以設計思考開發運用臉部表情辨識學習狀態之非同步遠距教學系統

Development of an Asynchronous Distance Teaching System that Uses Facial Expression Recognition to Study Learning Status Based on Design Thinking

徐濟世(Jih-Shih Hsu)；蔡文龍(Wen-Lung Tsai)

設計思考 ； 價值主張 ； 顧客旅程地圖 ； 臉部表情辨識 ； 非同步遠距教學 ； Design thinking ； value proposition ； customer journey map ； facial expression recognition ； asynchronous distance teaching

科技管理學刊

26卷2期（2021 / 12 / 01）

25 - 53

繁體中文

因疫情影響，國內外各教學單位進入線上教學，研究者所處教學單位以非同步遠距教學進行授課，讓學生上課不受時間與空間的限制。但因師生無法即時面對面溝通，教師難以掌握學生學習狀態。過去研究大多使用設計思考與價值主張探討行銷價值、消費者需求、定義產品服務與價值，卻鮮少研究以設計思考與價值主張將顧客不可或缺的需求實作成產品服務。本研究以設計思考開發運用臉部表情辨識學習狀態之非同步遠距教學系統解決教師的問題。研究方法採用設計思考的同理、定義、發想、原型與測試五個步驟，配合同理心地圖、人物誌與顧客旅程地圖定義教師進行非同步遠距教學時產生的任務與痛點，並透過價值主張提出：一、人臉辨識結合測驗系統；二、線上課程時間軸結合臉部表情辨識分析學生學習歷程解決任務痛點與獲益；經由質性訪談歸納臉部表情於非同步遠距中所代表的意義，以利教師理解學生的學習狀態。研究結果發現透過設計思考以人為本設計、臉部表情辨識與非同步遠距教學進行整合跨領域創新應用與產品設計，且透過SUS系統易用性量表統計系統平均分數為91以上達到優秀等級。本研究跨域採用設計思考與價值主張建置創新且符合用戶需求的產品服務之實作經驗，可供後續研究者參考。

Due to the epidemic, all educational institutions around the world have suspended classes and resorted to online teaching. The educational institution, where the researcher works, conducts asynchronous distance teaching, allowing students to attend classes anytime and anywhere without time and space restrictions. However, the inability of students to have face-to-face and real-time communication with teachers poses a challenge in determining students' learning status. Most researchers in the past fundamentally employed design thinking and value proposition to discuss marketing values and consumer demands, and define product services and values. Meanwhile, only a few researches adopted them to incorporate customers' indispensable needs into products and services. To solve the problems of teachers, this study used design thinking to develop an asynchronous distance teaching system that employed facial expressions to identify the learning statuses of students. Further, the research method adopted five steps of design thinking: empathy, definition, thinking, prototyping, and testing. First of all, an empathy map, a persona, and a customer journey map were used to define the tasks and pain points generated by teachers in asynchronous distance teaching. Through value proposition, the following was put forward: (1) a face recognition integrated test system; (2) the online course timeline combined with facial expression recognition to analyze the learning process of students, solve the task pain points and benefit from the finding. The system used qualitative interviews to summarize the meaning of facial expressions in asynchronous distance teaching to help teachers understand the students' learning status. The research results showed that through integrating human-centered design thinking and facial expression recognition, asynchronous distance teaching in interdisciplinary innovation and product design. Noteworthily, the average score of SUS was 91 or above, indicating an excellent grade. Furthermore, the practical experience from this study could be provided as a reference for subsequent research-adopting design thinking and value proposition to build an innovative and cross-domain product and service, which addressed user needs.

