第三章 研究設計
第五節 研究實施
本節分別就研究使用延伸式擴增實境進行實驗教學，並用「問卷調查法」編 輯 VARK 學習風格中文青少年版問卷及「訪談法」設計學生對延伸式擴增實境 實驗操作之現況訪談大綱及「觀察研究法」設計分組實際操作時，各小組指導老 師對學生學習過程觀察記錄檢核表，綜合上述工具，即第四節所述明之研究工具 進行研究。
研究實施以延伸式延伸式擴增實境教學簡報進行概念教學，再進行延伸式擴 增實境的實驗操作；收集學生上一學期的自然與生活科技領域先備學習成就，利 用前測試卷與後測試卷成績了解學生的學習成效，並以 VARK 學習風格問卷深 入探究學生的學習感官取向。最後，以錄音方式訪談學生的學習興趣與學習方式，
以探究及了解學生的學習過程與學習成效。延伸式擴增實境實驗教學的指導老師 則在實驗操作時指導學生實驗任務的過程中，以觀察研究的方式對學生的學習活 動過程加以觀察並記錄，以了解學生的學習情況與學習方式學習，並了解不同學 習風格的學生在學習成效之間的探究。
本節就從實驗教學過程、VARK 學習風格問卷、學生訪談大綱及教師觀察紀 錄檢核表等四個部分的研究工具，另外在教學過程中，因應課程與實驗操作需求，
分別設計教學簡報、實驗紀錄單等教學工具。綜合以上研究工具與教學工具，實 施方式以教學前、教學中及教學後三個時間階段作為規劃，並進行說明如下圖 3-5-1：
圖3-5-1 延伸式擴增實境教學實施流程圖
一、 研究設計
(一) 第一階段-教學前
1. 前測試卷施測
本研究為了了解學生在延伸式擴增實境教學之前與教學之後，對於自然與生 活科技領域「晝夜與四季變化」單元的認知程度與先備基礎，在實驗教學之前，
先發給學生前測試卷，以評量學生程度。在實驗教學之後，再給予後測試卷，評 量學生藉由延伸式擴增實境教學後的學習成效。
2. VARK 學習風格問卷之實施
本研究的學習風格問卷使用 Neil. Fleming 於 2007 年 9 月進行更新與修訂之 The VARK Questionnaire 中的 The Younger Version 版本，此版本適用於 12-18 歲 的年輕人，本研究對象符合該年齡層。
Vark 學習風格問卷，於延伸式擴增實境教學前，針對參與學生進行 VARK 教學中 教學後
教學前
前測試卷 教學簡報
擴增實境實驗 實驗紀錄單 教學觀察紀錄表 學習風格
問卷 學生訪談
後測試卷
學習風格問卷調查之實施，並將學生的學習風格資料統計，歸納類別後，於延伸 式擴增實境教學時，由指導老師觀察不同學習風格學生的學習情況，並給予不同 的指導。
(二) 第二階段-教學中
1. 教學活動設計：
本研究教學實施設計以科普知識「晝夜與四季變化」單元為主要教學內容，
分別就教學單元目標、分段能力指標及教學活動流程分述如下：
(1)教學單元目標：
A. 了解地球自轉與公轉的原理、規律及造成的影響與變化。
B. 了解地球自轉一圈的晝夜變化、太陽方位及竿影變化。
C. 了解地球公轉一圈的直射與斜射，以四季與溫度的變化。
D. 了解北半球與南半球的差異，並能以台灣作為主要實驗地區，了解 晝夜與四季的變化。
(2)分段能力指標說明如表 3-5-1：
2.教學工具設計：
本研究教學實施設計以科普知識「晝夜與四季變化」單元為主要教學內容，
為讓學生在學習過程中了解本單元的學習重要概念、擴增實境操作及實驗進行步 驟，設計以下教學工具，晝夜與四季變化教學簡報、延伸式擴增實境實驗教學、
實驗紀錄單等教學工具，內容分述如下：
(1)晝夜與四季變化教學簡報
本研究之延伸式擴增實境教學單元「晝夜與四季變化」教學簡報，主要教學 目標敘述如下；第一部分屬於「晝夜與四季變化」內容，第二部分為「延伸式擴 增實境實驗」(附錄 4)。
(1) 「晝夜與四季變化」教學內容以「地球的運動」為主要課程架構，分為「地 球的自轉」、「地球的公轉」兩項課程，課程內容說明如下表 3-5-3：
表3-5-3 課程內容一覽表
地球的運動 課程內容
地球的自轉 (a)晝夜交替
(b)一天中竿影的變化。
地球的公轉
(a)四季太陽的位置 (b)太陽的直射與斜射
(c)溫度的變化與晝夜長短。
(2) 「延伸式擴增實境實驗」就針對 A、器材的介紹，B、實驗操作步驟。分別 向學生說明與介紹實驗操作方式。
圖3-5-2 教學簡報設計架構圖
圖3-5-3 教學簡報畫面 晝夜與
四季變化
擴增實境 實驗
地球自轉運動
地球公轉運動
器材的介紹
晝夜交替
一天中竿影的變化 四季太陽的位置 太陽的直射與斜射
\\ 溫度的變化與晝夜長短
\\
實驗操作步驟
(2)延伸式擴增實境實驗教學
