因變項

因變項則有 EyeLink 2000 眼動儀提供的凝視時間、瞳孔大小、瞳孔大小變化 幅度、眨眼率、眨眼時間，以及儀器提供的心跳、血氧濃度之生理訊號與情緒值 等情感運算。另有疲勞主觀評量表、閃光融合閾值(CFF)和工作績效反應時間，

下為每個變項名稱與說明：

(1) 注意力腦波：受測者接受測試時，該變項時間內之 Attention 數值，該數 值為 NeuroSky 裝置提供，範圍為 0-100。

(2) 工作績效反應時間：本研究在實驗素材中加入了讓受測者尋找兩個特定

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的中文字及英文字分別為”無”以及”X”(不分大小寫)，並限制每個受 測頁面給予 1 分鐘的限時，時間到了會強制跳出，受測者必須要在時間 內找尋兩個字並使用手指去點擊 iPad 螢幕，程式會自動記錄反應時間，

單位為秒。

(3) 凝視時間：受測者接受測試時，每個視覺凝視點之停留時間，單位為 ms (微秒，千分之一秒)。

(4) 情緒值：受測者接受測試時，該變項時間內正向情緒的數值，範圍為 0~2。

(5) 瞳孔大小：受測者接受測試時，每個視覺凝視點之瞳孔大小，單位為µm

(微米)。

(6) 瞳孔大小變化幅度：受測者接受測試時，每個凝視點之瞳孔大小與下一 個凝視點之大小變化，單位為µm (微米)。

(7) 眨眼率：受測者接受測試時，該變項時間內眨眼數目除以凝視點。

(8) 眨眼時間：受測者接受測試時，每個眨眼的時間長短，單位為 ms (微秒，

千分之一秒)。

(9) 心跳變異率(HRV)：受測者接受測試時，該變項時間內之心跳頻率，亦 為每分鐘心跳數。

(10) 血氧濃度：受測者接受測試時，該變項時間內之血氧濃度(SPO2)的數值，

單位為百分比，一般正常值約在 100%~97%。

(11) 疲勞主觀評量表：受測者在接受測試後，填寫的問卷。該問卷是由 Heuer 在 1989 年發展一份視覺疲勞主觀評量表，包含六個題目，每個題目皆採 用十點量表，詳情請見附錄四。

(12) 閃光融合閾值(CFF)：受測者在接受測試的前後，接受閃爍頻率的測試，

前後測相減的臨界點為本文章參考的數值。

39 3.7 實驗流程

本研究依據鄭育菁(鄭育菁, 2006)與簡佑宏(簡佑宏, 2007)之研究實驗設計與 的之實驗分為兩階段，第一個階段實驗一為 iPad 上最適當的文字背景配置，從 18 種文字背景配置裡選出最適當與最不適當各三種。實驗一開始實驗後，先向 使用者說明本實驗中需要使用者配合的事情後與簽下接受實驗同意書，為使用者 戴上 Neurosky 腦波測量儀後並作訊號檢查。待訊號穩定後，戴上開始眼動儀校 正。進行 9 點校正完畢後，即開始實驗。在每項配置測試的時候，也一併做文字 辨識績效的實驗，而每種配置中間有著 30 秒的黒畫面讓使用者眼睛休息的動作。

實驗一完成後進行眼動與腦波的資料彙整分析，並依據本研究所探討的六項指標 (1)瞳孔大小、(2)平均瞳孔大小改變量、(3)眨眼率、(4)注意力、(5)文字辨識績效、

(6)凝視時間，選擇出在 iPad 上最適當與最不適當各三種的文字背景配置並加入 後進行實驗二。實驗一流程圖如圖 3-13。

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實驗二開始實驗後，向使用者說明本實驗中需要使用者配合的事情後與簽下 接受實驗同意書，為使用者戴上 Neurosky 腦波測量儀、心跳血氧濃度儀與 emWave 後並作訊號檢查，待訊號穩定後，戴上開始眼動儀校正也進行校正。校正完畢後 進行實驗二，每個文字背景配置前、後均做閃光融合閾值(CFF)測試，實驗中按 照給予的任務後得工作績效反應時間並做疲勞主觀評量表。每個文字背景配置後 均有 30 秒休息時間。並依據實驗二所探討之指標：(1)瞳孔大小、(2)瞳孔大小變 化幅度、(3)眨眼率、(4)眨眼時間、(5)注意力腦波、(6)心率變異度、(7)血氧濃度、

