457-466.
    Sweller, J.(1990). On the limit evidence for the strategies. Journal for
    Research in Mathematics Education, 21(5), 411-415.
    Thomas & Kenneth (1999).Promote System of Liner inequalities with
    real-world problem .The Mathematics Teacher ,92(2) ,118-
    Valcke, M. (2002). Cognitive load: Updating the memory? Learning and
    Instruction, 12 , 147-154.
    Vollmeyer, R., Burns, B. D., & Holyoak, K. J. (1996). The impact of goal
    specificity and systematicity of strategies on the acquisition of
    problem structure. Cognitive Science, 20, 75-100.
    Yeung, A. S., Jin, P., & Sweller, S. (1998). Cognitive load and learner
    expertise : Split-attention and redundancy effects in reading with
    explanatory notes. Contemporary Educational Psychology, 23 ,
    1-21.

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