第三章 研究方法
3.3 研究工具
本研究採用的研究工具包括「數位筆結合紙本教材」、「腦波測量儀器」、
「腦波注意力複習診斷系統」、「團體藏圖測驗」、「學習成效測驗」以及「複 習診斷滿意度問卷」。以下逐一介紹這些研究工具：
3.3.1 數位筆結合紙本教材設計
本研究選用中高級程度之「常春藤解析英語雜誌」的閱讀文章作為數 位筆結合紙本所需之紙本英語學習教材 (如圖3-7所示)，並透過Anoto公司 所發展的碼點紙專利技術，製作課文朗讀與課文解說語音素材的碼點貼紙 互動式設計(如圖3-8)，並同時搭配由Livescribe公司所開發的數位筆(如圖 3-9)進行所設計之碼點貼紙點讀學習。學習者在學習英語文章的過程中，
可以用數位筆點擊播放碼點貼紙聆聽課文朗讀內容，以及聆聽針對課文內 容之相關文法與單字用法的語音解說，課文內文詳見附錄三。
圖 3-7 常春藤解析英語雜誌
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圖 3-8 數位筆之碼點貼紙點讀輔以英語學習設計
圖 3-9 使用數位筆點擊碼點貼紙輔助英語學習之實際使用照片
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3.3.2 腦波測量儀器
本研究採用美國NeuroSky(神念科技)所開發的非侵入式Mindset腦波耳 機(如圖3-10所示)，來量測學習者在進行英語文章學習時的注意力。此耳 機以NeuroSky ThinkGear技術透過單極點來採集大腦產生之生理訊號，並 將這些訊號送入ThinkGear™晶片，再由ThinkGear™晶片將混雜在信號中的 雜訊以及運動產生的擾動濾除，並將類比信號轉為數位信號作為參數，再 藉由NeuroSky eSense™專利演算法，解讀出其值介於0~100使用者當前精神 狀態的eSense™參數，意即注意力專注程度(NeuroSky, Inc., 2012)。
另外，Chen和Huang (2013)的研究透過美國線上腦力鍛鍊公司Lumosity 所開發的「Birdwatching」注意力訓練遊戲，針對遊戲得分分數與腦波耳機 量測的注意力數值，採Pearson 積差相關分析進行NeuroSky Mindset腦波耳 機量測注意力的效度檢測，結果顯示遊戲的得分高低與實驗對象的注意力 程度呈現顯著正相關(r =0.730, p = 0.000 < 0.05)。上述所得到的結果顯示，
採用NeuroSky(神念科技)所發展的Mindset腦波耳機量測注意力具有一定 程度的效度，故本研究選擇NeuroSky Mindset腦波耳機作為注意力的量測 儀器。
圖3-10 NeuroSky MindWave 腦波測量儀器 資料來源：NeuroSky, Inc., 2012
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3.3.3 基於腦波注意力之複習診斷系統
在 Visual Studio 2012 的整合開發環境下，本研究所發展的腦波注意力 診斷複習系統係以 Visual C# 開發完成，系統介面如圖 3-11 所示。此腦波 注意力診斷複習系統會記錄每一位學習者點擊碼點貼紙的時間歷程和每 秒腦波注意力值，並以橫軸為時間，將每一個編號的碼點貼紙和以數位筆 點擊該碼點貼紙進行學習時每秒腦波注意力值，繪成注意力波動曲線所繪 成的曲線皆呈現於介面中，再透過本研究注意力門檻值的設定，診斷出每 位學習者低注意力需要複習的段落，最後實驗組學習者依照系統建議的碼 點貼紙來做複習。
圖 3-11 本研究所發展數位筆結合紙本腦波注意力診斷複習系統介面
本研究開發的腦波注意力診斷複習系統，藉以引導學習者進行複習，
據此希望輔助學習者進行更有效率且有效的複習，進而提升其學習成效，
詳細系統說明如下：
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(1) 匯入數位筆資料介面：
如圖 3-12 所示，當數位筆資料匯入後，學習者用數位筆點讀碼點貼 紙的學習歷程會被轉換成為實際的時間，並同時標示出當下點擊碼點貼紙 的編號，以數字與線條顯示於畫面中。
圖 3-12 數位筆匯入之點擊碼點貼紙時間區間資料
(2) 匯入腦波資料介面：
如圖 3-13 所示，當腦波資料匯入後，系統會先計算出每位學習者的 注意力平均值，再以每秒腦波注意力繪成曲線呈現於系統介面中。
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圖 3-13 腦波訊號區塊
(3) 複習系統介面：
如圖 3-14 所示，本研究經過多次先導實驗來決定如何判斷低注意力 的學習段落，最後以注意力低於平均值以下且維持 8 秒的方式，來決定學 習者在學習該段落時處於低注意力的狀態，此段落即為系統建議學習者需 要做複習的段落，但腦波訊號實際的狀況會上上下下的波動，所以當學習 者學習注意力高於平均值且連續 5 秒，系統即判斷學習者脫離低注意力學 習狀態，詳細說明如圖 3-15 所示。
