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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:唐聖傑
研究生(外文):Sheng-Chieh Tang
論文名稱:擴增實境結合行動裝置之應用程式研究與創作-以兒童多媒體學習為例
論文名稱(外文):Augmented Reality of Android Application-An Example of Children’s Dual-Code Learning
指導教授:李來春李來春引用關係
指導教授(外文):Lai-Chung Lee
口試委員:葉正聖鄭建文陳圳卿
口試委員(外文):Cheng Cheng YehChien-Wen ChengChun-Ching Chen
口試日期:2012-07-24
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:互動媒體設計研究所
學門:設計學門
學類:視覺傳達設計學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:107
中文關鍵詞:擴增實境QCAR行動裝置多媒體學習互動媒體設計樂高積木
外文關鍵詞:QualcommAugmented RealityMobile DeviceDual-Code LearningLEGOInteractive Media Design
相關次數:
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全球教育體制逐漸開始融合E化的概念,固有的教學型態已經邁入逐漸轉型的時代。在過去研究中發現,由於教學環境與特性的不同,造成一直無法準確的整合出一套應用於數位教學中的數位操作學習平台。在近代多媒體學習理論中,研究學者也發現近代學者認為多媒體學習,對於兒童在學習困難與複雜的知識方面是有阻礙的,主要是因為兒童的認知與人格特質的不同,所以必須針對兒童的認知去設計學習內容,研究學者發現兒童在傳統教學上存在的問題,由於在教學上平面的圖片有時不能讓兒童明白實際的事件、場景及環境,造成學習上的困難,尤其是自然科學方面的實驗往往因為安全性、以及教材準備不易等原因,造成自然科學實驗課程中,只能透過老師講解圖片和文字的口述方式教學,造成兒童體驗降低。
近年來行動裝置已經逐漸佔據了人們生活的重心,直覺化的操作與數位內容得特性,使得兒童在學習興趣方面有所提升。在遊戲開發初期與專家討論結果,決定將遊戲內容結合可操作組合的樂高積木為創作元素,藉此提升兒童創造力與想像力,並利用擴增實境(Augmented Reality, AR)的多媒體回饋情境提升兒童學習體驗。綜合以上評估本研究利用行動裝置結合QCAR無標記辨識技術與樂高積木創作《AR Toy Brick》遊戲,嘗試提升並改善兒童在傳統學習方面,並改善兒童只能憑空想像實驗的學習體驗,遊戲中除了可愛活潑的設計風格,更融合動物生態、水的三態、以及重力等自然科學知識。透過真實的3D互動式實境,讓兒童達到學習的真實體驗,研究者於實驗中讓兒童操作樂高積木、平板電腦、擴增實境等實驗器材,觀察訪談兒童和專家的操作情況。最後將所觀察的問題修正完畢後,於校外公開展覽。


As educational systems in the world are gradually integrating with the concept of E-learning, traditional teaching styles have been at the turn of age for transformation. According to previous researches, due to difference between teaching environment and characteristics, a digital learning platform which can be applied to digital teaching has not been correctly integrated. For recent multimedia learning theories, researchers found that recent researchers believed multimedia learning may hinder children’s learning and learning of complicated knowledge, mainly because children’s cognition and personality traits are different from each other. Children’s cognition should be taken to consideration when we design the learning contents. Researchers found some problems existing in traditional teaching for children that plane figures may fail to make children comprehend actual events, scenes, and scenarios, which make learning difficult. Especially for natural science, teachers used to deliver narrative teaching through diagram explaining for the sake of safety and difficulty in preparation for teaching materials, leading to lower comprehension in children.
Android pad is becoming central to human life due to its characteristics of instinctive operation mode and digital contents, which enhances children’s learning interest. At the initial stage of development of the game, a discussion with the specialists came to a conclusion that a creative element can be formed by integrating the content of the game and Lego bricks which could be operated and assembled, in order to enhance children’s creativity and imagination. Multimedia feedback context of augmented reality was also employed to promote children’s learning appreciation and understanding. In summary of the above assessment, this research integrated Qualcomn Augmented Reality (QCAR) and Lego bricks to create the game “AR Toy Brick” through Android pad, in order to enhance and improve traditional learning and learning experience obtained through imagined experiment. In addition to lovely design style, this game further integrates knowledge of natural science such as animal ecology, three phases of water, gravity, and so on. It allows children to obtain real experience through learning. The researcher had the children to operate experimental tools such as Lego bricks, tablet PC, and augmented reality in subsequent experiment in order to observe specialist’s interviews with children and their operation of the game. The problems were solved. And the game was subject to extramural public exhibition.

