探索科學概念改變在大腦中運作的模式---腦波、眼動與概念改變

Abstract

本計劃的目的企圖找尋雙重情境學習模式(DSLM)(She, 2002, 2003, 2004a,b)在大腦中 可能的運作模式。雙重情境學習模式是作者所發展出來的概念改變模式，且已成功應用 在許多科學概念的改變教學上。但何以DSLM 可以成功的協助學生概念改變，其在概念 改變歷程中究竟大腦在進行何運作機制？ 為達此目的，本研究將運用EEG 偵測學習者在概念改變歷程的不同階段，究竟激發 那些大腦的區域及那些腦波，同時看其在歷程中的腦波強度、腦波種類的變化、不同腦 區域活化和合作等情形。同時結合Eye Tracking 來探索學生面臨概念改變的不同階段時， 其眼睛注視點及大腦腦波的種類、強度、腦區域活化之情形。進而探究學生在面對概念 階層性高低不同的概念、抽像的概念、微觀的概念、動態的理化概念改變時，其概念改 變、腦波以及眼動模式的情形。期望可以經由DSLE 造成不和諧(Creating Dissonance)、 提供新的心智架構(Build New Mental Sets)二個不同時期的概念改變、腦波、眼動的資料 分析，得以較清楚的瞭解究竟大腦執行了什麼工作。 下列的問題將可導引著研究的方向的探討：如在產生不和諧時，有何種腦波出現？ 或是建構新的心智架構時，有何種腦波出現？在那些腦區域有那些特殊腦波出現？同 時，在不同類別的概念進行改變時，其所引發的腦波有無不同？出現在大腦區域有何不 同？不同學科本質的概念改變其引發的腦波有無不同？出現在大腦區域是否不同？每一 個DSLE 所引發的大腦活躍的區域是否相同？腦波是否相同？在進行挑戰情境事件學習 時，是否會同時引發許多不同的大腦活躍的區域？腦波的類型與強度是否相同？除此之 外，並研究產生不和諧與建構新的心智架構時，眼動凝視點、凝視時間有不同？不同類 別的概念進行改變時，其所產生眼動是否相似？不同的學科概念改變，所產生眼動是否 相似？而在概念改變時，產生眼動的凝視點、凝視時間與掃瞄的情形與腦波的產生何關 係？相信，當這一系列的問題得以解決後，將能提供DSLM 在大腦運作模式，以及其何 以能夠造成DSLM 概念改變之成功的理由。