第三章 研究方法
第三節 研究設計
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況，接著才開始進行正式學習。三組受試者均需於學習過程中以腦波儀量測學習 過程中的持續注意力，並於結束教材學習後立即進行學習成效後測，並於學後兩 週進行學習成效之延宕後測，以了解三組受試者之記憶保留狀況。
第三節 研究設計
一、實驗對象說明
本研究之研究對象為臺北市立誠正國民中學八年級三個班級合計 96 名學 生，其中男生 48 人，佔 50%；女生 48 人，佔 50%。實驗以班級為單位，分別將 三個班級隨機分派為採用教師主觀提供注意力引導之多媒體影音教材進行學習 的實驗組一、採用依據腦波儀與眼動儀偵測容易引發注意力分散，並且需要花費 較多視覺凝視時間進行學習的段落後，教師再依此提供注意力引導之多媒體影音 教材進行學習的實驗組二，以及採用不具注意力引導多媒體影音教材進行學習的 控制組。表 3-1 為本研究之研究對象的基本資料。
表 3-1. 研究對象基本資料
實驗組一 實驗組二 控制組 合計
男生 15 16 17 48
女生 15 17 16 48
有效樣本 30 33 33 96
依據本研究實驗設計，三組的學習者均需接受教學者以投影片進行口語解 說，並以 PowerCam 錄製具相同學習內容與內容解說的多媒體影音教材進行學 習。其中實驗組一的受試者觀看以教師主觀認知決定視覺注意力引導的多媒體影 音教材進行學習；實驗組二的受試者觀看依據腦波儀與眼動儀所決定之容易產生 注意力分散，並且需要花費較多視覺凝視時間進行學習的段落，而進行視覺注意
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1986韋恩颱風、 2001納莉颱風、 2012天秤颱風
(81次警報) （64次警報） （54次警報） 6
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為了完成實驗組二客觀決定視覺注意力引導之多媒體影音教材，本研究另外 徵求 16 位非實驗對象，於學習過程中同時配戴腦波儀與眼動儀學習本研究所採 用的多媒體影音教材，如圖 3-3 所示。其中透過腦波儀可偵測出那幾張投影片在 學習過程中較容易引起注意力分散現象，接著再透過眼動儀分析這幾張投影片 中，有那些重要興趣區(area of interest, AOI)需要花費較多的視覺凝視時間 進行學習，據此作為實驗組二教材投影片加入視覺注意力引導的依據；控制組採 用的多媒體影音教材投影片則不具任何視覺注意力引導設計。
圖 3-3. 預試組使用眼動儀與腦波儀進行實驗
實驗組一與實驗組二均具有注意力引導的設計，唯其引導的方式有所不同：
實驗組一為教師主觀認定重點所在，於每一張投影片提示需注意之段落；而實驗 組二則以預試受試者使用客觀的儀器，量測容易引發注意力分散效應之投影片 中，需要花費較多視覺凝視時間進行學習的段落，作為設計視覺注意力引導的依 據。以下就兩組注意力引導的設計方法進行詳細說明。
（一）實驗組一之投影片設計
實驗組一所使用投影片教材之注意力引導點，係由教師根據其教學經驗主觀 認定的重要段落，以標亮(highlight)方式指出文字的注意力引導點，如圖 3-4 所示。若需要進行注意力引導的地方為圖片時，則以箭頭提示方向、圓圈提示重 點之範圍，如圖 3-5 所示。實驗組一的視覺提示點，會隨著教學者講述課程時前
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聖嬰現象造成的影響之二
大氣環流及海氣熱量交換的改變 熱帶東太平洋：
→海洋來之水氣，受熱上升，經由對流作用形成 降雨增加，發生豪雨及水災之機會增高（如：
秘魯、厄瓜多）。
熱帶西太平洋：
→海水溫度降低之空氣下沉，抑制降雨，乾旱及 缺水的情況增加（如：印尼、馬來西亞、菲律 賓、澳洲北部）。
圖 3-4. 實驗組一之文字視覺注意力引導方式
圖 3-5. 實驗組一之圖片視覺注意力引導方式
（二）實驗組二之投影片設計
實驗組二所使用投影片教材之注意力引導點，係以預試受試者配戴腦波耳機 量測出注意力容易發散之投影片後，再根據受試者觀看該投影片時以眼動儀偵測 出受試者在該投影片中總凝視時間較長的段落方式，來決定需要進行注意力引導 之內容。
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表 3-2 為預試時受試者配戴腦波耳機學習時各投影片之注意力平均值 (mean) 、 標 準 差 (standard deviation) 和 變 異 係 數 (coefficient of variation ,CV)，其中變異係數為標準差除以平均數所得的百分比值，為一量測 相對(於期望值)分散程度的量數。本研究利用變異係數分析各投影片注意力的離 散程度，比值愈大表示受試者在該投影片的注意力容易發散而不夠專注，據此即 可篩選出需進行注意力引導之投影片。由於本研究採用投影片中的頁數 1 與 16 為首頁與結束頁，頁數 15 為參考資料，沒有很具體的學習內容，故先予以排除，
