簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 蔡仕賢
TSAI , SHIH-SHIEN
論文名稱: 體感遊戲學奈米-以蓮葉效應為例
Learning Nano Concepts Using Interactive Physical Games - A Case Study on Lotus Effects
指導教授: 唐文華
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電機資訊學院 - 資訊工程學系
Computer Science
論文出版年: 2012
畢業學年度: 100
語文別: 中文
論文頁數: 65
中文關鍵詞: 奈米科技蓮葉效應虛擬實境情境式學習數位遊戲式學習體感遊戲
外文關鍵詞: nanotechnology, lotus effect, virtual reality, situated learning, digital game-based learning, interactive physical games
相關次數: 點閱:2下載:0
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報
  • 中文摘要
    由於蓮葉自潔效應常見於國小奈米科技的教學單元中,但因奈米結構無法以肉眼或一般顯微鏡進行觀察,所以教師通常在進行奈米現象的觀察活動後,搭配影片或動畫解說奈米現象的原理。學生在被動接受知識並缺乏互動操作的情況下,不容易激起進一步主動探究的動機。再加上蓮花池非隨處可見,不易讓學生親自觀察其奈米現象;在微觀層面上,由於電子顯微鏡的造價昂貴,且容易因不當操作而損壞,因此在使用上需要注意太多細節。

    本研究設計學習蓮葉效應的互動教材,透過水滴走迷宮與水滴黏灰塵兩個體感遊戲,分別呈現蓮葉在巨觀與微觀下的環境,讓學生透過手機或平板電腦中的三軸加速度感測器功能,在遊戲中藉由搖晃水滴來控制其滾動方向。學生可以從遊戲中觀察到蓮葉的自潔現象,以及水珠、灰塵和蓮葉表面奈米結構三者的大小比例關係。

    由教學實驗的結果可以得知,使用體感遊戲來學習奈米概念的成效顯著優於使用影片教學的方式。透過系統問卷調查顯示,多數學生對於體感遊戲學奈米之評價持正面態度,並認為在使用本系統後,能提升他們的學習興趣及探究奈米知識之動機。

    關鍵詞:奈米科技、蓮葉效應、虛擬實境、情境式學習、數位遊戲式學習、體感
    遊戲。


    Abstract
    The lotus effect is common in the nanotechnology teaching units, however, its nano-microstructure cannot be observed by eyes or common microscopes. Teachers usually explain the principles of the nano phenomenon using video or animation. Students may lack interaction and operation by passive acceptance of knowledge, and it is not easy to arouse further initiative of exploration. A lotus pool is not easy to find for students to observe the phenomenon of nano by themselves. The cost of an electron microscope is too expensive and it is easy to damage by improper operation, so people need to pay more attention when using it.

    In this study, interactive materials were designed for students to learn lotus effect through two Interactive physical games to show the lotus in the macro and micro environment. Students can shake the water drop to control its scrolling direction in the game by the function of 3-axis acceleration sensors in the mobile phone or tablet PC, and they can observe from the game to understand the lotus leaf's self-cleaning phenomenon, as well as the size ratios among water droplets, dust, and the nanostructures on the surface of a lotus leaf.

    The results of teaching experiments showed that using interactive physical games to learn the effectiveness of nano concepts was significantly superior to the use of video. Through the system questionnaire survey, most students had a positive attitude towards using interactive physical games to learn Nano concepts. Therefore, the system can enhance their interest in learning and to explore nano knowledge.

    Keyword: nanotechnology, lotus effect, virtual reality, situated learning, digital game-based learning, interactive physical games

