第三章 第三章
第三章 研究方法 研究方法 研究方法 研究方法
本章內容包含研究架構與設計、研究對象、研究工具、研究程序、研究假設。
第一節 研究架構與設計
本研究將以國小班級為單位，以不同的虛擬多媒體教材作為本研究的自變項，並且 觀察不同實驗組組別的前測、後測、延後測作為依變項。
本準實驗研究依據現有的「體積概念教學」─南一版本五年級上學期的第五單元「長 方體與正方體」，做一完整的體積教學計劃實驗，並在此教學計劃之前製作一個供實驗者 參考的體積概念前測。在實驗階段中，施行同一套流程的體積概念教學，並會依照體積單 元所需的單元內容，以擴增實境和虛擬實境多媒體分別進行設計實驗後對於被實驗者進行 體積概念體積概念教學後評量。一個月後，為瞭解學生經過一段時間後，在體積概念能力 的改變，本研究收集受測國小共同實施的第一次段考，試卷內與體積概念相關的題目成 績，當作延後測的參考。
之後將實驗前的前測資料、實驗後的後測所得的成績資料，以及一個月後的延後測 資料，交叉比較，以瞭解體積概念在兩組多媒體教材中上運作的情況，看是否使用不同的 多媒體教材，在體積教學中是否會引出不同的學習成效。
除用數據上的統計資料作為本研究的參考，本研究也使用學生回饋單，讓學生針對 本次的體積概念教學的多媒體教材，給予評估、建議。
一一
一一、、、、 研究架構研究架構研究架構 研究架構
本研究目的在探討以體積概念為教學內容，擴增實境和虛擬實境多媒體在作為體積 概念教材，是否有不同的教學成效，可供擴增實境和虛擬實境未來發展教材和課程，以及 多媒體之參考，主要研究架構圖，以本研究涉及之變項說明如下。
圖 3-1-1 研究架構圖
2. 體積概念教學延後評量（簡稱延後測）
在本研究結束實驗以及體積概念教學後評量，一段時間後（一個月）收集學 生所在第一次段考，段考題目中關於體積概念題目的作答成績，所進行的延後測 驗。延後測是為要觀察在實驗結束一段時間後，受試對象的體積概念是否有因不同 的多媒體教材而改變。
（三）、控制變項：
1. 體積概念教學
本研究之體積概念教學，根據南一出版社五年級上學期，第五單元「長方體 與正方體」中所述內容（如附錄三）加以設計，以此教學流程作為體積概念教學可 以在不同多媒體教材上可以相同流程的呈現，以確定不同多媒體教材的受試者在教 學時間長短，以及與達成之學習目標均力求相同。
2. 學生特質
本研究之研究對象是從一般國小五年級學生中選出的兩個班級，因本研究旨 在探討不同的虛擬實境多媒體設計教材，對使用者的學習成效。而五年級學生應對 體積概念教學有何問題和概念，已在文獻探討時討論。
3. 教學時間
兩個組別所設計的體積概念教學時間均力求相同，教學課程依照南一版數學 領域五年級上學期第五單元「長方體和正方體」體積課程所設計，共四節課（160 分鐘）。
（四）、共變項：
1. 數學能力測驗
本研究的體積概念教學是數學領域的一部分，數學能力也將影響到受測對象 的學習成效。本研究無法完全屏除不同受測對象在數學能力上的個體差異，但本研 究統計分析以班級為單位，在資料分析上可以將此一變項影響降到最低。
2. 體積概念教學前評量
本研究所使用體積概念教學後評量的題目使用南一版本的前測評量（如附錄 一）；前測可與體積概念教學之後的「體積概念教學後評量」所得資料交叉比對，
以提供本研究所需的資料。
二 二 二
二、、、、 實驗設計實驗設計實驗設計 實驗設計
本研究預計採用準實驗研究法。本研究由快樂國小選兩班為研究樣本，分為兩組為 虛擬實境組、擴增實境組。其研究設計如下：
表 3-1-1 研究實驗設計模式
組別 前測 實驗 後測 延後測
虛擬實境技術組 O1 X1 O2 O3
擴增實境技術組 O4 X2 O5 O6
O1、O4：係指實驗前前測的所得成績。
X1、X2：係指不同多媒體技術組別所實施的教學實驗。
O2、O5：係指實驗後後測的所得成績。
O3、O6：係指實驗後一個月延後測的所得成績。
除了收集前後測，以及延後測驗的數據資料之外，本研究也對於受測的班級給予回 饋單，讓學生針對這一單元的體積概念教學，以及教材，提出評估和建議。
第二節 研究對象
本研究以台中市快樂國小（化名）為進行研究實驗之學校，學校每年級的班級數均 在十個班上下，研究對象預計為五年級學生，本研究將從學校中挑選出兩班中，分為兩組，
分別施測之，並以全程參與實驗者為受測對象。
表 3-2-1 研究對象樣本人數一覽表
組別 人數 受測人數總計 受測男生 受測女生
擴增實境組 31 29 16 13
虛擬實境組 31 29 16 13
第三節 研究工具
