第二章 文獻探討
第四節 眼球追蹤相關研究
人類經由視覺認知過程，獲得八成以上的訊息（Sanders & McCormick, 1987）。
眼球的運動是一連串靈巧的反應過程。從生理的角度來看，視網膜處理資訊的能 力遠超乎任何想像，能同時傳達20幾種不同的訊息給腦來接收(Werblin & Roska, 2007) ，因此眼睛可說是認知過程中，扮演接收訊息來源的重要角色。
在早期科技等技術不發達的年代，要進行眼動實驗相當困難，不僅過程粗糙 不具客觀性，所獲得結果的準確度也相當低，無法蒐集到眼睛各種細微的變化。
另外，進行眼動實驗時，除了要有昂貴的機器設備，更要具備程式撰寫和分析大 量數據的能力，絕非所有人都能輕易涉獵。
直到了今天，眼球追蹤技術已逐進步，其基本原理是利用紅外線攝影機快速 捕捉連續眼球變化，許多對應的套裝程式陸續開發完成，如專門為眼球追蹤所設 計的視覺化實驗設計工具，和快速有效的資料分析工具，大幅降低了進行眼動實 驗的門檻。在操作進行方面，早期眼球追蹤設備為頭架式裝備，無論配戴和移動 都相當的不便。至今可以採用遠端追蹤的技術，讓使用者不需要戴上繁重的器材，
跳過繁雜的前置準備程序，快速進入實驗，讓受試者可以保持在最方便自然的情 況下，進行實驗者的作業要求。運用視覺追蹤技術，可以將人類的心理的歷程，
藉著生理訊號反應，最後轉換成數據等資料加以質量化作分析(陳學志, et al., 2010) 。
壹、 眼球運動的基本模式
眼球運動的基本模式如下 (Henderson & Hollingworth, 2003; Rayer, 1998；
朱瀅，2000；王克芹，2005；張仙峰、葉文玲，2006)：
一、
凝視 (fixation)30
眼睛靜止不動稱為凝視。事實上，眼睛凝視會伴隨三種微弱的運動，包含漂 移 (drift) 、眼震顫 (tremor) 、 眼跳視 (involuntary saccades)。漂移為不 規則的、緩慢的視軸變化。眼震顫為較高頻率、低振幅的視軸振動。眼跳視則為 眼睛對一靜止物體上的某一點凝視超過一定時間，或因為凝視點由於不自主的漂 移而使視線的訊息接收離開中央窩時，即會產生微小且不隨意的跳動。而凝視則 佔去90%的閱讀時間 (Henderson & Hollingworth, 2003) ，分析凝視時間及凝視 次數，可以了解受試者對訊息的吸收程度 (Rayer, 1998; 朱瀅，2000)。
二、
跳視 (saccade)眼球在凝視點與凝視點間的急速跳動稱為跳視。當我們在觀看一物體時，眼 睛先於某一位置停留凝視，又快速的跳到另一個位置，再對新的位置進行凝視，
眼球於其期間跳躍的過程稱為跳視。兩個凝視點間的廣度，稱為跳視距離。跳視 距離是反映知覺廣度的重要指標，跳視距離越大，受試者一次凝視的訊息量越大 (張仙峰、葉文玲，2006)。跳視時間和跳視距離相關，跳視的距離愈大，所用的 時間也愈長。
三、
回視 (regressive eye movement)大多數閱讀中的眼動都屬前進式的，即由左向右移動，而眼睛又退回到方才 凝視的內容上就是回視，產生回視的主要原因是受到閱讀內容的影響 (張仙峰、
葉文玲，2006)。
貳、 眼球運動與閱讀歷程
閱讀行為中，眼球並非平滑的在每個字上移動，而是有凝視 (fixation) 與 跳視 (saccade) 的行為。
閱讀的歷程中，眼睛是以快速的一系列跳動方式進行，且在某些文字位置的 短暫停留後，快速的移動至下一個位置 (朱瀅，2000)。在Rayner (1998)探討知
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覺與語言特性如何影響眼動的研究報告發現，為了理解閱讀內容，眼球會產生一 連串的凝視與移動。因此，閱讀的過程中眼睛會運動以擷取訊息，並傳送到大腦 中了解內容。眼球移動位置及眼球開始移動的時間，與閱讀理解的認知運作有密 切的關係，而在閱讀上眼睛的運動會因為外界刺激而有所以變化，透過眼球的運 動我們也可以推論內在認知與情感（Williams等人，2003）。
閱讀除了由下而上的處理歷程之外，也有由上而下的處理歷程，兩種歷程對 於閱讀理解都有相當程度的影響（Just ＆Carpenter ，1980)。Morrison (1984) 則認為眼動不是由於遇到困難而引起的，而是由於成功的加工而引起的，而閱讀 中的眼動主要是受認知因素的影響。
Peng, Orchard 和Stern (1983) 發現中、英文在閱讀的單一凝視時間上沒有 明顯的差異。在眼動型態上，語言處理涉及的共同認知因素比不同語言在視覺形
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知讀者的一些想法（Yarbus ，1967)。人們在觀看圖片時動沒有那麼規則的眼球 移轉方向，此外，讀者會花大部分的時間對讀者最具有吸引力的部份，而不一定 會把目光停留在圖畫中被認為最重要的部份，所以讀者在觀看圖片時是利用何種 原則來移動眼睛以達到擷取視覺訊息的目的，一直是認知心理學家極欲揭開的謎 題之一 (蔣載榮，2002)。
