TWI691941B

TWI691941B - 邏輯思考能力之檢測系統及其方法

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Publication number: TWI691941B
Application number: TW107105206A
Authority: TW
Inventors: 林俊毅
Original assignee: 林俊毅
Priority date: 2018-02-13
Filing date: 2018-02-13
Publication date: 2020-04-21
Also published as: TW201935438A

Abstract

一種邏輯思考能力之檢測系統及其方法，該檢測方法包含一準備步驟、一測驗步驟，及一分析步驟。在該準備步驟中，準備一檢測系統，該檢測系統包含一互動裝置、一眼動儀，及一分析模組。在該測驗步驟中，該受試者操作該互動裝置進行測驗，該眼動儀測量並記錄該受試者的眼球位置及運動訊息。在該分析步驟中，該分析模組接收該眼動儀所記錄的眼球位置及運動訊息，並由一行為資料庫中尋找相對應的分析結果，再將該分析結果顯示於該互動裝置上。該眼動儀可了解受試者擷取資訊的邏輯思考方式，並給出合適的建議。

Description

邏輯思考能力之檢測系統及其方法

本發明是有關於一種檢測系統及檢測方法，特別是指一種邏輯思考能力之檢測系統及其方法。

邏輯思考能力是人類判斷事物及進行後續動作的重要前置基礎，而不同的邏輯思考方式也對人們的行動方針、學習結果及許多思考層面造成深遠的影響，甚至影響工作的適配性及能力。因此，許多教育機構會對學生進行各方面的邏輯思考檢測，其方法大多是讓學生在紙上或電腦螢幕上回答設計過的問題，並以問題回答的結果來作為評比依據。

然而前述的檢測方式雖可一次性的對大量學生施測，但卻僅能就學生的答案進行分析，並無法觀測到學生作答時的思考邏輯及對於資訊的捕捉能力，雖然現時有透過專家臨場觀察的方式，但這種方法極為耗費人力且容易受人為因素干擾，難以大量且客觀地進行分析。

因此，本發明之目的，即在提供一種可分析受試者作答時的邏輯思考之檢測系統。

於是，本發明邏輯思考能力之檢測系統，適用於對一受試者進行測驗及分析，包含一適用於供該受試者操作以進行測試的互動裝置、一適用於測量並記錄該受試者的眼球位置及眼球運動訊息的眼動儀，及一可接收該眼動儀所記錄的眼球位置及眼球運動訊息的分析模組，該分析模組可根據該眼球位置及眼球運動訊息由一行為資料庫中尋找相對應的分析結果，再將該分析結果顯示於該互動裝置上。

因此，本發明之另一目的，即在提供以該檢測系統進行檢測的方法。

於是，該邏輯思考能力之檢測方法，適用於對一受試者進行測驗及分析，包含一準備步驟、一測驗步驟，及一分析步驟。

在該準備步驟中，準備一檢測系統，該檢測系統包含一互動裝置、一眼動儀，及一分析模組。

在該測驗步驟中，該受試者操作該互動裝置進行測驗，該眼動儀測量並記錄該受試者的眼球位置及運動訊息。

在該分析步驟中，該分析模組接收該眼動儀所記錄的眼球位置及運動訊息，並根據該眼球位置及運動訊息由一行為資料庫中尋找相對應的分析結果，再將該等分析結果顯示於該互動裝置上。

本發明之功效在於：透過該眼動儀可記錄受試者在測驗過程中眼球的注視位置及運動軌跡，如此便可了解受試者擷取資訊的優先順序、閱讀資訊的方式、以及在不同資訊上所花費的理解時間等等，最後透過該分析模組將分析前述資訊並由該行為資料庫中尋找可相對應的分析結果。如此便可在不需專員臨場觀察的情況下，測得受試者的邏輯思考方式，且透過多個檢測系統，便可一次對多個受試者進行檢測，效率高且可降低人力及時間的耗費。

參閱圖1、圖2，及圖3，本發明邏輯思考能力之檢測方法的一實施例，適用於一受試者。該檢測方法包含一準備步驟11、一測驗步驟12，及一分析步驟13。在該準備步驟11中，準備一如圖2所示的檢測系統2。該檢測系統2包含一面對該受試者的互動裝置21、一與該互動裝置21同方向設置以面向該受試者的眼動儀22、一可接收該互動裝置21之訊息的後處理模組23，及一可接收該眼動儀22之訊息的分析模組24。在本實施例中，該互動裝置21為可供使用者操作的電腦或觸控螢幕。

