第一章 緒論
1.1 研究背景與動機
近幾年來數位學習的發展日新月異，改變了以往在課堂上由教師面對 面授課的傳統教學模式，有了科技的輔助也讓數位化的教學模式越來越多 元，電腦輔助學習將課程、教材與教學結合於資訊科技中，突破了時間與 空間的限制，也輔助學習者進行更有效的學習 (王全世，2000；徐新逸，
2002)。此外，相關研究指出，應用科技輔助學習，對於學生的學習成效、
問題解決能力與批判性思考都具有非常正面的實質幫助(張奕華，2001；
Chen et al.,2013)。
在學習的過程中，學習者的注意力一直都是教育與認知心理學領域非 常重視的議題。Broadbent(1958)指出，沒有注意力(attention)就沒有有效的 識別(identification)、學習(learning)與記憶(memory)。過去研究指出學習 者在學習過程中的注意力是否集中，係影響學習者學習成效之關鍵因素 (Clark, Nguyen, & Sweller, 2006；宋淑惠，1991)。許多研究也證實學習者 的學習注意力與學習成效呈現顯著的正相關(顏永森、胡學程與柯天哲，
2011；Chen & Huang, 2013；林宓，2014)。
近年來基於生理訊號的注意力量測技術發展的非常快速，除了已經被 應用在醫學上的臨床診斷外，也被應用在情緒識別(Murugappan, Nagarajan,
& Yaacob, 2010)、學習注意力評量(Chen & Huang, 2013)、搭配眼動儀進 行注意力研究(潘鈺筠、林紀慧，2011)，以及各種諸如繪本閱讀、多媒體 學習等學習活動的注意力評估上(廖允在，2007；蘇欣欣，2013；陳冠雯，
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2014)。此外，也有研究針對如何改善過動症(Attention-Deficit Hyperactivity Disorder, ADHD) 學 習 者 注 意 力 問 題 提 出 方 法 (Bransford,1979 ； Wicks-Nelson & Israel, 2000；蘇琲雯，2001)。也有研究將腦波注意力應用 於人機介面(Man-Machine Interface)的意念控制領域上，藉以輔助具有肢 體學習障礙人士之人機互動上(Scherer R.,Muller G.R.,Neuper C.,Graimann B.,& Pfurtscheller G.，2004；Wolpaw J.R.,Birbaumer N., McFarland D.J., Pfurtscheller G. & Vaughan T.M.，2002)。也有研究利用視覺與聽覺發展注 意力量測技術，分析學習者在欣賞影片時的高低注意力變化，並據此辨識 出影片中受歡迎片段(Y.Zheng, G.Zhu, S.Jiang,Q.Huang & W.Gao, 2008；
Moon, Kim, Lee & Bae, 2012)。
雖然注意力一直都被視為是影響學習成效的關鍵因素，但受限於注意 力偵測技術的發展困難問題，過去鮮少研究發展提升學習注意力的科技輔 助工具。近幾年來由於生理訊號感測技術的蓬勃發展，已有廠商發展出成 熟的注意力感測技術。因此，本研究利用美國神念科技公司 NeuroSky 所 開發之 Mindset 腦波訊號量測耳機(NeuroSky Inc, 2012)，量測學習者在利 用影音教學影片進行學習和複習時的腦波注意力，據此發展出一套基於腦 波注意力之影音教材學習診斷系統，可以診斷出學習者觀看影音教材時之 引發低注意力影片段落，並據此引導學習者進行更有效率且精確的複習。
為了驗證此一系統的成效，為本研究比較出採用基於腦波注意力之影音教 材學習診斷系統對於提升複習學習成效及注意力的影響，本研究設計一教 學實驗，比較出採用注意力複習診斷系統的實驗組學習者與採用自主複習 診斷系統的控制組學習者在複習學習成效、複習注意力、認知負荷與複習 滿意度上的影響。
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1.2 研究目的
依據上述之研究動機，本研究利用美國神念科技公司 NeuroSky 所開 發之 Mindset 腦波訊號量測耳機，發展出一套基於腦波注意力之影音教學 學習診斷系統，據此診斷學習者利用影音教學影片輔以學習時，所產生低 注意力之影音教學片段內容，並以此作為引導學習者進行低注意力段落內 容複習的依據。為了驗證此一系統的成效，本研究並且比較採用基於腦波 注意力之影音教學學習診斷系統進行複習的實驗組學習者，以及採用自主 複習診斷的控制組學習者，驗證此一基於腦波注意力之影音教學學習診斷 系統對於提升學習者的複習學習成效、複習注意力、認知負荷與複習滿意 度的影響。此外，也進一步探討學習者採用兩種不同複習診斷機制，對於 不同性別、注意力高低，以及場地獨立與場地依賴不同認知風格學習者所 產生之複習學習成效、複習注意力、認知負荷與複習滿意度的差異影響。
綜合以上敘述，本研究之主要研究目的如下：
一、 在影音教學情境下，探討學習者採用本研究所發展之腦波注意力影音 教學學習診斷系統輔以學習，複習學習成效、複習注意力、認知負荷 與複習滿意度上是否優於採用自主複習診斷的學習者。
二、 在影音教學情境下，探討不同性別、注意力高低以及場地獨立與場 地依賴不同認知風格學習者，採用本研究所發展之腦波注意力影音 教學學習診斷系統輔以學習，在複習學習成效、複習注意力、認知 負荷與複習滿意度上是否優於採用自主複習診斷的不同性別、注意 力高低以及場地獨立與場地依賴不同認知風格學習者。
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1.3 研究問題
根據本研究之研究目的，本研究的研究問題如下：
1. 在採用影音教學影片進行學習的情境下，採用腦波注意力之影音教 材學習診斷系統以及自主複習診斷，對於學習者的複習學習成效、
複習注意力、認知負荷與複習滿意度是否具有顯著的差異?
