國小自然科「認識昆蟲」單元之虛擬實境式悅趣學習設計與成效研究

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研究生：	陳勇全
論文名稱：	國小自然科「認識昆蟲」單元之虛擬實境式悅趣學習設計與成效研究 A Study on Design and Effect of Virtual Reality Game-Based Learning for Understanding Insects of Natural Science in Elementary School
指導教授：	廖冠智
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：
論文出版年：	2012
畢業學年度：	100
語文別：	中文
論文頁數：	165
中文關鍵詞：	認識昆蟲、虛擬實境、悅趣學習
外文關鍵詞：	Understanding of insects, Virtual Reality, Game-based Learning
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一般而言昆蟲教育主要以教師為中心的學習模式，並搭配昆蟲標本、影片、
圖片和觀察記錄作為認識昆蟲的途徑，學童仍不甚瞭解昆蟲的相關學習內容。本研究嘗試以學習者為中心的角度，實作「虛擬實境式認識昆蟲」之學習教材系統，讓傳統的昆蟲教學可以不受時空上的限制，方便學童隨時隨地進行學習。系統中加入悅趣學習的特性，輔以任務、背景故事、問答、挑戰等方式，並期望能提升學童的學習動機，且對昆蟲知識進行更深入的探究。
而本研究透過施測對象共73 名國小四年級學童，在實驗過程中輔以觀察記錄、問卷調查與個別訪談之方式，加以綜合分析學童對於系統學習動機之影響和實際學習情況，本研究的主要結果發現：

一、本系統對學童學習動機之影響
（一）故事情境的加入能幫助學童產生沈浸感
（二）同時呈現相似的知識內容能使學童清楚分辨兩者之間的不同
（三）系統提供適度的實際操作能引起學童的興趣
（四）系統內的遊戲機制與規則能帶給學童探索樂趣

二、虛擬實境結合認識昆蟲教學之特色
（一）輔助學童對於昆蟲構造和生長的認知
（二）呈現方式具有新鮮感
（三）能使學童產生沈浸感

期望能透過本研究的研究結果，能將虛擬實境技術運用在不同學科上之參
考；而本研究在系統實務設計的經驗，也能做為相關研究上的參考與應用，藉以讓學童透過生動有趣的虛擬實境系統，體驗到學習的趣味，進而達到寓教於樂的最終目的。

Generally speaking, insect education is mainly teacher-centered leaning model,and with insect specimens, videos, pictures and observations as a means of understanding insect. But children still don’t understand the insect-related learning content. This study attempt to learner-centered perspective, implementing a virtual reality learning system of understanding insect, so that he traditional teaching of insects can be regardless of time constraints, to facilitate students to learn anytime,anywhere. Add features of game-based learning in teaching materials,combined with the task, background stories, quizzes, challenges, etc., to complete the
script and look forward to learning to enhance students’ motivation to learn, and insects to explore more in-depth knowledge.This subjects are 73 fourth-grade students from elementary school,supplemented by observation recorded during the experiment, a questionnaire and individual interviews, to be a comprehensive analysis of children for the systematic study of motivation and practical learning. Research findings are following as：

1. The influence of students learning motivation：
(A) The story context to help children to generate the sense of immersion.
(B) To Present the knowledge content enables students to clearly distinguish
between the different of them.
(C) Providing the actual operation can cause the interest of the students.
(D) The rules and mechanics of game system enhance the students’ enjoyment.

2. An interactive virtual reality is helpful to enhance student’s learning motivation
and conductive to learning aids as follows：
(A) To help students understanding insects of structure and growth.
(B) There’s a sense of freshness about the presentation.
(C) Making students a sense of immersion.

