研究架構設計

壹、 研究設計

本研究目的主要運用眼動追蹤儀器，紀錄並觀察國小高年級學生的空 間能力表現，比較與數學系大學生的解題策略以及視線軌跡分析之差異，

根據其結果，設計「立體與平面展開圖型」及「空間旋轉與推理」兩項關 鍵能力的策略指導（instructed-strategy）訓練，最後再觀察其眼動分析路徑 做結果討論。為達到研究目的，本研究將實驗分成兩階段進行。

(一) 第一階段

本階段主要目的為採用眼球軌跡追蹤技術，記錄學生在幾何空間能力 上之表現。針對國小高年級學生和數學系大學生，進行所謂的生手(學童) 與熟手(大學生)之間對於同樣一份空間能力測驗的比較測試。根據不同的 視覺著落點、凝視時間和位置的分布等各種情形，對照找出生手在空間能 力表現較弱之幾個關鍵因素，了解在那些空間能力中的指標項目，較容易 產生學習障礙，統整歸納出第一階段研究的各項因素，以作為第二階段訓 練課程設計規畫之主要依據。

(二) 第二階段

第二階段為空間能力提升實驗，主要目的探討透過策略訓練對提升生 手之空間能力。根據第一階段研究結果，研究者發現生手對於「空間幾何 辨識」答題正確率皆高。而後半「立體與平面展開圖型」與「空間旋轉與 推理」部分的題目表現較為弱，推測無法立即在腦海中作用空間推理的策 略。因此，研究者分析參考第一階段熟手在「立體與平面展開圖型」和「空 間旋轉與推理」這兩這項空間能力視覺軌跡路徑等關鍵因素，作為提升生 手訓練參考，藉此發展出「空間推理提升」訓練，以進行第二階段的實驗。

第二次測驗結束後，針對生手在兩次眼球追蹤的視線軌跡比較，同樣 針對眼球軌跡追蹤紀錄，分析兩次的視覺著落點、凝視時間和位置的分佈 等情形，找出差異和對比，了解空間能力訓練提升之影響層面，探討實施 之可行性，最後統整實驗對象之眼動結果、觀察、實驗紀錄、課程中討論 區內容等資料，兼採量化與質性研究方式，將資料整理分析後，反應出本 研究最後結果及相關眼動證據。詳細研究架構圖與研究程序如下頁圖 3-1-1 所示。

第一階段第二階段

 第二次[空間能力]眼動軌跡分析與探究

 生手兩次[空間能力]彙整探究結果討論 12 位學生(生手)

[空間能力測驗]

4 位數學系大學生 [空間能力測驗]

 [空間能力]眼動軌跡資料分析

 規劃[空間提升訓練]教材與訓練模式

12 位學生(生手) 分別進行[空間提升訓練]

 蒐集編制[空間能力測驗]素材與試題

 [空間能力測驗]-紙筆預試與效度檢驗

圖 3-1-1 研究架構圖 眼動軌跡紀錄 答題過程錄音紀錄

12 位學生(生手) 第二次[空間能力測驗]

眼動軌跡紀錄 答題過程錄音紀錄

貳、 研究程序 於眼動儀器專門軟體Experiment Builder，將素材製作成眼動實驗程 式之視覺刺激材料，以能夠在眼動儀實驗室順利進行眼球追蹤測量實 驗。

5、撰寫研究計劃

將研究構想、文獻探討、設計流程、課程內容等，撰寫成一篇研 究計劃，審查研究是否可行以及需要修改哪些內容。

6、發展空間能力訓練

進行第一階段後，即能夠開始編製本研究所需的研究工具包括：

空間提升平面教學訓練，了解受試者在接受單一個別訓練後，在「立 體與平面展開圖型」、「空間旋轉與推理」方面的結果是有影響，眼 動軌跡是否有改變。

(三)、完成階段

1、眼動追蹤數據的分析

將所蒐集的眼動追蹤資料利用加拿大SR Resrarch公司

DataViewer專屬軟體進行分析，藉以瞭解生手組與熟手組學生不同的 軌跡模式，並將之量化數據相關統計軟體分析。

2、質的分析

彙整學生眼動實驗過程中的眼動路徑圖和凝視落點分布圖，並將 空間能力測驗的回答錄音紀錄檔，並整理成文字搞，以讓研究者觀察 學生在空間能力的詳細具體表現。

3、撰寫論文

統整研究資料，並對研究作一結論與建議，完成整體論文。

文獻分析