第三章 研究方法與實驗設計
第五節 實驗設計
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一、研究變項
（一）自變項
本研究的自變項為採用不同互動操作之閱讀標註互動文本閱讀模式輔以具 閱讀標註之數位閱讀文本，控制組學習者採用滑鼠操作之閱讀標註互動文本閱讀 模式，實驗組則採用眼動操作之閱讀標註互動文本閱讀模式。
（二）依變項
1. 學習成效：透過滑鼠與眼動操作之閱讀標註互動文本閱讀模式輔以具閱讀標註 之數位文本閱讀後，所進行的閱讀測驗分數。
2. 學習時間：透過滑鼠與眼動操作之閱讀標註互動文本閱讀模式輔以具閱讀標註 之數位文本閱讀後，學習者完成閱讀學習任務之時間。
3. 認知負荷：透過滑鼠與眼動操作之閱讀標註互動文本閱讀模式輔以具閱讀標註 之數位文本閱讀後，透過認知負荷量表評量兩組學習者於完成學習任務過程中 產生之認知負荷。
4. 科技接受度：透過滑鼠與眼動操作之閱讀標註互動文本閱讀模式輔以具閱讀標 註之數位文本閱讀後，透過科技接受度問卷評量兩組學習者於學習任務過程的 科技接受程度。
5. 閱讀歷程：透過滑鼠與眼動操作之閱讀標註互動文本閱讀模式輔以具閱讀標註 之數位文本閱讀期間，系統自動紀錄之學習者的閱讀行為歷程。
（三）背景變項
1. 閱讀文本文體結構：本研究欲探討分別採用滑鼠與眼動操作之閱讀標註互動 文本閱讀模式的二組閱讀描述式說明文與問答式說明文之不同文體結構文 本差異學習者，在學習成效、學習時間、認知負荷，以及科技接受度上是否 具有顯著的差異。
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2. 認知風格：本研究以 Witkin 等提出之場地獨立型與場地依賴型二種認知風 格(Witkin, Dyk, Fattuson, Goodenough, & Karp, 1963)，探討分別採用滑鼠與 眼動操作之閱讀標註互動文本閱讀模式的二組場地獨立型與場地依賴型學 習者，在學習成效、學習時間、認知負荷，以及科技接受度上是否具有顯著 的差異。
（四）控制變項
本研究的兩組實驗對象皆採用具閱讀標註之互動式文本進行閱讀，各組學習 任務皆採一致，並提供相同的自由閱讀時間，實驗對象可依照自身的學習時間決 定閱讀文本的速度，但以不超過 5 分鐘為限。
第二節 研究方法
一、文獻分析法
本研究透過文獻分析法探討眼動追蹤儀互動、學習成效、學習時間與認知負 荷等方面相關文獻，支援適合學習者使用眼動追蹤儀輔助帶出閱讀標註功能之互 動數位文本閱讀模式，以及作為本研究實驗設計與規劃之參考。
二、準實驗研究法
為觀察學習者透過滑鼠與眼動操作之閱讀標註互動文本閱讀模式輔以具閱 讀標註之數位文本閱讀，對於學習成效、認知負荷，以及科技接受度上的影響，
本研究採準實驗研究法，樣本取自隨機抽樣之新北市林口區某國中 1 個班級學生，
並隨機分派為採用基於眼動技術發展之閱讀標註視覺互動文本閱讀模式的實驗 組，以及採用滑鼠操作之閱讀標註互動文本閱讀模式輔以閱讀學習的控制組，並 使用 Gazepoint GP3 Desktop Eye Tracker 眼動追蹤儀與後端 PostgreSQL 資料庫紀 錄學習者閱讀互動式數位文本之歷程。
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三、訪談法
為了解研究對象在進行具閱讀標註互動數位文本進行閱讀學習時，使用滑鼠 操作閱讀標註互動文本與使用眼動操作閱讀標註互動文本的二組學習者之學習 滿意度與問題，本研究亦進行兩組部分受試者的訪談，以配合量化資料分析結果 進行交互佐證，以提高研究結果的客觀性。
第三節 研究對象
本研究以新北市林口區某國中一年級學生合計 26 個學生為研究對象，接受 實驗之受試者須不具斜視、眼球顫動等病症，並通過眼動追蹤儀軟體之九點校正 (Calibration)。此外，基於國中學生英語程度之考量，閱讀數位文本內容與前、
後測試題採用朗文全民英檢初級閱讀測驗中三篇閱讀測驗與試題。
第四節 研究工具
