嶺東科技大學資訊網路系

專題研究報告

考慮個人差異之分組策略應用於

合作式證照題庫練習系統

指導老師：黃國豪副教授

陳碧茵副教授

組 員：蔡維振、劉易承

賴威佐、鄭沅濱

林宥瑄

中華民國一零五年五月

104

學

年

度

嶺資

東訊

科網

技路

大系

學學

專

題

研

究

報

告

考於

慮合

個作

人式

差證

異照

之題

分庫

組練

策習

略系

應統

用學

中

華

民

國

一

零

五

年

五

月

I

致謝

對於本次專題研究我們由衷的感謝我們的指導老師陳碧茵、黃國

豪教授。感謝老師們在我們有疑惑的時候能給予我們建議，也對我們

專題的進度相當的關心，給予我們非常多的幫助，讓我們得以順利完

成這份研究。

黃國豪教授給了我們許多在工作進展上的建議，還有遇到問題的

時候要如何處理，也幫我們安排了許多的工作時程，讓沒有經驗的我

們能夠順利的進行每一步驟。陳碧茵老師也在系統規劃以及合作式學

習的方面指導了我們，因此我們才能順利的將系統完成。

在此由衷感謝黃國豪、李怡慧、陳碧茵教授等各位口試委員不吝

於對我們的專題進行指導，也感謝學習團隊裡的其他夥伴參與測試給

予各種建議，讓研究順利進行。

蔡維振、劉易承、賴威佐、鄭沅濱、林宥瑄

謹誌

中華民國一零五年五月於嶺東

II

摘要

很多學者指出合作學習具有通訊及交換的特性，此特性可以加強

學習的整體效益。但是分組架構是否優良將影響合作學習的品質。因

此，本專題提出一個分組策略，此策略將過去的研究加以擴充，將原

本只考慮先備知識並以漢明距離來演算的分組方法，擴充至加上認知

風格與性別之個人化差異考量，將兩位在「先備知識、認知風格及性

別」三方面具有較高互補性之學生分在同一組，進行證照題庫之合作

練習。為了驗證本研究之構想，我們開發了一套合作式證照題庫練習

系統，進行為期八週的合作式題庫練習，將兩班學習者 82 人分為實

驗組與對照組。其中有效樣本為 60人，實驗組 29人採用「先備知識、

認知風格及性別」進行較高互補性分組，而對照組 31 人採用先前的

研究（只考慮先備知識）之較高互補性分組。實驗結果顯示，實驗組

與對照組在使用本專題系統進行練習後的成績並沒有顯著差異。

關鍵字：個人差異、分組策略、合作學習、證照題庫練習系統、漢明

距離

III

目錄 致謝 ............................................................................................................................................ I

摘要 ........................................................................................................................................... II

目錄 .......................................................................................................................................... III

表目錄 ....................................................................................................................................... V

圖目錄 ...................................................................................................................................... VI

第一章 緒論 ............................................................................................................................. 1

第二章 文獻探討 ..................................................................................................................... 3

2.1 合作學習之發展與應用 ................................................................................................ 3

2.2 個人差異對學習的影響 ................................................................................................ 4

2.3 布魯姆教育目標分類理論 ............................................................................................ 6

2.4 合作式學習分組策略 ..................................................................................................... 7

第三章 考慮多重人因之分組策略 ....................................................................................... 10

3.1 學生分組策略 .............................................................................................................. 10

3.2 利用漢明距離考慮先備知識之分組策略 .................................................................. 12

3.3 利用漢明距離考慮多重人因之分組策略 .................................................................. 15

3.4 利用漢明距離考慮多重人因之分組實作 .................................................................. 17

第四章 系統設計與開發 ....................................................................................................... 19

4.1 系統架構 ....................................................................................................................... 19

4.2 資料庫規劃 .................................................................................................................. 22

4.2.1 學生資料資料表 ................................................................................................... 22

4.2.2 分組資料表 ........................................................................................................... 23

4.2.3 試題資料表 ........................................................................................................... 24

4.2.4 練習場次資料表 ................................................................................................... 24

4.2.5 練習歷程資料表 ................................................................................................... 25

4.3 學生端操作介面 .......................................................................................................... 26

4.4 教師端操作介面 .......................................................................................................... 30

IV

第五章 教學實驗 ................................................................................................................... 33

5.1 實驗流程 ....................................................................................................................... 33

5.2 實驗對象 ....................................................................................................................... 34

5.3 實驗工具 ....................................................................................................................... 34

5.4 實驗結果 ....................................................................................................................... 35

第六章 結論與未來展望 ....................................................................................................... 38

6.1 結論 ............................................................................................................................... 38

6.2 未來展望 ....................................................................................................................... 38

參考文獻 ................................................................................................................................. 40

V

表目錄 表 1、學生資料資料表 .......................................................................................................... 23

表 2、分組資料表 .................................................................................................................. 23

表 3、試題資料表 .................................................................................................................. 24

表 4、練習場次資料表 .......................................................................................................... 25

表 5、練習歷程資料表 .......................................................................................................... 25

表 6、資網 2A 之 t檢定分析結果 ........................................................................................ 33

表 7、資網 2B 之 t 檢定分析結果 ......................................................................................... 33

表 8、組別樣本人數表 .......................................................................................................... 35

表 9、性別樣本人數表 .......................................................................................................... 35

表 10、不同組別的成績描述性統計量 ................................................................................ 35

表 11、不同組別的後測成績之共變量分析 ........................................................................ 36

表 12、不同性別的成績描述性統計量 ................................................................................ 36

表 13、不同性別的後測成績之共變量分析 ........................................................................ 36

表 14、系統使用狀況人數表 ................................................................................................ 37

表 15、依組別系統使用比例表 ............................................................................................ 37

