Enhancing Learners’ Cognitive Skills Through Multimdeia Design Reporter: chihung yu Professor : M.P. chen 老師各位實驗室伙伴大家好，這篇文獻是在講述「如何透過多媒體設計來提升學習者的認知技能」 Liu, M., (2003). Enhancing learners’ cognitive skills through multimedia design. Interactive Learning Environments, 11(1), 23-39.

abstract design interactive multimedia learning environments to provide necessary support for developing higher level cognitive skills. Using a project-based learning approach Cognitive skills in this case refer to the design skills and resource management skills 探討：如何透過互動式多媒體學習環境的營造，來提供發展「高階認知技能」的支持。 運用「專題式學習環境」的建立，來營造這個學習環境。 在這個研究中，透過製作多媒體專案所需要的設計與資源管理技能來提升認知技能

introduction Cognitive skills Categorized into (Sternberg, 1998) Are skills that require the working of a human mind. (Mental skill) Categorized into (Sternberg, 1998) lower order cognitive skills : recalling , listing higher order cognitive skills : problem solving , hypothesis testing , decision making , evaluating and self-reflecting. Categorized into : (Bloom) Lower level skills are related to knowledge and comprehension. Higher level skills are related to synthesis and evaluation. examine the potentials of using technology to support cognitive skills acquisition. engaging learners as multimedia designer using a project –based approach . 認知技能：人類心智工作的技能 依照sterrberg於1998年所提出的觀點：回憶是屬於低層次的認知技能；問題解決、假設檢定、決策制定、評價與自我反思，是屬於高層次的認知技能。 依據Bloom的觀點：知識與理解是屬於低層次的認知技能；綜合與評鑑是屬於高層次的認知技能。 在本篇研究中，將檢視科技如何支援認知技能的獲得透過專題式學習環境的營造，讓學習者扮演多媒體設計者的角色，從中學習相關的認知技能

Theoretical framework Project-based learning Dewey’s educational philosophy & Constructivist epistemological belief organizes learning around a project . It starts with an end product, which serves as a driving question compelling students to learn about the central concept and principles of a topic while engaging in producing the product. It requires students to play authentic roles and perform meaningful tasks These processes help students transform information and construct their own knowledge an interpretation Multimedia design skills Perkins(1986): the process of design promotes learners’ active pursuit and use of knowledge Newstetter(2000): design experiences can promote discovering and learning content. 專題式學習：依據杜威與建構論的觀點：專題式學習是透過專題來組織學習的過程。它藉由探索的方式，讓學生針對一個問題擬定探索計劃，再自行設計、調查研究來回答引導問題的活動。它讓學生扮演真實世界的角色，並執行有這個角色相關的活動。這個過程可以讓學生轉換學獲得的相關資訊並建構出屬於自己的知識。 運用認知學徒制的觀點： 多媒體設計技能： Perkin觀點：設計的過程將會促進學習者主動求知與運用知識 Newstetter觀點：設計的經驗可以促進探索能力與學習內容的學習 認知技能在這裡所指的是：製作多媒體專案時所需要的設計與資源管理技能

A learner-as-multimedia-designer environment Activities associated with each phase of the development (table1) Design activities and thinking skills related to each stage of the design model(table2) 研究中強調讓學生實際扮演多媒體設計者，讓學生在這個專題學習的境中，學習到相關的認知技能。 在這裡有二個表格，首先是多媒體發展過程中的相關活動(如表一)，第二個表格是發展階段中的四個步驟

多媒體發展過程中的相關活動(如表一) 分為三個階段分別是準備階段、發展階段、練習階段。 準備階段的相關活動有：學習軟體、硬體、練習、將專案切割成數個子專案、搜尋、評價可用的商業軟體、接受教師與專家的指導 準備階段的主要目標為：學習軟硬體 發展階段：詳細的活動，將於表二敍述，發展階段的主要目標為理解、做、與接受必要的引導 練習階段：相關活動為：透過不同的專案再練習發展階段中的四個步驟，並依照新的需求重新定義與修改設計模式；主要目標為增強與內化相關認知能力，以成為專家

