國⼋公⺠ 社 團 法 ⼈ 美 感 細 胞 協 會
美感教科書第三季
⼩三⾃然
眼動研究成果報告 符應認知歷程的教科書設計初探研究
O P E N I NG
序 謝謝⼤家的⽀持，讓美感教科書能夠嘗試全新的設計，
除了教學現場師⽣所給予的回饋外，我們⼀直希望能將美感
持續地向⼤眾證明：教科書值得更好的品質。
教科書的成果化作更科學性實驗結果，因此在募資計畫的第 三個延伸⽬標：「眼動儀精準實驗」解鎖後，與清⼤陳明蕾 教授團隊開啟「美感教科書設計與學⽣認知歷程」研究計
在計畫初始，我們訪問了教科書出版社編輯，了解每⼀
畫，運⽤眼動儀追蹤技術，了解學⽣在閱讀美感教科書時的
科的編輯理念與知識點架構、教師現場教學的流程與所
閱讀順序、閱讀時間⻑短與閱讀熱點，⽤最直接的數據化成
需。之後花了⾮常多時間討論、設定每⼀本美感教科書
果來檢視美感教科書的成效。
要突破與達成的⽬標，每⼀本美感教科書並⾮只是表⾯ 變得「好看」⽽已，期待透過導⼊美感元素與教育設計
期待這次的研究成果，未來能被應⽤在教科書當中，設計出
⽅法的課本，讓教師在教學現場更好教，同時提升學⽣
符合學⽣閱讀需求的教科書，讓設計成為教育最好的助⼒！
的學習興趣。
2
研 究 動 機
美感教科書計畫，透過規劃設計、現場使⽤、初探研究三個階 段，藉此了解「依教育設計原則重新設計的教科書，是否也有
為什麼
助於降低認知負荷、提升學習？」
我們要做眼動研究？
環台發書後，除了請學⽣與⽼師提供使⽤回饋意⾒外，⻑期推 動閱讀教育的柯華葳教授建議我們使⽤「眼動儀」，了解美感 教科書的成效，於是，我們開始了與清⼤三研⽽⽴閱讀研究中 ⼼合作研究。
3
研 究 ⽬ 的 閱讀的過程中，眼球運動是眼跳 (saccade) 和凝視 (fixation )
運⽤眼動儀驗證 設計是否對學習有幫助
交替組成，因此讀者閱讀⽂本時的這兩個眼動⾏為，可做為評 估閱讀理解歷程之有效指標。
透過⽐較學⽣閱讀美感教科書與原版教科書的眼動歷程，可檢 視該設計原則對學⽣閱讀教科書歷程的影響。
4
眼 跳
跳視的⻑度可反應訊息的密度程度， 訊息密度愈⼤，跳視的⻑度就愈短。 眼跳距離⻑表⽰學習者能處理較多資訊， 理解能⼒較好。
凝 視
平均凝視時間可反應出實驗內容對參與者 的難易程度 ( 或所需⼼智資源的程度 )，愈 困難的內容平均凝視時間就愈⻑。 可透過熱區圖觀察凝視時間的⻑短
眼跳距離短
塞翁失⾺，焉知⾮福
眼跳距離⻑
塞・・⾺，焉・・福
5
研 究 流 程
如何驗證 美感教科書 成效 ⽂本挑選 美感教科書設計以「不調整原教科書⽂字」，透過 教育設計⽅法符應教學⽬標，重新設計圖形、插 畫、排版、資訊圖像等。 依據美感教科書第三季各本主題企劃，綜合、體 育、數學偏向以互動⽅式激發學習動機，因此挑選 以版⾯閱讀內容為主的「⾃然」及「公⺠」兩科， 作為本次的實驗⽂本。
6
研 究 流 程
如何驗證 美感教科書 成效 實驗⽅法 將美感教科書與原版教科書，挑出同內容範圍各四 篇⽂本，每位參與者皆會閱讀兩篇美感教科書⽂本 與兩篇原版教科書⽂本。每閱讀完⼀篇⽂本，回答 有關⽂本重點與內容問題。 ⽐對參與者閱讀兩種⽂本的眼動模式，檢視美感教 科書的設計原則對學⽣閱讀歷程與學習的影響。
