圖像著色體驗對青少年腦波影響之生理訊號分析

國立高雄大學創意設計與建築學系（研究所）

碩士論文

圖像著色體驗對青少年腦波影響之生理訊號分析

Analysis of Physiological Signals for Image

Rendering Experience Effects on Brainwave of

Teenagers

研究生：時于歡 撰

指導教授：王政弘 博士

圖像著色體驗對青少年腦波影響之生理訊號分析

Analysis of Physiological Signals for Image Rendering

Experience Effects on Brainwave of Teenagers

by

Shih,Yuan-Huan

國立高雄大學

創意設計與建築學系

碩士論文

A Thesis submitted in partial fulfillment of the requirements for the degree

in Department of Creative Design and Architecture of National University of Kaohsiung

Kaohsiung, Taiwan

July 2017

Advisor： Professor Wang, Cheng-Hung

中 華 民 國 一０六 年 七 月

I

圖像著色體驗對青少年腦波影響之生理訊號分析

指導教授：王政弘 教授 國立高雄大學創意設計與建築學系 學生：時于歡 國立高雄大學創意設計與建築學系 摘要 時代的進步，如今人們所需要接受的問題及壓力逐漸增加，在長期的壓抑下 所產生的負面情緒將會影響我們心靈，除了讓青少年積極面對壓力來源外，如何 釋放壓力亦是重要的課題。以藝術介入身心，做為治療的方式早在第二次世界大 戰中，當時已有心理醫生透過繪畫來讓病患擺脫戰爭留下的創傷與精神壓力。在 藝術治療中，曼陀羅藝術即是以繪畫形式表達出作者內心潛意識的情感，並且使 注意力能集中在當下，進而達到冥想紓壓效果。近年來，隨著壓力的與日俱增， 根據世界衛生組織（WHO）指出，西元 2020 年以前，憂鬱將是造成人類失能的 第二大原因，如今憂鬱症狀逐漸增加，宣稱具療癒效果的著色繪本皆成為熱銷商 品。然而使用者是否會因為圖像偏好與造型而影響當下著色時的放鬆成效。因此 本研究將使用碎形維度分類曼陀羅圖像之複雜程度，透過 SD 語意差異量表調查 青少年對於曼陀羅圖像的偏好程度，並以穿戴式腦波儀探討著色不同複雜程度的 曼陀羅圖像之專注力與放鬆成效。最後實驗結果，不分性別圖像偏好以高複雜程 度較受喜愛，區分性別男女生皆以中複雜度圖象較受喜愛。而著色時的腦波結果 以高複雜度圖像有最好的放鬆效果，因此未來若希望透過圖像吸引青少年目光， 可以中、高複雜度圖像進行創作，若要提升放鬆效果可使用高複雜度圖像為主。 關鍵字：曼陀羅藝術、穿戴式腦波儀、碎形維度、專注力、放鬆

II

Analysis of Physiological Signals for Image

Rendering Experience Effects on Brainwave of

Teenagers

Advisor：Dr. Wang, Cheng-Hung

Department of Creative Design and Architecture of National University of Kaohsiung

Student：Shih, Yu-Huan

Department of Creative Design and Architecture of National University of Kaohsiung

ABSTRACT

Many people suffer from long term oppression and it negatively influences the individual and society. It is important to solve this issue in an effective way. The psychologists through the painting to let the patient out of traumatic and stress as early sa the Second World War.When people focus on Mandala’s current paintings, it has an effect of mitigating stress; however, feelings towards the different pictures and the consonant emotions have resulted in a release of pressure. According to the World Health Organization (WHO), depression is the second leading cause of human disability in 2020. Now the gradual increase in melancholy symptoms, claiming that the effect of healing with the coloring books are more popular. However, the preferences and style whether influence the relaxation effect when we are drawing.

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Therefore, this study will use the fractal dimension to classify the complexity of the mandala images, and investigate the preference of the teenagers for the mandala image by the semantic difference scale. Then using the EEG device to explore the brainwaves of the different images. Finally, the results of the preferences, the high complexity of images is more popular. To distinguish between gender the middle complexity of the images is more popular. And the high complexity of images have the best relaxation effect when they drawing. If we want to attract young people through the image of the eyes, we can create middle or high complexity of images, to enhance the relaxation effect can be used high complexity of the images in the future.

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致謝

本研究感謝台灣科技部計畫經費的支持（MOST-105-2511-S-390 -002)。 畢業了!這一路走來需要感謝的人實在太多，首先感謝我的指導老師王政弘教 授，在老師細心的提攜下，帶領我一步步成長，對於我的迷糊，老師始終給予最 大的包容。感謝翁群儀教授與林豪鏘教授，在口試時寶貴的建議，你們的教導， 于歡會銘記在心。 感謝小白、雅屏、靜如、知儀在碩士考試時的大力協助與提點。感謝政諺、 建欣不倦怠的聽我排演一次次簡報。感謝瑋鴻，難過開心的時候都有你的參與。 再次感謝碩士班所有同學與學弟妹們，在你們的幫助與陪伴，豐富我的研究所生 活。感謝論文期間不斷為我加油打氣的家人，你們的支持與鼓勵，是令我不斷持 續的動力來源。 最後，謹將此論文獻給我的家人、師長，以及所有協助關愛的人。 時于歡 謹誌 于 國立高雄大學創意設計與建築學系 碩士班 2017.07

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目錄

摘要 ... I 致謝 ... IV 目錄 ... V 表目次 ... VII 圖目次 ... VIII 第一章 緒論 ... 1 1.1 背景與動機... 1 1.2 研究目的... 3 1.3 研究範圍與限制... 4 1.4 名詞釋義... 5 第二章 文獻探討 ... 9 2.1 曼陀羅藝術與藝術治療... 9 2.2 圖像與情緒... 11 2.3 色彩與情緒... 13 2.4 計算碎形維度-盒子維度 ... 15 2.5 大腦腦波相關研究... 17 第三章 研究方法與設計 ... 20 3.1 研究架構與流程... 20 3.2 研究場域與對象... 23 3.3 實驗樣本設計... 24 3.4 實驗工具... 29 3.5 研究工具... 35 第四章 實驗結果與分析 ... 38

VI 4.1 基礎問卷分析於生理訊號... 38 4.2 不同圖像之語意差異... 40 4.3 不同類型與程度的生理訊號考驗結果... 43 第五章 結論與未來展望 ... 48 5.1 結論... 48 5.2 未來展望... 49 參考文獻 ... 51 中文部分... 51 英文部分... 54

VII

表目次

表 1. 傳統與現代的曼陀羅差異 ... 6 表 2. 線條、形狀與情緒之關係 ... 13 表 3. 顏色與情緒之關係 ... 14 表 4. 腦波之頻率對照 ... 18 表 5. 實驗人數分佈 ... 23 表 6. 樣本維度測試 ... 24 表 7. 實驗樣本維度數值與組別 ... 25 表 8. 樣本組別與類型主題 ... 28 表 9. 穿戴式腦波工具功能比較 ... 29 表 10. 系統之名詞解釋 ... 32 表 11. 原始數據之名詞解釋 ... 33 表 12. 基礎問卷調查統計 ... 38 表 13. 上色方式調查統計結果 ... 39 表 14. 圖像類型喜好調查統計結果 ... 39 表 15.Q2 群組統計資料 ... 40 表 16. 六組樣本各語彙之平均值與標準差 ... 41 表 17. 不同性別之幾何類型的語意平均值 ... 42 表 18. 不同性別之具象類型的語意平均值 ... 43 表 19. 不同類型與複雜度之平均專注力與放鬆程度 ... 44 表 20. 不同幾何複雜度之事後檢定 ... 45 表 21. 不同複雜度之平均專注力與放鬆程度 ... 46 表 22. 不同複雜度組別之事後檢定 ... 47

VIII

圖目次

圖 1.THE FOUR FUNCTIONS AS COMPASS POINTS ... 6

圖 2.KOCH曲線 ... 7 圖 3.THE RED BOOK （NO.97、NO.107、NO.125） ... 9 圖 4. 欣賞藝術作品訊息處理，ROBERT（2003） ... 12 圖 5. 研究架構圖 ... 20 圖 6. 研究流程圖 ... 21 圖 7. 圖像分析（幾何圖像 D=1.63；具象圖像 D=1.68） ... 22 圖 8. 實驗流程圖 ... 22 圖 9.NEUROSKY BRAINLINK 腦電波儀器 ... 30 圖 10.NEUROSKY BRAINLINK配戴方式 ... 31 圖 11. 腦波評測系統 ... 32 圖 12. 曼陀羅圖樣著色之實驗方式 ... 33 圖 13. 測驗環境 ... 33 圖 14. 時間戳記 ... 34 圖 15. 專注度數據顯示 ... 34 圖 16. 放鬆程度數據顯示 ... 34 圖 17. 實驗圖像篩選 ... 36 圖 18.6 組樣本意象平均值折線圖 ... 41

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第一章 緒論

藝術表現出情感，科學展現出理智，本研究透過曼陀羅藝術與腦波儀器的 配合，使其相互產生脈絡。研究中，嘗試探討青少年在進行創作時的生理訊號， 以及創作後的心理感受，並在曼陀羅藝術的圖像結構中，尋找能與心靈合一的構 圖表現。

