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研究生: 梁嘉航
論文名稱: 應用於戶外生態課程的跨平台行動學習系統之設計與研究
The design and study of the Across Mobile Platform Learning system (AMPLe) Supporting Handheld Devices in Outdoor Ecological Learning
指導教授: 楊叔卿
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電機資訊學院 - 資訊系統與應用研究所
Institute of Information Systems and Applications
論文出版年: 2005
畢業學年度: 93
語文別: 中文
論文頁數: 179
中文關鍵詞: 行動學習行動裝置跨平台戶外生態學習使用性
外文關鍵詞: mobile learning, handheld devices, content adaptation, outdoor ecological learning, usability
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  • 運用行動科技輔助教學是乃是未來趨勢,然而由於行動裝置的種類繁多、技術規格殊異,因此,製作符合不同裝置需求的教材無疑是一大挑戰,這也形成了行動學習推行的障礙。本研究認為,行動學習若要擴散至更廣大的使用人口,就必須先克服行動學習所面臨的跨系統內容瀏覽與教材更新等問題。透過相關文獻探討與跨平台存取機制的研發,本研究實作出了一套可配合學習情境即時查詢的生物資料庫以及可充分支援建構式學習的跨平台行動學習系統AMPLe (Across Mobile Platform Learning System)。
    AMPLe系統對行動學習使用者最主要的貢獻在於兩大方面:(1)學習者能隨時利用身邊現有的電腦或行動裝置,在任何地點進行即時資料的查詢與課程內容的讀取;(2)降低教材製作的技術門檻,讓一般的教材開發者或老師能夠專注於教材的收集與設計,進而提升教師製作行動教學內容的自主性。
    為了解跨平台行動學習系統之實際教學成效,本研究結合國小自然科學知識領域-溼地螃蟹觀察,進行教學應用成效之實證研究。研究者以96名國小學生作為研究對象,並以平板電腦、PDA以及行動電話作為學習載具,進行教室內及濱海濕地兩種情境的行動生態學習。從行動學習的施行成果發現,90%以上的學習者對本系統的各項功能設計皆給予正面評價,系統的多元輔助也提升了其學習的動機與成效。此外,本研究從戶外行動學習三種學習載具的使用中歸結出下列研究結果,包括:(1)多數學生認為PDA是最適用於戶外生態行動學習的載具;(2)天氣及地形會影響行動載具的可攜性與使用性;(3)數位相片是學生辨認螃蟹過程的重要依據;(4)運算能力強、畫面解析度高的手機是未來行動學習載具的優先考量。最後,本研究從行動學習系統研發、行動學習輔具選擇、行動學習系統應用層面、行動網路連線四個面向提出建議,以供後續相關研究之參考。


    Currently there are multiple types of mobile handheld devices supporting different data formats, image sizes and network architectures. The above situation results in the barriers of mobile learning promotion, such as cross-platform digital content browsing, mobile learning content development and instructional course delivery. To eliminate the difficulties and to diffuse mobile learning, a solution-AMPLe (Across Mobile Platform Learning system) has been developed. AMPLe is mainly aiming at 2 objectives: 1). Providing a simple editing and uploading method of digital materials to educators; 2). Delivering digital content to the learners using handheld devices like mobile phones, personal digital assistants (PDA) and tablet PCs simultaneously. During system development, the researcher reviewed related literatures on learning theories and mobile technologies to design the appropriate system functionalities. In order to evaluate the performance of AMPLe, the wetland crab observation in nature science course of elementary school was integrated into the system. The researcher built up a crab database with diversified inquiry criteria for teachers and students who are interested in this field. In the stage of system implementation, the researcher identified important factors affecting outdoor mobile learning including mobile device usability, natural environment, system function design and instruction strategies. Finally, future suggestions on mobile learning system design, considerations of device usage, application scope of mobile learning and mobile internet access are provided for further studies.

