學位論文
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Item 運用眼球追蹤法探索高中學生之論證架構理解與論證表現及科學認識信念之關係(2023) 林昱欣; Lin, Yu-Shin臺灣十二年國民基本教育課程綱要（以下簡稱108課綱）期望培養學生「帶著走的能力」，其中自然領綱中加強了對於「科學論證」的重要性，其目的是希望學生透過在科學教育中的學習，能夠獲得「靠證據說話」的技能，強調科學中證據及證據如何支持主張的重要性。 本研究利用眼球追蹤技術探討臺灣首都臺北市某公立高中三年級學生40位，於論證架構訓練後，是否能區辨科學文本文中Toulmin（1958）所提出的TAP（Toulmin Argumentation Pattern）論證元素，並進一步探索閱讀歷程、先備知識、科學辯證信念與辨認論證架構的關係。研究中先以問卷收集受試者的科學認識信念，接著以測驗卷檢驗受試者先備知識，然後讓學生閱讀論證架構說明文，再以改寫自《科學人》的閱讀材料檢測學生的論證元素區辨表現，並進行眼球追蹤實驗，以Tobbi-4C眼動儀紀錄受試者的閱讀歷程，最後以開放式問答題觀察學生是否能針對文本內容進行論證。此外，為了釐清論證架構說明文的介入效果，本研究操弄論證架構說明文內容，一組學生單純閱讀論證元素，另一組學生則閱讀論證元素加上論證分析範例。 本研究使用共變異數分析（ANCOVA）檢驗論證架構說明文中，「有無分析範例」的表現與學生先備知識是否產生交互作用，接著使用無母數U檢定（Mann-Whitney U Test）比較兩組之間的論證元素區辨表現差異；最後將受試者進行論證的答案進行編碼並評分，然後將編碼結果以及受試者論證區辨正確率與科學認識信念、閱讀歷程進行相關性分析（Spearman Correlation）。 研究結果顯示，「有無分析範例」與學生先備知識並無交互作用，並且兩組的受試者在區辨TAP要素的表現並無顯著差異。受試者的論證要素區辨能力與先備知識的高低有關，也與持有科學認識信念中的權威辯證信念及多元來源辯證信念有關，並且在眼動指標中的總注視時間、平均注視時間、首次閱讀時間也有關。同時受試者進行論證的表現與眼動指標中的首次閱讀時間有關。Item 以臉部微表情辨識系統探討不同地區學生進行POEVC策略之教學成效—雙球競走認知衝突實驗(2018) 李宜諺; Lee, Yi-Yen本研究是以臉部微表情分析來探討學生在進行POEVC教學策略之學習成效，其研究內容有三個研究目的，分別為：(1)探討臺灣與大陸學生在「雙球競走」實驗中是否具備認知衝突與概念改變的教學效果。(2) 探討臺灣與大陸學生在「雙球競走」實驗中在概念改變與臉部表情變化之關聯性。(3) 探討「雙球競走」教學實驗在不同地區(臺灣和大陸)學生學習之差異性。本研究利用物理中的反直覺實驗「雙球競走」進行POEVC教學，教材設計包含實驗影片、視覺化表徵的動畫教學影片與文字表徵的文字教學影片。本研究的研究對象為大學生，以基礎力學及運動定律為概念的試題施以前後測，施測過程中收集受測者臉部微表情變化生理資訊，透過臉部表情分析技術來分析認知衝突實驗與教學對於受測者的成效性，並比對不同地區學生之間的差異性。 研究工具以量化為主，包含大陸地區與臺灣地區科學概念試題、臉部錄影資料與臉部表情辨識系統資料，科學概念試題分為前測與後測，播放投影片前先對受測學生以科學概念試題進行前測，資料的蒐集方法是在投影片播放中透過攝影鏡頭全程錄下學生臉部表情以及桌面錄影，播放結束後再進行科學概念試題後測，再請學生接受訪談，解釋實驗過程與想法，並對這些資料進行分析。臺灣地區概念試題之Cronbach’sα值為0.8; 大陸地區概念試題之Cronbach’sα值為0.75。 本研究之結果發現:(1)使用認知衝突情境的認知衝突實驗影片教學具有成效性；(2)雙球競走實驗一個良好的認知衝突實驗；(3) 實驗影片中慢速撥放較能產生認知衝突情境；(4) 加入視覺化教學步驟對於教學具有效性（5）不同地區學生在文字教學影片中出現臉部表情變化人數比例有差異性，對於有概念衝突之學生對於文字表徵所產生的臉部表情變化之情緒也有差異。(6) 兩地區學生皆在動畫教學影片中出現臉部表情變化人數比例較多於文字教學影片。(7) 產生概念改變之學生對於不同表徵所呈現的教學方式產生較多情緒而造成臉部表情變化，可以說明產生較多臉部表情變化可成為概念改變的指標。