國中生活科技圖學教學與 Google SketchUp

項目 資訊科技融入教學 電腦輔助教學 月刊，80，23-31。

個人電腦成為在科學教育中一個很重要的設備。許多學者對於電腦輔助學習 與學習成效之研究，其結果多指出電腦輔助學習可有效增進學生的學習成效，以 及學生學習態度（Cavin , Cavin & Lagowski，1981）。

曾玉泉（2006）指出資訊科技融入教學，資訊科技並非是教學活動的主軸，

二、電腦輔助製圖

Battista（1990）建議在學習上應採用電腦軟體來輔助並證實電腦輔助教學可 以引起學生的學習動機、刺激學生的腦力思考，使得學習氣氛更為活潑，且能提 昇學生運用電腦學習的興趣、增進學習的效果。

戴文雄（1993）認為電腦模擬更是提昇空間能力之最有效工具，因電腦具彩 色、移動與旋轉、動畫及重複顯現等功能，可以快速顯現各種以前可能在現實環 境中無法複製的二度或三度空間物體或狀況。

康鳳梅與鐘瑞國（1999）認為雖然工程圖表現的方式，由徒手畫、儀器畫、

進而使用電腦輔助繪製，但基本原理和技法沒有改變，雖然製圖工具改變，但製 圖的相關知識不變。

康鳳梅與戴文雄（1998）指出 CAD（Computer Aided Drawing 電腦輔助製 圖，簡稱電腦製圖）是機械製圖能力加上電腦操作能力的應用。

康鳳梅與簡慶郎（2000）指出電腦科技在軟硬體研發的迅速進步，工程圖的 表現方式也由傳統徒手畫、儀器畫，改以電腦改以電腦及製圖軟體來取代傳統的 製圖工具。

康鳳梅等人（2003）認為若能妥善運用 3D 電腦繪圖軟體的彩色、移轉、動 畫與重複顯現等功能，虛擬三度空間下物體所呈現的立體形狀，必能使學生在空 間能力上有所提昇。

綜合上述研究發現，電腦軟體經由適當的教學方式，可以使製圖更快，空間 能力提升，並能引起學生的學習動機，本研究在國中實施Google SketchUp 電腦 輔助繪圖軟體學習正投影圖學是否有相同的結果則賴本研究深入探討。

三、國中生活科技圖學內涵

國內自然與生活科技教科書中，主要可分為康軒版、、翰林版、與南一版三 種，三種教科書都包含圖學內涵，整理各教科書之圖學內涵如下表：

表2-7

國中圖學之教課書內涵比較表

版本 時數 單元活動主題 分段能力指標

康軒 4節 鴻「圖」大展

1-4-4-4能執行實驗，依結果去批判或了解概 念、理論、模型的適用性。

1-4-5-2由圖表、報告中的讀資料，了解資料具 有的內涵性質。

2-4-1-1由探究的活動，嫻熟科學探討的方法，

並經由實作過程獲得科學知識和技能。

8-4-0-1閱讀組合圖及產品說明書。

8-4-0-4設計解決問題的步驟。

8-4-0-6執行製作過程中及完成後 的機能測試與調整。

（續下頁）

版本 時數 單元活動主題 分段能力指標

由上表可知在國中自然與生活科技各版本圖學內涵都有納入，只是各版本的 內容多少不同，以康軒版的內容最多，南一版包含在資訊傳播內，但內容較少。

因此，本研究之自編教材，主要以康軒和翰林版本為主，並參考鄭兆明（2007）

及曾玉泉（2006）的自編教材圖學單元部分內容。

四、Google SketchUp

Google SketchUp 的前身是 SketchUp，屬於 3D 繪圖軟體，以往被廣泛運用 於建築、室內設計、景觀配置、機械設計等領域，尤其是建築業使用最盛。2006 年初，Google 收購了此 3D 繪圖軟體 SketchUp，並發行兩個版本，一為免費的 Google SketchUp，另一為要收費 SketchUpPro 商業版。本研究所使用的為免費 的Google SketchUp 8。軟體的使用界面如下圖。

