中文摘要

在國小自然與生活領域「昆蟲的一生」單元的飼養教學活動中，學童在課堂時間內飼養的過程經常會面臨昆蟲死亡或是錯失許多觀察、紀錄的重要時刻，且課堂時間有限，可能無法涵蓋完整的昆蟲生命週期，如何在短時間內觀察到昆蟲的一生變化，一直是自然與生活領域教師在教學上的難題。
本研究的主要目的在研究利用網路遊戲結合虛擬實境等技術，建置一個蝴蝶虛擬飼養遊戲，設計使用者操作介面、線上說明和飼養功能，並結合自然與生活領域教學課程，以最接近真實飼養活動的方式設計，並加入主動探究和自由操控的互動功能功能，以增進學習者對於飼養昆蟲的學習效果。本研究並設計相對應的教學策略以及教學活動，提供自然與生活領域教師實務上之輔助教學教材。
蝴蝶虛擬飼養遊戲之設計，除了結合國小自然科「昆蟲的一生」學習單元之教材內容，並根據教學目標來設計教學策略與教學活動，以協助學生有效提升學習效果。本研究透過教學實驗及成效評估，分析研究結果能否達成有效提升自然與生活領域「昆蟲的一生」單元學習成效之目的。
研究結果顯示，於教學實驗後學生的學習成效有顯著的提升。問卷調查結果，教師與受測學生皆肯定蝴蝶虛擬飼養遊戲是一種有用的教學工具，並能提升對於飼養的相關知識與學習成效。


關鍵詞：網路遊戲、昆蟲的一生、虛擬實境

Abstract

“The Life of an Insect” is a breeding insects teaching unit in the field of natute and living science in the elementary school. During classroom instruction, students often face death of the insects or miss some important observation and significant recording.Besides , the limited time in the class can’t cover. Life cycles of insect . To observe the complete life cycle of insects in a short period of time is usually a problem to teachers.

The main purpose of this research is for web games, database and virtual reality. To build a virtual network of breeding butterfly, the user designs the interface, putting online instructions and the breeding illustration. With the combination of science learning, the design will include the insect life cycle with functions of exploring, researching and self-manipulating to enhance the individual’s interest and motivation of learning effect. With the device of corresponding learning and teaching activities, educators are provided with more substantial teaching materials in the field of natural and living sciences.

The virtual butterfly network breeding system is established with the combination of elementary science learning units on insects’ life cycle; and the teaching objectives are based on the teaching strategies and activities. Thus, the students are assisted to achieve their learning goal more effectively. Finally, through the teaching experimentation and evaluation, the analysis result demonstrates the feasibility of the system’s ability to achieve effective learning in natural science.

The result showed that the experiment test had significantly enhanced the students learning. Based on survey result, teachers and students confirmed that the use of a virtual network of breeding butterfly is a useful tool in teaching. It also enhances related knowledge and learning effects on the breeding cycle of insects.

Keyword：on-line game, the life of an insect,virtual reality

目 錄
致謝............................ Ⅰ
中文摘要........................ Ⅱ
英文摘要........................ Ⅲ
第一章 緒論........................01
第一節 研究動機................01
第二節 研究目的................03
第三節 名詞釋義................04
第四節 研究範圍與限制.......... 05
壹、研究範圍...............05
貳、研究限制...............06
第二章 文獻探討.....................08
第一節 蝴蝶生態.................08
第二節 網路遊戲.................10
壹、連線遊戲................10
貳、網頁遊戲................11
第三節 虛擬實境.................13
壹、虛擬實境的要素..........13
貳、虛擬實境系統的分類.......15
第四節 遊戲式學習...............17
第三章 系統規劃與實作................20
第一節 系統環境.................20
第二節 模型規劃.................22
壹、飼養箱.................22
貳、食草植物...............23
參、蝴蝶種類..............24
第三節 模型製作與互動設定.......25
壹、飼養箱的模型...........26
貳、食草植物的模型.........28
參、蝴蝶的幼蟲模型........29
肆、蝴蝶的成蝶模型........34
伍、場景的碰撞設定........37
第四節 生命週期模擬與資料庫設計...38
壹、蝴蝶生命週期模擬.........39
貳、資料庫設計………................41
第四章 教學實驗設計................43
第一節 研究對象................43
第二節 實驗設計................45
第三節 研究工具...............49
第五章 實驗結果與討論..............56
第一節 實驗過程...............56
第二節 資料處理................58
第三節 實驗結果與分析.........61
壹、前測資料分析.........61
貳、實驗組前、後測學習成就差異.......62
參、對照組前、後測學習成就差異......63
肆、實驗組與對照組前、後測學習成就差異..65
伍、不同性別後測成績之雙因子共變數分析..69
陸、實驗組之問卷調查資料統計...........70
第六章 結論與建議............................74
第一節 結論……..........................74
第二節 建議……..........................75
參考文獻....................................76
附錄一 學習成就測驗試卷.......................79
附錄二 蝴蝶虛擬飼養遊戲使用態度問卷………......81


