研究工具

3.4.1 閱讀教材與學習成效試題設計

本研究以國中七年級英文科的「英文閱讀測驗」課程內容，進行線上英語閱 讀教材的選擇，總計選擇八篇英語閱讀教材，這些英語閱讀教材均已經具有閱讀 標註內容，非常適合學習者進行自我閱讀學習，教材內容如表 3-3 所示。學習者 在閱讀每一篇文章進行學習時，以注意力為基礎發展之自律學習機制支援之線上 英語閱讀學習系統，會隨機自測驗題庫中挑選一道與閱讀文章內容相關之試題作 為隨堂測驗，學習者可進行重複閱讀與測驗。本研究所選用的英語閱讀教材、隨 堂測驗試題與學習成效測驗試題，皆由國中英文領域資深教師所設計。

表 3‐ 3 已具閱讀標註內容之線上英語閱讀教材內容

課程

編號 課程單元 課程時間

(sec) 概念描述

1 Unit1

動物園 120

1.表示「那裡有 / 沒有…… 人 / 事 / 物」的用法

2.“me＂ 表「我」的受格。當「我」為動作事 件的接受者時，須以“me＂（受格）表示。

2 Unit2

朋友對話 120

1. look forward to 是「期待；盼望」的意思，

其用法：

(1)look forward to + N (2)look forward to + Ving

3 Unit3

圖 3‐ 3 閱讀標註系統使用介面

(2) 劃重點：如圖 3-4 所示，讀者可以利用滑鼠框下一段讀者認為是本篇文

章重要段落的字句後，按下【Underline】即可，此功能有助於讀者掌握

文章的重點段落。

(3) 標註呈現方式：對於想要得知文章中有那些地方被標註，可以選用高亮

度的方式標示文章中所有被標註的地方，如圖 3-4 示。而點選該標註文

字則可以顯示出所有該標註文字所有的註解內容。

↓標註功能選單

圖 3‐ 4 標註呈現方式

(4) 瀏覽所有標註：如圖 3-5 所示，透過瀏覽所有標註功能可以讓讀者瞭解 別人在整篇數位文本上進行了那些內容標註。

圖 3‐ 5 瀏覽所有標註

3.4.3 以注意力為基礎發展之自律學習機制支援線上閱讀標註學習

本研究針對輔助數位閱讀標註學習設計一基於注意力發展之自律學習機 制，以提供閱讀學習者一個具自我學習管理的機制，並可根據系統所記錄的學習

者自律學習歷程進行量化計算，呈現出學習者的自律能力指數與學習成效指數。

接下來針對在線上閱讀標註系統上基於注意力發展之自律學習機制進行介紹，說 明如下：

(1) 自律學習表單設定：如圖 3-6 所示，學習者登入時需進行自律學習表單 的設定，設定內容為學習時間(5分鐘至45分鐘)、學習單元(1單元至8單元)、努力 程度(1至10)、專心程度(1至10)、能力值(3至-3)、學習地點及學習伙伴。再次登入 系統進行學習時，會有前一次自律學習表單設定學習紀錄可以參考，如圖 3-7 所 示。

圖 3‐ 6 自律學習表單設定

圖 3‐ 7 自律學習紀錄參考

(2) 自律雷達模組：如圖 3-8 所示，學習者在設定自律表單登入系統後，左 邊會顯示出自律雷達圖，雷達圖五個藍色指標部分為學習者登入時自行設定的包 括時間達成指數、專心指數、能力指數、努力指數及閱讀指數等五個自律指標值，

紅色部分則為學習者各項自律能力指標值的達成狀況，藉由這個自律雷達機制可 以督促學習者掌握自己設定的自律學習目標與目前自己的自律學習狀況差距，以 促進學習者更積極認真的進行閱讀學習。

圖 3‐ 8 自律雷達模組

(3) 注意力提醒機制：如圖 3-9 所示，當腦波儀器偵測到學習者的注意力降 低時，在左邊自律雷達圖下方會以向上跑的文字跑馬燈顯示”要專心喔! 加油!!”