在該測驗步驟12中，讓該受試者操作該互動裝置21以進行測驗。前述的測驗是讓受試者在該互動裝置21上回答多個題目，每個題目包括多個選項，每個選項包含一第一資訊及一第二資訊，每一第二資訊為一第一類別或一第二類別。該受試者需在每道題目中，判斷該第一資訊是否與該第二資訊相對應，若相對應則選取該選項，若無法對應則不選取該選項。受試者每回答完一題目後便可獲得一得分，並記錄於該後處理模組23上，該題目的得分是由下列公式決定：

S=(L-t)

其中，S為得分，L為該題目的回答上限時間，t為該題目的回答時間，當受試者答錯該題目時，t直接為L，也就是得分為0。另外定義該第二資訊區分為為四種狀態，定義當該第二資訊為第一類別時，若該第一資訊及該第二資訊相對應則稱為第一狀態，若否，則稱為第二狀態，當該第二資訊為第二類別時，若該第一資訊及該第二資訊相對應則稱為第三狀態，若否，則稱為第四狀態。定義一相關係數r如下：

其中，r為相關係數，n為題目總數，x及y分別為第一狀態至第四狀態中的其中兩種選項的回答時間，每一選項的回答時間等同於其所屬題目的回答時間，若相關係數r的絕對值大於0.8，則代表高度相關，若相關係數r的絕對值小於0.3，則稱為低度相關。在前述測驗結束後，該後處理模組23會記錄包括每一題目之得分S、、每一題目的回答時間t，及答錯和答對的題目數量等測驗數據。另一方面，在受試者測驗過程中，該眼動儀22也會記錄該受試者在測驗過程中眼球的位置及運動訊息，具體來說，是記錄受試者在回答該等題目時，眼球在該互動裝置21上所注視的位置、停留時間，及眼球移動軌跡。

在該分析步驟13中，該後處理模組23先對第一狀態和第四狀態，及第二狀態和第三狀態的選項進行相關係數r計算，當相關係數r判定為低度相關時，則因相關係數r過低而判定該受試者所提供之數據為無效數據，並直接結束該分析步驟13，且顯示資料無效訊息於該互動裝置21上。若非低度相關則續行進行後續程序。該後處理模組23會將該測驗步驟12中所獲得的測驗數據進行分析，包括對第一狀態和第二狀態、第一狀態和第三狀態、第二狀態和第四狀態，及第三狀態和第四狀態的選項進行相關係數r計算，將該等題目之得分S進行加總，計算該等題目的平均回答時間t及答題正確率，並根據這些分析結果由一分數資料庫231中尋找相對應的多個檢測結果，並將該等檢測結果顯示於該互動裝置21上。另一方面，該分析模組24會根據該眼動儀22所記錄的眼球位置及運動訊息，而由一行為資料庫241中尋找相對應的分析結果，再將該等分析結果顯示於該互動裝置21上，如此便完成本次檢測。

以下以案例說明：在該準備步驟11中，該互動裝置21為一電腦，該眼動儀22與該電腦的螢幕鄰接設置，該後處理模組23及該分析模組24是設置於該互動裝置21內部，通常為電腦軟體。在該測驗步驟12中，總共有十題題目，每一題目有四個選項，每一選項的第一資訊為一種顏色，第二資訊為一單字(第一類別)或一詞句(第二類別)，具體實施態樣是在該第二資訊上著色(即第一資訊)，受試者需判斷該單字或詞句(第二資訊)所著的顏色(第一資訊)是否相對應，例如單字「白」，卻著上黑色，則判斷不相對應，因此受試者不應選取該選項，又例如詞句「藍天」且著上藍色，判斷為相對應，因此受試者應選取該選項。每一題目的回答上限時間L為10秒，若受試者答對該題目則其回答時間t為1~10秒，答錯的話則直接判定為10秒，因此受試者每一題的得分S為0~10分，總分為100分，總回答時間為100秒。

在本案例中，第一狀態表示單字與顏色相同，第二狀態表示單字與顏色不同，第三狀態表示詞句與顏色相同，第四狀態表示詞句與顏色不同，詳細的對應方式請參照下方表一，而本案例設定每一狀態的選項共有10個，也就是各狀態的選項之總數相同。

