基於腦波注意力發展數位筆結合紙本學習情境之英語診斷複習系統
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(2) 基於注意力發展數位筆結合紙本 情境之英語學習診斷系統 學生：林宓. 指導教授：陳志銘博士 洪欽銘博士. 國立臺灣師範大學工業教育學系. 摘 要 本研究發展一套數位筆結合紙本閱讀之腦波注意力診斷複習機制輔助 英語學習，並與數位筆結合紙本閱讀之自主診斷複習機制進行比較，以驗 證採用所發展之腦波注意力診斷複習機制的實驗組學習者，是否在英語學 習成效、複習注意力與複習診斷滿意度上優於採用自主診斷複習機制的控 制組學習者。此外，也探討所發展腦波注意力診斷複習機制對於實驗組與 控制組場地獨立與場地依賴不同認知風格、高低注意力以及高低不同學習 能力者，在學習成效、複習注意力與複習診斷滿意度上的影響。 實驗結果發現：(1)採用注意力診斷複習機制的實驗組學習者在學習成 效上顯著優於採用自主診斷複習機制的控制組學習者；(2)場地依賴型學習 者採用注意力複習診斷機制在學習成效上顯著優於採用自主診斷複習機 制；(3)低學習能力學習者採用注意力複習診斷機制在學習成效上顯著優於 採用自主診斷複習機制；(4)採用注意力複習診斷機制的高注意力學習者在 學習成效與複習注意力上顯著優於低注意力學習者；(5)採用注意力診斷複 I.
(3) 習機制與自主診斷複習機制的高學習能力者在學習成效上顯著優於低學 習能力者。 研究結果顯示，本研究所發展之腦波注意力診斷複習機制可有效偵測 學習者需要進行複習之低注意力學習段落，有效幫助學習者提升英語學習 成效。. 關鍵字：腦波訊號、數位筆、英語學習、注意力、自主診斷複習機制、腦 波注意力診斷複習機制. II.
(4) An English Diagnosis and Review System based on Brainwave Attention Recognition Technology for the Paper-based Learning Context with Digital-Pen Support Student: Lin, Mi. Instructor: Dr. Chen, Chih Ming Dr. Hung, Chin Ming. Department of Industrial Education, National Taiwan Normal University. Abstract. A brainwave attention diagnosis and review system assisted English learning for paper-based reading with digital pen is developed to compare with an autonomous diagnosis and review system for paper-based reading with digital pen in this study. It aims to confirm the learners with the developed brainwave attention diagnosis and review system in the experimental group outperforming the learners with the autonomous diagnosis and review system in the control group on English learning achievement, review attention, and review diagnosis satisfaction. Furthermore, it tends to discuss the effects of distinct cognitive styles of field independence and field dependence, attention, and learning capability between the experimental group with the developed brainwave attention diagnosis and review system and the control group on the learning achievement, review attention, and review diagnosis satisfaction. The experimental results present the following findings. (1) The learners applying the attention diagnosis and review system in the experimental group outperform the learners adopting the autonomous diagnosis and review system III.
(5) in the control group on learning achievement. (2) The field-dependent learners with the attention review and diagnosis system significantly outperform the ones with the autonomous diagnosis and review system. (3) The learners with low learning capability applying the attention review and diagnosis system remarkably outperform the ones adopting the autonomous diagnosis and review system on learning achievement. (4) The learners with high attention applying the attention review and diagnosis system notably outperform the ones with low attention on learning achievement and review attention. (5) The ones with high learning capability applying either attention diagnosis and review system or autonomous diagnosis and review system significantly outperform the ones with low learning capability. The research results show that the developed brainwave attention diagnosis and review system could effectively detect the learning section which requires review because of low attention of the learners so as to effectively assist the learners in enhancing the English learning achievement.. Key words: brainwave signals, digital pen, English learning, attention, autonomous diagnosis and review system, brainwave attention diagnosis and review system. IV.
(6) 誌 謝 當論文完成的那一刻，內心真是百感交集，回顧這兩年多的研究生活， 每天過得既充實又緊湊，在這些日子裡每逢研究上遇到艱深的難題，多虧 老師們、學長們和同學們毫不藏私的指導與指正，讓我在求學過程中能跨 越每一道關卡。 首先衷心感謝指導教授-洪欽銘老師除了關心我論文進度以外還不時 的叮嚀我為人處世的道理，學生會銘記在心；衷心感謝共同指導教授-陳 志銘老師，這幾個月來的寬容以及不厭其煩的為我審視論文內容，促使我 的論文內容更為理想。並感謝口試委員交通大學孫之元老師與師範大學陳 浩然老師給我的建議與指教，使我的論文更加完整。 感謝士恆學長在寫程式的這段日子裡，引導我很多方向以致於讓我在 研究路途中能夠解決程式的問題；感謝家珍學姐在數位筆上的協助；感謝 惠平學姊在百忙之中還肯調度學生讓我順利完成實驗，也感謝冠雯和逸翔 願意一大清早趕到學校做協助；感謝智名學長、婷婷、逸翔和智琨學弟以 及實驗室的夥伴們，無論在課業上互相的協助或是精神上的鼓勵，這兩年 多的相處覺得有你們真好。 另外，要特別感謝我的家人，從準備考研究所到讀研究所的這些日子 中，當我面臨挫折與壓力時，能給予我信心喊話，真的非常謝謝家人無私 的愛及包容。 最後，再次感謝，生命中每一位幫助過我的貴人。. 林宓 謹誌 2014 年 10 月 V.
(7) 目 錄 摘 要 .................................................................................................................. I Abstract ............................................................................................................. III 誌 謝 ................................................................................................................ V 目 錄 ............................................................................................................... VI 圖 目 錄 ........................................................................................................ VIII 表 目 錄 ........................................................................................................... IX 第一章 緒論 ....................................................................................................... 1 1.1 研究背景與動機.................................................................................. 1 1.2 研究目的 .............................................................................................. 2 1.3 研究問題 .............................................................................................. 3 1.4 研究範圍與研究限制.......................................................................... 4 1.5 名詞解釋 .............................................................................................. 4 1.6 論文架構 .............................................................................................. 6 第二章 文獻探討 ............................................................................................. 8 2.1 科技輔助語言學習.............................................................................. 8 2.2 注意力與學習.................................................................................... 10 2.3 認知風格 ............................................................................................ 12 2.4 學習診斷對學習的影響.................................................................... 14 第三章 研究方法 ........................................................................................... 16 3.1 研究架構 ............................................................................................ 16 3.2 實驗設計 ............................................................................................ 19 3.3 研究工具 ............................................................................................ 25 第四章 實驗結果分析................................................................................... 36 4.1 研究對象背景分析............................................................................ 36 4.2 兩組學習者初始英文能力分析........................................................ 37 4.3 兩組學習者之學習成效與複習注意力差異分析 ........................... 38 4.4 兩組不同認知風格學習者之學習成效與複習注意力差異分析 ... 39 4.5 兩組高低不同注意力學習者之學習成效與複習注意力差異分析 42 4.6 兩組高低不同學習能力者之學習成效與複習注意力差異分析 ... 45 4.7 複習診斷滿意度分析........................................................................ 48 4.8 討論 .................................................................................................... 49 第五章 結論與未來研究方向....................................................................... 54 5.1 結論 .................................................................................................... 54 5.2 教學實施建議.................................................................................... 56 5.3 未來研究方向.................................................................................... 57 VI.
(8) 參考文獻 ........................................................................................................... 59 【附錄一】團體嵌圖測驗............................................................................... 67 【附錄二】閱讀英語文本學習成效測驗試卷............................................... 69 【附錄三】英文文本 ....................................................................................... 73 【附錄四】複習診斷滿意度問卷................................................................... 74 【附錄五】團體藏圖測驗同意書................................................................... 75 【附錄六】學生同意書................................................................................... 76. VII.
(9) 圖 目 錄 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖 圖. 研究架構圖 ..................................................................................... 17 數位筆操作說明 ............................................................................. 20 數位筆操作流程 ............................................................................. 21 腦波注意力偵測系統介面之實際照片 ......................................... 22 研究對象在佩戴腦波耳機下使用數位筆輔助紙本英語學習之 照片................................................................................................. 22 3-6 實驗組與控制組之實驗流程圖 ..................................................... 24 3-7 常春藤解析英語雜誌 ..................................................................... 25 3-8 數位筆之碼點貼紙點讀輔以英語學習設計 ................................. 26 3-9 使用數位筆點擊碼點貼紙輔助英語學習之實際使用照片 ......... 26 3-10 NeuroSky MindWave 腦波測量儀器 ........................................... 27 3-11 本研究所發展數位筆結合紙本腦波注意力診斷複習系統介面 28 3-12 數位筆匯入之點擊碼點貼紙時間區間資料 ............................... 29 3-13 腦波訊號區塊 ............................................................................... 30 3-14 建議複習碼點貼紙 ....................................................................... 31 3-15 腦波注意力複習診斷系統流程圖 ............................................... 32 3-1 3-2 3-3 3-4 3-5. VIII.
