研究工具

本研究為了解3D 虛擬實境繪本電子書與一般繪本電子書在月亮迷思概念的教學成效差

異、不同空間能力的學生於不同繪本電子書組別內的學習成效差異、教學實驗後實驗組學生 空間能力的增進情形，將採用下列的研究工具進行研究：

一、「月亮概念學習成就檢測」量表。

二、「空間能力檢測」量表。

三、「3D 虛擬實境繪本電子書系統」。

工具發展介紹如下：

一、「月亮概念學習成就檢測」量表

本研究根據吳延慶（2007）的研究中利用虛擬實境輔助但學習成效仍然不佳的六種月球 迷思概念為主，發展相關教材，分別為：

（一）月亮會公轉也會自轉。

（二）月亮永遠都繞著地球一直轉。

（三）月亮會出現盈虧，是因為月亮、地球與太陽彼此相互運動的關係。

（四）每個月的農曆十五日左右，會出現望月。

（五）太陽被月亮擋住了，所以才出現「日蝕」的現象。

（六）月亮被地球的影子擋住了，所以才出現「月蝕」的現象。

月亮概念學習成就測驗的題目則由以上六種月亮迷思概念為主，並參考賴瑞芳（2002）、

陳小娟（2005） 與吳延慶（2007）的研究，再根據自編的教材學習內容，改編並發展新的測 驗題目共21 題，並透過專家之修訂及預試之參考進行修正，制定正式試卷。本研究商請兩位 國小自然科老師與一位國小中年級導師進行試題的評鑑（詳細資料如表3-3），主要檢視題目 的用詞、語意是否有不恰當之處，經修正後再以教學者所授課的班級進行預測，預測試卷於 附錄二，施測結果以Tester for Windows WS 程式 2.0 版整理，如下表 3-4 與表 3-5。

表 3-3 月亮概念學習成就檢測試卷專家資料

1.0 2 0.607，屬於中間偏易的題目。而在信度部份，Carmines 與 Zeller（1979）認為一般而言一份 優良的教育測驗至少應該具有0.8 以上的信度係數值，才比較具有使用的價值（余民寧，

2002）。依此說法，本研究之信度 0.71 並不符合此一要求，應將設計不良的題目刪除，以增

加測驗信度。

而根據Ebel 與 Frisbie（1991）提出的鑑別度值判斷標準，鑑別度值在 0.19 以下的試題 屬於需要劣，需要刪除或是修改；鑑別度值在0.20~0.29 之間的試題屬於尚可，需局部修改；

鑑別度值在0.30~0.39 之間的試題屬於優良，但可能需要修改；鑑別度值在 0.40 以上的試題 屬於非常優良，不需要修改（余民寧，2002）。

另外，關於試題的難度值指標方面，Chase（1978）建議選擇題的挑選標準以 0.4 到 0.8 為挑選標準較為合適（余民寧，2002）。由表 3-6 所示，第 2、10、15、18、21 題因鑑別度 值小於0.2 以下，甚至出現反效果（鑑別度值為負值），屬於劣等試題，應刪除之，但是其 中第10 題因其命題內容具有課程的代表性，故保留之。而第 1、4、17 題因為鑑別度值高於 0.5，難度值為 0.5，均為可保留下來的優良試題。而第 3、5、6、7、11、12、14、19 題其鑑 別度值均高於0.5，且其難度值接介於 0.4 到 0.8 之間，屬於可以保留的良好試題。而第 8 與

7 0.5 0.75 保留

內部一致性係數為0.83

二、「空間能力檢測」量表

依文獻探討認為空間能力是方位辨識、空間視覺化以及空間移動旋轉的能力，因此使用 楊天德（2009）參考空間能力相關論文中的相關測驗題目以及的智力測驗、性向測驗中的相 關題目編寫而來的空間能力測驗卷，作為前、後測問卷，如附錄一。由於本研究的空間能力 測驗是由楊天德（2009）先生參考智力測驗、性向測驗以及相關論文之測驗題目改編而成，