謝誌……………………………………………………………II
中文摘要……………………………………………………III
Abstract………………………………………………………IV
目次……………………………………………………………V
表次…………………………………………………………IX
圖次…………………………………………………………XI
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…………………………………………… 4
一、研究目的………………………………………………………4
二、待答問題………………………………………………………4
第三節名詞解釋…………………………………………………… 5
一、虛擬實境………………………………………………………5
二、悅趣式學習……………………………………………………5
三、虛擬實境式認識昆蟲之悅趣學習系統………………………5
第四節研究範圍與限制……………………………………………… 6
一、研究範圍………………………………………………………6
二、研究限制………………………………………………………6
第二章 文獻探討……………………………………………7
第一節昆蟲概念學習………………………………………………… 7
一、昆蟲的迷思概念………………………………………………7
二、昆蟲課程與能力指標…………………………………………9
三、小結…………………………………………………………11
第二節虛擬實境……………………………………………………12
一、虛擬實境介紹………………………………………………12
二、虛擬實境的種類……………………………………………13
三、虛擬實境的應用與比較……………………………………14
四、小結…………………………………………………………18
第三節使用者介面…………………………………………………19
一、使用者介面定義……………………………………………19
二、使用者介面設計原則………………………………………19
三、使用者介面的特性與相關研究……………………………23
四、小結…………………………………………………………25
第四節悅趣化學習…………………………………………………26
一、數位遊戲的要素……………………………………………26
二、遊戲學習模式………………………………………………27
三、遊戲學習動機理論…………………………………………29
四、小結…………………………………………………………31
第三章 研究方法………………………………………… 32
第一節研究流程……………………………………………………32
第二節研究對象……………………………………………………35
第三節研究設計……………………………………………………36
一、系統教材實作流程…………………………………………36
二、實驗流程……………………………………………………37
第四節研究工具……………………………………………………38
一、教師訪談問卷………………………………………………38
二、活動觀察記錄………………………………………………38
三、系統整體評估量表…………………………………………38
四、虛擬實境式認識昆蟲之悅趣學習系統……………………38
第五節資料處理……………………………………………………39
第四章系統實作設計…………………………………… 40
第一節教學專家訪談………………………………………………40
一、教學引導……………………………………………………40
二、多媒體規劃…………………………………………………40
三、內容規劃……………………………………………………40
第二節系統內容規劃………………………………………………42
一、系統內容……………………………………………………42
二、虛擬實境內容………………………………………………43
第三節系統腳本設計………………………………………………49
一、故事介紹……………………………………………………49
二、角色和場景介紹……………………………………………49
三、道具介紹……………………………………………………54
四、介面介紹……………………………………………………55
五、關卡任務設計……………………………………………59
第五章研究結果分析…………………………………… 60
第一節系統整體評估………………………………………………60
一、前測系統整體評估…………………………………………61
二、正式施測系統整體評估……………………………………66
三、系統修正內容統整…………………………………………73
第二節學習動機 ARCS 評估………………………………………74
一、前測學習動機ARCS 評估…………………………………75
二、正式施測學習動機ARCS 評估……………………………83
三、問卷修正內容統整…………………………………………91
第三節訪談資料分析………………………………………………93
一、前測訪談內容分析…………………………………………93
二、正式施測訪談內容分析……………………………………94
三、學童對於「蟲蟲歷險記」的未來建議………………………96
第四節前測與正式實驗成果差異…………………………………98
一、學童昆蟲知識的增強………………………………………98
二、強化系統介面的使用經驗…………………………………98
三、突顯問卷與訪談題目的重點………………………………99
四、擴大整體的施測人數………………………………………99
第六章結論與建議……………………………………… 100
第一節結論…………………………………………………………100
一、本系統對學童學習動機之影響……………………………100
二、虛擬實境結合認識昆蟲教學之特色………………………102
第二節未來研究建議………………………………………………103
一、系統建置建議………………………………………………103
二、後續研究建議………………………………………………104
參考文獻……………………………………………………106
附錄…………………………………………………………110
附錄一系統整體評估量表…………………………………………110
附錄二教師訪談問卷………………………………………………114
附錄三觀察記錄表………………………………………………115
附錄四受測者訪談問卷…………………………………………116
附錄五認識昆蟲之悅趣學習腳本…………………………………117
附錄六系統實際畫面展示…………………………………………132
附錄七學童受訪內容逐字資料……………………………………140
                                

一、中文部分
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