合作式閱讀標註之知識萃取機制改良與驗證研究

  1. 緒論
  1. 研究動機

閱讀素養是學習的重要基礎,然而在「國際閱讀素養調查」(Progress in International Reading Literacy Study,簡稱PRILS)與「國際學生能力評量計畫」(the Programme for International Student Assessment,簡稱PISA)等評量研究中皆指出臺灣的閱讀素養皆有落後其他國家的現象,目前臺灣的閱讀教育亟待更全面而系統性的反省與改進(Mullis et al., 2007; PISA學生能力國際評量計畫, 2010)

在數位閱讀環境興盛的現代中,數位學習模式將可彌補閱讀教育在人力、時間、專業的不足,並突破時間與空間的限制,成為一種有效學習的管道。與傳統閱讀環境中讀者手上拿著的是各自的文本不同,現今讀者透過網際網路閱讀的數位文本往往是位於遠端伺服器上的同一份文件。讀者在數位文本上的閱讀標註、筆記的模式,將可以成為後來閱讀同一份數位文本的讀者作為外在認知支援上的參考,促進讀者進行更具深度與廣度的閱讀,而成為一種合作式的閱讀標註學習模式。

本研究於2011時的先導研究中,為合作式閱讀標註環境發展一套「知識標註學習系統」(Knowledge-based Annotation Learning System,簡稱KALS),並基於讀者在「知識標註系統」進行閱讀標註學習之標註行為中所呈現的標註特徵與標註共識,進一步發展出「知識萃取機制」。此機制係依據讀者閱讀標註上呈現的標註特徵與多未讀者的標註共識等五項因素來判斷該標註的重要程度,並依此提供標註技巧建議、優質標註內容推薦與優質標註指引等閱讀標註教學輔助。先導研究以讀者的閱讀理解能力作為評鑑「知識萃取機制」是否有效的指導,其研究結果發現「知識萃取機制」在因素的選擇、標註重要度模糊隸屬函數等規則的制定上仍有修正的空間。

本研究將以2011先導研究中發展的「知識萃取機制」及其研究結果為基礎來修正「知識萃取機制」,使其判斷讀者閱讀標註上更為準確。並且進一步地利用「知識萃取機制」促進讀者的閱讀理解學習成效,蒐集讀者閱讀標註的資料,觀察「知識萃取機制」影響不同認知型態讀者的差異, 作為未來探究閱讀標註學習模式的研究基石。

  1. 研究目的
  1. 依據先導研究的分析資料,改善先導研究中的「知識萃取機制」。
  2. 驗證「知識萃取機制」對於閱讀理解學習成效的有效性。
  3. 深入分析不同認知型態讀者的閱讀標註模式,作為未來探究閱讀標註學習模式的參考。
  1. 問題陳述

基於以上目的,本研究必須考量以下三項問題:

  1. 如何改良「知識萃取機制」?
  2. 如何驗證「知識萃取機制」對於促進閱讀理解學習成效的有效性?
  3. 如何區分讀者認知型態之差異?
  1. 預期貢獻
  1. 本研究改良之利用合作式閱讀標註資料的「知識萃取機制」方法,可有效地促進讀者閱讀理解能力的提昇。
  2. 「知識標註學習系統」蒐集讀者閱讀標註的資料,可用於深入探討影響閱讀理解成效的各項層面因素,進而發展更為完整的閱讀標註學習模式。
  3. 以「知識標註學習系統」與「知識萃取機制」作為有效學習工具,可用於發展更為全面的閱讀理解教學。
  1. 文獻探討
  1. 閱讀標註知識

標註(Annotation)係讀者將閱讀過程、知識與策略以劃線、作記號、加入註解、用螢光筆強調以保留在文本上的常見行為(Marshall,1998)。標註現象自古有之,例如批注一直都是中國文學鑑賞與評論的重要形式和傳統的有效讀書方法之一(常唯,2008)。韋氏線上辭典(2008)將標註定義為「為了評論或解釋而增加的注解」。標註是一種針對文本做額外的描述或語意上的加註行為(Grønbæk、Sloth、Ørbæk,1999)。Marshall(1998)認為標註的本質與超文本(hypertext)相同,讀者以標註的行為來增加注釋、建立新的連結或閱讀路徑、蒐集並解釋文本,可為文本的結構與內容添增新的價值。