表 16、依性別系統使用比例表 ............................................................................................ 37

表 17、合作練習功能使用比例表 ........................................................................................ 37

VI

圖目錄 圖 1、漢明距離分組法的流程圖 .......................................................................................... 12

圖 2、漢明距離矩陣 .............................................................................................................. 13

圖 3、解釋兩位學生漢明距離的例子 .................................................................................. 15

圖 4、實驗組的 54 位元編碼圖 ............................................................................................ 17

圖 5、對照組的 18 位元編碼圖 ............................................................................................ 17

圖 6、程式列出之漢明距離矩陣 .......................................................................................... 17

圖 7、程式以漢明距離矩陣進行分組之結果 ...................................................................... 18

圖 8、系統架構圖 .................................................................................................................. 20

圖 9、ER-Model ...................................................................................................................... 22

圖 10、單人模擬考畫面 ........................................................................................................ 26

圖 11、學生模擬考成績查詢畫面 ........................................................................................ 27

圖 12、出題範圍協調之畫面 ................................................................................................ 27

圖 13、學生選擇答案及輸入原因之畫面 ............................................................................ 28

圖 14、學生答案不一致之畫面 ............................................................................................ 28

圖 15、學生答案一致且答對之畫面 .................................................................................... 29

圖 16、學生答案一致但答錯之畫面 .................................................................................... 29

圖 17、學生合作練習成績查詢畫面 .................................................................................... 30

圖 18、題庫查詢畫面 ............................................................................................................ 30

圖 19、班級成績查詢畫面(1) ................................................................................................ 31

圖 20、班級成績查詢畫面(2) ................................................................................................ 31

圖 21、學生各類別練習情形查詢畫面(1) ............................................................................ 32

圖 22、學生各類別練習情形查詢畫面(2) ............................................................................ 32

圖 23、實驗流程圖 ................................................................................................................ 34

