擴增實境運用於能源教學

一、擴增實境於現今之相關運用情形

擴增實境（augmented reality）指的是一種融合真實世界與虛擬世界經驗的 技術（Klopfer & Sheldon, 2010），它不僅將虛擬實境（virtual reality）與實境（reality）

混合疊加在一起，甚至能與使用者產生互動（Yu, Jin, Luo, Lai, & Huang, 2010）。

此技術由來已久，發展至今已有諸多新的科技樣貌。從早期需要使用穿戴式、頭 戴式等較不便行動之設備、器材，才能呈現出擴增實境的效果，至近幾年擴增實 境的應用程式已發展成可攜式（portable）的形式，且能廣泛地使用於行動載具 上（Yuen, Yaoyuneyong, & Johnson, 2011），如智慧型手機、平板電腦、筆記型電 腦等，以輕便的裝置/載具即可達到相同效果。再者，影像擷取與辨識的技術亦 有長足的進展，從早期的文字、QR Code等必須以某種「標籤」才能進行辨識，

現今擴增實境的程式已發展至能夠直接辨識所擷取的影像（實物辨識），不需要

再多一重步驟，即能立即透過程式的比對及判斷，很快地於載具的螢幕上呈現出 擴增實境後的延伸畫面。擴增實境技術的運用層面，可見度比較高的包括廣告看 板、電子商務、視聽娛樂等，到醫學、軍事、航空飛行上的模擬操作等運用，進 而逐漸被使用在教育上。

透過隨手可得的可攜式行動載具，此種數位科技有轉變學習模式的潛力

（Klopfer & Kurt, 2008），能使學生隨時隨地都能進行學習，實現教育工作者「無 所不在的學習」（ubiquitous learning）的夢想（Yuen, et al, 2011）。擴增實境於教 育上的使用，「因其能突破空間、時間上的限制，十分適合應用於科學學習（廖 詠年，2010）」。應用範圍包括有戶外的生態教學、博物館內的太陽系與運行軌道 裝置、以及教室內的解剖模擬教學等，並依其實施的場所與課程，分別運用頭戴 式、手持式、螢幕影視透視等不同擴增實境的顯示技術。而透過行動載具等科技 產品的教學輔助，搭配設計具巧思的遊戲活動，能引發學生對該學科主題更多的 興趣（Klopfer, Sheldon, Perry, & Chen, 2012）。

二、擴增實境能提升學生學習興趣

為了測試擴增實境技術的運用，是否能達到一些教育上的目的，Dunleavy、

Dede 和 Mitchell（2009）設計了尋找外星人蹤跡的教學活動：“Alien Contact!”，

他們將學生分組，給予各種任務，讓學生使用筆記型電腦（handheld computer）

搭配GPS的定位功能，搜集各種外星人可能出沒的線索。在長達一年的教學實驗 活動之後，研究結果發現，為了「尋找外星人蹤跡」這個有趣的任務，學生們願 意主動走出戶外去搜集資料，他們對於周遭環境的敏銳度及觀察力有顯著地提昇；

且在找到資料之後，學生彼此間還會熱衷地討論及分享，對於團隊合作的機制也 有所增進。然而，如果進一步分析、檢視學生們所搜集的資料，不難發現，學生 對於判斷資料來源正確性與否的能力是較為缺乏的，也就是說，擴增實境的技術 的確能有助於提昇學生的學習興趣，只是在教學活動的設計上，仍需要再詳加斟 酌、納入更多「認知」層面（知識）的學習內容。

三、運用擴增實境於教學之範疇及應注意事項

擴增實境在擷取影像、感應的時候，硬體及軟體往往容易發生問題而無法順 利感應，這些問題包括網路連線的訊號不佳、光影的明暗與原先所設定不同而導 致程式無法判別，因而無法於載具螢幕即時呈現擴增實境的畫面。為了解決這個 問題，El Sayed、Zayed 和 Sharawy（2011）研發出紙卡辨識的擴增實境應用程 式，並將之使用於教學活動中：“ARSC: Augmented reality student card”。此方法 成功地將擴增實境應用程式執行及判斷的程序簡化，因此較容易感應並呈現出結 果，且還可將完整程式直接安裝在行動載具上，如此即使沒有連線至網路仍可以 使用，同時也降低了所需設備的成本。此研究結果發現：(1)10至17歲的學生對 於此種教學方式的接受度最高；(2)此種擴增實境應用程式所帶來的對於視覺化 能力的增進，證實有助於提昇學生的理解；(3)學生建議此技術運用於教育的範 疇，以「科學與生物學」為最佳。

Chen（2006）比較了使用模型與應用擴增實境於化學教學課程上的差異。

化學這門學科中有許多抽象、肉眼看不見的概念，經由模型或擴增實境技術的模 擬，可使學生更易於理解。該研究結果顯示，部分學生表示喜歡新科技（擴增實 境）所帶來的互動感，但仍有部分學生較偏好能觸摸得到的實體（模型），惟不 可否認的是，擴增實境技術確實可以作為一種替代的形式，運用於教學中。

三、運用擴增實境於教學之主題選擇

Klopfer 和 Sheldon（2010）認為，透過擴增實境的數位科技，使學生能看 見他們周遭習以為常的世界以一種新的風貌呈現，且可以將實際的議題（例如能 源的耗用）與學生所經歷過、既有的環境背景做連結，因此可以說，貼近生活經 驗的能源教育教學活動設計，相信也較能夠融入學生的生活，進而影響學生，使 他們能有產生實際行動的效果。舉例來說，首先讓學生了解電器的耗電量，再計 算排放出多少二氧化碳，讓學生思考對環境所造成的影響以及可以怎麼做、如何 節約能源，最終也許學生就能夠產生採取實際節能行動的意願。

四、本章前三節之小結

綜整本章一至三節內容，首先，擴增實境技術適合應用於科學教育的學習，

且與動手做的能源教具同樣都具有能為學生帶來互動式效果的優點，但它有更進 一步的優勢是，當擴增實境運用於教學中，因為使用行動載具這樣取材便利的裝 置，能夠彌補操作教具在授課時間上的不足之處；此外，若將行動擴增實境融入 於能源教育教學設計，應該可以引起學生對於能源議題的興趣，增進他們主動學 習的意願，而這即是運用此種教學方式最重要的用意所在。因此，本研究以行動 擴增實境APP模組設計能源教育教學活動，取材貼近學生日常生活的能源主題，

發展出能夠融入於正式課程中進行教學的能源教育教案。