利用標註來進行閱讀學習的歷史可以追溯到中古世紀的手抄時代。當時的學者利用行距之間與文本邊欄的標註筆記,達到分享知識、辯證所讀文本內容,以及記錄不同閱讀策略的目的。在許多以分享標註來培養閱讀能力的研究中發現,標註不僅可以讓教師用以討論不同的閱讀策略,也可以幫助學生看到他們在閱讀過程中的規律或習慣(Wolfe、Neuwirth,2001)。Salvatori(1996)曾經發給學生標註過的文章影本教材,作為討論不同閱讀過程的教學策略;Lunsford與Ruszkiewicz(2000)則是利用多位學習者的標註,來幫助學生瞭解其他人閱讀的狀況,並且提供其它讀者對於文本的不同解釋概況。

閱讀標註中蘊含的知識以外在認知支援的形式,在讀者閱讀文本時提供閱讀理解上的輔助。本研究依據閱讀理解教學中的策略與技巧、以及合作式閱讀標註環境中多位讀者產生的標註共識,作為評斷閱讀標註知識的參考依據。

  1. 閱讀理解教學

閱讀理解策略中最有名的莫過於(F。P。 Robinson,1970)提出的SQ3R以及(Thomas、H。A。 Robinson,1977)提出的PQRST,後來學者針對不同情境提出了多種改良後的閱讀理解策略(劉明兆,1982;廖仁武,1998;林乾義,2002;柯華葳,2009;王化龍,1991;馬沙諾,92)。而柯華葳統整了各家說法,將一般常見的閱讀理解策略分類成「閱讀前」、「閱讀中」與「閱讀後」三個階段,作為教師教導閱讀理解策略的指南(王瓊珠,2010)。本研究將閱讀理解策略應用於閱讀標註的策略上,歸納為「重點」、「質疑」、「困惑」、「摘要」與「舉例」五種「標註策略類型」,作為「知識萃取機制」評判標註重要程度的依據之一。

此外,閱讀活動中近似自動化歷程的閱讀技巧也是閱讀能力較佳的讀者常具備的技能(Stahl、Hayes,1997)。常用的閱讀技巧為找尋文章中的「重點」,也就是一種尋找「關鍵字」的策略。關鍵字的功能不僅僅可加深讀者對於文章的印象、提高記憶力,也有助於理解文章的內容。林乾義與關爾嘉(2002)等人認為閱讀的重點可能會在於名詞、動詞、形容詞等具體詞彙;再則標註範圍要排除不需要的字,切勿過長。而(Mayer,1997)則是認為連接詞等結構詞彙也會是閱讀的重點。而本研究將這些重點歸納為「標註範圍詞性」與「標註範圍長度」等二項因素,作為「知識萃取機制」判斷標註重要度的考量因素。

  1. 標註共識

標註共識的概念係基於社群指引支援(Social Navigation Support,簡稱SNS)理論,主要藉由蒐集眾人的行為資料,統計、分析之後成為指引後人的線索,並揭示人們真正想要的趨勢。(Dieberger、Dourish、Hoeoek、Resnick、Wexelblat,2000)認為社群指引支援具有資訊過濾、品質選擇、提供社交感與改進使用體驗等特色,而(Farzan、Brusilovsky,2005)(C。-M。 Chen、Wang、Tsay、Zhang、Y。-T。 Chen,2008)與Google Sidewiki(Google,2011)皆在標註系統中利用了社群指引支援的特點,發展出評分指引、判斷資訊實用性等功能。

另一方面,Marshall(1998)從分析大學生教科書中發現多位學生均會在類似的範圍進行標註,接著Bradshaw與Light(2007)將這種現象稱為標註共識(annotation consensus)並統計分析七位研究生標註過的文獻,結果指出標註共識現象平均佔各文章的四分之一,但是卻分布在整篇文獻、難以發現明顯的規律。反過來說,以眾多讀者社群行為所指引出來的標註共識現象,將會是其他方法難以取代的一種閱讀策略。

