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研究生: 萬姍叡
Wan, Shan-Ruei
論文名稱: 從主觀知覺、行為表現及眼動指標探討認知負荷對兒童空間工作記憶表現的影響
The effect of cognitive load on children's spatial working memory performance explore from subjective perception, behavioral performance, and pupil size
指導教授: 陳湘淳
Chen, Hsiang-Chen
口試委員: 王子華
Wang, Tzu-Hua
林漢裕
Lin, Han-Yu
李皇謀
Li, Huang-Mou
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 竹師教育學院 - 幼兒教育學系
Early Childhood Education
論文出版年: 2019
畢業學年度: 108
語文別: 中文
論文頁數: 104
中文關鍵詞: 空間工作記憶眼動模式認知負荷複雜廣度作業瞳孔大小
外文關鍵詞: cognitive load, complex span task, eye movement patterns, pupil size, spatial working memory
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  • 本研究旨在探討國小兒童的空間工作記憶,其處理作業的認知負荷對兒童空間工作記憶表現的影響,以及兒童進行不同呈現順序的處理作業(數學線段判斷)和儲存作業(方格黑點記憶)時,瞳孔直徑的改變情形,並分析其主觀評量作業難度和工作記憶表現與瞳孔大小的關係。本研究測驗工具為視覺空間廣度作業與認知負荷評量表。以新竹市兩所國小72名六年級兒童為研究對象,隨機分派至高認知負荷組與低認知負荷組。所有參與者以電腦進行個別施測,同時記錄其主觀評量、記憶表現及眼動情形。本研究以獨立樣本t檢定,發現兒童空間工作記憶表現受到處理作業認知負荷的影響。本研究以二因子混合變異數分析,發現兒童瞳孔大小會隨著處理以及儲存項目順序增加而變大,本研究進一步以單因子變異數分析,發現低認知負荷組兒童瞳孔大小會隨著記憶項目增加而增大。相關分析結果發現,低認知負荷下,主觀知覺與工作記憶表現有顯著負相關;高認知負荷下,瞳孔大小與工作記憶表現有顯著正相關。最後,本研究針對結果進行討論,提出未來研究與實務運用之參考。

    關鍵字:空間工作記憶、眼動模式、認知負荷、複雜廣度作業、瞳孔大小


    This study aims to explore the impact of cognitive load of processing tasks on elementary school children's spatial working memory performance. This study compares pupil dilation of children when they complete different orders of processing tasks and storage tasks and analyzes the relationship between children’s working memory performance, pupil dilation, and subjective assessment of cognitive load. Seventy-two sixth grade children from the Hsin-chu City assigned to the high and low cognitive load groups randomly. The visual-spatial span task was used to assess children's spatial working memory span and two 9-point scales of each span recall were used as cognitive load evaluation. The eye-tracker of GP3 was used to record the pupil size of children. The results found that the children's spatial working memory performance was affected by the cognitive load of processing tasks. The pupil dilation of children in the low-cognitive-load group increased with the span sizes. The subjective assessment of the cognitive load of children in the low-cognitive-load group was significantly negatively correlated with working memory performance, and the pupil dilation of children in the high-cognitive-load group was positively correlated with working memory performance. Finally, this study discussed the results and suggestions.

    Keywords: cognitive load, complex span task, eye movement patterns, pupil size, spatial working memory