發展階段中的四個步驟：計劃、設計、產出、評鑑與修改 計劃：活動包含有腦力激盪與討論、與目標客戶進行會議討論、搜尋資訊、研究、評價商業軟體、教師與多媒體專長的指導 主要思考技能為提出問題、決定問題的性質、發展新資訊、分析與解釋資訊 設計：活動包含有腳本製作、研究、群體討論、學習多媒體工具 主要思考技能為決定專案時程、分派不同階段專案所需的資源與時間、安排角色、決定資訊的切割、發展架構 產出：活動包含有學習多媒體工具、掃瞄照片、繪圖、製作動畫、數位化聲音、程式、實作腳本內容、使用者群體會議 主要思考技能為透過不同的媒體呈現設計、實作腳本設計的情節、發展架構、處理所面臨到的限制(如：時間、設備) 評鑑與修改：活動包含有同儕評量與修改、客戶評量與修改 主要思考技能為尋求同儕回饋、澄清目標、公開展示

研究工具與樣本 樣本：高中生、國中生、小學生 認知技能評量工具： Project design questionnaire 九類別：計劃、搜集資訊、呈現資訊、連結想法、聽眾、合作、心智努力、興趣、個別化 (individualize) 高中生：60item, 7點量表， 信度為.97 國中生，小學生：20item, 7量表，信度為.82 Design task ranking Performance assessment 1)Content, 2)Structure, 3)Screen design 4)Use of media, 5)Creativity Concept maps Resource management strategy questionnaire Time and study environment management Effort regulation Peer learning Help seeking Interviews, observations, and response logs 有關認知技能的評量，有下列方式： 有關專題設計的問卷 設計任務的排序：學生被給予一個有關專題發展的清單，並被要求依照任務的重要性來排序任務，例如：思考有關呈現idea的最好方法，製作影片片段，與團隊討論那些資訊應該被包含。運用提問的方式，促使學習者思考不同任務的重要性，並進行排序。 成就評量：透過5個面向內容、架構、介面設計、媒體、創意。內容-內容複雜度，內容對於目標觀眾的適切性。架構-不同概念之間的連結是否清楚。介面設計-訊息是否易於理解。媒體的使用-圖形、動畫、聲音、影片的製作品質。創意-內容與設計的原創性，圖形、影片、動畫的原創性。 概念地圖：學生被給予有關媒體發展的核心概念，並被專案一開始與結束時繪製概念圖，標示各概念之間的關係與列出重要性。 資源管理問卷：四個向度，分別為時間與研究環境的管理、努力調整、同儕學習、尋求幫助 整個研究是透過訪談、觀察、與問卷的回應，搜集相關資訊的

Research finding Findings At the high school level Students’ understanding of design skills was significantly increased for ： Planning, searching information, connecting ideas, importance of audience, collaboration Had a better appreciation of the tasks Storyboarding Several elements of the learning environment helped to bring about this change The actual production experience The scaffolding by multimedia professionals Close working relationship with their clients 發現： 高中生：有關設計技能的理解獲得顯著提升，分別為計劃、搜尋資訊、連結想法、體認觀眾的重要性、合作的能力 體認到腳本設計的重要性 指出帶來這些成長的要素有：實際的製作經驗、多媒體專家的支持、與顧客密切合作的關係，等三個要素

Research finding Findings At the middle school level The increase in the students’ design knowledge was significant form the pre- to post-semester. middle school students became aware of the different steps involved in creating a multimedia product, and realized the significance of planning, designing, and testing (Liu & Hsiao, 2002) To be a successful multimedia developer, one needs to be able to manage time well, meet deadlines, work well with team members, and solve potential conflicts. Had trouble dealing with the time and environment constraints. 國中生：有關設計的知識獲得顯著提升、實際創作的經驗，讓國中生實際體認到製作多媒體專案的各個步驗，並體認到計劃、設計、測試的重要性 這裡提到，要成為一位成功的多媒體設計者，時間管理、小組合作、與問題解決是很重要的， 但研究中顯示，國中生在時間管理與環境的限制上有遭遇到問題。

Research finding Findings At the elementary school level( Designer group vs non-designer ) students worked as designers in a team: Had a better understanding of the importance of Planning and collaboration No differences on mental efforts and presentation No difference in their understanding of the importance of audience 小學生：主要分為設計組與非設計組。設計組的學生在小組之內完成專題，非設計組則是一種以教師為中心的學習環境，是獨立的完成專題。 研究結果顯示： 以分組的方式進行學習的學生，對於計劃與合作有較好的理解 在心智努力與專題呈現上，這兩組沒有差異 在對於目標觀眾的理解上，這兩組也沒有差異