1

第一章 緒論

隨著資訊科技發展趨勢之專業化及分工化，企業對於個人的專業

競爭力比他的學歷更為重視。Shanker（1996）認為證照認證機制可

以確認一個人在技能與知識方面的能力。彭幸璇（2003）更進一步指

出專業證照不僅是證明自己專業能力的基本憑證，而且是影響企業決

定錄用的重要指標。近幾年來，為了加強學生的專業能力及未來職場

的競爭力，很多大學開設證照輔導課程，並積極推廣以協助學生獲取

證照。因此，如何發展一個較為有效的方法來加強學生證照考試的通

過率是非常重要的議題。

在過去已經有許多學者進行證照輔導系統的發展與改良。Hwang、

Lee 與 Tseng（2012）在證照輔導系統中融入悅趣化學習因素，結果

顯示相較於傳統數位證照輔導，加入悅趣化因素對低先備知識及低努

力者有幫助。黃國豪、陳碧茵與王瑞明（2012）也提出一個結合電子

書的悅趣化形成性評量證照輔導系統，此系統利用電子書教材，讓學

習者快速建立網路架設相關知識，並藉由悦趣式因素及形成性評量的

過程及策略，提升學習成效。Hwang、Chen、Huang與 Loe（2013）以

布魯姆教育目標分類法為基礎，建立了一個無所不在個人化證照輔導

系統，此系統經由布魯姆燈號的學習診斷結果，可以讓學生了解自己

的學習狀態，並透過個人化出題機制，可以強化學生的題庫練習。但

2

是，過去的證照輔導大部分著重在個別的教學策略，學生鮮少有機會

交流。Tinto（1993）已經指出同儕關係在學習過程是一個很重要的

元素，孤立及脫離的學習方式可能導致失敗。另外，教師若能在學習

過程中加入小組合作的部份，讓他們學習到團體合作的技巧，從透過

自我表達與相互幫忙中提昇個人的能力，這種訓練有時甚至比專業知

識更形重要（吳勇龍，2003）。

隨著網際網路及數位學習的盛行，合作學習是一個經常被採用的

教學策略。經由分組及交流，可以讓學生互相幫助及共同改善彼此的

能力。長久以來，已有許多關於合作學習的研究，他們有的針對不同

層面來探討合作學習對於學習成效、學習態度、社交技巧等之影響，

如 Johnson、Johnson 與 Scott（1978）；有的針對不同學科領域來探

討其施教成效，舉凡國文、數理、英文、社會、自然、生物、化學、

地理、歷史、健教、體育、電腦、藝術…等（陳俞均，2007）。但是，

某些學者指出合作學習的分組方式是否優良，將導致不同的學習效益

（Chou & Sun，1996；黃繼緯、黃國禎，2006）。

因此，如何有好的分組策略搭配好的合作學習系統是非常重要的。

本專題將以先備知識、認知風格及性別作為多重人因，並以此對學生

以兩人為單位進行分組，探討考慮個人差異的互補式夥伴學習關係對

學習成效之影響。

3

第二章 文獻探討

2.1 合作學習之發展與應用

合作學習始於 1960 年代中期（Johnson & Johnson，1987）。但

是，它的使用被社會達爾文主義（他們認為學生必須在一個競爭的世

界中學習及生存）和個人主義所抵制。儘管如此，合作學習是目前公

認為最被各級學校喜愛的教學程序（Johnson、Johnson & Smith，2007）。

Johnson、Johnson 與 Smith（2007）在探討社會相互依存理論中，

認為社會中學習有兩種關係，一個是正面的合作關係，一個是負面的

競爭關係。Herrmann（2013）在合作學習的研究中指出，結合獎勵相

互依存與目標相互依存，比單獨採用目標相互依存效果來得好。Stahl

（2002，2003a，2003b）認為學習不是一個知識傳遞過程，而是一個

知識創造的過程，其中的知識是在與別人談話中創建的。黃寶園與林

世華（2002）整理多位學者的看法，歸納出合作學習的優勢有：互助

共榮，是提升人類存續的良方；可減少對老師的依賴；可消除學生之

間的疏離與偏見；可解決學生學業成績滑落的問題；讓學生對學習有

更正面的看法；及學生較喜歡合作學習的方式。林淑惠（2012）以悅

趣化數位教學的方式，加上小組合作解題，讓學生進行對乘法單元的

學習，其中對於合作學習，學生抱持正向肯定的態度。Ryu 與 Parsons

（2012）探討合作學習與個人學習的心流差異，發現合作學習組在心

4

流以及認知程度皆優於個人組。許多專家學者及實務工作者認為合作

學習是一種有效的教學方式，多數的實證結果亦發現合作學習對學生

的學習成就、學習動機、學習保留、學習態度都有正面的效果；而在

班級氣氛、人際關係、社會技能、學生自尊等方面，合作學習亦帶來

莫大的助益。

2.2 個人差異對學習的影響

過去許多研究表明個人化因素將對學習造成關鍵性的影響，最重

要的人因（Human Factors）包含三個：先備知識、認知風格、性別

差異（Chen & Macredie，2010）。以下針對這三個人因分別舉一些參

考文獻來說明其對學習的重要性。

先備知識方面的文獻，例如：Jenkins、Corritore 與 Wiedenbeck

（2003）將不同先備知識與電腦使用經驗的受試者分為四組：低知識

/低經驗、高知識/低經驗、低知識/高經驗與高知識/高經驗，分別探

討他們使用網頁、找尋資料之情形，結果發現低知識/低經驗者在搜

尋瀏覽時，會採取廣度優先的方式，然而他們對搜尋結果並沒有很明

顯的主觀處理；高知識/低經驗者也會採取廣度優先方式，不過他們

會使用相關知識做為搜尋結果的判斷依據；低知識/高經驗者，則是

有的人會採取廣度優先，但有的人則會採取深度優先，而他們對搜尋

結果的處理則是使用一般準則；而高知識/高經驗者則會採取深度優

5

先的搜尋，對搜尋結果會進行複雜且深度的評估。Mitchell、Chen 與

Macredie（2005）提出一項研究，探討領域專業知識如何影響學生的

學習成效，結果顯示具有較低領域知識者的學習表現比那些具有高領

域知識者有較大的改進。Hsieh 與 Chen（2013）發展了一套客製化

行動學習系統，讓學習者選擇學習工具和根據自己的特殊需要修改顯

示格式，並探討先備知識如何影響學生對行動學習的反應，結果顯示

高先備知識者喜歡按字母順序排列的索引，而低先備知識者則喜歡功

能選單方式的索引。

認知風格方面主要有兩大類型，一類是美國學者 Witkin、Moore、

