不同段數圍棋手之認知能力與眼動歷程探究

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(1)國立臺灣師範大學特殊教育學系碩士論文. 不同段數圍棋手之認知能力與眼動歷程探究 Cognitive Abilities and Eye Movement of Go Player with Different Duan Rank. 指導教授：郭靜姿教授研究生：潘浩天撰. 中華民國一零六年六月.

(2) 致謝《郡國志》：「昔有道士王質，負斧入山，采桐為琴，遇赤松與安期先生棋，而斧柯爛。」主人翁山中觀棋一日，世上卻已過五百年。自古流傳宛若時空之旅的際遇，一眼瞬間的定睛凝視，古今的躍動早已驀然物換星移。不知道一千五百年前的王質，是否因為那場以遇而百感交集，但走在觀棋之旅路上的我，心中滿滿的喜悅和感謝。研究學習的起點與終點，都要感謝敬愛的郭靜姿老師。國北教 99 級畢業後，和同窗一起加入了師大特研所，謝謝當時的委員之一的郭老師給了我進入的師大的門票，自此開啟了研究的旅程。既不懂眼動儀的操作，更不會程式的撰寫和分析數據的軟體應用，甚至不懂圍棋尌當起了搬運者，搬運著整車的實驗儀器奔走於各校之間，搬運著身為研究者的喜悅和學習各種技術的樂趣徜徉其中，謝謝郭老師給我研究的指引和方向和寬容，讓我得以恣意的以身為研究者為樂，享受在學習和發現之中。謝謝口詴委員陳學志院長，總是正向溫暖的給予價值肯定和懇切的建議，在儀器借用上能夠給予認可和實務的指引，風範都深銘於心。謝謝李乙明教授無論在研究上或是實務上親切感人的鼓勵、支持與指正，總是能字字珠璣又細膩的給予研究建議和價值。謝謝指導教授郭老師，總是願意在奔走全台和各國的忙碌中給予我指導和勉勵，每每看見郭老師如此忙碌，在資優教育中付出和貢獻著，還是溫潤包容的給予學生指導，心中真是滿滿的感恩，謝謝郭老師的典範教學和指點。學習之旅，感謝陳美芳教授、陳心怡教授、簡郁岑老師，以及交通大學佘曉清教授所帶領的心智研究和推廣團隊，讓我得以進入眼動研究實務的殿堂。也謝謝南山鄺組長和大安鄭主任以及南山中學和大安國中兩校的師生協助，讓研究的想像可以真實的實踐，謝謝潘裕豐教授在圍棋專業上的指導，以及心瑜老師細心地叮嚀，更是謝謝師大給予自己學習養分和指導的所有師長。謝謝理詮和陳寗夫婦、書豪學長、錦雪老師、貞伊和維馨在口詴時的協助以及帄時的打氣鼓勵，也要謝謝聖明學長、宣惠學姊能在不同角度一起討論共學，讓我在研究路上不孤單。最後也要謝謝家人的鼓勵和陪伴，大姊的關心、宜君姊時常託付嬰帅兒讓我在我繁忙的工讀生活中充滿家庭溫馨，角媽和角哥的關心和糧食補給，以及一路陪伴走過度過這漫長半工半讀的伴讀兼靈魂伴侶的維馨，辛苦了。最後仍是感謝郭老師的指導，並僅以此論文獻給天上的雙親，帄安祈福。. i.

(3) 不同段數圍棋手之認知能力與眼動歷程探究摘要本研究旨在透過眼動追蹤技術，探討不同段數圍棋手，在認知能力以及圍棋相關作業測驗時眼動歷程的差異。透過托尼非語文智力測驗、綜合心理能力測驗之視覺記憶測驗、棋局辨識作業、以及弈子作業等工具，研究參與者中專家組有 24 位，生手組 22 位。研究結果簡要說明如下: 一、. 認知能力方面：圍棋專家和生手在智力方面沒有差異，但是在視覺記憶能力有顯著差異，並以共變數分析檢驗認知能力的因素，在弈棋經驗對於弈棋表現的影響。. 二、. 眼動歷程方面：凝視點方面，專家相較於生手凝視時間較短、在圍棋作業相關區域的凝視點數量更多，非相關的區域則較少。掃視幅度方面，專家和生手沒有顯著差異，但在前三個凝視點的時間較短。而專家相較於生手，分配注意力在棋盤上答案區比題目區的時間更長。. 關鍵詞：認知能力、眼動歷程、圍棋手、專家與生手. ii.

(4) Cognitive Abilities and Eye Movement of Go Player with Different Duan Rank Hao-Tian Pan Abstract. This study investigated the cognitive abilities and eye movement of Go player with different duan rank. The main research tool is TONI-3 (Test of Nonverbal Intelligence -Third edition), Comprehensive Mental Abilities. Scale(CMAS)-Visual. memory. test,. Detection. task. and. choose-a-move task. Eyemovement and Go performance data were cumulated from 22 experts, and 22 novices. The main research results were presented as follow:. 1. In terms of congnitive ability: experts and novice had no significant influence on nonverbal intelligence, and had significant influence on visual memory ability. This research uses ANCOVA approaches to evaluate the cognitive ablilty between experience and performance. 2. In terms of eye movement: experts, when compared with novices, had shorter fixation durations, more fixations on GO task-relevant areas, and fewer fixations on GO task-redundant areas; experts also had shorter times to first three fixate relevant information, and experts spend more time than novices looking at Answer area in board.. Keywords: cognitive abilities, eye movement, Go Player, expert and novice iii.

(5) 目錄致謝詞…………………………………………………………………………………i 中文摘要………………………………………………………………………...……ii 英文摘要………………………………………………………………………….…iii 目錄…………………………………………………………………………….….…iv 圖目錄…………………………………………………………………………….…vi 表目錄………………………………………………………………………………vii 第一章緒論………………………………………………………….. 1 第一節研究背景與動機…………………………………………………… 1 第二節研究目的與問題……………………………………………………4 第三節名詞釋義……………………………………………………………4 第二章文獻探討… … … … …… …… … … … …… …… … … … …… …… .. 7 第一節圍棋棋藝探討 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 7 第二節專家與生手……………………………………………………… 16 第三節眼動追蹤技術………………………………………………………20 第三章研究方法………………………………………………………….. 25 第一節研究計畫與流程…………………………………………………… 25 第二節研究設計………………………………………………………… 30 第三節研究對象……………………………………………… …………32 第四節研究工具 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 3 3 第五節研究假設………………………………………………………… 41 第六節資料處理與分析 … … … … … … … … … … … … … … … … … 4 2. 第四章研究結果與討論………………………………………………………….. 47 第一節專家和生手在智力和視覺記憶能力的比較 … … … … … … … 4 7 第二節認知能力、學習經驗對圍棋棋手奕棋表現的影響………………49 第三節圍棋專家和生手在棋局辨識作業中的眼動歷程………………52 第四節. 圍棋專家和生手在弈子作業中的眼動歷程…………….……55 iv.

(6) 第五章結論與建議………………………………………………………….. 105 第一節結論……………………………………………………105 第二節. 建議…………………………………………………………107. 參考文獻 …………………………………………………………….…… 111 附錄…………………………………………………………….…… 111 附錄一研究參與者招募單………………………………………………118 附錄二知情同意書 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . . 1 1 9 附錄三招募說明技師測說明 … … … … … … … … … … … … … … 1 2 1 附錄四自編電腦化圍棋眼動測驗 …… …… … … …… … …… … … … 124 附錄五弈子紀錄總表 … … … … … … … … … … … … … … … … … … 1 2 6. v.

(7) 圖目錄圖3-1. 研究流程圖………………………………… ………….……25. 圖3-2-1. 實驗設計原理圖……………………… ……………….……27. 圖3-2-2. 實驗設計說明圖………………………… ………….………28. 圖3-3. 研究程序圖…………………………………………….….…29. 圖3-4. 研究架構圖……………………………………………….……30. 圖3-5. 定石棋局………………………………………………………35. 圖3-6. 非定石棋局…………………………………………..…….…35. 圖3-7. 九段棋士對弈的棋譜節錄………………………………………38. 圖3-8. 興趣區域繪製方式圖……………………….………………44. 圖3-9. 眼動軌跡與興趣區域示意圖………………….………….………44. 圖3-10. 眼動軌跡與興趣區域示意圖…………………………..…………44. 圖4-1. 棋型示意圖 …………………………………………………...…49. 圖4-2. 棋型對應圖……………………………………………….………49. 圖4-3. 交互作用分析剖面圖……………………………………….……54. 圖4-4. 凝視熱區圖顏色與時間說明圖…………………………….……66. 圖4-5. 開放式題目中生手的眼動歷程…………………..………..…...102. 圖4-6. 開放式題目中專家的眼動歷程……………………….......…….102. 圖4-7. 計算題中初階生手的眼動歷程………………..…………...…...103. 圖4-8. 計算題中高階棋手的眼動歷程………………………....……...103. 圖4-9. 計算題中職業棋手的眼動歷程………..………………..……...103. vi.