(10) 表 目 錄 表 4-2 兩組研究對象場地依賴與場地獨立認知風格人數統計表 ............... 37 表 4-3 兩組前測英文成績獨立樣本 t 檢定結果 .......................................... 37 表 4-4 兩組學習成效與複習注意力獨立樣本 t 檢定結果 .......................... 38 表 4-5 實驗組不同認知風格之學習成效與複習注意力獨立樣本 t 檢定 結果 ....................................................................................................... 39 表 4-6 控制組不同認知風格之學習成效與複習注意力獨立樣本 t 檢定 結果 ....................................................................................................... 40 表 4-7 兩組場地獨立型學習者之學習成效與複習注意力獨立樣本 t 檢結果 ............................................................................................................... 40 表 4-8 兩組場地依賴型學習者之學習成效與複習注意力獨立樣本 t 檢定 結果 ....................................................................................................... 41 表 4-9 實驗組高低不同注意力學習者的學習成效與複習注意力獨立樣本 t 檢定結果........................................................................................... 42 表 4-10 控制組高低不同注意力學習者的學習成效與複習注意力獨立樣本 t 檢定結果........................................................................................... 43 表 4-11 兩組高注意力學習者的學習成效與複習注意力獨立樣本 t 檢定 結果 ..................................................................................................... 44 表 4-12 兩組低注意力學習者的學習成效與複習注意力獨立樣本 t 檢定 結果 ..................................................................................................... 44 表 4-13 實驗組高低不同學習能力者的學習成效與複習注意力獨立樣本 t 檢定結果........................................................................................... 45 表 4-14 控制組高低不同學習能力者的學習成效與複習注意力獨立樣本 t 檢定結果........................................................................................... 46 表 4-15 兩組高學習能力者的學習成效與複習注意力獨立樣本 t 檢定 結果 ..................................................................................................... 47 表 4-16 兩組低學習能力者的學習成效與複習注意力獨立樣本 t 檢定 結果 ..................................................................................................... 47 表 4-17 複習診斷滿意度問卷內容 ................................................................. 48 表 4-18 兩組問卷構面 1 複習診斷滿意度獨立樣本 t 檢定結果 ................ 49 表 4-19 兩組問卷構面 2 複習診斷滿意度獨立樣本 t 檢定結果 ................ 49 表 4-20 實驗組與控制組組間之學習成效與複習注意力差異分析結果 彙整 ..................................................................................................... 50 表 4-21 實驗組與控制組組內之學習成效與複習注意力差異分析結果 彙整 ..................................................................................................... 51 IX.
(11) 第一章 緒論 1.1. 研究背景與動機 隨著地球村時代來臨，在全球化與國際化的潮流下，英語的重要性. 正與日俱增，並且已成為影響一個國家競爭力的關鍵因素之一，也因此許 多非英語系國家將英語視為除了母語之外的最重要第二語言(Chen & Chung, 2008；Chen & Hsu, 2008)。在資訊科技蓬勃發展的二十一世紀，科 技輔助英語學習的相關技術發展也日漸成熟。季曉華與李高明(2010) 指出 數位筆的發展時間雖然不長，但在實際語言學習的應用中已被家長、學生 和老師視為是提升英語學習成效及學習動機的有效科技輔助英語學習工 具。許多應用數位筆輔助英語學習的研究顯示，數位筆輔助英語學習可顯 著提升學習者的英語學習成效( Hang, 2009；Chen et al., 2013)。此外，相較 於數位教材，目前紙本仍然為大多數學習者比較偏好的學習教材模式，因 此數位筆結合紙本輔助語言學習具有相當高的發展潛力。 在二○○八年「親子天下雜誌」所做的注意力調查結果顯示，超過九 成的老師認為學生學習時的注意力不足(許芳菊，2008)。Broadbent(1958) 指出沒有注意力(attention) 就沒有識別(identification)、學習(learning)與記 憶(memory)。許多研究證實注意力在學習過程中為影響學習成效的主要關 鍵因素(Clark, Nguyen, & Sweller, 2006；Rush et al., 2010)，並且許多研究證 實學習者的注意力與學習成效呈現顯著的正相關(顏永森、胡學誠與柯天盛， 2011；Chen & Huang, 2013)。目前國內外對於注意力的研究，主要聚焦於 如 何 提 升 注 意 力 不 足 、 過 動 症 (Attention-deficit/hyperactivity disorder, ADHD)，以及學習障礙的兒童為主(邱瑜萱，2004；陳君如，2003；Bransford, 1979；Wicks-Nelson & Israel, 2000)。雖然注意力是有效學習的基本條件， 1.
(12) 但礙於技術發展之侷限，過去的研究鮮少發展提升學習注意力的輔助工具 (Chen & Huang, 2013)，更顯少研究利用注意力發展輔助學習診斷機制。近 年來由於人類生理訊號監測技術的逐漸成熟發展，許多基於腦波信號進行 注意力監測與分析的系統相繼被發展出來(Chen,Wang, & Yu, 2013；Chen & Huang, 2013)。因此本研究於數位筆結合紙本的學習情境下，利用 NeuroSky 所發展的腦波耳機（NeuroSky Inc, 2012），偵測學習者利用數位筆點擊碼 點貼紙進行英語學習時的注意力，發展一套基於腦波注意力的診斷複習機 制，此一機制可診斷出個別學習者產生低注意力之碼點貼紙段落，並以此 作為引導學習者進行低注意力段落複習的依據。為了驗證此一注意力診斷 複習機制對於提升英語學習成效的影響，本研究在數位筆結合紙本的英語 學習情境下設計一實際教學實驗，比較採用注意力診斷複習機制的實驗組 學習者與採用自主診斷複習機制的控制組學習者，在英語學習成效、複習 注意力與複習診斷滿意度上的差異。. 1.2. 研究目的 基於以上研究背景與動機，本研究希望發展一基於腦波注意力之診斷. 複習機制，據此診斷出個別學習者於數位筆結合紙本支援英語學習情境下 所引發之低注意力碼點貼紙段落，以引導學習者進行低注意力之碼點貼紙 內容複習，並探討相較於學習者進行自主診斷複習，此一基於腦波注意力 之診斷複習機制對於提升學習者英語學習成效、複習注意力與複習診斷滿 意度的影響。同時，也進一步探討採用這兩種不同複習機制，對於注意力 高低、高低學習能力以及場地獨立與場地依賴不同認知風格學習者所產生 之學習成效、複習注意力與複習診斷滿意度的影響。綜合以上所述，本研 究之研究目的如下：. 2.
(13) 一、在數位筆結合紙本支援英語學習情境下，探討相較於學習者進行自主 診斷複習，本研究所發展的腦波注意力診斷複習機制，是否有助於提 升學習者的英語學習成效、複習注意力與複習診斷滿意度。 二、在數位筆結合紙本支援英語學習情境下，探討相較於學習者進行自主 診斷複習，本研究所發展的腦波注意力診斷複習機制，是否有助於提 升注意力高低、高低學習能力以及場地獨立與場地相依不同認知風格 學習者的英語學習成效、複習注意力與複習診斷滿意度。. 1.3. 研究問題. 根據上述之研究目的，本研究的研究問題如下： (1) 在數位筆結合紙本支援英語學習情境下，採用腦波注意力診斷複習機 制以及自主診斷複習機制對於學習者的英語學習成效、複習注意力與 複習診斷滿意度是否具有顯著的差異？ (2) 在數位筆結合紙本支援英語學習情境下，採用腦波注意力診斷複習機 制以及自主診斷複習機制對於場地獨立與場地相依不同認知風格學習 者的英語學習成效、複習注意力與複習診斷滿意度是否具有顯著的差 異？ (3) 在數位筆結合紙本支援英語學習情境下，採用腦波注意力診斷複習機 制以及自主診斷複習機制對於高低不同注意力學習者的英語學習成效、 複習注意力與複習診斷滿意度是否具有顯著的差異？ (4) 在數位筆結合紙本支援英語學習情境下，採用腦波注意力診斷複習機 制以及自主診斷複習機制對於高低不同學習能力者的英語學習成效、 複習注意力與複習診斷滿意度是否具有顯著的差異？. 3.
(14) 1.4. 研究範圍與研究限制 囿於研究設備數量與研究時間等因素限制，本研究之研究範圍與研究. 限制如下： 1. 本研究以台北市某公立高職108名工科學生為研究對象，皆為男性且年 齡介於17歲到18歲之間，其他不同年齡層與科系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能否類推至其他年齡層或其他 科系的學習者，需要作更進一步的探討。 2. 本研究之實驗受限於數位筆的數量有限，僅能以一次13位受試者的方 式進行實驗，無法一次性以班級為單位進行實驗。 3. 在數位筆結合紙本支援英語學習情境下，本研究僅探討場地獨立與場 地相依型認知風格學習者，採用腦波注意力之診斷複習機制以及自主 診斷複習機制對於學習者的學習成效、複習注意力與複習診斷滿意度 的影響差異，其他認知風格不在本研究的探討範疇。 4. 本研究選用中高級程度之「常春藤解析英語雜誌」作為數位筆結合紙 本所需之紙本英語教材，其他不同學科教材是否產生相同的學習效果 與注意力反應，不宜作過度的推論。. 1.5. 名詞解釋 為了使本研究的研究主題更明確，茲將與本研究相關之重要名詞界定. 如下：. 1.5.1 數位筆 數位筆係採用光學圖像識別技術，並搭配傳統紙本點讀方式支援學習， 具有點讀、錄音及播放聲音等功能。本研究採用之數位筆係透過 Anoto 公 司所發展碼點紙專利技術，使得學習者可藉由數位筆直接在紙本教材內自 4.