1.1 背景與動機

現代人在少子化趨勢發展下，教育資源挹注結構產生變化，在全人教育「真 善美聖」的實踐中，青少年因課業壓力所造成的情緒問題時有所聞，Brit 與 Espen （2004）的研究中指出生活壓力主要來自於學校，有 36%是由於環境因素要求完 美呈現作業而感到壓力，而部分 33%是因課業沉重而造成壓力。許淑芬（2008） 以屏東縣高職生的調查，青少年以「自我壓力」最高。而不同年級在學校壓力亦 會有不同差異（黃同展，2006）。學生包含的壓力雖然有「學校因素」、「家庭因 素」、「個人因素」、「社會因素」等來源，但青少年大多是學校課業為主要壓力來 源（Brit & Espen, 2004）。而根據衛福部在 2015 年全台灣自殺通報的個案資料 顯示，15-24 歲的族群中，無論男女，其自殺原因皆以「人際間感情因素」占最 多，其次為「家人間情感衝突因素」，顯示人際情感問題是青年族群情緒困擾的 主因。現今國內許多研究指出，學生為了課業、自我認同、人際關係、學習成就 等所衍生之壓力問題所困，長期之下可能造成缺乏自信，或不安與焦慮等負面情 緒，亦可能產生自我貶抑或逃避的心態，由於青少年對自我認知有限，壓力的因 應技巧和解決問題的能力尚未成熟，因此當壓力形成時，容易喪失追求生命意義 的熱忱（張學善、林旻良、葉淑文，2010；陳書梅、洪新柔，2012；黃韞臻、林 淑惠，2009；陳書梅等人，2013），這些研究結果顯示情緒與壓力，影響著青少 年學習狀況，在追求卓越教育的過程中，提供適當的資源調節學生情緒，確實值 得受到關注。 傳達思想和觀念，語言是最好的手段，而要傳達情感，繪畫則是最好的方

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法（Read,1958）。無論生理或心理，壓力的長期累積都將造成許多遺憾的悲劇發 生。繪畫是一種最初的語言，也是最直接的訊息傳達。一般輔導或治療上常用的 方法為諮商與訪談，但是人們會有自然的防衛心理，無法將心中問題完全呈現， 如此很容易錯過真正的問題和輔導良機。而曼陀羅藝術即是幫助我們透過圖像外 化表現出的內在象徵（Finacher, 1991/2008; Snyder, 1999）。且依據榮格學派（The Jungians）的分析治療師 David Fontana 的認為，繪圖曼陀羅是能夠幫助個人進入 較深層的潛意識，當個人進入潛意識之後便會開始產生各種形式的神秘經驗，進 而將各種形式的經驗整合，最後能讓內在的小宇宙達到和諧狀態。因此每個人所 創作出來的每一幅曼陀羅都是獨一無二的，正如每個人的自我都是獨特的，代表 了創作者當下的自我內在狀態。Carl Jung 也曾紀錄每天所繪畫曼陀羅的圖像變 化，並探索自我力量，同時發現在面臨精神混亂之時這是自然產生的。所以，他 將其比擬為內在自我人格的核心，當圖樣越完整，即表示個人的內在狀態愈呈現 和諧的現象，因此若以繪本與曼陀羅藝術的結合將有助於任何年齡層調適心靈。 並且藉由著色曼陀羅藝術繪本的過程中，透過腦波儀器的數據採集，瞭解青少年 對於何種複雜程度之圖像有較好的專注與放鬆效果是本研究的動機所在。

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1.2 研究目的

透過世界衛生組織（WHO）指出，西元 2020 年以前，憂鬱將是造成人類失 能的第二大原因，如今成人憂鬱疾患逐漸增加，連兒童與青少年也比以往沮喪的 情況下，台灣繪本大多集中在學齡前的兒童讀物上，而曼陀羅相關著色繪本目前 僅提供著色紓壓方式，並未深入探討使用者在進行圖像著色時以及所使用之色彩 的內在意識關係。因此本研究目的為調查國小五、六年級青少年對於著色繪本的 使用基礎經驗問卷、對不同曼陀羅圖像類型的偏好，以及探索在著色不同複雜度 圖像過程中腦電波之專注力與放鬆程度變化。並根據研究目的，提出以下研究問 題進行探討： 1. 性別對於圖象類型是否有不同的偏好影響？ 2. 畫圖喜好是否影響腦波的專注力與放鬆程度？ 3. 不同類型的圖像在圖像偏好上是否有差異？ 4. 不同複雜度的圖像在圖像偏好上是否有差異？ 5. 不同類型的圖像在著色過程中的生理訊號是否有差異？ 6. 不同複雜度的圖像在著色過程中的生理訊號是否有差異？

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1.3 研究範圍與限制

研究樣本為台南市地區的國民小學，共 129 名五、六年級學生。實驗之著色 樣本將蒐集國內、外「曼陀羅藝術」相關著色繪本，限於時間人力與版權問題， 將以有「心理治療背景」或「暢銷排行榜」的設計者為參考優先選擇，並從新繪 製成實驗樣本。綜合上述條件，本研究繪製出 36 張圖像，並除了基本的幾何與 具象圖象類型分類外，亦透過 ImageJ 影像分析軟體以碎形維度盒子計數法進行 複雜度的程度分類，以利後續探討不同圖像類型與程度所產生心理與生理反應之 差異。本研究測量生理訊號之使用工具為 NeuroSky Brainlink，此研究工具所偵 測點位為前額葉 AF3，額葉腦主要負責注意力、行為與情緒的高階認知功能，但 數據僅能收集α、β、θ、δ 波頻率，並無臉部情緒的偵測方式，因此本研究生理 訊號部分主要針對受測者的專注力與放鬆程度進行探討。

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1.4 名詞釋義

為使研究目的更加明確，茲將相關的重要名詞界定如下：

1. 繪本（Picture Book）

繪畫是最自然的方式，人從孩童開始就會塗鴉，隨著年齡的增長有著不同 的繪畫時期，不論是那一時期，都是真實內心情感的流露。「繪本」原是日本文 化界對「圖畫書」的稱呼，是以圖畫為主、文字為輔，或是完全沒有文字來詮釋 圖畫的書籍，圖畫書特別強調視覺傳達效果，所以版面較大，且能輔助文字，增 強主題內容的表現（林敏宜，2000）。在 1980 年代後，一些出版商已經生產用於 學習研究較深層次課題的著色書，如解剖學和生理學，並藉由著色圖片上的細節 來作為教學輔助，以幫助激發原本在不感興趣的概念上讓學生理解。許多學者也 陸續使用繪畫或繪本的方式讓學齡前兒童，甚至是大學生得到幫助。傳遞繪本裡 的內容可以完全由圖畫來呈現，亦可透過文字與圖畫聯合表達（Shulevitz, 1980； Kiefer, 1982）。

2. 曼陀羅（Mandala ）

曼陀羅（Mandala）一詞，緣於古印度五世紀，由梵語「本質」、「真髓」、「醍 醐」的 Manda，以及意為「得」、「所有」的 la 組成。因此意謂「獲得本質」或 「具有本質之物」。以「圓」呈現，意指軸心、圓周，所代表的是「小宇宙」的 意思。曼陀羅圖起初是用在宗教的冥想或儀式上，目的為迎請諸天神祇下凡時所 設置的壇城。隨著時代的演進，瑞士的分析心理學家 Carl Gustav Jung

（1875-1961），觀察創作曼陀羅的圖案變化，發現這類的圖像能夠反映自己的心 境且能進入潛意識探索自我力量。且 Jung 在他的精神病患個案的夢中同樣發現 了曼陀羅，因此依據臨床的個案做夢的經驗指出在夢中，曼陀羅是一個創造者與

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保存者的象徵，蘊含著許多潛能，能夠推動人格走過混亂狀態，並邁向統整的狀 態（Capuzzi & Gross, 2006），隨後陸續研究於 1965 年提出透過四個方向瞭解自 我心靈（Snyder, 1999），如圖 1. The Four Functions as Compass Points。

思考 thinking （北） 意識 感覺 sensing（西） （東）直覺 intuition 潛意識 （南） 感情 feeling

圖 1. The Four Functions as Compass Points

現今的曼陀羅使用方式、用途與傳統宗教上的曼陀羅已有所不同，因此進 行整理如下表 1。

表 1. 傳統與現代的曼陀羅差異 名稱 曼陀羅（Mandala）

由來 印度藏傳佛教 Carl Gustav Jung

時間 西元五世紀 1933 用途 宗教的冥想或儀式上，迎請諸天 神祇下凡時所設置的壇城。 藝術治療上，幫助個人冥想、調 節自我內心發現潛能。 製作方式 運用泥土或是細砂創作，創作後 進行冥想。冥想結束後，便將曼 陀羅抹去。 可運用不同媒材與形式在圓內 進行創作，完成後憑當下感受進 行作品名稱。 資料來源：研究整理

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至今曼陀羅已與從前的宗教儀式上的形式有所不同，轉變成一種藝術，而 我們能透過自發性的創作，不需經過特別訓練，來協助各年齡層個案探索內在心 靈與自我整合的方法（Artheal, 2008）。

