第三章 研究方法與設計
第二節 研究設計
壹、 研究架構
本研究設計為調查研究設計，以魏氏兒童智力量表（WSIC–IV）及 研究者自編之心智旋轉測驗來調查學生的空間能力，並利用眼動儀記錄 學生在進行心智旋轉測驗時的眼動行為，藉此探討學生的眼動行為是否 因為能力或性別的不同而有差異。研究的自變項包含身分、能力、性別，
依變項為心智旋轉測驗的答對率、答題速度與相關眼動數據，共有五項 調查，研究架構圖如圖 3-1：
圖 3-1 研究架構圖
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貳、 研究流程 一、 探索準備階段
閱讀國內外與空間能力、心智旋轉測驗、眼動儀、神經心理等相關 主題之文獻與書籍，瞭解目前的研究趨勢，並進行比較與探索，思考研 究價值後聚焦於學生的答題反應之研討，提出可行的量化方式。
二、 研究設計階段
運用眼動儀的輔助，藉以探索學生在進行心智旋轉測驗的思考歷程，
比較學生在性別、空間能力間的差異，並根據文獻進行研究工具的篩選 與研究方式的設計。
三、 數據收集階段
尋找及聯繫研究學生，取得家長、導師及相關行政單位同意後，到 各校進行學生空間能力的施測，根據學生的不同空間能力進行能力分組，
而後再進行心智旋轉測驗及眼動數據的收集，同時彙整相關資料，預計 以 4~8 週的時間完成。
四、 綜合分析階段
整理調查後收集之量化資料，進行結果分析與統計，歸納研究結論，
並將研究內容撰寫成冊，提供未來相關研究之參考。
綜合上述四項研究階段，本論文之研究時程之甘特圖如圖 3-2 所示，
而研究流程如圖 3-3 所示。
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參、 研究對象
本研究為立意取樣，挑選臺北市的六年級就讀國民小學之在學學生，
包含被臺北市鑑輔會鑑定認可的一般智能資優班學生及普通班學生，男 生與女生的人數比例約為 1：1，參與研究者必須具有正常視力或經矯正 後具有正常視力者，且身心正常的學生。
參與對象總數為 123 人，男生 60 人、女生 63 人，為了減少不同地 區的社經地位及生活水平之誤差，本研究分別就臺北市東區、西區、南 區、北區、中區至少取一所學校作為本次的研究對象，並且分別以知覺 推理能力及心智旋轉能力將學生分成高、中、低組，詳見下表 3-10、表 3-11、表 3-12。
表 3-10
學生人數統計摘要表(知覺推理能力)
性別 知覺推理 高 中 低 總計
女生 15 19 29 63
男生 15 13 32 60
總計 30 32 61 123
表 3-11
學生人數統計摘要表(心智旋轉能力)
性別 心智旋轉 高 中 低 總計
女生 19 18 19 56
男生 24 12 12 48
總計 43 30 31 104
註:本研究以學生的心智旋轉能力來分析學生的眼動行為，因部分學生的 眼動數據的取樣率不佳，因此刪除 19 筆不良數據，只採計 104 筆數據進 行分析比較。
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(三) 研究材料
自編心智旋轉測驗(紙本)，依複雜度 a~e 分成五個回合，每回合 10 題，共計 50 題，詳見附錄一。
(四) 研究對象
本研究以某一所國小之所有六年級學生為樣本進行調查，共計 143 位學生。
(五) 自變項
學生在心智旋轉測驗所填寫的答案(正確、錯誤)。
(六) 依變項
經由統計分析所得到的測驗信度、效度、難度及鑑別度。
二、 調查二
(一) 研究目的
了解資優生與普通生知覺推理及心智旋轉能力的表現與分布。
(二) 研究問題
1. 資優生與普通生的知覺推理能力是否有顯著差異?
2. 資優生與普通生的心智旋轉能力是否有顯著差異?
3. 資優生與普通生的知覺推理能力的現況為何?
4. 資優生與普通生的心智旋轉能力的現況為何?
5. 學生的知覺推理指數與其分測驗的現況為何?
(三) 研究材料
自編心智旋轉測驗(電腦化)，依難度及複雜度 a~e，依序呈現題 目，共計 50 題，詳見附錄六。
(四) 研究對象
對台北市國小六年級的資優班及普通班學生進行立意取樣，招 募普通班 81 位(男 41 人、女 40 人)、資優班 42 位(男 19 人、女 23 人)，共計 123 位學生。
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(五) 自變項
學生的身分(資優生、普通生)。
(六) 依變項
魏氏兒童智力量表的知覺推理指數及自編心智旋轉測驗的答對 率。
三、 調查三
(一) 研究目的
探討學生在心智旋轉測驗的答題反應之現況、差異及關聯。
(二) 研究問題
1. 不同知覺推理能力及不同性別學生在答題時間及答對率的現 況為何?
2. 不同知覺推理能力及不同性別學生在答題時間及答對率在組 別及性別上的差異為何?
3. 不同知覺推理能力及不同性別學生在答題時間及答對率在組 別及性別上的關聯為何?