(15) 由點擊想聽的錄音檔。數位筆具有輕巧又便於攜帶的特點，可以進行不受 時間與空間限制的學習，有別於一般傳統書寫的筆。數位筆發展至今仍無 統一的名稱，常見的中英文名稱有智慧筆、光學數位點讀筆、點讀筆、smart pen、digital pen 等，本研究將其統稱為「數位筆」。. 1.5.2 注意力 注意力的定義有非常多種，而其中較為廣泛採用的定義為 James(1890) 所提出的說法：「注意力的本質是意識的聚焦、集中與關注，注意力意謂 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」 。換句 話說，注意力係選擇接收某些自我認知的重要訊息，而忽略其他訊息的過 程。此外，鄭昭明(1996) 提出注意力與學習之間有著密不可分的關係，沒 有注意力就沒有辨識、學習與記憶。本研究採用美國 NeuroSky (神念科技) 所開發的非侵入式 MindWave Mobile 腦波耳機，來量測學習者在進行英語 學習時的注意力， MindWave Mobile 腦波耳機的注意力量測係透過 NeuroSky eSense™專利演算法，解讀出學習者當前精神狀態的 eSense™參 數作為專注程度的量測值，其注意力值介於 0~100 之間(NeuroSky, Inc., 2012). 1.5.3 複習診斷機制 本研究發展之數位筆結合紙本腦波注意力診斷複習系統，係透過取得 數位筆所記錄學習者點擊碼點貼紙之時間歷程，進一步與腦波注意力偵測 系統匯出的對應注意力進行時間軸比對，藉此偵測出學習者在學習過程中 注意力低落的碼點貼紙錄音段落，進而引導學習者點讀這些低注意力碼點 貼 紙 錄 音 內 容 ， 以 達 成 有 效 率 複 習 之 目 的 。 Amlund 、 Kardash 與 5.
(16) Kulhavy(1986) 的研究以大學生為實驗對象，探討學習者於同一教材內的 重點或細節的重複閱讀與自由回想(free recall)歷程，結果發現兩次及三次 重複閱讀的複習策略對於閱讀理解成效並無顯著差異，但是都比只閱讀一 次的效果來得好。據此，他們的研究提出只要有兩次的重複閱讀就可達到 閱讀理解的成效。因此，本研究採用兩次之「複習」策略作為基於腦波注 意力診斷與自主學習診斷之主要依據。. 1.6 論文架構 本論文共分為緒論、文獻探討、研究方法、實驗結果與分析、結論與 未來研究方向等五章，各章內容簡要陳述如下： 第一章緒論：說明研究背景與動機、研究目的、研究問題、研究範圍與限 制、重要名詞釋義及論文架構。 第二章文獻探討：介紹與本研究相關的文獻內容，包括科技輔助語言學習、 數位筆發展與應用、注意力、認知風格與學習診斷等與本研究相關的理 論。 第三章研究方法：說明本研究的研究架構、實驗設計、研究對象、研究工 具，以及資料分析方法。 第四章實驗結果與分析：針對實驗過程所蒐集的學習成效、複習注意力與 複習診斷滿意度資料進行統計分析，以驗證本研究之研究問題。 第五章結論與未來研究方向：說明本研究的研究結果，並提出後續的研究 方向與建議。 本研究的研究流程，說明如下： 1. 蒐集數位筆與注意力相關文獻決定研究方向，並確定研究目的、研究問 題與研究方法。 2. 依據研究目的決定研究所需的英語教材。 6.
(17) 3. 設計數位筆結合紙本之注意力診斷複習機制系統 4. 選定實驗對象，協調受試者實驗時間。 5. 進行實驗並蒐集學習者之學習成效、複習注意力與複習診斷滿意度資 料。 6. 利用統計軟體分析資料。 7. 根據統計分析結果撰寫研究論文，完成本研究。. 7.
(18) 第二章 文獻探討 本研究發展一套數位筆結合紙本閱讀之腦波注意力診斷複習機制，並 探討腦波注意力診斷複習機制對於學習者的學習成效、複習注意力與複習 診斷滿意度的影響。本章分別就數位筆輔助語言學習、注意力對於學習的 影響、認知風格以及學習診斷對於學習的影響進行文獻探討，作為本研究 的理論基礎。. 2.1 科技輔助語言學習 語言係「由語音、語彙和語法所組合而成的，是表達情意、傳遞思想 的重要工具」(引自教育部國語辭典)。特別是學習者如果沒有學會足夠的 詞彙，當遇到不認識的詞彙或無法於交談時使用適當的詞彙表達，將產生 溝通上的障礙或理解上的困難 (Liu et al. ,2014)。過去的研究發現，科技工 具有助於輔助不同程度的學習者進行語言學習 (Wang, 2005)，並且相較於 未採用科技輔助的學習者，採用科技輔助的學習者具有更好的語言學習成 效 (Leidner & Fuller, 1997)。特別是過去許多研究顯示應用數位筆輔助語言 學習，具有相當高的發展潛力，以下針對數位筆的發展與應用進行文獻歸 納與探討。. 2.1.1 數位筆發展概述 O’Hara 與Sellen (1997) 的研究指出，傳統紙本比數位文本更容易閱讀。 羅貝珍(2010) 的研究亦指出，相較於數位文本，傳統紙本具有輕巧、攜帶 性高、耐撞、耐摔、沒有畫面閃爍問題等優點。雖然傳統紙本具有許多優 點，但是傳統紙本缺乏與學習者的互動，而數位筆結合傳統紙本的學習方 8.
(19) 式，能保有直觀的手寫方式、不需要額外的播放軟體，也能紀錄學習者的 閱讀軌跡，據此即可依據學習歷程分析結果進行適當的互動與回饋，有助 於進一步提升紙本學習的成效。Mayer 與 Moreno (2002) 的研究指出，學 習教材搭配語音解說，比在螢幕上顯示文字的呈現方式，更有助於提升學 習者的學習成效。目前數位筆的技術已被引入PDA結合圖形手寫板的筆記 與CoScribec合作式學習等多種學習情境中 (Mackay et. al.,2002; Steimle et. al.,2009)，發展為輔助學習的有效工具，學習者可以透過數位筆的播放、 錄製聲音和手寫識別等功能，來增強與傳統紙本內容的互動 (Piper et. al.,2012)。本研究在數位筆結合紙本輔以英文學習的環境中發展基於注意 力的學習診斷機制，希望在數位筆結合紙本的互動學習環境中，幫助學習 者作更有效的複習，進而提升學習成效。. 2.1.2 數位筆在學習上的應用 在數位筆支援學習的應用上，陳冠雯(2014) 的研究指出，相較於傳統 紙本閱讀，學習者使用電子繪本與紙本繪本搭配數位筆輔以閱讀學習，能 顯著提升閱讀理解成效。Huang 等人 (2012)的研究指出，學習者搭配數位 筆學習英語，能有效降低學習者的學習焦慮，並有助於提升學習興趣。 Miller(2002) 的研究亦指出，閱讀困難的學習者搭配數位筆進行閱讀，可 提升發音與字彙的正確率。羅貝珍(2010) 的研究顯示搭配數位筆輔助英語 學習，能有效提升學習者的學習動機與英語口語流暢度。孫嘉珮(2010) 的 研究發現搭配語音光點筆與條碼貼紙製成的國語學習教材，對於有學習困 難的學生具有良好的學習成效。Piper, Weibel 與 Hollan (2012)的研究利用 數位筆輔助理解和語言能力下降失語症患者，經過六個月的學習活動，結 果顯示數位筆輔助語言學習能有效改善語言的溝通能力。此外，何宣逸 (2010)的研究以數位筆輔助有學習障礙的學生進行英語口語練習，結果顯 9.
(20) 示學生進步速度比傳統教學來的顯著。Higgins 與 Raskind (2005) 針對30 位具有閱讀困難的學習者，進行兩週數位筆輔助學習的訓練，結果顯示採 用數位筆為科技輔具，能讓學習者在閱讀較困難的段落時，具有更良好的 閱讀理解成效。此外，Chang(2009) 的研究結合數位筆與Wiki平台，增進 英語閱讀學習成效；Alvarez 等人(2013)結合數位筆與互動式白板，提升數 學學習成效。Lai, Chao 與Chen(2007) 設計了一個計算機概論的互動教材， 讓學習者利用數位筆針對感興趣的內文進行標記，並建立網路連結，希望 據此提升學生高層次的思維、多種角度的看法與觀點來獲取知識。由滿意 度問卷分析顯示，數位筆輔以標記學習有助於激發學習者的思考與閱讀理 解能力。. 2.2 注意力與學習 2.2.1 注意力的意涵 James William(1890) 提出注意力是由集中焦點(focalization)與專注 (concentration)所構成的一種心理歷程。所謂的注意，是對刺激做預期的選 擇，讓重要的刺激透過感官輸入，並給予知覺，同時將無關的刺激加以抑 制，這種刺激選擇的歷程即為注意力(王克先，1987)。Ninio 與 Kahneman (1974)的研究發現，對於同時進行的多任務學習而言，分割注意力可能會 因為同時信號而延遲學習的反應時間，並會對學習產生互相之間的干擾， 也會因為任務只被分配有限的注意力，致使學習受到阻礙。Schmeichel與 Baumeister (2010)的研究把注意力區分為三類：(1)選擇注意力(selective attention) ：關注一個刺激，同時避免其他競爭的刺激，能分辨接受到的訊 息是否具有重要性，並有效精確地掌握重要的訊息；(2)分配注意力(divided attention) ：處理多個任務或在同個時間注意不同的資訊；(3)持續注意力 10.