觀察人類的眼球運動可探測分析人類感興趣的區域以及注意力所在。運用眼 動追蹤技術探討讀者的閱讀歷程，較不干擾受試者閱讀的情境。相較於其他同樣 是擷取閱讀歷程的研究技術，透過利用微小攝影機紀錄讀者眼睛的凝視時間與移 動距離，所得到時間點與空間性之測量，較之精細。眼動追蹤技術目前已可反映 讀者在閱讀歷程中的凝視時間、回視率、跳視情形、凝視順序、眼球落點位置以 及瞳孔大小等，能擷取到較為精細的眼動資料。
利 用 眼 動 實 驗 的 結 果 可 以 推 論 閱 讀 以 及 其 他 認 知 處 理 歷 程 的 關 係 (Duchowski, 2003; Rayner & Juhasz, 2004; Rayner & Morris, 1992; Reichle
& Laurent, 2006; Tsai, 2001)。讀者的閱讀心理歷程，可以從讀者閱讀時的凝 視 時 間 、 凝 視 位 置 等 眼 動 型 態 反 映 。 (Duchowski, 2003; Henderson &
Hollingworth, 2003; Just & Carpenter, 1987; Radach & Kennedy, 2004; Rayner
& Morris, 1992; Rayner & Pollatsek, 1987; Yang & McConkie, 1999)。
參、 眼動研究上的文獻探討
眼睛移動的方向和目標，主要受到兩個因素的影響，一個為外界視覺的刺激，
另一個是大腦的認知。無論生活中的各項工作，如閱讀、辨識、行動或找尋目標，
透過眼動儀的對眼球運動的過程紀錄，更瞭解處理各項事情的認知歷程。眼動追 蹤技術提供了一項能夠自然且即時性的方式，來探討認知思考(陳學志, 賴惠德, &
邱發忠, 2010) 。韓承靜和蔡介立(2008) 指出眼動研究的範圍很廣，尤其是在閱
33 效，反之不成功組無法產生此策略。Boucheix 與 Lowe(2010)透過眼動實驗，調 查研究引導學習者在複雜的特殊動畫學習課程中，如鋼琴機械的組合學習中， 給 予不同的策略指導方式，觀察之間的彼此的關聯性，並用眼動追蹤儀器記錄下歷 程研究，找出適性化的方式來協助學習。Mayer(2010)在多媒體學習中探討動畫中 加入字幕，以及動畫沒有字幕使用聲音對學習者學習成效之影響，過程中用眼動 追蹤來觀察受試者的歷程表現。最後發現無字幕僅有聲音的效果會比有字幕要 好。E. Ozcelik(2010)也在信號加強對多媒體學習的影響研究中，透過眼動儀以 直接測量紀錄的方式，取代一般紙筆問卷，來取得學習者當下的在多媒體學習的 歷程，最後說明隨著各項資訊工具的發達，教師們能夠藉由多樣數位多媒體教學，
去找出並修正創造更佳的學習環境。 (Boucheix, etc，2010)(Hyo¨na¨，
2010)( Canham, M., & Hegarty，2010)。
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分析觀看內容之行為模式，增進人與電腦之間的互動方式。創造出許多強調人性 化產品的美國蘋果電腦(Apple Inc.)，再開發出如iPod音樂撥放器、觸控式面板、
Siri語音助理等各式各樣創新的人機溝通產品之後，於2010年，根據Apple4us網 站(2010)最新消息指出，蘋果電腦公司收購了一家眼動儀公Tobii，預估會在視覺 軌跡的互動性應用層面上，更加往前發展一步。
最後，唐大崙等人(2006)提出未來眼動在探索傳播議題可能性的四個重要意 涵，分別為(1)眼動變項的獨特性；(2) 眼動歷程勝於結果；(3) 眼動客觀的資料 型態；以及(4)運用符號、解釋意義和客體三者之間互動性，來對。在教育議題方 面，陳學治(2010)等人也針對眼動技術在學習與教育應用的可能性提出四點重要 意涵，分別為(1)利用眼動技術的特點，在學習與教育上產生的高價值應用；(2) 語言理解中視聽雙管道的跨模研；(3)教學場域的情意變項亦值得擴展；(4)將眼 動測量由依變項改為自變項 ；(5)眼球追蹤儀可當作學習的促進工具；(6)眼動資 料與其他技術的結合。
綜觀上述文獻，提升學童閱讀能力一直是閱讀教育中重要的任務。閱讀能力 的評測，容易受到許多因素影響，採用傳統紙筆測驗與問卷，容易受到信效度影 響。而運用眼動追蹤技術探討讀者的閱讀歷程，這個方法提供較不干擾受試者閱 讀的情境，並能完整紀錄受試者的各項眼動數據，且取得的數據是立即且直接的，
可比傳統紙筆問卷晤談中得到不同面向的佐證。因此，本研究之實驗將使用眼球 追蹤儀器，以純文字科學文本及圖文科學文本為素材，探討不同學科成就學生在 瀏覽科學文本的認知歷程與注意力分佈情形，更希望能藉由蒐集到的科學資料，
進一步依據分析結果設計相關教學策略以提升學童閱讀理解效益改善之研究。
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