Goodenough 與 Cox（1977）所提出的場域依賴（Field Dependence）

與場域獨立（Field Independence），一類是英國學者 Pask（1976）

所提出的整體型（Holist）與序列型（Serialist）。本專題擬採用整

體型/序列型作為認知風格之分類方式。這方面的研究有很多，例如：

Clewley、Chen 與 Liu（2011）提出一個資料挖掘方法來探討整體型

/序列型之差異，是否會影響學習者對網路式教學課程的偏好，結果

顯示此二類型學習者有明顯的差異，整體型較喜歡主題內容中有超文

字連結，而序列型較喜歡主題內容之間有建議的路徑；Chen 與 Chang

（2014）在其研究中，觀察整體型及序列型對個別學習（IL）與合作

學習（CL）的反應，結論指出進行 CL 時，整體型及序列型的異質小

6

組都得到最好的學習成效，此外，研究結果建議不管是 IL 或 CL，序

列型都需要額外的支援。Mampadi、Chen、Ghinea 與 Chen（2011）

指出整體型學習者較善於使用概念地圖（ConceptMap）來增強其學習

的心智結構，並且習慣廣度優先與非線性的瀏覽方式，而序列型學習

者則較偏好使用關鍵字索引（Keyword Index），並且習慣深度優先與

線性的瀏覽方式。

性別方面的文獻則有 Koulouri、Lauria、Macredie 與 Chen（2012）

提出的藉由模擬人機互動，讓不同性別配對來進行遠端通訊，結果顯

示性別的確影響工作績效及溝通，若將女生指導者及男生追隨者配對

來進行對話，可以最快速最精確完成導航工作；Oostendorp 與 Juvina

（2007）則是從男女生的性別差異來比較他們對知覺系統之瀏覽工具

是否有用的看法，結果發現對系統所建議的瀏覽工具是否有效，男生

較女生認同。

先備知識的差異、認知風格的差異及性別的差異的確會對學習造

成影響，因此在合作學習中也應在分組時考慮先備知識的差異、認知

風格的差異及性別的差異。

2.3 布魯姆教育目標分類理論

Bloom等人提出了布魯姆教育目標分類法，將教育目標分為知識

(Knowledge)與心智能力與技巧 (intellectual abilities and

7

skills)兩個部分，知識為一類，心智能力與技巧則分為五大類，總

共六類分別為知識 (knowledge) 、理解(comprehension) 、應用

(application) 、 分 析 (analysis) 、 綜 合 (Synthesis) 、 評 鑑

(evaluation)，此方類法在過去廣為人知，也被許多的學者接納採用，

但是在經過了一段時間之後，Anderson 與 Krathwohl 兩位學者提出

了布魯姆認知分類法修正版，將教育目標分類法分為知識向度

(knowledge dimension) 與 認 知 歷 程 向 度 (cognitive process

dimension)，認知歷程向度分為六類，包括記憶（remember）、了解

（understand）、應用（apply）、分析（analyze）、評估（evaluate）、

創造（create），本專題使用的類別為認知歷程向度的前四類，記憶、

了解、應用與分析，並將記憶與了解結合為低層次，應用與分析結合

為高層次。

2.4合作式學習分組策略

同質分組、異質分組及自由分組為三種最常使用的合作學習分組

策略（周保男、林信廷，2012）。Webb 等人（Webb，1982a，1982b，

1984；Webb & Cullian，1983）曾提出分組理論，他們認為中等能力

的學生適合同質分組，而高能力及低能力的學生較適合採用異質分組。

利用此理論，陳俊亨（2006）曾以學生能力分數為依據，提出一個最

佳分組策略，證明了將同質分組之成員，採群聚分配方式編組，可得

8

到最小組內差異總和；將異質分組之成員，採交替分配方式編組，可

得到最大組內差異總和。黃繼緯與黃國禎（2006）則遵循異質分組的

原則，利用一個多目標數學模式及一個萬用啟發式演算法，將各種對

於知識概念理解程度不同的學生，分配到相同的小組中；實驗結果發

現應用此法比貪婪分群法及隨機分群法更接近教師的分群目標，且分

組效能更佳。而 Webb（1985）曾以性別為主進行異質分組探究，採

取二男二女、一女三男及全部男性來分組，結果發現男女混和之分組

方式優於以男性為主的分組方式；接著他以學習能力為分組依據探究

對學習的影響，分為高中低能力混和、及高能力、中能力及低能力四

組，結果發現混合組及中能力組優於高能力組及低能力組。

由以上文獻得出，若將一個團體中，最高異質性的兩人分配在同

一組，接著將第二高異質性的兩人分配在同一組，依此類推，則將會

造成高能力及低能力的學生使用異質分組，中等能力的學生使用同質

分組的效果，同時擁有同質分組與異質分組的優點（在此稱為「異質

優先」分組法)。

Hwang、Chen、Loe 與 Huang（2013）曾利用此優點，發展出漢

明距離分組演算法，此演算法將漢明距離（Hamming，1950）與布魯

姆教育目標分類法（Bloom、Engelahar、Frust、Hill & Krathwohl，

1956；Anderson & Krathwohl，2001）進行結合，利用布魯姆教育目

9

標分類法將題庫中每一題目區分為低層次認知或高層次認知，並根據

學生的前測分數算出學生的布魯姆能力碼。接著對學生進行布魯姆能

力指標互補性分組，「依次」將異質性最高的兩人分在一組。而根據

Chen 與 Macredie（2010）所提出可能影響學習者的學習成效的多重

人因有三個，為：先備知識、認知風格及性別。但是 Hwang 等人（2013）

的研究在分組時，只以先備知識當作分組的依據，並未考慮認知風格

及性別的影響，本專題擬將這篇論文的研究擴充，加入此二項多重人

因的考量，進行合作式題庫練習系統(COCIS)的建置。並進行教學實

驗及實驗結果分析，探討同時考慮先備知識、認知風格及性別的漢明

分組法(實驗組) ，及只考慮先備知識之漢明分組法（對照組），學生

的學習成效是否有差異。期望能驗證出是否隨著異質分組演算法考慮

的異質因素越精確，其學習成效有所提升。

10

第三章 考慮多重人因之分組策略