訊息，以提醒學習者要專心的學習。

圖 3‐ 9 注意力提醒機制

(4) 自我監控模組：如圖 3-10 所示，為學習者對自我學習狀況掌握的一個 重要依據，透過此模組可以讓學習者瞭解自己的自律學習狀況，並找到最佳的學 習策略，修正不良的學習習慣。

(5) 自我評鑑模組：如圖 3-11 所示，提供學習者在自我檢視後的一個自我 評鑑的介面，學習者透過此介面，可以針對學習狀況進行評分及記錄學習心得，

評鑑的結果可以提供學習者作為自我反思的依據。

(6) 自律學習能力指標模組：如圖 3-12 所示，將學習者之自律學習歷程的 資料進行量化分析，經由分析歸納出具指標意義的數據，可作為教師與學習者之 參考依據。

↓注意力提醒機制

圖 3‐ 10 自我監控模組

圖 3‐ 11 自我評鑑模組

圖 3‐ 12 自律學習能力指標模組

3.4.4 腦波偵測儀器

本研究利用如圖 3-13 所示之 NeuroSky（神念科技）所開發的腦波意念耳機

（MindSet），來偵測學習者在進行線上閱讀標註學習時，基於學習者注意力所 設計之包括時間達成指數、專心指數及努力指數。MindSet 意念耳機外型類似一 個標準的立體聲無線耳機，它採用了安全舒適的非侵入式干電極技術，在使用過 程中，使用者只需要戴上耳機，並將耳機前臂的電極放置在前額即可進行腦電波 信號的採集和即時的分析，並將學習者當前的專注力數值以無線方式，發送到具 腦波接收器之電腦主機上。MindSet 意念耳機可以偵測腦波的原始信號、功率頻 帶和 NeuroSky eSense 指數，透過接觸腦部前額的感測器，可以測量學習者的腦 波生理訊號。 該生理訊號以 eSense 呈現，eSense 是 NeuroSky 以數位化指數方式 對受測者當前精神狀態進行度量的專利演算法(NeuroSky, Inc., 2011)。本研究利用 MindSet 耳機偵測實驗對象在進行線上閱讀標註學習時的腦波，並取得 eSense 量 化後所得到的注意力數值，進行包括專心指數、時間達成指數及努力指數的計 算，分別詳細說明如下：

(1) 專心指數

專心指數係直接以 NeuroSky 的 Mindset 腦波偵測耳機所偵測到的注意力 數值，因此與注意力是相同的數值，其值域範圍介於 0~100 之間。

(2) 時間達成指數

由 NeuroSky 的 Mindset 腦波偵測耳機所偵測到每秒的注意力數值高於 40 以上為有效時間，將有效時間除以學習者的閱讀學習歷程總時間即為時間 達成指數。

(3) 努力指數

學習者進行閱讀學習時，系統會將學習者學習每一課程教材建議的最低

時間與 NeuroSky 的 Mindset 腦波偵測耳機所偵測到的有效時間進行分析計 算，將有效時間除以該課程所需最低學習時間，可得努力指數。

此外，為了在實驗中能夠同時採集多筆的腦電波數據，本研究使用如圖 3-14 所示之大寶科技有限公司所開發的「Zigbee 多人同步腦波評測儀」，進行多人同 時的基於腦波分析所得之注意力數值。「Zigbee 多人同步腦波評測儀」 可同步 傳輸多人腦波至電腦，提升實驗效率。此外，此一系統亦有評測程式可即時產生 統計報表，且最多可一次同時採集 20 位受試者基於腦波分析的注意力數據。

