視覺動作統整能力

由於本研究之科技使用，不論是電腦組的滑鼠使用、觸控組與動感組的觸控 螢幕使用、動感組的重力感測器使用均仰賴視覺刺激與大量的手部操作（包含手 指與手臂），因此本研究擬將視覺動作統整能力納為研究變項之一。本節就視覺 動作統整能力作介紹，內容包括其理論基礎、與學習的關係、與操作任務的關係。

一、 理論基礎

兒童的動作發展在最早期時，一些動作的產生或反射（如嬰兒的踢腿）被提 出其內在歷程的運作與經驗無關，但隨著年紀的增長許多動作開始需要涉及知覺 與多個系統，如抓握需要協調視覺、觸覺與手部肌肉(Robert, Rita, & Robert, 1991)。

在兒童的學習中，Kephart(1971)強調知覺學習與動作學習間高度相關，提出「知 覺動作說」，認為抽象的認知作用乃根源於具體的肌肉活動，因此他說：「行為發 展始自肌肉活動，而且吾人所謂高層次的行為，也是植基於低層次的動作，因此 較高級的活動係以肌肉的活動為基層的結構。」（引自許天威，1986）他並將學 習過程分為下列六階段：

1. 大肌肉動作期（Gross-motor Stage）

2. 動作－知覺期（Motor-perceptual Stage）

3. 知覺－動作期（Perceptual-motor Stage）

4. 知覺期（Perceptual Stage）

5. 知覺－概念期（Perceptual-conceptual Stage）

6. 概念期（Conceptual Stage）

這些發展階段及動作－知覺作用階段為學習的基本階段，若此基本階段有所 缺陷時，將影響兒童的學習速度及學習成就。由此可知，兒童早年的肌肉發展與 動作反應，為一切學習與行為的開端。Kephart 更進一步指出任何的學習活動皆 包括下列輸入、統整、輸出、回饋四個過程（引自許天威，1986）：

1. 輸入（Input）：指感官接受訊息的刺激而產生神經衝動，並傳入神經中

17

樞。

2. 統整（Integration）：指個體接收各式各樣的訊息後之心理歷程為輸入中 樞神經，由腦部加以組織整理，並將舊經驗與新刺激連結組合而形成一 個完形。

3. 輸出（Output）：指個體認知過程中，由刺激之感受與統整之後，引起動 器反應的動作。

4. 回饋（Feedback）：指對動作反應的核對功能，促進此知覺作用構成連鎖 過程，並使知覺作用越趨精密正確。

在完成一工作任務時，動作與知覺的配合順序是：先由動作領導知覺，待知 覺作用發展完成後，再由知覺作用指揮動作，以促進動作的執行。例如，開始時 兒童雙手操弄環境中的事物，眼睛則跟隨著手的接觸與操弄而移動，以此了解環 境中的事物，Kephart 稱為「手－眼活動」（Hand-eye Activities），在此過程中動 作與知覺的配合極為重要。

而在眾多知覺之中，視覺又被發展心理學者認為是最重要的感官，目前已經 確知視覺系統在新生兒時期以發展得相當健全(Robert et al., 1991)。在視覺與動作 的理論中，Getman(1965)提出視覺動作發展（Visual Motor Development）及視知 覺發展（Visual Perception Development）理論，與 Kephart 同樣強調知覺與動作 的發展具有密切的關係。Getman 指出個體動作與知覺的發展循著一定的順序而 生，前一階段的發展乃是後一階段的基礎。而在指導兒童各種知動學習上，又以 視覺動作統整能力（Visual-motor Integration / Visuomotor Integration）最重要。他 認為學習程序可分為下列九個系統階段，稱為「視動模式（Visuomotor Model）」

且可分為兩部份，第一部份說明知覺動作的發展，為第 1.至第 7.階段、第二部 份則在說明智能的發展及第 8.及 9.點，詳細列出如下（引自張英鵬，1997）：

1. 天賦反射系統（Innate Responses system）：個體一出生即具有的反應，是 一切學習活動的基礎， 包括有：頸緊張反射動作（Tonic Neck Reflex）、

震驚反射動作(Startle Reflex)、眼瞼及瞳孔對光線反射動作（Light Reflex）、

18

握物反射動作（Grasp Reflex）、靜位－運動反射動作（Stato-kinetic Reflex）、 肌伸張反射動作（Myotatic Reflex）等。

2. 一般動作系統（General motor system）：此階段的基本動作技能包括爬

（Creeping）、走（Walking ）、跑（Running）、跳（Jumping）、跑跳（Skipping）

及單腳跳（Hopping）六項。兒童須熟練此系統的動作技能才會協調，以 進行更高層次的學習活動。

3. 特殊動作（Special Motor System）：學習前兩個階段的動作之後，使再進 行眼－手協調動作（Eye-hand Relationship）、雙手同時運作（Combinations of Two Hands Working Together ）、 手 － 腳 協 調 動 作 （ Hand-foot Relationship），發音與表情姿態關聯（Voice 和 Gesture Relationship）等 技能的學習。