3. 碎形維度

在 1975 年，美國數學家 Benoît B. Mandelbrot 發表了碎形（Fractals）理論， 「碎形」含有破碎、分裂的意思，並且物體在其中一段範圍內隨著放大、縮小仍 有比例自相似性與重複性（Mandelbrot, 1983），如圖 2. Koch 曲線。 圖 2. Koch 曲線 (1) 分數維度：不同於整數的線段一維，矩形二維，碎形的維度是分數的， 如 Koch 曲線（圖 1-4-2），其維度是 1.2618。 (2) 尺度無關性：以不同大小量尺來量度特定範圍，碎形會具有一致的維度。 (3) 自我相似性：不論該結構有多粗糙、多摺疊，都存在相似性的結構，以 造成某種循環重現的複雜現象。 (4) 非線性動力過程：大自然的外貌與結構是非線性動力過程所造成的結 果。

4. 專注力之生理訊號

專注力是指注意力聚焦在特定事物上的程度（Castle & Buckler, 2009）。李 佩芬、許芳菊（2010）認為「專注力」是一個複雜、多元的機制，會隨著我們的

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大腦發展選取一個或多個刺激加以反應，並獲得知覺經驗。一般而言，在進行高 階的專注力時，三歲，可維持時間達 3-6 分鐘；六歲，可維持 6-8 分鐘；九歲， 可維持 10-12 分鐘；十二歲，可維持 13-15 分鐘（張旭鎧，2009）。因此透過生 理訊號回饋的方式，當受測者專心於測驗時，其 α 波的振幅比平時較為減少 （Mecklinger et al. 1992; Kilmesch et al.1993）。本研究將透過腦波儀器的輔助，針 對青少年著色曼陀羅圖像的過程中採集 15 分鐘的腦波數據，並探討其專注力。

5. 放鬆

放鬆和覺醒是相對的， Wallace（1970）研究指出經由冥想，引起身體放鬆， 亦降低血壓與心跳速率。藉由放鬆訓練可以用來對抗焦慮，並且能減少精神分散， 提升專注力及誘發α 波的產生（Wi llams & West, 1975）。因此當個體處於放鬆情 況下，生理的反應會出現皮膚降溫、心跳血壓下降、腦波活動增加、肌肉活動下 降、提昇自信心及注意力集中之情形。本研究將透過腦波儀器的輔助，針對在創 作曼陀羅圖像的過程中採集腦波變化數據，並探討其放鬆程度。

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第二章 文獻探討

本章依照研究主題、研究動機與研究目的，與相關文獻進行探討，作為本研 究之理論基礎。本章共分五節：第一節 曼陀羅藝術與藝術治療；第二節 圖像與 情緒；第三節 色彩與情緒；第四節 盒子維度；第五節 大腦與情緒相關研究。

2.1 曼陀羅藝術與藝術治療

在藝術治療有兩個主要取向，其一為「藝術心理治療」（Art Psychotherapy）， 即是藝術作品的呈現視為非語言溝通的媒介，且藉以給於聯想和說明其當事者的 情緒和感受。其二為，「藝術即治療」（Art as Therapy）以藝術本質為主的模式， 即是個體透過創作的過程中，獲得了身心緩和空閒，減低了情緒上或情感上的衝 突與困擾，達到淨化情緒與提昇覺知力的效果（Edwards, 1976；Irwin, 1984）。 曼陀羅藝術對於藝術治療上的影響，自文藝復興時期開始，對現代繪畫從非抽象 的表現發展至印象主義、表現主義等。二十世紀時，許多著名哲學家便受此影響， 尤其歐洲著名心理學大師 Carl Gustav Jung 在受到佛教之影響啟發後，將東方曼 陀羅的觀念引入西方思想。他將每日創作之曼陀羅的圖像以及透過文字觀察變化， 發現從圖畫中能夠反映自己的心境且能進入潛意識探索自我力量，如圖 3. The Red Book。

10 Jung 表示這是在個人的內在心靈失去平衡之後，在精神重新整合的過程中 自然地產生的；因此曼陀羅能夠在個人精神狀態處於混亂時，具有調節的功能， 它是心靈整合和完整性的原型（Moacanin, 1999；吳垠慧，2007）。也因此使得 Kandinsky、Paul Klee 等西方畫家對此直接或間接地獲得啟發，並透過純粹的幾 何圖象提升藝術的深度（Talekar, 2010）。然而以藝術介入身心療法的方式可以減 輕壓力所帶來的不適與症狀，是目前最能被西方主流醫學所接納的輔助及另類醫 療之一（莫淑蘭等人，2007），其中即包含了曼陀羅藝術。目前曼陀羅藝術除了 用於心理治療外，亦能使教師帶入美術課程，增進學生潛力，如蘇彬純（2014） 在課堂中，曾運用曼陀羅繪畫學習單在班級經營行動研究，除了指出曼陀羅創作 在藝術教育的意義外，並以教學日誌的方式觀察國小高年級兒童繪畫的表現與學 生互動。侯禎塘（2011）同樣在創意藝術表達活動中，以培養激發想像力與創造 思考能力為目標，加入曼陀羅藝術課程，進行探討國小美術班學生的創造力與情 意輔導研究。格式塔（Gestalttheorie）心理學家 Rudolf Arnheim（1904-2007）認 為即使最簡單的線條，也能表現情感或情緒。 以造形藝術為自我表達之媒介，成為繪畫可以表現心理的特徵，圖畫中的 形狀與色彩是構成畫面的主要元素，被當做最能反映個體情感生活的內涵，因人 類對形狀及顏色的選擇有個別差異，會透過自由聯想和生活的經驗與需求而有所 不同的表現方式（Arnheim,1984）。而藉由繪畫曼陀羅的過程，將可幫助學生從 中調適心靈，進而引發正向情緒，如此可以改善心理上的幸福感，也可以增進心 理健康。Fredrickson（2001）研究中提出「在長期壓力中，正向情緒的經驗可以 幫助人因應負向情緒」。Aspinwall （2001）也強調具有正向的情緒是人類在困 境中求生的資源。Alan Carr（2004）在比較負面與正向的情緒時指出，害怕或生 氣等負面情緒具有防衛傷害的的演化適應，而正向情緒能拓展我們察覺更廣闊的 物理與社會環境，以利接納新觀點與創造能力。Tugade 與 Fredickson（2011） 的研究結果顯示，當個體有正向情緒時，思考上較多元，創造力比較容易被激發。

11 經由上述可得知，曼陀羅與繪畫之間的結合，有利於調節情緒與自身心靈， 再經由著色的過程中，無論任何年紀，皆能使用此種方式達到靜心、探索自我力 量的正向情緒效果。而正向情緒能擴展了我們智慧、身體的和社會的資源，以致 促進人際關係並增加我們的容忍度和創造力。因此本研究將透過創作曼陀羅藝術 為開端，嘗試探討著色過程與創作後所產生的心理與生理變化。

2.2 圖像與情緒

拉丁語中圖像（figura），有塑造形式的含意，具有塑造形式外表意義，能 反映物象情境，為視覺世界的形象表徵（Philip, 1996）。圖像是一種視覺溝通符 號的語言，能幫助思想和意識的浮現，同時提供完美、和諧與秩序。認知（cognition） 指個體經由意識活動對事物認識與理解的心理歷程；而人們對感官的刺激加以挑 選、組合、產生注意、記憶、理解及思考等心理活動，並給予解釋成為一種有意 義和連貫的圖像（Philip, 1990）。人們對於圖像之訊息處理，根據 Robert（2003） 的解釋主要分為三個階段，如圖 4. 欣賞藝術作品訊息處理： 1. 第一階段： 反射光由物品通過眼睛，被視網膜感官神經細胞接受後，並轉化成神經 脈衝，把訊息傳至視覺皮質，此階段進行輪廓、色彩、對比等初步分解。 2. 第二階段： 訊息被組織成各種特徵，組合相互關係，如直橫線、角度、曲線等基礎 訊息，此階段可進行辨識與分類，並傳送至大腦各處。 3. 第三階段： 訊號被分散至大腦各處，與長期記憶和經驗作連結，此階段可辨認與分 析出接收受到的訊息。

12 圖 4. 欣賞藝術作品訊息處理，Robert（2003）。 呂清夫（2002）認為形是物件的外觀，狀則是物件的狀態，因此任何可見到 的物品皆有形狀。形狀在建立視像讓我們能感受到時，須透過大腦將資料和信息 安排成不同的圖形或塊狀，並組合或分類出現，才能產生視覺的意義。而圖像的 線條與形狀亦會造成情緒上的變化，具有方向性的直線所表現的情緒不相同，如 向上的直線表現了硬直、明朗的男性氣慨，而向下則反之。且不同粗細也同樣影 響著感受，如粗直線有鈍重、粗笨感，細直線具有敏銳、神經質之感，而鋸狀直 線卻有不安定、焦慮的情緒（張輝明、葉國松；1990 林崇宏，1995；林書堯， 1998；林芳穗，1999）。在曲線部分，如 C 曲線有華麗之感、S 曲線有優雅高貴、 喜悅的感受及壯麗、不明確的渦線（大智浩，1973；林芳穗，1999；朱信泰，2002）。 水平線強調寬度有平靜和靜止的效果；傾斜線由右至左斜具運動、速度；斷續線 有不規則、不明確；點狀線條有活潑及干擾等不同的感覺（Victor Margolin & Richard Buchanan, 1996）。由文獻中可得知線條與形狀與情緒間的關聯性，其詳 細資料彙整如表 2. 線條、形狀與情緒之關係。

