第三章 電腦模擬實驗設計
第一節 實驗單元
本研究所開發的模擬實驗包含電流測量、電壓測量與電阻測量三個單元，其 實驗目的與實驗操作流程分述如下：
一、 電流測量模擬實驗
本單元旨在教導學習者正確測量電流，其中包含安培計的歸零、正負極接線 方式與電流讀取。操作流程為：（a）安培計歸零，（b）負極接線，（c）選取電池 數量，（d）正極電路接線，和（e）讀取電流值。
二、 電壓測量模擬實驗
本單元旨在教導學習者正確測量電壓，其中包含伏特計的歸零、正負極接線 方式與電壓讀取。操作流程為：（a）伏特計歸零，（b）負極接線，（c）選取電池
三、 電阻測量模擬實驗
本單元旨在教導學習者正確測量電阻，並經由正確的電流、電壓測量與電壓 -電流圖的繪製，觀察出電壓與電流的關係，進一步驗證歐姆定律。操作流程為：
（a）安培計與伏特計歸零，（b）負極接線，（c）選取電池數量，（d）安培計正極 電路接線，（e）讀取電流值，（f）伏特計正極電路接線，（g）讀取電壓值，（h）
記錄電壓電流值，和（i）繪製電壓-電流圖。
第二節 模擬實驗設計
本研究開發的模擬實驗包含實驗數據收集與記錄、繪製電壓-電流關係圖（V-I 圖）與即時回饋功能。以下先就模擬實驗設計中所指的理論值、測量值與誤差值 進行說明：
z 電壓理論值（Vtheory）為模擬實驗在初始狀態隨機產生的電池電壓。
z 電阻理論值（Rtheory）為模擬實驗在初始狀態隨機產生的燈泡電阻值。
z 電流理論值（Itheory）係依據歐姆定律推導出的電阻=電壓／電流公式，
推算得出 Itheory = Vtheory / Rtheory 。
z 電壓測量值（Vmeasure）為學習者讀取伏特計上的數據後所輸入的值。
z 電流測量值（Imeasure）為學習者讀取安培計上的數據後所輸入的值。
z 電阻測量值（Rmeasure）是將學習者進行完四組電壓電流測量後所得之電 壓測量值（Vmeasure）與電流測量值（Imeasure）代入迴歸公式計算所得到 的值。
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圖 3.1 實驗數據收集與記錄
二、 電壓－電流關係圖繪製設計
在電阻測量模擬實驗中，當學習者完成四組實驗數據的收集與記錄後，即可 按下「作圖」鈕（如圖 3.1），電腦會依據實驗記錄表中的電壓值與電流值自動描 點，並繪製電壓－電流圖。其中，理論值回饋電腦模擬實驗是根據四組電壓理論 值（Vtheory）與四組電流理論值（Itheory）進行描點，並以電阻理論值 Rtheory 做為 電壓－電流關係圖的斜率，繪製出斜直線；誤差值回饋電腦模擬實驗是根據學習 者測得之四組電壓值（Vmeasure）與四組電流值（Imeasure）自動描點，並以電阻測
量值 Rmeasure做為電壓－電流關係圖的斜率，繪製迴歸線（如圖 3.2）。
記錄數據按鈕
作圖鈕
圖 3.2 誤差值回饋電腦模擬實驗之電壓－電流關係圖繪製
三、 即時回饋功能設計
1. 理論值回饋
理論值回饋電腦模擬實驗中當學習者操作完成電錶歸零、正負極接線工作 後，只需按下「Enter」鈕，電腦會直接顯示電壓理論值 Vtheory與電流理論值 Itheory
（如圖 3.3），提供學習者自行驗證讀取數據的機會。
圖 3.3 理論值回饋電腦模擬實驗直接顯示電壓電流理論值
Enter 鈕
Vtheory
Itheory
Enter 鈕
Rmeasure
Rerror
迴歸線
2. 誤差值回饋
在誤差值回饋電腦模擬實驗中，當學習者依序完成電錶歸零、正負極接線工 作後輸入電壓或電流測量值，畫面立即顯示學習者在本次測量之百分誤差，並依 據誤差值的範圍給予學習者不同程度的回饋訊息（圖 3.4）：
z 當百分誤差小於 1%時，即時回饋訊息為「Excellent !!」。
z 當百分誤差介於 1% 與 3%時，即時回饋訊息為「Very Good !!」。
z 當百分誤差介於 3%與 5%時，即時回饋訊息為「Good !」。
z 當百分誤差大於 5%時，即時回饋訊息為「Poor !」。
圖 3.4 誤差值回饋電腦模擬實驗測量值輸入與即時回饋功能