第一章 緒論
數位學習一直為學者們所重視的研究之一，如何營造有效的學習環境，運用數位學習提 升學習者的學習動機與成效，為一大課題。在營造有效學習環境的內涵中，提升學習動機，
製造良好的互動參與，進而產生良好的學習態度而主動學習一直為學者們所重視的目標，而 運用擴增實境(Augmented Reality, 簡稱 AR)融入教學以建立有效的學習環境，便為趨勢之一。
過去便有許多學者利用擴增實境技術融入學習中，期以藉著擴增實境所提供之額外資訊吸引 學生注意，增加教學者與學習者間的互動，提升學習動機與成效(Billinghurst, Kato, & Poupyrev, 2001)。
因此本研究旨在建置一多人互動擴增實境學習系統，以營造具創意且有效的學習環境。
由過去研究發現，提升學習動機以及讓學習者能夠自主學習是建立有效學習環境的要素之一，
透過數位學習的方式以建置有效的學習環境，為可行的方法。藉由數位學習加入互動與回饋 的要素，更能提升學習者的動機與自主學習能力(Hsieh & Cho, 2011; Johnson, Perry, & Shamir, 2010)，Slavin(1995)也指出了合作學習的方式能夠促進學習者自主學習，要建置一具有互動與 回饋之機能，並使學習者進行合作學習，以達到自主學習的學習環境，擴增實境便是合適的 工具之一(Wu, Lee, Chang, Liang, 2013)。綜觀目前擴增實境於教學上之應用，大部分的研究都 著重於虛擬物件的展示或與虛擬物件的互動方式，藉由虛擬物件的展示，將抽象概念轉化為 具體呈現，並讓學習者能夠與虛擬物件互動，除了提高學習興趣外，也加深知識內容(Kaufmann
& Schmalstieg, 2003; Freitas & Campos, 2008; Martín-Gutiérrez et al., 2010; Chiang et al., 2011)。
然而在教學環境中，除了抽象概念的具體化呈現外，如何加強學生間的學習互動亦為學習關 鍵所在(Johnson & Johnson, 1999)，因此在目前擴增實境應用於教學環境上，加入多人互動因 素有其探究必要。是故如何建置多人互動擴增實境學習系統，以讓學習者於學習過程中能讓 彼此獨立的虛擬物件能夠與他人的虛擬物件進行交互作用，並促使雙方在互動的過程進行討 論與合作至為關鍵。透過網路輔助學習，使學習者即使在不同場所也可進行學習，對於學習 者而言較為便利，對於學習成效有所助益(Lin, Cheng, Chang, & Hu, 2002)，同時能夠增進學習
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者合作與自主學習的能力(Lee & Tsai, 2011)，因此將學習系統環境建置為線上學習的型態，便 為本研究的一項重點。同時，過去的研究中，融入擴增實境之課程設計，大多一個物件必須 對應一個標記，當教材內容擴增時，所需的標記也跟著增加，不同的課程也需使用不同的標 記，在使用上較缺乏彈性自由度(Wu, Lee, Chang, & Liang, 2013)，也因此學者們開始傾向讓教 師 能 夠 自 由 更 改 呈 現 內 容 (Wang & Chiu, 2011; El Sayed, Zayed, & Sharawy, 2011;
Santana-Mancilla, García-Ruiz, Acosta-Diaz, & Juárez, 2012)，教師於後台建置內容後，學生即 可由前台呈現教師所選擇的內容而不需更換標記，透過網路，也讓學習者能夠遠端進行學習
透過創新科技引入教學是目前營造學習環境優質化的趨勢之一，依據 Martin 等人(2011) 的研究指出，擴增實境將成為日後重要的學習工具之一，而一份 2012 年數位學習科技趨勢研 究也指出同樣的觀點(Weiss, 2011)，可知以擴增實境做為輔助學習的工作，為重要的趨勢。過 去有不少學者將擴增實境應用於教學上，Kaufmann 與 Schmalstieg(2003)便將擴增實境應用於 數學與幾何學習上，透過擴增實境讓學習者能夠更為瞭解其關係，並發覺有不錯的學習成效。
而 Freitas 與 Campos(2008)也利用擴增實境讓學生瞭解各種物體的特色，並發覺能有效的提升 學生的學習動機與成效。Martín-Gutiérrez 等人(2010)使用了擴增實境以教學空間幾何的概念，
學習者在經由擴增實境的輔助後，學習成效比起沒有透過擴增實境輔助的學生有顯著的進步，
並且讓學習者能夠有著高度的學習興趣。Chiang 等人(2011)藉由擴增實境來教導個人電腦的 組裝，透過 AR 的模擬與操作，加入動畫的說明引導，結果顯示多數使用者對於使用擴增實
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境來輔助學習是輕鬆有趣且有效的。
從過去的研究中，發覺許多的學者對於擴增實境應用於教學上，多抱有正向的態度，認 為藉由擴增實境來輔助學習，能夠提升學習者的興趣與動機(Pan et al., 2006; Liu, Tan, & Chu, 2007; Pérez-López, Contero, Alcaniz, 2010; Di Serio, Ibáñez, & Kloos, 2012)，也有不少學者開發 了不同的擴增實境輔助學習系統，用以幫助學習(Hornecker & Dünser , 2008; Bergig, Hagbi, El-Sana, & Billinghurst, 2009; El Sayed, Zayed, & Sharawy, 2011)，相較於許多互動技術會將使 用者的注意從現實給拉入虛擬環境中，擴增實境能夠同時增強使用者對現實環境的感知 (Chen & Tsai, 2012)，因此使用擴增實境以輔助學習，有其成效所在。然而如同 Chen(2006)所 提到的，科技的應用只有在內容及呈現方式上有良好的設計時，才能幫助人們學習。因此如 何設計運用擴增實境有效地輔助學習，以發揮其效益，便成了關鍵的問題。