本研究基於社群指引支援的概念,將評分的概念轉化成「加入喜愛清單」的形式,而該標註被多少人加入喜愛清單的人數統計則成為「標註喜愛共識」。另一方面,本研究將上述研究中對於多位讀者在閱讀文章中自然的標註行為而產生的共識現象稱之為「標註範圍共識」。本研究所提出的「知識萃取機制」將考慮這兩項標註共識的考量因素,並將之視為判斷標註重要度的依據之一。

  1. 控制源與閱讀學習

Rotter(1966)提出的「控制源」(locus of control)係分類不同認知傾向的人們的一種心理量表,許多學者利用「控制源」來辨識不同類型的人們會具有何種特徵的研究。「控制源」指的是人們對於成敗或後果原因所抱持的一概括性的期望。內在控制源(內控;internal controll)指的是個人相信自己對所經歷的成敗負有責任,即相信個人的行為、性格、才能等是個人經歷的主要決定因素;而外在控制源(外控;external control)指的是個人認為自己所得到的結果主要是由外部力量決定的,如運氣、社會關係、他人或其他因素。控制源概念的關注焦點在於個人所感知到的行為、性格與事件之間的互賴關係(J. Robinson,1997)

Lefcourt(1982)分析控制源與學習之間的關係。認為學習責任較多在自己身上的人稱之為「內控」,反之認為責任不在自己身上的人稱之為「外控」。在需要使用技能的情況下,比起外控來說,內控會花更多時間在決策上;在較不要求技能或是較憑運氣的任務中,內控的回應中表現較為粗心大意與衝動(Johnson、Kilmann,1975;Kukulu、Buldukoglu、Kulakac、Koksal,2006;Wheeler、Davis,1979)。某些傾向外控、能力較差的讀者需要在閱讀過程中支援(Coker,1990;Coldevin,1993)。這些學生相信他們的表現不會受到獎勵影響,而且通常難以控制。因此,他們需要教師的支援,甚至會懷疑自己的學習能力。Coker(1990)研究發現內控學習型態的讀者閱讀表現較佳,同時作為一個優秀的讀者,他們也能在閱讀中使用多種閱讀策略。比起較差的讀者來說,這種能力能夠幫助內控學習者理解未知單字的意義(Arden-Close,1993)。

  1. 知識萃取機制改良

本研究的「知識萃取機制」係根據先導研究中的設計,並參考其研究分析結果作為改良的依據。以下介紹知識萃取機制設計架構、運作模式與改良的方向。

  1. 設計架構

「知識萃取機制」係根據先導研究的設計,並參考其研究分析結果來調整、改良。此機制主要是在「知識標註學習系統」中計算讀者進行標註的重要度指標「標註分數」,藉此指標判斷實驗對象撰寫的標註是否為一優質標註。「知識萃取機制」會依據實驗對象閱讀標註中的「標註特徵」與統計讀者社群的「標註共識」等共五項因素,依據先導研究中分析結果制定的規則,來計算出代表標註重要度的「標註分數」。「標註特徵」含括「標註策略類型」、「標註範圍長度」與「標註範圍詞性」等三種,而「標註共識」則是「標註喜愛共識」與「標註範圍共識」兩種。

根據先導研究中依據讀者閱讀理解能力作為評估指標的結果,可用於制定標註重要度評判的規則。而知識萃取機制使用的模糊綜合評判方法則是利用此規則作為參數,計算將標註的重要度量化成為具體的「標註分數」。

歸納上述考量,知識萃取機制之設計架構如圖 1所示。

知識標註學習系統

標註特徵

標註共識

知識萃取機制

標註重要度評判規則

模糊綜合評判

標註分數

圖 1 知識標註學習系統設計架構

「知識萃取機制」計算出的「標註分數」將用於「標註建議」與「標註推薦」等閱讀輔助功能上。依照「標註分數」的高低,將「標註分數」高的優質標註推薦給其他讀者;而撰寫了不合宜的標註、呈現出低「標註分數」的讀者,「知識萃取機制」將提供標註技巧提示的「標註建議」與推薦優質標註的「標註推薦」,以促進讀者的閱讀理解學習成效。

