人工智慧（AI）快速發展，如何讓學習者不只「會用AI」，更能運用AI發揮創意、解決問題，成為教育現場的重要課題。國立臺灣師範大學科技應用與人力資源發展學系特聘教授張玉山研究團隊透過教學實驗，探討設計思考實作教學對師資生（職前教師）AI創意表現與腦波的影響。研究發現，實作經驗有助於學生在創意發想時維持較為放鬆且專注的狀態，並在執行、修正階段降低認知負荷。

　　AI時代來臨，日常生活的影像辨識、語音辨識、演算法等技術涉及許多抽象概念。長期投入科技教育、創造力與腦波研究的張玉山觀察，目前AI學習仍有相當大的比重集中在數位資訊與抽象知識，但科技教育一向重視動手實作，這也讓研究團隊開始思考，如果先讓學生親自操作AI、建立具體經驗，再進入設計思考歷程，是否更能激發AI應用的創造力？

　　「越是抽象，越需要靠具體的操作經驗來學習。」張玉山指出，實作讓學生同時動手、動腦、動眼，將有助於形成多元感官的學習經驗。另一方面，過去教育研究多透過問卷、測驗與量表了解學習成效，仍可能受到受試者主觀感受或量表設計影響結果，因此研究團隊也將腦波納入研究，希望從生理訊號觀察學生創意思考的歷程。

　　這項研究以臺師大大學部學生為對象，累積約兩年的實驗資料，實驗組與對照組合計近90人。其中，實驗組主要為師資生，透過AI教具進行設計思考實作；對照組則接受傳統多媒體講述教學，藉以比較不同教學策略對AI創意表現與思考歷程的影響。

　　為了進行相關研究，團隊也開發影像辨識與語音辨識兩類AI教具。影像辨識教具以《白雪公主》的毒蘋果為情境，當蘋果經過輸送帶時，鏡頭辨識不同特徵，系統判定為「有毒的蘋果」便將其排除；語音辨識教具則結合升降投影幕，當使用者說出「螢幕上升」或「螢幕下降」，設備便辨識語音並做出相應動作。

圖說：團隊開發影像辨識與語音辨識兩類AI教具，影像辨識教具（圖左）以《白雪公主》的毒蘋果為情境，語音辨識教具（圖右）則結合升降投影幕。
 

　　透過實際操作，讓學生不再只從文字或投影片理解AI，而能具體觀察AI如何接收資訊、進行判斷並產生輸出。完成教學後，學生接著經歷「發現需求、定義目標、創意發想、執行、修正」等設計思考階段，以文字與圖像提出AI應用構想，並在過程中配戴腦波儀，讓研究團隊分階段蒐集資料。

　　研究結果顯示，設計思考實作對創意產出的奇特性、可行性與價值性都有明顯正向效果，其中以「奇特性」效果最大；另又對發現需求、定義目標、創意發想、執行與修正等歷程也都有正向效果，又以「修正」階段效果影響最大。

　　張玉山指出，設計思考實作提供一套具有邏輯與系統性的思考架構，加上實作經驗，讓學生不只停留在「想到一個點子」，還能持續檢視、修改構想，逐步將創意轉化成可行方案。

　　腦波資料也呈現值得注意的差異。在「發現需求」與「創意發想」階段，接受設計思考實作的學生呈現較高的放鬆冥想（meditation）與專注（Attention）指標，顯示實作經驗可能有助於學生在擴散思考時維持較放鬆、專注的狀態。不過，創意發想階段的阿爾法波（Alpha）並未高於對照組，張玉山推測，可能與AI任務具有較高的科技專業門檻有關。

圖說：研究團隊也將腦波納入研究，希望從生理訊號觀察學生創意思考的歷程。

　　但到了「執行」與「修正」階段，實驗組與聚斂思考相關的貝塔波（Beta）與伽瑪波（Gamma）反而較低。研究團隊推測，學生因先前已有AI實作經驗，不需耗費大量心力重新理解抽象概念，因此降低認知負荷，更能將心力放在設計與修正創意方案上。

　　談及研究應用方向，張玉山表示，這項研究以師資生，也就是未來可能進入教育現場的職前教師為主要實驗對象，也為AI時代的師資培育提供新的思考。他認為，當教師需要帶領學生理解AI，除了會操作工具，也需要思考如何將抽象科技轉化為具體學習經驗，引導學生從發現問題、提出創意，一路走向實踐與修正。

　　張玉山也說，未來還可進一步比較不同教材難度、創意思考方法與腦波表現，尤其是人在「靈光一閃」時，大腦究竟發生什麼變化。若能進一步掌握創意思考與腦波訊號的關聯，將有助於理解創造力的形成歷程，也能為不同學習內容找到更適切的教學策略，進一步提升學生的創意表現。

(採訪撰文 | 由本校公共事務中心提供)。

原文出處：

Lin, M. Y., & Chang, Y. S. (2024). Using design thinking hands-on learning to  improve artificial intelligence application creativity: A study of brainwaves.  Thinking Skills and Creativity, 54, 101655.  https://doi.org/10.1016/j.tsc.2024.101655