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研究生:林為光
研究生(外文):Wei-Guang Lin
論文名稱:不同虛擬實境多媒體設計輔助對國小學童體積概念學習效益之研究
論文名稱(外文):The Research Of Learning Effectiveness About Different Virtual Reality Media Designs Aid Students' Concept About Volume In Elementary
指導教授:王曉璿王曉璿引用關係
指導教授(外文):Hsiao-shen Wang
口試委員:羅豪章朱延平
口試委員(外文):Hao-Chang LoYen-Ping Chu
口試日期:2010/12/28
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺中教育大學
系所名稱:數位內容科技學系碩士班
學門:電算機學門
學類:電算機應用學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2011
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:131
中文關鍵詞:擴增實境虛擬實境資訊科技融入教學體積教學
外文關鍵詞:Augmented Reality (AR)Virtual Reality (VR)Information Technology Integrated InstructionVolume Concept Teaching
相關次數:
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本研究主要探討不同虛擬實境軟體(擴增實境與虛擬實境),對國小體積概念課程學習效益之狀況。經由準實驗研究、前後測資料收集,及一個月後的延後測驗,以瞭解學生在不同虛擬實境多媒體下學習成效是否有所差異,以期提供研究及教育界參考。
本研究對象為台中某一所國小五年級學生,兩班各有31人,區分為擴增實境組與虛擬實境組兩組。排除無效樣本,兩組各為29人。經過四節課的實驗教學後,經由描述統計、共變數分析、獨立樣本t檢定等統計方法,對前測、後測,與延後測資料進行分析。
本研究結論如下:
1. 應用不同虛擬實境軟體對體積概念教學後的學習成效並無顯著差異。
2. 應用虛擬實境軟體比擴增實境軟體學習,讓學生較能建立更完整長久的體積課程概念。
3. 應用擴增實境軟體比虛擬實境軟體,讓學生在體積概念課程的學習較可以引起學習興趣。
4. 應用擴增實境軟體與虛擬實境軟體皆讓學生於體積的透視圖概念有強烈印象。
The purpose of the research is to explore the effect of using different Virtual coursewares (Augmented Reality and Virtual Reality, AR and VR) in mathematic volume instruction of elementary schools curriculum. The quasi-experimental study was used in the study and measured by pretest, posttest and one month later posttest to understand the learning effect of the research.
Two fifth grade classes participated in this research, each class having 29 students, were divided into two groups, AR and VR Groups. After the teaching experiment of four classes, descriptive statistics, analysis of covariance, t test statistical methods were used to analyze pretest, posttest, and delayed posttest data.
Several conclusions in this study are as follows.
a. There are no learning differences between students in AR and VR groups.
b. The students in VR group can built up more complete and permanent concept about volume than the students in AR group.
c. The students in AR group have the better learning motivation than the students in VR group.
d. Both of the students in AR and VR groups make a deep impression on a perspective drawing of volume after teaching experiment.
目 次
第一章 緒論 1
第一節 研究背景與動機 1
第二節 研究目的 2
第三節 研究範圍與限制 3
第二章 文獻探討 5
第一節 擴增實境與虛擬實境 5
一、 擴增實境的定義 5
二、 擴增實境的技術 7
三、 擴增實境與虛擬實境的比較 13
四、 擴增實境的運用 16
第二節 資訊融入教學 21
一、 資訊科技融入教學 21
二、 資訊融入教學的意義 22
三、 資訊科技融入教學與教學的層級 26
四、 資訊科技融入教學的分類 28
五、 電腦輔助教學(CAI) 29
第三節 體積概念課程學習 31
一、 國內體積教育與教材 31
二、 體積概念的學習困難與問題 38
三、 資訊科技融入體積教學的研究 40
第三章 研究方法 47
第一節 研究架構與設計 47
一、 研究架構 47
二、 實驗設計 50
第二節 研究對象 50
第三節 研究工具 51
一、 體積概念教學前評量 51
二、 數學能力評量 52
三、 體積概念教學 52
四、 體積概念教材 53
五、 體積概念教學後評量 61
六、 體積概念教學延後評量 62
七、 學生回饋單 63
第四節 研究程序 63