(8) 表目錄表2-1. 影響棋力之認知因素與其他能力分析表……………………….12. 表2-2. 專家與生手的差異比較…………………………………………17. 表2-3. 圖文閱讀或讀圖常用的眼動指標………………………………..21. 表2-4. 西洋棋專家與生手的眼動差異比較……………………………..23. 表3-1. 實驗程序及所需時間表…………………………………………31. 表3-2. 研究招募期程與人數表………………………………………….32. 表3-3. 專家組及生手組研究對象摘要表(學校) ………………….……33. 表3-4. 專家組及生手組研究對象摘要表(學校) ………………….……33. 表3-5. 質性資料編碼表…………………………………………….……46. 表4-1-1 托尼非語文智力測驗及視覺記憶測驗的帄均數、標準差及 t 檢定摘要表…….48 表4-2-1 受詴者間效應檢定摘要表……………………………………….…51 表4-2-2 專家生手的棋局辨識作業得分帄均數、標準差、調整後帄均數與共變數分析摘要表…….51 表4-3-1 棋局辨識作業分數及眼動指標 t 檢定摘要表……………………52 表4-3-2 混和設計二因子變異數分析表…………………………………….53 表4-3-3 三種版本定石反應時間、帄均數及標準差摘要表………………..53 表4-3-4 定石版本與棋力的變異數分析摘要表…………………………… 54 表4-4-1 弈子作業眼動指標的帄均數、標準差及 t 檢定摘要表…………55 表4-4-2 弈子作業興趣區域(IA)眼動指標的帄均數、標準差及 t 檢定摘要 …….57 表4-4-3 弈子作業八棋局佇留時間帄均數、標準差及 t 檢定摘要表……57 表4-4-4 時間導向-凝視熱區圖 (The duration-based fixition map) 分析表..58 表4-4-5 數量導向-凝視熱區圖 (The count-based fixition map) 分析表… 67 表4-4-6 生手組示例-空間疊加視圖(The spatial overlay view)眼動軌跡分析表……75 表4-4-7 中介組示例-空間疊加視圖(The spatial overlay view)眼動軌跡分析表……83 表4-4-8 專家組示例-空間疊加視圖(The spatial overlay view)眼動軌跡分析表……91 表4-4-9 奕子紀錄表………………………………………………………..101. vii.

(9) 第一章緒論本章共分成三個小節，旨在說明本研究的緣由和基礎。分別為研究背景與動機、研究目的以及名詞釋義。第一節說明研究者選定與探究本研究主題的原因，第二節延伸研究動機，界定研究目的與問題，第三節則定義研究中重要的名詞並解釋其意義。茲說明如下。. 第一節研究背景與動機 2007年周俊勳奪下世界圍棋三大賽之一的LG世界杯冠軍，被封為紅面棋王後，引起了教育界對於特殊才能的重視。人才培育的議題，脫離不了對於資優與特殊才能學生的教育服務，而每個人都有不同的優勢能力「電玩高手」、「圍棋高手」... ...等都是多元才能的具體展現（郭靜姿，2013）。圍棋除了作為一種益智遊戲與棋類運動，在教育中無疑地也是一種多元才能的認定和培育類型，甚至除了台灣外，中、日、南韓等國家皆有職業的圍棋制度。根據「身心障礙及資賦優異學生鑑定辦法第二十條」：本法第四條第六款所稱其他特殊才能資賦優異，指在肢體動作、工具運用、資訊、棋藝、牌藝等能力具有卓越潛能或傑出表現者。而教育部亦將圍棋納入運動績優甄審甄詴項目（教育部，2008；2013）。可見我國教育體制及鑑定中，圍棋有其明確的鑑定類型和標準。在台灣有數量甚眾的兒童投入習棋行列，但學習圍棋後的兒童在課業、性格與心智思考上可觀察到哪些功效，在資優教育領域卻較少述及（蔡桂芳、黃曉紅，2013）；此外圍棋在認知歷程的研究和教學連結也為數不多。研究者本身在國小一般智能資優資源班任教，於資優班整體的充實課程常會採用棋藝相關的素材或競賽做為引起動機或特殊才藝的競賽項目，以達到邏輯訓練或腦力激盪的目標。其中圍棋也常是國中小常見的才藝或興趣陶冶項目。本研究選定圍棋作為素材，以眼動追蹤技術探討不同段數棋手的眼動歷程， 1.

(10) 意圖透過不同圍棋棋力的棋手來了解專家和生手的差異，在本研究的基礎上，尚有以下幾個面向是為本研究的背景說明。. 一、棋類遊戲是認知科學研究的研究模型身兼心理學家與西洋棋專家的de Groot，是第一位對棋手的思考與解題策略進行心理調查研究的學者，其所出版的西洋棋的思考與抉擇（Thought and choice in chess）是棋類認知科學研究模型之濫觴（de Groot, 1965）。他研究不同下棋水準的棋手之差異性，以了解專家棋手的思考方式與認知特性。許多專業的表現不容易測量，但西洋棋技卻可以分級，並且能將棋技分解、個別進行實驗測詴，也很容易在自然環境（比賽廳）中觀察。正是這些原因讓西洋棋成了檢驗思考理論的最佳單項實驗（Ross, 2006）。 French和Sternberg（1991）認為，棋類遊戲具有研究價值，如同果蠅之於遺傳學的重要性，西洋棋也已經成為心理學研究的重要模式（Charness, 1992）。圍棋的規則是弈子圍地，黑白子之間沒有棋力的高低，擺放位置也不似西洋棋或象棋有多種棋步的規則，其主要特色是規則簡單，但是由於盤面廣大，變化可說無窮無盡，能讓對奕者自由自在的發揮創造力，塑造出自己獨特的行棋風格（黃士傑，2011）。而圍棋棋力的劃分，世界上通用以「級」和「段」來表示棋力的強弱，有明確的段數做為專家與生手的參考依據。. 二、圍棋與認知能力在西洋棋領域早期的系統研究中，可發現棋手在理解能力、記憶力和問題解決上的個別差異。弈棋是心理學研究典型的重要模式，其中包含個體的圖像化、記憶能力、以及問題解決能力等相關的研究議題（Charness, 1992）。圍棋是一種高度思考性的活動，涉及人類高級智力活動的本質，可以訓練腦部進行高層次的思考運作。圍棋愛好者常說， 2.

(11) 下圍棋可以鍛鍊與提高注意力、發揮空間想像力，或者增強邏輯思維與解決問題的能力（歷史月刊編輯部，2003）。蔡桂芳與黃曉紅（2013）綜合整理國內外學者對與圍棋相關的能力，認為圍棋最能提升腦部認知能力與高層次思維之運作，如問題解決、決策、計畫、邏輯、與推理能力等；其次有專注力、空間圖像感知能力、意志力與情緒控制的增進，而思考能力方面包含推理思考、創造思考、批判思考和抽象思考；亦有少數人認為學圍棋能塑造健全人格，以及對豐富人生及事業經營有所幫助。圍棋與西洋棋皆是棋類活動，在各種研究上也都顯示與認知能力的關聯性。. 三、眼動數據能反應專家與生手的差異眼動儀所記錄的眼動數據與部分認知歷程有關，而近來發展的眼球追蹤技術提供了自然且即時的測量來探討認知、情緒、動機等議題，因此，此一技術已經被廣泛地使用在各個領域中（陳學志，2010）Adrian、 Adam、Elizabeth、Lester與N. Sanjay（2010）等學者提出，許多學科的研究，已使用眼球追蹤技術來調查專家和新手的視覺注意力的差異。例如，藝術家和西洋棋專家比新手花費更多的時間觀看相關信息已被證實。因此，若能夠向生手提供專家對於視覺注意的分配方式，應能夠有效提升生手的能力（Adrian et al. , 2010）。瞭解專家與生手在認知歷程、行為與結果表現的差異，以此建立教學依據的模式，常常是教育工作者在進行教學與專業養成時所關注的議題。研究者期待能透過眼動追蹤技術發現差異與歸納不同的眼動歷程，以了解弈棋時專家與生手的認知歷程差異，並釐清個體能力與認知投入，對圍棋專業展現的影響。綜合上述相關背景，加之國內尚無以眼動儀記錄圍棋弈棋歷程的研究，因此本研究意欲探討不同段數的圍棋手，在認知能力以及從事奕相關活動時棋眼動歷程的差異，以了解或驗證相關的眼動歷程或認知歷程，以提供未來相關研究的參考。 3.

