第一章 緒論
推動資訊教育為各國重要的發展趨勢，將資訊科技融入學習環境，能夠引發 學習興趣，並且有效地提升學生的學習成效。然而，擴增實境為目前熱門的新科 技技術之一，本研究發展延伸式擴增實境，並將其導入國中教學課程中，探討使 用資訊科技對於學生學習之影響。本章分為五節，第一節闡述本研究背景，以及 使用延伸式擴增實境應用於學習上之動機；第二節陳述本研究目的與問題；第三 節則針對研究中重要名詞作概要釋義；第四節為研究範圍與限制。
第一節 研究背景與動機
二十一世紀是資訊爆炸的時代，科技的發達打破國土疆界的屏障，縮短各國 溝通的距離，促進國際之間的交流，讓我們與世界接軌的速度變得更加迅速。在 面對全球化的世界，除了不斷地學習、擁有創新思維，具備基本的資訊能力也成 為各國在教育領域發展的重要目標。
根據教育部97年國民中小學九年一貫課程綱要，自然與生活科技課程能夠學 習觀察、詢問、規劃、實驗、歸納、研判，培養批判、創造等各種能力，讓我們 能夠善用各種科學與技術、便利現在和未來的生活。在國中階段之自然與生活科 技課程，著重於推論、批判、創造思考能力，於「晝夜與四季變化」單元裡，除 了需要了解地球自轉與公轉概念之外，還要有能力可以描述、推論、解釋出其自 然現象。過去大部分學生依靠教科書圖片自行想像，即使經電腦、多媒體教材輔 助，也多為平面，無法直接呈現立體的空間概念，以「晝夜與四季變化」單元裡 為例，學生無法真正到外太空，實際去觀察太陽與地球的公轉、自轉活動。或者 經過動畫模擬方式了解自轉、公轉運動，也無法同時看見其活動進行時，晝夜與
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四季的即時變化，此抽象概念的學習需要透過學生自己的想像。在台灣國中階段 的科學教育當中，課程內容的安排、教材使用與教師的教學方式，一直備受討論，
如何讓學生將科學概念落實於真實生活為教育目標（劉俊庚、邱美虹，2012）。
在資訊社會的環境下，將資訊科技融入學習成為重要的發展趨勢，傳統單向 的教科書教學方式，已不足以因應資訊社會的需求，近年來的教學方式也愈來愈 注重教師與學生之間的互動式學習，除了師生之間和同儕之間的互動之外，學生 使用資訊科技學習課程內容，學習者與資訊科技之間的互動亦是重要探討課題。
教師運用資訊科技呈現創新的教學，不僅使教學更加活潑生動，同時也能提升學 生運用科技學習之能力（賴阿福、林皎汝、江信瑩，2006）。過去國內教師使用 資訊科技仍著重在教學上，學生較少有主動操作的機會，然而，資訊科技融入教 學所強調的應該是教學和學習之間的整合性、互動性（王全世，2000）。
一般而言，學生喜歡生動、活潑的學習環境，互動式的學習方式容易引發他 們的注意力與興趣，在互動式學習的環境下，讓學習更有效率，Hrastinski (2009) 指出讓學習者有機會操縱他們的學習環境，可以增加學習的意願和興趣，並且有 意願在學習過程中積極主動參與。目前學生在課堂上，多以電腦、網際網路或特 定技術進行輔助課堂內容的學習，相較於傳統的教學方式，已增加了教學的多樣 性。學習的初期成效與短期記憶密切相關，若在學習過程中透過親身體驗、操作，
有助於學習者沉浸於學習情境，幫助學習者與過去相關認知及經驗結合，增進學 習記憶的保留（區國良、姚玉娟、林宗建，2010）。
除了過去常見的電腦設備，擴增實境 (Augmented Reality, AR) 這項新科技 技術，亦被運用在教育領域。其具備影音功能，結合現實與虛擬的特性，讓使用 者除了看見，還可以直接和虛擬物件做互動；換句話說，即擴增實境為真實世界 和虛擬世界之間的橋樑 (Chehimi, Coulton, & Edwards, 2007) 。本研究發展出延 伸式擴增實境系統，與過去擴增實境不同，為實境中使用者所互動的實體物件 上，會直接在實體物件上出現相對應的虛擬影像，將此技術導入課程中的學習，
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讓學生能夠親自操作教學工具學習課程內容。
近年來，有資訊科技融入學習環境的趨勢，在國中小學基礎教育，已經開始 注重資訊教育的培養，現在大多數學生皆具備一定的資訊能力。透過過去研究發 現，資訊科技融入學習對學生是有正向效果的 (Shambare, & Mvula, 2011 ; Choi,
& Yang, 2011; Wierinck, Puttemans, & Steenberghe, 2006) ，並且資訊能力會影響 學生學習、整合與解決問題的能力 (Kuhlthau, 1987 ； Kubiatko, 2007 ) ，然而，
