擴增實境運用在教學方面的實例

一、國外教學案例

Shelton 和 Hedley (2002)在 ”Using AR for teaching earth-sun relationship to undergraduate geography students” 的教育案例中，指 出九大行星的實際學校教學實驗中，跟目前電子教學器材(包括線 上的 2D 圖片顯示)，AR 教法更能讓老師作最少的教學練習，用少 量的教材(低成本)來進行教學。而用 AR 來進行教學，因為它的知 覺回饋和互動性，讓學童更容易了解並提出問題。

圖 11 利用 AR 進行九大行星教學，圖片來源：Shelton、Hedley，2002 Eric, Mark, Graham 及 Barbara (2004)在 “Augmenting the Science Center and Museum Experience＂ 實作案例中，綜合了 五個用 AR 來進行教育的例子，加以說明用 AR 來進行教育的好處：

1.學生在使用時都很興奮並喜歡這種教材。2.它可以發揮更好的空 間概念關係。3.對於需要時間概念的知識(如火山爆發)，比傳統教 材來的更易表現，因為有動畫，而且是及時 3D 的。4.所產生的例 圖以 3D 呈現，手還可以直接操作。5.以教育的建構主義來說，使

用這種教法可以讓學生自然而然的去改變他們的先備知識(因為更 具象)。

圖 12 利用頭戴式顯示器進行觀察地殼與火山變動情況的地球科學教學 圖片來源，Eric, Mark, Graham & Barbara

Kaufman(2003) 開發出一套用 AR 來教導幾和學的軟體，並指 出在教導幾何學的空間概念時，會得到更好效果但他認為目前被學 校普遍使用的機會很少，因為要花費較多的錢和操作技術上的問 題。

圖 13 利用 AR 進行互動式數學幾何立體圖型教學 圖片來源：Kaufman，2003

Billinghurst(2003)指出 AR 可以提供獨特的教育益處：1.使用它 當作教具，可以讓學習者流暢的在虛擬和真實的環境下，跟虛擬物 件進行互動。2. 使用 AR 作為教具，它將衍伸出一種新的教學和學

AR 可以讓學習者沉浸入學習內容中的特質，讓學習不再只是面對 安靜不動的資訊。

Kikuo and Tomotsugu(2005) 指出擴增實境可以提供學習者一 種新型態的學習工具，而在發展上，也充滿著很大的發展空間，依

蘇俊欽(2005)將擴增實境應用於中文注音符號學習，藉由擴增 實境的教學媒材來進行注音符號的教學，於教學實驗後的評量成果 發現兒童的學習成績有所進步，在學習的動機與互動上比一般的教 學媒體有更好的學習反應。

圖 14 未辨識與辨識正確注音符號後產生的不同虛擬人物圖形 圖片來源：蘇俊欽，2005

莊順凱(2006)認為目前的 AR 教育系統的設計，在設計的過程 中，都沒有明確的說明流程和方法，也就是俗稱的 “暗箱式的設計

“。在研究之中，提出以概念圖的制作模式設計架構出互動性的 AR 學習系統教具。並在研究後發現：比起使用傳統式的概念圖教學，

使用此 AR 系統作為教具將可以達到更好的學習效果。且 AR 系統 將有效地刺激學生的學習動機。系統操作的使用性經過了兩次的改 進，學生已經可以快速、正確的完成操作了。

圖 15 利用 AR 製作概念圖，進行自然科教學，圖片來源：莊順凱，2006 朱嘉慧(2007)設計一個國小自然科遊戲式行動學習之活動，以 三人一組的方式在五個海域中進行釣魚活動，以完成食物鏈。研究 結果發現遊戲式行動學習活動能提高學習興趣，提升學習的成效。

學習者彼此相互建構知識或澄清觀念。

林伯杰(2009)以國小英語為例，將擴增實境應用於教學研究，

利用擴增實境來輔助學童的英語學習，提供豐富的學習刺激，希望 透過新的教學媒體應用，提升學童的學習成效以及增強學習的過 程。其教學成效顯著優於一般教學法之成效。其次，對於英語程度 最高與最低之學童學習成效上有顯著成效；並且，不同性別的學生 在英語學習上皆有顯著成效。