不作注意力引導考量。本研究依據投影片之變異係數篩選出需予以提示之投影片 為頁數 7（聖嬰年與正常年的水溫分布）、頁數 2（聖嬰現象：定義）、頁數 13（聖 嬰對臺灣的影響）、頁數 10（聖嬰現象造成的影響之二）、頁數 12（聖嬰年）與 頁數 14（史上最熱聖嬰年）。
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表 3-2. 各投影片注意力之平均數、標準差與變異係數分析結果 頁數 平均數 標準差 變異係數 備註
1 47.89 10.26 21.42%
2 51.58 8.58 16.63% ˇ 3 53.09 7.13 13.43%
4 54.70 5.07 9.27%
5 53.56 5.75 10.74%
6 53.35 6.41 12.01%
7 52.06 9.36 18.98% ˇ 8 54.07 4.78 8.84%
9 51.21 6.41 12.52%
10 50.55 7.45 14.74% ˇ 11 51.20 6.80 13.28%
12 51.42 7.15 13.91% ˇ 13 49.30 7.95 16.13% ˇ 14 48.86 6.60 13.51% ˇ 15 47.92 9.91 20.68%
16 49.55 13.01 26.26%
篩選出需要進行注意力引導之投影片後，本研究依據該投影片的學習段落定 義該投影片的視覺注視興趣區(area of interest, AOI)，如圖 3-6 所示。接著 依據受試者在每一個定義興趣區總凝視時間來決定需要提示之段落，總凝視時間 越高段落代表該段落需要花費較多學習時間，可能較為困難而需要注意力提示，
最後再由教師決定該段落需要進行注意力提示之確切位置。表 3-3 為需要引導之 投影片定義之興趣區總凝視時間，以及教師給予注意力引導的提示數量。本研究
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200,345 165,290 298,857 124,1132
2 2 4
289,119 150,737 242,251 148,277 7
304,046 114,077 171,361 112,219 13
2 3 5
190,662 113,770 118,059, 70,141 14
1 1 2
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圖 3-6. 實驗組二採用之投影片眼動興趣區劃分示例
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聖嬰現象：定義
南美洲秘魯及厄瓜多一帶的漁民用以稱呼一種異常 氣候現象的名詞。
這種氣候發生於聖誕節前後，秘魯鄰近熱帶太平洋 海域的表層海水溫度及洋流發生異常高溫變化。
漁民們為這個溫暖的洋流取了「El Niño 」名字，
在西班牙文中有「幼年基督」和「男孩」的雙重意 思，在臺灣將它翻譯成「聖嬰」現象。
頻率：平均2～7年會發生一次聖嬰現象。
時間：每次聖嬰現象維持約12～18個月。
圖 3-7. 實驗組二採用之投影片重點提示引導示例
此外，為了避免實驗組一與實驗組二因為投影片中不同的視覺注意力引導數 量差異，而影響整個實驗結果的可比較性，二組注意力的提醒數量採相同數量的 方式設計。為了方便對照腦波資料與注意力發散的投影片，故將本研究所使用之 投影片內容與每張投影片播放時間整理如表 3-4 所示。
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表 3-4. 本研究使用教材之簡報檔設計
課程投影片 圖文設計 時間(秒) 累計時間(秒)
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2.聖嬰現象：定義 文 1:43 (103) 132 3.聖嬰現象：名詞解釋 文 2:06 (126) 258 4.聖嬰現象：名詞解釋 文 1:12 (72) 330 5.聖嬰現象發生的原因（正常年） 圖、文 1:02 (62) 392 6.聖嬰現象發生的原因（聖嬰年） 圖、文 1:27 (87) 479 7.水溫分布 圖 1:53 (113) 592 8.聖嬰現象造成的影響之一 圖、文 1:07 (67) 659 9.聖嬰現象造成的影響之一 圖、文 0:43 (43) 702 10.聖嬰現象造成的影響之二 文 0:41 (41) 743 11.全球出現氣候異常 圖、文 0:44 (44) 787 12.聖嬰年 文 1:22 (82) 869 13.對臺灣的影響 文 1:42 (102) 971 14.史上最熱聖嬰年 文 1:23 (83) 1054
15.參考資料 0:10 (10) 1064
16.課程結束 0:15 (15) 1079
此外，本研究所使用之前後測學習成效評量試卷，為自編之評量測驗題，前 後測均包含 12 題選擇題，包含記憶性、理解性與應用性的題目各 4 題；每題有 四個選項，選擇其一為正確答案，並且兩份測驗題目相同，惟後測測驗卷為避免 記憶或練習效應影響學習成效評量結果，因此後測試卷採調整題目順序與答案選 項順序方式設計。本研究採用的多媒體影音教材製作與前後測評量試卷測驗題設 計，係商請三名資深的國中理科教師協助教材內容製作與測驗題審題而成，目的