綜合討論

本節主要將本研究的分析結果，做進一步的討論與探究，並依研究 目的與待答問題進行討論。第一部份為「3D 繪圖教學對學生空間能力的 影響」，第二部份為「3D 繪圖教學對學生表徵能力的影響」，，並作為將 來相關研究之參考，茲將研究發現與比較分述如下。

一、3D 繪圖教學對於學生空間能力的影響

本研究使用空間能力量表分別測得對照組與實驗組學生空間能力 總分及其各分量項目分數，再探討 3D 繪圖教學對學生空間能力影響情 形，以下將針對這五個部分進行討論。

（一）3D 繪圖教學對學生空間能力有顯著影響

從本研究分析結果顯示，3D 繪圖教學相較於傳統講述教學，對於空 間能力之提昇具有顯著影響。而且，3D 繪圖教學相較於傳統講述教學對 於空間能力的培養效果較佳。

楊凱翔、葉淑珍、寧君譚（2014）研究結果指出，讓學生操作立方 體堆疊活動，能幫助學生有效建立空間心像的操弄能力；並且，從立體、

平面再到立體的循環過程，能建立學生 2D 與 3D 之間轉換的能力。並 且學生在操作教具的過程中，能夠透過觸覺與視覺等多元感官的接收，

建立對立體形體的具像以及組成要素的理解，進而提升圖像表徵（點、

線、面）關係的理解，因此能幫助學生產生空間心像，使學生空間能力 有所提升。同樣的原理，在電腦 3D 繪圖技術中，可以在電腦畫面中，

模擬實體堆疊，並且從前視圖視窗、右側視圖視窗、俯視圖視窗及透視 圖視窗來觀察學生所建構之模型。學生在繪圖及觀察中去了解物件與物 件間之相對位置與相對之角度，可幫助學生空間定位能力之培養；雖然 目前的 3D 繪圖技術無法模擬觸感的學習，但透過視覺的刺激，從不同 視窗來觀察 3D 模型，亦可以促進理解，構成實體之點線面關係，進而

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提升對空間與圖像表徵之認知能力。

Martin-Dorta、Sanchez-Berriel、Bravo、Hernandez、 Saorin 與 Contero (2014)研究提出了一個能夠提高學生空間能力的教育系統，運用一個建 置立方體模型的 3D 行動裝置應用程式；學生應用此程式完成視覺化的 任務及並培養學生的空間能力。研究結果發現行動裝置 3D 虛擬應用程 式對學生的空間能力具有顯著影響。由此可見不管在 PC、筆電或其他行 動裝置上操作具有 3D 虛擬環境的應程式，對操作人員或使用者的空間 能力都會有正面影響。況且在電腦上實施 3D 繪圖，需要較高的精確度，

與精神的專注力，而且必需擁有良好的空間能力，才不會在繪圖過程產 生方位或點線面體建構中產生混淆的情形。在 3D 繪圖軟體裏有很多不 同的顯示模式，繪圖者可以透過不同情形選擇不同顯示模式來操作，以 Rhino5.0 來講，其常用之顯示模式有框架模式、著色模式、彩現模式及 著色框架模式等。這些顯示模式都是來幫助繪圖者方便建模與識圖。因 此在實施 3D 繪圖教學時，學生在繪圖過程，切換不同顯示模式，以幫 助學生模型的編輯與觀察，並籍顯示模式來適當的了解每一物件的狀況。

學生透過 3D 電腦繪圖教學活動，最後模型建好了，空間能力也漸漸培 養起來了。

Onyancha、Derov 與 Kinsey (2009)指出因為空間能力的關係，因而 影響及保留成就在工程和相關科學學科領域。已被證實的是，我們可以 從一個電腦輔助設計（CAD）課程的培訓來改善空間能力。對於幾何形 狀和旋轉類型解讀有困難的特定學生，在經過標準化空間能力測試後所 得到的數據，利用這些訊息可以幫助學生擬定最佳的訓練方案，以提高 學生的空間能力的技能，這是付出訓練時間最顯著的好處。研究結果顯 示，有針對性的訓練產生了顯著改善與提高了學生的空間能力測驗分數，

並且改進所有參與對象對於幾何形狀和旋轉類型的認知能力。由此可知

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3D 電腦繪圖技術除了業界及學校軟體技術教學課程在使用之外，它也 是相當成熟的幾何形狀及空間認知能力訓練培養的工具。

Martín‐Dorta、Saorín 與 Contero (2008)提出了一種實驗研究，旨在 評估推動一個可以改善工科學生的空間能力的 3D CAD 建模的快速補救 課程的可行性研究。這項研究是在 2006-2007 學年進行了土木工程專業 在拉古納（西班牙）大學。在課程設計的主要要求是：短而密集（價值 工作 12 小時，在 3 週），對學生的吸引力，以及使用免費的 3D CAD 建 模軟件。所選擇的軟體是 GOOGLE 的 SketchUp。然後將以前所常做的 傳統的鉛筆和紙的手繪圖建模練習，及網路為基礎的應用程式應用於草 圖的建模應用練習做比較研究。

