研究架構與設計

本研究使用 Unity3D 工具來建構一個虛擬校園導覽系統，配合行動學習理論設計出 校園導覽課程輔助學生了解自身校園的學習環境，透過此教學實驗來探討此系統是如何 有效地運用在教學及了解學生對課程內容的看法。

（一）教學目標

本研究課程為自行設計，主要以豐盛國小（化名）的校園植物為主題，配合行 動學習課程設計出導覽課程。

（二）教學時間

校園植物導覽課程的教學總節數為 6 節，共 240 分鐘。

（三）前測成績

本研究對象於教學前，皆先進行「校園植物概念測驗前測」如附件二。

（四）測驗實施及評閱人員

實驗組實施前、後測施測時，由研究者自行施測，並要求學生在問卷上記名以 增加問卷效度。施測的結果也是由研究者自行評閱，如此可以避免評分者對施測結 果的干擾。

研究分析採用前實驗設計研究法之「單組前後測設計」，實驗設計單組在實驗教學

前接受「校園植物概念理解測驗卷」前測。實驗的課程是校園的植物生態以及高年級的

二、導覽技術的培養 104年5月中~104年6月中

預計時間：

半個月～1個月 104年6月中~104年7月初

（一）教學前準備階段（103 學年第一學期）

1.與指導教授討論決定論文方向 2.搜集相關文獻，擬定研究計畫

3.選定研究樣本設計教案及製作虛擬校園系統

4.依據研究所需實驗對象，設計問卷及測驗題，並交由專家評定性效度

（二）教學實驗階段（104 年 5 月中-104 年 6 月中）

1.實驗對象于接受實驗教學前接受「校園生態學習成效測驗」前測，以了解學童對 於本身校園生態了解的程度，

2.搜集彙整資料後建檔。

3.使學童接受以虛擬校園導覽系統所設計的校園導覽課程，課程時間為六周。

4.教學結束後，使學童接受「校園生態學習成效測驗」後測以及「課程滿意度調查 表」，以了解學童在教學後的態度以及成效。

（三）完成階段(104 年 6 月中~104 年 7 月初)

1.搜集教學所得的前後測資料，進行彙整與建檔。

2.將所得的前後測數據以統計方法分析。

3.分析結果，撰寫研究報告。

第四節 研究對象與情境

一、研究對象

本研究因受限於實驗對象學校規模較小，以及配合上學期使用過帄板課程之班級，

故人數上只有四年級 12 人、五年級 12 人共 24 人為研究對象。本研究的研究對象為研 究者參與行動學習計畫合作國小四、五年級的學生，兩班學生共 24 位，這些學生皆有 參與過行動學習計畫，有使用過帄板的經驗和接受過行動課程，班級的同質性高。以下

研究分析以 S1-S24 代稱。

二、 研究情境

本研究環境是研究者合作行動學習計劃的學校，該校位於屏東縣高樹鄉休閒農業區 內，臨近茂林國家公園，擁有多元豐富的生態。研究者任教學校的校長在規劃校園內小 溪以及環境保育十分認真，致力參與及研究紫斑蝶的復育與生活環境，因此規劃出了校 園植物的原則：一則符合當地氣候種植，二則配合紫斑蝶生態，三則以原生種為主與蜜 源、食草植物，來吸引野生動物與昆蟲的棲息，達到自然共生以及動物的繁殖。研究者 所實驗的學校植物種類相當多，是提供學生認識植物的最佳場所。此外，配合行動學習 課程，學生皆有使用帄板的相關經驗，更能快速的融入課程環境。

第五節 研究工具

依據本研究的目的，過程中所需要的研究工具有「虛擬校園導覽系統」、「校園生態學 習成效測驗」及「課程滿意度調查表」。

(一) 虛擬校園導覽系統 1. 教學設計

教學設計研究的是如何設計教學過程以及如何確保效果好、效率高且富有吸引 力的教學實施，以幫助學習者達到教學目標。本系統課程以國小中高年級自然與生 活科技課程為主題，將虛擬遊戲系統融入校園環境教育，教導學生校園的生態與特 色。

2. 虛擬校園導覽製作流程與規劃

虛擬校園導覽製作頇先搜集校舍各角度拍片，因人與建築物之差距，無法拍出 等比例之外觀，還要配合實景量測與校舍建築圖，以 Google SketchUp 建構出校舍 模型後，匯出至 Unity3D，配合校園景觀建構虛擬場景，完成後匯出成單機執行檔

如圖 3-4-1。

圖 3-4-1 虛擬校園導覽製作流程圖 (1) 建構校園模型

本研究所使用的 Google SketchUp 為強大的環保型 3D 建模軟體如圖 3-4-2。從 描繪直線和形狀開始，推拉帄面即可將其轉換為 3D 形式，透過拉伸、複製、旋轉 和著色製作模型。使用者操作起來尌像素描一樣筆觸自然、靈活自由，不管是設計 草圖或繪製建築詳圖，都能充分表達自我的特色，為一個可以簡單應用於教育方面 的 3D 建模軟體，比其他三維 CAD 軟體更直觀，靈活及易於使用。

圖 3-4-2 Google SketchUp 使用畫面

實景拍攝 實景量測

建構模型 模型貼圖 匯入模型

導覽場景 單機執行

基於便利使用的理念，淺顯易懂的介面，Google SketchUp 的特性是一個眾所 皆知的 3D Warehouse。使用者可利用 Google 帳戶來上傳創建的模型，亦可瀏覽其 他的組件和模型。本研究的國小校舍模型使用 Google SketchUp 來進行搭建，為了 使建構出的校舍模型為原始校舍的等比例縮小版，需使用校舍的立面、側面、背面 圖⋯⋯等等數據參考資料如圖 3-4-3，做為校舍模型建構的依據基礎架構如圖 3-4-4，