13 表 2. 線條、形狀與情緒之關係 線條 情緒 形狀 水平線 平靜、安靜、敏感 圓形 垂直線 嚴肅、強直 正方形、長方形 鋸齒狀直線 憤怒、緊張、痛苦 三角型 斜線 積極（向上斜線） 消極（向下斜線） 半圓形 C 曲線 耐性、確實、華麗 菱形、扇形 S 曲線 流暢、優雅 圓形 自由曲線 自由、個性、豐富 資料來源：研究整理 根據上述，本研究在青少年選擇需著色之曼陀羅圖像時，圖像線條與形狀將 會影響第一直覺的主觀感受。因此透過此次研究，觀察青少年在著色過程中的情 緒變化，並在圖像創作上依具有正向情緒的線條或形狀的研究結果為設計優先。

2.3 色彩與情緒

色彩（Color）隨著光學理論的發展，人們逐漸發現色彩不但對視覺會產 生不同的反應，色彩在任何形式的設計上都是個非常重要的元素，除了能傳播資 訊外，對人的視覺或心理感覺皆有很大影響力。在圖像的視覺形式中，色彩所能 激發的反應最為強烈，也是我們感官刺激中最敏銳的，因為色彩是最富表現的元 素之一，能直接且立即地影響我們的情緒（V.Hubel & D.Lussow,1994），如對於 個別色彩偏好的研究發現，在色調類別上，女性較男性喜歡輕色調，但不論男女 都喜歡通常是活潑、明亮，讓人看了覺得愉快的鮮明色調，且一般認為女性的反

14 應比較敏銳，對色彩的感受性較男性佳（鄭國欲、林盤聳，1996；林佳燕、莊明 振，2003）。因此證明，人類的視覺對色彩感應程度，要比對形態的感應程度來 得高，也就是說色彩在一般的情況下，給人的情緒性影響遠較形態快而強烈，因 為色彩對心理和生理都有影響（林書堯，1989）。而本研究實驗所使用之色鉛筆 為基礎 12 色，因此將顏色各代表之聯想詳細整理如表 3. 顏色與情緒之關係（鄭 國欲、林盤聳，1996；楊嘉敏，2002；王美娥、郭雨生、賴瓊琦，2007）。 表 3. 顏色與情緒之關係 名稱 具體聯想 抽象聯想 顏色 紅 血、夕陽、火、心臟 興奮、激情、愛情、危險、喜慶、 粉 花朵、女性 夢幻、可愛、柔和、生命力、朝氣 橙 橘子、柳橙、秋葉 快樂、溫情、明朗、積極、活潑、 黃 香蕉、黃金、黃菊 愉悦、明朗、動感、明快、光明 黃綠 樹葉、公園、草木 理想、希望、成長、新鲜、青春 綠 淺藍 海洋、藍天、湖海 沉靜、憂鬱、理性、自由、清爽、理智 藍 紫 葡萄、茄子、紫羅蘭 高貴、神秘、優雅、忌妒、思念、悲哀 棕 木頭、大地 信賴、堅實、放心 白 雲、雪、紙、護士 純潔、樸素、虔誠、神聖、清晰、纯真 黑 夜、頭髮、木炭、墨 死亡、恐怖、邪惡、嚴肅、孤獨、深沉 資料來源：本研究整理

15 經由上述可得知，曼陀羅除了圖像表現的線條、形狀影響著色者的情緒外， 當下所使用的色彩亦扮演重要的角色。使用者先是眼睛接受圖像，之後大腦選擇 顏色並著色，在著色過程一筆一筆的線條中，所選擇的色彩將表現使用者的情緒 與心理狀態。

2.4 計算碎形維度-盒子維度

計算碎形維度的方式很多，有自我相似維度、相關維度、盒子維度等方式。 由於第一章名詞解釋的碎形，如 Koch Curve，是容易看出自我相似的結構，但 自然界中有許多的碎形是不容易看出有自我相似的結構，當碰到這種不易看出的 時候，就很難依照定義而計算。因此本研究以盒子維度為這次的計算方式，這是 由數學家 Georges Bouligand 在 1929 年首先提出。就平面圖而言，盒子維度是 用尺度相同的方格去覆蓋物件，並且計算所覆蓋之方格數。當尺寸趨於零時，盒 子的個數的對數與尺寸倒數對數之比，則為盒子維度。由於盒子維度在計算及估 計上較簡單，因此是目前應用最廣泛的維度之一 （孫博文，2004）。假設方格的 邊長是 s，而碎形圖案佔據了 Nb（s） 個方格，當 n 值趨近於無限的時候，我們 可以將 s 與 Nb（s）的關係寫成這樣公式如下： 對於具有統計自相似性的碎形而言，特別是平面圖像中的不規則分佈，應 用盒子維度的計算方法最為方便，此種方法稱為盒子計算方法（Box-Counting Method），平面圖像盒子維度的盒子計算方法的具體演算法如下： 1. 在被測影像上覆蓋邊長為 s 的方格，統計方格中含有被測影像元素的總 個數 Nb（s） 。 2. 縮小方格，使 s=s/ 2，再統計方格中含有被測影像元素的總個數。

16 3. 統計不同 s 值的 Nb（s） 值，並分別取對數，在雙對數座標系統中畫 出統計曲線。 4. 計算曲線近似直線的斜率，該斜率即是盒子維度（Db）。 在美術、設計領域中，以此種非線性的方式，取代傳統以目測或直覺的方 式計算出企業商標之複雜程度（許有麟、尚祚恒、張靜怡、陳儒毅，2009）， Rian, Park, Ahn, Chang（2007）計算印度 Kandariya Mahadeva 寺廟外觀、內部等細部 構造。而將碎形維度發揮至淋漓的 Taylor，即是從 1999 年開始至今，積極地針 對 Pollock 的畫作進行碎形分析，並發現大部分的人們對於碎形維度為 D = 1.3-1.5 的範圍裡較受喜愛（M. Hagerhall, ThorbjörnLaike, P. Taylor, MarianneKüller et al., 2008）。甚至嘗試搭配眼球追蹤、視覺偏好、皮膚電導及腦電波等科學方式進行 探索（Taylor, 2011）。因此本研究將使用盒子維度方法，計算出曼陀羅圖像著色 前之複雜程度

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2.5 大腦腦波相關研究

大腦相關研究，皆有許多學者發展出腦科學理論，並用不同的研究來闡述大 腦科學的重要性與關聯性。如 Franz Joseph Gall 與 J.G Spurzheim 所提出的顱相 學（phrenology），他們認為大腦與活動行為是由特定的區域來支配的（Gazzaniga, M. S, Ivry, R. B., & Mangun, G. R., 2002）。過程中，Pierre Flourens 則提出了相反 見解，此論述挑戰了 Gall 的觀點。直到 1861 年，法國神經學家 Pull Broca 透過 觀察臨床病例，發現人類說話只需要使用到左半腦。之後在 1876 年德國神經學 家 Carl Wernica 提出了分散處理觀點，主張複雜的心理歷程並不一定位於大腦的 某一特定區域（Kandel, E. R., Schwartz, J. H., & Jessell, T. M., 2000）。而大腦皮質 構造是掌管人的語言、視覺與圖形的辨認且佔據了腦部容量的三分之二，是腦部 最重要的部分（王震武，林文瑛等，2001）。另外有研究指出人類的大腦分割為 左右兩大腦半球，且每一邊有特殊功能，最常見的說法就是藝術家經常使用右腦； 而科學家則多用左腦思考。 目前醫學上對大腦有好幾種不同監控分析的方式，而在 20 世紀末期功能性 腦造影技術的產生，讓我們可以直接觀察到心智的運作。目前醫學已證實腦部各 種活動，包括思想、情緒與慾望的都是可以由電流與化學反應呈現出來，並透過 腦波檢測儀可測量出波形圖。以腦波為神經系統測量工具雖然較為複雜，卻因其 可直接測量腦部活動之特性，近幾年來廣泛為國際心理生理學使用，並做為探討 心智歷程的生理測量工具（洪聰敏，1998）。腦波所發生的原因是大腦與神經元 傳遞會產生電流，而大腦發出的電氣活動則稱作腦電波圖（EEG）。Hans Bergerru 將正常的腦波根據其頻率範圍分為四種： α 波、β 波、θ 波、δ 波。腦波的頻率 是以每秒產生的循環和震動來計算，每秒鐘震動越多，腦波的頻率就越高。在清 醒時，α 波（Alpha Waves）的腦波振幅小且快速；β 波（Bata Waves）通常是在 專注時和在密集的的心智活動時產生，是腦波最高頻率的震動；θ 波（Theta Waves） 則是當我們進入淺眠狀態時，腦波將變緩慢；而δ 波（Delta Waves）是進入沉睡

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狀態時，所產生腦波波幅大且速度緩慢的變化。另外 Max well cade 也提出過對 這四種腦波的特質。因此研究腦波相關領域的學者，大多遵照這四種頻率的基礎 知識來分析腦波而將頻率分佈與特徵約略如表 4. 腦波之頻率對照：