3.1 學生分組策略

本專題考慮的先備知識、認知風格、性別的差異是最常用於合作

學習的三種分類方式，例如：徐可剛、陳少庭與張立杰（2012）曾以

出題答題的合作策略與遊戲相結合，開發了一套數學同儕互教系統，

結果顯示在出題答題過程中，男生與女生皆對此同儕互教的遊戲方式

感到些許壓力，至於角色偏好方面，女生組偏好被指導者的角色，男

生組則沒有差異；林義桀與張立杰（2014）亦曾以出題答題方式進行

牛頓三大運動定律相關題目的解題推測，將學生以場獨立低成就、場

獨立高成就、場相依低成就與場相依高成就分為四組，結果顯示場獨

立低成就組進步幅度高於其他三組，但四組的進步幅度仍未達顯著差

異；歐昱辰與張立杰（2014）曾以擬題評題系統，探討不同認知風格

與不同數學擬題能力的學生，其學習滿意度、學習提升與學習焦慮之

差異，結果顯示高擬題能力學生學習滿意度高於低擬題能力學生，場

相依學生遇到困難時學習焦慮顯著高於場獨立學生，而認知風格與擬

題能力，對學習提升則未達顯著差異。

這些研究雖然有針對個人差異對合作學習的影響，進行實驗設計

與結果分析，但合作學習之分組策略並未考慮個人差異。而至今鮮少

有研究針對這方面進行探討，因此，本專題擬將個人差異與合作學習

11

作結合，在先備知識方面的評量指標，是依據布魯姆教育目標分類法

將題庫九大類題目，每一題目區分為低層次認知及高層次認知，來將

學生的先備知識以 18 位元「HTML 布魯姆能力碼」作為代表，進行

「異質優先」分組；而認知風格則以整體型及序列型為指標，對學生

進行共 18題的認知風格問券(17題加 1題反向題)，以學生的填答結

果作為認知風格的「異質優先」分組依據；而性別則是以一般的兩分

法：男生與女生，來進行「異質優先」分組。透過這樣的分組方式，

期望能提高學習者的學習成效。

本專題之目的是探討個人差異（先備知識、認知風格及性別）對

合作式學習導入 HTML 證照題庫練習系統之影響。本專題首先將設計

一個考慮個人差異的分組演算法，並開發出一套「適用於不同分組策

略之 HTML 合作式證照題庫練習系統（CooperativeCertification

Item Bank Practice System，簡稱 COCIS）」，將這個分組演算法實

際運作在這個合作學習系統中，期望透過個人差異與合作學習之結合，

增進學習者的學習成效。因此，在 COCIS 系統建置完成後，我們將

會進行兩種不同分組策略之教學實驗以及結果比較分析。另外，針對

本專題提出的分組策略，我們也建立了研究假說，擬探討三個個人差

異因素對學習成效的影響。

12

3.2 利用漢明距離考慮先備知識之分組策略

以下為過去的研究（Hwang 等人，2013）的分組演算法。此論文

針對之證照輔導為 TQC HTML 4.01 之考題，題庫共包含九大類單複

選混合的 500 道題目。系統首先對每一位學生依據他們的先備知識，

產生 18 位元的「學生 HTML 布魯姆能力碼」（題目共九大類，每類題

目又可依布魯姆理論區分為高與低兩個層次，所以該學生在 HTML 的

能力共可區分為 18個部分，以 18 個位元表之）。接著系統會根據此

碼來進行漢明距離分組，演算法如圖 1所示。

圖 1、漢明距離分組法的流程圖

首先，系統將對每位學生，讀取他們的「學生 HTML 布魯姆能力

碼」，然後，系統將會計算每兩位學生的漢明距離，這樣會形成一個

13

二維矩陣，我們叫它作「漢明距離矩陣」，如圖 2 所示。之後，系統

從此矩陣的所有元素中，搜尋最大的元素。對應到此最大元素的兩位

學生將被分在同一組，並且系統將刪除此兩位學生對應到的列及欄中

的資料。之後，系統將檢查此新矩陣中是否還有元素存在，如果有，

系統將繼續從中挑出最大元素，過程將重覆，直到所有元素都被刪除

為止。

圖 2、漢明距離矩陣

而其中如何產生「學生 HTML 布魯姆能力碼」之演算法如下。布

魯姆教育目標分類法的認知過程向度分為六類，分別為：記憶

（remember）、了解（understand）、應用（apply）、分析（analyze）、

評估（evaluate）、創造（create）。本專題僅使用前 4 個類別，並

14

結合記憶及了解為一個階層，稱為低階層；應用及分析為另一個階層，

稱為高階層。HTML 證照考試的題庫考題總共包含 9 個類別，每一類

別包含高低兩個階層，所以總共有 18 個位元需要被編碼。為了得到

學生的先備知識能力，將會進行前測。根據前測結果，將進行 18 位

元編碼。為了編碼 18 位元的每一個位元，系統將從題庫中該類別中

的該階層，隨機選擇 3 道題目來進行測驗，所以前測將有 54 個測驗

題。針對每一位元的 3 道題目，如果答對的題目數是 0 題或者 1 題，

此位元將被編碼為 0；如果答對的題目數是 2 題或者 3 題，此位元

將被編碼為 1。之後，對每一位學生，系統將會產生一個 18 位元的

「學生 HTML 布魯姆能力碼」。

而如何計算兩位學生的漢明距離，我們以圖 3作為範例來說明。

兩位學生分別是學生 A 及學生 B。假設他們的前測被系統編碼成如圖

3 所示的 18 位元，然後，系統會將學生 A 及學生 B的每一位元進行

XOR 運算。XOR 的運算規則是：當兩位元一樣，則 XOR 結果為 0，否

則為 1。在 18 個位元都運算完畢之後，針對結果的 18 位元，系統

將會計算位元值為 1 的位元個數，此個數就代表兩位學生的漢明距

離。在圖 3 中，學生 A 及學生 B 的漢明距離是 8。距離越大代表兩

位學生的 HTML 九大類能力的不相似程度越大，其會被分在同一組的

機會就越大。

15

圖 3、解釋兩位學生漢明距離的例子

3.3 利用漢明距離考慮多重人因之分組策略

最常被使用的合作學習分組策略包括三種：異質分組是將不同學

習成就的學生集合在一起，異質間具學習互補作用；同質分組是將相

似學習成就的學生這組織起來，可使教學活動容易達成共識；自由分

組則是由學生族群自由選擇同組對象，可讓具有默契的同儕間發揮最

大學習效果。此三種分組方式之優劣，在過去的研究曾指出：中等能

力的學生適合同質分組，而高能力及低能力的學生較適合採用異質分

組（Webb，1982a，1982b，1984；Webb &Cullian，1983；陳俊亨，