一、 準備階段 64
二、 實驗處理階段 65
三、 完成階段 65
第五節 研究假設 65
第六節 資料處理 66
一、 量化分析 66
二、 質性分析 67
第四章 結果與討論 69
第一節 實驗樣本之基本資料分析 69
一、 實驗對象數學能力評量同質性考驗 69
二、 體積概念前測同質性考驗 70
第二節 不同多媒體教學之成效分析 72
一、 兩組後測成績比較 72
二、 兩組體積後測成績共變數分析 72
三、 兩組體積延後測成績共變數分析 73
四、 兩組體積延後測與後測的共變數分析 74
五、 小結 75
第三節 不同多媒體教學於不同體積概念分析 76
一、 兩組體積基本概念之共變數分析 76
二、 兩組體積面與面的關係之共變數分析 77
三、 兩組體積的表面積計算之共變數分析 80
四、 小結 83
第四節 學生回饋單分析 84
一、 擴增實境組的回饋單統計分析 84
二、 虛擬實境組的回饋單統計分析 88
三、 小結 91
第五章 結論與建議 93
第一節 結論 93
一、 擴增實境與虛擬實境對於體積教學後的學習成效並無顯著的差異 95
二、 虛擬實境比擴增實境能建立更完整長久的體積課程概念 95
三、 擴增實境比虛擬實境可以引起學生於體積概念課程的學習興趣 96
四、 擴增實境與虛擬實境軟體皆讓學生於體積的透視圖概念有強烈印象 98
第二節 建議 99
一、 資訊科技融入教學的建議 99
二、 未來研究的建議 101
參考文獻 103
壹、中文參考文獻 103
貳、英文參考文獻 106
附錄一 前測測驗卷 108
附錄二 後測測驗卷 109
附錄三 南一國小數學第九冊第五單元:長方體和正方體 110
附錄四 擴增實境組學生回饋卷 130
附錄五 虛擬實境組學生回饋卷 131

表 目 次
表1-1-1 碩博士論文網,有關擴增實境資料之份數 2
表2-2-2 「資訊科技融入教學」之意義摘要表 23
表2-2-2 資訊科技融入課程教學的七等級架構表 27
表2-2-3 資訊科技融入教學的分類 28
表2-2-4 不同類型的電腦輔助教學 30
表2-3-1 九年一貫體積相關之能力指標表 32
表2-3-2 康軒五六年級體積課程列表 33
表2-3-3 翰林五六年級體積課程列表 35
表2-3-4 南一五六年級體積課程列表 36
表2-3-5 體積概念與相關問題的整理(徐存姮,2003) 38
表3-1-1 研究實驗設計模式 50
表3-2-1 研究對象樣本人數一覽表 51
表3-3-1前測雙向細目表 52
表3-3-2 「正方體和長方體」體積概念教學單元的教學重點 53
表3-3-3 不同體積多媒體教材介面及功能 54
表3-3-4 不同體積多媒體教材功能展示 56
表3-3-5不同教學單元的多媒體教材 57
表3-3-6 不同多媒體教材實施畫面 61
表3-3-7 後測雙向細目表 62
表3-3-8 延後測雙向細目表 63
表4-1-1 實驗對象樣本人數一覽表 69
表4-1-2 兩組定期測驗成績描述統計量表 70
表4-1-3 兩組定期測驗成績t檢定摘要表 70
表4-1-4 兩組前測成績描述統計量表 71
表4-1-5 兩組前測成績t檢定摘要表 71
表4-2-1 兩組前後測成績描述統計量表 72
表4-2-2 兩組學生後測成績差異性共變數分析摘要表 73
表4-2-3 兩組學生延後測驗與前測差異性共變數分析摘要表 74
表4-2-4 兩組學生延後測驗與後測差異性共變數分析摘要表 75
表4-3-1 兩組學生體積概念差異性共變數分析摘要表 77
表4-3-2 兩組學生面與面的關係差異性共變數分析摘要表(前測-後測) 78
表4-3-3 兩組學生面與面的關係差異性共變數分析摘要表(前測-延後測) 79
表4-3-4 兩組學生面與面的關係差異性共變數分析摘要表(後測-延後測) 80
表4-3-5 兩組學生表面積計算差異性共變數分析摘要表(前測-後測) 81
表4-3-6 兩組學生表面積計算差異性共變數分析摘要表(前測-延後測) 82
表4-3-7 兩組學生表面積計算差異性共變數分析摘要表(後測-延後測) 83
表4-4-1 擴增實境組學生回饋單統計摘要表 86
表4-4-2 虛擬實境組學生回饋單統計摘要表 89
表5-1-1 研究假設的虛無假設列表 93
表5-1-2 不同虛擬實境設計對單元評估表 95
表5-1-3 擴增實境組與虛擬實境組的學生學習興趣比較 97


圖 目 次
圖2-1-1真實─虛擬連續量表 5
圖2-1-2 阿凡達影片利用3D物件混合環境 6
圖2-1-3 光學標誌追蹤 7
圖2-1-4 實體影像辨識 8
圖2-1-5 利用擴增實境扮演電影中的超級英雄 8
圖2-1-6 光學標誌追蹤應用於擴增實境流程 9
圖2-1-7 光學式透視 9
圖2-1-8 戰鬥飛行員的儀表數據 10
圖2-1-9 視訊式透視 10
圖2-1-10 戲劇中使用綠幕的原本場景 11
圖2-1-11 戲劇使用綠幕的合成後的場景 11
圖2-1-12 利用LCD的擴增實境 12
圖2-1-13 利用手持顯示器(HHD)顯示方位、地標 12
圖2-1-14 頭戴式顯示器(HMD) 13
圖2-1-15 虛擬實境 13
圖2-1-16 虛擬實境三「I」要素 14
圖2-1-17 真實─虛擬連續量表 15
圖2-1-18 Virtuoso大師的藝術史課 16
圖2-1-19 隱形寶貝 17
圖2-1-20 我是鋼鐵人 18
圖2-1-21 擴增實境應用於建築 19
圖2-1-22 擴增實境應用於聲音互動 20
圖2-2-1 電腦、資訊科技、科技包含範圍 22
圖2-3-1 研究中所用體積概念的問題(1) 39
圖2-3-2 研究中所用體積概念的問題(2) 39
圖2-3-3 U-learning運用於體積教學 40
圖2-3-4 學者楊淑菁所使用的貝氏網路 41
圖2-3-5 以知識結構與貝氏網路設計的電腦適性測驗 42
圖2-3-6 資訊融入表面積教學 42
圖2-3-7 資訊融入體積教學 43
圖2-3-8 學者楊儒仁所用電腦補助教學 44
圖3-1-1 研究架構圖 48
圖3-3-1 體積概念教材配合教學 54
圖3-4-1 研究流程圖 64
圖4-4-1 擴增實境組回饋單教學單元長條圖 88
圖4-4-2 虛擬實境組回饋單教學單元長條圖 91
圖5-1-1 擴增實境會因定位marker的角度而無法完全顯示虛擬物件 96
圖5-1-2 風靡全球的迪士尼卡通 98
圖5-1-3 擴增實境(左)與虛擬實境(右)多媒體教材在透視圖上的效果 99
中文參考文獻
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