不同學科背景大學生觀看「細胞擴散作用」教學動畫一和動畫二之眼球

本節主要探討 74 位不同學科背景之學生，在觀看「細胞擴散作用」教學 動畫一時眼球追蹤系統所記錄資料及觀看動畫時的視線軌跡。主要探討不同學 科背景之大學生在觀看教學動畫時眼球凝視點次數、凝視點時間、文字與動畫 區凝視時間的百分比、凝視動畫與文字的平均時間值與視線軌跡有何差異與不 同學科背景之大學生在觀看教學動畫時，眼球追蹤資料及視線軌跡與細胞擴散 作用概念建構有何關係。本研究將每各動畫分成文字區和動畫區及關鍵區，文 字區和動畫區的眼動資料蒐集，主要是想以科學數據來證明不同學科背景學習 的偏好。另外，關鍵區主要為科學概念的關鍵文字或動畫，關鍵區呈現的是某 概念的核心意義，本研究認為受試者若在關鍵區凝視時間較長，概念上獲得可 能較容易。

一、眼球追蹤資料動畫與文字區之範圍與統計資料

「細胞擴散作用」動畫一的網路學習課程，其動畫與文字區計算範圍，如 圖 4­2­1；關鍵區範圍，則如圖 4­2­2。「細胞擴散作用」動畫二的網路學習課 程，其動畫與文字區計算範圍，如圖 4­2­3；關鍵區範圍，則如圖 4­2­4。

圖  4­2­1「細胞擴散作用」動畫一 的動畫與文字區範圍

圖  4­2­2「細胞擴散作用」動畫一的 關鍵區範圍

圖  4­2­3「細胞擴散作用」動畫二 的動畫與文字區範圍

圖  4­2­4「細胞擴散作用」動畫二的 關鍵區範圍

二、不同學科背景大學生眼球追蹤資料之敘述性統計與變異數分析 分析

由表 4­2­1 可發現，在「文字區的凝視點次數、凝視時間與凝視時間百分 比」及「關鍵區凝視點次數」項目，生物相關學科背景大學生的平均數都大於 理工和人文相關學科背景大學生；而在「動畫區的凝視點次數、凝視時間與凝 視點平均時間」、「文字區凝視點平均時間」、「凝視總時間」及「關鍵區的 凝視時間與凝視點平均時間」項目，理工相關背景大學生的平均數大於生物和 人文相關學科背景大學生；而在「動畫區凝視時間百分比」項目，人文相關背 景大學生的平均數大於生物和理工相關學科背景大學生。由關鍵區凝視點平均 時間顯示，理工和生物相關學科背景大學生花較多的時間注視關鍵區。

動畫區 文字區

關鍵區

關鍵區 關鍵區

關鍵區

動畫區 文字區 文字區

動畫區

進行 F 考驗的結果，有「文字區的凝視點次數、凝視時間與凝視時間百 分比」、「動畫區的凝視點平均時間與凝視時間百分比」、「凝視總時間」及

「關鍵區的凝視時間與凝視點平均時間」項目的 Effect size 值達低度效果。表 示不同學科背景大學生在「細胞擴散作用」動畫一與動畫二之和的眼球追蹤資 料中，其「文字區的凝視點次數、凝視時間與凝視時間百分比」、「動畫區的 凝視點平均時間與凝視時間百分比」、「凝視總時間」及「關鍵區的凝視時間 與凝視點平均時間」項目達低度差異。

表 4­2­1「細胞擴散作用」動畫一與動畫二之和的眼球追蹤資料敘述性統計與

生物相關  25  2212.72  1264.81  .294  .746  .008  理工相關  25  2366.48  1455.73 

動畫區凝視

生物相關  25  467.80  573.30  1.070  .348  .029(s)  理工相關  25  414.92  411.26 

文字區凝視

生物相關  25  157.20  63.74  .822  .444  .023(s)  理工相關  25  160.59  82.49 

生物相關  25  2680.52  1347.06  .597  .553  .017(s)  理工相關  25  2781.40  1446.90 

凝視總時間

人文相關  24  2353.17  1495.81 

生物相關  25  13.04  8.01  .208  .813  .006  理工相關  25  12.20  6.87 

關鍵區凝視

點次數 人文相關  24  11.71  7.02 

生物相關  25  1819.48  1301.29  .461  .633  .013(s)  理工相關  25  1952.64  1453.96 

關鍵區凝視

時間 人文相關  24  1593.58  1190.56

生物相關  25  134.76  35.64  1.337  .269  .037(s)  理工相關  25  159.98  114.87 

關鍵區凝視 點平均時間

人文相關  24  126.65  41.66  註：1. ^＊ p<0.05 , ^{＊ ＊} p<0.01, ^{＊ ＊ ＊} p<0.001 

2. partial eta square 值中，0.01 <η ² < 0.0588, partial eta square =small(s); 

0.0589 <η ² < 0.1379, partial eta square =medium(m);  η ² >0.1380, partial eta  square =large(l) 

三、不同學科背景大學生之視線軌跡分析 

一位代號 A 的生物學科相關背景大學生觀看「細胞擴散作用」動畫一之 視線軌跡，如圖 4­2­5。一位代號 B 的生物學科相關背景大學生觀看「細胞擴 散作用」動畫二之視線軌跡，如圖 4­2­6。選擇的依據為研究者以量化研究結 果來找出該組典型學習者的視線軌跡。

圖 4­2­5 生物學科背景大學生在「細 胞擴散作用」動畫一的凝視路徑示意 圖

圖 4­2­6 生物學科背景大學生在「細 胞擴散作用」動畫二的凝視路徑示意 圖

由圖可以得知生物學科相關背景大學生在圖 4­2­5 的文字區和動畫區都有 較多的凝視點次數；在圖 4­2­6 關鍵區中的文字部分和動畫部分都有較多的凝 視點次數(圓圈越大表示停留時間越久)。 