(12) 第二節研究目的為了解圍棋專家與生手在眼動歷程的不同，本研究以中學圍棋班與普通班的學生做為研究對象，透過眼動儀紀錄眼動數據，以分析不同段數圍棋手眼動歷程的差異。以下為研究目的：一、探討專家和生手在智力和視覺記憶能力的表現與差異；二、探討認知能力對圍棋棋手奕棋表現的相關；三、分析圍棋專家和生手在辨識作業中眼動歷程的差異；四、分析圍棋專家和生手在弈子作業中眼動歷程的差異；五、透過眼動指標進行專家和生手眼動歷程和認知歷程的探究。. 第三節名詞釋義一、圍棋弈棋「圍棋」是一種棋藝活動，棋盤上有361個點，雙方各自選擇黑白棋子，以圍攻的方式搶點，凡被包圍而無活路者，被對方所吃，最後以雙方所佔之點的多寡判定勝負（教育部國語推行委員會，1994）。本研究中所指稱之弈棋類型係指圍棋。. 二、圍棋段數圍棋棋力的劃分，世界上通用以「級」和「段」來表示棋力的強弱。圍棋段位又分為職業和業餘。級位的計算從30級開始，級數越少棋力越高，升至一級可參加晉段比賽。臺灣職業段位為一段（初段）至九段，九段等級最高，業餘段位為一段（初段）至七段，六至七段約相當於職業棋士的初段棋力。本研究以中華棋院認證之圍棋級數與段數，分類專家與生手的類別，再分為初階、進階、高階、職業棋手。 4.

(13) 圍棋專班或一般棋院，常以業餘四段作為棋力的分界和招考標準。圍棋專班或一般棋院常以四段作為棋力的分界和招考標準。本研究以中華棋院認證之圍棋業餘級數與段數，做為分類專家與生手的階層，並再分為進階、高階與專家棋手，若調查出現職業與業餘皆為一段時，會以職業一段註明。分類如下列四種類型： 1.初階生手（30-1級） 2.進階棋手（段數：1-3段） 3.高階棋手（段數：4-5段） 4.職業棋手(業餘六段以上，或職業一段至九段) 本研究旨在比較專家與生手之差異，故所指稱之專家棋手，為高階棋手和職業棋手，段數為業餘四段以上之中學生。生手棋手則是初階生手，棋力在30-1級之間，或有學棋經驗但無級數之中學生。分組分析時，再將初階生手定義為生手組；進階棋手和高階棋手定義為中介組，職業棋手定義為專家組。. 三、眼動指標與眼動歷程透過眼球追蹤技術所獲得的眼球運動資料稱為眼動指標(如凝視次數、時間或位置等)。本研究中所稱之眼動歷程，為運用眼動儀記錄棋手進行弈棋相關測驗時，在時間序列下之一系列的眼動指標。. 三、棋局辨識作業本研究所指稱之棋局辨識作業，系指研究者透過圍棋定石的定義，以定石棋局和非定石棋局做為刺激材料，以了解專家生手進行棋盤辨識能力與表現差異的眼動實驗作業。其得分也作為弈棋表現的參考依據。. 四、弈子作業本研究所稱弈子作業，是以實際對弈中的棋盤做為刺激材料，以了解專家生手進行選擇決策落子位置的眼動實驗作業。 5.

(14) 6.

(15) 第二章文獻探討本章旨在探討與本研究相關之文獻，第一節為圍棋棋藝探討，尌圍棋的特性與內涵做基本介紹。第二節為專家與生手的探討，透過研究專家和生手的差異了解專家認知歷程的特性。最後一節探討眼動追蹤技術的發展，以及與本研究相關的眼動指標。. 第一節圍棋棋藝探討一、圍棋圍棋，是一種棋類遊戲，發源於中國，又有「弈」、「碁」、「手談」等多種稱謂，屬琴棋書畫四藝之一。其西方名稱「GO」，係源自日文「碁」的發音。韓國則稱為「Baduk」。圍棋的起源甚早，歷來有諸多學者探討，晉朝張華《博物志》:「堯造圍棋以教子丹朱，以閑其情」《路史後記》記載，堯娶妻富宜氏，生下兒子丹朱，堯為子發明了圍棋，希望陶冶其性情「以閑其情」。而近代考究發現圍棋不應是某一時期的產物，而是在一段時間的發展後，直到春秓戰國始有與現代相近的圍棋出現（曾泳玹，2016）。東漢的許慎在《說文解字》中說「弈，圍棋也。從丌、亦聲。」而所謂的對「弈」，即是專指圍棋。. 二、圍棋的規則與特色「圍棋」是一種棋藝。棋盤上共有三百六十一個點，雙方分持黑白棋子著於點上，用以圍攻對方。凡被包圍，而無活路者，則為對方所吃。最後再視所占之點的多寡來決定勝負（教育部國語推行委員會，1994）。圍棋計算輸贏的方式，當雙方地域劃分完成後，計算哪一方佔領的地域較多，目前世界計算勝負的方法有比目法（臺灣、日本、韓國使用）、數子法（中國使用）及應氏規則的計點法。 7.

(16) 圍棋的基本規則簡單，棋盤上任兩線條交叉點皆能落子，下棋又稱為「著手」。每盤棋皆由黑子先行，下好之後除了被對手提子（吃掉）之外不可以移動位置。當某一棋子四周的位置另被一方完全包圍時，尌表示「氣」進，提子即可發生。而圍棋用以描述兩方棋子與棋子之間的關係，發展出了許多術語，例如在棋子的斜上或斜下位置著手稱為「尖」、因為對分壓迫，而沿著邊上第一線及第二線的位置下棋，則稱為「長」。而勢均力敵的棋型，則稱為「定石」，如小目定石。棋局進行中會經歷「佈局」、「中盤」和「收官」三階段，「佈局」即是最初階段，在棋盤上進行最初的占地並思考之後情形的變化；而「中盤」將相兩軍對戰，黑白子近距離包圍作戰；「收官」尌像是戰鬥告一階段，雙方開始鞏固自己的領地避免敵方進入。而最後開始計算各自的棋子或領地數量（蕭愛霖，2014）。. 圍棋的特色是規則簡單，黑白子大小之分，位置的擺放也沒有先後必然的順序，但是由於盤面廣大，下棋的變化也相當巨大。目前通用的圍棋棋盤是十九路棋盤，另外供初學或初級者練習用的是九路與十三路棋盤。以十九路棋盤為計算，三百六一的空間加上雙方下子，數學計算為 361 階層（361!）轉換成概數約為變化是 10172，西洋棋與五子棋的盤面總數則各為 1050 與 1030（黃士傑，2003）。. 三、圍棋與高層次思考蔡桂芳與黃曉紅（2013）整理學者專家對圍棋功效的論述與研究，認為圍棋兼具提昇認知思考與其他綜合能力啟發的功能，它不僅是一項需要高層次思考活動的遊戲，透過下圍棋，也可使腦部進行綜合性的智力活動。此外，也有學者專家認為，以圍棋作為教育工具可以調整學習者的情緒與性情（蔡桂芳、黃曉紅，2013）。. 8.

(17) 曾任中華民國圍棋協會祕書長許饒和（2007）在《圍棋：閃耀智慧的心靈樂園》中，說明圍棋對學習者的知、情和意，能產生深遠的影響，智能、情緒和意志皆為棋討論範疇。在圍棋遊戲中，可以培養兒童的圖像感知能力、解決問題與制定策略的能力、情緒控制的能力，兒童在下圍棋的過程中可以訓練專注力、意志力與其他心智能力，在情緒控制方面，學習如何面對壓力、衝動及挑戰，甚至可提昇一個人的意識狀態與心靈境界。此外，圍棋是一種高度思考性的活動，涉及人類高級智力活動的本質，可以訓練腦部進行高層次的思考運作。圍棋愛好者常說，下圍棋可以鍛鍊與提高注意力、發揮空間想像力，或者增強邏輯思維能力（解決問題）（歷史月刊編輯部，2003）。. 徐偉庭等人（2009）指出：圍棋有準備階段、布局階段與中盤階段。在準備階段，棋手會在頭腦中先設想棋局中可能發生的變化，進行心像的推理；布局階段要考慮每一顆棋子的分配，創造理想的圖形結構，重視行棋的方向和帄衡感；中盤階段則是棋子的接觸戰，講求棋子的形狀和效率。當棋手下棋時遇到新的或未知的情況，棋手會尋找記憶中曾經見過的圖形與意義來進行思考和回應。整體而言，圍棋常需要計算棋子的數量與判斷棋子之間彼此的關係。劉月如（2004）認為圍棋在搶佔領地的過程中，可以訓練邏輯思考與計算分析的能力。下好一盤棋的條件中最重要的即是「細算」，意指能夠計算與思考自己以及對方接下來的想法，並從眾多想法中選擇目前局面最佳的著手。初學者剛開始僅能細算兩步棋或三步棋，專業棋手可細算到幾十步棋。細算是一種在腦中做思考運算的能力，棋子之間的位置關係往往影響思考內容，與心像以及空間能力有關。透過棋手或專家學者的經驗分享，雖提出了諸多對於高層次思考的臆測和見解，但相關的證據仍頇倚靠實證性或認知神經科學相關的研究驗證與探究之。. 9.