(21) (sustained attention) ：把注意力集中在一個刺激上或在一個長時間的活動 中。Steinmayr, Ziegler 與 Tra¨uble(2010) 的研究發現持續注意力會對學習 成效產生影響。因此，本研究針對數位筆結合紙本閱讀之腦波注意力診斷 複習機制是否有助於提升學習者複習時的持續注意力進行探討。. 2.2.2 注意力與學習的關聯性 Savage (2006)的研究指出，兒童在閱讀的過程中投注越多的注意力， 越能記住文章裡的訊息，也會有更好的閱讀表現。學習時沒有注意力，就 沒有有效的辨識、學習與記憶(Broadbent ,1958; 鄭昭明, 2006)。許多研究 致力於發展提升學習注意力的輔助機制，其中 Caldwell (2007) 及 Zurmehly 與 Leadingham (2008) 的研究搭配遙控器與單槍投影機的 CRS (Classroom Response System, CRS)即時回饋機制於教學上，結果顯示此一回饋機制可 有效提升學習者的專注力。Eid 與 Fernandez (2013)的研究結合腦波與網路 攝影機，發展出可以偵測注意力渙散或看遠處時會有提醒機制顯示於畫面 中的系統，可有效幫助學習者提升閱讀時的專注力，結果顯示百分之八十 的受試者同意該系統有助於提升學習者閱讀過程中的注意力。Chen 與 Huang (2013)的研究發展基於注意力的自律學習機制，並將其應用於提升 以閱讀標註系統輔以英文閱讀的學習成效，結果顯示基於注意力的自律學 習機制有助於提升學習者的學習專注力與學習成效。. 11.
(22) 2.3 認知風格 2.3.1 認知風格的意涵 認知風格為個人感知、記憶、思考與解決問題的能力，會因態度與選 擇的個人習慣，而有個體上的差異(Saracho,1998)，但是與智力沒有關係 (Riding & Pearson ,1994)。對學習者而言，若在不適合自己認知風格的學習 情境中學習，則可能會因為學習者的個別差異，導致學習成效的降低 (Riding & Cheem,1991)。也就是說，不同認知風格學習者採取的學習方法 應該要有所不同，以反應個別差異。在各種不同認知風格中，場地獨立(Field Independence)與場地依賴型(Field Dependence)認知風格為教育研究領域最 常被探討的學習風格之一(Messick, 1984; Witkin et al., 1977)，也被認為是影 響第二語言習得(second language acquisition)的因子之一(Darabad, 2013; Larsen-Freeman & Long, 1991)，已被廣泛運用在第二語言習得(second language acquisition)的研究之中(Hite, 2004; Johnson, Prior, & Artuso, 2000)。 因此，以下針對場地獨立(Field Independence)與場地依賴(Field Dependence) 認知風格學習者的特質進行文獻歸納與探討。. 2.3.2「場地獨立型. / 場地依賴型」認知風格學習者特質. Witkin(1971) 提出團體藏圖測驗 (Group Embedded Figure Test, GEFT) 將 學 習 者 區 分 為 場 地 獨 立 型 (field independence) 與 場 地 依 賴 型 (field dependence)兩種不同「認知風格」學習者。在團體藏圖測驗中，如果受試 者可以在有限的時間內，從複雜的環境脈絡與許多交錯的線條中，找出嵌 入或隱匿的幾何圖形，則該學習者為「場地獨立型」；若受試者會被許多 交錯的線條影響，而無法辨識在複雜圖形中隱含的簡單幾何圖形，則該學 習者為「場地依賴型」。 12.
(23) Ayersman(1993)、Keefe(1987)以及 Tyler(1974) 的研究指出，場地獨立 型學習者較不易受到環境與他人觀點的影響，可以在不需要外來的協助下， 靠自己引導與重建知識。反之，場地依賴型學習者容易受到環境與他人觀 點的影響，需要外來的協助幫忙才能完成重建知識。過去的研究也指出， 在學習過程中，場地獨立型學習者具有自主、分析與積極的特質；而場地 依賴型的學習者則需要更多教學指導，並協助他們找出關連性且具有意義 的訊息，以減少學習方向上的迷失 (Chou, 2001； Oughton & Reed, 1999； Tinajero & Paramo, 1998)。本研究發展之基於注意力的複習診斷機制，可 自動引導學習者進行低注意力段落的複習，因此是否影響場地獨立與場地 依賴型不同認知風格學習者的學習，非常值得探究。. 2.3.3 認知風格影響學習的相關研究 Chen(2009) 的研究發現，在網路學習環境中，場地獨立學習者往往採 用非線性方法來理解教材，而場地依賴學習者則傾向於使用線性學習方式。 此外，場地獨立學習者喜歡用“字母索引”和“找出要旨”；而場地依賴學 習者則需要“我在哪”和“層次圖”，來幫助他們的學習。Fatemi, Vahedi 與 Seyyedrezaie (2014) 的研究探討自上而下/自下而上的閱讀方式，對場 地依賴/場地獨立認知風格學習者的多益閱讀理解成效差異，結果顯示場 地依賴型學習者在自上而下的閱讀方式閱讀理解高於場地獨立型；而場地 獨立型學習者進行自下而上的閱讀教學模式的閱讀理解成效優於場地依 賴型。場地獨立型學習者較注重細節上的分析，而場地依賴者較注重整體 觀點，並專注於內容的理解。蔡雁農(2009) 將學習者區分為場地獨立與場 地依賴型兩種，並使用擴增實境系統以完成任務的方式來指引學習者進行 圖書館利用教育學習，結果顯示使用此一科技輔助學習系統有助於提高學 生的學習成效，其中場地依賴型學習者在學習成效上優於場地獨立型學習 13.
(24) 者。蕭顯勝 等人(2009) 採用PDA行動裝置搭配GPS定位技術所設計出的 行動地理資訊系統(GIS)輔助鄉土地理課程學習，將學習者分為戶外行動 GIS、室內GIS與戶外傳統教學，結果顯示此一搭配科技輔助工具PDA的GIS 學習系統在學習成效上顯著優於GIS學習系統，並且場地獨立型學習者在 學習成效上優於傳統教學活動。此外，在行動GIS與GIS學習過程中，GIS 均提供主動學習的資訊，他們的研究結果指出場地獨立型學習者偏愛主動 式學習，因此學習效果會比場地依賴型學習者好。Chen 等人(2013) 發展 數位筆結合紙本的互動平台(DPPIP)，以輔助學習者進行英語口語學習，結 果顯示搭配數位筆輔助英語學習，對於場地獨立與場地相依學習者均具有 提升英語朗讀口語流暢度的成效。. 2.4 學習診斷對學習的影響 傳統的評量為透過分數和等級方法來評測學生的學習效果，但評量結 果能提供給老師的學生知識狀態(或知識層次)資訊並不多，難以診斷學生 的學習問題 (Lau & Yuen, 2010)。而學習診斷係藉由老師或診斷工具對學 生的學習狀態進行資料的蒐集，來分析學習者在學習過程中的學習困難原 因 (陳文婷，2006)。經由學習診斷後，若能針對學習者遇到的問題提供正 確之補充教材，便能幫助學習者於學習中獲得進步(吳裕益、王佳文，1997； 陳玟秀，2000)。 在過去相關於學習診斷的文獻中，Lo 等人 (2004) 發展一套介系詞的 英語學習系統，能根據學習者的答題信心度提供學習診斷與補救學習，結 果顯示此一系統有助於提升英語介系詞學習的學習成效。Chu、Hwang 與 Huang(2010) 認為採用傳統測驗進行學習評量，通常只給學生分數上的測 驗結果，並沒有建議如何提升學習成效，因此提出了學習診斷模型，可以 辨識學習者的學習狀態並且給予個人化數學課程的引導學習路徑，結果顯 14.