圖 3-13 NeuroSky MindSet 耳機 圖片來源：NeuroSky, Inc.，2011

圖 3-14 Zigbee 無線感測網路傳輸器

此外，在採用 NeuroSky 的 Mindset 耳機儀器作為本研究注意力偵測儀器前，

本研究進行先導實驗，以確保 NeuroSky 的 Mindset 耳機儀器所偵測的注意力具有 量測之信效度。在驗證 Mindset 耳機注意力之信效度的實驗部份，本研究使用美 國線上腦力訓練公司 Lumosity 所開發的注意力訓練遊戲「Birdwatching」作為檢 測的效標，遊戲的畫面如圖 3-15 所示。在「Birdwatching」遊戲中，畫面一開始 中間會出現英文字母後隨即消失，同時畫面中也會以隨機的位置短暫出現一隻鳥 然後消失，測試者必須先點選鳥出現的位置，點選的位置越正確分數越高，並且 要輸入一開始閃過的英文字母，但如果來不及點選到鳥，則無法填選下一個英文 字母，而造成分數降低，重複上述的過程多次後，最後會依照測試者答題的準確 性和正確率來計算得分，此一得分高低係反映受試者是否專注於識別螢幕出現之 訊息，可作為注意力檢測之效標。

圖 3-15 Birdwatching 遊戲畫面

此 一 先 導 實 驗 係 讓 受 試 者 在 配 戴 NeuroSky 的 Mindset 耳 機 下 進 行

「Birdwatching」遊戲，並同時取得受試者遊戲結束後所得分數與 Mindset 耳機所 測出之注意力數值。本研究將實驗對象在注意力訓練遊戲「Birdwatching」中所

得到的遊戲分數分為高中低三組，並取得對應之 Neurosky 測得之注意力數值，結 果如表 3-4 所示。

表 3-4 在注意力訓練遊戲 Birdwatching 得分高中低學習者在 Neurosky 測得之注 意力數值敘述統計結果

分組 人數 注意力 平均值

注意力 標準差 Birdwatching 遊

戲得分

高分組 6 67.07 8.93 中分組 6 55.90 3.87 低分組 6 51.18 4.12 合計 18

首先，本研究以單因子變異數分析(One-way ANOVA) 檢定表 3-4 中遊戲得分 高中低三組受試者之注意力是否具有顯著差異，結果如表 3-5 所示。結果顯示三 組注意力具有顯著差異（F=10.32, P=.002<.05）。

表 3-5 「Birdwatching」遊戲注意力 One-way ANOVA 檢定結果

平方和 自由度 平均 平方和

F 顯著性

組間 677.32 2 338.66 10.32 .002 組內 492.36 15 32.82

總和 1169.68 17 32.82

接著本研究採用 Scheffe 多重比較法，進行「Birdwatching」注意力遊戲得分

高 中 低 三 組 受 試 者 的 專 注 力 高 低 比 較 ， 結 果 如 表 3 - 6 所 示 。 結 果 顯 示

「Birdwatching」注意力遊戲得分高分組在 NeuroSky 的 Mindset 耳機測得之注意 力數值顯著高於低分組(注意力平均差異值=16.29000,P=.000<.05)；「Birdwatching」

注意力遊戲得分高分組在 NeuroSky 的 Mindset 耳機測得之注意力數值也顯著高於 中分組(注意力平均差異值=10.33500,P=.008<.05）；然而注意力中分組在 NeuroSky 的 Mindset 耳機測得之注意力和低分組之間分數無顯著差異。 Neurosky 的 Mindset 耳機所量測對應之專注力數值進行 Pearson 積差相關分析，

以驗證遊戲的得分高低是否與實驗對象的注意力有關，結果如表 3-7 所示。

表 3-7「Birdwatching」遊戲得分與注意力之 Pearson 積差相關分析結果 Bird-watching NeuroSky Pearson 相關 1 .730**

顯著性（雙尾） .000

個數 18 18

**p<.01

結果顯示，兩者呈現顯著正相關(r =0.730, p = 0.000 < 0.05)。上述結果顯示利 用NeuroSky的Mindset耳機依據腦波所測得之注意力數值具有一定程度的信效 度，可作為本研究注意力的量測工具。