圖2-4 Google SketchUp 軟體使用界面

謝國爗（2007）指出 3D 繪圖軟體技術愈趨成熟，如果能將 3D 製圖軟體引 入生活科技教學，可以達到以下效果：

1. 提升學生學習動機。

釐清。

謝國爗（2007）並指出 Google SketchUp 擁有五項特色：簡單、迅速、功能 強大、靈活和趣味性，簡單與迅速性。加上是免費軟體，可解決了教師選擇與採 購軟體的麻煩。

廖小烽與劉洪峰（2008）指出 Google SketchUp 它能面向設計過程，界面簡 潔，易學易用，指令少，完全避免了其他設計軟體的複雜性。研究使用 Google SketchUp 建構 3D 景觀模型，研究結果指出：

1. Google SketchUp 簡單易行，可降低建模人員專業限制，適用於大規模場 景建構。

2. 運用 Google SketchUp 建構的 3D 建築模型，效果優於其他平台。

3. Google SketchUp 3D 三维建模成本低。並能從 Google Earth 獲取大量模型 數據。

高曉晉，楊清榮與李梅（2009）指出 Google SketchUp 是一個表面看來簡單 卻有強大功能的工具，可以快速、方便對3D 創意進行創建、觀察和修改。可以 直接在立體表面畫出形狀，並可對任何封閉線框進行正負推拉的功能。與 AutoCAD 、3DMax、SolidWords、SolidEdge、Inventer 之類的軟體比起來，Google SketchUp 可以說是最簡單和直觀的一套 3D 建模軟體，適合無大量時間和精力去 習研究3D 軟體的人們快速上手使用。

Kurtul 與 Uygan（2010）研究使用 Google SketchUp 進行幾何學的活動，雖 然實驗組和對照組沒有顯著差異，但實驗組的前、後測有顯著差異，可以提升空 間能力。周立倫（2008）指出，一個適合中學生學習使用的 3D 繪圖軟體，應該 具有下列條件：

1. 所建構的造形應以「人造物」為主，亦即產品、機械裝置、家具、建築 物等，而非動物、植物等自然造形。

2. 具備精準的尺寸掌控機制。

3. 介面及操作方式簡單又直觀，符合一般邏輯和經驗。

4. 非小型學習軟體，為正式專業版軟體，學生終身都能使用，並且目前的 設計專業人士也在使用。

5. 應用範圍廣，產品設計、機械設計、工藝設計、建築設計、室內設計等 行業都能用。

6. 具中文介面。

7. 價錢要便宜，最好有免費的全功能試用版。

8. 提供充分及易懂的自學內容，供學習者自我學習。

9. 具未來性及發展性。

綜合上述研究發現，Google SketchUp 是一個簡單，可以快速學習，並符合 中學生學習使用的3D 繪圖軟體，在數學相關的研究，可以提升空間能力。

經由以上文獻探討，可以發現空間能力可以運用在各種學科，而各個研究者 也為空間能力定出不同的類別，以設計量表來測量空間能力。而在各學科中，製 圖與空間能力的關係更是密切。在國中生活科技的課程中，製圖與設計是很重要 的一個部分。但正投影視圖是學生比較無法理解的，3D 繪圖軟體技術愈趨成熟 的現在，利用Google SketchUp 軟體，以資訊融入教學的方式，希望學生在學習 正投影圖學的過程中，同時能學到Google SketchUp 的基本操作方法。並經由學 生對電腦的喜好，希望能領起學生的學習動機。另外，在學習正投影圖學的過程，

希望能加強學生的學習成效。

在文獻中，研究發現各種增加空間能力的方法，但不一定每一種都有成效。

另外性別也是影響空間能力很重要的因素之一，但沒有確定的答案。在資料融入 教學中，資訊能力也是一個重要的因素。在國中以Google SketchUp 進行正投影 圖學的教學是否有相同的結果則賴本研究深入探討。