表 4. 腦波之頻率對照 腦

波

α Waves β Waves θ Waves δ Waves 頻 率 8~12 Hz 12~15 Hz 15~18 Hz 18~30 Hz 4~8 Hz < 4 Hz 對 應 狀 態 放 鬆 、 平 靜 、 閉 眼 但清醒時 放 鬆 但 精 神集中 思 考 、 處 理 接 受 到 外界訊息 激 動 、 焦 慮 成人情緒受 到壓力時。 深 度 睡 眠 且 沒 有 作 夢時。 資料來源：本研究整理 而人的情感不易利用口述或問卷方式分析情緒，張春興（1991）認為意象 是記憶中以往感覺經驗的重現，而且是一種綜合性的感覺和知覺反應，很難直接 去描述，同時強調的是心境以及感想上認識的內容。現在腦科學的知識已廣泛應 用到教學上，國外許多教育學程都安排了基本的大腦知識課程，他們認為老師必 須知道學生的心智是怎樣發展的，所設計的教案才有效（Eric Jensen, 1998）。而 Patric Wolfe （1998） 指出大腦的構造和如何學習知識的資訊，更是教育決策的 根基所在。因此在從事設計工作前，若能了解學習者內在的情緒特質，並從大腦 的知識與相關研究中獲得啟示，再轉化成有效的課程設計、教學策略及輔導原理， 應能設計出完整的教學方式與模式（吳樎椒，張宇樑，2004）。目前情緒計算中， 可以利用腦波儀偵測情緒，並計算出情緒特徵，現階段大都利用事件相關電位偵 測情緒反應。腦電圖的量測，是利用電極紀錄頭皮下的微弱電壓訊號所認知的腦 波。許多研究者，將腦波技術與藝術互相配合，李苑宜與鍾志從（2010）透過研

19 究瞭解不同顏色的刺激，對於幼兒在顏色偏好上有所差異，而 M. Hagerhall et al., （2008）發現碎形維度為 D = 1.3 時，前額葉的 α 波有明顯的變化，並同時在頂 葉產生β 波。在教育領域中，研究人員主要是測量用戶正在學習的情況，以提升 學習體驗的參與程度（Huang J, 等人，2014）。且大多集中在教育中的調整，例 如學生在課堂上配戴腦波儀器及使用老師能夠監控的電腦或移動設備上，並從這 些設備中接收到的數據，提供教師能夠調整教學，以適應廣大學生的學習方式。 或是以腦波驗證，圖文設計的訊息可喚起消費者的興趣進而產生購買行為（王韋 堯等人，2012）。吳綉華、李慧芳與馬廣毅（2009）藉由受測者觀察不同顏色時 的腦波量化數據的顯示，部分的色彩視覺的活動確實能使個案之心智狀態得以放 鬆，並能夠增加創作者個案本身之潛意識能量。然而目前可穿戴式的腦波儀器比 以往傳統方式擁有較低成本的負擔，而靈活性更廣泛的用於不同目的的領域上應 用 。 在 遊 戲 的 領 域 裡 ， 大 部 分 是 利 用 腦 波 來 控 制 視 頻 遊 戲 中 的 虛 擬 角 色 （Pires,Torres & Casaleiro, 2011）。在使用科技所產生的人與人溝通上問題，2013 年 Kubera 和 Wrighta 運用腦波儀器讓兩位受測者進行通訊軟體的使用，並將腦 波數據以圖像方式呈現在雙方的螢幕，在研究中發現如此方式比起傳統單純以文 字的訊息溝通，有效使雙方有較少的負面情緒及衝突。

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第三章 研究方法與設計

本研究依據相關文獻、研究目的與問題，進行研究方法與設計。本章共分為 三節：第一節 研究架構與流程；第二節 研究場域與對象；第三節 研究工具， 將說明本研究使用之研究工具與評估方法。

3.1 研究架構與流程

本研究主要使用穿戴式腦波儀，探索青少年對於不同複雜程度的曼陀羅藝 術圖像之偏好、專注力與放鬆程度。研究中，將記錄青少年在觀看圖像時與著色 過程中，對於曼陀羅藝術圖像之生理訊號回饋。如圖 5. 研究架構圖。 圖 5. 研究架構圖 1. 控制變項：研究中所使用之曼陀羅圖像表現方式（線條粗細、顏色、尺 寸）將相同，而著色方式採用色鉛筆進行實驗。 2. 自變項：根據碎形理論盒子計數法計算出曼陀羅藝術圖像之複雜度 D 值， 並將其著色樣本依 D 值尺度區分複雜程度。 3. 依變項：使用 SD 語意差異量表及穿戴式腦波儀器，探討其圖像偏好、 專注力與放鬆程度。 圖像表現 測驗實施 著色方式 控制變項 自變項 依變項 類型、複雜程度 專注力 放鬆程度 偏好圖像

21 青少年階段正值是人生重要的成長過程，在面臨來自課業、人際、親人等 許多壓力的情況下，雖有曼陀羅舒壓相關的市售著色繪本可使用，卻缺少科學的 方式針對圖像進行專注力與放鬆程度探討，因而引發出動機與目的，並經由研究 目的來確立欲探索問題，其詳細流程如圖 6. 研究流程圖如下： 圖 6. 研究流程圖

22 依研究目的所需，第一階段，實驗樣本將蒐集國內外曼陀羅相關著色繪本 以及文獻探討。第二階段，除了依照幾何與具象圖像的基本分類外，亦使用碎形 理論的盒子計數方法進行複雜度的篩選，如圖 7. 圖像分析。 圖 7. 圖像分析（幾何圖像 D=1.63；具象圖像 D=1.68） 針對此兩種方式將篩選與製作出 36 張圖片完成實驗樣本。第三階段，開始 進行實驗，本研究實驗分別為問卷調查與腦波數據採集兩部分。第四階段，實驗 後透過收集的資料分析探討青少年在著色過程中的專注力、放鬆程度變化。本次 實驗依據不同目的分成兩個部分，如圖 8. 實驗流程圖。 圖 8. 實驗流程圖

23 第一部分，為了調查青少年在觀看不同曼陀羅圖像之偏好，將使用 SD 語 意差異量表問卷。第二部分，為了瞭解著色不同複雜度之圖像專注力與放鬆程度， 將使用腦波儀器全程紀錄著色過程中的生理訊號。

3.2 研究場域與對象

本研究場域為台南市地區五間國小，就讀於五、六年級學生，剔除無效樣本 共 120 名學童，實驗人數分佈如表 5。將在安靜之課室進行約 20 分鐘的實驗時 間（5 分鐘問卷填寫、15 分鐘著色時間），根據張旭鎧（2009）指出，12 歲之青 少年，專注力可維持 13-15 分鐘，因此基於認知負荷之考量，實驗時間在將 20 分鐘內完成。 表 5. 實驗人數分佈 實驗進行前將給予學童法定代理人簽署研究同意書（詳見附件 1）且明確告 學校 性別 五年級 六年級 小計 合計 A 國小 男 5 4 9 16 女 7 0 7 B 國小 男 6 15 21 38 女 8 9 17 C 國小 男 2 2 4 9 女 0 5 5 D 國小 男 7 9 16 34 女 10 8 18 E 國小 男 6 6 12 23 女 2 9 11 合計 男 26 36 62 120 女 27 31 58

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知參與研究的注意事項。

3.3 實驗樣本設計

本節針對此次研究需求設計實驗樣本，並透過影像分析軟體 ImageJ 工具計 算樣本之維度數值，如表 6. 樣本維度測試。ImageJ 為美國國立衛生研究院 （National Institutes of Health）的 Wayne Rasband 以 Java 語言所開發的軟體，廣 泛應用於醫學、生物、航空等領域，此軟體具有以下優點： 1. 開放原始程式碼，使用者可用 Java 程式設計完善該軟體並實現該領域的特 殊需求，具有極大的靈活性。 2. 支援外掛程式技術，可由官網下載擴充功能，外掛程式資源可相互分享。 表 6. 樣本維度測試 D=1.102 D=1.7594 上述圖像，當維度 D=1.102 時，圖像較為簡單；維度 D=1.7594 時，圖像格 子非常密集，為了讓不同複雜程度之圖像仍可以進行著色實驗，因此實驗樣本設 定區間為 1.2 < D < 1.8，6 個區間，並且將其劃分為低（D < 1.2-1.3）、中（D < 1.4-1.5）、高（D < 1.6-1.7）三種不同複雜程度組別。各樣本的維度區間設定如表 7. 驗樣本數值與組別。

25 表 7. 實驗樣本維度數值與組別 低 複 雜 度 組 1.2541 1.2262 1.2812 1.2685 1.2707 1.2546 1.3408 1.391 1.3931 1.3218 1.3522 1.331

26 中 複 雜 度 組 1.4617 1.4996 1.4944 1.4120 1.4355 1.4342 1.5744 1.5851 1.5708 1.5437 1.5327 1.5205

27 高 複 雜 度 組 1.6374 1.6521 1.6221 1.64 1.6205 1.6363 1.7053 1.7147 1.703 1.703 1.7046 1.7125 實驗樣本分幾何與具像圖像兩大類型，每一類型有三種主題，而每一主題 依照不同維度的六個區間設計，總共設計 36 張實驗樣本圖像。詳細如表 8. 樣本 組別與類型主題。

28 表 8. 樣本組別與類型主題 組別 低複雜度組 中複雜度組 高複雜度組 區間 D>1.2 D>1.3 D>1.4 D>1.5 D>1.6 D>1.7 圖像 主題 幾何類型、圓形主題 圖像 主題 幾何類型、三角形主題 圖像 主題 幾何類型、正方形主題 圖像 主題 具象類型、貓咪主題 圖像 主題 具象類型、兔子主題 圖像 主題 具象類型、老鷹主題 根據上表分為兩種類型（幾何、具象），六種主題（圓形、三角形、正方形、 貓咪、兔子、老鷹），並依照不同維度分三組（低、中、高複雜度組）總共設計 出 36 張圖像。