    目 錄 I 圖 目 錄 II 表 目 錄 III 第一章 緒論 1 第一節 研究動機 1 第二節 研究目的與問題 4 第三節 名詞釋義 5 第二章 文獻探討 9 第一節 工作記憶 9 第二節 工作記憶中的認知負荷 19 第三節 認知負荷與瞳孔大小的關係 24 第三章 研究方法 27 第一節 研究架構 27 第二節 研究工具 28 第三節 研究設計 34 第四章 研究結果 39 第一節 參與者資料 39 第二節 兒童空間工作記憶表現 40 第三節 兒童進行空間工作記憶作業時的瞳孔大小 41 第四節 主觀評量和工作記憶表現與瞳孔大小的關係 53 第五章 綜合討論 75 第一節 結論 75 第二節 貢獻與建議 79 參考文獻 82 附錄一 91 附錄二 97 附錄三 101 圖 目 錄 圖2-1.Baddeley和Hitch(1974)多成分工作記憶模型 12 圖2-2.Baddeley(2000)修正後的多成分工作記憶模型 12 圖3-1.研究架構圖 27 圖3-2.簡單線段題與困難線段題圖例 29 圖3-3.方格黑點題圖例 31 圖3-4.認知負荷評量圖例 31 圖3-5.眼動儀使用圖示 33 圖3-6.眼動儀設備圖示 33 圖3-7.研究流程圖 34 圖3-8.眼球定位校正示意圖 35 圖3-9.眼球校正回饋示意圖 36 圖3-10.測驗流程圖 36 圖3-11.低認知負荷組處理作業呈現與回答示例 38 圖3-12.高認知負荷組處理作業呈現與回答示例 38 圖3-13.實驗程序圖(以低認知負荷情境之廣度二為例) 38 圖4-1.高認知負荷處理作業中各廣度之數學線段題出現順序與參與者瞳孔大小(左圖:瞳孔差異直徑;右圖:瞳孔原始直徑) 46 圖4-2.低認知負荷處理作業中各廣度之數學線段題出現順序與參與者瞳孔大小(左圖:瞳孔差異直徑;右圖:瞳孔原始直徑) 46 圖4-3.高認知負荷處理作業中各廣度之方格黑點題出現順序與參與者瞳孔大小(左圖:瞳孔差異直徑;右圖:瞳孔原始直徑) 52 圖4-4.低認知負荷處理作業中各廣度之方格黑點題出現順序與參與者瞳孔大小(左圖:瞳孔差異直徑;右圖:瞳孔原始直徑) 52 表 目 錄 表3-1兩組兒童預試之平均答題時間、正確率與最大值、最小值 30 表4-1兩組兒童之性別、平均年齡資料表 39 表4-2高認知負荷組與低認知負荷組兒童之空間工作記憶表現 40 表4-3各廣度不同認知負荷組參與者於不同順序數學線段題之瞳孔差異直徑(mm)平均數與標準差 43 表4-4各廣度不同認知負荷組參與者於不同順序方格黑點題之瞳孔差異直徑(mm)平均數與標準差 48 表4-5各廣度中各題之數學線段題判斷表現計算方式(廣度4例示) 55 表4-6各廣度中各題之方格黑點題記憶表現計算方式(廣度4例示) 55 表4-7高、低認知負荷組於各廣度下各題之主觀評量與數學線段題判斷表現之平均數與標準差 56 表4-8高、低認知負荷組於各廣度下各題之主觀評量與方格黑點位置記憶表現之平均數與標準差 57 表4-9高、低認知負荷組於各廣度下之主觀評量與數學線段判斷表現及方格黑點題記憶表現之相關分析 58 表4-10高、低認知負荷組於各廣度下數學線段題答對者與答錯者的平均主觀評量分數 60 表4-11高、低認知負荷組於各廣度下方格黑點題答對者與答錯者的平均主觀評量分數 61 表4-12各廣度中各題之工作記憶得分計算方式(廣度4例示) 63 表4-13各廣度中各題之主觀評量分數之計算方式(廣度4例示) 63 表4-14高、低認知負荷組於各廣度下各題之主觀評量與工作記憶表現之平均數與標準差 64 表4-15高、低認知負荷組於各廣度下之主觀評量與工作記憶表現之相關分析 65 表4-16高、低認知負荷組於各廣度下數學線段題各題之主觀評量與瞳孔大小之平均數與標準差 66 表4-17高、低認知負荷組於各廣度下方格黑點題各題之主觀評量與瞳孔大小之平均數與標準差 67 表4-18高、低認知負荷組於各廣度下數學線段題判斷及方格黑點題記憶之主觀評量與瞳孔大小之相關分析 69 表4-19各廣度中各順序之數學線段題判斷表現計算方式(廣度4例示) 70 表4-20各廣度中各順序之黑點位置記憶表現計算方式(廣度4例示) 70 表4-21高、低認知負荷組於各廣度中各別順序之數學線段題判斷表現與瞳孔大小之平均數與標準差 71 表4-22高、低認知負荷組於各廣度中各別順序之方格黑點題記憶表現與瞳孔大小之平均數與標準差 72 表4-23高、低認知負荷組於各廣度中各別順序之作業表現與數學線段瞳孔大小及方格黑點題瞳孔大小之相關分析 73

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