學位論文
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Item 以眼球追蹤法分析高中生在結合擴增實境之數位環境中學習化學混成軌域概念之視覺歷程及學習表現(2024) 許盛翔; Hsu, Sheng-Siang本研究之核心主要為數位科技學習環境開發，透過行動裝置(平板)與擴增實境的結合，使學生能將抽象概念可視化及運用不同的科技化表徵進行學習，為學生搭建良好的自主學習鷹架。本數位學習環境之設計以高中選修化學中較為困難且抽象之混成軌域概念作為主題，結合擴增實境影像、動畫、3D模型互動操作等功能，期盼能協助學生理解混成軌域之形成過程以及建立混成軌域與分子形狀之關聯性。本研究之研究對象為台灣北部一所公立高中，共33名受試對象參與實驗。透過混成軌域概念前後測驗以檢視學生在本數位學習環境的學習成效、並透過眼球追蹤技術來記錄學生的學習歷程，以及使用AGEC動機問卷及CTAS化學與科技態度量表、PSVT:R空間旋轉化視覺測驗、結構概念先備知識測驗來了解學習者特性。本研究針對概念前後測進行t檢定分析、視覺歷程分析，以及學習表現、視覺歷程、學習者特性三者間相關性分析，也依據後測表現進行分組以了解不同學習表現的學習者在視覺歷程與學習者特性上是否呈現差異。本研究之主要發現如下：學習者在使用融入AR數位環境學習後，不論是學習混成軌域的基礎概念還是進階概念（如孤對電子、雙鍵參鍵分子），其概念後測成績相較於前測均顯著提升。視覺歷程部分，學習者在AR模型靜態模式下相比於互動模式，訊息處理時間、訊息整合時間和注意力分布更高，但認知心力較低。學習者在3D模型互動模式下相比靜態模式，訊息處理時間、訊息整合時間、和認知努力程度均更高。學習者對動畫類訊息有較長的訊息處理時間和注意力分布，尤其對軌域能量關係的動畫比形狀改變類型動畫更為關注。依據學習表現的分組分析結果發現，高學習表現者在面對複雜概念時，對2D的AR分子掃描圖、3D模型互動模式和動畫類訊息有更多的訊息處理時間與注意力分配。低學習表現者則普遍在文字區域分配了更多注意力。學習表現與學習者特性的分析發現，高學習表現組學生相對於低學習表現組，對化學學科有更好的態度、有更高的分子結構概念，且基礎概念高學習表現組尚有更高的空間概念。學習者特性與視覺歷程的相關性分析發現，學習者認為數位環境提供越高挑戰性時，會在較困難概念的動畫區花費越多時間處理和整合訊息，或是利用3D模型進行越多概念整合。學習者在數位環境內感受到越高注意力投入和越明確的學習目標會使學習者在進階概念的文字區域花費越少時間進行訊息檢索。對化學學科有越良好態度的學習者，能以越少的時間處理基礎和進階概念的路易士結構圖，並且在面對混成軌域進階概念時，會投入越多時間透過3D模型整合訊息。化學學科自信越高的學習者在觀看“軌域形成”過程的動畫時，能根據自身對內容的熟悉程度調整注意力分配。對運用科技學習化學有越好態度的學習者，未必喜歡所有的科技化表徵的呈現方式。空間能力越高的學習者，在複雜分子的3D模型互動模式下有越低的訊息處理時間和訊息整合時間，對路易士結構圖的訊息處理時間和認知努力也越少。具備越高分子結構先備知識的學習者，在處理基礎概念路易士結構圖時花費越少時間，但在複雜概念的3D互動模型和雙鍵參鍵形成的Pi鍵結動畫上會分配越多注意力。本研究結果呈現了AR融入之數位環境對學習表現的影響以及視覺歷程分析結果，並提供了學習者特性的影響，期盼能提供了未來數位環境設計和應用之方向。