2006）。根據此結論，我們過去的研究（Hwang 等人，2013）中，就

曾發展以漢明距離為基礎的合作學習分組演算法。漢明距離的觀念是

16

由 Hamming（1950）所提出，在此我們將它應用在計算兩位學生 HTML

布魯姆能力指標的差異性，當其距離值越大，其對 HTML 九大類考題

的先備知識，在「互通有無」方面之效果將越大（例如：我第一大類

較弱，你第一大類較擅長，若分在同一組，則你在第一大類的知識將

可以提供給我參考；而我第二大類較強，你第二大類較弱，則我在第

二大類的知識將可以提供給你參考，是此處互通有無的意思。使用漢

明距離，可充分將傳統的異質分組發揮出來），代表此兩位學生若分

在同一組，對證照考試的學習可以得到較大的整體效益。而當差異性

大的學生分組完畢後，剩下的則為中等差異，他們最後也會被分在同

一組。該論文是以先備知識為分組依據，而本專題將此篇論文加以擴

充，考慮的分組依據除了先備知識之外，亦考慮認知風格及性別。另

外，過去的研究僅提出分組演算法，並未建置系統及設計實驗來與其

他合作學習分組策略進行比較，而本專題亦提出具體的實驗流程。

學生分組的功能能將實驗組學生依照各自的 HTML 布魯姆能力碼、

性別及認知風格組成 54 位元的編碼如圖 4，然後算出與其他學生的

漢明距離，列出一張漢明距離矩陣，然後依照漢明距離大小來將學生

依序分組。

17

圖 4、實驗組的 54位元編碼圖

對照組的學生則只依 HTML 布魯姆能力碼如圖 5，來進行漢明距

離的計算與分組。

圖 5、對照組的 18位元編碼圖

3.4 利用漢明距離考慮多重人因之分組實作

資料輸入之後，系統會計算出所有人的漢明距離，並列出一個二

維矩陣，如圖 6。

圖 6、程式列出之漢明距離矩陣

18

其中-1 為不需進行分配或者已經進行分配之組合，列出漢明距

離矩陣之後依序取出最大值進行分組，如圖 7。

圖 7、程式以漢明距離矩陣進行分組之結果

19

第四章 系統設計與開發

4.1系統架構

系統在硬體部分，學生端可以使用個人電腦及透由網際網路來連

接到伺服器，並輸入帳號密碼來登入此系統。之後，就可以進行題庫

練習、模擬考試及個人成績查詢。本系統之題庫練習部分，限制僅能

以合作模式來進行，因此題庫練習功能必須在同一組的兩人都登入系

統的情況下，方可進行。而模擬考及個人成績查詢則是以個人模式來

進行。在教師端的部分，教師可以使用個人電腦及透由網際網路來管

理此系統的所有資料庫。

系統在軟體部分，擬使用 ASP.NET 進行網頁程式設計，使用 SQL

Server 進行資料庫管理。

學生可以透由「合作練習模組」進行合作模式題庫練習，此模組

的設計讓兩人可在答題同時，輸入為何選擇此答案的原因，另外，參

考 Wang（2011）所提出的策略，也給予輸入答案及為何選擇此答案

的原因之信心度。當兩人答案不一致或一致但答錯時，系統會讓彼此

知道對方選擇之答案並顯示原因及信心度。另外，在每個答題過程，

系統亦會顯示夥伴到目前為止答對與答錯的總次數。透由此方式讓兩

位同組學生可以在答題過程中，反覆思惟及改變作答的答案，加深答

題印象，並學到夥伴之優點。而歷程管理模組將記錄這些過程，以便

20

教師可以進行學生合作情況及答題改變情況的檢視，以了解合作模式

進行的細部情況。另外，學生可在全部課程教授完畢之後，透由「模

擬考模組」模擬實際的證照考試（考試範圍為九大類考題，考試時間

為 40 分鐘）；透由「成績查詢模組」可以進行個人成績查詢以得知

自己的所有成績。系統架構如圖 8所示。

圖 8、系統架構圖

學生端的功能主要為：

1. 合作練習模組：當學生與夥伴同時在線上時，能夠使用此功能，

兩方都同意開始之後可以選擇想要練習的類別來進行合作練習，如果

兩個人選擇的類別不同時，可由系統來進行協調，完畢後則進入練習，

練習時可在作答時輸入作答原因以及信心度，雙方作答完畢之後如果

雙方答案不同將會顯示出來，提供給夥伴做為作答的參考，如果雙方

的答案相同則進行答對與否的判斷，答對時將進行下一題，答錯時則

21

可重複練習同一題，其中也有跳過題目的選項可以讓學生使用。

2. 模擬考模組：模擬考模組為單人模式，只需要學生自己在線上即

可使用，進入之後可以選擇想要測驗的類別進行測驗，題目共為 50

題，限制時間 40 分鐘，在學生作答完畢按下交券按鈕或者時間限制

到達時會出現成績畫面告知學生該次測驗得到的成績。

3. 成績查詢模組：學生可以在此模組查詢合作練習及模擬考的分數

以及答題狀況，此模組會列出學生作答時的狀況以及正確答案，查詢

合作練習成績時也會顯示出練習時學生的作答次數、每次作答的填答

原因及信心度。

教師端則提供成績及學習歷程查詢模組、題庫查詢模組，能夠分

別觀看學生端合作練習的狀況以及模擬考的狀況。可以藉由班級、組

別選單來選擇想要觀看的學生之成績。與學生端界面相同，能看到學

生作答的狀況，以及學生練習的歷程包括：練習次數、每次練習的填

答原因及信心度。

題庫查詢模組可以查詢本系統中各大類題庫中的題目，此外可以

看到各題目被作答的次數、作答正確的次數以及作答錯誤的次數，也

針對學生成績查詢模組功能擴充，新增以班級來分類的平均成績還有

各個學生各類別的成績以及練習次數的資料，將學生各類之平均成績

以燈號方式顯示，70 分以上為綠燈，40~70 分則為黃燈，0~40 分為

22

紅燈，0分以下為白，可以方便教師對學生成績概略的快速瀏覽。

4.2 資料庫規劃

系統主要為學生資料資料表、學生分組資料表、試題資料表、練

習場次資料表及練習歷程資料表。ER-Model如圖 9。

圖 9、ER-Model

4.2.1 學生資料資料表

主要用在存放學生資料，包含學號、密碼、姓名、經驗值、班級、

HTML布魯姆能力碼、認知風格、性別、夥伴、答對題數及答錯題數，

還有上線的狀態。主鍵為學號。

23

表 1、學生資料資料表

4.2.2 分組資料表

主要用於存放學生分組狀態，主要有組員學號、班級、類型及小

組經驗值，主鍵為流水號，如表 2。

表 2、分組資料表

資料表名稱：member 學生基本資料

欄位名稱 型態 Null 鍵

別

備註 範例

acc char(7) N PK 學號 A123456