Item 學生分類學概念訊息處理模式及對分類學發展的看法與解釋(2019) 曾盈嘉; Zeng, Ying-Jai本研究欲探討不同學習成就之非生物相關科系大學生，在閱讀高中基礎生物課文時，對於基礎生物課文內容的整體注意力分配；且欲了解不同先備知識之非生物相關科系大學生，在閱讀科普演化樹文本時，對於演化樹文本之內容的整體注意力分配。同時探討非生物相關科系大學生在閱讀科普演化樹文本後，所提出之科學解釋類型及表現，與其閱讀演化樹文本時的歷程及先備知識是否相關。 受試者為32位非生物相關科系且高中非三類組之大學以上在學生，實驗流程為讓受試者閱讀基礎生物課文之演化證據文本，並填寫學習成就測驗卷，再依據學習成就測驗卷之成績將受試者分為高、中、低分三組，並進行三組眼動結果比較。後測結束後讓受試者閱讀科普「鳥類最新演化樹」文本，依先前之學習成就結果作為先備知識高低的依據，並比較三組受試者在眼動歷程上的差異。受試者閱讀鳥類最新演化樹文本後會進行簡短的分類學看法訪談，並針對其提出之科學解釋進行分類及評分，進行科學解釋類型、科學解釋表現與先備知識及眼動指標之相關分析。 結果發現，學習成就較高的高分組於閱讀圖片上分配較多的注意力，而中分組傾向從文字中得到訊息。低分組於組織文章架構碰到困難，因而在副標題區有較多注意力分配。圖文交互閱讀次數則是高分組、中分組皆高於低分組。在演化樹文本的閱讀歷程中，先備知識較高者比起先備知識較低者分配較少的注意力及認知資源即能理解文本，而比起先備知識較不足的低分組，中分組能夠判斷有許多關鍵內容的內文一需仔細閱讀。而在科學解釋的相關分析中，結果表明科學解釋類型與先備知識無關，但科學解釋表現分數與先備知識呈顯著中低度正相關。在閱讀歷程上，科學解釋表現和文章標題、內文一、內文二、圖說一、圖說二及舊演化樹物種名稱的眼動指標呈正相關。而科學解釋表現與內文一的區域閱讀時間百分比呈接近顯著的負低相關，顯示讀者於內文一分配較多注意力是因為碰到閱讀困難。Item 以臉部微表情分析技術與眼球追蹤技術探討認知衝突實驗之成效(2016) 林俊豪; Lin, Chun-Hao本研究主要以臉部微表情分析技術與眼球追蹤技術探討認知衝突實驗之成效，研究內容包含三個主要研究目的，分別為(1)探討雙錐體上坡實驗是否具備認知衝突的教學效果，教學過程中有無概念改變的可能性。(2)探討雙錐體上坡實驗在使用OEVC組(無預測)、POEVC兩種教學設計在概念成就上有無差異。(3)探討使用雙錐體上坡實驗在臉部微表情變化與眼球追蹤紀錄之關聯性。 本研究主要利用科學概念問卷檢測大學生對於雙錐體上坡實驗的科學概念是否正確，研究設計包含雙錐體上坡認知衝突實驗與融入POEVC的教學設計，教材設計包含視覺化表徵的教學影片與文字表徵的文字投影片，並討論過程中受試者對於預測步驟的成效差異。施測過程中利用臉部微表情分析技術與眼球追蹤系統來收集學習歷程的生理資訊，用來分析認知衝突實驗對於受試者的影響，並討論表情變化與眼球生理訊號的關聯性，藉由學習歷程與學習成效來討論認知衝突實驗的設計建議與學習效果分析。分析受試者科學概念問卷表現來了解先備知識的差異與教學後的成效，概念問卷的試題類型主要以是非問答題、單一選擇題、非選題、生活情境題等題型來評估是否具有迷思概念與精力教學的結果是否達到概念改變的條件，雙錐體上坡的科學概念選擇則以高中範圍的力學為主，主要有轉動與力矩等科學概念。 本研究的結果發現： (1)由前測成績在理組與文組間無顯著差異，後測成績理組與文組達顯著，t(18.929)=3.688，(p=0.002)，關鍵概念在兩組的後測結果也達顯著，t(31)=1.773，(p=0.002)，可知科學概念對不同組別受試者的理解難易程度會表現在運用認知衝突實驗的教學成效。 (2)由前後測中的生活情境題結果可知，文組學生在後測的生活情境題中成績與理組比較結果具有顯著性t(31)=-.992，(p=0.042)，可知使用認知衝突情境的實驗在融入教學設計對於關鍵概念的學習是具有成效的。 (3)由實驗影片與關鍵概念教學的各興趣區間數值比較發現，除純滾動文字教學的空白區域外，由各項本研究的眼動指標數值發現，文組受試者的眼動指標數值皆大於理組，可知認知衝突實驗與文字教學設計在眼動指標上與不同類組的受試者有關。文組在前後測成績進步較佳，但與理組的進步成績無顯著性。 (4)認知衝突實驗設計與先備知識有關，例如文組與理組對純滾動概念在高中課程的差異造成具有的先備知識不同，因此在文字教學中的凝視頻率具有顯著差異，t(31)=-1.015，(p=0.01)。 (5)認知衝突實驗影片的播放速度對於不同實驗具有不同的成效，由臉部表情變化指標可知不同受試者會產生微表情變化的區間分布在不同的播放速度區間。不同區間的臉部微表情變化與眼動指標數值具有差異，但未達顯著性。