學習、科技與認知研究室

簡介

本研究室的主要研究議題包含:數位學習環境中學習者的認知負荷、認知風格、認知策略等。本研究室的研究除獲國科會與研究社群之肯定外,本研究室亦積極與國際接軌。除了邀請國際知名學者來本研究室進行訪問研究,亦曾邀請國外學者來本研究室進行博士後研究。此外,本研究室亦與加拿大知名的數位學習研究室共同執行合作研究計劃。

經營理念

本研究室致力於以科學方法探究學習者在數位學習環境中的認知與心理歷程,進而尋找提升學習者學習成效的可能策略。

相關計畫

1. 行動科技輔助學習中之認知負荷議題探究

相關計畫: 行動學習中的認知負荷:分散注意力效應、形式效應與先備知識對學生認知歷程與學習成效之影響(國科會專題研究計畫98~101)

無線網路與行動科技的普及,打破了教室的藩籬,無所不在的學習環境儼然而生。你可以拿著PDA在博物館,一邊欣賞著身邊的歷史古物,一邊閱讀PDA中所搭載的豐富數位內容,這些內容可能包括與古物有關的文字說明與圖片以及各種多變的音效。 你也可以拿著3G手機漫步在生態公園,在發現感興趣的生物時,可隨時用手機連上網查詢與該生物有關的資訊。手機、PDA、iPad …曾幾何時,這些新興行動科技已讓學習與教學變得愈益生動、活潑。然而,你可曾思考過,當學習者必須同時兼顧觀賞古物、閱讀文字訊息與圖片,並聆聽有關音效的同時,是否也有可能產生「認知負荷」過重的問題呢? 透過行動科技結合數位內容與實物環境是否真的可以裨益學習者的學習? 在這個計畫中,我們擬瞭解在行動科技輔助學習環境中學習者的認知負荷,並以「認知負荷」的理論為基礎,發展與驗證行動科技輔助學習之教材設計原則。

2.  日常生活多工能力議題探究-以網路搜尋旅遊規劃網站為例

相關計畫: 日常生活多工素養的評量與策略教學(科技部專題研究計畫105~108)

日常生活多工(everyday multitasking)是指個體在真實生活情境中為達成任務目標而需要在有限時間內完成多項作業的能力(Burgess, 2000)。在現實生活中,多工隨處可見,簡單的像是處理工作時接聽電話或是烹調晚餐時處理多項料理等,複雜的則像是飛行員駕駛飛機或是航空塔台管理飛機起降等(Courage, Bakhtiar, Fitzpatrick, Kenny, & Brandeau, 2015)。雖然已有許多研究在實驗室多工情境進行,但是日常生活多工情境有多項不同於實驗室多工情境的特性。例如:日常生活的多工作業數目、種類和樣式更多且更為複雜,常常會有突然出現其他作業、干擾因素(例如:分心)的可能性等,而且對於日常生活多工能力也尚未有明確定義。在這個計畫中,我們擬開發日常生活多工素養評量與教學系統,將透過眼動與歷程分析探討受試在日常生活多工素養評量系統上的實作表現,藉以歸納出多工策略可能的樣態,並據此設計日常生活多工策略教學系統,以及各種多工策略的教學活動。希望經由多工策略的教學活動讓學習者學會多工策略的事實性知識與程序性知識,並讓學習者掌握在適當時機使用適合的多工策略之能力。

3. 關於在核能電廠電腦模擬輔助學習平台進行研究

以即時鷹架為基礎的數位學習平台協助大學生在複雜問題情境中學習重要學習策略之系列研究:學習策略與認知負荷的探討、評估工具的發展以及學習環境的開發與評估–總計畫與子計畫一:以即時鷹架為基礎的電腦模擬輔助學習環境協助大學生在複雜問題情境中學習認知負荷管理策略之系列研究:認知負荷管理策略的探討、評估工具的發展以及學習環境的開發與評估(科技部專題研究計畫103-106)

電腦模擬輔助學習是發展最為快速且普遍的學習方式之一,電腦模擬情境可以讓學習者自行操作情境中各種元件,藉以觀察與釐清各元件之間的變化關係以促進概念的學習。有鑑於此,本研究團隊在科技部專題計畫的支持下,以電腦模擬情境建構「核能電廠電腦模擬輔助學習平台」,進行一系列的電腦模擬輔助學習情境系列研究。本平台之教材內容與測驗內容皆邀請具有科學教育背景的高中物理老師作為教學專家進行評估與修正,適合作為高中職物理課程的補充教材與科普教育的推廣。於平台中,結合多媒體的概念,透過擬真的任務情境與明確的學習導引(視覺:書面文字學習導引/聽覺:口語指示學習導引),讓學習者以親自操作的方式逐步學習核能電廠的運作原理。考量到適性的學習導引輔助會更有助於學習,學習平台亦會針對背景知識的多寡調整學習導引的內容與呈現方式,以期能找到在複雜的模擬學習情境中最適切的學習導引方式。此外,除了記錄學習者在電腦模擬情境之操作歷程外,為了瞭解於數位情境的輔助下之認知歷程、認知資源投入與分配狀態,本團隊亦利用Eyelink眼動儀紀錄學習者的眼球移動現象,並經由眼動儀運算紀錄「凝視時間」、「凝視位置」、「眼動路徑」、「瞳孔大小」等等各項眼動指標的量化資料,找出學習者詳細的學習歷程,期待了解有效學習過程的真正策略與意涵。

核能電廠電腦模擬輔助學習平台
平台左半部為書面文字的學習導引區,右半部為操作模擬區。學習導引區的內容皆可於後台編輯。
於學習活動結束之後,會有擬真的模擬情境測驗題檢驗學習者的學習表現。測驗題的內容同樣可於後台編輯。

4. 虛擬教室情境中之課室議題、認知負荷議題探究

相關計畫: 科技部補助【科技輔助課室教學的認知負荷議題研究:以虛擬教室作為實驗研究平台】(科技部專題研究計畫101-105)

過去在實驗室進行的研究,多數已經嚴謹控制存於真實教室情境中的普遍現象,因此研究的結果雖然有助於釐清問題的本質,然而與真實教室中所面臨的現象仍有一段差距。劉子鍵教授研究團隊建置一個擬真的虛擬教室平台,考量教室中諸多可能產生影響學習的干擾因素,該平台可以進行課堂學習的情境模擬(像是學生在座位上進行抄筆記或是交頭接耳的行為等的控制),更可以結合HMD裝置來記錄每位學習者的學習歷程與注意力轉移情形。此平台的建置不僅能輔助研究者進一步去觀察課室裡面存在的潛在干擾因子對於教學效果以及學生學習成效的影響,也提供一個機會去觀察不同干擾對於學習者的影響程度與改善的契機,以期能夠了解學習者在課室教學環境中的真實學習面貌。