完成教學簡報說明之後，將學生分為五組，一組約 5-6 人；每一組有一名小 組輔導老師協助學生進行實驗操作。研究者以 3 個任務的方式進行延伸式擴增實 境實驗的設計，因此在各組間以 2-3 人為小組，讓每一小組根據實驗紀錄單裡的 三個任務進行實驗操作。學生共同完成三項任務，並在實驗操作過程中，由各組 指導老師觀察與檢核學生操作與認證簽名。
A. 延伸式擴增實境教學系統
本研究中的教學系統內容以「晝夜與四季變化」單元為主軸，設計與建構讓 學生可以藉由動手操作實驗的延伸式擴增實境互動教學為主要目的。藉由操作太 陽與地球模型組的黑色轉盤，來了解地球自轉一圈，一天之中晝夜變化、竿影與 方位的關係，也能了解地球的公轉一圈，一年四季地球與太陽之間的對應關係，
冬至、夏至、春秋分等四個季節地球的位置。
圖3-5-4 延伸式擴增實境教學系統架構
a. 延伸式擴增實境系統
本研究是以 TOTAL IMMERSION 公司所研發的擴增實境技術，並以標準的 PC 平台，windows 作業系統，建構延伸式擴增實境教材設計。在硬體設備方面，
太陽與地球模型組 延伸式擴增實境螢幕介面
使用者實驗操作環境
竿影變化 台灣的晝夜
日期時間
擴增實境 畫面
本研究延伸式擴增實境系統包含筆記型電腦主機、電腦螢幕顯示器、高解析度 webcam 及太陽地球模型組。在軟體方面，採用 markless 無標記辨識擴增實境技 術，延伸式擴增實境的虛擬互動使用D’fusion Augmented Reality 2 套裝軟體，依 以其內建 Lua 語言進行客製化需求，並搭配 3D 模組之建制使用 3dMax 2013，
2D 模組部份則使用 Adobe CS 6，以上軟硬體之規劃與設計，達到本研究教學單 元「晝夜與四季變化」教學內容之教學目標。
本研究使用設備一覽表，如表 3-5-4 所示。
表 3-5-4延伸式擴增實境設備規格一覽表
硬體設備 軟體設備
筆記型電腦 Webcam 擴增實境製作軟體 3D 模組建制軟體 2D 模組建制軟體 Acer
TravelMate P243
Logitech HD Webcam
C615
D’fusion Augmented Reality
2 3.26.25708
3dMax 2013 Adobe CS 6
b. 延伸式擴增實境教學設備
圖3-5-5 設備示意圖
筆記型電腦 液晶螢幕 視訊鏡頭
三腳架
黑色轉盤 太陽和地球模型組
圖3-5-6 設備實景 C.延伸式擴增實境教學場景
圖3-5-7 實驗教學場景實景
(3)實驗紀錄單
本研究的延伸式擴增實境實驗操作，是以實驗任務的方式進行設計，讓學生 可以藉由教學者的引導，對於實驗能有系統的操作，因此設計實驗紀錄單任務說 明如下表 3-5-4；
表3-5-5 實驗紀錄單與任務說明一覽表
實驗紀錄單 紀錄內容與任務說明
第一部分 a. 實驗設備示意圖，及講解實驗進行注意事項。
b. 使用代號排列出本實驗的操作步驟。
第二部分
任務 1:操作地球儀進行太陽公轉的實驗。
任務 2:操作地球儀運轉至冬至(12 月 22)日，早上 9:00 的位置
任務 3:操作『地球公轉』至冬至(12 月 22 日)和夏至(06 月 22 日)兩天的位置，再將『地球自轉』到當天的日出 及日落時間，並記錄下來。
3.教師觀察紀錄檢核表
本研究教師觀察記錄檢核表由各小組的指導老師負責記錄，紀錄的時間從研 究者開始進行教學內容簡報說明時開始觀察與記錄，接著學生在分小組操作延伸 式擴增實境教學的過程，指導老師參與並觀察學生的學習，並記錄在教師觀察記 錄檢核表中，以了解學生的學習情況及學習方式，並進而觀察了解學生的學習成 效。
(三) 第三階段-教學後 一、 後測試卷施測
本研究為了了解學生在延伸式擴增實境教學之後，再給予後測試卷，評量學 生藉由延伸式擴增實境教學後的學習成效。
二、 訪談大綱之內容說明
本研究採半結構式訪談的方式，分別針對參與本次延伸式擴增實境教學的學 生為對象。學生的部分以小組為單位，進行 5-10 分鐘的個別發表，並以錄音的 方式記錄，訪問過程中，會根據當時談話的進度與受訪學生回答的情況，適時的 詢問與修正問題，並期望可以探究學生使用延伸式擴增實境實驗操作後的學習興 趣與學習方式為何？本研究擬定學生對延伸式擴增實境實驗操作之現況訪談大 綱，訪談問題如下：
(1) 請問你覺得這一次上課中，最有趣的地方?
(2) 在實驗過程中，甚麼是讓你印象最深刻的地方?
(3) 這一次的實驗跟你以前做過的實驗方法有甚麼樣的不同?
(4) 用這樣的方式做實驗，讓你收穫最大的是甚麼?為什麼?(這樣的實驗，可否幫 助你更了解課程內容)