(三) 研究材料
自編心智旋轉測驗(電腦化)，依難度及複雜度 a~e，依序呈現題 目，共計 50 題，詳見附錄六。
(四) 研究對象
對台北市國小六年級學生進行立意取樣，男生 60 位、女生 63 位，共計 123 位學生。
(五) 自變項
學生的知覺推理能力(高組、中組、低組)及性別(男、女)。
(六) 依變項
學生在自編心智旋轉測驗的答題時間與答對率。
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四、 調查四
(一) 研究目的
探討學生在不同複雜度題型心智旋轉測驗的答題反應之現況、
差異及關聯。
(二) 研究問題
1. 不同知覺推理能力及不同性別學生在不同複雜度題型的答題 時間及答對率的現況為何?
2. 不同知覺推理能力及不同性別學生在不同複雜度題型的答題 時間及答對率在組別及性別上的差異為何?
3. 不同知覺推理能力及不同性別學生在不同複雜度題型的答題 時間及答對率在能力及表現上的關聯為何?
(三) 研究材料
自編心智旋轉測驗(電腦化)，依難度及複雜度 a~e，依序呈現題 目，共計 50 題，詳見附錄六。
(四) 研究對象
對台北市國小六年級學生進行立意取樣，男生 60 位、女生 63 位，共計 123 位學生。
(五) 自變項
學生的知覺推理能力(高組、中組、低組)及性別(男、女)。
(六) 依變項
學生在不同複雜度之自編心智旋轉測驗的答題時間與答對率。
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五、 調查五
(一) 研究目的
探討學生眼動行為之現況、差異、關聯及歷程。
(二) 研究問題
1. 不同心智旋轉能力及不同性別學生在「關鍵區」、「題目」、「非 關鍵區」的凝視時間及凝視次數之現況為何?
2. 不同心智旋轉能力及不同性別學生在「關鍵區」、「題目」、「非 關鍵區」的凝視時間及凝視次數在組別及性別上的差異為何?
3. 不同心智旋轉能力及不同性別學生在「關鍵區」、「題目」、「非 關鍵區」的凝視時間及凝視次數在組別及性別上的關聯為何?
4. 不同心智旋轉能力及不同性別學生在「關鍵區」、「題目」、「非 關鍵區」的凝視路徑圖及凝視熱區圖的歷程表現有何特徵?
(三) 研究材料
以自編心智旋轉測驗(電腦化)，依難度及複雜度 a~e，依序呈現 題目，共計 50 題，詳見附錄六，並以眼動儀蒐集學生的眼動數 據。
(四) 研究對象
對台北市國小六年級學生進行立意取樣，男生 56 位、女生 48 位，共計 104 位學生。
(五) 自變項
學生的心智旋轉能力(高組、中組、低組)及性別(男、女)。
(六) 依變項
學生在自編心智旋轉測驗「關鍵區」、「題目」、「非關鍵區」的 凝視時間及凝視次數；學生在自編心智旋轉測驗的凝視路徑圖 及凝視熱區圖。
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伍、 調查流程
根據本研究設計的五項調查，研究者在實際施測階段分成下列五個 步驟，詳述如下：
一、 步驟一：心智旋轉測驗普查
根據研究者自編的心智旋轉測驗，為了取得測驗的信效度，研究者 以紙本的方式對某一學校全六年級學生進行普查，預計每位學生的施測 時間為 30 分鐘。
二、 步驟二：知覺推理能力分組
為了取得魏氏兒童智力量表的知覺推理（PRI）分測驗的量化分數，
研究者將於正式進行心智旋轉測驗之前，先進行魏氏兒童智力量表裡圖 像設計、圖畫概念、矩陣推理此三個分測驗的個別施測，預計施測時間 為 30 分鐘。
統計每位學生的知覺推理指數（PRI），將學生區分為三個組別，對 照常模後將平均數以上 0.5 個標準差的學生，當作本研究的「知覺推理 能力高組」，介於平均數上下 0.5 個標準差的學生，當作本研究的「知覺 推理能力中組」，而將平均數以下 0.5 個標準差的學生，當作本研究的「知 覺推理能力低組」。
三、 步驟三：眼動儀校正
本研究利用學生進行電腦化的心智旋轉測驗時，以具有高速攝影功 能的眼動儀收集學生進行測驗時左右眼的眼動資料，時間單位為毫秒
（ms），研究時學生以使用無線滑鼠進行作答。
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正式時間前，研究者先向學生說明研究程序、作答方式及時間限制，
使學生能了解研究的整體狀況，並簽屬研究同意書，為了有效收集眼動 數據，電腦螢幕的擺設以盡量避開窗戶、避免反光為優先，並調整學生 的椅子高度及桌椅間距，使其不易晃動且高度適中，並以頭部固定器固 定學生的頭部，使其舒適且不會大幅移動，接著進行眼動儀九點校正技 術，整體校正時間，預計約 5~10 分鐘。
四、 步驟四：正式測試
以 Tobii Studio 程式，在螢幕上呈現自編心智旋轉測驗，請學生以無 線滑鼠作答，預計歷時 30 分鐘。作答完畢後，為了感謝學生的參與，發 放 200 元便利商店禮卷及可愛小禮物做為謝禮。
五、 步驟五：心智旋轉能力分組
統計每位學生的在進行心智旋轉測驗的得分，將學生區分為三個組 別，對照整體分數，後將平均數以上 0.5 個標準差的學生，當作本研究 的「心智旋轉能力高組」，介於平均數上下 0.5 個標準差的學生，當作本 研究的「心智旋轉能力中組」，而將平均數以下 0.5 個標準差的學生，當 作本研究的「心智旋轉能力低組」。
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