臺灣博碩士論文加值系統

網際網路與電腦科技的進步，人們的學習由現實生活提升到了虛擬的空間中，應用虛擬的特性讓平常需到實驗室才有辦法進行的物理實驗或化學實驗，透過電腦的計算及重覆利用的特性在網路上讓學生進行學習與操作，因此發展出了虛擬實驗環境。

虛擬實驗在發展上主要以操作為主，也就是網頁教材搭配固定的實驗流程，利用程式工具實作出物理方面或化學方面的虛擬實驗教材，但這樣的實驗並無針對學生的操作做行為紀錄，所以無法去針對學生在實驗中所發生的一些錯誤的操作做導正或診斷的動作。

本研究提出針對虛擬實驗過程進行協助與診斷的理論，利用派翠網路的傳遞規則特性將實驗的步驟化成派翠網路模組，將學生的操作行為以知識指令做為紀錄的格式，並以該操作紀錄和標準實驗步驟做比較以得知學生在操作上的問題，在實驗過程中提供學生提示或協助，協助學生完成實驗。

Learning environment is made progress along with the development of network and computing technology .Physical and chemical experiments are able to be processed on the virtual environment through fast computation abilities and reuse of computers. That is the reason why the virtual experiment environment is proposed.

The virtual experiment relies mainly on operating in developing. That is, using the webpage and regular experiment procedure, utilizing the program tool to implement physics or chemicals virtual experiment learning materials. But, the student's operations in the experiment process are not recorded. The mistakes of student's operations in the experiment process can not be diagnosed.

In this thesis, the theory which offers aids and diagnosis during the virtual experiment process is proposed. The experiment steps are transformed into petri net model by using transmission rules of the petri net. Operating steps of the students are recorded in the form of knowledge instructions. Student's experiment steps are compared with standard experiment steps in order to diagnose and offer experiment suggestion.

目錄

摘要 i
Abstract ii
致謝 iii
目錄 iv
圖表目錄 vi
表格目錄 vii
第一章 緒論 1
1.1研究背景與動機 1
1.2研究目的 2
1.3論文架構 3
第二章 文獻探討 4
2.1電腦輔助教學 4
2.1.1 傳統教學 4
2.1.2電腦輔助教學 4
2.2虛擬實驗 5
2.3 派翠網路 6
2.3.1派翠網路理論 6
2.3.2派翠網路架構 7
2.3.3傳遞規則 8
2.4問題探討 10
第三章 虛擬實驗套用派翠網路 11
3.1 知識指令 11
3.2 派翠網路於虛擬實驗之應用 12
3.2.1派翠網路基本元件對應 12
3.2.2 狀態巨集 13
3.2.3 動作巨集 13
3.2.4 派翠網路實際應用 14
3.2.5 派翠網路活動紀錄表 19
3.3 錯誤型態分析 21
3.3.1 程序錯誤(Type-P) 22
3.3.2紀錄錯誤(Type-R) 26
3.3.3估測錯誤(Type-E) 26
3.3.4工具錯誤(Type-T) 27
第四章 系統設計 29
4.1實驗場景架構 29
4.2系統架構 29
4.3 演算法 32
4.3.1 實驗診斷演算法 32
4.3.2 提示及協助演算法 34
第五章 虛擬實驗診斷系統 36
5.1 實驗環境介紹 36
5.2 實驗結果分析 39
5.2.1 實驗教材與實驗對象 39
5.2.2實驗結果 40
第六章 結論 50
6.1結論 50
6.2未來工作 50
參考文獻 52
附錄 55


圖表目錄

圖表 2 1虛擬實驗架構中四個元件 5
圖表 2 2 虛擬實驗設計流程 6
圖表 2 3 典型派翠網路模組 7
圖表 2 4 一對一傳遞規則 8
圖表 2 5 一對多選擇架構 8
圖表 2 6 一對多平行架構 9
圖表 2 7 多對一選擇架構 9
圖表 2 8 多對一平行架構 9
圖表 3 1 狀態巨集 13
圖表 3 2 動作巨集 14
圖表 3 3 派翠網路模組 15
圖表 3 4 載入工具部分 16
圖表 3 5 測量及紀錄人重量部分 16
圖表 3 6 人執行自由落體及紀錄部分 17
圖表 3 7 測量及紀錄球重量部分 18
圖表 3 8 球執行自由落體及紀錄部分 18
圖表 3 9 回答問題解答部分 19
圖表 3 10 實驗步驟派翠網路模組 20
圖表 4 1 實驗場景架構圖 29
圖表 4 2 系統流程架構圖 30
圖表 5 1 實驗開始鍵 36
圖表 5 2 實驗系統畫面-自由落體實驗 36
圖表 5 3 系統提供實驗提示畫面 37
圖表 5 4 系統提供實驗協助前畫面 38
圖表 5 5 系統提供實驗協助後畫面 38
圖表 5 6 實驗結束診斷建議畫面 39
圖表 5 7 實驗程序錯誤次數比較 46
圖表 5 8 實驗紀錄錯誤次數比較 47
圖表 5 9 實驗總時間比較 48


表格目錄

表格 3 1 實驗步驟對應派翠網路紀錄表 20
表格 3 2 活動紀錄表 21
表格 3 3 檢查載入工具演算法 22
表格 3 4 檢查分支父節點錯誤演算法 23
表格 3 5 分支父節點錯誤範例 24
表格 3 6 檢查分支內部錯誤演算法 25
表格 3 7 分支內部順序錯誤範例 26
表格 3 8 檢查紀錄錯誤演算法 26
表格 3 9 檢查估測錯誤演算法 27
表格 3 10 檢查工具錯誤演算法 28
表格 4 1 實驗診斷演算法 32
表格 4 2 檢查程序錯誤演算法 33
表格 4 3 檢查紀錄錯誤演算法 33
表格 4 4 檢查工具錯誤演算法 34
表格 4 5 提示及協助演算法 35
表格 5 1 研究分組情形 41
表格 5 2 A組成績 42
表格 5 3 B組成績及實驗資料 43
表格 5 4 C組成績及實驗資料 44
表格 5 5 B組及C組程序錯誤統計 46
表格 5 6 B組及C組紀錄錯誤統計 46
表格 5 7 B組及C實驗時間統計 47
表格 5 8 四組分類比較表 49

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