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3.4 實驗工具

本研究所使用之實驗工具為 NeuroSky Brainlink 腦電波儀器，在實驗過程中， 為了達到貼近平常生活的狀態，以及掌握臉部其他情緒特偵的瞭解，若以傳統的 電極貼片的腦電波工具，除了前置作業須繁瑣外，也考慮到實驗會因配戴上的繁 瑣工作導致青少年不願配合，以及實驗上攜帶便利性等考量。故本研究選擇以藍 芽與配戴的方式作為實驗的腦電波工具，並列出各腦波儀器優缺點、使用性、技 術操作、功能上進行比較，如表 9. 相關腦波工具功能比較。 表 9. 穿戴式腦波工具功能比較

腦波儀器 NeuroSky Brainlink Emotiv INSIGHT g.Nautilus

儀器照片 EEG 通道 1 5 32 個 情緒反應 可辨識專注、冥想 可 辨 識 興 奮 、 冥 想、無聊、專注、 放鬆 可辨識興奮、緊張、無 聊、專注、冥想、失望 腦波分析 提供腦波分析軟體， 可下載專注、冥想、 眨眼數據 提供腦波偵測之腦 電圖資訊，並可下 載各通道數據 提供腦波偵測之腦電圖 資訊，並可下載各通道 數據 配戴方式 2 個點位，需個別配戴 1 個適當位置 7 個點位，需個別 配戴 5 個適當位置 32 個點位，需個別配戴 32 個適當位置 分析系統 提供各波段記錄與 eSence 腦波數值對照 Emotiv FFT g.Nautilus 資料來源：本研究整理

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本研究主要檢測學生對於曼陀羅藝術圖像的腦波情緒變化，因此須從學生 的專注、放鬆程度了解紓壓的成效，以配戴方式進行三種儀器間的比較 ， g.Nautilus雖可測試出更多面部與情緒，但需將 16 個點位個別配戴適當位置，對 於國小學童而言，其方式較不方便將不予考慮；而 Emotiv INSIGHT 與 NeuroSky Brainlink 分別為 5 個與 1 個的配戴位置，其方式較容易測試。以實際能測得的 數據進行 Emotiv INSIGHT 與 NeuroSky Brainlink 的比較，Emotiv INSIGHT 情緒 反應上除了 NeuroSky MindWave 基本可辨識專注、冥想外，還可以判斷出興奮、 緊張與無聊等情緒以提供情緒上的辨識。然而分析系統方面，礙於 Emotiv INSIGHT 使用的 Emotiv FFT 內完整的腦波偵測之腦電圖資訊須有專業資景進行 分析。相較 NeuroSky Brainlink 雖僅能判別專注與冥想情緒，但仍可下載各波段 （α 波、β 波、θ 波、δ 波）以提供基本的深入分析，對於實驗上，並不影響探索 受測者在著色時的生理訊號變化，故選擇 NeuroSky Brainlink 為本研究實驗工具。 如圖 9. NeuroSky Brainlink 腦電波儀器。 圖 9. NeuroSky Brainlink 腦電波儀器 此款儀器通過放置在頭皮上的感測器，可以測量到這些生物電信號的模式和 頻率。 NeuroSky Brainlink 藉由 NeuroSky ThinkGear 技術採集腦部電波，並將類 比信號轉換為數位信號。下列描述了腦電波的頻段劃分以及不同類型腦電波所反 映出的腦部精神狀態。

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1. Alpha（α）: 頻率為 8-12Hz，一般人在處於安靜、身體放鬆、大腦休息 的狀態下會出現這樣的週期波，是意識與潛意識層面之間的橋樑，其電 位約為 50µV，在腦枕葉部（occipital reigion）及頂葉部（parietal reigion） 最明顯。

2. Beta（β）: 頻率為 12Hz 以上，一般很少高於 50Hz。清醒及警覺時尤其 明顯，也是邏輯思考、計算、推理時需要的波、屬於意識層面的波。在 頂葉部及額葉部（frontal reigion）會較明顯，電位約為 20µV。

3. Theta（θ）: 頻率為 4-8Hz，主要在兒童的頂葉部及顳葉部（temporal reigion） 會出現，在深睡作夢、深度冥想時特別明顯，屬於潛意識層面的波，許 多腦疾病患者可找到 θ 波。

4. Delta（δ）: 頻率低於 4Hz 的腦波頻段，再一歲大嬰兒睡眠時，以及有 嚴重器官性疾病的患者身上尤其明顯，主要出現在兒童的枕葉部，及成 人的額葉部。

而 NeuroSky Brainlink 的 ThinkGear 感應器技術可以使這些產品通過佩戴 者的腦電波進行人機交互，如圖 10. 為 NeuroSky Brainlink 配戴方式。

圖 10. NeuroSky Brainlink 配戴方式

NeuroSky Brainlink，以前額的感測器及耳部的參考電極觸點進行腦電波信號 測量，並通過集成晶片對這些信號進行處理。包括原始腦電波資料以及相關參數

32 （專注度和放鬆度）在內的所有資料都由單一的 ThinkGear 晶片來處理。研究中 所使用的腦波偵測儀器採樣率為 512Hz ，每次 1000 個取樣點，以一秒為一個單 位，並包含前額葉 FP1、FP2 的電極位置與 5 個頻率面功率（δ、θ、α、β 及 γ）。 實驗流程第一部份與第二部分所進行的腦波數據採集將搭配 NeuroSky Brainlink 所使用之評測系統，如圖 11. 腦波評測系統。 圖 11. 腦波評測系統 受測者進行著色時，將透過此系統收集腦波數據，以下為系統會用到字詞之 名詞解釋，如表 10. 系統之名詞解釋。 表 10. 系統之名詞解釋 名詞解釋 Session Length / 作答的時間長度 受測者作答的時間總長度 Avg. Attention / 平均專注度 平均回答問題時的專注程度 Avg. Answer Time / 平均回答時間 平均回答問題的時間反應程度

33 並且使用攝影機以影片方式記錄青少年著色的過程，如圖 12。 圖 12. 曼陀羅圖樣著色之實驗方式 實際測驗時的狀態，由於與多所學校配合，所以場地將以受測者學校的教 室、電腦教室、會議室為測驗地點，如圖 13. 測驗環境。 圖 13. 測驗環境 此階段的腦波數據的採集可在評測系統中獲得各波段原始數值，並透過 Excel 查看，以下針對會使用之原始數據顯示做名詞解釋，如表 3-3-3。 表 11. 原始數據之名詞解釋 名詞解釋 Time Stamp / 時間點 測試反應之時間戳記 Poor Signal / 信號不好 使用腦波儀器測試時，信號的高低顯示 腦波數據採集 影像紀錄 訊號監控

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Attention / 注意 (專注) 受測者之專注程度 Meditation / 冥想 放鬆、平靜的反應

受測時間戳記以每秒紀錄，分析時將會全程紀錄 900 秒的數值，如圖 14. 。

圖 14. 時間戳記

專注度數據顯示，透過 NeuroSky Brainlink 的 eSence 演算法，將換算成 1-100 的程度單位，其中 50 為一般專注力基線，如圖 15。

圖 15. 專注度數據顯示

放鬆程度數據顯示，同樣透過 eSence 演算法，將換算成 1-100 的程度單位，其 中 50 為一般放鬆程度基線，如圖 16。

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3.5 研究工具

本研究之研究工具使用語意差異量表（Semantic differential scale），以及為 了增加研究之信度與效度，將以統計軟體 SPSS 22 進行資料分析，資料處理主要 使用獨立樣本 T 檢定、ANOVA 單因子變異分析、Scheffe 多重比較考驗檢定， 來提升資料與分析之間的關係。

1. 語意差異量表（

Semantic differential scale

）

語義差異量表是美國心理 Osgood, Suci, Tannenbaum（1957）發展的一種測 量技術，此方式可讓被測者從某個單詞或概念進行雙向形容詞的量表回饋，受 測者會根據對詞或概念的感受、理解，在量表上選定相應的位置。語義差異量 表源自伴生感覺（synesthesia）的研究，所謂伴生感覺是指當我們某種感官受 到刺激時，會得到另一種感官在接受刺激時所産生的感覺。因此，語義差異量 表被廣泛用於文化的比較研究，個人及群體間差異的比較研究，以及人們對周 圍環境或事物的態度、看法的研究等。 語義差異量表以形容詞的正反意義為基礎，標準的語義差異量表包含一系 列形容詞和它們的反義詞，在每一個形容詞和反義詞之間有約 5、7、9 個區間， 如下列範例： 遊樂場裡的旋轉木馬 悲傷的 □ □ □ □ □ □ □ 快樂的 快速的 □ □ □ □ □ □ □ 緩慢的 最後將受測者的資料進行分析，先計算出每題的平均數。再將每題平均數集 結起來，以形成整個量表的特徵輪廓。透過所選擇的兩個相反形容詞之間的回饋， 可反映對觀念、事物的感受反應強度。語義差異量表實施簡單，不受背景及教育 程度的影響，且能由不同的角度來了解受試者對某個概念或是事物的看法，因此

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本研究將使用此量表李克特七點量表（Likert’s 7-point scale）調查青少年在觀看 不同曼陀羅藝術圖像之主觀感受。