(8)情緒值、(9)疲勞主觀評量表、(10)閃光融合閾值 CFF、(11)工作績效反應時間，

實驗結束後，彙整腦波與眼動資料進行數值的分析與比對以供結論的撰寫。實驗 二流程如圖 3-14。

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第四章、資料分析與探討

本研究實驗一所得之結果已發表於聯大學報上(吳智鴻 et al., 2012)，所得之 三種最佳的對比配置設計為 A1(背景 0%黑，字體 100%黑)、A3(背景 0%黑，字體 85%黑)、B2(背景：15%黑，字體：85%黑)，較差的對比配色設計為 E1(背景 85%

黑，字體 0%黑)、F3(背景 75%黑，字體 25%黑)、D3(背景 100%黑，字體 0%黑)。

並加入了色光三原色 R(紅 255)、G(綠 255)、B(藍 255)，以及模擬紙材質的 P 以及 真實列印在紙張上的 RP 文字背景配置。

本章節將實驗二過後從儀器所得的眼動、腦波、心率變異度(HRV)、血氧、

情緒值數據做分析後探討，並分為五個小章節：4.1 資料整理合併方法、4.2 資料 統計與分析、4.3 不同文字背景配置對注意力與疲勞程度的影響、4.4 不同自變項 的對注意力與疲勞程度的影響、4.5 研究假設之結果、4.6 討論。其中 4.3 章節分 為：4.3.1 文字背景對注意力的影響、4.3.2 文字背景配置對疲勞程度指標的影響、

4.3.3 不同文字背景配置綜合圖表三小章節。4.4 章節分為：4.4.1 背景音樂對注意 力的影響、4.4.2 背景音樂對疲勞程度的影響、4.4.3 環境亮度對於注意力的影響、

4.4.4 環境亮度對於疲勞程度的影響、4.4.5 性別對於注意力的影響、4.4.6 性別對 於疲勞程度的影響、4.4.7 學歷對於注意力的影響、4.4.8 學歷對於疲勞程度的影 響、4.4.9 學習背景對注意力的影響、4.4.10 學習背景對注意力的影響等十小章節。

4.1 資料整理與合併方法

為了整合各個數值跟受測時間以及算出瞳孔大小變化幅度，本研究使用 Microsoft Access、Excel 當成資料對齊與資料運算轉換的工具，本文章也將資料對 齊的方法寫出供後續研究者使用。

因本研究之實驗以時間序列為分界，故需要將每一位受測者何時接受哪種文 字背景配置，如圖 4-1 左處的實驗時間序列(time_text)、文字背景配置編號(bg_type)，

以及整理好的眨眼數據檔案，如圖 4-1 右處，並開啟 Microsoft Access，開啟一空

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白資料庫，匯入整理過後的 Excel 檔，並在資料庫關聯圖中連結兩個資料 Excel 檔案中 time_text 亦即為受測者接受實驗之相對時間，如圖 4-2。連結完成後，開 啟查詢精靈選擇檔案表單內需要使用到的資料，例如：瞳孔大小、眨眼時間長短。