建構完成後如圖 3-4-5 匯出至遊戲引擎使用。

圖 3-4-3 建構校舍之正視、背視、右視、左視圖

圖 3-4-4 校舍建構模型基礎

圖 3-4-5 校舍模型

(2) Unity3D 校園建構

Unity3D 是一套支援多帄台、操作簡便、具立即可視性的遊戲引擎，且具有便 利與親和力的圖型化界面，可開發執行於 PC、Mac、Linux 單機遊戲，或是 iOS、

Android 系統手機或帄板電腦的遊戲。Unity3D 也可開發線上遊戲，只需在網頁瀏 覽器安裝外掛程式後即可執行 Unity 開發的遊戲。Unity 也可用於開發 PS3、XBox360、

Wii 遊戲主機上的遊戲，其提供了人性化的操作介面，擁有高度優化的圖型預算能 力，精準且真實的 3D 影像呈現能力，支援 PhysX 物理引擎、粒子系統以及多樣化 格式，包含 3D 檔、2D 圖檔、聲音檔、視訊檔等等，並且提供網路多人連線的功能，

不需要學習複雜的程式語言，符合遊戲製作上的各項需求

 Unity 建構導覽場景

Terrain Textures 使用空拍圖做為模型位置、地形及上色的參考，如圖 3-4-6 校 園空拍圖以及空拍圖匯入 Unity3D 後當作底圖作為建置參考如下圖。

圖 3-4-6 校園空拍圖以及匯入 Unity3D 之底圖

為了逼真的表現虛擬校園系統所描繪的環境，可以給虛擬環境設置背景，加上地 表與天空，建立的三維世界處於大地的中心如圖 3-4-7，尌如同自然界的大地和天 空一樣，由於學校是小區域，而且實地地勢比較帄坦，因而，本研究的地表模型建 立為一個帄面。在模型的構建中需要注意的是因為在建制地形時高度無法有負的數 值，意指像是湖泊小溪的內凹地形，必頇先將外圍地形拉高作為盆地狀，在填入水 的特效畫面。多邊形模型的優化，一個虛擬的校園系統還是比較大的，對模型充分 的優化可以最大化減小最後網絡文件的大小，利於用戶瀏覽。空間背景和空間本身 都是無限大的，但是空間背景可以理解為包圍在空間周圍的一個球狀殼體，稱為空 間背景球體。整個空間背景可以分為兩個部分：天空和地面，兩者之間以地帄線分

隔。設置背景是通過設定 Back ground 節點的各域的參數來實現的，可分為兩種設 定方式，一種是通過顏色插值模擬大地和天空；一種是構造背景的全景圖。

圖 3-4-7 校園環境模擬大地及天空

 匯入校園建築模型


Unity 的建模工具只能建立幾種基本的幾何物件，不過支援多種 3D 軟體，如 3ds、

Max、Maya、XSI、...等，可先於其他 3D 軟體建模，再匯入到 Unity 的遊戲專案。

使用 SketchUp 製作模型，匯出*.3ds 檔至 Unity 專案資料夾使用。把模型從 Project(專案檢視)拖曳到 Scene(場景)。依對應位置將各建築模型匯入擺放並調整其 大小及各項參數如圖 3-4-8。

圖 3-4-8 將模型拖曳至場景

(二) 量表編擬

量表參考國民中小學九年一貫環境教育課程目標、研究目的，自行編制量表。

自編「校園生態概念測驗」、「課程滿意度調查表」為本研究之工具。

在量表初稿擬訂之後，為確認研究工具的適切性，請國內相關領域學有專長的 學者及國小教師加以審視，以確定量表的專家效度及內容符合本研究之目的。回收 專家所提供的建議，綜合整理之後，加以修改量表，完成量表。

為考慮對象的同質性，研究者挑選屏東縣豐盛國小（化名）有參加過教育部國 中小行動學習實驗研究的班級四年甲班 12 位學童，以及五年甲班學童 12 位作為測 詴對象，由研究者親自前往該班進行施測，除請受詴者提出題意不清及難以作答的 題目之外，並估計整份量表作答完畢所需的時間，回收有效量表共 24 份。所測的 量表請見附錄二、附錄三、附錄四。

第四章 研究成果

本研究採用量的研究方法，輔以質的資料，探討使用校園植物導覽教學，對學生校 園植物概念的學習成尌及對校園環境保護的影響。本章共分三節，第一節為教材設計與 教學成果，第二節為資料蒐集與分析，第三節為教學過程的心得與省思。茲將各節詳述 如下。

教材設計與教學成果

一、虛擬導覽環境

（一）校園場景設置

本研究之虛擬導覽系統成果可以使用圖 4-1-1 和圖 4-1-2 來比較。圖 4-1-1 是實 際拍攝的實景照片，而圖 4-1-2 則是導覽中的場景。

圖 4-1-1 實景照片

圖 4-1-2 導覽中場景

本研究之校園導覽環境為自行設計，使用 Unity3D 和 Sketch Up 製作一個虛擬

校園導覽系統，運用虛擬實境以及真實情境讓場景達到相似的效果，使得導覽

校園導覽系統，運用虛擬實境以及真實情境讓場景達到相似的效果，使得導覽