2. 問卷與腦波資料處理分析

本研究之調查問卷經施測後回收，淘汰作答不完全之問卷，腦波數據同樣淘 汰因訊號不穩定或未遵照實驗內容進行之數據，如圖 17. 實驗圖像篩選。 圖 17. 實驗圖像篩選 如上列圖像，仍保留原本樣式填色。而下列圖像則改變原本樣式，增加了畫 面的豐富度，以至於影響在低複雜度組進行著色的條件，因而不列入統計計算。 之後將有效問卷與數據登錄後，採用 SPSS 22 統計軟體進行資料分析。 (1) t 考驗（t-test） 以「圖象類型」為自變項，「偏好」為依變項；以「複雜度」為自變項，以 「偏好」為依變項；以「性別」為自變項，以「偏好」為依變項，進行平均數差 異顯著性考驗，以瞭解不同類型圖像與複雜程度的偏好各向度得分之差異情形。 有效樣本 無效樣本

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(2) 單因子變異數分析法（ANOVA）與 Scheffé method 多重比較

以「圖象類型」、「圖象主題」、「複雜度組別」為自變項，以「著色時的專注 力」為依變項；以「圖象類型」、「圖象主題」、「複雜度組別」為自變項，以「著 色時的放鬆度」為依變項，進行單因子變異數分析，單因子變異數分析若達.05 顯著水準，則以 Scheffé method 進行事後比較，以分析不同條件環境變項在著色 時的專注力與放鬆程度之差異。

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第四章 實驗結果與分析

本研究以穿戴式腦波儀探討著色不同複雜程度圖像之生理訊號，並針對第 三章研究設計進行實驗分析，分析結果共分三節：第一節為基礎問卷分析於生 理訊號；第二節為不同圖像之語意差異；第三節為不同圖像時的專注與放鬆程 度考驗結果。

4.1 基礎問卷分析於生理訊號

在實驗之前將進行初步的使用認知調查，調查受測者是否喜歡繪畫、使用 著色繪本的經驗以及上色方式的習慣，再比較生理訊號上的差異。

1.

基礎問卷

本研究為了瞭解不同經驗與習慣差異，是否造成生理訊號的差異，如下表 12. 基礎問卷調查統計結果。 表 12. 基礎問卷調查統計 題目 性別 是 否 無效 小計 總人數 Q1.有畫圖的經驗嗎 男 62 0 0 62 120 女 58 0 0 58 Q2.喜歡畫圖嗎 男 48 12 2 62 120 女 47 5 6 58 Q3.有畫過著色繪本嗎 男 42 18 2 62 120 女 _{39 14} 5 58 根據表 12 統計結果，Q1 顯示所有的的受測者皆有畫圖的經驗。Q2 顯示 男生組裡 48 人（77.4%）喜歡畫圖，12 人（19.6%）不喜歡畫圖，無效問卷（3%）； 女生組裡 58 人（81%）喜歡畫圖，5 人（9%）不喜歡，無效問卷（10%）。Q3

39 顯示男生組裡 48 人（78%）畫過著色繪本，18 人（29%）沒有畫過，無效問 卷（3%）；女生組裡 39 人（67.3%）畫過著色繪本，14 人（24.1%）沒有畫過， 無效問卷（8.6%）。 第二部分的問卷是針對受測者喜歡哪種上色方式以及喜好哪種圖像的調 查，如表 13. 上色方式調查統計結果。 表 13. 上色方式調查統計結果 題目 水彩筆 色鉛筆 蠟筆 彩色筆 其他 無效 Q4.喜歡的上色方 式（可複選） 28 82 11 14 4 7 結果顯示色鉛筆（56.16%）占最多比例，其原因為色鉛筆上色與攜帶上 較為方便。其次為水彩筆（19.18%）、彩色筆（9.59%）、蠟筆（7.53%）、其他 （2.74%）。 針對受測者對於具象圖像與幾何圖像，哪種類型的喜好調查，如下表 14. 圖像類型喜好調查統計結果。 表 14. 圖像類型喜好調查統計結果 題目 性別 具象圖像 幾何圖像 無效 小計 總人數 Q5.喜歡哪 種圖像類型 男 37 14 11 62 120 女 39 9 10 58 結果顯示男生（30.83%）、女生（32.5%）較喜歡具象圖像類型，而幾何 圖像分別占男生（11.67%）、女生（9.17 %）比例。根據黃淮麟（2001）、王孟 惠、伊彬（2005）研究台灣兒童對插畫風格的偏好發展，男生到了 13 歲後會 漸漸從喜愛卡通圖像轉偏喜歡立體感的表現，可由上述統計結果得知。

2.

生理訊號描述性統計與獨立樣本 T 檢定

此階段目的比較喜歡畫圖是否影響專注力與放鬆程度，由於學校皆有美勞

40 課程，因此所有學生都有學習與進行畫圖的經驗。在Q2是否喜歡畫圖的問題中， 有95人喜歡畫圖，17人不喜歡畫圖，因此進行比較兩組生理訊號差異。如下表15. Q2群組統計資料。 表 15. Q2 群組統計資料 Q2 N 平均數 標準偏差 標準錯誤平均值 專注力 喜歡 95 49.159 7.270 .745 不喜歡 17 50.582 8.625 2.092 放鬆度 喜歡 95 56.178 5.295 .543 不喜歡 17 54.732 6.517 1.580 在專注力部份，喜歡畫圖的學生專注平均數為49.159，而不喜歡畫圖的學生 專注平均數為50.582。放鬆度部份，喜歡畫圖的學生平均數（56.178）較不喜歡 畫圖的學生平均數（54.732）高。進一步以獨立樣本T檢定考驗是否顯著，專注 力在變異數相等測試的顯著性P=.222>.05，以採用相等變異數來解釋，再看平均 數是否相等的T測試，t=-.686，顯著性P=.494>.05，表示專注力並沒有顯著差異。 而放鬆度在變異數相等測試的顯著性P=.256>.05，以採用相等變異數來解釋，再 看平均數是否相等的T測試，t=1.000，顯著性P=.320>.05，表示放鬆度並沒有顯 著差異，推論其原因為不喜歡畫圖的學生並沒有強烈的排斥意願，因此是否喜歡 畫圖並未造成專注力與放鬆度明顯的差異。

4.2 不同圖像之語意差異

為了瞭解受測者對於不同類型與複雜程度的圖像感受，因此使用語意差異 量表問卷作為研究調查。

1. 綜合意象尺度值分析

本節將36件樣本依照2種類型（幾何、具象）與3個不同複雜程度（低、中、 高）分成六組，並整理於表16. 六組樣本各語彙之平均值與標準差。

41 表 16. 六組樣本各語彙之平均值與標準差 類 型 複雜度 人 數 吸引/ 排斥 簡單/ 複雜 輕鬆/ 緊張 愉悅/ 煩躁 標準差 整體 平均 幾 何 低組 40 2.6 2.8 2.62 2.7 0.078 2.68 中組 38 2.05 3.03 2.45 2.50 0.346 2.51 高組 35 1.69* 3.29 2.43 2.34 0.569 2.44 具 像 低組 40 2.85 2.8 2.6 2.4 0.178 2.66 中組 38 2.34 3.26 2.37 2.26 0.408 2.56 高組 35 1.69* 3.54 2.49 1.91* 0.718 2.41 註：*平均值高於6或低於2為強烈意象

本研究採用李克特七點量表（Likert’s 7-point scale），中間值為4，尺度值介 於2至3或5至6之間者為明顯意象；高於6或低於2為強烈意象。因此，根據上表顯 示，在吸引的語意中以幾何高複雜度組、具象高複雜度組有強烈意象；在愉悅的 語意中以具象高複雜度組有強烈意象，而意象間有較大的表準差為具象高複雜度 組，如圖18. 六組樣本意象平均值折線圖。

42 根據圖中顯示，以幾何高複雜度組有強烈吸引意象（M=1.69），而具象高複 雜度組除了有強烈吸引意象外（M=1.69），在愉悅也有強烈的意象（M=1.91）， 其推測為具象圖像可辨識出明確形象，因此較為活潑有趣。而兩種類型的整體意 象平均，皆以高複雜度組得到較好的正向意象，其次依序為中、低複雜度組。

2. 不同性別之意象尺度值分析

為了瞭解男女生對於各類型的意象感受是否有所差異，因此這階段將以性別 做為自變項進行比較如表17. 不同性別之幾何類型的語意平均值。 表 17. 不同性別之幾何類型的語意平均值 類 型 性 別 人 數 複雜度 吸引/ 排斥 簡單/ 複雜 輕鬆/ 緊張 愉悅/ 煩躁 標準差 整體 平均 幾 何 女 生 20 低組 3.1 3 3.15 2.9 0.096 3.04 17 中組 1.82* 3.53 2.47 1.88* 0.685 2.43 18 高組 1.50* 3.56 2.44 2.33 0.731 2.46 男 生 20 低組 2.1 2.6 2.1 2.5 0.228 2.33 21 中組 2.24 2.62 2.43 3.00 0.282 2.57 17 高組 1.88* 3.00 2.41 2.35 0.397 2.41 註：*平均值高於6或低於2為強烈意象 根據上表以性別比較幾何類型的語意差異顯示，女生有強烈吸引意象在高 複雜度組（M=1.5）與中複雜度組（M=1.82），男生亦同樣有強烈吸引意象在高 複雜度組（M=1.88）。整體意象平均，女生以中複雜度組（M=2.43）、男生低複 雜度組（M=2.33）有較好的語意差異表現，且男生平均數較女生高，推測原因 為男生漸漸較能接受幾何圖象的表現。 上述為不同性別的幾何類型比較，接續比較不同性別對具象類型的語意差異， 如表18. 不同性別之具象類型的語意平均值。