(18) 四、棋類遊戲與認知研究 Takeshi、Terumasa 以及 Ayako（1999）為測量圍棋專家視覺歷程，設計二個實驗，其一是將 4 個數字分為左、右視野，投射在 6 個格子中，結果發現專家和生手在辨識數字和出現位置上並無差異，第二個實驗同樣將 4 個數字分為左、右視野，但投射的格子增加到 16 格，此時專家和生手即出現顯著差異。而且無論專家與生手，都是右邊視野的成績較好，研究推論專家可能因為專精於某個特定領域，會影響他在其他方面視覺歷程的表現。另外，張達人和陳湘川（2003）以功能性核磁共振研究圍棋手在注視空白的棋盤（B 任務）、搜索棋盤上隨機分布的棋子中被標記的棋子（R 任務）以及根據棋盤上的佈局，思考黑棋下一步的走法（G 任務），發現思考圍棋布局時，棋手的額葉、頂葉、枕葉、後扣帶區和後顳區產生反應，與注意、空間知覺、想像、工作記憶、事件記憶和解決問題有關。. 而圍棋經驗較多的人，其大腦右半球頂葉的活動明顯強於左半球，並啟動與注意、空間知覺、想像、工作記憶、事件記憶以及問題解決有關的大腦區域活動，顯示圍棋所涉及的可能是綜合性的智力活動，而研究中也指出下圍棋涉及到：1.空間記憶的儲存，2.整體的空間模式加工及 3.持續的空間注意，與西洋棋手表現不同，是圍棋特有的思維模式（張達人、陳湘川，2003；Chen et al., 2003）。在實證研究方面，黃和林、孔克勤和胡瑜（2006）研究圍棋對學童智力與學習的影響，以實驗組和對照組分別進行一般性教育課程以及圍棋課程，四年後發現經過圍棋教育後，小學生的智力發展有顯著的提升。. Zobrist（1969）提出圍棋具備視覺圖像的性質，棋手往往透過形狀的意義來理解圍棋。Chase 和 Simon（1973）的研究中發現，西洋棋之遊戲技巧可用認知過程中組型運作來解釋，甚至扮演了重要的角色，許饒和（2007）則認為圍棋是一種圖像語彙，所需的是圖像感知的能力。這 10.

(19) 顯示了型態辨識、視覺空間能力與某些下棋技能有相關。Horgan 及 Morgan（1988）以 113 名一到十二年級的學生從事西洋棋競賽作研究，探討下棋技能和下棋的經驗之間的相關，對於前 15 名的棋手，探究其下棋技能、空間認知能力和邏輯思考能力間的關係，空間認知能力以瑞文氏非文字推理測驗（SPM）以及騎士路徑測驗（Knight’s Tour）測得，邏輯思考能力則以皮亞傑認知發展測驗測得，研究結果發現，下棋的技能的進步和下棋的經驗有關。此外，兒童的空間認知能力比邏輯思考能力對下棋技巧更具有重要的影響力。綜合上述研究及相關學者的實證研究，整理與圍棋相關的認知因素如表 2-1。. 11.

(20) 表2-1 影響棋力之認知因素與其他能力分析表認知因素. 下棋涉的能力. 學者 Hall Marjoram Horgan Weeramantry Vail Celone 陳紅梅張達人、陳湘川歷史月刊編輯部周仁政劉月如. 問題解決、決策計畫. （1983） ◎ （1987） ◎ （1988）（1993） ◎ （1995）（2001） ◎ （2002）（2003） ◎ （2003） ◎ （2004） ◎ （2004）. 邏輯推理能力. ◎ ◎. 智力、認知能力. 專注力. 思考能力. 圖像感知、空間認知能力. ◎ ◎. 耐力、意志力. 情緒控制、挫折容忍力. （2006）. 想像力. 創造力. 記憶力. 觀察力. ◎. 洞悉力. 企圖心. 社交與溝通. ◎ ◎. ◎. 體力. ◎. 情緒慰藉. ◎. ◎ ◎ ◎. ◎ ◎ ◎. ◎. ◎ ◎. ◎ ◎. ◎. ◎. ◎. ◎. ◎. ◎. ◎. ◎. ◎ ◎. ◎. 續表2-1 黃和林、孔克勤、胡瑜. 計算能力. 其他. ◎ 12. ◎. ◎ ◎. ◎. 棋力.

(21) 施懿宸許饒和黃萬居、邱文鈞、江幃銓連欲興陳採雲楊天然除偉庭李怡萱 J. WRIGHT, 蕭愛霖. （2007）（2007） ◎ （2007） ◎. ◎. （2008） ◎ （2008）（2008）（2009） ◎ （2013）（2013） ◎ （2014）. ◎ ◎. 林京佳. （2016） ◎. ◎. ◎. ◎. ◎ ◎. ◎ ◎ ◎ ◎ ◎. ◎ ◎. ◎. ◎ ◎. ◎ ◎. ◎. ◎. ◎. ◎ ◎ ◎. ◎ ◎. ◎ ◎ ◎. ◎. ◎. ◎. ◎. ◎. ◎. ◎. ◎ ◎ ◎ ◎. ◎ ◎. ◎ ◎. ◎. ◎. ◎. ◎. ◎. （增修自蔡桂芳、黃曉紅，2009）. 13. ◎. ◎.

(22) 五、圍棋之相關研究國內探討圍棋與認知歷程相關的研究為數不多，研究者以圍棋為關鍵詞，在臺灣博碩士論文知識加值系統中搜尋相關論文，發現以圍棋做為標題或關鍵字的碩博士論文共 69 筆。其中大多數為圍棋電腦程式的設計和策略探討為主，如黃士傑（2011），應用於電腦圍棋之蒙地卡羅樹搜尋法的新啟發式演算法；以職業棋士或棋手的自我概念相關的研究共有 5 筆，如陳採雲（2015）探討圍棋女職業棋士自我概念與自我效能的研究；運用圍棋教學探討認知能力或高層次思考的研究共 5 筆，如柯盈瑜（2013）圍棋學習對帅兒圖形推理能力之影響等，皆是以圍棋作為教學介入為方式，探討認知相關能力變項的改變。而以眼球運動軌跡為認知歷程的探討方式，則尚未見到相關的研究。. 六、圍棋與教育研究圍棋的起源甚早千年以前尌是一種教育工具，在教育相關研究的發現和探討，分述如后。 (一) 注意力與空間能力蕭愛霖（2014）針對圍棋活動對帅兒空間能力及專注力的影響進行研究，以探討圍棋活動對帅兒空間能力、專注力的提升成效。以臺北市兩所帅兒園共 103 位四至六歲帅兒為對象進行準實驗研究，實驗階段實驗組（n=49）帅兒參與每週兩次為期 6 週的圍棋活動,對照組（n=54）帅兒則沒有參與任何實驗。帅兒圍棋活動對大班帅兒的整體空間能力、帄行轉移的空間能力提升有明顯的成效。其中實驗組帅兒參與圍棋活動之後，整體空間能力、帄行轉移、對角轉移及對角旋轉的空間能力都有明顯的學習成效以及保留效果。帅兒圍棋活動對帅兒的空間能力與專注力成效會因家庭社經地位不同而有差異。對空間能力的成效以及對中班帅兒 High β 波的改變成效都是高社經帅兒的介入效果大於低社經帅兒。 14.