(二)理工學科相關背景大學生之視線軌跡分析

一位代號 C 的理工學科相關背景大學生觀看「細胞擴散作用」動畫一之視線

軌跡，如圖 4­2­7。一位代號 D 的理工學科相關背景大學生觀看「細胞擴散作 用」動畫二之視線軌跡，如圖 4­2­8。選擇的依據為找該組大部分學習者有類 似軌跡之典型學習者其視線軌跡。

圖 4­2­7 理工學科背景大學生在「細 胞擴散作用」動畫一的凝視路徑示意 圖

圖 4­2­8 理工學科背景大學生在「細 胞擴散作用」動畫二的凝視路徑示意 圖

由圖可以得知理工學科相關背景大學生，在圖 4­2­7 主要注意力在動畫 區，動畫區平均凝視點時間(mean fixation duration)較長；在圖 4­2­8 關鍵區中 的文字部分和動畫部分都有較多的凝視點次數(圓圈越大表示停留時間越久)。 

(三)人文學科相關背景大學生之視線軌跡分析

一位代號 E 的人文學科相關背景大學生觀看「細胞擴散作用」動畫一之 視線軌跡，如圖 4­2­9。一位代號 F 的人文學科相關背景大學生觀看「細胞擴 散作用」動畫二之視線軌跡，如圖 4­2­10。選擇的依據為找該組大部分學習者 有類似軌跡之典型學習者其視線軌跡。

圖 4­2­9 人文學科背景大學生在「細 胞擴散作用」動畫一的凝視路徑示意 圖

圖 4­2­10 人文學科背景大學生在「細 胞擴散作用」動畫二的凝視路徑示意 圖

由圖可以得知人文學科相關背景大學生，在圖 4­2­9 在文字區有較多的凝 視點次數；在圖 4­2­10 在關鍵區的文字部分有較多的凝視點次數  (圓圈越大 表示停留時間越久)。

由以上的視線軌跡可以發現，生物與理工相關背景大學生在觀看「細胞擴 散作用」動畫一和動畫二的關鍵區凝視相似，與人文學科相關背景大學生的注 意力分佈不同。

四 不同學科背景大學生在細胞擴散作用之概念建構分析

「細胞擴散作用」動畫教學主要是讓學習者能具備有粒子的概念和分子從 高濃度往低濃度擴散的概念。細胞擴散和滲透作用開放式問題的第 1 題「什麼 是擴散作用？請舉例」第 3 題「請您預測一下，當滴入一滴糖水進入水後，接 下來會有什麼樣的情況發生？請您解釋為什麼？並請畫出您此時此刻腦海中所 呈現的影像或圖形？」主要探討學習者是否有粒子的概念，分子從高濃度往低 濃度擴散的概念是屬於抽象、微觀、物質與過程的心智架構，概念建構分析，

如表 4­2­2。

表  4­2­2 不同學科背景大學生是否有細胞擴散作用概念的概念建構分析表

2.16  2.44  2.12  2.52  1.38  1.92

3、請您預測一下，當滴入一滴 糖水進入水後，接下來會有什 麼樣的情況發生？請您解釋為 什麼？並請畫出您此時此刻腦 海中所呈現的影像或圖形？

答：糖分子進行擴散作用  .92  1.00  .96  .96  .75  .92  答：糖分子由高濃度往低濃度

擴散，進行任意運動 

.52  .68  .48  .68  .29  .38  答：最後整杯糖水溶液達均勻

分佈 

.56  .64  .64  .80  .29  .50 

答：糖水溶液最後達動態平衡  .12  .16  .12  .16  .04  .04  答：正確畫出示意圖  .92  1.00  .92  .96  .50  .62  總分  3.04  3.48  3.12  3.56  1.88  2.46 

由表 4­2­2 顯示，生物相關、理工相關和人文相關學科背景大學生在概念 類別的平均分數皆有明顯增加，表示許多學習者在細胞擴散作用動畫教學後概 念產生改變，所擁有科學概念的比例增加，另有概念的比例也相對減少。

在概念類別「什麼是擴散作用？請舉例」方面，生物學科背景大學生後測 總分的平均是 2.44，理工學科背景大學生後測總分的平均是 2.52，生物和理 工學科背景大學生都高於人文學科背景大學生總分的平均 1.92；在概念類別

「請您預測一下，當滴入一滴糖水進入水後，接下來會有什麼樣的情況發生？

請您解釋為什麼？並請畫出您此時此刻腦海中所呈現的影像或圖形」方面，生 物學科背景大學生後測總分的平均是 3.48，理工學科背景大學生後測總分的

平均是 3.56，生物和理工學科背景大學生都高於人文學科背景大學生總分的 平均 2.46，表示擁有正確概念平均數較高。同時從關鍵區凝視點平均時間顯 示生物：理工：人文＝134.76：159.98：126.65。由以上結果，我們可推論，

理工和生物相關學科背景大學生的關鍵區凝視點平均時間較長，而且從視線軌 跡也可以發現，關鍵區有較多的注視，因此獲得較多正確的科學概念。

當觀看「細胞擴散作用」動畫一與動畫二時，學習者的注意力分佈不同，

科學概念成績也不同，顯示在動畫教學中注意力分佈區不同確實會影響學習者 的概念建構。研究顯示，不同受試者間視線軌跡所呈現的注意力分佈點和眼球 在關鍵區凝視點平均時間與概念獲得的平均分數，三者之間的關係能清楚顯示 注意力的分佈與概念建構有密切的關係。

第三節 不同學科背景大學生觀看「細胞擴散作用」教學動