43 表 18. 不同性別之具象類型的語意平均值 類 型 性 別 人 數 複雜度 吸引/ 排斥 簡單/ 複雜 輕鬆/ 緊張 愉悅/ 煩躁 標準差 整體 平均 具 象 女 生 20 低組 2.75 2.85 2.6 2.7 0.090 2.73 17 中組 2.00 3.47 1.82* 1.94* 0.674 2.31 18 高組 1.61* 3.83 2.67 2.06 0.835 2.54 男 生 20 低組 2.95 2.75 2.6 2.1 0.314 2.60 21 中組 2.62 3.10 2.81 2.52 0.218 2.76 17 高組 1.76* 3.24 2.29 1.76* 0.601 2.26 註：*平均值高於6或低於2為強烈意象 根據上表顯示，在具象類型女生（M=1.61）、男生（M=1.76）皆以高複雜 度組有強烈吸引意象，而女生以中複雜度組（M=1.94）、男生高複雜度組（M=1.76） 有強烈愉悅意象，其中女生高複雜度組有較大的標準差，女生在簡單/複雜意象 中與其他意象有明顯的差異。整體平均，女生在中複雜度組（M=2.31）、男生高 複雜度組（M=2.26）有較好的語意差異表現。綜合上述結果，女生在幾何與具 象皆以中複雜度組（D=1.4-1.5）有最好的語意感受，其原因根據 ThorbjörnLaike, P. Taylor, MarianneKüller et al.,（2008）的研究顯示當維度D = 1.3-1.5的範圍裡較 受喜愛。

4.3 不同類型與程度的生理訊號考驗結果

以上透過習慣、性別等因素了解對於圖象類型選擇上的偏好後，這節將以生 理訊號分析不同圖象類型與複雜程度組別的腦波變化，並考驗結果。本研究以穿 戴式腦波儀器採集生理訊號之變化，扣除受測者未遵循內容進行實驗、皮膚油脂、 電力、人為等因素造成的數據訊號不佳情形，此次採集對象共 93 名學童。透過

44 著色具象與幾何兩種不同類型圖象，進行腦波數據的分析如下表 19. 不同類型與 複雜度之平均專注力與放鬆程度。 表 19. 不同類型與複雜度之平均專注力與放鬆程度 複雜度 類型 人數 專注力 放鬆度 低組 幾何 10 51.47 52.25 具象 11 47.68 55.10 中組 幾何 16 52.58 53.37 具象 20 51.53 55.56 高組 幾何 19 47.97 58.76 具象 17 49.58 57.51 由於低複雜度組的圖像，空白面積較多，造成受測者自行發揮圖像的豐富變 化現象，以至於影響在低複雜度環境著色的數據採集，樣本收集較少，而高複雜 度的圖像結構已無空間讓受測者變化，因此樣本收集較完整。 根據上表顯示，中複雜度組的幾何與具象類型有較高的專注平均，而高複 雜度組的幾何與具象類型有較高的放鬆平均。為了瞭解幾何與具象兩種類型在不 同複雜程度的情況下是否有差異，因此以 ANOVA 變異數分析比較兩組內部之 間的生理訊號，幾何類型專注力部分在同質性測試 F（2,42）=2.223，p=.980， 符合變異數同質假定。接續 ANOVA 分析其結果顯示為不顯著 F（2,42）=2.223， p=.121，故不拒絕虛無假設，即幾何類型在不同複雜程度的專注力無顯著差異。 放鬆度部分在同質性測試 F（2,42）=8.706，p=.179，符合變異數同質假定。並 根據 ANOVA 變異數分析結果顯示為顯著 F（2,42）=2.223，p=.001，即幾何類 型在不同複雜程度的放鬆度有顯著差異。進一步以 Scheffe 法事後檢定比較各組 平均，分析如表 20. 不同幾何複雜度之事後檢定。

45 表 20. 不同幾何複雜度之事後檢定 (I) 複雜度 (J) 複雜度 (I-J)平均差異 標準錯誤 顯著性 95% 信賴區間 下限 上限 低組 中組 -1.12325 1.87995 .837 -5.8940 3.6475 高組 -6.50424 1.82197 .004** -11.1278 -1.8806 中組 低組 1.12325 1.87995 .837 -3.6475 5.8940 高組 -5.38099 1.58240 .006** -9.3966 -1.3653 高組 低組 6.50424 1.82197 .004** 1.8806 11.1278 中組 5.38099 1.58240 .006** 1.3653 9.3966 註：*p <.05；**p <.01 上表考驗結果，幾何高複雜度組的放鬆度（M=58.76）顯著高於幾何低複雜 度組（p=.004，M=53.37）與幾何中複雜度組（p=.006，M=52.25），表示幾何高 複雜度組相較其他複雜程度組別有很好的放鬆度。上述為幾何類型生理訊號考驗 結果，接續為比較具象類型。具象類型專注力部分在同質性測試 F（2,45）=1.018， p=.065，符合變異數同質假定。根據 ANOVA 變異數分析結果顯示為不顯著 F（2,45） =1.018，p=.369，即具象類型在不同複雜程度的專注力無顯著差異。 放鬆度部分在同質性測試 F（2,45）=1.233，p=.688，符合變異數同質假定。 接續變異數分析。根據 ANOVA 變異數分析結果顯示為顯著 F（2,45）=1.233， p=.301，故不拒絕虛無假設，即具象類型在不同複雜程度的放鬆度無顯著差異。 透過上述得知，幾何與具象類型在專注力部分皆無顯著差異，推測可能由於 受測者被要求當下僅能執行著色活動，因此各組並未受其他事情干擾而未有顯著 差異。放鬆度部分，幾何類型以高複雜度組有較好的平均數，而具象類型在不同 複雜程度組別間無顯著差異，推測幾何圖像由於畫面以幾何圖像為主體，若畫面 結構簡單則整體意象感受較無趣。而具象圖像以動物形象為主體，且透過語意問 卷結果顯示具象圖像有愉悅、吸引之意象，因此三組皆以平均數 55 以上有很好

46 的放鬆程度。 為了瞭解幾何與具象類型彼此間是否有差異，因此將進行六組間 ANOVA 變 異數分析比較。在同質性測試 F（2,42）=1.268，p=.184，符合變異數同質假定。 接續 ANOVA 分析結果顯示為不顯著 F（5,87）=1.268，p=.184，故不拒絕虛無 假設，即各組的專注力無顯著差異。放鬆度部分在同質性測試 F（5,87）=4.198， p=.505，符合變異數同質假定。接續 ANOVA 分析結果顯示為顯著 F（5,87）=4.198， p=.002，故不拒絕虛無假設，即各組的放鬆度有顯著差異。進一步以 Scheffe 法 事後檢定比較各組平均其考驗結果幾何高複雜度組的放鬆度（M=58.76）顯著高 於幾何低複雜度組（p=.029，M=53.37）與幾何中複雜度組（p=.044，M=52.25）， 但與具象類型無任何顯著差異。由於上述幾何與具象類型無顯著差異，因此將合 併兩種類型，以複雜程度做為因變數比較，平均數值如表 21. 不同複雜度之平均 專注力與放鬆程度 表 21. 不同複雜度之平均專注力與放鬆程度 程度 人數 專注力 放鬆度 低複雜度組 21 48.73 53.74 中複雜度組 36 49.49 54.59 高複雜度組 36 52.00 58.16 上表顯示，高複雜度有較高的專注力（M= 52.00）與放鬆度（M= 58.16）。 以 ANOVA 變異數分析考驗三組間之差異，專注力在同質性測試 F（2,90）=2.094， p=.155，符合變異數同質假定。接續 ANOVA 變異數分析結果顯示為顯著 F（2,90） =2.094，p=.129，故不拒絕虛無假設，即不同複雜程度的專注力無顯著差異。在 放鬆度部分，同質性測試 F（2,90）=7.995，p=.106，符合變異數同質假定。接 續 ANOVA 分析結果顯示為顯著 F（2,90）=7.995，p=.001，故不拒絕虛無假設， 即不同複雜度有顯著的放鬆度差異。進一步以 Scheffe 法事後檢定比較各組平均，

47 分析如下表 22. 不同複雜度組別之事後檢定。 表 22. 不同複雜度組別之事後檢定 (I) 複雜度 (J) 複雜度 (I-J) 平均差異 標準 錯誤 顯著性 95% 信賴區間 下限 上限 低複雜度組 中複雜度組 -.84549 1.27193 .802 -4.0114 2.3204 高複雜度組 -4.42241 1.27193 .003** -7.5883 -1.2565 中複雜度組 低複雜度組 .84549 1.27193 .802 -2.3204 4.0114 高複雜度組 -3.57692 1.09182 .006** -6.2945 -.8593 高複雜度組 低複雜度組 4.42241 1.27193 .003** 1.2565 7.5883 中複雜度組 3.57692 1.09182 .006** .8593 6.2945 註：*p <.05；**p <.01 透過上表可知，高複雜度組的放鬆度（M=58.16）顯著高於低複雜度組（p=.003， M=53.74）與中複雜度組（p=.006，M=54.59），即是高複雜度組有較好的放鬆效 果。推測高複雜度組圖像畫面較為豐富有趣，且結構瑣碎使受測者停留在填色的 每一塊面積不會太長，可供受測者換色筆著色時做情緒上的調整。