研究背景

眼球追蹤技術為近幾年心理實驗中常被採用的測量模式，主要為透 過專門的眼動儀機器，利用紅外線探測和精密影像攝影機，追蹤眼球的 位置、計算出角膜的角度和瞳孔變化大小，精確計算出眼球的準確位置 軌跡，所得到的數據以供各項研究設計來進行分析處理。近幾年隨著科 技的進步發展，眼動儀器材的準確率和分析軟體功能也逐漸提升，進而 能夠與更多各式各樣不同的領域和進行議題合作，更加深入多樣的研究 範疇。

本研究旨在探討以眼球軌跡追蹤儀器（Eye Tracking），簡稱眼動 儀，針對國小高年級學童空間能力表現，進行觀察與訓練之探究，分別 比較(1)空間能力生手與熟手兩者之間差異，和(2)生手經過策略性空間 能力練前後的比較結果。本章共分成三節，第一節闡述研究背景，首先 闡述空間能力的概念與重要性，主要討論空間能力的思維以及視覺的連 結。第二節說明研究動機及眼睛視覺相關知識，第三節條列出本研究的 目的與研究問題。

第一節 研究背景

一、空間思維能力與視覺

空間能力可視為智力的一種，可視其在腦海中建構推理心像的操作 以及思考的能力(Yakimanskaya，1991;Bishop,1989)。近幾年來，關於 空間能力的在學生學習上的影響和探討，發現到學生空間能力的表現，

除了會影響部分科目的學習成就，更深深影響著人類心智的成熟度與計 geniculate body)來接收，最後傳遞到大腦中作分析理解的工作。因此，

所謂「眼睛為靈魂之窗」，便是說明了眼睛也是人類所有的器官中，馬上 何概念所必須具備的的先備概念(Freudenthal, 1972)。幾何教材可分為

「幾何形體」和「幾何量」兩部分，幾何形體包含平面與立體圖型，而 幾何量包括面積、體積、長度、容積單位等觀念。空間能力在數學中屬 於幾何形體概念學習的範疇，也為一重要的學習領域。台灣教育部 2003 頒布的國民中小學九年一貫綱要中，將「幾何」列為學習的五大主題之 ㄧ，各國也將幾何學習列入重要的學習指標。如美國數學教師協會 (National Council of Teachers of Mathematics)，將「幾何與空間感」

編訂到階段學習標準之中。

加強幾何的立體空間思考能力，了解其份量與重要性，有助於在更 高層次數學的創造與思考。主要因為立體圖形辨識與空間能力有密切之 關係 (Clements，Battista 1992）。1957 年，荷蘭教育家 P,M van Hiele 和 Dina van Hiele-Geidof 提出以皮亞傑為基礎的幾何思考發展模式，

總共存在五種不同的幾何思考層次水準，學生依能力依序從一個層次提

關的空間智慧。因此空間智慧發展卓越的人，對於視覺化影像和創作圖 方面，透過「晤談」（interview）或「放聲思考」（think aloud）等方 法，雖能理解學生的思考方式和過程，但從往往受限於取樣範圍，亦有 可 能 無 法 真 實 地 反 映 出 個 體 意 識 未 達 到 的 內 在 認 知 歷 程 ( 林 軍 治 ,