本章共分為六節，將針對研究設計、研究流程、研究對象的選取、研究工具、
實驗教材的設計和資料分析方法等，分別敘述說明。
3-1 研究設計
本研究的目的是探討不同的教學設計方式，對於學習者學習過程的學習記憶 表現和注意力之影響。針對教材的呈現方式 (視覺引導) 和解說方式 (聽覺引導) 的不同，設計出三種的教學方式，研究架構如圖 10 所示。
圖 10 研究的架構圖
本研究是利用眼動追蹤系統來記錄學習者在觀看時的眼動相關資料，藉此來 探究學習者的注意力分佈和眼球移動的情況，是否有達到減少視覺搜尋，增加注 意力引導等作用。本研究為配合眼動追蹤儀為工具所設計的實驗教材，與實際上 的教學教材有些不同。使用的教材為事先錄製好的教學影片，而且影片長度僅約 5 分鐘，進行數學題目的講解 (解題示範)，未包含概念的建構，並非完整的教學過
無適性指標+
非口語化解說
適性指標+
非口語化解說
適性指標+
口語化解說
教學設計方式
學習(記憶)
retention test注意力
眼動資料程，因此僅進行記憶測驗來衡量學習的表現。
本研究中的視覺引導，是指所教材的設計中是否含有適性指標；而聽覺引導 是指解說方式是否屬於口語化的解說。由於如果教材中不含適性指標的設計時，
則在解說時就無法避免以符號編碼來表示某個物件，就無法達到口語化的解說。
因此，必須在教材中含有適性指標設計時，才有辦法進行口語化的解說。所以，
本研究所實驗的材料只分為三組，如表 14 所示。
表 13 實驗的分組
實驗組 1 實驗組 2 實驗組 3
適性指標 無 有 有
口語化解說 無 無 有
本研究採實驗研究法，將實驗分為三組，自變項、控制變項和應變項，如表 15 所示。
表 14 研究的變項
自變項 控制變項 應變項
無適性指標+非口語解說 有適性指標+非口語解說 有適性指標+有口語解說
上學期數學成績 學習表現(記憶測驗) 注意力的分佈(眼動資料)
實驗組 1 和實驗組 2 除了教材的視覺引導 (是否含有適性指標) 不同外，其 餘各項皆相同，可比較適性指標對於眼睛移動和學習記憶的影響；實驗組 2 和實 驗組 3 除了解說方式不同外 (是否為口語化解說)，其餘各項皆相同，可比較口語 化解說對於眼睛移動和學習記憶的影響。
3-2 研究流程
本研究的流程，如圖 11 所示。
圖 11 研究流程圖
閱讀相關理論、文獻
建立研究問題及目的
規劃研究方法
選定教材內容
初步設計教材和測驗
根據理論原則和專家意見修正教材和測驗
無適性指標/非口語化
徵求受試者
進行正式實驗
資料分析
整理收集之資料，
撰寫論文，評析結果
適性指標/非口語化 適性指標/口語化
進行實驗預測
修正實驗和測驗
實驗的流程表，如圖 12 所示。
本研究實驗所進行的地點在交通大學傳播與科技實驗室，必須將受試的學生 從原國中接送至交通大學，因此一次只能安排 3~4 位受試者利用非學科課程的時 間，以公假方式到實驗室進行實驗。
每次實驗為一人單獨進行，其他受試者在實驗室外等候。實驗開始前會先向 受試者說明實驗的簡介，並且告知受試者放輕鬆，不須有壓力，盡力作答即可。
說明完後然後請受試者戴上耳機觀看練習的教材 (練習教材之說明與內容，請見 附錄 3)，讓受試者適應實驗室中的環境，降低緊張及新奇等因素，並且確認耳機 音量是否適中。
看完練習教材後，即開始進行第一次眼動校正，此時會開啟錄影設備，將整 個正式實驗的過程錄影下來。然後開始觀看實驗影片 1，看完後結束眼動記錄，進 行學習的記憶測驗 1。紙筆測驗的時間不限，但會將記錄作答時間記錄下來。測驗 書寫完後，再開始進行第二次的眼動校正，然後看影片 2，進行測驗 2…以此類推，
本實驗共進行三次眼動校正、三次觀看實驗影片和三次的記憶測驗。結束後，受 試者將會得到一份禮物作為獎賞。
3-3 研究對象的選取
本研究的教學者是本文的執筆者，具有八年的國中數學教學經驗。受試學生 為研究者所任教班級之學生，位於新竹市的某國民中學，全校共有 36 班。因該校 七年級的 12 班中含有科學資優班，分散於四個班級中，其餘的 8 個班則依智力測 驗成績採 S 型常態編班。本人任教七年級的班級共有三個班級，皆為不含資優生、
智力測驗常態編班的班級。
為避免教學者的不同對實驗結果產生影響，本研究所選取的研究對象，皆是 從本人所任教的三個班級中 (非資優班) 徵詢自願者，並且事先對學生和導師詳 盡說明和介紹研究目的和實驗的方式 (徵求受試者之實驗介紹與說明之簡報，如 附錄 1) ，並且獲得受試者家長和本人的同意 (實驗同意書，如附錄 2)。
原徵求到的自願者之受試者共有 37 人，隨機分配到三組之中，然後進行記憶 測驗和眼動實驗。實驗後有 8 位受試者的眼動資料品質不佳，刪去這些受試者的 資料，最後進行資料分析共有 28 位受試者，12 位是男生，16 位是女生。其中實 驗組 1 有 9 位受試者 (N=9)，實驗組 2 有 10 位受試者 (N=10)，實驗組 3 有 9 位 受試者 (N=9)。
由於受試者平時的數學成績表現可能會影響學習的表現和眼球移動的情形，