楊志偉（2013）研究旨在探討於國中生活科技圖學課程之正投影單 元中，以 Google SketchUp 進行資訊融入教學後，以教學實驗的方式，

探討比較不同教學方式下學生之學習結果，實驗組教授如何使用 Google SketchUp 來建立 3D 模型，對照組則照一般圖學教學方式進行教學。比 較在不同教學方式下對於學習動機、學習成就、與空間能力測驗表現之 差異。由研究結果得到以下結論，在電腦教室使用 Google SketchUp 進 行正投影圖學教學能有效提昇學生的學習動機及空間能力。因此在此部 份的研究與過去學者研究結果相符。

過往工科學生或國高中生活科技課程，學習工程圖時往往在藉由 HB 鉛筆、針筆、直尺、三角板、量角器等繪圖工具在紙上將我們的想 法，依照投影幾何學的原理，將大腦中的圖面畫在圖紙上面。在實施傳 統工程繪圖時遇到正投影視圖轉換等角圖，或等角圖轉正投影視圖的情 形。對於空間能力低的學生來講，是一件痛苦的差事。因為這些學生很 難想像以似建立 2D 平面圖與 3D 立體圖之間的關係。因為傳統製圖圖 面上永遠沒辦法看到另外幾個面。工程圖要畫得到，一定要在大腦裏先

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有圖，再將想法繪出。如果大腦中沒形成圖像，就畫不出來了。電腦 3D 繪圖，程序有些不同，是先把圖（3D 模型）畫出，再去理解我們所不知 道的部份。一次二次的訓練會刺激大腦增進對於空間關係的判斷。

就以上學者所做的空間能力相關研究結果證實，3D CAD 輔助繪圖 教學，對學生整體空間能力的提昇是有幫助的。與本研究之結果一致。

因此在高職或高中生活科技教學中，適當的融入 3D 繪圖教學對於學生 空間能力、以至於創造力的提升是有正面幫助的（陳偉民，2010）。尤其 在現今 3D 繪圖軟體越來越普及的情況之下，更容易推廣與使用。

（二）3D 繪圖教學對立體旋轉空間定位能力有顯著影響

本研究分析結果顯示，3D 繪圖教學相較於傳統講述教學對於空間 能力之立體旋轉空間定位能力之提昇具有顯著影響。換句話說，3D 繪圖 教學相較於傳統講述教學對於立體旋轉空間定位能力的培養效果較佳。

Kurtulus (2011)研究中對照組實施 8 小時的傳統手繪圖教學，實驗組 實施 10 小時的電腦輔助教學，在實驗處理之前分別施作空間定位能力 測驗及透視圖作品來分析兩種不同教學方法成效差異，結果發現電腦輔 助繪圖教學較傳統手繪圖教學對空間定位能力的影響較為顯著。其研究 結果與本研究結果相符。

傳統之工程圖所繪製之圖紙是固定在製圖桌或製圖板上不動的，所 畫的圖是根據大腦中的想法產出的，如果沒有正確的投影幾何的觀念，

無法畫出正確的圖面。3D 電腦繪圖技術，可以在軟體操作介面中將我們 所建構之模型做有 3D 任意角度立體旋轉之動作，繪圖者可從任何角度 來觀察模型，也可以拉近或拉遠從不同的距離來觀察。電腦 3D 繪圖軟 體之自由度與靈活度皆較傳統繪圖技術高。隨時可以變換模型視角，自 然對立體旋轉空間定位能力有所助益。

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莊振中（2004）的研究發現，3D 電腦繪圖教學對於高職學生之空間 能力之提升是有正面影響，而且應用 3D 電腦繪圖軟體，在立體旋轉空 間定位能力與平面轉換立體空間組織能力表現優於萬能繪圖儀的應用。

與本研究在 3D 繪圖教學對於立體旋轉空間定位能力與平面旋轉空間定 位能力的提升有顯著影響之結果相符。

或許對原本立體旋轉空間定位能力好的人影響不大，可是對原本立 體旋轉空間定位能力較差的人，3D 繪圖教學具有輔助學生理解空間關 係的效果。

（三）3D 繪圖教學對平面旋轉空間定位能力有顯著影響

本研究分析結果顯示，3D 繪圖教學相較於傳統講述教學對平面旋 轉空間定位能力具有顯著影響。換句話說，電腦 3D 繪圖教學對於學生 平面旋轉空間定位能力之培養成效較好。

Rafi、Anuar、Samad、Hayati 與 Mahadzir (2005)研究中針對 98 位中 學職前教師實施 5 週教學活動，實驗組為 3D 電腦輔助教學（CAD），對 照組為傳統教學，在實驗處理前後，施作空間旋轉與空間可視化測驗，

研究結果發現實驗組教師較對照組教師接受實驗處理後，較顯著提升空 間能力之空間旋轉與空間可視化能力。

傳統工程圖繪製環境，雖然就是 2D 平面，傳統工程圖繪製過程，

一定要將圖紙用磁條或膠帶固定於繪圖版或能製圖儀的桌面上，從一開 始到完成畫圖之工作，未將圖紙之位置或角度移動過。就算繪圖紙未固 定於桌面上，在畫圖過程也很少會做多次且重複性的平移及旋轉之動作。

反觀，電腦 3D 繪圖，在建構 3D 模型過程當中，就要不斷進行 3D 立體

反觀，電腦 3D 繪圖，在建構 3D 模型過程當中，就要不斷進行 3D 立體