1. 王聖銘,黃絜如,林書瑄(2019)。發展面試互動情緒感知與評量機器人之設計思考。數位學習科技期刊，11(2)，87-114。
   連結：
2. 林甘敏,陳年興(2002)。網路大學學習問題探討。資訊管理研究，4(2)，65-86。
   連結：
3. 邱郁文,林益民,施東河(2007)。系統特性、任務特性與電腦自我效能對個人線上學習行為傾向影響。電子商務學報，9(2)，235-266。
   連結：
4. 張菀珍,陳景章(2019)。大學生應用臉部情緒感知適性行動學習系統於高齡服務學習成效之探究。人文社會學報，15(4)，283-319。
   連結：
5. 陳靖惠,林明杰,方世杰,商育綸(2018)。健康照護服務生態系統之生成與發展：價值共創觀點。科技管理學刊，23(2)，1-30。
   連結：
6. 黃彥智,李振宇(2017)。激勵專案團隊創新：獎酬與團隊學習導向在新產品開發的角色。科技管理學刊，22(4)，57-86。
   連結：
7. 劉哲宏,洪榮臨,劉馨玫(2018)。創新服務設計運用於臺南老屋再造之研究。科技管理學刊，23(3)，35-68。
   連結：
8. Bradley, C.,Oliveira, L.,Birrell, S.,Cain, R.(2021).A new perspective on personas and customer journey maps: Proposing systemic UX.International Journal of Human-Computer Studies,148,1-17.
9. D’Mello, Sidney K.,Craig, Scotty D.,Witherspoon, Amy,McDaniel, Bethany,Graesser, Arthur(2008).Automatic detection of learner’s affect from conversational cues.User Modeling and User-Adapted Interaction,18,45-80.
10. Ekman, P.,Friesen, W. V.(1971).Constants across cultures in the face and emotion.Journal of Personality and Social Psychology,17(2),124-129.
11. Goodwin, K.(2009).Designing for the Digital Age: How to Create Human-Centered Products and Services.Wiley.
12. Hoover, C.(2018), “Human-Centered Design vs. Design-Thinking: How They’re Different and How to Use Them Together to Create Lasting Change ” , MovingWorlds.org, From：https://blog.movingworlds.org/human-centered-design-vs-design-thinking-how-theyre-different-and-how-to-use-them-together-to-create-lasting-change.
13. Miaskiewicz, T.,Kozar, K. A.(2011).Personas and user-centered design: how can personas benefit product design processes?.Design Studies,32(5),417-430.
14. Picard, R. W.(2000).Toward computers that recognize and respond to user emotion.IBM Systems Journal,39(3-4),705-719.
15. 吳冠瑢、賴昱彣、陳兪帆、張允豪(2020)，「防疫期間的遠距教學方式的分析改善與未來展望」，記疫 COVID19，取自：https://covid19.nctu.edu.tw/article/4376。
16. 周宜芳（譯）,Leifer, Larry,Lewrick, Michael,Link, Patrick(2019).設計思考全攻略：概念 X 流程 X 工具 X 團隊,史丹佛最受歡迎的商業設計課一次就上手.台北:天下雜誌.
17. 季晶晶（譯）,Osterwalder, Alex,Pigneur, Yves,Bernarda, Greg,Smith, Alan,Papadakos, Trish(2017).價值主張年代：設計思考 X 顧客不可或缺的需求.台北:天下雜誌.
18. 林敏勤(2016)。國立中興大學資訊管理研究所。
19. 連育仁(2021)，「疫情與後疫情時代的複合教學準備與實踐」，聯合新聞網，取自：https://udn.com/news/story/6887/5571335
20. 連瑀琁,楊俊明,黃鼎豪(2019)。以同理貫穿於設計思考流程之探討－以明志科技大學大一設計思考課程為例。工業設計，46(2)，60-65。
21. 彭擎 (2020) ，「以「使用者」為中心的設計思考 5 步驟」，方格子，取自：https://vocus.cc/@outofdesign/5e4fc7ccfd897800013b19ae。
22. 微軟(2022)，「臉部辨識 | Microsoft Azure」，微軟，取自：https://azure.microsoft.com/zhtw/services/cognitive-services/face/
23. 微軟 (2021) ，「臉部 REST API 參考 -Azure 認知服務」，微軟，取自：https://docs.microsoft.com/zh-tw/rest/api/face/。

1. 蔡宗霖(2022)。創業機會創造之探討：以設計思考之觀點。科技管理學刊，27(2)，119-138。
2. 陳曉靚(2022)。灰色GM（0,N）模型於傳統教學與遠距教學之學習成效、學習滿意度與閱讀理解力影響因子之分析。計量管理期刊，19(2)，49-68。
3. 歐素華(2022)。價值鏈結：由設計思考創新金融服務。科技管理學刊，27(2)，63-91。
4. 謝佩珊,張惠雯(2022)。應用遊戲化於服務設計提高顧客滿意度與忠誠度：以海墘民宿為例。科技管理學刊，27(2)，93-117。
5. 鄭辰仰,楊蒨旻,陳凱瀛,林碧郁(2022)。Exploring the Development of Design Thinking Based on Main Path Analysis。科技管理學刊，27(2)，27-62。
6. 周信輝(2022)。商業生態系統發展基礎之服務設計思考。科技管理學刊，27(2)，1-25。
7. (2024)。設計本位學習導入經典教育提升醫學大學學生自我效能：以論語為例。通識教育學刊，33，65-126。