薛依辰(2009)以擴增實境式行動學習系統，開發設計一個俱有 相當的內容置換性，又能夠讓教學者輕鬆設置學習活動與內容的行 動學習系統，並藉由實際測試來瞭解將擴增實境應用至學習上所會 遇到的問題與限制。

黃梓銓(2009)嘗試將擴增實境應用於英語名詞、動詞及形容詞 教學研究，利用擴增實境電腦輔助教學來輔助學生的英文單字學

習，期望透過 AR 的應用來增加學生的學習效果。同時亦探討利用 AR 電腦輔助教學時，學生在學習英語名詞、動詞及形容詞上的差 異。了解學生對擴增實境教學法及教材內容的接受度，結果顯示擴 增實境教學法有助於提升國小英語學習的能力

圖 16 擴增實境英語教學過程，圖片來源：黃梓銓，2009

林勝賢(2009)則探討擴增實境融入行動學習對國小學生自然與 生活科技學習動機與學習成就的影響。在工作價值層面，認為學習 自然與生活科技是有價值的且對將來是有益處和有用；在教學媒體 層面，表示教學媒體對於引起學習動機是有幫助的，擴增實境對於 引起學生的學習動機是比靜態圖片更有效果。

張學望(2009) 以擴增實境融入行動學習環境學習者行為意向 之研究，嘗試在國小自然與生活科技課程中，利用擴增實境技術結 合情境式學習來學習校園植物。研究實作出一個行動學習系統，並 針對學習者運用小型筆記型電腦學習之行為進行研究。

倪偉城(2009)以擴增實境技術融入國小低年級注意力訓練課 程，並探討對注意力異常學童的不專心行為與維持注意力時間之訓 練成效，以及在多向度注意力測驗上的表現情形。

表 6 近年以擴增實境技術應用於教育之相關論文

作者 研究題目 研究對象 研究方法 研究結果

Shelton and Hedley (2002)

Using AR for teaching earth-sun relationship to undergraduate geography students

34 名高中 Graham and Barbara (2004)

Augmenting the Science Center and Museum Experience

問 卷 調 查

Kaufman (2003)

Simulating Educational Physical Experiments In Augmented Reality

12-18 歲

Virtual reality and mixed reality for virtual learning environments

68 名學生 問 卷 調 查

Irawati et al.(2008)

3D

edutainment environment:

learning physics through VR/AR experiences

問卷調查 以 VR/AR 技術輔助 augmented reaily to promote an understanding of materials science to school children

實驗研究 以 AR 級數模擬各種

表 6(續) 近年以擴增實境技術應用於教育之相關論文

三、小結

擴增實境技術的發展在現今已愈來愈受到大家的重視，在教育 方面也漸漸成為和學生產生互動性的教學新選擇，由上述研究結果 來看，與傳統講述式教學比較，擴增實境教育系統能吸引學生進行 課程，使學生產生學習的興趣，並且教學者與學習者能藉由擴增實 境技術產生更多的互動；與現有電腦多媒體比較，擴增實境能藉由 三維的虛擬模型讓學生對一些無法在平面正確表現出來的單元產 生正確的空間感，因此使用擴增實境技術於教育中可以發揮更好的 空間概念關係；對於需要時間概念的知識，也比傳統教材更易表現。

本研究希望在擴增實境技術的運用下進行教材設計，如文獻中 所提到，擴增實境教學系統可以讓老師作最少的教學練習，用少量 的教材(低成本)來進行教學，並可以輔助教師在進行教學時呈現教 學內容中不易表達的反應及效果，讓教學者輕鬆設置學習活動，因 為利用擴增實境教學系統也會提升與學生的互動，而產生令教師感 到愉悅的教學環境，這些因素都會影響教師進行教學的意願。

因此本研究即希望以上述相關研究為基礎，利用擴增實境技術 設計一套可應用於藝術與人文領域的版畫教學數位教材，讓教師在 面對版畫教學時能產生較高的教學意願，研究實施和設計方式將會 在下一章中作說明。