Research finding Findings At the elementary school level Creative thinking skills Torrance tests of creativity thinking After engaging in an extended period of multimedia authoring increased their creativity scores The low and intermediate ability students appeared to benefit from the multimedia authoring environment more than the high ability students Working collaboratively on the multimedia authoring projects enabled students to demonstrate higher creativity scores than when working individual 在創造思考技能上，透過torrance的創造力思考測驗發現： 經過多媒體設計專案的體驗，增加了學生的創造力分數 中低程度的學生在這個學習環境下所獲得的學習效益比高程度的學生來的多 以合作的方式進行專題的製作會展現的創造力分數高於獨自完成專案的學生。

Discuss Students on learner-as-multimedia-designer suggest the following Such a learning environment can have a positive impact on students’ motivation toward learning Such an environment can encourage creativity and enhance the development of cognitive skills Such an environment can help students learn design skills in addition to the content and computer knowledge 討論：在設計以學習者作為多媒體設計者的專題式學習環境，有以下三點建議： 以學習者作為多媒體設計者的專題式學習環境，對於學生的學習動機，具有正向的影響 能鼓勵學生的創造力(creativity)與提升認知技能(cognitive skills)的發展。 這樣的學習環境除了能幫助學生學科內容與電腦知識的學習外，亦能幫助學生設計技能的學習。

Discuss Two factors underscore the value of acquiring the design skills Design skills can become better problem solver The skills in solving problems in a design situation are transferable ; and learning these design skills can help students become better problem solvers. (table 3) The ability to reflect and evaluate The ability to reflect and evaluate, both individually and collaboratively as necessitated by the process of creating a multimedia project, encourages students to be better learners as they become aware of their own thinking and monitor their own learning process. 有二個因素強調獲取了設計技能的價值： 第一：在設計情境中的問題解決技能是可以遷移的(transferable)，而且學習這些設計技能可以幫助學生成為一位更好的問題解決者。這個發現顯示了，透過多樣化的設計活動(如table3所列的21個核心認知技能)，這21個核心認知技能將可以被運用。 第二：在建立多媒體專案的過程中，不管是對於獨立完成組(individually)和合作完成組(collaboratively)，反思與評價的能力都是必需的。 所以要鼓勵學生成為較好的學習者，必須讓他們在學習的過程之中能自我察覺自己的思考與監控自己的學習過程。

21個核心認知技能，共可分為八點，分別為： 聚焦、搜集資訊、記憶、組織、分析、產出、統整、評鑑等八個類別 聚集：可分為定義問題與設定目標 搜集資訊：可分為觀察，與明確地敍述問題 記憶：編碼，與檢索 組織：比較、分類、排序、呈現 分析：識別屬性和構成要素、識別關係與pattern、識別主要想法、識別錯誤 產出：推論、預測、詳細說明 統整：summary、更改結構 評鑑：建立標準、驗證

Discuss Several factors are of critical significance in designing this environment The learning environment should be as authentic as possible The authenticity of the environment not only is an important source for students’ motivation, but also stresses the relevance and importance of acquiring the cognitive skills The emphasis on the product as well as the process, as required by this project-based learning approach, allow student to develop cognitive skills ‘just-in-time’ as they are on their way to reach the final project goal. 我們的實驗指出在設計這種環境時，所應考量的重要因素： 首先，學習環境應該儘可能真實。環境的真實性不僅是學生動機的主要來源，也和認知技能的獲取有很大的相關性。 再來，過程和最後的產出同樣重要，透過專題式的學習方法(project-based learning approach)，允許學生在完成專案目標的過程中 ”即時”發展認知技能。 第三，使設計的過程清楚明白和提供持續不斷的練習範例，是很重要的策略。 為了讓學生能遭遇這種挑戰，我們藉由提供下列設計，讓整個設計過程更為清楚： 由教師與當地的多媒體專家提供有關設計過程的直接教學 模擬一個多媒體製作環境，讓每個學生選擇或者是接受安排扮演程式設計師，美工人員，專案經理，或設計師 與專案的顧客作直接的互動 與當地的多媒體專家作直接的溝通 最後而且是最重要的，發展高階認知技能的挑戰是必要的鷹架(scaffolding)。 鷹架是當學生正在學習新的技術時，老師或專長對學生提供的支持，以協助他能成功地達成目標。 傳統上，鷹架是藉由師生之間的互動來提供。現在鷹架可以藉由互動式多媒體科技的輔助來提供。 在學習者作為一位設計者(learner-as designer)的環境中，學生的學習是透過多樣的方法來支持的： 清楚的設計教學 學習多樣化的多媒體設計工具 透過老師與顧客來訓練 和在地的多媒體專家互動 模仿富有經驗的同儕