    目 錄 第一章 緒論……………………………………………...1 1.1 前言……………………………………………………………………..1 1.2 研究背景………………………………………………………………..2 1.3 研究目的………………………………………………………………..6 1.4 研究待答問題…………………………………………………………..7 1.5 研究限制………………………………………………………………..8 1.6 相關名詞解釋…………………………………………………………..8 第二章 文獻探討………………………………………...11 2.1 行動學習………………………………………………………………..11 2.1.1 行動學習的定義…………………………………………………..11 2.1.2 行動學習的特點…………………………………………………..13 2.1.3 行動學習之施行現況……………………………………………..15 2.1.4 行動裝置與生態學習的結合……………………………………..19 2.2 行動學習相關理論架構………………………………………………..22 2.2.1 認知與記憶結構…………………………………………………..22 2.2.2 建構主義與建構式教學…………………………………………..28 2.2.3 鷹架理論…………………………………………………………..32 2.2.4 建構式教學與科技的整合………………………………………..35 2.3 行動學習系統的研發…………………………………………………..39 2.3.1 跨平台行動數位內容瀏覽相容性………………………………..39 2.3.2 教師資訊應用能力之考量………………………………………..42 2.3.3 行動學習系統之功能設計………………………………………..45 2.3.4 行動裝置介面的設計與瀏覽考量………………………………..48 第三章 研究方法………………………………………..51 3.1 研究情境與背景………………………………………………………..51 3.2 資料蒐集與分析………………………………………………………..53 3.3 研究流程與步驟………………………………………………………..54 3.4 研究對象………………………………………………………………..56 3.5 研究時間與地點………………………………………………………..57 第四章 系統研發………………………………………..59 4.1 系統研發理論基礎…………………………………………………….59 4.1.1 T.R.I.P.E.行動學習模式.………………………………………….59 4.1.2 系統的生物資料庫架構設計…………………………………….64 4.1.3 系統的教學輔助流程設計……………………………………….67 4.2 系統研發技術概述…………………………………………………….71 4.2.1 多元化的行動網際網路瀏覽規格……………………………….71 4.2.2 跨多種行動裝置的系統設計概念……………………………….73 4.2.3 ASP.NET與MMIT簡介…………………………………………76 4.3 系統研發重點與歷程………………………………………………….82 4.3.1 系統基本環境與架構…………………………………………….82 4.3.2 系統的設計考量與挑戰………………………………………….84 4.3.3 內容轉換流程…………………………………………………….85 4.4 系統功能介紹………………………………………………………….92 4.4.1 系統架構說明…………………………………………………….92 4.4.2 教師及管理者模組功能概述…………………………………….93 4.4.3 學生模組功能概述……………………………………………...100 4.5 行動上網連線方式的選擇………………………………………………107 第五章 研究結果分析與討論…………………………111 5.1 學生基本資訊能力分析……………………………………………..112 5.2 學習者與行動載具間的互動行為分析……………………………..116 5.2.1 室內練習操作行動載具之行為分析……………………….….116 5.2.2 戶外分組利用行動載具之行為分析…………………………..120 5.2.3 戶外行動教學中行動載具的操作考量………………………..122 5.3 不同行動電話的使用性比較分析…………………………………..125 5.4 學習者使用跨平台行動學習系統之成效分析….…………...……..135 5.4.1 跨平台行動學習系統的學習成效……………………………..135 5.4.2 跨平台行動學習系統的戶外即時查詢輔助…………………..137 5.4.3 學習者對即時查詢功能的建議………………………………..140 5.4.4 學習者對行動學習應用領域的看法…………………………..142 5.5 教師的行動學習系統應用策略分析………………………………..145 第六章 結論與建議…………………………………...151 6.1 結論………………………………………………………………….151 6.2 未來研究建議……………………………………………………….158 第七章 參考文獻……………………………………..163 外文部分………………………………………………………………….163 中文部分………………………………………………………………….171 附錄 ……………………………………………………174 學生背景資料與基本資訊能力問卷…………………………………….174 行動學習施行成果問卷………………………………………………….177 圖片目錄 圖1-1 創新擴散模式圖…………………………………………………4 圖1-2 行動學習成功的三要素…………………………………………5 圖2-1 創新學習服務模式………………………………………………12 圖2-2 Wireless Virtual Learning Environment of Tomorrow…………...13 圖2-3 融入教室學習情境的PDA教學軟體………………………..…16 圖2-4 i-mode化學行動學習網站……………………….…………..….17 圖2-5 中央大學行動賞蝶系統……………………….…………..…….20 圖2-6 京都大學的DIGITAL-EE II生態學習專案.…………..……….21 圖2-7 訊息處理心理歷程圖示…………..……………………………..24 圖2-8 Collins 和Quillian 命題網路知識結構圖……………………...25 圖2-9 溼地螃蟹的二層結構圖…………..……………………………..26 圖2-10 溼地螃蟹的四層結構圖…………..……………………………..27 圖2-11 四階段的ZPD模式…………..………………………...………..33 圖2-12 信息化教育的教學模式圖…………..…………………………..37 圖2-13 利用XSLT的內容轉換技術架構圖…………..