  1. 運作模式

本研究探討的「知識萃取機制」係基於「知識標註學習系統」(簡稱KALS)中的一項功能。此機制係判斷讀者閱讀標註的重要程度,再進而產生標註建議與優質標註內容推薦回饋給讀者,進而促進讀者的閱讀理解學習成效的一套流程。「知識萃取機制」的運作流程如圖 2所示,各步驟說明如下:

  1. 讀者利用網頁瀏覽器開啟安裝了「知識標註學習系統」的閱讀文本。
  1. 系統將閱讀文本內容顯示給讀者,而「知識標註學習系統」則從資料庫中的標註歷程資料表中取出標註資料,並將標註資料與功能介面整合至閱讀文本中。
  2. 讀者透過「知識標註學習系統」撰寫閱讀標註,並將標註資料傳送給「知識標註學習系統」的伺服器。建立的標註資料除了標註範圍、建立日期、筆記之外,還包括「標註範圍長度」、「標註範圍詞性」、「標註策略類型」等標註特徵。
  3. 「知識標註學習系統」將標註資料存入標註歷程資料表中。
  4. 「知識標註學習系統」將此標註特徵傳遞給「知識萃取機制」。
  5. 「知識萃取機制」將從標註歷程資料表中計算出標註共識資料,包含「標註範圍共識」、「標註喜愛共識」。
  6. 根據標註資料中的標註特徵與標註共識,以模糊綜合評判分析「標註分數」,並將結果儲存於資料庫的標註分數資料表中。
  7. 「知識萃取機制」根據取得之讀者標註的「標註分數」,來判斷是否要產生標註建議與標註推薦。如果此標註符合建議的門檻,則「知識萃取機制」將開始著手產生標註建議,並從標註分數資料表中取得分數較高的標註資料作為標註推薦。
  8. 「知識萃取機制」將分析讀者標註的標註特徵,建立對應的標註技巧建議,並選取優質標註作為標註推薦,最後成為標註建議。
  9. 將標註建議回饋給讀者。

圖 2 知識萃取機制運作流程示意圖

  1. 改良方向

在先導研究的結果分析中指出,「標註範圍位置」在段落長度較短的閱讀文本中較無參考價值,而「標註範圍共識」以「字」為單位的計算方式也會因為資料量過少而難以用於「知識萃取機制」。此外,先導研究中發現「標註範圍詞性」中範圍含括名詞詞性的標註,其撰寫此標註的讀者擁有較高的閱讀理解能力;而在「標註策略類型」的使用上,使用「摘要」策略的讀者,其閱讀理解能力有低於使用其他策略的讀者的現象。

基於上述先導研究的結果,本研究將剔除「標註範圍位置」的因素,保留其餘五項考量因素供「知識萃取機制」參考。而「標註範圍共識」的計算方式也將依照Bradshaw與Light(2007)的研究分析方式,改以「句」為單位進行統計。而每一種因素的標註重要度模糊隸屬函數的制定方式,也將使用先導研究中蒐集不同閱讀理解能力的讀者與其閱讀標註等資料來進行歸納、分析。

本研究基於先導研究中的分析結果來改良「知識萃取機制」,相信可以得到更為有效的標註重要程度判斷結果。

  1. 研究方法與步驟
  1. 研究架構

為了驗證「知識萃取機制」在促進閱讀理解學習成效的有效性,並且分析不同控制源的讀者其閱讀標註的行為的差異是否如文獻探討的結果,本研究以準實驗研究法、問卷調查法與深度訪談法來蒐集研究分析所需的資料。本研究將規劃一實驗,安排不同控制源的讀者進行合作式閱讀標註活動,其中將讀者分成實驗組與控制組兩組,實驗組的讀者施以「知識萃取機制」輔助閱讀,而控制組僅在合作式閱讀標註環境下各自閱讀。讀者的控制源係以問卷調查的形式來蒐集。

根據上述規劃,本研究將研究問題具體擬定為以下三項假設:

  1. 以「知識萃取機制」輔助的實驗組讀者之閱讀理解成效將顯著高於控制組讀者。
  2. 以「知識萃取機制」輔助的實驗組中,外控讀者的閱讀理解學習成效將會高於內控讀者。
  3. 沒有「知識萃取機制」輔助的控制組中,內控與外控讀者的閱讀理解學習成效將沒有顯著的差異。