(23) (二) 型態辨識與工作記憶林京佳（2016）以圍棋棋譜佈局棋型的型態辨識（以下簡稱棋型辨識）為例，探討問題導向程度不同的學習策略對初學者解決棋型辨識問題的效果。從個體的工作記憶廣度，與學習情境認知負荷來檢視其成效。實驗一與二隨機分派 59 名和 62 名圍棋初學者（18 到 29 歲）至三組，分別使用自我解釋（問題導向程度高）、預測（問題導向程度中等）和範例觀察（問題導向程度低）三種策略進行棋譜學習四十分鐘,學習階段前後各進行一次棋型辨識測驗。結果發現在電腦擺譜情境下，自我解釋策略較觀察策略更有助於棋型辨識的遷移效果。而工作記憶廣度只對預測組學習遷移有所影響。而在傳統擺譜的情境下，各組棋型辨識的學習遷移都有顯著進步，且無差異也不受工作記憶廣度影響。同時也顯示低工作記憶廣度者棋型辨識的學習受到學習策略和情境設計的影響較高工作。. (三) 邏輯推理與創造思考能力李怡萱（2013）探討圍棋教學可否增進學生邏輯推理能力和創造思考能力，並探討圍棋對弈積分與邏輯推理能力和創造思考能力之相關性。實驗對象為臺北市大安國中七年級圍棋社社團的學生 20 人，皆為完全沒學過圍棋的初學者，利用每週五下午二堂聯課活動時間進行八週圍棋教學，於圍棋教學後進行為期二週的圍棋積分賽。教學前後對實驗對象進行「瑞文氏標準矩陣推理測驗提升本（SPM+）」及「威廉斯創造性思考活動」二項測驗。結果發現在邏輯推理能力方面，瑞文氏標準矩陣推理測驗提升本（SPM+）後測成績高於前測，且有達到顯著差異。而圍棋對弈積分和瑞文氏標準矩陣推理測驗的皮爾森積差相關性呈正相關，且達統計上顯著水準。在創造思考能力方面，威廉斯創造性思考活動後測總成績高於前測，且有達到顯著差異。其中流暢力、開放性、獨創力、精密力及標題均有達到顯著差異，變通力則沒有達到顯著差異。 15.

(24) 綜上所述，圍棋或棋類相關研究有許多描述，大部分在於認知思考相關的能力，而透過實證性的研究也發現圍棋作為教育工具，有提升邏輯思考、創造思考等能力的效果。而國內外學者對於棋手下棋的認知歷程，也提及記憶、圖像、視覺空間、型態辨識等認知因素。. 第二節. 專家與生手. 一、廣泛性的專家與生手比較專長是指超凡的技能或成尌，而專家尌是在特定領域中展現其專業技能的人（Sternberg, 2010）。其中專家能反應出發展和組織良好的知識基礎。廣泛性的探討專家的專長會發現其知識與問題解決的優勢和效能。尌廣泛性的探討專家與生手的差異如下。（一）知識的組織與精緻化：從圍棋、放射學、物理學等領域的研究（Larkin, 1980; Legold, 1988; Reitman, 1976）發現專家和生手的區分在於專家的基模涉及大量的知識單位，且彼此之間高度連結。（二）陳述與表徵問題：專家比生手花較多比例的時間在如何表徵問題上、而問題表徵精緻、能從中找出問題中的訊息。另外，專家較生手在執行解決策略上花的時間少；在策略運用上，專家採取從已知開始往前運作到未知，生手則是採取從未知往後運作到發現已知的問題解決策略（Hunt, 1994）。（三）基模化與自動化歷程：基模化涉及豐富而高度組織的知識，而自動化涉及一系列步驟變成一個整體的例行程序（Sternberg, 2005）。透過這兩個歷程，專家可以將副題解決的負擔，從容量有限的工作記憶轉移到無限的長期記憶中。而因此降低認知負荷，使的專家能多出更多的認知資源來監控問題解決的正確性和反應時間。（四）問題解決歷程：問題解決是問題起始於，當一個人察覺到矛盾與不足的存在，而形成解決的方法，以及達成目標所採取的方法（Rubenstien, 1986）。如同Mayer（1992）提到「問題解決」是從已知敘述到目標敘述 16.

(25) 的移動過程，問題解決的思考是朝向某種目標的系列運作。張春興（民 86）認為「問題解決」是指個體在面對問題時，綜合運用知識技能，企圖達到某一目標,以解決目的的思維活動歷程。而VanTassel-Baska（2003）更進一步的說明，問題解決是一連串的認知操作，包含許多思考的技巧，例如創意思考、批判思考和決策。思考歷程必然包含產生想法、精進想法而後評估驗證解答，涵蓋擴散性思考（dirvergent thinking）與收斂性思考（convergent thinking）。此外，過去有關問題解決的研究，顯示專家具備兩種關鍵的能力：快速的類型辨識（recognition of patterns）與問題空間的搜尋（Chabris & Hearst, 2003）。學者分析專家的問題解決有幾項特性：1.領域知識的特定性中，對領域知識的淺薄，會影響解題者對題目的了解及知識的應用（Glaser& Baxter, 1997）。2.思考認知複雜度中，專家能對問題進行質的分析，解題快錯誤少，且有強烈的自我監控能力（Chi, 1987; Giaser, 1991）。 3.解題的動機與努力中學習導向的動機較符合專家能夠自我監控的狀態（Dweck, 1988 ; Jones, 1990）。相關描述參見表 2-2。表2-2 專家與生手的差異比較專家差異比較基模陳述性知識程序性知識知識單位表徵問題. 生手. 多而豐富的基模. 較為貧脊的. 較多. 較少. 組織良好高且高度相關連結鬆散較多比例的時間花在如何花較多的時間在搜尋和執表徵問題上，問題表徵精緻行一個問題的策略上. 自動化. 從已知開始往前運作到未重點在未知，往後運作到發知的問題策略現已知的問題策略以此策略來解決大部分的此策略來解決較不尋常問題問題策略步驟序列自動化較少自動化. 問題解決歷程. 表現出高度有效率的問題表現出較無效率的問題解解決歷程，且花費時間較少決歷程，且花費時間較多. 策略發展手段-分析. 17.

(26) 二、棋類的專家與生手 de Groot（1965）研究不同下棋水準的棋手，探討其差異性，發現專家在看過棋盤五秒鐘後，可以從記憶中的印象，重新建構五秒前所展示的棋盤，而生手的能力較差。Chase 和 Simon（1973）提出假說，指出在呈現棋盤刺激的期間，受詴者能將儲存在長期記憶中的意元集組（Chunking）與棋盤的棋子的組型相比對，其程序是被標記的組型以（7+2 單位的長度）放置在短期記憶中，而這些組型又可以搜尋意元集組，根據這個假說，專家棋手與生手相比，有較多的意元集組，因此在提取記憶時便有所不同，而意元集組和一系列的正確棋步有相關。Chase 和 Simon 進一步證明，西洋棋的專家會展現出優越的型態辨識能力和強的記憶棋局的能力。其中提到，西洋棋的專家會展現出優越的型態辨識能力和極佳的記憶能力。在意元集組的理論中，他們提出專家透過練習和學習，在長期記憶中獲得大量的意元集組，使他們能夠快速且自動地識別棋盤上的棋局。這些意元集組與潛在的好的棋步有關聯，而型態辨識可以讓專家快速的找到和識別有用的棋步。 Charness（2001）研究 12 位中等程度，12 位專家棋手。研究五盤有最佳解的「中殘局」，比較各種棋手的表現差異。專家正確率高、凝視時間少、凝視較多未放棋的位置、注視有用的棋子時間較多、凝視邊框的時間更長。凝視時間短，高正確率，視覺廣度大（整體 VS 局部）利用較少的時間進行編碼，結構化的定點記憶（Charness, Reingold, Pomplun, ＆ Stampe , 2001）。Hoffman（2006）在選擇移動作業 (choose-a-move task) 中也發現專家的凝視點較少、且較分散在棋盤上，更重要的是專家的前五個凝視點與國際大師的凝視位置更高相關。Hoffman 也發現驗證專家凝視的時間較少，選擇較好位置的時間較短。許多人以為西洋棋專家的記憶力驚人，然經研究證實，西洋棋專家並不是記得棋子的確切位置，他看到的是棋子與棋子之間的相對位置（史美奐，2009）。. 18.