7
研 究 限 制
本實驗最適合的受試對象為該年級，且未接觸與閱讀過美 感教科書的學⽣（舉例：⼩三⾃然的受試對象應挑選⼩學 三年級，且未看過美感教科書的學⽣）。
在不打擾學⽣⽇常⽣活的情況下，我們將眼動儀搬⼊校園
不易尋求參 與對象
做實驗，其中願意接受實驗⼈員進⼊校園及安排實驗的學 校，最終聯繫到垂楊國⼩及三重⾼中國中部的教師。不過 由於這兩所學校願意參與實驗的教師班級中，⼩三及國⼋ 的學⽣都已經申請美感教科書，在考量認知理解及學習經 驗後，挑選相近年級的學⽣作為實驗對象。
若未來有該年級教師願意參與計畫，也歡迎與我們聯繫！ （本研究皆有完成清⼤研究倫理審查） 8
實 驗 結 果
A 國⼩三年級 ⾃然與⽣活科技 9
⼩三⾃然 版⾯設計原 則 運⽤眼動儀檢驗 設計原則是否幫助學習
1 3
加強凸顯性 知識點重置、 拆分⾴⾯、⾊彩標⽰
集中視覺焦點 知識點重置、 拆分⾴⾯、⾊彩標⽰
2 4
視覺動線引導 ⾮單點思考，規劃 整個版⾯閱讀動線
統⼀呈現形式 將相同學習內容的 排版調整位置統⼀
10
參與對象： 垂楊國⼩ 四 年級學⽣ 感謝嘉義市垂楊國⼩周孟志校⻑及程可珍⽼師 協助安排共 46 位學⽣進⾏實驗。
11
⽂ 本
1
原始課本
美感課本
閱讀順序較為複雜，
# 加強凸顯性
知識點重置、拆分⾴⾯、⾊彩標⽰
訊息間相對凸顯性與區分可再提升。
# 視覺動線引導
⾮單點思考，規劃整個版⾯閱讀動線
以科學繪圖提升知識重點的凸顯性。
檢驗：是否有益於學⽣注意⼒分配，與依照重新配置位置移動閱讀視線 12
⽂ 本
1 檢驗結果：
總凝視時間
排版空 間規劃，不影響閱讀效率 結果 1
兩種版本的總凝視時間無差異，顯⽰⾴⾯依 資訊拆分成兩⾴後，所增加的「空間距離」 不影響學⽣的閱讀效能。
原 始 課 本
美 感 課 本
13
⽂ 本
1
檢驗結果：
拆分⾴ ⾯可以加強凸顯性，引導學習者的視覺動 線 結果 1
美感課本拆分原始課本中複雜的知識內容，詳細解析植物的每個構造， 讓學習者在閱讀⽂字後，可以對應圖⽚上的線索。
原始課本
美感課本
主動觀察葉⼦構造
14
⽂ 本
2
原始課本
美感課本
A、B、C 區相近，雖符合認知歷程的空間連貫性
# 加強凸顯性
知識點重置（ABC → ACB)
原則，但各項內容間的區分較不明顯。
# 統⼀呈現形式
相同學習內容排版位置⼀致
A B C
A C B
為能加強知識點的凸顯性，使空間連貫性降低。
檢驗：空間連貫性的降低是否不利於學⽣閱讀？ 15
⽂ 本
2
總凝視時間 檢驗結果：
美感課 本的排版空間規劃， 不影響 閱讀效率
結果 1
原 始 課 本
兩種版本的總凝視時間無差異，顯⽰空間重置後
平均眼跳距離
所增加的「空間距離」不影響學⽣的閱讀效能。
結果 2
閱讀美感課本之平均眼跳距離顯著⻑於原始課 本，顯⽰學⽣可依重新配置之空間有效移動 。
美 感 課 本
原 始 課 本