本研究自行設計可補充文章標註內容之互動式閱讀文本，硬體方面採用 Gazepoint GP3 Desktop Eye Tracker 眼動追蹤儀，透過眼動追蹤儀 API 結合網頁 技術，發展基於眼動操作之閱讀標註視覺互動文本閱讀模式。此外，使用 PostgreSQL 資料庫紀錄學習者閱讀互動式文本之閱讀時間、視覺與滑鼠移動軌 跡等所有閱讀歷程。
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一、自行設計可補充文章標註內容之互動式閱讀文本
本研究二組學習者分別以眼動及滑鼠操作之閱讀標註互動文本閱讀模式，閱 讀已具閱讀標註之特定數位文本，如圖 3-2 所示。當學習者使用眼動設備進行閱 讀系統將偵測目前視覺軌跡位置，使用滑鼠則偵測停駐段落位置，自動將其餘段 落進行模糊處理，如圖 3-3 與圖 3-4。此外，如圖 3-5 與圖 3-6 中「Vitamins」處 為已具有事先標註之閱讀內容，因此當學習者視覺軌跡位置以及滑鼠停駐段落位 置駐留於「Vitamins」劃定之段落興趣區(area of interest, AOI)內數秒後，系統會 自動浮現單字、片語與翻譯等三種類型圖文式卡片閱讀標註內容提供學習者補充 閱讀，如圖 3-7。
圖 3-2 具閱讀標註之特定數位文本
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圖 3-3 基於目前視覺軌跡位置自動將其餘段落進行模糊處理
圖 3-4 偵測滑鼠停駐段落位置將其餘段落模糊處理
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圖 3-5 學習者視覺駐留於「Vitamins」劃定之段落興趣區內數秒後自動顯示已具 事先標註之閱讀內容
圖 3-6 偵測滑鼠停駐段落位置於「Vitamins」劃定之段落興趣區內數秒後自動 顯示已具事先標註之閱讀內容
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圖 3-7 閱讀標註類型
本研究採用 Gazepoint GP3 Desktop Eye Tracker 開放 API 取得學習者眼動資 料，並與具閱讀標註補充之互動式閱讀文本結合，應用之 API 指標說明如下：
1. TIMETICK：儲存數值為 64 位元整數的 CPU 對時點號(Time Ticks)，允許高 精度眼動資料依相同 CPU 進行同步化處理。
2. FPOGX：眼動於螢幕 X 軸凝視注視點位置，以百分比表示。
3. FPOGY：眼動於螢幕 Y 軸凝視注視點位置，以百分比表示。
4. FPOGS：眼動起始凝視注視點時間，以秒為單位並以浮點數表示。
5. FPOGD：眼動凝視注視點持續時間，以秒為單位並以浮點數表示。
6. FPOGID：系統自動編碼之眼動凝視注視點編號。
7. FPOGV：標示判別有效凝視注視點資料，以 Boolean 表示。
8. BPOGX：眼動於螢幕 X 軸最佳凝視注視點位置，以百分比表示。
9. BPOGY：眼動於螢幕 Y 軸最佳凝視注視點位置，以百分比表示。
10. BPOGV：標示判別最佳有效凝視注視點資料，以 Boolean 表示。
11. CX：滑鼠於螢幕 X 軸位置，以百分比表示。
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12. CY：滑鼠於螢幕 Y 軸位置，以百分比表示。
本研究在文本版型及功能設計方面，其字級與字距分別設定為 48 點及 24 點，目的在於防止學習者因版型配置過於相近而誤觸。此外，為保持與網頁閱讀 一致的使用情境，讓閱讀者能自然地依循由上而下及反覆回溯的閱讀習慣，使用 眼動技術操作具閱讀標註補充之互動式閱讀文本，特別將捲動功能分別設計於閱 讀畫面之上下區域，如圖 3-8 所示，約佔整體畫面 1/5 左右，並使用透明漸層背 景網頁技術，以避免干擾學習者閱讀，捲動觸發功能採計停駐時間機制，當閱讀 者的視覺進入上或下捲動功能區塊中時，系統將於一定時間內累加計算時間，藉 此提高觸發標準，以避免敏感度過高導致誤觸，而移動目前閱讀畫面。
