第一章 緒論
建構理論指出，學生的學習過程為自我探究並知識建構的歷程。基於建構理 論，本研究探討學生在解題過程中，因為迷思概念所導致的認知衝突，是否會在 閱讀答案的過程中自我調解，進而使認知負荷減少，並將此認知歷程反映在後續 文章閱讀行為以及生理行為（瞳孔凝視面積變化率）上，最後建構屬於個體的知 識，達到更好的學習結果。此章節將分別敘述本研究的「研究背景與動機」、「研 究目的與待答問題」、「研究範圍與限制」、「研究的重要性」與本文中關鍵詞的「名 詞解釋」，讓讀者能夠了解本研究的架構、限制與內容，以及各關鍵詞在本研究 中的定義。
第一節 研究背景與動機
在台灣的教育體制下，學生求學過程中不免俗地經歷難以細數的考試和測驗。
拿到答案卷的那一剎那，一定會因為自己錯誤的答案感到錯愕和驚慌。然而，根 據概念改變理論，個體因為具有先備迷思概念而導致認知衝突，進而產生概念改 變。如同建構理論所描述的，讓個體在先備知識的基礎上建立屬於自己的新知識，
是較有效果的學習歷程。
迷思概念持續存在於每位學習者的心中，即使是各專業領域的大學畢業生，
對於所屬的領域科目仍會有不少迷思概念存在（Dikmenli,2009）。因此，如何破 解迷思概念對於教師而言是一項重大的挑戰。1980 年代，Sweller 學者提出認知 負荷理論，認為教師應降低學生學習的認知負荷，使學生可以將工作記憶進行有 效的分配。據此，是有效的教學方法應該是能讓學習者的認知結構產生衝突並進 行調解，促使學習者降低學習時的認知負荷。
在認知負荷理論與建構論的背景理論支持下，本實驗設計以迷思概念的是非 題題型進行測驗，將受測者分為實驗組與控制組，實驗組給予試題答案閱讀，而 控制組沒有經歷此步驟。比較實驗組與控制組兩個組別在閱讀後續文章相關概念
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的眼動模式是否有所差異，以及答案的提供是否會造成實驗組的受測者有較好的 學習成效。由於實驗組的受測者在實驗過程中會經歷答案的閱讀過程，透過答案 的提供使受測者經歷認知衝突，本研究也進一步檢視實驗組的受測者在第一次閱 讀題目以及第二次閱讀題目含答案時，瞳孔凝視面積變化率是否會有所差異，以 及實驗組有無經歷認知衝突兩種情況下（即測驗題目是否答對），受測者的眼動 模式差異；最後檢驗此差異是否會與後續文章閱讀歷程的眼動模式相關。
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第二節 研究目的與待答問題
本研究目的有以下兩項，第一為測驗答案的提供是否可以造成受測者的認知 衝突及概念改變，並呈現在「瞳孔凝視面積變化率」此項眼動指標上，第二為根 據認知負荷理論，遭遇認知衝突的受測者是否會自動調解此一衝突，產生概念改 變以降低其認知負荷，並且將此結果反映在後續文章相關概念區域的閱讀認知行 為上。根據這兩項目的，本研究提出以下五個問題，如下所述：
1. 認知負荷（受測者主觀感受題目的困難度）是否可以從眼動指標得知，例如：
瞳孔凝視面積變化率、第一次閱讀凝視時間等，這些指標是否會和題目困難 度的五點量表分析結果呈現正相關？
2. 經歷認知衝突的實驗組（即前測後被給予答案閱讀的受試者）是否比未經歷 認知衝突的控制組(即前測後沒有給予答案的受試者）在閱讀文章時有不同的 眼動模式，並且有較好的學習成效？
3. 實驗組的受測者在第一次閱讀題目與第二次閱讀題目含答案間，其眼動模式 是否會有所差異？
4. 實驗組的受測者發現正確答案和作答答案不一致時（即作答錯誤），是否會 因為產生概念衝突，比起發現作答正確的受試者有較大的瞳孔凝視面積變化 率、較久的總凝視時間，以及較大的凝視時間對總凝視時間百分比？
5. 實驗組中，有無經歷認知衝突的眼動模式是否會反應在後續閱讀與前測概念 相關之文章的過程中？
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第三節 研究限制