美 感 課 本
16
⽂ 本
2
檢驗結果：
排版規 劃視覺動線，引導學習者主動閱讀 結果 3
美感課本相較於原始課本，透過排版⽅式規劃學習者視覺動線， 學習者在閱讀⽂字後，會主動閱讀主動對應圖⽚上的線索。
原始課本
美感課本
主動觀察葉⼦構造
17
⽂ 本
2
檢驗結果：
統⼀排 版位置，提升閱讀性 結果 4
學習者在閱讀過程中同時在學習版⾯的編排規則，若規則改變， 學習者可能會讀不到訊息。原始課本排版中，⾮統⼀排版資訊則被忽略。
原始課本
忽視椰⼦樹的⽰意圖
美感課本
有關注到椰⼦樹的莖
18
⽂ 本
3
原始課本
美感課本
符合空間連貫性原則，
# 加強凸顯性
拆分⾴⾯
但訊息間相對凸顯性與區分可再提升。
# 集中視覺焦點
適度留⽩引導學習者主動閱讀重點
將版⾯放⼤，學⽣是否能依據重新配置的空間移動閱讀動線？
檢驗：是否增加認知負荷，導致學⽣總凝視時間拉⻑？ 19
⽂ 本
3
總凝視時間
檢驗結果：
拆分⾴ ⾯知識點，不⼲擾學習 結果 1
兩種版本的課本總凝視時間無差異，顯⽰⾴⾯依 資訊拆分成兩⾴後，所增加的「空間距離」不影
美 感 課 本
原 始 課 本
響學⽣的閱讀效能。 結果 2
平均眼跳距離
美感課本擴增為兩⾴的情況下，閱讀美感課本與 原始課本的平均眼跳距離無顯著差異，顯⽰不會 因為⾴⾯變⼤、變寬⽽造成眼跳距離縮短、增加 認知負荷的情況，學⽣能⾃⾏處理資訊內容。
原 始 課 本
美 感 課 本
20
⽂ 本
3
檢驗結果：
適度留 ⽩能引導學⽣搜尋與觀察圖⽚ 結果 3
除了課本⽂字以外，美感課本可以發現學⽣閱讀⽂字後， 視線移動會主動觀察花瓣，並對照圖像中有⽤的學習內容。
原始課本
美感課本
21
⽂ 本
4
原始課本
美感課本
排版符合空間連貫性原則，
# 加強凸顯性
知識點重置、拆分⾴⾯
但引導觀察的⽅式可再提升。
# 集中視覺焦點
適度留⽩引導學習者主動閱讀重點
A B
將資訊分為兩⾴，並強化重點。
檢驗：強化課本知識架構的排版能否協助學⽣提升觀察？ 22
⽂ 本
4
檢驗結果： 總凝視時間
重新將 知識點重置、拆分⾴⾯的排版， 不影響 閱讀效能 結果 1
兩種版本的總凝視時間無差異，顯⽰⾴⾯依資訊拆分 兩⾴與增加留⽩空間後，所增加的「空間距離」不影 響學⽣的閱讀效能。
原 始 課 本
美 感 課 本
23
⽂ 本
4
檢驗結果：
適度留 ⽩與拆分⾴⾯，可以集中視覺焦點引導學 習者主動觀察與閱讀 結果 2
除課⽂以外，學⽣閱讀⽂字後會主動搜尋。 課本知識點「節」並對照圖像中有⽤的學習內容。
原始課本
美感課本
主動觀察葉⼦構造
24
總 結
美感課本將拆分⾴⾯、知 識點重置的排版設計， 不會增加學⽣的學習時間 與負擔。 在美感課本與原始課本訊息量⼀樣的情況下， 總凝視點個數、總凝視時間與平均凝視時間無顯著差異下，沒有增加學⽣的學習時間。 ⽂本 1
⽂本 2
100
⽂本 1
⽂本 2
⽂本 1
⽂本 2
⽂本 3
⽂本 4
40
300
30
200
20
50 100 0
10
0
⽂本 3
⽂本 4