第二節 研究動機
Salmi、Kaasinen 與 Kallunki(2012)在其研究中指出，以擴增實境融入學習環境的設計中，
學習的重心由過去教師控制學習轉向學習者導向的學習。在數位學習上，利用互動與虛擬展 示以加強學習者的認知與理解是一個很有用的方式(Card, Mackinlay, & Shneiderman, 1999)。觀 察過去對數位學習的研究，諸多學者亦認為在課程中加入了互動的要素，對於學習成效有較 大的助益(Sedig, Rowhani, & Liang, 2005; Fatemeh, Ahmad, & Mohammad, 2011; Hawthorne, Prout, Kinnersley, & Houston, 2009; Hsieh & Cho, 2011; Hwang, Wu, & Ke, 2011)。Dunleavy、
Dede 與 Mitchell(2009)在其研究中指出，透過擴增實境技術做為師生間的互動媒介，進行問 題解決的方式，對於教師與學生都是有吸引力的，因此在內容設計上，將互動的要素融入為 一項要點。
在過去將擴增實境應用於輔助教學的研究中，多數採用固定的物件對應固定標記的方式，
在執行上較難以達成以學習者為中心的應用，教學上也容易受限於標記數量，一旦碰到大量 的教材內容，便需大量的標記對應。Lee、Seo 與 Rhee(2011)亦提到多數擴增實境的製作是以
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專家為中心設計，而較少去考慮到臨時性與個人化的應用。如何讓擴增實境物件的設計，能 夠去符合教學的需求，因應不同課程而有不同的呈現與使用，有其必要性。El Sayed、Zayed 與 Sharawy(2011)在其所設計的學習系統中，應用了 client-server 的概念，將擴增實境所需呈 現的物件類別存放於伺服器上，學習者再透過網路連結至伺服器端獲取資料，讓教師能夠自 行依課程設計安排呈現不同的物件，而 Jung、Ha、Lee、Rojas 和 Yang(2012)也利用了這種方 式，將複雜的計算交由伺服端處理，如此客戶端的需求便能降低，卻又能擁有大量的物件供 顯示。透過這種方式，便能夠達成因應不同需求而即時更改虛擬物件，甚至可讓學習環境不 再局限於特定設備或特定場所中。然而不論是使用傳統單一設備運算的方式，或是透過 client-server 的模式達成的多人運算模式，在教學使用上多為各自獨立，而無法相互進行展示 與互動。因此，本研究將針對多人互動策略，透過 client-server 的方式建置一能夠允許使用者 透過網路，進行彼此間的互動，且教學者能夠依課程需求自行更動課程內容之學習系統，將
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4. 探究多人互動擴增實境學習系統輔助學習者學習科目興趣態度狀況。
5. 探究多人互動擴增實境學習系統輔助學習者學習成效狀況。
6 (Alonso-Tapia & Pardo, 2006; Haworth, Kovas, Dale, & Plomin, 2008)，有效的學習環境不僅可提 升學生的學習成效，也可提升學習者的思考創造力 (Davies et al., 2012)。過去便有諸多學者研 究如何建置一有效的學習環境(De Corte, Verschaffel, Entwistle, & van Merriënboer, 2003; Vekli
& Cimer, 2012; Dabbagh & Kitsantas, 2012; Magner, Schwonke, Aleven, Popescu, & Renkl, 2012)，
或是分析驗證各種學習環境的影響與成效(Alonso-Tapia & Pardo, 2006; Nijhuis, Segers, &
Gijselaers, 2008; Archee, 2012; Fan, 2012; Davies et al., 2012; Haworth et al., 2012)，而 Haworth 等人(2012)也認為學習環境與學習成效是有關聯的。
Alonso-Tapia 與 Pardo(2006)指出，學習動機是影響學習者學習意願的要素之一，並且會 影響整體學習表現，而建立有效學習環境的一項要件，便是去提升學習者的學習動機；Magner 等人(2012)也指出了，當學習環境能夠讓學習者覺得有趣時，便能增加其注意力；Wong 和 Nunan(2011)從學習環境中的學習策略觀點切入，亦指出，有效學習的關鍵要素除了才能與策 略的應用外，學習動機也是相當重要的因素。此外，從 Vandewaetere、Desmet 與 Clarebout(2011) 的研究中，可發現學習環境對學習態度的影響一直是許多學者關注的重點之一，學習者的學 習態度會影響他的學習成效，而學習環境對於學習態度又有著相當的影響，當整體學習環境