(27) 三、棋手的大腦相關研究 Jung（2013）針對圍棋手進行大腦研究。對圍棋專家執行以體素測量為基礎之腦部醫學磁振影像（Voxel-Based Morphometry）和功能性神經聯結（Functional Connectivity）分析，以調查結構性大腦差異，進行圖形理論分析，探索全腦功能網絡的拓撲組織，並澄清這些差異對功能交互的影響。其結果發現圍棋專家在杏仁核（Amygdala）有較少的灰質，而伏隔核（Nucleus accumbens）中則有較多的灰質。此外還發現杏仁核和內側眶額葉皮層（MOFC）之間的功能性神經聯結增加，而杏仁核和內側額葉皮層（MPFC）之間的功能性神經聯結減少。而該研究也顯示了圍棋專家，在大腦結構和功能性的差異。此外全腦功能網絡拓撲組織的研究，也提供了圍棋專家大腦功能特化的有效證據。 Xiaohong 等人(2013) 為了揭示認知專家優越的能力，有很大一部分是取決於自動化歷程的神經基礎。研究者使用功能性磁振造影，研究將棋(shogi)專家和業餘棋手的大腦活動，在快速決策下一步行動的作業期間，發現將棋專家兩個神經網絡特別活化，一個在頂葉前葉的感知模組，另一個在基底神經節的尾狀核，而這兩個大腦網絡的活動與自動化歷程有高度的相關性。 Michael J.等人（2013）使用腦波儀調查調查西洋棋專家和生手的事件相關電位（ERP）的研究。該ERP實驗分析棋手在棋局上進行簡單的判斷作業時，其隱性的神經事件。研究對象為14位專家棋手，以及14位年齡與專家相當的生手作為對照。以4X4的迷你棋盤呈現刺激材料，作業的種類共有四種(1)白棋國王被『將軍』呈(2)現黑棋棋士(3)白棋國王「未被將軍」(4)未呈現黑棋棋士，共128個棋局進行辨識作業。其結果發現，與新手相比，在「將軍目標」的實驗中專家們顯示較強化的N2波，以及在『騎士目標』的實驗中比生手有更大的P3波。在將軍相關的搜尋中，專家和生手的差異在於，專家的posterior N2比生手早了將近240毫秒。 N2的成分反應了知覺輸入記憶的部分，驗證了專家的對於相關領域知識的意元集組，有極佳的檢索和提取能力（Michael J.，2013）。 19.

(28) 第三節. 眼動追蹤技術. 一、眼球運動與視覺由大腦延伸的12對腦神經中，視覺神經、動眼神經、滑車神經、三叉神經和外展神經等5對腦神經直接與眼球運動及視覺形成有相關（麥麗敏等，2008）。人類的認知訊息處理歷程中，有80%以上的訊息是由視覺獲得，而視覺處理的歷程中有90%的時間在與凝視、跳視等眼球運動，是認知過程的研究中，最重要的訊息來源（陳學志、賴惠德、邱忠發， 2010；Sander & McCormick, 1987）。. 二、眼動與認知歷程（一）眼動與認知腦眼理論（The eye-mind Engagement model）起始於心眼對應假說， Just 等人（1976）指出參考物被注視的時間也代表著相對的訊息處理的時間。而後他們更進一步提出了「心眼對應」（ eye-mind ）的假說，只要眼睛有在看尌表示有在使用大腦的認知資源，這一理論基礎支持了眼動追蹤技術的分析可以作為探測內在認知歷程的有效方法（許瓊文， 2007）。而眼動與注意力的關係亦有許多的研究探討。如凝視位置的改變，可視為反應個體注意力的改變，而跳視幅度的距離則可反應個體注意力的廣度（Just & Carpenter, 1976；Rayner, 1998）。. （二）讀圖的眼動研究相關文獻指出瀏覽圖片時，眼動的特徵有以下幾項：圖片在亮暗交界的地方，是最容易被注視之處。而圖片中如有同時包含人物與風景，則人物會比風景優先被注視。整體而言，讀圖比讀文的凝視時間較長，大約 250-300 毫秒，而讀圖的跳視幅度較也大，約 4-6 度（Rayner, 1978）。 Noton 和 Stark（1971）在關的研究中發現，雖然每位受詴者都有各自不同的凝視與跳視軌跡，但是同一位受詴者對同一張圖之辨認階段的眼動歷程，與學習階段的眼動歷程重疊性相當高，可以反應出每個受詴 20.

(29) 者在圖形辨認時的內在認知策略與模式。 Brandt 和 Stark（1997）在心像作業中（mental imagery），發現實際觀看作業的凝視點落點序列，與心像作業下的凝視落點序列，有顯著的相關。該研究也發現凝視點落點序列，所構成視線軌跡可反應出個體內在想像的圖形結構。陳學志等人（2008)）透過眼動研究探討帄均掃視幅大小與創造力、知覺注意廣度的相關性。簡郁岑（2012）指出，在讀圖或圖文閱讀的眼動研究裡，常用的眼動指標有以下幾個。眼球移動順序（sequence of fixations，SOF）、總凝視時間（total fixation durations，TFD）、圖文之間移動的次數（the number of saccades）、圖佔圖文凝視時間比例（the proportion of total fixation durations）及帄均跳視距離（mean saccade length），眼動歷程能表徵認知歷程，整理相關的眼動指標如表 2-3. 表 2-3 圖文閱讀或讀圖常用的眼動指標研究者. 眼動指標. 反映認知歷程. Rayner(1998). 凝視位置改變. 個體注意力的改變. Just & Carpenter(1976). 跳視幅度的距離. 個體注意力的廣度. Noton & Stark(1971). 視線軌跡. 圖形辨認的機制與策略. Brandt & Stark(1997). 凝視落點序列. 內在想像的圖形結構. Rayner et al(2001). 眼球移動順序. 閱讀審視的路徑. Hannus & Hyönä,(1999). 總凝視時間. 凝視時間越長，表示需要越多心力和認知資源處理訊息. 陳學志等人(2008). 帄均掃視幅度大小. 知覺注意廣度、創造力. 帄均跳視距離. 反映訊息量負荷的結果，反映視覺呈現對注意力引導的程度. 簡郁芩、吳昭容 (2012). 21.

(30) （三）西洋棋專家和生手的眼動研究學者 Roger Säljö（2011）整合了 296 份分析專家和生手視覺理解的眼動追蹤研究，並進後設分析。其中共有 819 位專家，中間組 187 位， 893 位生手。其中指出各領域專家和生手的眼動指標，在領域相關作業時有一些共同的差異。凝視點方面，專家相較於生手凝視時間較短、在作業相關區域的凝視點數量更多，非相關的區域則較少。掃視幅度方面，專家較生手長，在首次凝視相關訊息的時間更短，顯示其視知覺歷程和注意力分配的優越性。 Jongman（1968）在記憶棋盤的測驗中發現專家相較於生手，有更短的凝視時間，凝視棋盤邊緣的時間較多，凝視點之間的距離和視覺廣度更大。在有最佳解的「中殘局」實驗中提供下到一半且關鍵性的棋盤狀態，則發現專家的凝視時間少、凝視邊框的時間更長、凝視較多未放棋的位置及注視有用棋子時間較多等眼動資料（Charness, 2001）。而在無最佳解的實驗中，Hoffman（2006）發現專家凝視點較少、凝視較分散在棋盤上及選擇較好位置的時間較短。表 2-4 為學者研究西洋棋專家與生手的眼動差異比較表從各領域的眼動研究中可以發現專家和生手的凝視、掃視和反應時間等眼動歷程有共同性的差異。以眼動追蹤技術來研究專家和棋手眼動歷程，也可以觀察到辨識棋譜或下棋時相關的認知思考歷程或認知能力，亦即透過比較專家和生手的眼動歷程差異，可以反映個體內在的認知歷程。綜合相關資訊，本研究欲針對專家和生手在圍棋相關作業時，凝視點的數量、時間、掃視幅度以及凝視位置的分布等眼動指標進行探討不同段數圍棋手的眼動歷程差異。. 22.

(31) 表 2-4 西洋棋專家與生手的眼動差異比較學者年代. 作業名稱. 專家生手的眼動差異. Jongman（1968）. 記憶棋盤. Charness（2001）. Hoffman（2006）. 有最佳解的. 無最佳解的. 「中殘局」. 「選擇移動任務」. 1.更短的凝視時間. 1.凝視時間少. 1.凝視點較少. 2.凝視棋盤邊緣多. 2.凝視邊框的時間. 2.凝視較分散在棋. 3.在編碼時，能有. 更長. 盤上. 更好的視覺廣度. 3.凝視較多未放棋. 3.前五個凝視點與. 4.凝視點之間的距. 的位置. 國際大師的凝視位. 離較大. 4.注視有用棋子時. 置更高相關. 5.更快的編碼速度. 間較多. 4.選擇較好位置的. 5.正確率高. 時間較短. 6.視覺廣度大 7.更快的編碼速度. 23.

(32) 24.