表一：

在本案例中，該相關係數中的n為10，以下以第一狀態的選項作為x，第二狀態的選項作為y，以此舉例說明x及y的選取方式，假設第一狀態及第二狀態的10個選項平均分布於10個題目中，也就是每題都有一第一狀態的選項及一第二狀態的選項，某受試者的回答時間t分別是1,2,1,10,5,2,10,2,1,1，則x便為(1,2,1,10,5,2,10,2,1,1)，y同樣為(1,2,1,10,5,2,10,2,1,1)。將前述數據代入上述相關係數r之公式中，可得出相關係數為1，因此大於0.8而為高度相關。該後處理模組23於測驗過程中會記錄每一題目之回答時間t(小於等於10)、答對和答錯的題目數量(總和等於10)，及各選項之間的相關係數r等測驗數據。該眼動儀22會記錄受試者在每一題目的不同選項及題目以外的區域(例如計時區、背景畫面等等)的視覺停留時間，以及眼球瀏覽該等選項時的軌跡。

在該分析步驟13中，該後處理模組23先對第一狀態和第四狀態，及第二狀態和第三狀態的選項進行相關係數r計算，其目的是以相關係數r判斷受試者是否確實答題而非亂猜。確認為有效數據後，該後處理模組23繼續進行分析，並由該分數資料庫231中尋找相對應的檢測結果，其詳細說明條列如下：

一、對第一狀態(字色相同)及第二狀態(字色不同)的選項間的相關係數r進行分析，此一相關係數r是用來確認受試者是否能正確判斷字義，當相關係數r為高度相關時，代表能正確判斷字義，低度相關代表無法正確判斷字義，前述的檢測結果會顯示於該互動裝置21上。

二、對第一狀態(字色相同)及第三狀態(詞色相同)的選項間的相關係數r進行分析，此一相關係數r是用來確認受試者是否能正確判斷顏色，當相關係數r為高度相關時，代表能正確判斷顏色，低度相關代表無法正確判斷顏色，前述的檢測結果會顯示於該互動裝置21上。

三、對第二狀態(字色不同)及第四狀態(詞色不同)的選項間的相關係數r進行分析，此一相關係數r同樣是用來確認受試者是否能正確判斷顏色，當相關係數r為高度相關時，代表能正確判斷顏色，低度相關代表無法正確判斷顏色，前述的檢測結果會顯示於該互動裝置21上。

四、對第三狀態(詞色相同)及第四狀態(詞色不同)的選項間的相關係數r進行分析，此一相關係數r同樣是用來確認受試者是否能正確判斷詞義，當相關係數r為高度相關時，代表能正確判斷詞義，低度相關代表無法正確判斷詞義，前述的檢測結果會顯示於該互動裝置21上。

五、將該等題目之得分S進行加總，計算該等題目的平均回答時間及答題正確率，前述的檢測結果會顯示於該互動裝置21上。

另一方面，該分析模組24接收該眼動儀22的眼球位置訊息後，會經處理後以熱區圖於該互動裝置21上呈現，該熱區圖以三種顏色表達視覺停留時間，藍色為停留時間最少，黃色為次多，紅色為最多，該分析模組24根據視覺停留的時間及位置於該行為資料庫241中尋找相對應的分析結果，例如：當紅色區塊在題目區及作答區上時，代表受試者能捕捉到正確資訊。當紅色區塊顯現於計時區時，則需搭配該後處理模組23中的答題正確率及回答時間t來判斷，若答題正確率高且回答時間t短，代表受試者對於答題時間的掌控能力佳，反之則表示受試者易受時間影響作答。當紅色區塊或黃色區塊顯現於上述以外的區域，例如畫面背景時，代表受試者容易受非主要資訊影響，前述的建議及分析會顯示於該互動裝置21上。另一方面，該分析模組24會根據所接收的眼球運動訊息，於該行為資料庫241中尋找相對應的學習行為，及建議的學習方式以作為分析結果，例如：受試者的眼球是以順時鐘或逆時鐘的方式閱讀題目中的該等選項，則表示其學習行為為循環式閱讀，建議在學習時以圖形與文字搭配的學習方式為主。前述的分析結果同樣會顯示於該互動裝置21上。如此便完成本次檢測。

