「數學教育新視角:新興研究技術的應用專刊」主編的話 ( 客座主編:許慧玉 教授 )
《臺灣數學教育期刊》第12卷第1期聚焦於新興教育研究技術於數學教育領域的應用。新興教育研究技術旨在將現代科技與方法導入教育研究領域,藉由提供多元而精確的研究數據,提升研究的可操作性與效率,並加深對師資培育、教學歷程與學習認知特徵的理解。透過多元數據分析,此類技術有助於為教學實踐提供具體參考,促進教育領域更有效且個別化的規劃與發展,以更好地回應社會需求。
尤其值得注意的是,「腦神經革命」的興起,對教育研究領域產生了深遠影響。腦神經革命意指近二十年來,隨著腦神經科學快速進展,搭配神經影像技術及其他神經回饋機制(如功能性磁振造影fMRI、腦電圖EEG、近紅外線光譜技術fNIRS及眼動追蹤技術)的精細化,人們得以以前所未有的精準度觀察學習歷程中的神經活動,進一步解讀潛藏於大腦內部的認知與情意處理機制。這股革命性的浪潮不僅重塑了認知科學研究面貌,更為數學教育的研究與實務應用帶來了全新的啟示與挑戰。
本專刊關注於數學教育領域中,新興教育研究技術之應用與可能發展。期望透過集結相關領域之實徵研究與理論探討,豐富對師資培育、教學現場與學生學習認知歷程的理解與掌握。專刊收錄三篇實徵研究論文及一篇學術瞭望文章。
三篇實徵研究論文分別為:
第一篇由傅培軒、徐柏棻與蔡孟蓉等人撰寫的〈國二學生閱讀數學幾何證明問題之視覺行為特徵〉,運用眼動追蹤技術分析國二學生在閱讀三角形全等性質證明教材時的視覺行為特徵。研究結合遲滯序列分析(LSA),揭示不同學習成效學生在認知歷程上的差異。傅培軒等人發現高學習成效學生在概念說明頁之圖形區投入較多閱讀時間與注意力;低學習成效學生則依賴從文字轉向圖形的視覺輔助。低學習成效學生於主旨訊息理解歷程中出現頻繁的注意力轉移,而高學習成效學生則未見此現象。此成果不僅展現了眼動技術與遲滯序列分析於台灣數學證明教學研究的應用潛力,亦為幾何證明教學提供了視覺輔助設計與個別化支持的重要參考。
第二篇由黃靖妤與邱國力撰寫,題為〈以眼球追蹤技術探討數學焦慮與閱讀解題範例歷程之關聯—以微分為例〉。本研究聚焦於數學焦慮對學習歷程的影響,突破以往僅聚焦學業成就的研究侷限。透過眼球追蹤技術,客觀且即時記錄學生閱讀微分範例的視覺行為,並探討其與數學焦慮程度之關聯。黃靖妤等人發現高低焦慮組在後測學習成效上無顯著差異,但學生數學焦慮程度與凝視公式區與解題步驟區之總凝視時間、凝視次數、平均凝視時間呈顯著正相關。特別是在基礎知識較弱的學生中,高焦慮學生展現出顯著較多的視覺投入。本研究揭示數學焦慮在學習歷程中可能引發干擾或過度投入效應,並指出原有知識基礎對此效應具有調節作用,對改善微積分學習困境提供了理論依據與介入方向。
第三篇為林勇吉撰寫之〈透過眼動探討國小與國中職前教師的數學課程覺察力:個案研究〉。本研究創新結合眼動技術與課程覺察力研究,透過即時記錄職前教師在課本閱讀過程中的凝視行為,提供更細緻且客觀的課程覺察力資料。研究首次以眼動數據探討台灣國小與國中職前教師在「注意」、「解釋」與「回應」三個層面的異同,並聚焦於教師如何從教科書擷取訊息與轉化教案設計。研究結果對師資培育政策與課程設計提供了具體的啟發,呼應國際間對於教科書使用與學習機會關聯性的重視。
學術瞭望部分,由許慧玉、于靖、丁志堅、姚在府與潘柏宇等跨領域團隊合撰之〈數學教育的神經革命:腦科學新興技術之理論與實務應用〉,切入數學教育與神經科學交會的前沿議題。文章指出,傳統數學教育研究方法難以掌握學生即時且內隱的認知歷程,並提出透過fMRI、EEG、fNIRS等腦科學技術結合被動式腦機介面(passive BCI)與人工智慧分析的新興策略,建立精準診斷與個別化教學的新模式。此研究不僅呼應全球教育神經科學之發展趨勢,亦為台灣數學教育研究開拓了創新且具前瞻性的發展方向。
本期專刊期許透過新興技術與數學教育研究的深度結合,推動研究視野的拓展與教育實務的革新,為未來數學教育的創新發展注入新的動能與啟發。
「數學教育新視角:新興研究技術的應用」主編
許慧玉 謹誌