本研究的研究架構如圖 3所示。

控制源

閱讀理解

學習成效

知識萃取機制

圖 3 研究架構圖

  1. 研究方法

本研究以準實驗研究法的規劃來驗證「知識萃取機制」變項對於閱讀理解學習成效上的差異,再以問卷調查法蒐集讀者的控制源等個人資料、以及讀者對於「知識萃取機制」的意見,最後再用深度訪談法瞭解讀者在閱讀標註過程中的深層看法。以下介紹這三種研究方法的細節。

  1. 準實驗研究法

本研究使用準實驗研究法,安排讀者進行二次的合作式閱讀標註活動,並將讀者分成實驗組與控制組二組。合作式閱讀標註活動係要求讀者在指定時間內閱讀本研究指定的文本,同時利用「知識標註學習系統」進行標註。閱讀時間結束之後,讀者將會進行閱讀理解評量,本研究將據此瞭解讀者的閱讀理解學習成效。第一次的合作式閱讀標註活動係為前測,實驗組與控制組皆沒有啟用「知識萃取機制」;而第二次合作式閱讀標註活動係為後測,實驗組將會擁有「知識萃取機制」的閱讀輔助,控制組則仍然僅有「知識標註學習系統」的合作式閱讀標註基本功能。前後測的間隔為一週,而這二次閱讀指定的文本與評量將有所不同,但會是同樣文體、同樣難度與長度的類型,如此在閱讀理解評量的結果比較上才有意義。

二次合作式閱讀標註活動結束之後,再來進行問卷與訪談以蒐集讀者的其他資料。本研究的實驗規劃如圖 4所示。

實驗組

控制組

+

知識萃

取機制

問卷

訪談

合作式閱讀標註活動

前測

後測

圖 4 實驗規劃示意圖

  1. 問卷調查法

本研究以問卷調查法蒐集讀者的個人資訊與其對於「知識萃取機制」的使用意見,以蒐集後續研究分析所需的資料。讀者的控制源類型差異辨識上,本研究利用Rotter(1966)發展的內/外控量表來進行調查。而「知識萃取機制」的使用意見則是由本研究另外設計的使用者滿意度問卷來進行調查。問卷調查皆是在實驗結束之後進行。

  1. 深度訪談法

本研究同時採用深度訪談法來蒐集讀者在閱讀標註行為表現上的深層意見,以彌補問卷調查法深度與調查項目上的不足。本研究將會在實驗之間分析觀察讀者的閱讀行為表現,並根據問卷調查的結果進行比較,以擬定半結構式的訪談大綱,再邀請讀者進行深度訪談,蒐集更為鉅細靡遺的質性意見。

訪談的重點在於觀察閱讀標註中出現的特殊現象,例如閱讀理解學習成效很高,但卻不贊同「知識萃取機制」的閱讀輔助;贊同「知識萃取機制」的閱讀輔助,但是閱讀理解學習成效卻沒有提昇;或是內外控在閱讀理解學習成效上的結果與研究假設差異過大的個案上。

  1. 研究對象

本研究欲以「知識萃取機制」促進讀者閱讀理解學習成效的提升,規劃將以國小三年級、四年級的學生作為研究對象。在一般教育訓練課程中,國小學童將會熟悉母語閱讀能力的基本閱讀層次,而將要進入閱讀的下一個層次(Adler、Doren,1972)。本研究即利用「知識萃取機制」作為學生閱讀的輔助工具,教導學生學習閱讀理解的策略與技巧。此外,為了避免學生因為早期的閱讀困難,造成閱讀障礙隨著年齡而逐漸增大的「馬太效應」(Matthew effect),許多研究也是針對國中小年齡層的學生作為主要探討的對象(Stanovich,1986;王瓊珠,2007)

在本研究的實驗規劃中,研究對象必須區分為實驗組與控制組二組,而為了達到統計上的常態母體,一組的學生至少需要三十人左右為佳,亦即二組六十人左右的研究對象人數。預定屆時邀請國小教師進行研究,配合教師課堂進行實驗、蒐集國小學生的資料。

  1. 研究工具
  1. 知識標註學習系統

「知識標註學習系統」(Knowledge-based Annotation Learning System,KALS)是先導研究中基於合作式閱讀標註系統設計理論的文獻探討,以AJAX(Asynchronous JavaScript and XML,非同步JavaScript與XML)模式運行,採MVC(Model-View-Controller)架構設計所開發的一套標註工具。