因此在實驗結果分析前，將受試者的上學期數學成績當作控制變項，進行單因子 變異數分析 (ANOVA)，分析結果如表 16 所示。
表 15 上學期數學成績之描述性統計量與變異數分析表
組別 個數 平均數 標準差 F 檢定 顯著性 上學期
數學成績
1 9 80.81 11.39 0.003 .997 2 10 81.05 12.06
3 9 80.59 14.66
各組的上學期的數學成績平數值差不多。單因子變異數分析之 F(2, 25) = .003，
p = .997 > .05，顯示組間的平均值差異並未達到顯著性。表示各組之間的上學 期的數學成績表現相似，因此之後的實驗結果分析，就不須把上學期的數學成績 當作共變量 (covariance)。
3-4 研究工具
3-4-1 眼動追蹤系統
本研究是利用眼球追蹤系統 (Eye-tracker)，來記錄受試者眼睛移動的資 料，藉此欲了解受試者在觀看教學影片時，注意力分佈的情形。使用「Tobii」T120 之型號的眼球追蹤系統，此系統乃利用瞳孔中心角膜反光點的原理來追蹤眼球運 動。此系統可以讓受試者在自然的環境和狀態下，記錄受試者的眼睛移動資料，
不需要再另外配戴頭套或是任何限制性器具。該儀器之參數資料，如表 17 所示。
表 16 Tobii T120 之資料
資 料 說 明
鏡頭 內建 TET Server
影像感應器 高解析廣角捕捉使用者影像
近紅外線 NIR-LEDs 一致光束反映使用者眼球 偵測精準度 0.50
空間解析度 0.20 偏移率 0.30
資料取樣率 60Hz/120Hz 頭動補償範圍 30×22×30cm
視野範圍 36×22×30cm (距螢幕 70cm 測量值) 高頭動速率 每秒 35cm
追蹤恢復期 約 100 毫秒 延滯期間 33 毫秒 最大凝視角度 400
校正模式 一般模式/幼童模式 (多媒體動畫) 校正點數 2、5、9 點 (可選)
此系統搭配 17 吋的 TFT 液晶顯示器，像素為 1280×1024，並且同時含有記錄
記錄注視點、動態回放和視頻導出，並且能劃分關注區域 (Area of Interest, AOI)，導出熱點圖和數據統計。Tobii 裝置之示意圖，如圖 13 所示。
圖 13 Tobii 裝置示意圖
本研究所採用的校正點數為五點校正，資料取樣率為 120Hz，設定凝視點為受 試者視線在螢幕上某一位置停留超過 150ms 以上。因此，本研究所採用之有效凝 視時間和次數，均是指 150ms 以上之凝視，150ms 以下之視線停留，則不列入為凝 視的資料。
本研究主要探討學習者在不同的教學設計下，學習過程中視覺引導和聽覺引 導對於視覺搜尋和注意力分佈的影響，所分析的眼動資料為：首視點時間、凝視 時間、凝視次數、凝視時間百分比、凝視次數百分比、每次的凝視時間等。
3-4-2 學習的記憶測驗
由於本研究為搭配眼動追蹤系統的實驗，因此所設計的教材總時間僅約為五 分鐘，內容是三個數學三角形角度例題的解說，並非是數學概念的建構。而且因 為教學的時間非常短暫，學習者可能無法達到完整的概念建構，因此，本研究並 不進行遷移測驗 (transfer test)。本研究的目的是要了解在不同的實驗設計下，
學習者對於解說的過程之記憶和理解的情形，所以，僅以記憶測驗 (retention test) 來了解此短暫期間的學習表現 (記憶測驗內容，詳見附錄 4)。
本研究所分析的記憶測驗表現分為兩個部分：正確率和作答時間。
1. 記憶測驗之正確率
記憶測驗的題目和受試者所觀看的影片題目完全相同，答案也完全相同。因 為同樣的幾何問題，可能有各種不同的解題方法，但是本研究的目的是希望了解 教學的設計是否有助於解說過程的理解和記憶，受試者是否能專心聽懂講解者的 解說，因此記憶測驗是要求寫下所聽到的解題方法，而非用自己的方式解題，才 能拿到記憶測驗的分數。
測驗的內容主要分為兩個部分，第一部分會要求受試者寫下講解者算出了那 些角的度數和順序。答出正確的角之代號，每個得 1 分，多寫則每個扣 1 分，順 序正確，再得 1 分。第二部分是要寫下所講解的解題方法之步驟，每個步驟 1 分，
知道該題答案，再得 1 分。因此例題 1 的總分是 8 分，例題 2 的總分也是 8 分，
例題 3 的總分是 10 分，三題共 26 題，以此來計算出受試者記憶測驗的正確比率。
2. 記憶測驗之作答時間
當受試者聽完某一題的解說後，就馬上完成該題的記憶測驗，但是不限制其 作答的時間，受試者可以盡情書寫。由於國中學生對於測驗分數非常介意，因此 事先告知受試者盡力作答即可，不會寫也沒有關係，不會受到任何的責備，但是 會記錄作答時間，寫完了知會實驗者即可。
題目內容設計完畢，與專家及國中數學科教師討論，委請提供建議，並且請 幾位七年級學生進行預先的測試，訪談了解作答感受及想法，再經過多次的討論
題目內容設計完畢，與專家及國中數學科教師討論，委請提供建議，並且請 幾位七年級學生進行預先的測試，訪談了解作答感受及想法，再經過多次的討論