因此具有一定的專家效度。再經過三位學者專家的審視，以提高其空間能力檢測的代表性。

另外，本量表的信度值為0.809，符合本研究之要求。

三、「3D 虛擬實境繪本電子書系統」

本研究中的3D 虛擬實境繪本電子書系統是由研究者自行研究開發，系統開發分為繪本 內容腳本設計、繪本電子書的設計與3D 虛擬實境系統設計 3 個部份。而本研究主要根據吳 延慶（2007）的研究中利用虛擬實境輔助但學習成效仍然不佳的六種月球迷思概念為主，發 展相關教材，第一單元包含了「月亮會出現盈虧，是因為月亮、地球與太陽彼此相互運動的 關係」、「每個月的農曆十五日左右，會出現望月」，第二單元包含「月亮會公轉也會自轉」、

「月亮永遠都繞著地球一直轉」，第三單元則包含了「太陽被月亮擋住了，所以才出現「日 蝕」的現象」、「月亮被地球的影子擋住了，所以才出現「月蝕」的現象」，並於各單元加 入相關的學習內容幫助教學。

而系統工具設計完成後，再請三位專家進行檢視，分別是一位資深國小自然生活與科技 科任教師，一位資深國小資訊科科任老師，以及一位教學科技專家，其相關資料如下表3-8。

表3-8 軟體評鑑專家相關資料表

專長領域 學經歷

自然與生活科技科任教師 擔任苗栗縣某國小自然科科任教學達

10 年，目前擔任受測班級自然科教師。

國小資訊科科任教師 國立臺中師範學院數理教育學系學士，

擔任苗栗縣某國小資訊教師八年。

教學科技專長 某國立大學數位內容科技學系資深教授

以下將分四部分說明「3D 虛擬實境繪本電子書系統」的系統設計流程以及功能統合：

（一）繪本內容腳本設計

本研究中的繪本故事發展與視覺設計的安排，將依照四年級兒童對繪本的喜好，以童話 世界中常出現的人物為主要角色，再以故事引出關於月亮運動的概念，並由故事中對兒童提 問，將之串成一個內容生動活潑的繪本故事。

（二）繪本電子書設計

本研究的繪本電子書使用Adobe Flash CS4 Professional 進行設計，並搭配 Photoshop CS4 進行美工圖像處理。繪本電子書的設計強調互動性與容易使用的操作介面，並充分表現出繪 本電子化後的生動故事情節，並為繪本增加配樂、音效、文字說明等，讓使用者能輕易融入 繪本故事中的情境，簡便地操作繪本電子書，版面與功能配置大致如圖3-1。

圖3-1 繪本電子書功能版面配置圖

（三）3D 虛擬實境系統的設計

本研究的虛擬實境屬於桌上型虛擬實境（Desktop VR），主要是以實時運算（Real Time Rendering）的 3D 模型動畫來呈現月球、地球與太陽間的相對運動關係。重點分述如下：

1. 3D 虛擬實境系統的開發環境：主要以 Adobe Flash CS4 搭配 Flash3D 的類別檔 PV3D 撰寫Flash 程式，模型的檔案則以 3DS MAX 進行模型設計與輸出。

2. 3D 虛擬實境系統的功能概述：

（1）使用者能由各個角度觀看月球與地球的空間關係：利用變換攝影機的方式讓使用 者能從各個角度進行觀看及比較，包含了垂直以及水平的角度移動，但垂直觀測角度範圍 應避免過高，示意如圖3-2。

圖3-2 虛擬實境場景攝影機移動角度示意圖

（2）能放大或是縮小視野，以利觀察者進行微觀或是巨觀的觀察。

（3）地球、月球與太陽能按照真實的速度運行，使用者也能調整時間的快慢，以利使 用者做時間巨觀的觀察。

（4）虛擬實境物件能按照使用者觀看的需要，進行顯示或隱藏，以方便使用者觀看（例 如月球軌道、月球與地球等物件）。

3.功能統合

本系統必須利用Flash 程式將繪本與電子書的功能結合在一起，並配合 PV3D 的撰寫，

讓VR 的環境與繪本電子書完美的結合在一起，只要按一個鍵就能出現宛如真實宇宙空間 的模擬情境。