本研究所使用的研究工具包括「體積概念教學前評量」、「數學能力評量」、「體積概 念教學」、「體積概念教材」、「體積概念教學後評量」、「體積概念教學後延後測評量」、「延 後測驗」、「學生回饋單」，詳細工具製作與內容說明如下：
一一
一一、、、、 體積概念教學前評量體積概念教學前評量體積概念教學前評量 體積概念教學前評量
此「體積概念教學前評量」（以下簡稱為前測）實施於體積概念教學前，以期可以提 供本研究一個完整的前測內容，用於評估受試者對於接下來的體積概念教學的熟悉內容，
作為本研究分析實驗樣本在，未經過實驗教學前的體積概念能力的依據。前測可與體積概 念教學之後的「體積概念教學後評量」所得資料交叉比對，以提供本研究所需的資料。
本研究所使用前測的題目使用南一版本的後測評量（如附錄二）；南一出版社的前測 是經過教育部認可，可使用發行於目前國小的通用教材，在信效度之上，無可慮之處，所 以本研究以雙向細目表對前測再進行試卷分析（如表 3-2-2）。本學習評量測驗實施是在經 過多媒體教材，但相同的體積概念教學後，實施此測驗。
表 3-3-1 前測雙向細目表
此一「正方體和長方體」的體積概念教學單元，涵蓋教學重點，如表 3-3-2：
表 3-3-2 「正方體和長方體」體積概念教學單元的教學重點 南一版數學領域五年級上學期第五單元：長方體和正方體
教學重點 教學單元
認識長方體和正方體的組成要素及組 成要素間的關係
長方體和正方體的定義
長方體和正方體的透視圖
認識長方體和正方體的透視圖和展開
圖 長方體和正方體的展開圖
能計算長方體和正方體的表面積 長方體和正方體的表面積
能理解長方體和正方體中面和面的垂 直、平行關係
長方體和正方體面與面之間 的垂直和平行關係
四 四 四
四、、、、 體積概念教材體積概念教材體積概念教材 體積概念教材
在此段教學活動中，本研究提供受試者擴增實境、虛擬實境，兩個不同的多媒體教 材。本研究就以上所選用體積概念教學課程為本，設計與其相關的教學教材，圖 3-3-1 為 本研究對於體積概念教材配合體積概念教學所進行的流程：
圖 3-3-1 體積概念教材配合教學
歸納本研究採用的教學內容，以及文獻內對於體積概念教學之相關研究，本研究使 用 Adobe Flash CS3 中的 Action Script3.0 為主要的撰寫平台，並且利用 Action Script 外掛 函式庫中的 PV3d 做製作教材的程式語言，茲介紹如下：
以下為體積概念多媒體教材的使用介面，以及功能使用介面之異同處，都列於表 3-3-3 所示。
表 3-3-3 不同體積多媒體教材介面及功能 擴增實境多媒體教材 虛擬實境多媒體教材
介面圖片
體積概念教材 體積概念教學
引起動機
發展活動
綜合活動
擴增實境 虛擬實境
替換虛擬物 件功能
換 marker 即可換置不同的虛擬 物件。
使用滑鼠點選「1」註明處，即 可換不同的虛擬物件。
移動角度功 能
旋轉 marker 即可作到。 使用滑鼠點選「2」註明處，虛 擬物件就可依照滑鼠點選位置 移動角度。
縮放功能
移 動 marker 靠 近 或 遠 離 攝 影 機，虛擬物件即可隨距離放大縮 小。
使用滑鼠點選「3」註明處，「+」
為放大虛擬物件，「-」為縮小虛 擬物件。
除兩者多媒體所使用的介面不盡相同，本研究在設計上兩者所具有的功能均是相同 的，包括可以自由轉動正方體或長方體（虛擬物件），或是可以放大縮小（擴增實境則是 利用 marker 距離攝影機的距離），達到學生可自由使用虛擬物件的功能，如表 3-3-4 所示。
表 3-3-4 不同體積多媒體教材功能展示
擴增實境多媒體教材 虛擬實境多媒體教材
縮放功能
移動角度功能
建立縮放、角度移動功能後，本研究更進一步根據體積概念教材課程流程、教學重 點，設計不同的體積概念的單元教材，如 3-3-5 所示。
表 3-3-5 不同教學單元的多媒體教材
擴增實境多媒體教材 虛擬實境多媒體教材
長方體和正方體的定義
長方體和正方體面與面之間的垂直和平行關係
長方體和正方體的透視圖
長方體和正方體的展開圖
長方體和正方體的表面積
除了多媒體教材之外，本研究也設計可以讓受試對象互相討論的空間，如下表 3-3-6。
表 3-3-6 不同多媒體教材實施畫面
擴增實境多媒體教材 虛擬實境多媒體教材
模擬畫面
實際實驗畫面
五 五 五
五、、、、 體積概念教學後評量體積概念教學後評量體積概念教學後評量 體積概念教學後評量
此「體積概念教學後評量」（以下簡稱為後測）實施於體積概念教學後。用於評估受
此「體積概念教學後評量」（以下簡稱為後測）實施於體積概念教學後。用於評估受