輸出檔案之後，即可使用分析軟體做分析。本研究也將詳細的操作過程錄製成 e 化教學檔案，並放置在本研究之教學網路(眼動儀資料整理教學網站, 2012)上。

圖 4-1 文字背景配置時間序列

圖 4-2 資料庫關聯連結圖

4.2 資料統計與分析

本研究分析方法採用單因子變異數分析，並採用 LSD 進行事後多重比較檢 定，自變項則新加入了性別、學歷與學習背景後共有 11 種背景配色、2 種性別、

音樂的有無、環境的明暗、學歷與學習背景。

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4.3 不同文字背景配置對注意力與疲勞程度的影響

本研究設定 11 種背景字體配置設定，分別為 A1(字體 100%黑，背景 0%黑)、

A2(字體 75%黑，背景 0%黑)、A3(字體 75%黑，背景 15%黑)、B1(字體 0%黑，背 景 75%黑)、B2(字體 25%黑，背景 75%黑)、B3(字體 25%黑，背景 100%黑)、R(字 體 0%黑，背景 100%紅)、G(字體 100%黑，背景 100%綠)、B(字體 100%黑，背景 100%藍)、P(字體 100%黑，背景為模擬紙張效果)、RP(字體 100%黑，背景為真實 紙張)，實驗使用 EyeLink2000 與血氧與心率變異度(HRV)、emWave 儀器獲得的 數據，以及疲勞主觀評量表、閃光融合閾值(CFF)和工作績效反應時間。

4.3.1 文字背景對注意力的影響

假設檢定 H1: 不同文字背景配置對注意力的影響

在本研究之注意力指標中，採用四項數值，分別為注意力腦波、工作績效反 應時間、凝視時間、情緒值。在表 4-3 中，在注意力腦波方面，為 A1(字體 100%

黑，背景 0%黑)最高(50.30)，而 G(字體 100%黑，背景 100%綠)為最低(45.59)，並 且有顯著效果(F=12.630,p<0.001)，一定程度代表使用文字背景配置的不同影響注 意力腦波。在注意力腦波的提升方面，A1 配置為佳，G 配置較差。

在不同配色的工作績效反應時間上，A1(字體 100%黑，背景 0%黑)的工作績 效是最快的(64.44)，最慢的是 B1(字體 0%黑，背景 75%黑)的配色(89.38)，並有顯 著效果 (F=1.906,p<0.05)。以上項目數據如表 4-3 所示。

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表 4-3 不同文字背景配置對注意力腦波、工作績效反應時間的影響 注意力腦波( n = 32 ) 工作績效反應時間( n = 32 )

配色設定 平均數 (標準差) 平均數 (標準差)

A1 50.30 (21.36) 64.44 (32.44) A2 46.72 (19.20) 84.03 (30.13) A3 46.94 (21.18) 74.78 (27.62) B1 46.14 (22.73) 89.38 (31.48) B2 48.52 (21.30) 81.72 (34.30) B3 48.91 (20.19) 87.97 (28.43) B 47.10 (22.29) 82.31 (34.03) R 50.41 (23.80) 74.50 (32.44) G 45.59 (20.37) 74.28 (33.21) P 48.13 (18.62) 70.16 (34.15) RP 45.80 (21.89) 69.59 (30.29)

顯著性(F 值) 12.630*** 1.906*

*表示p<0.05，**表示 p<0.01，***表示 p<0.001

在凝視時間上，是採用每個配色設定受測時間內凝視點的平均時間，單位為 微秒(ms)。實驗後發現 B3(字體 25%黑，背景 100%黑)平均的凝視時間最短 (205.412ms)，P(字體 100%黑，背景為模擬紙張效果)的凝視時間最長(281.90ms)並 且有顯著效果(F=18.771,p<0.001)，凝視時間通常被使用在評斷學習時注意力的高 低(Ozcelik et al., 2010; Ozcelik et al., 2009b)。因此可以知道 P 配置的注意力相對較 高，B3 注意力則相對較低。以上項目數據如表 4-4 所示。

情緒值是在情感運算上是由 emWave 裝置所提供的數值，數值範圍為 0~2，

數值越大代表受測者在當下的情緒相對的正向。在表 4-4 可以看到 A1(字體 100%

黑，背景 0%黑)平均的情緒值數值最高(0.54)，而 P(字體 100%黑，背景為模擬紙 張效果)的情緒值數值最低(0.33)，這代表在 A1 的配色讓受測者有較正向的情緒，

P 配色則較低，並且有顯著效果(F=17.981,p<0.001)。

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表 4-4 不同文字背景配置對凝視時間、正向情緒數值的影響 凝視時間( n = 32 ) 正向情緒數值( n = 32 )

配色設定 平均數 (標準差) 平均數 (標準差)

