眼睛是學習的心智之窗

109年05月06日

【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。