2. 在採用影音教學影片進行學習的情境下，採用腦波注意力之影音教 材學習診斷系統以及自主複習診斷，對於不同認知風格之場地獨立 型與場地依賴型學習者的複習學習成效、複習注意力、認知負荷與 複習滿意度是否具有顯著的差異?
3. 在採用影音教學影片進行學習的情境下，採用腦波注意力之影音教 材學習診斷系統以及自主複習診斷，對於高低不同注意力學習者的 複習學習成效、複習注意力、認知負荷與複習滿意度是否具有顯著 的差異?
4. 在採用影音教學影片進行學習的情境下，採用腦波注意力之影音教 材學習診斷系統以及自主複習診斷，對於不同性別學習者的複習學 習成效、複習注意力、認知負荷與複習滿意度是否具有顯著的差異?
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1.4 研究範圍與限制
1. 探討之研究對象範圍與限制：本研究以新北市某一所國民小學三年 級學生，合計 55 位學生為研究對象，在進行教學實驗的過程中，本 研究將研究對象依據班級隨機分派為採用腦波注意力之影音教材學 習診斷系統的實驗組與採用自主複習診斷的控制組學習者，兩組皆 透過影音教學影片欣賞同一個單元的自然與生活科技課程，其他不 同年齡層的研究對象不在本研究的探討範圍，因此本研究之研究結 果，不宜過度推論至其他年齡層的學習者。
2. 探討之認知風格範圍與限制：本研究僅探討認知風格中之場地獨立 型與場地依賴型學習者，採用腦波注意力之影音教材學習診斷系統 以及自主複習診斷，對於學習者的複習學習成效、複習注意力、認 知負荷與複習滿意度的影響差異，其他認知風格不在本研究所探討 的範疇。
3. 教材內容範圍與限制：本研究主要以影音教學影片之自然與生活科 技課程進行教學實驗，實驗僅以一個單元的教材內容進行學習，因 此是否對於其他科目或更長時間的學習仍具有相同之複習學習成效 以及注意力反應，不宜作過度的推論。
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1.5 研究流程
本研究之研究流程圖如圖 1 所示。
圖 1-1 研究流程 擬定研究目的及問題
蒐集相關文獻資料
建立研究架構與假說
選定學習科目及教材
開發注意力學習診斷系統
實驗設計
選定實驗學校、對象
實驗對象分組
前測
進行線上課堂教學
蒐集受測者腦波注意力資料
後測
資料分析
結論與建議
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1.6 重要名詞釋義 1.6.1 認知負荷
認知負荷是心理學中的一種構念（construct），它是指學習者從事特 定工作時，加諸於學習者認知系統的一種負荷（Sweller, Van Merrienboer, &
Paas, 1998）。研究指出當學習者所接收的資訊量增加，認知負荷量也會跟 著增加，換句話說，當接收到的資訊量超出心智負荷容量和最大限制時，
學習者的學習成效便會有所損失(Chandler, Cooper, Pollock, & Tindall-Ford, 1998；Feinberg & Murphy，2000)。本研究使用的認知負荷量表為 Sweeler, Paas 及 Merrienboer (1998)所發展的認知負荷量表，來量測學習者的認知負 荷程度，該量表由李克特七點量尺進行評量，包含「心智努力(Mental Effort)」與「心智負荷(Mental Load)」兩個面向之量測。
1.6.2 注意力
目前國內外對於注意力的定義有非常多種形式，而其中較被廣泛所採 納的定義形式為 James William(1983)所提出的定義：「注意力是一種心靈 被佔據的狀態，以一種清晰鮮明的形式，從眾多可能的物件和思考中選擇 其中的一項」。換句話說，注意力的本質是意識的聚焦、集中與關注，也 意謂人的思緒從某些其他事物中撤退，以便有效的處理某一特定事物。黃 秉紳(2006)認為注意力是學習的基本必備因素，學習都需要注意力來增進 學習效果，透過注意力的練習，改善不夠專注的行為，方可增進學習成效。
注意力也能夠提高學習的效率，換句話說，學習越專注，越能達到學習的 效果(臺鳳英，2003）。注意力與學習之間有著非常緊密的關係，人藉由 感官接受的訊息只有被注意到，才能進一步的被處理與保留(Broadbent, 1958；鄭昭明，2006)。
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1.6.3 複習診斷
本研究所發展之基於腦波注意力之影音教材學習診斷系統係透過取 得每一位學習者觀看影音教材影片內容的時間過程，並以腦波注意力監測 系統對應之學習者每秒鐘腦波注意力數值的變化進行比對，以低於整體平 均值一段時間的方式，診斷出每位學習者在影音教學過程中低注意力影片 內容段落，接著引導學習者複習低注意力影片內容段落，進而達成有效之 複習目的。
1.7 論文架構
本論文包含緒論、文獻探討、研究方法、實驗結果與分析、結論與未
本論文包含緒論、文獻探討、研究方法、實驗結果與分析、結論與未