最後，系統把需要複習的低注意力片段與碼點貼紙對應後，接著系統 會把需要進行複習的對應碼點貼紙編號顯示於系統介面，藉以引導學習者 進行複習，據此希望輔助學習者進行更有效率且有效的複習，進而提升其 學習成效。
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圖 3-14 建議複習碼點貼紙
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圖 3-15 腦波注意力複習診斷系統流程圖
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3.3.4 團體藏圖測驗
本研究採用吳裕益(1987) 修改自 1971 年 Witkin,Oltman,Paskin 及 Karpy 所編制的「團體藏圖測驗」(Group Embedded Figures Test, GEFT)，
作為 將學 習者 區分 為場 地獨 立型(field dependence)與 場地 依賴型(field dependence)兩種不同「認知風格」學習者的量測工具。
此團體藏圖測驗的測驗試卷中，每題皆隱藏著一個簡單圖形，受試者 必須在有限的時間內，從複雜的圖形中辨識題目指出的特定簡單圖形，整 個測驗試卷分為三個部分，合計 25 題：第一部分有 7 題，測驗時間為兩 分鐘，主要目的為讓受測者了解測驗方式，屬於練習題目，不予計分；第 二部分及第三部分別各有 9 題，屬於正式測驗，測驗時間各五分鐘。受測 者需由複雜圖形中描繪出完全一模一樣的簡單圖形才可得分，滿分為 18 分。本研究以平均值將受測者區分為場地獨立型與場地依賴型學習者。測 驗題目與團體藏圖測驗同意書詳見附錄一和附錄五。
3.3.5 學習成效測驗
本研究選用常春藤解析英語雜誌裡面的題目為英語測驗題，題目分別 包含兩題閱讀理解、十一題單字片語與文法測驗題，每題以 1 分計算，滿 分為 13 分。測驗題目詳見附錄二。
為了驗證本研究所發展系統診斷出個別學習者產生低注意力之碼點貼 紙段落，能客觀的幫助學習者精確的找到需要複習的內容，進而提升學習 成效。因此，本研究在測驗卷的設計上，把數位筆結合紙本教材的每一段
「課文」、「英文解說」和「中文解說」碼點貼紙的內容，均至少出一題測 驗題目於測驗卷中，以避免完成低注意力段落複習後卻沒有對應的測驗題 目可以檢測複習成效。
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3.3.6 複習診斷滿意度問卷
該問卷係改編自鄭勝仁(2003)的學習滿意度問卷而成。此一問卷設計 包含兩個構面，分別為此一「複習方式是否提高學生使用的意願及時間」， 以及此一「複習方式是否對我的學習有幫助」兩個構面問題，共計 6 題，
問卷題目詳見附錄四。
3.3.7 資料分析方法
本研究將採用腦波測量儀器、數位筆、團體藏圖測驗與複習診斷滿意 度所得有效樣本資料進行彙整後，使用 SPSS 統計軟體進行資料分析，詳 細資料分析方法說明如下：
一、採用腦波注意力診斷複習的實驗組學習者，以及採用自主診斷複習的 控制組學習者的學習成效與複習注意力是否具有顯著差異?
本研究採用獨立樣本 t 檢定分析實驗組與控制組學習者的「學習成效」
與「複習注意力」是否具有顯著差異。
二、探討採用腦波注意力診斷複習以及自主診斷複習之不同認知風格的實 驗組與控制組學習者，在學習成效與複習注意力是否具有顯著差異
?
本研究採用獨立樣本 t 檢定分析腦波注意力診斷複習以及自主診斷複 習之不同認知風格的實驗組與控制組學習者，在「學習成效」與「複習注 意力」上是否具有顯著差異 。
三、探討採用腦波注意力診斷複習以及自主診斷複習之高低不同注意力實 驗組與控制組學習者，在學習成效與複習注意力是否具有顯著差異？
本研究採用獨立樣本 t 檢定分析腦波注意力診斷複習以及自主診斷複 習之高低不同注意力實驗組與控制組學習者在「學習成效」與「複習注意
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力」上是否具有顯著差異 。
四、探討採用腦波注意力診斷複習以及自主診斷複習之高低不同學習能力 實驗組與控制組學習者，在學習成效與複習注意力是否具有顯著差異？
本研究採用獨立樣本 t 檢定分析腦波注意力診斷複習以及自主診斷複 習之高低不同學習能力實驗組與控制組學習者在「學習成效」與「複習注 意力」上是否具有顯著差異 。
五、探討採用腦波注意力診斷複習以及自主診斷複習之實驗組與控制組學 習者，對於複習診斷滿意度是否具有顯著的差異？
本研究採用獨立樣本 t 檢定，瞭解兩組學生在「複習診斷滿意度」問 卷得分上是否具有顯著差異。
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