psw varchar(20) N 密碼 ******

user_name nvarchar(10) N 姓名 王小明

exp int Y 個人經驗值 100

user_type nvarchar(3) Y FK 使用者類別 實驗組

user_sex nchar(1) Y 性別 男

html_bloomcode char(18) Y HTML布魯姆能

力碼

111111111111111111

cognitive_style char(18) Y 認知風格 000000000000000000

partner char(7) Y FK 夥伴學號 A654321

online int Y 上線狀態 0

tmp nvarchar(350) Y 暫存資料

class int Y FK 班級 1

currect_num int Y 答對題數 5

wrong_num int Y 答錯題數 2

資料表名稱：teams 學生分組資料

欄位名稱 型態 Null 鍵

別

備註 範例

24

4.2.3 試題資料表

主要用於存放題庫資料，有章節、題目編號、題目內容、答案、

各選項和附件圖片位置。主鍵為章節及題目編號組合雙主鍵。如表 3。

表 3、試題資料表

4.2.4 練習場次資料表

主要用於記錄學生練習的場次資料，包括練習組別、練習帳號、

team int N PK 流水號 1

member1 char(7) N FK 組員 1 A123456

member2 char(7) N FK 組員 2 A654321

ps nvarchar(15) Y 備註

class int Y FK 班級 1

type nvarchar(3) Y FK 類型 實驗組

exp int Y 合作經驗值 100

資料表名稱：questions 試題資料

欄位名稱 型態 Null 鍵別 備註 範例

chapter char(1) N PK 章節 1

question_id char(2) N PK 題目編號 10

question nvarchar(400) Y 題目

answer varchar(5) Y 答案 A

option_A nvarchar(200) Y 選項 A

option_B nvarchar(200) Y 選項 B

option_C nvarchar(200) Y 選項 C

option_D nvarchar(200) Y 選項 D

option_E nvarchar(200) Y 選項 E

img varchar(50) Y 圖片位置

25

開始時間、結束時間、練習模式、成績、及格狀態及章節範圍。主鍵

為系統產生的場次編號。如表 4。

表 4、練習場次資料表

4.2.5 練習歷程資料表

主要用於記錄每次練習之詳細歷程，包括場次編號、題號、帳號、

題目章節、題目編號、作答次數、答案、信心度、填答原因及答題狀

況。主鍵由場次編號、題號、帳號及練習次數組合。如表 5。

表 5、練習歷程資料表

資料表名稱：practice 練習場次資料

欄位名稱 型態 Null 鍵

別

備註 範例

prac_num varchar(21) N PK 場次編號 149720151126112127

team int Y FK 練習組別 1

start_time datetime Y 開始時間 2015-11-26

11:25:54.000

finish_time datetime Y 結束時間 2015-11-26

12:02:43.000

prac_type nchar(2) Y 練習模式 合作

prac_acc char(7) Y 練習帳號 A654321

pass nvarchar(3) Y 及格狀態 及格

score float Y 分數 100

range varchat(20) Y 章節範圍 1,2,3

資料表名稱：prac_details 練習歷程資料

欄位名稱 型態 Null 鍵別 備註 範例

26

4.3 學生端操作介面

圖 10為單人進行模擬考時之答題畫面。

圖 10、單人模擬考畫面

圖 11為學生查詢模擬考成績之畫面。

prac_num varchar(21) N PK、FK 場次編號 149720151126112127

num int N PK 練習題號 1

account char(7) N PK、FK 練習帳號 A654321

ans_times int N PK 作答次數 1

chapter char(1) Y FK 章節 1

question_id char(2) Y FK 題目編號 10

student_ans varchar(5) Y 學生答案 C

Confidence int Y 信心度 90

ans_reason nvarchar(200) Y 填答原因

ans_status nchar(2) Y 答題狀況 正確

27

圖 11、學生模擬考成績查詢畫面

圖 12 為學生協調出題範圍之畫面。其中一人同意對方的選擇後

則開始合作練習，如果兩人皆不同意則使用雙方選擇範圍之聯集進行

合作練習。

圖 12、出題範圍協調之畫面

圖 13為合作練習模式下學生作答之畫面。

28

圖 13、學生選擇答案及輸入原因之畫面

圖 14 為合作模式下學生答案不一致時選擇是否同意對方答案之

畫面。

圖 14、學生答案不一致之畫面

圖 15為合作模式下學生答案一致且答案正確時之畫面。

29

圖 15、學生答案一致且答對之畫面

圖 16為合作模式下學生答案一致但答案錯誤之畫面。

圖 16、學生答案一致但答錯之畫面

圖 17為學生查詢合作練習成績時之畫面。

30

圖 17、學生合作練習成績查詢畫面

4.4 教師端操作介面

圖 18 為題庫查詢功能之畫面，圖中顯示題目資料、總答題數、

正確答題數以及錯誤答題數。

圖 18、題庫查詢畫面

圖 19、圖 20為班級成績查詢畫面、分別顯示出班級總分、平均

31

分數以及各學生各類別之成績燈號。

圖 19、班級成績查詢畫面(1)

圖 20、班級成績查詢畫面(2)

圖 21、圖 22為學生各類別練習情形查詢畫面。

32

圖 21、學生各類別練習情形查詢畫面(1)

圖 22、學生各類別練習情形查詢畫面(2)