目 錄

中文摘要 i
英文摘要 iii
致謝 v
目錄 vi
表目錄 x
圖目錄 xii
第一章 緒論 1
1.1 創作背景與動機 1
1.2 創作目的 3
1.3 創作範圍與限制 4
1.4 論文架構與流程 4
第二章 文獻探討 7
2.1 多媒體學習 7
2.1.1 多媒體學習的起源與理論基礎 7
2.1.2 多媒體學習的轉變與原則 8
2.1.3 兒童認知發展特徵與多媒體輔助學習 11
2.1.4 行動裝置輔助多媒體學習 13
2.2 擴增實境 15
2.2.1 擴增實境發展歷程 15
2.2.2 應用擴增實境於多媒體之學習 17
2.2.3 相關案例 18
2.3 人機互動介面設計 21
2.3.1 人機互動(Human-Computer Interaction, HCI) 21
2.3.2 使用者介面(User Interface, UI) 23
2.3.3 圖形使用者介面(Graphic User Interface, GUI) 25
2.3.4 兒童互動設計原則(Children-Computer Interaction, CCI) 26
2.3.5 使用性回饋 28
第三章 創作理念與方法 31
3.1 創作流程與規劃 31
3.2 創作要素與設計原則 34
3.2.1 多媒體學習於擴增實境之應用程式的創作要素 34
3.2.2 多媒體學習於擴增實境之應用程式的互動設計 37
3.3 創作主題發展 39
3.3.1 自然科學題材之創作範疇 39
3.3.2 擬定創作主題 40
3.4 創作概念發展 42
3.4.1 創作概念發展流程 42
3.4.2 《AR Toy Brick》應用程式創作概念 42
3.5 使用者評估 45
3.5.1 活動參與對象 45
3.5.2 專家看法與建議 45
3.5.3 互動介面設計評估 48
3.5.4 活動操作流程描述 50
第四章 創作設計與實作 51
4.1 創作工具 51
4.2 擴增實境創作創作平台 55
4.2.1 Android行動裝置 55
4.2.2 樂高積木 57
4.3 《AR Toy Brick》設計開發 58
4.3.1 《AR Toy Brick》系統架構圖 58
4.3.2 《AR Toy Brick》樂高工具 59
4.3.3 《AR Toy Brick》視覺元件設計 64
4.4 《AR Toy Brick》遊戲互動流程 66
第五章 使用者觀察評估 76
5.1 應用程式操作活動說明 76
5.1.1 活動步驟與流程 76
5.1.2 活動參與對象 77
5.1.3 活動進行方式 78
5.2 活動介面設計評估 81
5.2.1 應用程式操作觀察與分析 81
5.2.2 互動介面訪談結果 84
5.3 應用程式之多媒體學習評估 87
5.3.1 多媒體學習觀察與分析 87
5.3.2 應用程式多媒體學習參與訪談結果 90
第六章 創作修正與展示 94
6.1 《AR Toy Brick》應用程式修正 94
6.1.1 多媒體內容修正 94
6.1.2 介面修正 95
6.1.3 互動操作修正 97
6.2 創作成果展示 97
第七章 結論與建議 99
7.1 創作結論 99
7.2 未來展望 102
參考文獻 103