100
0
⽂本 3
⽂本 4
40
300
30
200
20
50 100 0
10
0
總凝視點個數 無顯著差異
0
平均凝視時間 無顯著差異
凝視時間 無顯著差異
25
實 驗 結 果
B 國中⼋年級 公⺠與社會 26
國⼋公⺠ 版⾯設計原 則 運⽤眼動儀檢驗 設計原則是否幫助學習
1 3
加強凸顯性 知識點重置、 拆分⾴⾯、⾊彩標⽰
資訊分區排版 將「課⽂」與 「其他資訊」分區排版
2 4
⽂字架構圖 以架構圖組織 ⽂字中的重點訊息
圖⽰與圖表 針對課⽂內容，運⽤ 圖⽰與圖表協助理解
27
參與對象： 三重⾼中 七 ＆九年級學⽣ 感謝三重⾼中校⻑、教務處主任、吳怡慧、 李芳儀、楊美惠⽼師， 協助安排共 37 位學⽣進⾏實驗。 透過不同年級的實驗結果， 能⽐較出同⼀個設計對不同階段學⽣的影響。
28
⽂ 本
1
原始課本
美感課本
各項內容間相對閱讀動線較不明顯，
# 加強凸顯性
運⽤字級變化，將知識層級區分
知識層級較不易凸顯。
# 資訊分區排版
# ⽂字架構圖
新增⽂字架構圖，並將「課⽂」與「其他資訊」分區排版。
檢驗：新增訊息是否增加認知負荷？分區排版是否協助學⽣集中閱讀？ 29
⽂ 本
1
檢驗結果：
「課⽂ 」與「其他資訊」分區排版，可以協助七 年級專注閱讀課⽂ 結果 1
原始課本有⼆⾄三個熱區點，美感課本⽂字則僅有⼀個熱區點，顯⽰將 「課⽂」與「其他資訊」分區排版，可以協助學⽣進⾏⽂字閱讀。
原始課本
美感課本
30
⽂ 本
1
檢驗結果：
「課⽂ 」與「其他資訊」分區排版，可以協助九 年級學⽣集中閱讀 結果 2
七年級平均凝視時間有顯著差異，原始課本平均凝視時間較美感課本⻑。 從美感課本中的眼動軌跡，推測出明確的圖⽰可協助學⽣重複對照⽂字中 的重點 ( 熱區⽂字 ) 為「國家組成分為⼈⺠、領⼟、政府、主權」。
原始課本
平均凝視時間
美感課本
課⽂內容
原 始 課 原 本
始 課 本
美 美 感 感課 本
課 本
31
⽂ 本
1
檢驗結果：
「課⽂ 」與「其他資訊」分區排版，可以協助九 年級學⽣集中閱讀 結果 3
原始課本的排版⽅式較分散，對於熟悉學習內容的九年級學⽣⽽⾔， 不易聚焦於內⽂重點。 ⽽美感課本有較明顯的層級區分，可協助學習者掌握重要資訊。
原始課本
美感課本
32
⽂ 本
1
檢驗結果：
架構圖 較無法吸引九年級學⽣注意，但也不⼲擾 學習 結果 4
已具有先備知識的九年級學⽣，在閱讀兩種版本的課本時，皆優先選擇閱讀⽂字⽽⾮圖⽚。 然⽽，美感課本眼跳距離較短、平均凝視時間無差異，可以發現架構圖也不⼲擾學習。
原始課本
美感課本 眼跳距離 平均凝視時間
原 始 原 課 始 本
課 本
美 美 感 感課 本
課 本
原 原 始 始 課 本 課 本
美美 感 感課 課本 本 33
⽂ 本
2
原始課本
美感課本
各項內容間相對閱讀動線較不明顯，
# 加強凸顯性
知識點重置，⼩標題運⽤⾊彩標⽰來凸顯。
知識層級較不易凸顯。
# 圖⽰與圖表
增加圖⽰協助理解。
增加圖⽰及⾊彩標⽰。
