合作學習是近幾十年來相當受到重視的學習方法，是一種結合教育學、社會心理學的一種分組教學設計，主要是利用小組成員的分工合作、互相支援進行學習，並利用小組本位的評核及群組競爭的心理感受以增進學習的成效。目前大部分的網路合作學習系統皆提供一個方便的網路環境供學生在線上進行理論課程的合作學習，卻鮮少探討如何建立一可在網路上進行實習儀器操作的合作式學習環境。
為將傳統合作式學習的六項特質（包含異質性分組、積極互賴、面對面的助長式互動、評鑑個人學習績效、人際技巧與團體歷程等特質）移植到網路合作學習的環境，本研究提出一具遠端3D虛擬儀器操作之網路合作式學習系統設計，以視訊格網（Access Grid）工具、具負載平衡的分解式SCORM學習管理平台及遠端控制參數傳遞技術（Remote Control Parameter Delivering）設計系統架構並整合網路合作式學習環境。所提出的網路合作式學習系統不僅可提供小組成員在網路上面對面的操作3D虛擬儀器，並提供小組成員共同討論及操控3D益智遊戲，藉此培養小組成員間的積極互賴特質（Positive interdependence）。除上述功能之外，系統尚提供（1）成員面對面的語音溝通（2）即時文字交談（3）電子白板的教學（4）SCORM教材的分享（5）團體學習歷程的紀錄（6）個人學習績效的評鑑等功能。

The collaborative learning approach has in the past decades gained significant recognition. It is a group instruction design which combines education theory and social psychology. The division of responsibilities between members of the group so they can learn from helping each other, the boosting of study results through group-based assessment coupled with spirit of competition between groups - these all foster an atmosphere of collaboration in study that improves the overall learning experience. Most web-based collaborative learning systems today provide a network environment that is conducive to the students’ online study of theory based curriculums in a collaborative learning format. Few however examine how a network based collaborative environment involving the practical operation of instrumentation can be established.
To transplant the six characteristics of traditional collaborative learning (including characteristics such as heterogeneous grouping, positive interdependence, positive face-to-face interaction, individual learning performance assessments, social skills and the group process) into the network collaborative learning environment, this paper proposes the design of a network collaborative learning system using remotely operated 3D virtual instruments and a learning management system with load-balancing function. The proposed web-based collaborative learning system does not only provide group members with direct personal experience of 3D virtual instruments operation (related 3D simulators include digital multi-meters, power sources, signal sources, oscilloscopes etc.), but also allow them to discuss and operate 3D puzzle games, building up the positive interdependence between the group members.
Beyond the functionalities mentioned above, the system also provides additional functions including (1) face-to-face voice communications (2) real-time text chat (3) electronic whiteboard instruction (4) SCORM learning content sharing (5) recording of the group learning process (6) individual learning performance assessment. This means that the proposed system structure and functionalities are a true translation of traditional collaborative characteristics into an Internet-based collaborative learning environment.
Keywords：Collaborative learning, virtual instruments, Access Grid

第一章 緒論 1
1.1前言 1
1.2 研究動機 1
1.3 研究目的 2
第二章 文獻探討 4
2.1 合作式學習 4
2.1.1 個別學習與競爭學習 4
2.1.2 提倡合作學習的理由 7
2.1.3 傳統學習團體和合作學習團體的比較 8
2.1.4 合作學習六項特質 9
2.2 數位學習標準 12
2.2.1 分享式內容物件模型（SCORM） 13
2.2.2 SCORM目標 14
2.2.3 SCORM架構 15
2.2.3.1概觀(Overview) 16
2.2.3.2 內容聚合模型(Content Aggregation Model) 16
2.2.3.3 執行環境 (Run-Time Environment) 22
2.2.3.4 教材順序導引 (Sequencing and Navigation) 24
2.3 格網運算 25
2.3.1 格網的定義 25
2.3.2 格網發展 27
2.3.3 視訊格網（Access Grid）架構 28
2.3.4 Access Grid 的特色與應用 32
2.4 虛擬場景設計 35
2.4.1 虛擬實境（Virtual Reality）簡介與特性 35
2.4.2 建置軟體與環境 37
第三章 系統分析與規劃 39
3.1 具負載平衡的SCORM學習管理平台 39
3.1.1 負載平衡機制 40
3.1.2 以Web Service為導向的LCMS Broker 41
3.1.3 URL Rewrite 43
3.2 合作式學習 44
3.2.1 異質性分組 46
3.2.2 個人學習績效評量 47
3.3 整合負載平衡SCORM學習平台之網路學習架構 48
3.4 合作學習平台 49
3.4.1 視訊會議系統 51
3.4.2 遠距共享系統 52
3.5遠端操控之3D虛擬儀器及互動式3D益智遊戲設計 55
3.5.1 ActiveX嵌入式技術 55
3.5.2 虛擬物件與學習者的互動 56
3.6 系統功能架構圖 58
第四章 系統建構方式 62
4.1系統工作平台 62
4.2系統發展軟體 63
4.3系統的建構 64
4.3.1 入口網站 64
4.3.1.1 群聚異質性分組 65
4.3.2 分解式SCORM學習平台 69
4.3.2.1 符合SCORM規範的理論教材 69
4.3.2.2 個人學習績效測驗 71
4.3.3 合作學習平台 74
4.3.3.1 遠距視訊與音訊 75
4.3.3.2 遠距共享工具 76
4.3.4 後端資料庫 78
4.4 系統畫面 79
4.5具負載平衡的分解式SCORM學習平台測試 88
4.5.1系統測試環境 89
4.5.2負載平衡機制分析 90
4.5合作式學習問卷調查 94
4.5.1問卷設計 94
4.5.2 問卷結果分析 95
第五章 結論 102
5.1 貢獻 102
5.2 未來展望與期許 103
參考文獻 105

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