(25) 示此一學習診斷機制有助於提高學生的學習成效。詹家貞(2011)設計一套 英文文法診斷的回饋機制，可以偵測句子中錯誤的文法與拼字，並給予學 習者修正的回饋訊息，來輔助學習者練習文法，結果顯示此一診斷回饋機 制能有效提升高成就學習者的英文文法學習成效。Hsiao 等人(2013) 開發 了一套漢字特徵手寫診斷系統，能有效提高學習者編寫中國文字的能力。 他們的研究也發現補救教材能有效的輔助學習者練習漢字，以及幫助老師 減少訓練學生的時間。Lin 等人(2014) 設計三種回饋系統，其中跨單元診 斷系統所提供的回饋機制可以用來推薦學習者優先的學習路徑，讓學習者 了解哪些較弱的單元觀念應先進行補救學習，經由滿意度問卷分析顯示， 跨單元診斷系統的複習方式有助於提升理解和學習成效。Chen(2011) 透過 診斷出個別學生分數較低單元進行複習的方式，有效提升學生的學習成 效。 綜合以上之文獻分析顯示，學習診斷機制對於學習具有一定的成效， 然而目前並沒有基於學習注意力進行學習診斷的研究被提出來。因此，本 研究提出基於腦波注意力的學習診斷機制，能夠自動診斷出學習者利用數 位筆輔以紙本進行英語學習時的低注意力段落，作為診斷需要複習段落之 依據。. 15.
(26) 第三章 研究方法 本章共分為四個小節：第一節為研究架構；第二節為實驗設計；第三 節為研究工具；第四節為資料分析方法，分別依序說明如後。. 3.1 研究架構 本研究旨在探討數位筆結合紙本閱讀之腦波注意力診斷複習機制與 數位筆結合紙本閱讀之自主診斷複習機制，對於提升英語學習成效、複習 注意力與複習診斷滿意度的影響。此外，也針對場地獨立型和場地依賴型 不同認知風格、高低不同注意力與高低不同學習能力的學習者，採用上述 兩種不同複習機制進行英語學習之學習成效、複習注意力與複習診斷滿意 度是否具有顯著的差異進行探討。本研究之研究架構，如圖 3-1 所示。. 16.
(27) 圖 3-1 研究架構圖. 根據圖 3-1 的研究架構，分別就研究架構中的各變項進行說明如下： 1. 自變項 本研究的自變項為在數位筆結合紙本閱讀之英語學習情境下，所採用的 兩種不同診斷複習機制，說明如下： (1) 實驗組 在數位筆結合紙本學習情境下，採用腦波注意力診斷複習機制進行 英文閱讀學習。 (2) 控制組 在數位筆結合紙本學習情境下，採用自主診斷複習機制進行英文閱 讀學習。 2. 依變項 本研究探討之依變項如下： (1) 學習成效：學習者進行學習與複習後的英語後測成績。 (2) 複習注意力：學習者進行複習時的注意力。 (3) 複習診斷滿意度：本研究採用鄭勝仁(2003)的學習滿意度問卷修改 而成，來判斷學習者的複習診斷滿意程度。 3. 背景變項 (1) 以場地依賴與場地獨立認知風格差異為背景變項：本研究採用吳 裕益(1987)修改自 1971 年 Witkin, Oltman, Paskin 及 Karpy 所編制的 「團 體藏圖測驗」(Group Embedded Figures Test, GEFT)，利用測驗分數的 平均值將學習者區分為場地依賴型與場地獨立型認知風格學習者。探 討不同認知風格學習者在數位筆結合紙本閱讀情境下，採用腦波注意 力診斷複習機制與自主診斷複習機制，對於英語學習成效、複習注意 17.
(28) 力與複習診斷滿意度的影響。 (2) 以高低不同學習注意力為背景變項：本研究利用 NeuroSky 腦 波 耳 機 偵 測 學 習 者 於 英 語 學 習 過 程 中 的 注 意 力 (其 值 介 於 0~100 之 間 )，以 平 均 值 將學習者區分為高注意力與低注意力學習者。探討 高低不同學習注意力學習者在數位筆結合紙本閱讀情境下，採用腦波 注意力診斷複習機制與自主診斷複習機制，對於英語學習成效、複習 注意力與複習診斷滿意度的影響。 (3) 以高低不同學習能力為背景變項：本研究採用自主學習後的後測 成績，利用測驗分數的平均值將學習者區分為高學習能力與低學習能 力學習者。探討高低不同學習能力學習者在數位筆結合紙本閱讀情境 下，採用腦波注意力診斷複習機制與自主診斷複習機制，對於英語學 習成效、複習注意力與複習診斷滿意度的影響。 4. 控制變項 除了自變項之外，為了避免其它可能影響依變項因素影響研究結果， 兩組研究對象採用相同數位筆結合英語教材文本，並且文本內所設計 的點讀碼點貼紙數量相同，再則兩組的複習時間也控制相同。. 18.
(29) 3.2 實驗設計 3.2.1 研究對象 本研究徵求有意願配合實驗的台北市某公立高職108名工科學生為研 究對象，其中一年級學生共 42 人，二年級學生共 66 人，皆為男性且年 齡介於17歲到18歲之間。在數位筆結合紙本輔以英語學習情境下，本研究 以隨機方式將55人隨機分派為採用自主診斷複習機制的控制組，以及將53 人隨機分派為採用腦波注意力診斷複習機制的實驗組。. 3.2.2 實驗流程 本研究設計之實驗流程可分為三個階段，以下分別針對三個階段進行 說明：. (1) 第一階段： 為了確保實驗能順利進行，本研究實驗開始之前，先對兩組學習者說 明整個實驗的流程與注意事項，並向兩組學習者示範如何使用數位筆點擊 碼點貼紙進行英語閱讀學習(如圖3-2所示)，並給予三分鐘的時間讓學習者 熟悉數位筆的操作，以及示範如何配戴腦波儀器。並於實驗開始前，邀請 兩組學習者接受「閱讀英語文本成效測驗」之前測，以瞭解兩組實驗對象 的英語先備知識差異。. 19.
(30) 圖 3-2 數位筆操作說明. (2) 第二階段： 實驗組與控制組在規定的20分鐘內，進行數位筆結合紙本的英語閱讀 學習，兩組學習者點擊「開始閱讀」碼點貼紙後，即由上至下依照「課文」 、 「英文解說」 、 「中文解說」的順序點讀碼點貼紙，以及用底線標示的「單 字」(如圖3-3所示)，並同時配戴NeuroSky(神 念 科 技 )腦 波 耳 機 ， 以量測 兩組學習者的學習注意力(如圖 3-4 與 3-5所示)。為了瞭解兩組學習者的 學習成效，當兩組學習者完成20分鐘的閱讀英語文本學習後，隨即接受「閱 讀英語文本學習成效測驗」之後測，接著實驗組學習者即進行基於學習注 20.
(31) 意力的學習診斷複習，而控制組則進行自主複習。為達公平比較，本研究 控制兩組學習者的複習時間相同，複習時間是由基於學習注意力的學習診 斷系統決定實驗組需要複習哪幾張碼點貼紙後，再把複習所有碼點貼紙的 時間加總起來，並給予兩倍的時間作為兩組學習者的複習時間。實驗組學 習者所採用的腦波注意力診斷複習機制，係由系統診斷出低注意力段落所 建議的碼點貼紙，實驗組學習者必須依照序系統建議的碼點貼紙先後順序 進行閱讀英語文本的複習；而控制組則採用自主診斷複習機制，可自由依 據自己感覺不熟或注意力低落的段落點擊碼點貼紙進行複習。也就是說， 控制組學習者完全以自己主觀的認知點讀碼點貼紙進行閱讀英語文本的 複習。. 圖 3-3 數位筆操作流程. 21.
(32) 圖 3-4 腦波注意力偵測系統介面之實際照片. 圖 3-5 研究對象在佩戴腦波耳機下使用數位筆輔助紙本英語學習之照片. 22.
(33) (3) 第三階段： 為了驗證不同複習機制對兩組學習者的複習成效差異，兩組學習者於 複習結束後立即接受「複習診斷滿意度」 、 「團體藏圖測驗」與「閱讀英語 文本複習成效測驗」。 最後針對實驗過程中所取得兩組學習者的複習注意力、複習診斷滿意 度、閱讀英語文本學習成效成績、閱讀英語文本複習成效成績等資料進行 統計分析，以探討採用兩種不同複習機制的兩組學習者在複習注意力、複 習診斷滿意度，以及學習成效是否具有顯著的差異。其中「閱讀英語文本 學習成效測驗」與「閱讀英語文本複習成效測驗」為同一份試卷，但三份 測驗卷的題目與答案順序皆不相同。本研究之實驗流程如圖 3-6 所示。. 23.
(34) 學習者 (108 位). 實驗組 (53 位). 控制組 (55 位). 進行「閱讀英語文本學習成效測驗之前測」. 8 分鐘. 數位筆操作說明及配戴腦波儀器. 8 分鐘. 開始閱讀英文文本. 20 分鐘. 進行「閱讀英語文本學習成效測驗之後測」. 8 分鐘. 開始複習 (系統診斷出學習者低 注意力需要複習的碼點 貼紙編號). 開始複習 (學習者採自主複習方 式). 進行「閱讀英語文本學習成效測驗之複習測驗」、 「團體藏圖測驗」與「複習診斷滿意度問卷」 圖 3-6 實驗組與控制組之實驗流程圖. 24. 8 分鐘. 20 分鐘.