4. 眼球動作系統（Ocular Motor System）：本階段的發展重點在於雙眼的配 合移轉與運作，所必備的視覺技能有注視（Fixation）、移視（Saccadic）、

追視（Pursuits）、環視（Rotation）。

5. 說話－動作系統（Speech Motor System）：語言－動作與聽覺統整包括三 項能力：牙牙發聲（Babbling），模仿的發聲（Imitative Speech）、自創的 發聲（Original speech）。雖然此模式著重於視覺，但 Getman 認為視、聽、

說三方面的配合，有助於知覺的發展。

6. 視覺認知系統（Visualization System）：個體由視覺與聽覺及其他感官所獲 得的印象可以再生（Recall），此種能力可分為兩種：a.即刻的視覺影像

（ Immediate Visualization ）； b. 過 去 與 未 來 的 視 覺 影 像 （ Past-future Visualization）。

7. 知覺動作（Perception）：知覺作用為前述各階段內各種能力逐層發展而成，

若前述能力的發展有困難，則容易導致知覺作用的障礙。

8. 認知作用（Cognition）：由於視覺形象的統整可以構成認知，因此經由各 知覺作用的統整，進而構成個體的認知能力。

19

9. 符號化與抽象的過程（Symbolic & Abstract Processes）乃至智能的發展

（Intellectual Development）。

由 Kephar 與 Getman 的理論可知視覺與動作之間的關係，而連結兩者的能力 即視覺統整能力，此能力與應與學習有極大的關係。至於實際會作用於何種學習 與其作用機制為何，則因後續研究而逐漸明朗化，在此將繼續說明。

二、 視覺動作統整能力與學習

由上述視覺動作統整能力的機制可想見，此能力應該會與手部相關的學習行 為有相當程度的正相關，而許多研究也已經以實徵的研究宣稱視覺動作統整能力 對手寫能力（Handwriting Skill）與閱讀能力有顯著的影響(Barnhardt et al., 2005;

Contreras-Vidal, Bo, Boudreau, & Clark, 2005; Daly et al., 2003; Goldstein & Britt, 1994)。。另外，數學學習成就也被指出與視覺動作統整能力有關(Barnhardt et al., 2005; Goldstein & Britt, 1994; Kulp, 1999; Sortor & Kulp, 2003; S. A. Vogel, 1990)，

原因可能由於數學計算均須使用紙筆且低視覺動作統整能力的學生在幾何圖形 的抄畫上也較容易遇到困難(Sortor & Kulp, 2003)。進一步的研究可以發現，以上 趨勢在控制認知層次後依然存在，但年齡上在幼稚園至國小低年級階段最為明顯 (Kulp, 1999)，因此視覺動作統整能力時常被作為早期學習障礙的指標之一(S. A.

Vogel, 1990)。

三、 視覺動作統整能力與操作任務

使用科技輔助學習時必定要進行許多複雜的手部操作行為，以視覺動作的觀 點來看，當行為者需要執行特定的簡單動作（如抓取或將手伸至特定位置）時有 可能有兩種理論架構：第一種是「空間－動作對應（Spatial-to-motor Map）」，即 是將空間座標（Spatial Coordinate）轉換為轉動關節的指令，屬於反向動作模式

（Inverse Kinematic Model）。此種模式需要不斷地由視覺回饋計算目標所在和當 前位置，並將兩者的差距向量轉換成關節轉動的指令以行經正確的軌跡；第二種 是「動作－空間對應（Motor-to- spatial Map）」，即是將當前的手臂位置用動作座

20

標（Motor Coordinate）轉換為空間座標使整個系統預測當前軌跡的空間結果，

是一種順向動作模式（Forward Kinematic Model）。感官的回饋提供手部當前位 置以利調整動作－空間對應，並同時提供手部動作的資訊以利調整空間－動作對 應(Bullock, Grossberg, & Guenther, 1993)。而其實許多操作任務所需的轉換機制 遠比上述的簡單動作對應還要複雜得多。例如任務為將滑鼠指標移至電腦螢幕的 指定地點時，空間－動作對應的精準度不只會被本身感官的不契合（Incongruency）

影響，還會被滑鼠的感測器輸入所影響，使得操作更加困難(Bo et al., 2006)。

若根據以上理論檢視本研究，本研究之不同科技使用組別其操作任務複雜程 度會因滑鼠使用、觸控螢幕使用、重力加速度感測器的使用而有所不同，因此視 覺動作統整能力對學習成效的影響於各科技使用組別會有所不同。回顧相關的研 究，Lane 和 Ziviani (2010)在研究影響學生使用滑鼠的變因時其研究結果即顯示 視覺動作統整能力確實會影響到學生操作滑鼠的速度、流暢度（Fluency）、與精 確度（Accuracy）；Kane, Jayant, Wobbrock, 和 Ladner (2009)利用行動裝置輔助 視知覺或動作能力缺陷者的日常生活，且有正面的效應。雖然本研究由本章第一 節之文獻探討可預期平板電腦特性或許可以彌補視覺動作能力的差距，但此些研 究都並未進一步討論科技使用是否會影響使用電腦或平板電腦輔助教學時的學 習成效，因此本研究希望由資料分析結果試圖找尋可能的答案。

21