檢驗：新增的內容是否增加認知負荷？⾊彩標⽰是否幫助學習？ 34
⽂ 本
2
檢驗結果：
利⽤⾊ 彩標⽰標題、增加圖⽰，可以增進閱讀效 率 結果 1
原始課本較美感課本的平均凝視時間短， 顯⽰增加⾊彩標⽰標題與圖⽰可以增進閱讀效率。
原始課本
美感課本 平均凝視時間
原 原 始 課 始 本
課 本
美美 感 感課 課本 本 35
⽂ 本
2
檢驗結果：
利⽤⾊ 彩標⽰標題、增加圖⽰，可以增進七年級 閱讀效率 結果 2
在七年級的平均凝視時間，美感課本相較原始課本短的顯著差異， 顯⽰增加⾊彩標⽰標題及圖⽰，可以協助七年級學⽣的閱讀效率。
原始課本
美感課本 平均凝視時間
原 原 始 課 始 本
課 本
美美 感感 課 課本 本 36
⽂ 本
2
檢驗結果：
利⽤⾊ 彩標⽰標題、增加圖⽰，不影響九年級閱 讀效率 結果 3
在九年級的兩種版本課本平均凝視時間無顯著差異， 顯⽰增加圖⽰不影響九年級學⽣的閱讀。
原始課本
美感課本 平均凝視時間
原 原 始 課 始 本
課 本
美 美感 感課 本
課 本
37
⽂ 本
2
原始課本
美感課本
採⽂字與圖說穿插的配置⽅式，再由⽂字區內的
# 資訊分區排版
整合⽂字段落，以提⾼⽂字區閱讀之連貫性。
圖 4-6-6 引導讀者進⾏圖⽂整合。
# 圖⽰與圖表
資訊圖表化繁為整，由三張圖整併為兩張圖。
將相同資訊的⽂字與圖表統整編排。
檢驗：是否能降低認知負荷？ 38
⽂ 本
3
檢驗結果：
相同資 訊的⽂字與圖表整合，可以協助學⽣提升 閱讀效率 結果 1
當資訊版⾯複雜，將⽂字排版在同⼀版⾯產⽣連貫，能幫助學⽣統整⽂字內容。 美感課本的⽂字排版具連貫性，可有效提升學⽣來回整理⽂字內容的效率。 原始課本的右半部⽂字，學⽣集中閱讀的熱區明顯下降。
原始課本
美感課本
39
⽂ 本
3
檢驗結果：
相同資 訊的⽂字與圖表整合，可以協助學⽣提升 閱讀效率 結果 2
原始課本⽤兩張圖講解公投流程，無法有系統的認知訊息有效的分配。 美感課本將圖表化繁為簡 ( 將 3 張圖整併為 2 張圖 )，可以快速讓學⽣抓到流程概念。
原始課本
美感課本
40
⽂ 本
3
檢驗結果：
相同資訊的⽂ 字與圖表整 合，可以協助學⽣提升 閱讀效率 結果 3
在九年級的兩種版本課本中，美感課本平均凝視時間較短， 顯⽰將分散的資訊圖表統整後，可以提升九年級學⽣的閱讀效率。
原始課本
美感課本
平均凝視時間
原 原 始 課 始 本
課 本
美美 感 感 課 課本 本
41
CON CLUS IO N
結語 ⾮常⾼興這次能⽤更科學、更客觀的⾓度，檢驗美感 教科書的成效，讓美感教科書不只是主觀的討論好看 與不好看，⽽是能透過設計的導⼊，讓教科書的⾴⾯ 更符合學⽣閱讀需求。
未來我們會持續推動教育設計的相關研究，希望透過 各種⾓度，建造與豐富整個教育設計產業。未來，各 式各樣兼具美感與符合閱讀學習功能性的教材，就能
美感細胞_教科書再造計劃
充斥在每位孩⼦的⾝邊！
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