    中文摘要 I ABSTRACT II 目錄 III 圖目錄 VI 表目錄 VIII 第一章 緒論 1 第一節 研究背景與動機 1 第二節 研究目的與問題 2 一、研究目的 2 二、待答問題 3 第三節 名詞釋義 4 一、虛擬實境 4 二、App軟體 4 三、數位遊戲式學習 4 四、體感遊戲 4 第四節 研究範圍與限制 5 一、系統開發及研究範圍 5 二、研究限制 5 第二章 文獻探討 6 第一節 奈米科技 6 一、奈米的定義 6 二、奈米科技的起源 6 三、奈米的特性 7 四、自然界的奈米現象 8 第二節 虛擬實境 10 一、何謂虛擬實境 10 二、虛擬實境發展史 11 三、虛擬實境的種類 11 第三節 情境式學習 13 第四節 數位遊戲式學習 15 第三章 系統規劃與實作 17 第一節 系統架構 17 第二節 系統開發環境與工具 18 第三節 系統開發 19 一、加速度感測器 19 二、碰撞偵測 20 三、時間控制 20 四、攝影機控制 21 五、介面控制 22 六、資料庫 23 第四節 系統操作流程 25 一、登入畫面及頁面載入 27 二、蓮花池頁面流程 27 三、顯示蓮葉巨觀頁面 28 四、顯示水珠走迷宮遊戲畫面 28 五、奈米介紹畫面 29 六、水滴黏灰塵遊戲畫面 30 七、奈米介紹畫面及題組 31 第四章 教學實驗設計與結果分析 34 第一節 實驗對象 34 第二節 實驗設計及流程 34 一、研究變項 34 二、實驗流程 36 第三節 研究工具 37 第四節 資料彙整 38 第五節 學習成效分析 39 一、學習成就評量前測資料分析 39 二、學習成就評量前後測資料分析 40 三、學習成就差異之分析 41 第六節 系統使用問卷分析 44 一、介面與設計 44 二、多媒體特性 45 三、實用性與成效 46 第七節 實驗觀察記錄 47 第五章 結論與建議 50 第一節 結論 50 第二節 未來展望 51 參考文獻 52 附錄一 前後測試卷 53 附錄二 系統問卷調查 53

    工業技術研究院工業材料研究所. (2005). 奈米,不是啥稀米: 天下文化.
    洪榮昭, & 劉明洲. (1997). 電腦輔助教學之設計原理與應用: 師大書苑.
    國立科學工藝博物館. (2008). 奈米新世界, from http://nano.nstm.gov.tw/01conception/conception02_03.asp
    廖婉如. (2006). 奈米科技與生活: 五南.
    Auld, L. W. S., & Pantelidis, V. S. (1994). Exploring Virtual Reality for Classroom Use: The Virtual Reality and Education Lab at East Carolina University. TechTrends, 39(1), 29-31.
    Bell, J. T., & Fogler, H. S. (1996). Vicher: A Virtual Reality Based Educational Module for Chemical Reaction Engineering: Chemical Engineering University of Michigan
    Biocca, F. (1992). Communication Within Virtual Reality: Creating a Space for Research. Journal of Communication, 42(4).
    Brown, J. S., Collins, A., & Duguid, P. (1989). Situated Cognition and the Culture of Learning Educational Researcher, 18(1), 32-42.
    Chorafas, D. N., & Steinmann, H. (1995). Virtual reality: practical applications in business and industry: Prentice Hall PTR.
    Collins, A. (1989). Cognitive apprenticeship and instructional technology. In T. r. N. 474. (Ed.), Center for the Study of Reading. University of Illinois at Urbana.Champaign.
    Dewey, J. (1938). Theories of Education. New York: Macmillan.
    Ferrington, G., & Loge, K. (1992). Virtual Reality: A New Learning Environment. Computing Teacher, 19(7), 16-19.
    Feynman, R. P. (1960). There's Plenty of Room at the Bottom. Caltech Engineering and Science, 23, 5.
    Gee, J. P. (2003). What video games have to teach us about learning and literacy? ACM Computers in Entertainment, 1(1), 1-4.
    Glenn, S. (1991). Real Fun, Virtually: Virtual Experience Amusement & Productsin Public Space Entertainmen. San Francisco.
    Heim, M. (1993). The Metaphysics of Virtual Reality. New York: Oxford University Press.
    Jonassen, D. H. (1994). Computers in Schools: Mindtools for Critical Thinking: Pennsylvania State University Press in kimble.
    McLellan, H. (1996). Situated Learning Perspectives. Englewood Cliffs, NJ: Educational Technology Publications.
    Pimentel, K., & Teixeira, K. (1993). Virtual Reality: Through the New Looking Glass New York: McGraw-Hill.
    Prensky, M. (2001). The Digital Game-Based Learning. New York: McGraw-Hill.
    Stein, D. (1988). Situated Learning in adult education. ERIC Digest No. 195.
    Whitehead, A. N. (1929). The Aims of Education. New York: Macmillan.
    Winn, W., & Bricken, W. (1992). Designing Virtual Worlds for Use in Mathematics Education: The Example of Experiential Algebra (Vol. 32).

    無法下載圖示 全文公開日期 本全文未授權公開 (校內網路)
    全文公開日期 本全文未授權公開 (校外網路)
    全文公開日期 本全文未授權公開 (國家圖書館:臺灣博碩士論文系統)
    QR CODE