數位學習環境

本節依照「數位學習環境類型」、「數位學習環境在教育上的應用」進行探討：

壹、數位學習環境類型

本研究依照遊戲時數位環境呈現方式的不同，以下分別就「虛擬實境」、「擴 增實境」兩種不同之數位學習環境類型進行敘述：

一、虛擬實境

虛擬實境提供學習者不同於真實世界的情境，在虛擬世界中，任何事物都可 經由軟體設計出來，因此對於一些課程內容中無法用肉眼觀察的現象，透過虛擬 實境所提供的優勢可以有效幫助解決。

虛擬實境讓學習者不必經由操作真實物體也能將各種不易觀察到的現象模 擬出來(張霄亭, 2004)，並且在虛擬實境中提供學習者嘗試錯誤、反覆練習的機會 (Huang, 2005)。在虛擬實境中也提供了提供豐富的影音效果，使得學習者在虛擬 實境中是比較有自信、有創意、參與度高並且對於學習保持正向愉悅的態度 (Loureiro & Bettencourt, 2014)。另外虛擬實境相較於實體環境也較能降低成本 (Roblyer, 2003)。

因此，在虛擬實境下能協助學習者縮短真實與抽象知識之間的距離，藉由學 生的主動參與學習過程，提高學生的學習動機和學習成效(Lee, 1999)。

二、擴增實境

有別於虛擬實境將學習者完全融入在模擬世界中，無法觀看到真實環境的景 物；擴增實境可以使學習者一方面看的到真實環境中的景物，另一方面還可以將

圖 2-1 擴增實境與真實世界及虛擬實境比較(Milgram et al., 1994)

Craig (2013)依據 Azuma (1997)對擴增實境之定義，提出擴增實境的關鍵要 素：

(一) 在現實世界可看到虛擬資訊疊加於真實環境中：

使用者在現實世界中可以透過人體的視覺、聽覺、觸覺甚至是味覺或嗅覺來 接受虛擬資訊的刺激，而虛擬資訊是疊加於真實環境之中。例如將看到的照片透 過其他介面看到3D 虛擬模型或是聽見聲音。

(二) 虛擬資訊與真實環境同步顯示：

當虛擬資訊擴增於真實物體時，使用者的能夠同步接收資訊而不產生誤差或 延遲。例如有一張桌子上面畫出一個圓圈，將透過擴增實境，同時看到圓圈內有 一個虛擬花瓶。

(三) 虛擬資訊是依據真實環境的定位與人類的視覺角度展示於現實世界：

就同一物體所擴增出的虛擬物件，使用者在不同的視角可看到不同面向的物 件。

(四) 擴增實境的互動範圍可以從使用者單純變換視角到創造新的虛擬資訊：

使用者與擴增實境的互動行為可以為單純變換視角以檢視不同面向之虛擬 物件，甚至是可以對虛擬物件進行移動；其中又可分為對虛擬物件或對真實物件 進行互動。

Billinghurst 和 Dunser (2012)指出，擴增實境可以提供一些其他科技作法無法 達到的獨特優勢，例如，若是使用擴增實境作為教具，可以讓學習者在融合虛擬 與現實的環境中，對物件進行流暢的操作與互動，同時此教具也將衍伸出新的教 學與學習策略

Hsiao、Chen 和 Huang (2012)研究發現擴增實境遊戲透過動手操作與虛擬物 件互動，能激發學生的學習興趣和學習動機。有研究則發現擴增實境對學習成效 影響，在情意方面，學習者有高參與感、高認同感、積極的動機與正向的學習態 度(Schmitz, Specht, & Klemke, 2012)；在認知方面，學習者能有好的理解(Liu, Tan,

& Chu, 2009)。

貳、數位學習環境之教育應用 (一) 虛擬實境在教育領域之應用

透過上述在虛擬實境中能有的好處，對於如何應用在教育領域上進行討論：

Trey 和 Khan (2008)透過數位模擬的方式下對高中三年級學生進行科學教育透過 動態影像模擬兩種化學反應，提升學習者對於科學中肉眼無法觀察之現象的學 習。Han 和 Black (2011)為了介紹機械的好處，讓國小五年級學習者以搖桿操作以 Adobe Flash 進行的模擬齒輪並在環境中提供嘗試錯誤、反覆練習的機會，並搭配 操作後的課程講解，幫助知識的遷移。

在數學教育的虛擬實境中，許瑋芷(2005)，透過虛擬教具幫助國小高年級學 生探索圖型樣式，以視覺化的動畫幫助學習者察覺樣式規律的關係。Kong 和 Kwok (2005)以虛擬教具提供國小中年級學生以虛擬教具學習分數的方法，透過動

(二) 擴增實境在教育領域之應用

相較於虛擬實境，擴增實境與虛擬實境兩者最大的差別在於學習者在虛擬實 境中看到的動畫模擬缺乏真實情境脈絡與觸感互動，而動手實際操作，在觸感、

空間感甚至光感上，還是在真實世界中的感受會最深刻且最清楚。因此，相較於 虛擬實境的學習方法，擴增實境可以提供給學習者更多樣性的操作可能及使用體 驗。

在科學教育的學習上，林思汝(2012)以擴增實境的方式讓國小高年級學生學 習力與力矩，學生動手操作真正的蹺蹺板，並將力以視覺化的方式呈現，幫助學 生在具體操作時對力的抽象概念產生連結。而在數學教育中蔡承哲(2010)由教具 提供的實體以及虛擬模型觀察此題目之立體圖形在空間中實際的位置、關係，並 且進行觸碰的互動操作在模型中尋找解題的提示，再接著由提示以及公式解出該 題的解答，能有效提升高中學習者的空間能力。Cadavieco、Goulao 和 Costales (2012)以擴增實境提供輔助線或數學公式輔助立體圖形體積或表面積之題型計 算，透過擴增實境技術直接把對應關係連結起來，降低了思考的負擔，所以在心

理上也比較容易對擴增實境的作法產生興趣，容易進入心流的狀態。

綜合上述「擴增實境」及「虛擬實境」發現使用擴增實境或是虛擬實境皆可 以透過圖影具象化以方便學習者觀察學習。故本實驗欲於其中加入引導策略，引 導學習者觀察學習重點與統整學習內容，對於學習將有所助益。