研究背景與動機

第一章 緒論

本研究主要探討利用虛擬實境的真實體驗融入國小五年級數學體積單元，對學習者 學習成效、學習態度以及學習動機的影響。本章共分四節，第一節為研究背景與研究動 機，闡述背景環境以及選擇研究的動機，第二節為研究目的與待答問題，設立研究目的，

根據研究目的明列待答問題，第三節為名詞釋義，解釋及明確界定相關名詞，第四章為 研究範圍與限制，敘述本研究的範圍以及限制。

第一節 研究背景與動機

教育部於九年一貫課程數學領域基本理念強調以學習者作為主體，以知識的完整面 當作教育主軸，並將終身學習定為教育目標，在進入21 世紀且此世紀處於高度文明化 的世界中，數學的知識與數學的能力兩者，已經漸漸變成日常生活與現實職場中應該擁 有的基礎能力（教育部，2008）。數學是每個人在日常生活中應該具備的基礎工具，正 當你來回穿梭在店家的商品貨架間時，看到一袋 13 盎司的咖啡，以及一罐 16 盎司的咖 啡，而罐子包裝標示印著「加量 23%」，是否能利用上述看見的這些資訊，決定自己要買 哪個，數學的教育能協助學生在生活中實際運用，例如購買物品、不同單位間的計算等 等，有很多支撐社會運作的重要工作皆必須把數學當作工具，用途廣泛且存在各種領域 中，如會計師、電腦工程師、銀行行員，在他們的工作中皆必須對數學有相當程度的理 解(Thurston, 1990)。由此可知，數學教育重視學習者能將習得的數學知識實際應用，於 課堂中培養學習者運用的方法，藉以解決實際生活的問題或運用職場中。

有兩個固有目的在國小數學教育中，第一為國小數學即是國民數學基本素養的養成 重要階段，一個人能否解決日常生活中遇到的實際數學問題，一位成人是否已學會終身 會使用到的數量能力，有絕大多數皆是以國小數學作為基礎；第二為由於數學具有累積 性，國小數學是未來學習數學的基礎，使在國中階段的學生跨出生活，嘗試理解數學在 科學上如何應用，甚至在高中時期的學生便能踏入理工專業，更進而能銜接大學的專業 能力訓練（翁秉仁，2015）。在國小的各個學習領域中，數學一直被視為是重點科目，

然而許多學習者卻認為數學是枯燥乏味、無聊且困難的科目，心中容易產生焦慮以及排 斥，尤其年級越高的學習者越容易感覺數學是艱澀難懂的，學習過程遭遇許多困難，進 而導致學習興趣低落，甚至對數學產生學習焦慮。

本研究以「體積」單元為實證研究之學習單元，藉由分析實證驗證結果，了解學生

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方體或複合形體，在堆疊的過程中，更清楚了解體積的概念形成與計算；當堆疊完成後，

學生可將整個形體拿起，近距離觀察每一面，理解體積是三維的量以及與面積、表面積 的差別。

上述顯示學習體積的重要性及實用性，學習者於國小階段應將基本知識及概念打好 基礎，對往後數學學習才能有正向的影響；另外，學習者面對數學體積單元仍有些困難、

迷思與問題。本研究基於此，特以國小五年級數學科目中「體積」單元做為本研究之教 學內容。

兒童的生活無法沒有遊戲，帶有教育意義的遊戲經常被認為是訓練與培養兒童認知 思考的趣味化並且有效率的學習途徑之一（陳弈璇，2017）。悅趣化數位學習(Digital Game-Based Learning﹐DGBL)是一種新穎的教材設計及自學方式，其主旨是運用遊戲帶 給的樂趣和愉快進行學習或藉以達到教育目的（梁朝雲，2010）。學習者在玩遊戲的時 候，也許對所面對的學習內容尚未理解，但能藉由遊戲製造刺激與吸引，學習者在解決 某一個問題之後，還能持續的運作用以解決下一個問題，持續的循環以保持整個遊戲的 進行。學習者在這個遊戲中的持續循環，再藉由人機的互動與系統提供回饋，將產生令 人感到滿意的學習行為（梁朝雲，2010）。吳叔鎮（2011）研究結果顯示悅趣化數位學 習教材對學童提升單元學習成效是有幫助的，學童對課程內涵的學習動機也有所提升。

蓬勃進步的電腦多媒體動畫技術，使一些以前教學上不能有效率傳達與具體呈現的 抽象思考觀念得藉以具體並真實展示在學童面前，解決以前教師黔驢技窮的情況，不單 單僅是提高教師的教學效益，而學童方面也因資訊科技融入教學而大幅度提高學習興趣 與成效（程柏豪，2006）。單單以紙本做的教學，或許已無法滿足學生的課程滿意度及 好奇心，以往雖然亦有很多數位多媒體教材，但卻也因呈現方式過於平面，而時常限制 老師很多必須以三維成像當作學習方式的教學內容，現今，在教學立體概念的相關知識 時，許多老師們已紛紛討論起可以用虛擬實境（Virtual Reality﹐VR）的方式進行三維 相關的教學，且大多數學校科目都有跟虛擬實境融合機會與價值，如：物理運動、地理 等高線圖、數學幾何、生物科學等（嚴堯瀚，2017）。

虛擬實境日漸增加研究、發展和應用，運用在各種領域，例如醫學、舞蹈、娛樂等 方面，也有運用在教學，例如自然與生活科技領域的昆蟲單元、化學的元素週期表。國 內近幾年，也十分關注虛擬實境的應用，此項趨勢，從臺灣碩博士論文中便可查詢，如 表 1-1-1 所示。

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表 1-1-1 臺灣博碩士論文知識加值系統，虛擬實境相關論文之份數

學年度（年） 虛擬實境相關論文（份數）

100 22

101 16

102 16

103 12

104 28

105 63

106 101

資料來源：臺灣博碩士論文知識加值系統。

由此可知，虛擬實境在應用上的研究日益增加，因此，本研究以此為出發點，特以 評測虛擬實境融入在教學上的成效。

綜上所述，本研究目的擬將悅趣化數位學習運用於虛擬實境，探討學習者在數學學 習的學習成效、學習動機與學習態度，針對國小五年級體積單元為教學內容，結合虛擬 影像、聲音、互動、文字等元素，以遊戲為主軸，隨著遊戲的進行，讓學習者在愉快遊 玩的氛圍中，獲得數學知識。藉由虛擬實境的特性，學習內容能擬真呈現，並可與學習 者互動，使學習者能更清楚了解教學內容，達到提升教學品質之結果，期望學習者能將 所學知識，應用真實情境中，解決實際遇到的問題。

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