受到研究對象與研究工具的影響，本研究結果可能會有以下幾點限制：
1. 眼球追蹤技術的假設為眼睛注視的範圍即為注意力集中的位置，其他影響注 意力的因素則不在此研究的討論範圍內。
2. 本研究的對象為修習完大一普通生物學遺傳相關課程的生命科學系大一學生，
因此具備一定程度的先備知識，無法類推至其他先備知識較不完整或缺少的 學生上面
第四節 研究的重要性
此節將根據研究儀器的選擇以及科學教育的兩個面向探討研究的重要性。
1. 本研究選用眼動儀，並嘗試利用眼動指標找出受測者有無經歷認知衝突的歷 程。過於對於認知衝突的研究多是選用 EEG、fMRI 等儀器進行偵測，藉由觀 察受測者的腦波變化找出產生認知衝突的部分。相較於這些儀器，眼動儀的 優點為其具有的方便性且藉由受測者的凝視點位置，可以對於產生認知衝突 的文本區域有更精密的定位，因此若能找出呈現受測者認知衝突的眼動指標，
對於未來的相關研究將會有所助益。
2. 根據理論，學生產生認知衝突後將會導致更高的認知負荷，若能藉由答案的 提供調解此一衝突，降低學生閱讀文本的認知負荷，預測學生將會有更好的 學習成效。因此，若能藉由眼動指標找出科學文本中容易使學生產生認知衝 突的部分，教師即可以在教學的設計方面調解學生因為認知衝突導致的認知 負荷，對於學生的學習有所助益。
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第五節 名詞解釋
1. 建構理論
根據von Glasersfeld(1989)提出的建構論主要包括以下兩項原則。第一原則：
知識並非被動地接受而來，而是由學習者主動建構而成；第二原則：認知的產生 是適應性的，是從經驗得來的。
2. 認知負荷理論
認知理論在80年代由Sweller學者提出，以訊息處理理論（information processing theory）為此理論的背景，假設學習者的記憶量有限，因此認知負荷 將會隨著測驗的困難度而提升。學習者因應此一現象，需要將工作記憶作有效的 分配，教師的教學也必須盡量降低認知負荷，使學生可以在認知負荷小的情況下 進行學習。
3. 迷思概念
迷思概念指的是概念改變或者是和現今科學家所持的不同科學觀點。而迷思 概念有許多不同的來源，如以下所述：
＊從每天的生活經驗或者是觀察得來
＊從概念性的思考得來，也就是和先前的概念作連結，並在研究中發現或是即時 察覺，針對科學性的現象做出的解釋
＊從課本中的圖表或是敘述得來
＊從老師或是實習老師得來
迷思概念會導致更多錯誤的原因為不正確的呈現，因此學生的先備知識或者 是存在的迷思概念可能會阻止有效的學習。
6 4. 認知衝突
認知衝突是對於學習者認知結構訊息所產生的矛盾意識。認知衝突發生在學 習者無法利用已具備的概念去解決問題，必須進一步學習一個新的概念之時。這 是一個認知失衡造成的結果且對於修正認知結構是必要的。學者指出認知衝突發 生的情況下可能會導致學習過程的困難、問題等。如果衝突過多的情況下，或許 會使學習者產生退怯、焦慮或者是失落感。
5. 眼球追蹤技術
眼動追蹤（eye tracking technique）技術藉由眼動數據的提供，使研究者可 以即時探討受測者認知思考歷程。該方法廣泛地被應用在瞭解閱讀歷程、問題解 決等相關的議題，並利用眼動儀偵測所得的資料，檢驗不同認知測驗的過程。因 此，以眼動儀記錄的方式來探討受測者在閱讀、解題、教學內容的處理及問題解 決時的認知歷程，實為可行且直接的方法。
6. 細胞分裂
細胞分裂分為有絲分裂與減數分裂，本研究所使用的閱讀材料與迷思概念題 目的內容為描述有絲分裂各個階段。體細胞藉由有絲分裂產生新細胞或是修補衰 老或耗損的細胞。有絲分裂的過程包括：前期（染色體複製）、中期（染色體排 列於細胞中央）、後期（姊妹染色體分離）以及末期（細胞質分離，形成兩個染 色體與遺傳物質相同之子細胞）。
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