圖 3-8 捲動功能設計
二、Gazepoint GP3 Desktop Eye Tracker 眼動追蹤儀
Gazepoint GP3 Desktop Eye Tracker 眼動追蹤儀係美國 Gazepoint 公司開發 (GP3 Desktop Eye Tracker, http://www.gazept.com/products2/)，精度約 0.5° - 1°，特 色在於透過紅外線偵測並以軟體及時進行瞳孔影像辨識，以偵測受試者視覺軌跡。
允許學習者垂直、水平與深度距離微幅移動仍可精確偵測受試者視覺軌跡，目前 僅支援 Microsoft Windows 7 與 Windows 8 作業系統，硬體需求包括 Intel Core i5
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規格以上處理器，4 GB 以上之記憶體。表 3-1 為 Gazepoint GP3 Desktop Eye Tracker 眼動追蹤儀規格，實物外觀如圖 3-9 所示。
表 3-1 Gazepoint GP3 Desktop Eye Tracker 眼動儀規格
追蹤距離 50 cm - 80 cm
操作距離 70 cm
偵測精準度 0.5° - 1°
採樣率 60 Hz
頭動自由度 垂直 25cm
水平 11cm
深度 ± 15 cm
校正點 5 點 / 9 點校正
眼球追蹤 雙眼
硬體需求 USB 2.0 / 22 吋以下螢幕
軟體 測視物編輯 / 結果分析
即時觀看 支援多螢幕顯示 / 即時觀察
圖 3-9 Gazepoint GP3 Desktop Eye Tracker 眼動追蹤儀實物外觀
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三、數位閱讀文本
鄭妃玲（2003）研究發現，不同文體結構對於學習者的閱讀理解具有顯著影 響，因此本研究選擇張麗玉、顧叔剛（2007）所編著之朗文全民英檢初級閱讀測 驗中三篇不同文體閱讀文本，作為本研究之數位閱讀文本教材，前測與第一篇閱 讀文本為描述說明文體結構，第二篇閱讀文本為問答說明式文體結構，並加入部 分單字閱讀理解測驗題項，以進一步了解學習者閱讀理解程度。
四、團體藏圖測驗
1971 年 Witkin 等學者(Witkin, Oltman & Karpy, 1971)發展之團體藏圖測驗 (Group Embedded Figures Test, GEFT)，可作為區分場地獨立型或場地依賴型二種 認知風格之測量工具。本研究為分辨場地依賴型或場地獨立型認知風格學習者，
採用吳裕益（1987）翻譯之中文團體藏圖測驗譯本，此藏圖測驗共包含三部分，
第一部分為讓學習者熟悉測驗題型，包含 7 個簡易型不計分練習題目，測驗時間 為 2 分鐘，學習者需找出藏匿於複雜或立體圖形中的簡單圖形範例。第二部分及 第三部分則為正式計分測驗，測驗各 9 題，每題一分，共計 18 題，時間均為 5 分鐘。個人得分高於全體學習者平均得分視為場地獨立型學習者，反之個人計分 低於全體學習者平均得分則為場地依賴型學習者。
五、認知負荷量表
本研究採用 Hwang、Yang 與 Wang(2013)修訂之認知負荷量表，包含「心智 努力(Mental Effort)」與「心理負荷(Mental Load)」二個分量表，共計八題，皆為 李克特六點量表，作為量測採用滑鼠與眼動操作之閱讀標註互動文本閱讀模式兩 組學習者的認知負荷程度工具。此量表在心智努力(Mental Effort)與心理負荷 (Mental Load)的Cronbach’s α 值分別為 0.86 與 0.85，信度良好。
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六、科技接受度量表
本研究採用科技接受度量表(Hwang, Yang & Wang, 2013)提供學習者主觀填
本研究採用科技接受度量表(Hwang, Yang & Wang, 2013)提供學習者主觀填