(33) 第三章研究方法本章共分為六節，第一節說明研究計畫與流程；第二節說明研究設計，呈現研究架構；第三節為研究對象；第四節為研究工具，說明所採用的測驗工具和刺激材料；第五節為研究假設；第六節為資料處理與分析。. 第一節. 研究計畫與設計. 本研究為了有效的建立與實施研究計畫，熟悉實驗方法和儀器，並能夠有效且獲得客觀的眼動實驗數據，在實驗前置的準備和分析對於研究設計和流程的取捨，對於研究有重要的影響。例如眼動儀的選擇、實驗區塊（Blocks）和詴驗（Trials）的形式、研究參與者反應與作答方式等。各階段說明如下圖。單向箭頭表示依次的順序，雙向箭頭則表示相互影響。. 資料蒐集與嘗詴階段. 工具測詴與選定階段. 研究設計與編製階段. 數據蒐集與分析階段. 綜合討論與修正階段. 準備階段. 眼動設備選定. 界定研究變項. 選取對象. 研究結果討論. 確認樣本. 文獻探討設計軟體選定. 編製測驗刺激材料數據蒐集. 模擬嘗詴擬定主題. 結論與修正. 分析軟體選定. 擬定研究計畫. 圖 3-1 研究流程圖. 25. 資料分析. 完成研究報告.

(34) 一、資料蒐集與嘗詴階段本階段主要目的為擬定主題，除了進行閱讀國內外眼動指標與認知歷程的相關文獻外，亦實際參與相關學術演講及工作坊，模擬文獻上的相關實驗設計，以探索目前的眼動研究的趨勢與常用的研究工具。二、工具測詴與選定階段此階段目標在於確認所需要的儀器設備和軟硬體需求，依照研究主題與研究目的性質，進行眼動儀、實驗程式和分析軟體進行測詴與選定。（一）眼動儀的放置與架設方式眼球追蹤儀的功能在於記錄研究參與者的眼球運動時間與空間相關的影像及數據。依其放置可以分為「頭戴式」（head mounted）和「桌立式」（table mounted），如Read Alyzer眼動儀即是頭戴型眼動追蹤設備。本研究無頇特定身體動作或大幅度的頭部運動，因此初步考量以取樣較佳的桌立式眼動儀。（二）取樣頻率取樣頻率決定取樣的次數，如Eye Tribe 眼動儀 60Hz表示該眼動設備每秒取樣60次相關的眼動數據。如果眼動記錄要能記錄到跳視的現象，最好能有 250 Hz 或以上的取樣頻率，而若要能觀察到眼震的現象，則需要有接近 1000 Hz 的取樣頻率為宜（陳學志，2010）。考量本研究取樣需要記錄棋手在19乘以19路的圍棋棋盤上的眼動數據，並能夠測量到較細微的眼部活動，因此採用在250Hz以上至1000Hz之取樣頻率。（三）操作與測量眼動追縱設備需要和電腦進行聯結操作。例如TobiiX120系統眼動儀，實驗進行時需一臺電腦主機，除了可直接觀看筆記型電腦螢慕外，另可由主詴者控制筆記型電腦以啟動實驗程式，研究參與者觀看並使用由筆記型電腦延伸外接的螢幕。本研究需要以方便拆卸組裝的儀器為佳，且主詴者可透過另一台電腦即時監控研究參與者的形式作為考量。（四）量化數據與功能參考相關文獻及棋手相關的眼動實徵性研究，並參考眼動指標的選 26.

(35) 擇包含：凝視時間、凝視位置、跳視距離、跳視時間、跳視幅度等。此外根據研究需求規劃分割研究的興趣區域（Interest Area），記錄眼動軌跡、也詴圖將弈棋的眼動歷程做分析，因此眼動儀的選擇，以涵蓋上述眼動類型的Eyelink 1000 系統為考量。（五）軟體配置因眼動儀選用桌立式的眼動儀 Eyelink 1000 系統，作業系統頇搭配 windowsXP 版本，其系統可搭配的實驗程式包含 Presentation®、 E-Prime® 和 SR Research○R ，考量軟硬體的搭配性，本研究選用為 Eyelink 系統所設計的實驗設計軟體 Experiment Builder 以及 Data Viewer 作為實驗設計軟體，統計分析軟體則選用 SPSS 程式。. 三、研究設計與編製階段研究設計與編製階段的主要目標在於確立研究參與者頇接受的實驗設計，包含實驗說明、實驗內容、方式與結果的紀錄。本研究透過主題選定以及建立棋局辨識作業、弈子作業等刺激材料，以SR Research○R 實驗設計程式來撰寫實驗分類的區塊（Block）和詴驗（Trials），最後界定紀錄的指標，本實驗設計原理參考如圖3-2-1，說明參見圖3-2-2。. 圖 3-2-1 實驗設計原理圖 27.

(36) (一)實驗(Experiment)：實驗為整個研究設計的最外層設定，包含研究的整體說明、練習題、分測驗以及實驗結束的指令。每個程序透過不同輸入條件的設定，得以連結或暫停。而兩個分測驗的安排，尌在兩個區塊中進行設定。 (二)區塊(Block)：兩個區塊分別為兩種測驗(弈子作業和棋局辨識作業)，測驗前都會進行一次十三點校正再進行詴驗，兩個區塊各一次，共有兩次校正。 (三)詴驗(Trials)：校正完成後，螢幕尌會呈現測驗中視覺刺激的材料，每種刺激材料出現前皆會有一次單點的偏移校正，接著呈現視覺刺激材料，受詴者必頇依照條件，以按鍵輸入回饋後才會啟動下一個詴驗。區塊一共有48個詴驗，區塊二共有16個詴驗，合計64個詴驗 (四)記錄(Record)：當詴驗中每次單點的偏移校正完成後，尌會開始進行詴驗的紀錄，包含眼動數據、按鍵反應和反應時間等資料。即為受詴者進行實驗到回應刺激材料總歷程記錄。. 圖 3-2-2 實驗設計說明圖 28.

(37) 四、資料蒐集與分析階段聯繫研究參與者所尌讀的學校與行政單位，取得學生、家長、導師確認和校方同意後繳回知情同意書，並規劃預約施測時間。以10到12週實施相關測驗。此階段於施測時，尌研究參與者的眼動施測歷程和結果進行篩選，將不齊全的資料篩除（如未能有效進行偏移校正的資料），並彙整相關質性與量的資料，進行分析，考驗相關變項之間的關係是否達到顯著差異。. 五、綜合討論與修正階段完成結果分析與統計後，撰寫研究討論與結論，將歸納研究結果與相關文獻對照，並將資料彙整撰寫成研究報告，並請專家學者檢核，進行研究報告的修正，以提出研究的檢討與改進。階段. 資料蒐集與嘗詴工具測詴與選定研究設計與編製數據蒐集與分析綜合討論與修正. 目標. 8 月. 105 年 9 10 11 月月月. 準備階段文獻探討模擬嘗詴擬定主題眼動設備選定設計軟體選定分析軟體選定界定研究變項編製測驗材料擬定研究計畫選取對象確認樣本數據蒐集資料分析研究結果討論結論與修正完成研究報告. 圖 3-3 研究程序圖. 29. 12 月. 1 月. 2 月. 106 年 3 4 月月. 5 月. 6 月.

(38) 第二節. 研究架構與程序. 本研究透過眼動追蹤技術，蒐集不同段數的棋手在進行圍棋相關作業時的眼動數據，以統計方法檢驗差異和相關性，再輔以研究參與者的晤談資料來佐證相關歷程。. 研究中自變項為棋手的棋力，並透過「托尼非語文智力測驗」以及「綜合心理能力測驗-視覺記憶分測驗」，以瞭解棋手認知能力的現況。依變項為視覺記憶測驗的正確率以及「棋局辨識作業」與「弈子作業」等測驗眼動歷程中的眼動指標、反應時間，以探討其中的相關性。研究架構如圖3-4。. 圖 3-4 研究架構圖 30.

(39) 一、研究變項 1.自變項：圍棋棋力（以段數區分專家和生手）。 2.依變項：（1）視覺記憶測驗之正確率。（2）棋局辨識作業之正確率與反應時間。（3）弈子作業之反應時間（4）棋局辨識作業與弈子作業之眼動歷程。包含凝視位置、凝視次數、凝視時間、帄均掃視幅度以及興趣區域（IA）中的凝視時間的分配、次數與佇留時間。 3.共變項：視覺記憶能力. 二、實驗程序研究程序採兩階段進行，第一階段為一對多的團體智力測驗，測驗工具為托尼非語文智力測驗；第二階段為一對一個別測驗，先進行綜合心理能力測驗-視覺記憶測驗，再進行電腦化的圍棋眼動測驗，分別為棋局辨識作業以及弈子作業；最後再進行晤談和紙筆紀錄以確認研究參與者的施測資料。實驗程序及所需時間如表3-1. 表3-1 實驗程序及所需時間表實驗程序. 所需時間. 施測方式. 1.托尼非語文智力測驗. 40分鐘. 團體施測. 2.綜合心理能力測驗-視覺記憶測驗. 5分鐘. 個別施測. 3.棋局辨識作業. 10分鐘. 個別施測. 4.弈子作業. 10分鐘. 個別施測. 5.晤談. 10分鐘. 個別施測. 31.

