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系統識別號 U0002-2407200908363900
中文論文名稱 基於概念圖之學習診斷與個人化教材之研究
英文論文名稱 The Study of Personalized Teaching Materials and Learning Diagnosis on thebasis of Concept Map
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 資訊工程學系碩士在職專班
系所名稱(英) Department of Computer Science and Information Engineering
學年度 97
學期 2
出版年 98
研究生中文姓名 江永樑
研究生英文姓名 Yeong Liang Chiang
學號 796410198
學位類別 碩士
語文別 中文
第二語文別 英文
口試日期 2009-06-29
論文頁數 89頁
口試委員 指導教授-許輝煌
委員-許輝煌
委員-王英宏
委員-洪啟舜
中文關鍵字 概念圖  概念繼承  個人化學習系統 
英文關鍵字 Concept Map  Concept Inheritance  Personalized Learning System 
學科別分類 學科別應用科學資訊工程
中文摘要 對於完成九年一貫課程的準高中生,在踏上高中、職後,常常會有課程銜接上的問題,尤其以數學這科最為嚴重。數學這門科目因有其學習的層次性,並且到了高中以後,對知識的難度、深度以及廣度的要求更高,跟國中數學其內容通俗具體,題型少而簡單有著滿大的差別,因此準高中生們在高中數學這塊領域更需要能自動自發學習;本論文提出一套個人化學習系統,利用概念繼承的理論,以國中數學教材為學習高中數學之先修教材,以高中數學為主要學習範疇;透過測量的方式,診斷出學習障礙,並提供個人化教材與補救教材進行學習;使學生能夠有效率自我學習,並且可讓教師系統化的掌握學生學習的成效。

本系統遵循部編的章節內容,將每一節的課程以概念為研讀的基本單位,並透過教師依其教學經驗,進行概念繼承連結;讓學生能學習完基本概念後,再往下一層概念學習,如此由淺入深一步一步的進行學習;除了課程外,並導入題庫細目與概念相連結,建立起系統診斷模型,以檢測學生的課程概念學習狀況。

在實作系統與實驗部份,我們將針對高中數學第一冊第2章數與座標2-1整數進行學習,在完成先修課程的前測後,將先修的迷失概念與新課程結合概念繼承產生個人化教材,讓學生進行學習;爾後,再進行第一次後測,若通過教師設定的標準值時,則往下一節課程進行學習;若未通過,則再研讀系統根據測驗所得的補救課程後,再進行測驗,若經過3次後測都未能通過,則系統mail知會教師,以進行瞭姐學生學習狀況,並開放下一節課程讓該生進入學習。實驗所得第二次學習課程測量成績的平均數高於第一次學習課程測量成績 2.40分,由此可瞭解本系統可有效提高學生學習效率。
英文摘要 In Taiwan, most freshmen in the senior high school who receive the nine-year consistence curriculum system always have difficulty in learning senior-high curriculums, particular in mathematics. For them, they do not have enough prior knowledge about mathematics in the junior high school. As a result, it is a big problem for them to accept the more advanced courses in senior high school. However, the major reason caused this problem is about the leaning strategy in mathematics. That is the study stages and it should be arranged or taught by step by step. Besides the learning strategy, most students should learn mathematics automatically in order to catch and adjust the advanced courses in the senior high school.

For this reason, this thesis proposed a set of personalization learning system and used the theory of concept inheritance to structure study materials. The study material includes two parts: one is based on the materials in high school as a prior material to freshman in senior high school; the other is from the learning curriculum in senior high school. In addition, by testing it would diagnose individual’s learning disability and continue the make-up learning practice to encourage students to learn efficiently and offer a effective system to teachers to know students’learning outcomes.

This learning system is based on the contents of the foundation mathematics in senior high school. Every chapter should be a basic unit to study. The teacher would teach the materials first in order to connect the prior concepts and structure students’ basic learning concept. The learning process should be step by step and be from the beginning to advance. Besides the course, the system will involve in the exercises data bases to line up the concept connection and then set up the system diagnose model to examine students’learning condition in the course.

The procedure is:
The test content of this study will include the chapter 2 and 2-1 ( mathematics Book 1 in the senior high school). After completing previously curriculum measure, the system will proceed the personalized teaching material composed of the loses concept of previously curriculum and the new curriculum. It can make the students carry on the study. Then, students will be asked to do the following procedure 3 times repeatedly.

It will ask student to do test in the new curriculum. If the students pass this test, then they can skip this procedure and download a curriculum to proceed to study; If they can not pass, then they need to study make-up curriculum which be constructed by result of test and go on motioning this procedure.