(35) 3.3 研究工具 本研究採用的研究工具包括「數位筆結合紙本教材」 、 「腦波測量儀器」 、 「腦波注意力複習診斷系統」 、 「團體藏圖測驗」 、 「學習成效測驗」以及「複 習診斷滿意度問卷」。以下逐一介紹這些研究工具：. 3.3.1 數位筆結合紙本教材設計 本研究選用中高級程度之「常春藤解析英語雜誌」的閱讀文章作為數 位筆結合紙本所需之紙本英語學習教材 (如圖3-7所示)，並透過Anoto公司 所發展的碼點紙專利技術，製作課文朗讀與課文解說語音素材的碼點貼紙 互動式設計(如圖3-8)，並同時搭配由Livescribe公司所開發的數位筆(如圖 3-9)進行所設計之碼點貼紙點讀學習。學習者在學習英語文章的過程中， 可以用數位筆點擊播放碼點貼紙聆聽課文朗讀內容，以及聆聽針對課文內 容之相關文法與單字用法的語音解說，課文內文詳見附錄三。. 圖 3-7 常春藤解析英語雜誌 25.
(36) 圖 3-8 數位筆之碼點貼紙點讀輔以英語學習設計. 圖 3-9 使用數位筆點擊碼點貼紙輔助英語學習之實際使用照片 26.
(37) 3.3.2 腦波測量儀器 本研究採用美國NeuroSky(神念科技)所開發的非侵入式Mindset腦波耳 機(如圖3-10所示)，來量測學習者在進行英語文章學習時的注意力。此耳 機以NeuroSky ThinkGear技術透過單極點來採集大腦產生之生理訊號，並 將這些訊號送入ThinkGear™晶片，再由ThinkGear™晶片將混雜在信號中的 雜訊以及運動產生的擾動濾除，並將類比信號轉為數位信號作為參數，再 藉由NeuroSky eSense™專利演算法，解讀出其值介於0~100使用者當前精神 狀態的eSense™參數，意即注意力專注程度(NeuroSky, Inc., 2012)。 另外，Chen和Huang (2013)的研究透過美國線上腦力鍛鍊公司Lumosity 所開發的「Birdwatching」注意力訓練遊戲，針對遊戲得分分數與腦波耳機 量測的注意力數值，採Pearson 積差相關分析進行NeuroSky Mindset腦波耳 機量測注意力的效度檢測，結果顯示遊戲的得分高低與實驗對象的注意力 程度呈現顯著正相關(r =0.730, p = 0.000 < 0.05)。上述所得到的結果顯示， 採用NeuroSky(神念科技)所發展的Mindset腦波耳機量測注意力具有一定 程度的效度，故本研究選擇NeuroSky Mindset腦波耳機作為注意力的量測 儀器。. 圖3-10 NeuroSky MindWave 腦波測量儀器 資料來源：NeuroSky, Inc., 2012 27.
(38) 3.3.3 基於腦波注意力之複習診斷系統 在 Visual Studio 2012 的整合開發環境下，本研究所發展的腦波注意力 診斷複習系統係以 Visual C# 開發完成，系統介面如圖 3-11 所示。此腦波 注意力診斷複習系統會記錄每一位學習者點擊碼點貼紙的時間歷程和每 秒腦波注意力值，並以橫軸為時間，將每一個編號的碼點貼紙和以數位筆 點擊該碼點貼紙進行學習時每秒腦波注意力值，繪成注意力波動曲線所繪 成的曲線皆呈現於介面中，再透過本研究注意力門檻值的設定，診斷出每 位學習者低注意力需要複習的段落，最後實驗組學習者依照系統建議的碼 點貼紙來做複習。. 圖 3-11 本研究所發展數位筆結合紙本腦波注意力診斷複習系統介面. 本研究開發的腦波注意力診斷複習系統，藉以引導學習者進行複習， 據此希望輔助學習者進行更有效率且有效的複習，進而提升其學習成效， 詳細系統說明如下： 28.
(39) (1) 匯入數位筆資料介面： 如圖 3-12 所示，當數位筆資料匯入後，學習者用數位筆點讀碼點貼 紙的學習歷程會被轉換成為實際的時間，並同時標示出當下點擊碼點貼紙 的編號，以數字與線條顯示於畫面中。. 圖 3-12 數位筆匯入之點擊碼點貼紙時間區間資料. (2) 匯入腦波資料介面： 如圖 3-13 所示，當腦波資料匯入後，系統會先計算出每位學習者的 注意力平均值，再以每秒腦波注意力繪成曲線呈現於系統介面中。. 29.
(40) 圖 3-13 腦波訊號區塊. (3) 複習系統介面： 如圖 3-14 所示，本研究經過多次先導實驗來決定如何判斷低注意力 的學習段落，最後以注意力低於平均值以下且維持 8 秒的方式，來決定學 習者在學習該段落時處於低注意力的狀態，此段落即為系統建議學習者需 要做複習的段落，但腦波訊號實際的狀況會上上下下的波動，所以當學習 者學習注意力高於平均值且連續 5 秒，系統即判斷學習者脫離低注意力學 習狀態，詳細說明如圖 3-15 所示。 最後，系統把需要複習的低注意力片段與碼點貼紙對應後，接著系統 會把需要進行複習的對應碼點貼紙編號顯示於系統介面，藉以引導學習者 進行複習，據此希望輔助學習者進行更有效率且有效的複習，進而提升其 學習成效。. 30.
(41) 圖 3-14 建議複習碼點貼紙. 31.
(42) 圖 3-15 腦波注意力複習診斷系統流程圖. 32.
(43) 3.3.4 團體藏圖測驗 本研究採用吳裕益(1987) 修改自 1971 年 Witkin,Oltman,Paskin 及 Karpy 所編制的「團體藏圖測驗」(Group Embedded Figures Test, GEFT)， 作為 將學 習者 區分 為場 地獨 立型(field dependence)與 場地 依賴型 (field dependence)兩種不同「認知風格」學習者的量測工具。 此團體藏圖測驗的測驗試卷中，每題皆隱藏著一個簡單圖形，受試者 必須在有限的時間內，從複雜的圖形中辨識題目指出的特定簡單圖形，整 個測驗試卷分為三個部分，合計 25 題：第一部分有 7 題，測驗時間為兩 分鐘，主要目的為讓受測者了解測驗方式，屬於練習題目，不予計分；第 二部分及第三部分別各有 9 題，屬於正式測驗，測驗時間各五分鐘。受測 者需由複雜圖形中描繪出完全一模一樣的簡單圖形才可得分，滿分為 18 分。本研究以平均值將受測者區分為場地獨立型與場地依賴型學習者。測 驗題目與團體藏圖測驗同意書詳見附錄一和附錄五。. 3.3.5 學習成效測驗 本研究選用常春藤解析英語雜誌裡面的題目為英語測驗題，題目分別 包含兩題閱讀理解、十一題單字片語與文法測驗題，每題以 1 分計算，滿 分為 13 分。測驗題目詳見附錄二。 為了驗證本研究所發展系統診斷出個別學習者產生低注意力之碼點貼 紙段落，能客觀的幫助學習者精確的找到需要複習的內容，進而提升學習 成效。因此，本研究在測驗卷的設計上，把數位筆結合紙本教材的每一段 「課文」、「英文解說」和「中文解說」碼點貼紙的內容，均至少出一題測 驗題目於測驗卷中，以避免完成低注意力段落複習後卻沒有對應的測驗題 目可以檢測複習成效。. 33.
(44) 3.3.6 複習診斷滿意度問卷 該問卷係改編自鄭勝仁(2003)的學習滿意度問卷而成。此一問卷設計 包含兩個構面，分別為此一「複習方式是否提高學生使用的意願及時間」， 以及此一「複習方式是否對我的學習有幫助」兩個構面問題，共計 6 題， 問卷題目詳見附錄四。. 3.3.7 資料分析方法 本研究將採用腦波測量儀器、數位筆、團體藏圖測驗與複習診斷滿意 度所得有效樣本資料進行彙整後，使用 SPSS 統計軟體進行資料分析，詳 細資料分析方法說明如下： 一、採用腦波注意力診斷複習的實驗組學習者，以及採用自主診斷複習的 控制組學習者的學習成效與複習注意力是否具有顯著差異? 本研究採用獨立樣本 t 檢定分析實驗組與控制組學習者的 「學習成效」 與「複習注意力」是否具有顯著差異。. 二、探討採用腦波注意力診斷複習以及自主診斷複習之不同認知風格的實 驗組與控制組學習者，在學習成效與複習注意力是否具有顯著差異? 本研究採用獨立樣本 t 檢定分析腦波注意力診斷複習以及自主診斷複 習之不同認知風格的實驗組與控制組學習者，在「學習成效」與「複習注 意力」上是否具有顯著差異 。. 三、探討採用腦波注意力診斷複習以及自主診斷複習之高低不同注意力實 驗組與控制組學習者，在學習成效與複習注意力是否具有顯著差異？ 本研究採用獨立樣本 t 檢定分析腦波注意力診斷複習以及自主診斷複 習之高低不同注意力實驗組與控制組學習者在「學習成效」與「複習注意 34.