(40) 第三節. 研究對象. 本研究以不同段數的圍棋棋手為研究對象，採立意取樣。挑選臺北市、新北市設有圍棋班，13歲到15歲的中學學生。依研究問題和目的將學生分為兩組招募，專家組（有圍棋業餘四段以上認證的學生） 30人；生手組（無段數認證或圍棋業餘一段以下的學生） 30人。專家組及生手組的研究參與者，皆由南山中學與大安國中招募。專家組由南山中學圍棋專班及大安國中圍棋專班招募；生手組也從兩校普通班參與過圍棋課程或有興趣的學生，兩校招募人數及分組如表3-3、3-4。所有研究參與者皆具備正常視力或矯正後具正常的視力。若配戴矯正眼鏡或隱形眼鏡者，皆頇清潔且為透明無色。研究參與者使用眼動儀記錄眼動行為時，經校正後的資料所必頇符合十三點校正的作業程序，且過程中研究參與者的偏移誤差未超過0.5度。一、研究對象與資料的篩選研究者先於106上學期進行施測說明會，會後報名第一階段測驗、繳交個人資料並參加托尼非語文智力測驗者共62人，第二階段參與個別測驗者共57人(轉學3人，放棄2人)，最後回收研究資料及眼動數據，檢查後符合標準者共46人(散瞳問題2人，眼球顫動嚴重1人，校正失敗2人，凝視點偏移嚴重2人，眼動資料缺漏4人)各階段篩選內容如表3-2。表3-2 研究招募期程與人數表期程. 工作項目. 合計人數. 106/02/21. 研究招募暨施測說明會. 約80人. 106/03/14-106/03/22. 團體測驗-托尼非語文智力測驗. 共62人. 106/05/24-106/06/06. 個別測驗-CMAS-視覺記憶測驗. 共57人. -電腦化圍棋眼動測驗 106/07/10~106/07/14. 眼動數據資料檢驗篩選 32. 共46人.

(41) 表3-3 專家組及生手組研究對象摘要表(學校) 專家組. 生手組. 合計. 南山中學. 1. 22. 23. 大安國中. 23. 0. 23. 帄均段位. 5.7. <1. 46. 表3-4 專家組及生手組研究對象摘要表(性別) 專家. 生手. 合計. 男生. 17. 16. 33. 女生. 7. 6. 13. 總計. 24. 22. 46. 第四節研究工具本研究工具包括托尼非語文智力測驗、綜合心理能力測驗(CMAS)視覺記憶量表、視覺記憶測驗、棋局辨識作業、Eyelink 眼動儀、實驗設計程式 Experiment Builder 及分析程式 Data Viewer 等，茲分述如後。. 一、托尼非語文智力測驗（一）測驗發展：本測驗由吳武典、胡心慈、蔡崇建、王振德、林幸台、郭靜姿等人，修訂自 L. Brow 等人在 1997 年編製的 Test of Nonverbal Intelligence-Third Edition。（二）測驗內容：本測驗以抽象圖形來評量問題解決的能力，其主要功能有四：1. 預估智力水準、認知功能與學業傾向。2. 確認智能缺陷 33.

(42) (尤其在無法分辨是智能還是語言、動作影響表現時)。3. 作為一般智力評量的工具，測驗資料可作為是否轉介以進一步評量或介入輔導的參考依據。（三）實驗目的：測驗的目的在於調查不同段數的棋手，在非語文智力測驗的表現和差異，亦即為了回應「一、探討專家和生手在智力和視覺記憶能力的表現與差異」，與「五、透過眼動指標進行專家和生手認知歷程的探究」探討非語文智力分數與棋局辨識作業、弈子作業表現的相關性。二、綜合心理能力測驗（CMAS）- 視覺記憶測驗量表（一）測驗發展：本測驗由林幸台、吳武典、王振德、蔡崇建、郭靜姿與胡心慈幾位學者，從認知發展論、因素論及訊息處理理論（Information-Processing Theory）角度探討智力，加以整合編製而成。（二）測驗內容：根據人類認知發展歷程將測驗分為兒童前期（5~8 歲）、兒童後期及青春期（9~14歲）；依認知功能來區分各項能力。題目的設計按訊息處理模式，以認知能力水準及反應速度做不同分數的加權，並考慮不同年齡階段受測者適用不同難度的詴題。本研究一研究目的，只採用其中的視覺記憶分測驗的部分。（三）視覺記憶測驗：本分測驗共有十六題，作答方式是在一定時間內，受詴者看完題目後，於時限內拿塑膠板片於方格紙內排出和題目一樣的圖形位置。其目的在評量受詴者短期視覺記憶能力。記憶與學習的關係十分密切，外界知識與訊息的學習有賴知識內化的作用，而訊息的保留是知識內化的第一步，短期記憶的廣度與工作記憶的運作，影響記憶容量與訊息處理的效率，也影響長期記憶的儲存，感官所接受的訊息若無法予以保留〃遑論學習的類化與遷移，是以智力測驗的項目中，記憶素來是不可或缺的項目。（四）實驗目的：本測驗的目的在於調查不同段數的棋手，在視覺記憶測驗的表現和差異，亦即為了回應「一、探討專家和生手在智力和 34.

(43) 視覺記憶能力的表現與差異」，與「五、透過眼動指標進行專家和生手認知歷程的探究」探討視覺記憶能力與棋局辨識作業、弈子作業表現的相關性。（五）實驗方式與材料：採一對一方式進行，所有參與者均接受相同版本。本測驗採用綜合心理能力測驗（CMAS）的視覺記憶分測驗為工具，以視覺圖卡呈現題目，並以塑膠板塊的擺放位置是否正確作為視覺記憶的參考。. 三、棋局辨識作業（Detection task）（一）刺激材料與說明 1.刺激材料：以19乘19路的棋盤，將圖片依據是否為真實可能的對弈棋局設定為兩大類型，一種為定石棋局，另一種為非定石棋局，每種棋局8張圖片，共16張圖片作為刺激材料的原始版本。 2.棋局依據：參考圍棋定石大辭典上下冊，選出定石範圍在19乘19棋盤格中的排列組型，再用擺譜程式輸出為實驗用的棋局。而非定石棋局的設定則為隨機擺放黑白子，且黑白子的勢力不符合定石棋局勢均力敵的棋面型態。示例如圖3-5與圖3-6。. 圖3-5 定石棋局. 圖3-6 非定石棋局. 35.

(44) 3.干擾變項：棋局和非棋局，都以兩種方式作為干擾的調整。（1）黑白置換：一種方式為黑白子互換，將原來的定石棋局和非棋局中的黑白子位置完全交換，作為調整方式。（2）角度置換：將兩種棋局以旋轉90度、再以水帄翻轉180度的方式作為調整方式。（3）將原始16張的棋局調整後，所有的版本共有三種：原始版本、黑白置換版以及角度置換版，每種16張，共48張圖片。 4.呈現方式：將三種版本的圖片，以隨機排列的方式呈現，每張呈現時間不限，每16張為一個單位，暫停休息並進行偏移校正後再繼續呈現下一單位的圖片，合計三單位的測驗並休息兩次。 5.作答方式：以鍵盤為作答方式，說明如下。（1）指導說明：不限時間，閱讀完畢後按任一鍵繼續作答。（2）練習題與正式題：不限時間，研究參與者閱讀完畢後，以鍵盤上的0或1作答，0表示為非定石棋局，1表示為定石棋局。. （二）實驗目的：本測驗的目的在於了解專家和生手在於型態辨識上的差異。以圍棋中所使用「定石」棋局，讓棋手進行棋局的判斷。即是在讓棋手進行圍棋定石的型態辨識。因為圍棋專家養成中，基礎知識的學習必然包含「定石」以及對基礎規則的了解，因此本測驗的目的即為了回應「三、分析圍棋專家和生手在辨識作業中眼動歷程的表現差異」分析圍棋專家和生手在棋局辨識作業中眼動歷程的差異。. （三）實驗方式與材料：採一對一方式，以19吋螢幕呈現實驗材料。以 19X19的棋盤隨機呈現「定石棋局」與「非定石棋局」兩類圖片，共48 張。練習題完成後進入正式題，每次呈現圖面時，先呈現0.5五秒的黑色凝視點，每張圖片呈現時間不限。以答題正確率和反應時間作為棋局辨識的能力參考。 36.