透過該後處理模組23可獲取受試者作答的各項訊息，並經分析後於該互動裝置21上顯現，以供受試者了解其作答表現，而該眼動儀22則記錄受試者作答過程中的邏輯思考能力，並透過該分析模組24及該行為資料庫241給予受試者適當的建議，本發明不需專員隨側在旁觀察，可節省人力及時間並降低人為因素的干擾，透過配置多個檢測系統2，還可一次對多個受試者進行檢測，泛用性高，此外，該後處理模組23的相關係數r分析可判斷受試者是否確實答題，以過濾無效的數據，避免運算資源的虛耗。

綜上所述，本發明透過眼動位置及運動訊息及該後處理模組23記錄的測驗數據，了解受試者在作答過程中的邏輯思考能力及對資訊的捕捉能力，並由該分數資料庫231及該行為資料庫241給出適當的行為建議，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

11‧‧‧準備步驟12‧‧‧測驗步驟13‧‧‧分析步驟2‧‧‧檢測系統21‧‧‧互動裝置22‧‧‧眼動儀23‧‧‧後處理模組231‧‧‧分數資料庫24‧‧‧分析模組241‧‧‧行為資料庫

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一流程圖，說明本發明邏輯思考能力之檢測方法之一實施例；圖2是一示意圖，說明本實施例中之一檢測系統；及圖3是一流程圖，說明本實施例之施行流程。

11‧‧‧準備步驟

12‧‧‧測驗步驟

13‧‧‧分析步驟

Claims

一種邏輯思考能力之檢測方法，適用於對一受試者進行測驗及分析，包含：一準備步驟，準備一檢測系統，該檢測系統包含一互動裝置、一眼動儀、一分析模組，及一後處理模組；一測驗步驟，該受試者操作該互動裝置進行測驗，以在該互動裝置上回答多個題目，每個題目包含複數選項，每個選項包含一第一資訊及一第二資訊，該受試者需選取該第一資訊能與該第二資訊相對應的選項，且不選取該第一資訊無法對應該第二資訊的選項，受試者每回答完一題目，便可獲得一得分，該題目之得分是由下列公式決定：S=(L-t)其中，S為得分，L為該題目的回答上限時間，t為該題目的回答時間，當受試者答錯該題目時，t直接為L，該後處理模組所紀錄之該等測驗數據，包括每一題目之得分、每一題目的回答時間，及答錯和答對的題目數量，該眼動儀測量並記錄該受試者在作該等題目時，眼球在該互動裝置上所注視的位置、停留時間及移動軌跡，該後處理模組紀錄受試者的多項測驗數據；及一分析步驟，該分析模組接收該眼動儀所記錄的眼球位置及運動訊息，並根據該眼球位置及運動訊息由一行為資料庫中尋找相對應的分析結果，再將該等分析結果顯示於該互動裝置上，該後處理模組可將該等測驗數據進行分析，且由一分數資料庫中尋找相對應的多個檢測結果，並將該等檢測結果顯示於該互動裝置上。
如請求項1所述邏輯思考能力之檢測方法，其中，在該測驗步驟中，每一題目的每一選項之第二資訊為一第一類別或一第二類別，每一選項可依該第一資訊及該第二資訊是否相對應，以及該第二資訊為第一類別或第二類別而區分為四種狀態，定義當該第二資訊為第一類別時，若該第一資訊及該第二資訊相對應則稱為第一狀態，若否，則稱為第二狀態，當該第二資訊為第二類別時，若該第一資訊及該第二資訊相對應則稱為第三狀態，若否，則稱為第四狀態，定義一相關係數如下：
其中，r為相關係數，n為題目總數，x及y分別為第一狀態至第四狀態中的其中兩種選項的回答時間，每一選項的回答時間等同於其所屬題目的回答時間，若相關係數的絕對值大於0.8，則代表高度相關，若相關係數的絕對值小於0.3，則稱為低度相關，在該分析步驟中，該後處理模組紀錄之該等測驗數據還包括該等選項之間的相關係數。
如請求項2所述的邏輯思考能力之檢測方法，其中，在該分析步驟中，該後處理模組對第一狀態和第二狀態、第一狀態和第三狀態、第二狀態和第四狀態，及第三狀態和第四狀態的選項進行相關係數計算，並依該等相關係數之高低，由該分數資料庫中尋找相對應的檢測結果，並顯示於該互動裝置上。
如請求項3所述的邏輯思考能力之檢測方法，其中，在分析步驟中，該後處理模組先對第一狀態和第四狀態及第二狀態和第三狀態的選項進行相關係數計算，當相關係數判定為低度相關時，則該受試者所提供之數據為無效數據，並結束該分析步驟。