經過情緒設計的數位教科書對情緒狀態、認知負荷及學習成就比較好嗎？

115年01月12日

【本篇報導由科技應用與人力資源發展學系　張基成講座教授研究團隊提供】 　　本研究旨在探討電子教科書之情緒設計如何影響學生的情緒狀態、認知負荷和學習成就。結果顯示：(1)學生使用情緒設計電子教科書之後的情緒表現，優於使用無情緒設計電子教科書及紙本教科書。(2)使用情緒設計電子教科書的認知負荷，顯著低於使用無情緒設計電子教科書。(3)電子教科書的學習成就優於紙本教科書。本研究提出實務與理論之啟示與建議，供教育實務工作者與後續研究者參考。   　　張基成教授研究團隊以本研究以某大學修習計算機概論課程之學生為實驗樣本。樣本共147人，其中實驗組一49人使用具情緒設計電子教科書進行學習、實驗組二47人使用無情緒設計電子教科書進行學習及對照組51人使用傳統紙本教科書進行學習。 　　結果顯示：(1)學生使用情緒設計電子教科書之後的情緒表現，優於使用無情緒設計電子教科書及紙本教科書。(2)使用情緒設計電子教科書的認知負荷，顯著低於使用無情緒設計電子教科書。(3)相較於紙本教科書，使用電子教科書的學生學習成就上表現較佳。(4)整體而言，學生情緒與學習成就之間成顯著正相關，而兩者與認知負荷之間成顯著負相關。(5)換到使用三種不同教科書來看，情緒與認知負荷之間皆維持不變皆為顯著負相關，而情緒與學習成就之間皆變為無顯著相關。(6)在紙本教科書組中，認知負荷與學習成就之間仍呈現顯著負相關。但對兩種電子教科書而言，認知負荷與學習成就之間皆未呈現顯著相關。 　　綜合上述(5)與(6)，認知負荷與學習成就之間的關係會受到「教科書數位化與否」的干擾。根據以上結果，本研究建議教學者在選用教科書時，可以優先使用具有情緒設計的電子教科書，其次為無情緒設計的電子教科書，最後再考慮紙本教科書。   原文出處：Chang, C. C., & Chen, T. C. (2024).Emotion, cognitive load and learning achievement of students using e-textbooks with/without emotional design and paper textbooks. Interactive Learning Environments, 32(2), 674-692.https://doi.org/10.1080/10494820.2022.2096639

高職自閉症學生可以應用虛擬實境訓練職業技能嗎？

113年01月09日

【本篇報導由特殊教育學系暨復健諮商研究所   佘永吉副教授研究團隊提供】 　　探討應用虛擬實境於技術型高中自閉症學生職業技能的可用性，以科技接受模式、認知負荷與認知焦慮理論為基礎，以知覺有用性、知覺易用性、認知負荷、認知焦慮與系統提示作為問卷構面，由自閉症學生體驗虛擬實境語音版與字幕版的切小黃瓜任務後填寫問卷，回收40份有效問卷，以Spearman等級相關係數檢驗知覺有用性、知覺易用性、認知負荷、認知焦慮與提示模式對行為意圖之關係。研究結果顯示，自閉症學生知覺有用性與職業技能行為意圖達正向關係，知覺有用性越高，使用VR學習職業技能的行為意圖越高；知覺易用性與職業技能行為意圖達正向關係，知覺易用性越高，使用虛擬實境學習職業技能的行為意圖越高；不同智力水準認知負荷達顯著差異，合併智能障礙的自閉症學生認知負荷與行為意圖無相關，未合併智能障礙的自閉症學生為負向關係；不同智力水準認知焦慮達顯著差異，合併智能障礙的自閉症學生認知焦慮與行為意圖無相關，未合併智能障礙的自閉症學生認知焦慮與行為意圖為負向，即認知焦慮越高，應用虛擬實境學習職業技能行為意圖越低；自閉症學生系統提示模式與行為意圖為正向，合併智能障礙的自閉症學生偏好語音旁白與字幕之提示模式，未合併智能障礙的自閉症學生偏好藍色閃爍與字幕的提示模式。   　　本研究乃在探討應用虛擬實境於技術型高中自閉症學生職業技能的可用性，研究操作VR系統介面如表1，以科技接受模式、認知負荷與認知焦慮理論為基礎，以知覺有用性、知覺易用性、認知負荷、認知焦慮與系統提示作為問卷構面，由自閉症學生體驗虛擬實境語音版與字幕版的切小黃瓜任務後填寫問卷，檢驗知覺有用性、知覺易用性、認知負荷、認知焦慮與提示模式對行為意圖之關係（如圖1）。 圖1：研究架構圖   表1：切菜備料VR系統介面    　　本結果顯示，自閉症學生知覺有用性與職業技能行為意圖達正向關係，知覺有用性越高，使用VR學習職業技能的行為意圖越高；知覺易用性與職業技能行為意圖達正向關係，知覺易用性越高，使用虛擬實境學習職業技能的行為意圖越高；不同智力水準認知負荷達顯著差異，合併智能障礙的自閉症學生認知負荷與行為意圖無相關，未合併智能障礙的自閉症學生為負向關係；不同智力水準認知焦慮達顯著差異，合併智能障礙的自閉症學生認知焦慮與行為意圖無相關，未合併智能障礙的自閉症學生認知焦慮與行為意圖為負向，即認知焦慮越高，應用虛擬實境學習職業技能行為意圖越低；自閉症學生系統提示模式與行為意圖為正向，合併智能障礙的自閉症學生偏好語音旁白與字幕之提示模式，未合併智能障礙的自閉症學生偏好藍色閃爍與字幕的提示模式。    原文出處： 張怡華、佘永吉、洪榮昭、戴凱欣（2022）。虛擬實境於技術型高中自閉症學生職業技能可用性之研究。特殊教育學報，(55)，39-80。https://doi.org/10.53106/207455832022060055002

