臺師大研究表情分析 從學生臉部表情變化分析學習成效

臺師大教授邱美虹的團隊研究學生臉部表情變化與學習成效之間的關係。（國科會提供／林志成臺北傳真）

在國科會支持下，臺師大科學教育研究所特聘教授邱美虹，運用荷蘭臉部辨識與表情分析軟體(FaceReader)，發現學生學習科學概念時臉部的微表情（即持續不超過0.5秒之臉部表情）狀態不同，這些瞬間改變的微表情，有助於研究者辨識學生的理解程度高低。

絕大多數時候，人們都是無意識地經由臉部表情傳達心情，因此，豐富的臉部表情也成爲能透視他人想法的窗口。在科學教育研究中，分析學生學習當下的表情也成爲理解其學習成效的一種方法。

邱美虹的研究團隊使用臉部表情分析軟體蒐集我國高中學生和大學生面對不同科學現象所產生的臉部表情變化，尤其是當學生看到與其預期不符的科學現象所產生的反差表情，再與學生後續的科學學習及理解作爲比對。

結果發現：學生學習科學概念時臉部的微表情狀態不同，這些瞬間改變的微表情，有助於研究者辨識學生的理解程度高低，未來也可以協助教師研發課堂上的適當的教學素材，幫助程度不同的學生並給予適當指導。

邱美虹教授團隊運用沸水停止加熱後，以冰塊降溫導致沸水瓶內氣體壓力降低，水再次沸騰的反直覺式實驗，引發學生對壓力、沸點等既有概念的質疑。

研究發現，學生面對冰塊降溫卻反使水再次沸騰的反直覺現象產生許多微表情，且學生臉部微表情與其科學概念的改變有密切關係，若團隊替換其他反直覺實驗，也出現相同結果，因此研究發現並不侷限於單一實驗或科學概念。

邱美虹教授團隊依據人類六大主要表情（快樂、驚訝、噁心、難過、憤怒及害怕）進行統計決策樹分析後也發現，驚訝、難過、噁心等三種主要表情，是預測學生科學概念會否改變的關鍵表情。尤其負面表情是預測學生會改變科學概念的重要指標，這與過去認爲正面表情纔是代表學習發生的結論有所不同。