應用虛擬實境發現新的教材設計原則

112年10月08日

【本篇報導由教育心理與輔導學系  劉子鍵講座教授研究團隊提供】 　　多媒體學習中的冗餘效應教材設計原則，是否適用於教室情境中教師簡報教學的情境？如何能在符應教室情境的特徵下，嚴謹操弄實驗變項和控制干擾變項解答上述問題？以下研究將告訴您答案，並帶領您瞭解如何應用創新科技解決社會科學的難題，並進而發現新的教材設計原則。    　　冗餘效應是重要的教材設計原則。該效應是指以不同方式（例如：口語解釋與視覺文字說明）表徵相同的訊息時，學習者會因為將認知資源用於處理重複訊息，而不利學習。冗餘效應在個人化學習情境的研究中已獲實證。然而，在教室情境中，多元表徵呈現相同訊息是否亦會產生冗餘效應，卻難以確認。 　　難以確認的原因是教室情境中的研究，無法嚴謹操弄實驗變項與控制干擾變項，因此無法確認變項之間的因果關係。本研究為解決上述社會科學研究方法的困境，應用VR技術模擬教室研究情境。該情境模擬教室的各項特性，讓受測者感覺親臨教室，但亦可讓實驗者嚴謹操弄與控制特定變項。 　　本研究採二因子實驗設計檢視「電腦輔助簡報教學情境」（個人化學習情境、虛擬實境模擬教室情境）下，「教材設計方式」（冗餘組、非冗餘組）對國小高年級生學習平均溫度變化率的影響。其中，「電腦輔助簡報教學情境」方面，個人化學習情境（實驗室）指受測者單獨坐在電腦前學習，螢幕上的數位簡報呈現視覺內容與口語解釋旁白；虛擬實境模擬教室情境則指受測者坐在擬真的教室中，前方投影螢幕播放的簡報呈現視覺內容，並由虛擬教師提供口語解釋旁白。在「教材設計方式」方面，冗餘組和非冗餘組的差別在於教材中的視覺內容，冗餘組簡報有折線圖和公式，以及和口語解釋旁白一致的文字解釋（冗餘訊息）；非冗餘組則無文字解釋，其他同冗餘組。 　　研究結果顯示，在個人化學習情境中非冗餘組的學習表現顯著的優於冗餘組，此呼應過去的研究，冗餘效應教材設計原則適用於個人化學習情境。然而在虛擬實境模擬教室情境中，卻有相異的結果：冗餘組的學習表現顯著的優於非冗餘組。該研究結果顯示反冗餘效應，亦即在具有視覺與聽覺學習干擾的教室情境中，以多元表徵呈現相同訊息內容，反而較有利於學習。此可能因為教室情境中具有干擾因素（如：同學們發出的聲音、呈現的動作等），使得重複訊息（與口語解釋旁白一致的文字解釋內容）產生的訊息補償作用（例如：當學習者受到聽覺干擾而無法聽清楚老師的口語解釋旁白時，文字解釋內容可補不足），可降低干擾所產生的負面影響。 　　本研究重要貢獻與啟示如下：（1）除驗證個人化學習情境中冗餘效應教材設計原則的有效性，進一步建議教室情境中應採用反冗餘效應教材設計原則。（2）有鑑於個人化學習情境和教室教學情境的差異，奠基於前者所建立的教材設計原則，在應用於教室教學情境之前應先進行實證研究確認該原則的有效性。（3）本研究以VR技術建構的虛擬教室，有助於研究者在擬真的教室情境中嚴謹的操弄與控制變項，驗證既有教材設計原則的適用性，以及發展新的教材設計原則。   原文出處：Liu, T. C., Lin, Y. C., Wang, T. N., Yeh, S. C., & Kalyuga, S. (2021). Studying the effect of redundancy in a virtual reality classroom. Educational Technology Research and Development, 69(2), 1183-1200. https://doi.org/10.1007/s11423-021-09991-6