After finishing above procedure 3 times, if the students still can not pass, system will mail a letter to the teacher and make the teacher find out the learning condition of students. Then, the system will give the next curriculum and let students continue to study. If the mean value which obtained second measured of the new curriculum is higher than first measures of the new curriculum 2.40 points in this experimentation, it can prove this system can be enhance the student to study efficiency.
論文目次 第一章 序論 1
1-1、前言 1
1-2、研究動機 3
1-3、研究目標 5
1-4、論文架構 6
第二章 相關文獻探討 7
2-1、概念圖 7
2-1-1 概念圖的由來 7
2-1-2 概念圖簡介 7
2-1-3 概念圖的建構 10
2-1-4 概念繼承關係圖 26
2-2、個人化學習 31
2-2-1 個人化學習網站 31
2-2-2 個人化相關技術 33
第三章 個人化學習系統設計 38
3-1、教材編列架構 38
3-2、系統流程架構 45
3-3、系統發展平臺 54
第四章 系統流程與實驗 55
4-1、系統流程 55
4-1-1 註冊與登入 55
4-1-2教師平臺 56
4-1-3學生平台 67
4-2、實驗論述 73
4-2-1 實驗簡介 73
4-2-2 實驗樣本 74
4-2-3 實驗內容及範圍 74
4-2-4實驗結果 75
第五章 結論與未來展望 79
5-1、結論 79
5-2、未來展望 80
參考文獻 81
附錄 英文論文 85

圖目錄

圖1.1 台灣數位學習產值生產狀況─資料來源:資策會數
位教育研究所 2
圖1.2 論文架構 6
圖2.1 電腦的組成 9
圖2.2 概念的比較 11
圖2.3 概念計分範例 14
圖2.4 範例說明─ Apriori for concept演算法所
產生的概念關係圖 20
圖2.5 範例說明─歸納式演算法所產生的概念關係圖 24
圖2.6 概念繼承關係圖 27
圖2.7 概念繼承關係圖(標註錯誤率) 30
圖3.1 高中數學第一冊第二章章節結構 39
圖3.2 高中數學第一冊第二章數與座標系概念繼承圖 39
圖3.3 高中數學第一冊第二章2-1整數概念繼承圖 40
圖3.4 高中數學第一冊第二章2-2有理數與實數概念繼承圖 40
圖3.5 高中數學第一冊第二章2-3數與座標系概念繼承圖 40
圖3.6 高中數學第一冊第二章2-4複數概念繼承圖 41
圖3.7 改良式概念圖之網路教材模式建構 41
圖3.8 章中各節依概念繼承依序編列同一平面 42
圖3.9 連結2-1節整數的先修課程 43
圖3.10 連結2-1節整數的概念圖 43
圖3.11 教師編列教材與試題的流程 47
圖3.12 學生個人化學習模組系統流程架構圖 47
圖3.13 高中數學第一冊第2章2-1整數先修課程 50
圖3.14 各先修課程概念繼承圖 50
圖3.15 各先修課程概念繼承圖(標註錯誤率,當錯誤率
高於0.7標註紅色) 51
圖3.16 高中數學第一冊第2章2-1整數經前測後所產生的
個人化教材 51
圖4.1 登錄畫面 55
圖4.2 基本資料建置畫面 55
圖4.3 系統授權使用者畫面 56
圖4.4 各種身份入口狀態,依序教師、學生、系統管理者 56
圖4.5 課程基本資料建立畫面 57
圖4.6 個人化學習平臺─離線教材與試題編輯軟體下載畫面 58
圖4.7 離線教材與試題編輯平臺登錄畫面 58
圖4.8 離線教材與試題編輯平臺-概念編輯畫面 58
圖4.9 離線教材與試題編輯平臺-試題編輯畫面 59
圖4.10 離線教材上傳下載作業 59
圖4.11 離線教材上傳平臺 60
圖4.12 課程關聯設定首頁 60
圖4.13 該章中節次的學習順序設定 61
圖4.14 節次學習順序概念繼承圖 61
圖4.15 各節進入設定先修課程與編列其概念圖之首頁 61
圖4.16 各節之相關先修課設定 61
圖4.17 各節進入設定其概念繼承圖 62
圖4.18 試題與概念強度設定畫面 62
圖4.19 教師組卷畫面 63
圖4.20 教師查詢學生學習狀況入口畫面 64
圖4.21 教師查詢學生學習狀況明細畫面 65
圖4.22 測驗結果之試題與概念分析 66
圖4.23 測驗結果產生概念關聯表 67
圖4.24 學習者剛進入某一章學習時,只開放最低層節次
進入學習 68
圖4.25 測驗畫面 69
圖4.26 測驗結束畫面 69
圖4.27 前測完後,待進入個人化教材學習畫面 70
圖4.28 進入個人化教材學習畫面首頁 70
圖4.29 進入個人化教材學習內容畫面 71
圖4.30 完成初次課程學習後,待進入後測畫面 71
圖4.31 完成第1次後測後,待進入再學習畫面 72
圖4.32 實驗流程 73
圖4.33 第1次與第2次後測的成績分佈折線圖 77
圖4.34 第1次後測的成績分佈長條圖 77
圖4.35 第2次後測的成績分佈長條圖 77

表目錄

表2.1 圖2.2 (1)與圖2.2 (2)的各節點相似比值 12
表2.2 N-G評分法 14
表2.3 試題關聯表 16
表2. 4 試題關聯比重分配表 16
表2.5 範例說明─試題關聯比重分配表 17
表2. 6 範例說明─學生答題結果表 18
表2.7二維概念繼承關係表 27
表2.8建立概念分配暨錯誤比例表 28
表4.1參與個人化學習的實驗結果 75
表4.2學習者在本系統參與各評量所得的統計數字 76



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