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眼睛是學習的心智之窗

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【本報導由科學教育研究所 楊芳瑩教授研究團隊提供】

  我們說眼睛是「靈魂之窗」,西方則說眼睛是「window of mind」,可知自古以來不論國界,大家都認同眼睛能透露許多心智的訊息。事實上這樣的說法已不再是哲學性的譬喻,因為不論是在心理學或是教育上,有越來越多的研究者藉由眼睛的活動來描述認知與學習的歷程。楊芳瑩教授近年來與其研究團隊便致力於運用「眼球追蹤法」,探討科學學習與認知的相關問題,獲得豐富的研究成果。


 

  眼睛是接受外來訊息的主要器官之一,因此眼睛的活動與心智活動習習相關。數十年前,心理學家已開始使用「眼球追蹤法」探討認知機制與心智歷程,近十年來,這個方法也逐漸受到許多教育研究者的關注。眼球追蹤法的基本假設是:一旦你注視某項訊息,此訊息便會被大腦處理。根據這樣的假設,我們幾乎可以確定學習者關注的訊息必然會被大腦以某種方式處理,而關注的形式,也就是眼球運動的模式,應該能透露出訊息如何被接受及處理。根據這樣的假設,楊教授與其團隊使用眼球追蹤儀紀錄學生的科學閱讀過程,並分析閱讀過程中的眼球活動模式,推論其訊息處理的可能方式,進而探討訊息處理與學習表現的關係。楊教授團隊研究中的閱讀材料以科學相關內容為主,包含科學說明與解釋文本、科學爭議議題文本、科學標準化試題、多媒體教材,以及近兩年研發中的數位互動材料等,而主要的學習表現則包含概念理解、解題表現,以及科學思維能力。

 

  楊教授的研究指出了科學訊息的閱讀歷程存在個別差異,除了受個人先備知識的影響,個人對科學的看法或信念也會影響視覺注意力模式,而科學圖表的功能與呈現形式更影響概念理解。楊教授的研究也發現,科學文本的閱讀與科學問題解決有不同的訊息處理模式,在以學習為目的的科學閱讀情境中,眼動指標顯示注意力越高,學習效果越好,這個結果跟多數的閱讀理解研究結果一致,但是在以測驗為目的科學閱讀情境下(試題閱讀),注意力越高,成績則越差,這個結果顯示了閱讀任務的目的與訊息處理的模式及表現交互影響。

  在楊教授團隊的研究中,較為特別的是針對科學思維與訊息處理之關係的研究。理論上,科學思維與理性思維的形式是一致的,將理性思維形式與科學內容結合,呈現出的便是科學思維。從定義上來說,理性思維的基本形式就是有根據的思考 (thinking with reason),由於科學論述的根據是科學證據,因此,科學思維的核心可說是協調理論/論述與證據 (Coordination of theory and evidence)。基於這樣的前提,倘若在科學閱讀過程中,讀者忽略了科學理論或論述如何與證據協調的相關訊息,將無法表現出完整的科學思維,楊教授透過眼球追蹤研究證實這樣的假設。這研究結果也提醒了科學教師在教授科學學科內容時,除了要能幫助學生理解科學概念內容,也要能引導學生了解證據的內涵,並讓學生有機會辨識科學理論或論述與證據的關聯,這也是培養科學思維的基本方法。

  楊教授目前除了自己的研究團隊外,與本校其他研究團隊也密切地合作,這幾年更積極向外發展國際合作,於美國、挪威、日本及印度等國均有研究合作的團隊。在研究的道路上,有同好攜手並行及相互鼓勵是非常重要的事,而師大提供給教師無後顧之憂的研究環境,也是讓楊芳瑩教授團隊能持續向前的一大力量。

 

楊芳瑩 講座教授 | 科學教育研究所

楊芳瑩教授為台灣師範大學科學教育研究所專任教授兼所長,她的研究主題圍繞於科學思考、概念與認識信念發展、多媒體與數位學習認知等主題。楊芳瑩教授在科學教育研究上的經驗與成果豐富,於 SSCI 國際期刊發表許多科學教育與數位學習認知的文章,曾榮獲科技部吳大猷及傑出研究獎。近年來楊教授積極發展運用眼球追蹤法探索學生的科學學習歷程,對學習者如何處理或思考科學訊息有深入的探究,目前正主持或參與多項台灣以及國際合作之相關研究計畫。