(45) 力」上是否具有顯著差異 。. 四、探討採用腦波注意力診斷複習以及自主診斷複習之高低不同學習能力 實驗組與控制組學習者，在學習成效與複習注意力是否具有顯著差異？ 本研究採用獨立樣本 t 檢定分析腦波注意力診斷複習以及自主診斷複 習之高低不同學習能力實驗組與控制組學習者在「學習成效」與「複習注 意力」上是否具有顯著差異 。. 五、探討採用腦波注意力診斷複習以及自主診斷複習之實驗組與控制組學 習者，對於複習診斷滿意度是否具有顯著的差異？ 本研究採用獨立樣本 t 檢定，瞭解兩組學生在「複習診斷滿意度」問 卷得分上是否具有顯著差異。. 35.
(46) 第四章. 實驗結果分析. 4.1 研究對象背景分析 4.1.1 基本資料 本研究之研究對象為台北市某公立高職工科共 108 名學生，皆為男性 且年齡介於 17 歲到 18 歲之間，其中一年級學生共 42 人，二年級學生共 66 人，在數位筆結合紙本輔以英語學習情境下，本研究以隨機方式將研 究對象隨機分派為採用自主診斷複習機制的控制組，以及採用腦波注意力 診斷複習機制的實驗組。詳細兩組研究對象人數統計如表 4-1 所示。. 表 4-1 研究對象人數統計表 組別. 個數. 一年級. 二年級. 實驗組. 53. 24. 29. 控制組. 55. 18. 37. 合計. 108. 42. 66. 4.1.2 兩組學習者認知風格分析 參與實驗的 108 人中，測得場地獨立型學生共 46 人，場地依賴型學 生共 62 人；在採用自主診斷複習機制的控制組中，場地獨立型學生有 29 人，場地相依型學生有 26 人；在採用腦波注意力診斷複習機制的實驗組 中，場地獨立型學生有 17 人，場地相依型學生有 36 人。兩組研究對象認 知風格人數統計如表 4-2 所示。. 36.
(47) 表 4-2 兩組研究對象場地依賴與場地獨立認知風格人數統計表 組別. 個數. 獨立型. 依賴型. 實驗組. 53. 17. 36. 控制組. 55. 29. 26. 合計. 108. 46. 62. 4.2 兩組學習者初始英文能力分析 為瞭解兩組學習者初始英語程度差異，本研究利用獨立樣本 t 檢定分 析兩組學習者在實驗前針對學習英語教材的前測成績差異，結果如表 4-3 所示。結果顯示出兩組學習者前測成績未達顯著差異水準（t=.858, p=.393 >.05） ，表示兩組學習者在實驗前針對學習之英語閱讀教材之先備英語程度 並無顯著差異，即兩組學生的英文程度相當。. 表 4-3 兩組前測英文成績獨立樣本 t 檢定結果 檢定項目. 組別 實驗組. 前測成績 控制組. 個數 53 55. 平均數 標準差 2.04 1.75. 37. t. 顯著性 (雙尾). .858. .393. 1.797 1.863.
(48) 4.3 兩組學習者之學習成效與複習注意力差異分析 為了探討採用自主診斷複習機制及腦波注意力診斷複習機制的兩組學 習者，其學習成效與複習注意力是否具有顯著的差異，本研究針對兩組後 測成績與複習注意力進行獨立樣本 t 檢定，結果如表 4-4 所示。結果顯示 學習成效達到顯著差異水準（t=2.001, p=.048＜.05） ；複習注意力則未達顯 著差異（t=.843, p=.401>.05） 。檢視平均數後得知，實驗組後測平均成績高 於控制組後測平均成績（M =5.38>4.60） 。此一結果顯示採用具腦波注意力 診斷複習機制的實驗組學習者，其學習成效優於採用自主診斷複習機制的 控制組學習者。. 表 4-4 兩組學習成效與複習注意力獨立樣本 t 檢定結果 檢定項目. 組別. 個數. 平均數 標準差. 實驗組. 53. 5.38. 後測成績. 顯著性 (雙尾). 1.863. 控制組. 55. 4.60. 2.157. 實驗組. 53. 65.01. 12.359. 控制組. 55. 62.85. 14.132. 複習注意力. t. 38. 2.001. .048*. .843. .401.
(49) 4.4 兩組不同認知風格學習者之學習成效與複習注意力差異分析 4.4.1 兩組組內不同認知風格學習者在學習成效與複習注意力差 異分析 一、 實驗組不同認知風格學習者的學習成效與複習注意力差異分析 為了探討採用腦波注意力診斷複習機制之實驗組不同認知風格學習者， 其學習成效與複習注意力是否具有顯著的差異，本研究針對實驗組不同認 知風格學習者之後測成績與複習注意力進行獨立樣本 t 檢定，結果如表 4-5 所示。結果顯示學習成效和複習注意力皆未達到顯著差異水準（t=-.378, p=.707>.05；t=.745, p= .460>.05）。. 表 4-5 實驗組不同認知風格之學習成效與複習注意力獨立樣本t檢定結果 檢定項目. 組別. 個數. 平均數 標準差. 獨立型. 17. 5.24. 1.921. 依賴型. 36. 5.44. 1.858. 獨立型. 17. 66.86. 12.200. 後測成績. 複習注意力 依賴型. 36. 64.14. t. 顯著性 (雙尾). -.378. .707. .745. .460. 12.508. 二、 控制組不同認知風格學習者的學習成效與複習注意力差異分析 為了探討採用自組診斷複習機制之控制組不同認知風格學習者，其學 習成效與複習注意力是否具有顯著的差異，本研究針對控制組不同認知風 格學習者之後測成績與複習注意力進行獨立樣本 t 檢定，結果如表 4-6 所 示。結果顯示學習成效和複習注意力皆未達到顯著差異水準（t=1.427, p= .162>.05；t=-.090, p=.929>.05）。 39.
(50) 表 4-6 控制組不同認知風格之學習成效與複習注意力獨立樣本t檢定結果 檢定項目. 組別. 個數. 平均數 標準差. 獨立型. 29. 5.00. 1.512. 依賴型. 26. 4.15. 2.664. 獨立型. 29. 62.69. 14.492. 依賴型. 26. 63.04. 14.003. 後測成績. 複習注意力. t. 顯著性 (雙尾). 1.427. .162. -.090. .929. 4.4.2 兩組組間同一種認知風格學習者之學習成效與複習注意力 差異分析 一、 兩組場地獨立型學習者之學習成效、複習注意力差異分析 為了探討採用自主診斷複習機制及腦波注意力診斷複習機制的兩組場 地獨立型學習者，其學習成效與複習注意力是否具有顯著的差異，本研究 針對兩組後測成績與複習注意力進行獨立樣本 t 檢定，結果如表 4-7 所示。 結果顯示學習成效和複習注意力皆未達到顯著差異水準（t=.461, p=.647>.05；t=.996, p= .325>.05）。. 表 4-7 兩組場地獨立型學習者之學習成效與複習注意力獨立樣本t檢定結 果 檢定項目. 組別. 個數. 平均數 標準差. 實驗組. 17. 5.24. 1.921. 控制組. 29. 5.00. 1.512. 實驗組. 17. 66.86. 12.200. 後測成績. 複習注意力 控制組. 29. 62.69 40. 14.492. t. 顯著性 (雙尾). .461. .647. .996. .325.
(51) 二、 兩組組間場地依賴型學習者之學習成效、複習注意力差異分析 為了探討採用自主診斷複習機制及腦波注意力診斷複習機制的兩組場 地依賴型學習者，其學習成效與複習注意力是否具有顯著的差異，本研究 針對兩組後測成績與複習注意力進行獨立樣本 t 檢定，結果如表 4-8 所示。 結果顯示學習成效達到顯著差異水準（t=2.249, p=.028＜.05） ；複習注意力 則未達顯著差異（t=.325, p=.746>.05） 。檢視平均數後得知，實驗組後測平 均成績高於控制組後測平均成績（M =5.44>4.15） 。由此可推論採用腦波注 意力診斷複習機制的場地依賴型學習者的學習成效優於採用自主診斷複 習機制的場地依賴型學習者，此一結果顯示出兩組場地依賴型的差異性。. 表 4-8 兩組場地依賴型學習者之學習成效與複習注意力獨立樣本t檢定結 果 檢定項目. 組別. 個數. 平均數 標準差. 實驗組. 36. 5.44. 後測成績. 顯著性 (雙尾). 1.858. 控制組. 26. 4.15. 2.664. 實驗組. 36. 64.14. 12.508. 控制組. 26. 63.04. 14.003. 複習注意力. t. 41. 2.249. .028*. .325. .746.