Item 運用眼球追蹤技術分析AR環境下的地科概念學習歷程及科學推理表現(2020) 吳尚庭; Wu, Shang-Ting本研究利用文字、圖片以及擴增實境互動App來介紹熱點火山主題，並透過眼球追蹤技術紀錄受試者的學習歷程，進而分析受試者在閱讀不同表徵時的視覺注意力分配，以及透過閱讀資料進行不同形式的推理表現如何受視覺注意力影響，與科學推理表現和受試者本身的先備知識、自我效能以及科技態度的關係。本研究招募非理工相關科系大二以上的大學生共34位，先填答13題先備知識測驗，再以頭戴式眼動儀了解受試者在閱讀熱點火山學習系統時的視覺注意力模式，並搭配不同形式的科學推理問題，最後請受試者填寫包含自我效能、科技態度向度問卷。綜整所有實驗數據後，透過描述性統計、獨立樣本T檢定、Pearson相關性檢定以及多元線性迴歸分析來得到眼動指標、科學推理表現與態度量表各向度之間的關係，並進一步了解是否可透過指標及學習態度來預測科學推理表現。 研究結果發現先備知識與部分形式的科學推理表現有關，但當受試者對學習材料的視覺注意力越高，文圖訊息整合的越好，科學推理表現受先備知識影響的程度就越低，此情形在解釋、舉證以及自我反思三種形式的科學推理皆有出現。比較不同閱讀媒介中的眼動指標數據可知受試者整體對擴增實境物件給予較多的視覺注意力，也較不需要整合擴增實境與相關主題的文圖訊息，但低先備知識的受試者對擴增實境物件的注意力較高先備知識受試者更多，且其在特定主題仍有整合擴增實境與文圖訊息的需求。此外，受試者的地科學習自我效能及科技自信自評分數越高，給予文本及擴增實境物件的視覺注意力越低；但擴增實境學習態度越高，在擴增實境媒介的視覺注意力越高。整體而言，本研究結果突顯了視覺注意力對科學推理表現的重要性。Item 建模與擴增實境在高一學生凸透鏡課程的應用以及探究其學習成效之研究(2018) 陳怡彣; Chen, Yi-Wen本研究目的主要探討建模教學輔以擴增實境對於高一學生學習凸透鏡課程之學習成效以及建模歷程，本研究設計以建模歷程作為教學設計之主軸來進行凸透鏡相關知識的教學，並開發一擴增實境教學工具輔助高一學生學習凸透鏡成像概念。針對新北市某市立高中一年級普通班三個班級之學生進行研究，本研究將其隨機分派至實驗組一、實驗組二與一組對照組：實驗組一的學生進行講述式教學輔以實作，共36人；實驗組二的學生進行建模教學輔以擴增實境，共34人；對照組學生採用未結合任何實驗之講述式教學，共35人。 本研究設計了凸透鏡概念測驗試卷，委請三位專家提出指正，建立專家效度，對學生施以前測後測診斷學生凸透鏡學習概念及建模歷程。在教學過程中，使用課堂學習單，瞭解學生學習過程中之建模情形。此外，發展出一份態度量表分析使用建模教學輔以擴增實境的學生對於使用擴增實境輔助學習的學習態度。最後於課後進行訪談做更進一步深度的質性探討。 本研究結果顯示：1. 建模教學輔以擴增實境組的後測表現優於講述式教學組以及講述式教學輔以實作組，經ANVOCA分析p值0.04達顯著差異，顯示建模教學輔以擴增實境有助於提升學生學習凸透鏡相關知識之學習成效。2. 建模教學輔以擴增實境組中低成就學生後測表現優於講述式教學組以及講述式教學輔以實作組，經ANVOCA分析p值0.001達顯著差異，顯示有建模教學輔以擴增實境有助於提升中低成就學生之學習表現。3. 建模教學輔以擴增實境組於後測在模型分析步驟以及模型修正步驟答題表現優於講述式教學組以及講述式教學輔以實作組，經ANVOCA分析，p值0.003以及0.008皆達顯著差異，顯示建模教學輔以擴增實境有助學生模型分析以及模型修正表現。4. 學生對於採用建模教學以及使用擴增實境協助學習皆抱持正面態度。