A1 253.4 (249.38) 0.54 (0.76) A2 266.59 (204.47) 0.42 (0.70) A3 266.24 (317.23) 0.48 (0.73) B1 241.48 (211.14) 0.37 (0.68) B2 265.86 (293.21) 0.43 (0.70) B3 237.47 (205.41) 0.37 (0.68) B 251.22 (222.85) 0.46 (0.73) R 257.74 (264.18) 0.53 (0.79) G 262.35 (202.74) 0.46 (0.71) P 281.9 (279.74) 0.33 (0.65) RP 264.36 (230.90) 0.37 (0.68) 顯著性(F 值) 18.77*** 17.981***

*表示p<0.05，**表示 p<0.01，***表示 p<0.001

4.3.2 文字背景配置對疲勞程度指標的影響

假設檢定 H2: 不同文字背景配置對視覺疲勞的影響

在疲勞程度指標數據上有瞳孔大小、瞳孔大小變化幅度、眨眼率、眨眼時間、

心律變異度(HRV)、血氧濃度、疲勞主觀評量表與閃光融合閾值(CFF)，下面將依 上述數值順序說明。

在瞳孔大小上，是採用配色設定受測時間內每個凝視點的瞳孔大小，單位為

µm (微米)。實驗後發現 A2(字體 75%黑，背景 0%黑)平均瞳孔大小最小(721.76µm)，

RP( 字 體 100% 黑 ， 背 景 為 真 實 紙 張 ) 最 大 (1062.61µm) ， 並 且 具 有 顯 著 效 果 (F=364.548,p<0.001)。在此項的比較上依據之前相關的研究(Ishihara et al., 1987;

Saito et al., 1993; 鄭育菁, 2006)，A2 是比較不容易讓人感覺到疲勞的配色，而 RP 真實紙張的文字背景配置可能較易讓人引起視覺性的疲勞。

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在瞳孔大小變化幅度上，是在受測時間內每個凝視點跟下一個凝視點相減而 得的數值，單位也是µm (微米)。實驗後發現 P(字體 100%黑，背景為模擬紙張效 果)平均變化幅度最小(74.14µm)，而 RP(字體 100%黑，背景為真實紙張)為最大 (111.98µm)，並有顯著效果(F=22.504,p<0.001)。在此項的比較上，過去的研究指出 瞳孔的運動太大、頻繁是引起疲勞的主因(Edward et al., 1991; 陳翊翔, 2007)，因 此 P 配置是 11 種文字背景配置表現最好的，而 B2 則是會讓受測者的瞳孔變化較 大，也較容易使受測者疲勞。以上各因變數項目數據如下表 4-5 所示。

表 4-5 不同文字背景配置對瞳孔大小與瞳孔大小變化幅度的影響 瞳孔大小 ( n = 32 ) 瞳孔大小變化幅度 ( n = 32 )

配色設定 平均數 (標準差) 平均數 (標準差)

A1 736.38 (439.38) 78.21 (173.58) A2 721.76 (413.88) 76.88 (181.62) A3 802.83 (463.10) 84.81 (195.96) B1 893.04 (492.31) 92.69 (231.95) B2 964.17 (547.35) 108.97 (248.93) B3 992.61 (554.93) 100.77 (250.77) B 853.03 (502.81) 82.85 (176.22) R 794.14 (486.79) 92.36 (232.79) G 782.90 (499.57) 90.96 (213.37) P 709.80 (420.92) 74.14 (169.75) RP 1062.61 (681.76) 111.98 (292.41)

顯著性(F 值) 364.54*** 22.50***

*表示p<0.05，**表示 p<0.01，***表示 p<0.001

依據過去的研究中，在閱讀中眨眼的行為與疲勞程度有一定程度的相關，因 此本研究納入了眨眼率與眨眼時間長短來測量疲勞的程度。在眨眼率上是受測者 接受實驗時，該變項時間內眨眼數目除以凝視點。實驗後發現眨眼率最高的是 A1(字體 100%黑，背景 0%黑)為 24.13，最低的是 P(字體 100%黑，背景為模擬紙

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張效果)為 18.47，但是並無顯著效果(F=0.224,p>0.05)。說明了不同背景配色間，

張效果)為 18.47，但是並無顯著效果(F=0.224,p>0.05)。說明了不同背景配色間，