Discuss Several factors are of critical significance in designing this environment Making the design process explicit and providing continuous practice are important strategies Direct instruction about the design process from the teachers and local multimedia experts A simulated multimedia production environment in which each student choose or is assigned a role of being a programmer, a graphic artist, a project manager or a designer Direct interaction with the clients of the programs Direct communications with local multimedia experts 我們的實驗指出在設計這種環境時，所應考量的重要因素： 首先，學習環境應該儘可能真實。環境的真實性不僅是學生動機的主要來源，也和認知技能的獲取有很大的相關性。 再來，過程和最後的產出同樣重要，透過專題式的學習方法(project-based learning approach)，允許學生在完成專案目標的過程中 ”即時”發展認知技能。 第三，使設計的過程清楚明白和提供持續不斷的練習範例，是很重要的策略。 為了讓學生能遭遇這種挑戰，我們藉由提供下列設計，讓整個設計過程更為清楚： 由教師與當地的多媒體專家提供有關設計過程的直接教學 模擬一個多媒體製作環境，讓每個學生選擇或者是接受安排扮演程式設計師，美工人員，專案經理，或設計師 與專案的顧客作直接的互動 與當地的多媒體專家作直接的溝通 最後而且是最重要的，發展高階認知技能的挑戰是必要的鷹架(scaffolding)。 鷹架是當學生正在學習新的技術時，老師或專長對學生提供的支持，以協助他能成功地達成目標。 傳統上，鷹架是藉由師生之間的互動來提供。現在鷹架可以藉由互動式多媒體科技的輔助來提供。 在學習者作為一位設計者(learner-as designer)的環境中，學生的學習是透過多樣的方法來支持的： 清楚的設計教學 學習多樣化的多媒體設計工具 透過老師與顧客來訓練 和在地的多媒體專家互動 模仿富有經驗的同儕

Discuss Several factors are of critical significance in designing this environment Necessary scaffolding Explicit design instruction Learning various state-of-art multimedia tools Coaching by the teacher, and the clients Interaction with local multimedia experts Modeling by the more experienced peers 我們的實驗指出在設計這種環境時，所應考量的重要因素： 首先，學習環境應該儘可能真實。環境的真實性不僅是學生動機的主要來源，也和認知技能的獲取有很大的相關性。 再來，過程和最後的產出同樣重要，透過專題式的學習方法(project-based learning approach)，允許學生在完成專案目標的過程中 ”即時”發展認知技能。 第三，使設計的過程清楚明白和提供持續不斷的練習範例，是很重要的策略。 為了讓學生能遭遇這種挑戰，我們藉由提供下列設計，讓整個設計過程更為清楚： 由教師與當地的多媒體專家提供有關設計過程的直接教學 模擬一個多媒體製作環境，讓每個學生選擇或者是接受安排扮演程式設計師，美工人員，專案經理，或設計師 與專案的顧客作直接的互動 與當地的多媒體專家作直接的溝通 最後而且是最重要的，發展高階認知技能的挑戰是必要的鷹架(scaffolding)。 鷹架是當學生正在學習新的技術時，老師或專長對學生提供的支持，以協助他能成功地達成目標。 傳統上，鷹架是藉由師生之間的互動來提供。現在鷹架可以藉由互動式多媒體科技的輔助來提供。 在學習者作為一位設計者(learner-as designer)的環境中，學生的學習是透過多樣的方法來支持的： 清楚的設計教學 學習多樣化的多媒體設計工具 透過老師與顧客來訓練 和在地的多媒體專家互動 模仿富有經驗的同儕

問題 有那些方法可以讓學生在學習的過程中，可以直接將所學習到的知識遷移至真實世界中？