圖 目 錄

圖2-1 虛擬實境三要素..................................13
圖3-1 真實的飼養箱....................................22
圖3-2 3D建模的工作流程.................................25
圖3-3 飼養箱模型......................................26
圖3-4 飼養箱攝影機的控制程式............................27
圖3-5 透空效果........................................28
圖3-6 在3Ds Max建構的無尾鳳蝶幼蟲模型...................30
圖3-7 在3Ds Max建構完成貼圖的無尾鳳蝶幼蟲模型............31
圖3-8 幼蟲模型的移動與碰撞控制程式片段...................34
圖3-9 成蝶模型的基本型態...............................35
圖3-10成蝶模型的動態設定...............................36
圖3-11飼養箱中的Grid碰撞範圍.......................... 37
圖3-12擬蝴蝶虛飼養遊戲系統架構圖........................38
圖3-13商城選購圖..................................... 40
圖3-14生命週期模擬示意圖.............................. 41
圖4-1 研究流程圖..................................... 48
圖4-2 試題編制流程圖.................................. 55
圖5-1 上課情形（一）.................................. 57
圖5-2 上課情形（二）.................................. 57
圖5-3 上課情形（三）.................................. 57
圖5-4 上課情形（四）................................. 57



表 目 錄

表1-1 國小自然科「昆蟲的一生」相關教科書單元.............. 5
表3-1 食草植物規劃列表................................................... 23
表3-2 蝴蝶種類規劃列表................................. 24
表3-3 食草的3D模型......................................29
表3-4 蝴蝶幼蟲的3D模型...................................32
表3-5 蝴蝶成蟲的3D模型...................................36
表3-6蝴蝶生命週期表......................................39
表3-7蝴蝶各階段天敵……...................................39
表4-1 研究樣本人數表......................................44
表4-2 前、後測之實驗設計模式...............................45
表4-3 研究架構表.........................................46
表4-4 學習成就測驗預試題目試題項目分析......................51
表4-5 學習成就測驗預試試題鑑別度判斷標準................... 53
表4-6 學習成就測驗雙向細目表..............................54
表5-1 Cronbach α係數.................................. 58
表5-2 Cronbach α係數的分析標準...........................59
表5-3 實驗組與對照組前測分數Levene檢定分析.................61
表5-4 實驗組與對照組前測分數獨立樣本T檢定分析摘要表..........62
表5-5 實驗組學習成就成對樣本統計摘要表…................... 62
表5-6 實驗組學習成就成對樣本T檢定分析摘要表................ 63
表5-7 對照組學習成就成對樣本統計摘要表......................64
表5-8 實驗組前-後測學習成就成對樣本T檢定分析摘要表...........64
表5-9實驗組與對照組前、後測平均t考驗........................65
表5-10實驗組與對照組前、後測平均數分析表....................66
表5-11實驗組與對照組學習成就後測變異數同質性檢定摘要表........67
表5-12實驗組與對照組學習成就測驗變異數同質性檢定摘要表....... 68
表5-13實驗組與對照組學習成就測驗敘述統計摘要表.............. 68
表5-14實驗組與對照組在學習成就測驗之單因子共變數分析摘要表.....69
表5-15不同性別於實驗組與對照組後測成績之雙因子共變數分析摘要表..70
表5-16實驗組系統問卷調查資料統計表..........................71

參考文獻
一、中文部分

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二、英文部分

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