(52) 4.5 兩組高低不同注意力學習者之學習成效與複習注意力差異分 析 4.5.1 兩組組內高低不同注意力學習者在學習成效與複習注意力 差異分析 一、 實驗組高低不同注意力學習者的學習成效與複習注意力差異分析 為了探討採用腦波注意力診斷複習機制實驗組高低不同注意力學習者， 其學習成效與複習注意力是否具有顯著的差異，本研究針對兩組後測成績 與複習注意力進行獨立樣本 t 檢定，結果如表 4-9 所示。結果顯示學習成 效與複習注意力皆達到顯著差異水準（t=2.066, p=.044＜.05；t=2.634, p=.011>.05） 。檢視平均數後得知，實驗組高注意力後測平均成績高於實驗 組低注意力後測平均成績（M =5.92>4.89） ；實驗組高注意力學習者的複習 注意力高於實驗組低注意力的學習者的複習注意力（M =69.49>61.01） 。由 此可推論採用腦波注意力診斷複習機制實驗組高注意力學習者，在學習成 效及複習注意力均顯著優於實驗組低注意力學習者，此一結果顯示出實驗 組高低不同注意力學習者的差異性。. 表 4-9 實驗組高低不同注意力學習者的學習成效與複習注意力獨立樣本t 檢定結果 檢定項目. 組別 高注意力. 後測成績. 個數 25. 平均數. 標準差. 5.92. 2.040. 低注意力. 28. 4.89. 1.571. 高注意力. 25. 69.49. 11.214. 低注意力. 28. 61.01. 12.132. 複習注意力. 42. t. 顯著性 (雙尾). 2.066. .044*. 2.634. .011*.
(53) 二、 控制組高低不同注意力學習者的學習成效與複習注意力差異分析 為了探討採用自主診斷機制控制組高低不同注意力學習者，其學習成 效與複習注意力是否具有顯著的差異，本研究針對兩組後測成績與複習注 意力進行獨立樣本 t 檢定，結果如表 4-10 所示。結果顯示學習成效與複習 注意力皆未達到顯著差異水準（t=1.414, p=.163>.05；t=.232, p=.818>.05）。. 表 4-10 控制組高低不同注意力學習者的學習成效與複習注意力獨立樣本 t檢定結果 檢定項目. 組別. 個數. 平均數. 標準差. 高注意力. 28. 5.00. 1.925. 低注意力. 27. 4.19. 2.338. 高注意力. 28. 63.29. 13.785. 後測成績. 複習注意力 低注意力. 27. 62.40. t. 顯著性 (雙尾). 1.414. .163. .232. .818. 14.733. 4.5.2 兩組組間相同注意力學習者在學習成效與複習注意力差 異分析 一、 兩組高注意力學習者的學習成效與複習注意力差異分析 為了探討採用自主診斷與腦波注意力診斷複習機制之兩組高注意力學 習者，其學習成效與複習注意力是否具有顯著的差異，本研究針對兩組後 測成績與複習注意力進行獨立樣本 t 檢定，結果如表 4-11 所示。結果顯示 學習成效和複習注意力皆未達到顯著差異水準（t=1.689, p=.097>.05； t=1.804, p= .077>.05）。. 43.
(54) 表4-11 兩組高注意力學習者的學習成效與複習注意力獨立樣本t檢定結果 檢定項目. 組別. 個數. 平均數. 標準差. 實驗組. 25. 5.92. 2.040. 後測成績 控制組. 28. 5.00. 1.925. 實驗組. 25. 69.49. 11.214. 控制組. 28. 63.29. 13.785. 複習注意力. t. 顯著性 (雙尾). 1.689. .097. 1.804. .077. 二、 兩組低注意力學習者的學習成效與複習注意力差異分析 為了探討採用自主診斷與腦波注意力診斷複習機制之兩組低注意力學 習者，其學習成效與複習注意力是否具有顯著的差異，本研究針對兩組後 測成績與複習注意力進行獨立樣本 t 檢定，結果如表 4-12 所示。結果顯示 學習成效和複習注意力皆未達到顯著差異水準（t=1.322, p=.192>.05； t=-.383, p= .703>.05）。. 表4-12 兩組低注意力學習者的學習成效與複習注意力獨立樣本t檢定結果 檢定項目. 組別. 個數. 平均數. 標準差. 實驗組. 28. 4.89. 1.571. 控制組. 27. 4.19. 2.338. 實驗組. 28. 61.01. 12.132. 控制組. 27. 62.40. 14.733. 後測成績. 複習注意力. 44. t. 顯著性 (雙尾). 1.322. .192. -.383. .703.
(55) 4.6 兩組高低不同學習能力者之學習成效與複習注意力差異分析 4.6.1 兩組組內高低不同學習能力者在學習成效與複習注意力差 異分析 一、 實驗組高低不同學習能力者的學習成效與複習注意力差異分析 為了探討採用腦波注意力診斷複習機制實驗組高低不同學習能力者， 其學習成效與複習注意力是否具有顯著的差異，本研究針對後測成績與複 習注意力進行獨立樣本 t 檢定，結果如表 4-13 所示。結果顯示學習成效達 到顯著差異水準（t=3.608, p=.001＜.05）；複習注意力未達顯著差異水準 (t=-.780, p=.439>.05）。檢視平均數後得知，實驗組高學習能力者後測平均 成績高於實驗組低學習能力者後測平均成績（M =6.23>4.56） 。由此可推論 採用腦波注意力診斷複習機制實驗組高學習能力者的學習成效優於實驗 組低學習能力者。此一結果顯示出實驗組不同學習能力的差異性。. 表4-13 實驗組高低不同學習能力者的學習成效與複習注意力獨立樣本t檢 定結果 顯著性 (雙 檢定項目. 組別. 個數. 平均數. 標準差. 高學習能力. 26. 6.23. 2.006. 低學習能力. 27. 4.56. 1.281. 高學習能力. 26. 63.66. 10.248. 後測成績. 複習注意力 低學習能力. 27. 66.32. t. 尾). 3.608. .001*. -.780. .439. 14.175. 二、 控制組高低不同學習能力者的學習成效與複習注意力差異分析 為了探討採用自主診斷複習機制控制組高低不同學習能力者，其學習 45.
(56) 成效與複習注意力是否具有顯著的差異，本研究針對後測成績與複習注意 力進行獨立樣本 t 檢定，結果如表 4-14 所示。結果顯示學習成效達到顯著 差異水準（t=4.153, p=.000＜.05）；複習注意力未達顯著差異水準(t=-.056, p=.956>.05） 。檢視平均數後得知，控制組高學習能力者後測平均成績高於 控制組低學習能力者後測平均成績（M =5.76>3.63） 。由此可推論採用自主 診斷複習機制控制組高學習能力者的學習成效優於控制組低學習能力者。 此一結果顯示出控制組不同學習能力者的差異性。. 表4-14 控制組高低不同學習能力者的學習成效與複習注意力獨立樣本t檢 定結果 顯著性 (雙 檢定項目. 組別. 個數. 平均數. 標準差. 高學習能力. 25. 5.76. 2.026. 低學習能力. 30. 3.63. 1.771. 高學習能力. 25. 62.74. 13.134. 低學習能力. 30. 62.95. 15.136. 後測成績. 複習注意力. t. 尾). 4.153. .000*. -.056. .956. 4.6.2 兩組組間相同學習能力者在學習成效與複習注意力差異分 析 一、兩組高學習能力者的學習成效與複習注意力差異分析 為了探討採用自主診斷複習機制與腦波注意力診斷複習機制之兩組高 學習能力者，其學習成效與複習注意力是否具有顯著的差異，本研究針對 兩組後測成績與複習注意力進行獨立樣本 t 檢定，結果如表 4-15 所示。結 果顯示學習成效與複習注意力皆未達到顯著水準（t=.834, p=.409>.05； t=.279, p=.781>.05） 。 46.
(57) 表4-15 兩組高學習能力者的學習成效與複習注意力獨立樣本t檢定結果 檢定項目. 組別. 個數. 平均數. 標準差. 實驗組. 26. 6.23. 2.006. 控制組. 25. 5.76. 2.026. 實驗組. 26. 63.66. 10.248. 後測成績. 複習注意力 控制組. 25. 62.74. t. 顯著性 (雙尾). .834. .409. .279. .781. 13.134. 二、兩組低學習能力者的學習成效與複習注意力差異分析 為了探討採用自主診斷複習機制與腦波注意力診斷複習機制之兩組低 學習能力者，其學習成效與複習注意力是否具有顯著的差異，本研究針對 兩組後測成績與複習注意力進行獨立樣本 t 檢定，結果如表 4-16 所示。結 果顯示學習成效達到顯著水準（t=2.268, p=.027＜.05；複習注意力未達顯 著水準(t=.863 , p=.392>.05） 。檢視平均數後得知，實驗組低學習能力者後 測平均成績高於控制組低學習能力者後測平均成績（M =4.56>3.63） 。由此 可推論採用腦波注意力診斷複習機制之實驗組低學習能力者的學習成效 顯著優於採用自主診斷複習機制之控制組低學習能力者。此一結果顯示出 兩組高低不同學習能力者的差異性。. 表4-16 兩組低學習能力者的學習成效與複習注意力獨立樣本t檢定結果 檢定項目. 組別. 個數. 平均數. 標準差. 實驗組. 27. 4.56. 1.281. 後測成績 控制組. 30. 3.63. 1.771. 實驗組. 27. 66.32. 14.175. 控制組. 30. 62.95. 15.136. 複習注意力. 47. t. 顯著性 (雙尾). 2.268. .027*. .863. .392.
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