在資訊科技融入學習的環境下，資訊能力是否影響學生的學習，也成為重要的探 討課題。本研究使用之延伸式擴增實境技術，主要與操作科技設備相關，如攝影 機、電腦相關設備。
因此，本研究設計與「晝夜與四季變化」單元相關的延伸式擴增實境教材，
提供包含圖文、動畫，適當的學習內容讓學生參與、操作，藉以探討延伸式擴增 實境對於學生學習成效、學習滿意度與後續使用意願的影響，再分析學生原先資 訊科技能力與學習成效、學習滿意度、後續使用意願之間的相關性，並且探討性 別差異的影響。
第二節 研究目的與問題
本研究配合國中自然與生活科技課程「晝夜與四季變化」單元，設計延伸式 擴增實境教材，內容呈現包含圖片、文字、動畫等 3D 虛擬物件。探討應用延伸 式擴增實境於教學，藉由感官的刺激豐富學生的學習過程，以了解學生使用延伸 式擴增實境的學習成效、學習滿意度、後續使用意願，以及其與學生原先資訊科 技能力之間的相關性，並探討性別差異的影響。
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本研究目的如下：
（一） 瞭解延伸式擴增實境應用於課程，學生之學習成效。
（二） 瞭解延伸式擴增實境應用於課程，學生之學習滿意度與後續使用意願。
（三） 探討在延伸式擴增實境的學習環境下，不同程度資訊科技能力對學生學 習之影響。
（四） 探討在延伸式擴增實境的學習環境下，性別差異對學生學習之影響。
根據研究目的，提出以下研究問題：
在國中自然與生活科技課程的學習中，
（一） 使用延伸式擴增實境學習，是否提升學生學習成效？
（二） 使用延伸式擴增實境學習，對學生學習滿意度為何？
（三） 使用延伸式擴增實境學習，對學生後續使用意願為何？
（四） 學生對於使用延伸式擴增實境學習，其學習滿意度與後續使用意願之間 的相關性為何？
（五） 學生不同程度之資訊科技能力，對使用延伸式擴增實境學習之影響？
5-1 資訊科技能力程度高低是否影響學生學習成效？
5-2 資訊科技能力程度高低是否影響學生學習滿意度？
5-3 資訊科技能力程度高低是否影響學生後續使用意願？
（六） 學生性別差異，對其使用延伸式擴增實境學之影響？
6-1 性別差異是否影響資訊科技能力？
6-2 性別差異是否影響學習成效？
6-3 性別差異是否影響學習滿意度？
6-4 性別差異是否影響後續使用意願？
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第三節 名詞釋義
一、互動式學習（Interactive Learing）
在學習過程中，教師運用資訊科技進行教學，學生透過操作資訊科技學習課 程內容，並且與資訊科技進行互動，經親身體驗沉浸於學習情境中，達到學習效 果。本研究所指互動式學習，是學習者透過與教學設備之間的互動來學習課程內 容，其教學設備即延伸式擴增實境。
二、延伸式擴增實境（Extended Augmented Reality）
擴增實境是一種需要計算攝影機影像的位置及角度，透過辨識碼結合相對應 圖像的技術，這種技術的目標是在螢幕上把虛擬世界裡的虛擬物件，套在真實世 界中進行互動。本研究發展之延伸式擴增實境與過去擴增實境不同，除了亦具備 立體影像、虛實互動特性之外，透過輔助辨識碼貼紙，虛擬物件是直接延伸出現 在螢幕中的實體物件上，並且出現兩個延伸的虛擬畫面，分別是台灣的晝夜變化 與一天竿影變化，為一套符合國中自然與生活科技課程「晝夜與四季變化」單元 之教學內容系統。
三、資訊科技能力（Information Skill）
對於使用資訊的能力有許多不同的名詞釋義，在國中小階段重視學生的資訊 教育，不只是訓練學生操作科技的能力，亦包含搜尋、推理、應用等能力，即為 資訊素養，但其範圍較為廣泛，本研究針對學生使用延伸式擴增實境學習，欲瞭 解學生的資訊能力與學習之間的關係，測驗卷內容偏於科技的使用，故本研究以 資訊科技能力稱之。
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第四節 研究範圍與限制
本研究範圍為國中學生使用延伸式擴增實境後，針對自然與生活科技課程中 晝夜與四季變化單元之研究，其研究結果無法推論至各類學科課程，亦無法推論 至其他數位學習環境，如虛擬教室、電腦輔助教學、遠距教學等。研究對象為國 中學生，故無法推論至各年齡層學習者的學習狀況。
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