KALS本身具備合作式閱讀標註系統的各種特點,並適用於任何支援全球資訊網協會(World Wide Web Consortium,簡稱W3C)標準的網頁瀏覽器。可讓讀者在任意網頁文字上進行標註撰寫與管理的動作,多位讀者之間也能夠分享標註,並針對標註進行討論、或是加入喜愛清單等評分功能。KALS的操作介面如圖 5所示。

圖 5 知識標註學習系統操作介面

  1. 閱讀文本與評量

本研究規劃以「國際閱讀素養調查」(Progress in International Reading Literacy Study,簡稱PRILS)的閱讀文章中,選擇文體為「說明文」的兩篇文章,作為本研究實驗時指定的閱讀文本。PRILS的閱讀文章係以9歲(即為小學四年級左右)的學生作為研究對象,閱讀文本的程度適合本研究的對象。而每一篇閱讀文章皆有相對應的閱讀理解評量,評鑑學生閱讀文本的過程中是否能夠找尋明確的資料、進行推論與解釋、以及將文本內容與生活經驗進行評估等PRILS評鑑的目標。

本研究的先導研究中使用的閱讀文本係為一數位學習的期刊論文,其文體上歸屬於「說明文」,而本研究改良「知識萃取機制」時係採用先導研究的結果,是故本研究也同樣以「說明文」作為指定的閱讀文本。

  1. 內/外控量表

本研究辨識讀者控制源差異的方式係利用Rotter(1966)發展的內/外控量表來進行調查。控制源是一種單維度連續變項,一端稱為內控,另一端為外控。Rotter內/外控量表利用23對二選一單選測試題來調查,採用迫選作答式。此外還有了6對掩飾題。量表中內/外控測題成對出現,每條外控題記1分,總計分在0分(極端內控)至23分(極端外控)之間。而進行內/外控的分組處理時,本研究參考Hsieh與Dwyer(2009)的作法,以所有受試者的平均分數來分割組別。

信度方面,Rotter在1996年研究中內部一致性信度達到0.70;再測信度中,60名大學生樣本間隔一個月後再測信度係數值為0.72,117名大學生間隔兩個月後再測信度係數值為0.55。Rotter認為造成兩種再測信度差異的原因是因為施測方法不同。效度方面,有關內/外控的研究中,有一半以上採用了Rotter的量表,而大部分文獻都揭示人們對於自己控制自己命運的感知是存在個別差異,而Rotter量表能夠敏感地辨別出這些差異。

  1. 使用者滿意度問卷

為了瞭解讀者對於「知識萃取機制」的看法,本研究設計一使用者滿意度問卷,以Likert 5點量表調查使用者對於「知識萃取機制」中各項功能的滿意程度,並以開放問題的形式請讀者提供改進「知識萃取機制」的建議。本研究設計使用者滿意度問卷時,將會先邀請閱讀專家進行評估,以確保問卷的專家效度。再以前測來調整問卷的內容,以保持問卷本身的信度。

  1. 研究實施步驟

根據上述研究計畫規劃所述,本研究係先確定研究方向、擬定研究目的與欲探討的問題,再依此進行文獻探討與研究方法的規劃,同時根據先導研究來改良「知識萃取機制」,並設計使用者滿意度問卷並進行前測,以完成本研究蒐集資料的準備工作。然後本研究將邀請國小教師安排實驗,經過二次的合作式閱讀標註活動後,再以內/外控量表與使用者滿意度問卷蒐集學生的個人資料。在分析資料的過程中擬定深度訪談的半結構式訪談大綱,並於實驗之後邀約學生進行訪談蒐集學生在閱讀標註過程中的深度認知看法。最後將所蒐集的資料進行分析、歸納,撰寫研究結論。本研究的流程歸納為圖 6所示。

確定研究方向

擬定研究目的與問題

文獻探討

規劃研究方法

設計使用者滿意度問卷

並進行前測

安排實驗

進行實驗

問卷調查

深度訪談

研究結果分析

撰寫研究結論

圖 6 研究流程圖

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