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 

利用虛擬實境(VR)來激發創意表現

112年09月09日

【本篇報導由科技應用與人力資源發展學系  張玉山優聘教授研究團隊提供】 　　本研究以八年級學生為對象，透過不相等組準實驗設計，探討虛擬實境(VR)應用對創意成份與設計創意表現的影響，以及以認知負荷為中介變項，虛擬實境應用對創意成份與設計創意表現的預測力。本研究的主要結論如下：(1)VR應用對專業認知及創意動機有中度以上的效果。但是VR應用對創意思考能力沒有影響。(2)VR應用對設計創意表現的奇特性及有用性，具有中度以上的效果，尤其有用性的效果最大。(3)VR應用對外在負荷及增生負荷有中度以上效果量的影響。但是對內在負荷並沒有影響。(4)VR應用與認知負荷對創意成份與創意表現，都有預測力，對創意表現的預測力接近可接受水準。    　　因為資訊科技的發展，虛擬實境（Virtual reality, VR）創造了另一種形式的環境，廣泛應用在旅遊、旅館、醫療、護理、教育等產業。在教育上的研究結果指出，VR應用對概念認知、技能訓練、態度情意都有應用的效果與價值，甚至從腦科學的研究也提出了生理學上的證據。這樣的新興學習科技是否也能在創造力教學的範疇中，帶來教學效果，是大家所關注的課題。 　　另一方面，學者對VR教學研究，常以多媒體學習理論及多媒體整合模式來解釋多媒體訊息、認知負荷、動機、與學習行為的關係。透過心理學和生理學的研究，也證實VR應用會增加認知負荷。這些認知負荷是否也對創造力教學產生影響？這些問題迫切需要加以釐清。因此，本研究旨在探討虛擬實境應用對創意成份與設計創意表現的影響，以及以認知負荷為中介變項，虛擬實境應用對創意成份與設計創意表現的預測力。本研究在中學階段的生活科技課程中，進行模型車設計製作的單元教學實驗，如圖一。   圖一：將VR融入在生活科技的教學中   　　本研究發現，VR應用對專業認知及創意動機有中度以上的效果。但是VR應用對創意思考能力沒有影響。這說明了VR應用透過精美的3D視覺、動畫、互動設計、以及情境設計，對學生的概念與知識的學習，以及動機與態度的提升，都有顯著的效果。今後在高危險性的、較昂貴的、不易到達的學習場域，很值得透過VR應用來達成。但是，VR對於一般性的創意思考能力的提升，卻沒有效果。因此，對於創意思考的訓練，還是需要其他教學策略來加以強化。 　　研究結果也顯示，VR應用對設計創意表現的奇特性及有用性，具有中度以上的效果，尤其有用性的效果最大。今後除了發揮VR應用對設計創意的有用性之外，更應該把創意思考技法融入到VR工具的開發，讓學習者強化設計創意的奇特性。 　　VR應用對外在負荷及增生負荷有中度以上效果量的影響。但是對內在負荷並沒有影響。簡化VR的情境與操作介面設計，並且讓學習者有重複操作的練習機會，甚至先讓學習者建立基本認識，再操作VR，降低認知負荷，學習效果會更好。VR應用與認知負荷對創意成份與創意表現，都有預測力，對創意表現的預測力接近可接受水準。 　　本研究發現，情境與任務類型、跳躍式與改良式的創意類型、不同的學習風格等，都對學習者的VR應用、認知負荷、創意思考、及創意表現產生影響，這些也都是未來研究需要進一步進行系統性深入探究的議題。此外，研究團隊也發現，VR應用在學生擴散思考與聚斂思考的創意歷程中，也對認知負荷產生不一樣的影響，認知負荷有多個概念成分，非單一概念，應該要更深入探究。   原文出處： Yi-Ching Chen, Yu-Shan Chang, Meng-Jung Chuang. (2021). Virtual reality application influences cognitive load-mediated creativity components and creative performance in engineering design. Journal of Computer Assisted Learning. 2021;1–13. https://doi.org/10.1111/jcal.12588