表目錄

表2.1 多媒體設計五大原則 9
表2.2 多媒體發展特徵表 10
表2.3 Piaget兒童認知發展模型 11表2.4 相關案例比較 21表2.5 兒童互動設計原則 26表3.1 應用程式設計之考量 38表3.2 AR Toy Brick應用程式互動概念腳本 43表3.3 訪談專家的資料 45表3.4 訪談大綱 46表3.5 專家訪談結果 47表3.6 介面互動設計觀察評估項目 48表3.7 介面互動設計訪談大綱(兒童版) 48表3.8 介面互動設計訪談大綱(專家版) 49
表4.1 二維標籤類型比較彙整表 54
表4.2 ASUS Transformer規格比較 56
表4.3 AR Toy Brick四面圖 59
表4.4 已組合模型 61
表4.5 無組合的無標記模型 62
表4.6 行動裝置元件與背景 65
表4.7 背景元件 66
表5.1 訪談教師基本資料 77
表5.2 效率觀察表 81
表5.3 效力觀察表 83
表5.4 使用者滿意度 84
表5.5 AR Toy Brick》應用程式介面互動設計(兒童訪談結果) 85
表5.6 應用程式介面互動設計(專家訪談結果) 86
表5.7 互動性觀察表 88
表5.8 參與性觀察表 89
表5.9 使用者動機 90
表5.10 《AR Toy Brick》應用程式之多媒體學習訪談表(兒童版) 90
表5.11 《AR Toy Brick》應用程式之多媒體學習訪談表(專家版) 92


圖目錄

圖1.1 論文架構與流程 .6
圖2.1 多媒體學習理論 .8
圖2.2 Simplified representation of an RV Continuum. 16
圖2.3 (a)Magic Book 書本(b)書本上疊加單元動畫資訊(c)場景動畫內容 17
圖2.4 AR 小紅帽 19
圖2.5 虛擬飛機 19
圖2.6 Mr. Virtuoso Teaches Art History With 20
圖2.7 Word Lens 20
圖2.8 設計模式、使用者模式及系統印象 24
圖2.9 使用性與使用者經驗目標 29
圖3.1 創作流程與規劃 32
圖3.2 擴增實境結合行動裝置應用程式之創作特質 35
圖3.3 行動裝置遊戲與擴增實境關聯圖 36
圖3.4 設計者概念與兒童心智模式 38
圖3.5 創作概念架構圖 41
圖3.6 創作概念發展圖 42
圖3.7 評估活動操作流程 50
圖4.1 高通AR系統架構圖 52
圖4.2 AR系統架構圖 53
圖4.3 樂高工具 57
圖4.4 《AR Toy Brick》系統架構圖 58
圖4.5 《AR Toy Brick》之互動流程架構 67
圖4.6 遊戲開始頁面 68
圖4.7 操作圖示說明 68
圖4.8 遊戲教學畫面 69
圖4.9 遊戲故事內容 69
圖4.10 任務測試關卡 70
圖4.11 自然生態任務 70
圖4.12 自然生態操作圖 71
圖4.13 水三態故事 72
圖4.14 水三態任務說明 72
圖4.15 水三態變化操作圖 73
圖4.16 重力故事 74
圖4.17 重力任務說明 74
圖4.18 遊樂園操作圖 75
圖5.1 訪談活動流程圖 77圖5.2 研究者觀察兒童活動行為 78圖5.3 分組操作情況 79圖5.4 操作活動記錄方式 79圖5.5 研究者與兒童訪談 80圖5.6 研究者與專家進行訪談 80圖5.7 效率百分比橫條圖 82圖5.8 效力百分比橫條圖 83
圖5.9 互動性百分比橫條圖 88
圖6.1 模型比例修正(長頸鹿) 94
圖6.2 模型修正(噴水池粒子特效) 95
圖6.3 遊樂園修正(人物消失特效) 95
圖6.4 介面創作過程 96
圖6.5 元件創作過程 96
圖6.6 應用程式內容創作過程 96
圖6.7 互動按鈕修正 97
圖6.8 創作之理念海報 98
圖6.9 作品展覽情況圖片


中文文獻
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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