33

第五章 教學實驗

5.1實驗流程

首先對學生進行認知風格測驗，然後將所有人的認知風格測驗答

案轉換為 18 位元編碼，前測則是期中考，在收集完所有實驗班級之

期中考資料後便開始進行分析，並計算出所有人的 HTML 布魯姆能力

碼。

然後我們對實驗之兩個班級的實驗組及對照組的成績進行 t 檢

定分析，確定兩個班級的實驗組與對照組在前測成績上並沒有顯著差

距，分析之結果如表 6、表 7。

表 6、資網 2A之 t檢定分析結果

組別 個數 平均數 標準差 t

實驗組 18 23.78 7.643 -.290

對照組 16 24.44 5.215

表 7、資網 2B之 t檢定分析結果

組別 個數 平均數 標準差 t

實驗組 20 22.95 5.853 -.445

對照組 22 23.68 4.664

分組完成之後開始進行實驗，在每次實驗之前會先進行正常教學，

並且在最後留 1小時的時間來進行實驗，實驗流程如下圖(23)。

34

圖 23、實驗流程圖

本次實驗的題庫總共有 9大類共 500題，每一類的標題分別為「網

頁設計的基本概念」、「HTML 基本架構」、「文字、段落之格式設定」、

「連結設定及影像配置」、「表格配置」、「框架配置」、「HTML 的多媒

體效果」、「表單」、「樣式表（CSS）」。

5.2實驗對象

某科技大學資訊網路系二年級全體學生，將班級以座號前段之學

生作為實驗組，後段之學生作為對照組，這樣便可排除教師以及上課

進度等差異進行實驗。

5.3實驗工具

35

某科技大學電腦教室 56台電腦，伺服器一台。

5.4實驗結果

實驗進行結束後我們將收集到的資料進行了分析，此處樣本只採

用有進行前測以及後測的學生，如果其中一項測驗未進行則不採用故

人數較少，人數資料如下表 8、表 9。

表 8、組別樣本人數表

組別 人數

實驗組 29

對照組 31

總數 60

表 9、性別樣本人數表

組別 人數

男生 46

女生 14

總數 60

首先我們以組別對前測及後測的顯著性進行分析，分析結束後發

現並沒有顯著差異，分析結果如下表 10、表 11。

表 10、不同組別的成績描述性統計量

組別 人數 前測平均數 標準差 後測平均數 標準差

實驗組 29 24.69 6.001 30.21 13.335

對照組 31 24.29 5.048 29.03 13.106

總和 60 24.48 5.485 29.60 13.118

36

表 11、不同組別的後測成績之共變量分析

變異來源 SS df MS F p

共變量 3841.751 1 3841.751 34.814 0.000

組間 5.151 1 5.151 0.047 0.830

組內(誤差) 6289.975 57 110.350

總數 62722.000 60

之後也對性別對前測後測的顯著性進行分析，結果也是顯示無顯

著差異，結果如下表 12、表 13。

表 12、不同性別的成績描述性統計量

性別 人數 前測平均數 標準差 後測平均數 標準差

女 14 24.50 4.256 29.79 11.178

男 46 24.48 5.849 29.54 13.766

總和 60 24.48 5.485 29.60 13.118

表 13、不同性別的後測成績之共變量分析

變異來源 SS df MS F p

共變量 3857.118 1 3857.118 34.927 0.000

組間 0.474 1 0.474 0.004 0.948

組內(誤差) 6294.653 57 110.433

總數 62722.000 60

以上兩次分析都未發現出此實驗中實驗組與對照組以及性別的

因素對前測與後測成績有顯著影響，所以我們接著將從資料庫取出學

生使用系統的狀況，並進行分析。

37

首先是學生使用合作練習系統以及模擬考系統的人數，此處的總

人數為兩個實驗班級使用系統的總人數，如下表 14。

表 14、系統使用狀況人數表

總人數 82

合作練習與模擬考皆有使用人數 52

無進行合作練習人數 10

無進行模擬考人數 9

合作練習與模擬考皆無使用人數 11

之後取出每個人使用合作練習以及模擬考的次數，並且分別以組

別及性別來分類，得到以下表 15及表 16的資料。

表 15、依組別系統使用比例表

組別 合作練習次數 模擬考次數 合作練習比例

實驗組 398 1223 32.54%

對照組 278 1222 22.74%

表 16、依性別系統使用比例表

性別 合作練習次數 模擬考次數 合作練習比例

男 558 2112 26.4%

女 118 414 28.5%

由上述資料發現，以組別來看的話實驗組的使用率比對照組還要

高，以性別來看的話使用率則無太大差別，最後也分析了合作練習時

留言以及信心度功能的使用率，如表 17。

表 17、合作練習功能使用比例表

功能 合作練習總練習題數 使用次數 使用率

留言板 16145 1105 6.84%

信心度 16145 1592 9.86%

38

第六章 結論與未來展望

6.1結論

本專題提出一個考慮個人差異的合作學習分組策略，將先前的研

究成果擴充，讓原本只考慮先備知識之分組策略，加上考慮認知風格

及性別。本專題亦設計了一個合作式題庫練習系統，利用一個學期的

時間，進行教學實驗，並讓學生在不同分組策略下使用本論文之合作

式題庫練習系統。實驗組是使用本專題提出的分組策略，即以分類別

層次的先備知識、性別及認知風格，來進行分組；對照組使用 Hwang

等人（2013）提出的分組策略，即以分類別層次的先備知識來進行分

組。

實驗後的結果顯示實驗組與對照組的分組方式對前測及後測成

績沒有顯著影響，經過分析後認為系統使用率沒有很高，可能原因有

許多比如兩人無法配合、系統使用步驟複雜等等。

6.2未來展望

經過這次實驗之後發現，實驗中有許多因素影響使用者的使用意

願，導致了這次實驗的成效不佳，也許未來如果要往此方向進行研究

要考慮如何排除這些因素例如兩個人的配合狀況、系統的複雜度等等，

解決兩個人的配合狀況的方法也許需要考慮到學生的人際關係，如果

能夠跟平常就相處好的同學一起練習的話，或許他們的學習意願能夠

39

上升，系統複雜度的狀況也許可以考慮減少操作步驟，但是要如何減

少步驟又能保持原本的功能也許是個困難的考驗。

40

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