………………...41 圖2-14 教育情境因素關係圖…………..………………………………..48 圖3-1 本研究之三方合作模式…………..……………………………..52 圖3-2 研究方法流程圖…………..……………………………………..55 圖4-1 T.R.I.P.E.行動學習模式架構圖…………..……………………...60 圖4-2 T.R.I.P.E.模式五力分析示意圖…………..……………………..63 圖4-3 生物的分類階層架構及學名…………..………………………..64 圖4-4 生物資料庫查詢示意圖…………..……………………………..66 圖4-5 AMPLe系統的「教」「學」輔助互動流程示意圖…………..68 圖4-6 MMIT運作架構圖…………..…………………………………..78 圖4-7 依裝置的功能來決定呈現的內容…………..…………………..79 圖4-8 行動電話與PDA模擬器的顯示結果…………..………………80 圖4-9 AMPLe系統運作架構圖…………..……………………………83 圖4-10 同時在各種裝置上所顯示的課程畫面…………..……………..84 圖4-11 不同行動裝置顯示AMPLe中的屬性頁…………..…………...85 圖4-12 不同裝置的判斷流程…………..………………………………..88 圖4-13 行動控制項與裝置配接器Class的關係…………..…………...89 圖4-14 一般PC網頁的瀏覽模式…………..…………………………...91 圖4-15 行動網頁的瀏覽模式…………..………………………………..91 圖4-16 跨平台行動學習系統功能架構圖…………..…………………..92 圖4-17 使用者管理功能畫面…………..………………………………..93 圖4-18 行動裝置課程數位教材編輯示意圖…………..………………...94 圖4-19 生物資料管理及編輯畫面…………..…………………………...95 圖4-20 問卷與測驗管理畫面…………..………………………………...96 圖4-21 問卷出題及設定畫面…………..………………………………...96 圖4-22 一般測驗分數列表與答題分析畫面…………..………………...97 圖4-23 滿意度問卷出題與平均滿意度畫面…………..………………...97 圖4-24 學習筆記管理功能畫面…………..……………………………...98 圖4-25 新聞公告管理功能畫面…………..……………………………...98 圖4-26 選項管理功能畫面…………..…………………………………...99 圖4-27 多媒體課程內容畫面…………..………………………………...100 圖4-28 不同行動裝置顯示的查詢流程…………..……………………...102 圖4-29 名稱關鍵字的查詢結果…………..……………………………...103 圖4-30 多媒體討論區的畫面設計…………..…………………………...104 圖4-31 多媒體討論區的簡報設計範例…………..……………………...105 圖4-32 個人學習筆記畫面…………..…………………………………...106 圖4-33 不同裝置的測驗或問卷畫面…………..………………………...107 圖4-34 用無線區域網路連接internet…………..………………………..108 圖4-35 利用GPRS連接internet…………..……………………….…….108 圖4-36 本研究之網路連線架構圖……………………………………….109 圖5-1 研究對象之連網方式…………..………………………………...113 圖5-2 研究對象最常上網的地點…………..…………………………...113 圖5-3 研究對象對簡報軟體的熟練程度…………..…………………...114 圖5-4 研究對象對文書處理軟體的熟練程度…………..……………...114 圖5-5 各種行動裝置在戶外的使用性比較…………..………………...120 圖5-6 本研究所使用的六種手機外形…………..……………………...127 圖5-7 手機的不同選單模式…………..………………………………...128 圖5-8 本研究的六支手機畫面指數比較圖…………..………………...131 圖5-9 本研究的六支手機操作指數比較圖…………..………………...131 圖5-10 本研究的六支手機整體指數比較圖…………..…………….…..131 圖5-11 螃蟹查詢系統的學習成效分析………………..…………….…..135 圖5-12 各種行動裝置在戶外行動學習的比較………………………….137 圖5-13 螃蟹查詢系統的種類判斷方式分析…………..………………...139 圖5-14 螃蟹查詢系統的查詢結果呈現方式分析…………..…………...140 圖5-15 螃蟹查詢系統的選項建議分析…………..……………………...141 圖5-16 行動裝置學習科目意願分析…………..………………………...143 圖5-17 行動裝置未來使用目的分析…………..………………………...144 圖5-18 行動學習三階段鷹架施行流程示意圖..………………………...145 圖5-19 行動裝置操作教學施行情形…………..………………………...146 圖5-20 螃蟹查詢介面教學施行情形…………..………………………...148 圖5-21 學生回應教師在討論區發表的題目…………..………………...149 圖5-22 戶外行動學習施行情形…………..……………………………...150 圖6-1 各種行動上網機制的存取能力…………..……………………...161 表格目錄 表2-1 工業局示範區入口網…………..……………………….………..18 表3-1 各班學生基本資料統計表…………..……………………….…..56 表4-1 HTTP_USER_AGENT的資料範例…………..………………….74 表4-2 MMIT所取得的各類裝置屬性支援情形…………..……………86 表5-1 研究對象之基本資料…………..……………………….………...112 表5-2 研究對象之網路使用模式…………..……………………….…...113 表5-3 研究對象使用數位產品的經驗…………..………………………114 表5-4 各種行動裝置的練習經驗比較…………..………………………115 表5-5 系統的查詢方式分析…………..…………………………………118 表5-6 分組學習操作意願分析…………..………………………………118 表5-7 本研究所使用的手機規格列表…………..………………………126 表5-8 本研究的手機使用性指數定義…………..………………………129 表5-9 本研究的手機使用性指數列表…………..………………………130 表5-10 本研究的手機使用性滿意度列表…………..……………………132 表5-11 行動裝置未來使用意願分析…………..………………………....142

    外文部分
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