總動量差 總動能差
第五節 虛擬碰撞實驗的使用者第二次實測與分析 虛擬碰撞實驗的使用者第二次實測與分析 虛擬碰撞實驗的使用者第二次實測與分析 虛擬碰撞實驗的使用者第二次實測與分析
第五節 第五節
第五節 虛擬碰撞實驗的使用者第二次實測與分析 虛擬碰撞實驗的使用者第二次實測與分析 虛擬碰撞實驗的使用者第二次實測與分析 虛擬碰撞實驗的使用者第二次實測與分析
完成第一次的操作測試後，研究者根據測試對象所填寫之虛擬物理實驗室操 作問卷以及操作結束後的訪談建議，進行虛擬物理實驗室的修正。修正包含虛擬 物理實驗室的虛擬介面、虛擬物理實驗室教材內容、虛擬物理實驗紀錄表以及虛 擬物理實驗室操作問卷，修正完成後即進行虛擬物理實驗室正式施測。本次虛擬 物理實驗室的使用者共50人，為台中教育大學科學應用與推廣學系一年級修讀普 通物理的學生。操作及填寫問卷時間為兩個小時，使用者在操作之前一樣由研究 者先進行解說，並發給每位使用者「虛擬物理實驗室軟體操作手冊」（附錄一），
測試操作並完成 「虛擬物理實驗室-碰撞學實驗紀錄表正式版」（附錄四）紀錄 之後，立即請學生填寫「虛擬物理實驗室操作問卷正式版」（附錄五），以了解 使用者對於虛擬物理實驗室的看法，問卷回收共有50份皆為有效問卷，以下將針 對碰撞實驗紀錄表和操作問卷進行分析。
一、實驗紀錄表完成率
統計實驗計錄完成率最主要是希望藉由學生完成紀錄的比率，了解虛擬物理 實驗室的數據介面顯示是否明顯、清晰且容易了解。以下分成兩各部份來加以討 論，詳如下述：
（一）虛擬物理實驗室觀測數據完成率：此處所謂之「觀測數據」是指操作虛擬 物理實驗室啟動滑車碰撞後，操作介面上所顯示出滑車1及滑車2碰撞前後 之速度數據，能夠順利完成觀測並紀錄於紀錄表上之學生比例，如表4-5-1 所示。
表4-5-1 觀測數據完成比率表 完成率完成率
完成率完成率 人數人數 人數人數 百分比百分比百分比百分比
未完成者 6 12％
完成者 44 88％
由上表可知88％的學生能夠完成觀測數據的紀錄，顯示使用者操作虛擬物理 實驗室，應該能正確迅速的顯示出所欲觀測的數據並完成紀錄。
（二）計算數據完成率：此處所謂之「計算數據」是指觀測結束後，能根據觀測 到的滑車速度，計算出碰撞前後的總動量及總動能。
表4-5-2 計算數據完成比率表 完成率完成率
完成率完成率 人數人數 人數人數 百分比百分比 百分比百分比
60％以下 33 66％
60-80％ 9 18％
80％以上 8 16％
由上表可知，能夠完成大部份數據計算的學生僅16％，分析其原因可能如 下述：
1.小數點位數太多：由 Virtools中所取出的速度值為float值，所以小數取 至小數點以下四位，如此多的位數造成學生計算上的困難，也因此影響填 答的時間及意願。研究者針對此問題已將速度值改取至小數點以下二位，
以利學生計算及記錄。
2.表格數量太多：所有必須計算的表格共有96格，繁複的計算過程對於使用 者而言是相當大的負擔。針對此問題研究者認為可設計 excel檔案協助計 算，往後使用者僅需輸入所觀測到的數據，就可以順利的算出碰撞前後之 動量及動能。
二、數據計算正確率
統計學生自行計算之碰撞前後之總動量及總動能，因為動能及動量計算過程 繁複，大部分學生皆無法在時間內完成所有表格的填答，故研究者以學生填答的 表格中數據的正確率作為統計結果，表格中之正確率僅代表學生所完成題目中之 正確率，與其完成率並無關連，統計結果如表4-5-3所示：
表4-5-3 數據計算正確率 正確率
正確率 正確率
正確率 人數人數 人數人數 百分比百分比 百分比百分比
60％以下 10 20%
60-80％ 2 4%
80％以上 38 76%
由上表發現大部分學生作答正確率皆能夠達到80％以上，顯示操作過虛擬實 驗器材，大部份學生對於動量及動能守恆定律已有所了解，且能依據動量及動能 的計算方式，正確演算出碰撞前後之總動量及總動能。
三、操作問卷分析：操作問卷統計結果分成教材內容、操作介面、學習動機方面、
物理概念學習等四個部份加以討論。
（一）教材內容
（1）「覺得虛擬實驗室的實驗內容是適當的」：有 24％使用者表示非常同 意，56％使用者表示同意。（2）「覺得虛擬實驗室的學習情境與真實實驗室的 學習情境相似」：有 2％使用者表示非常同意，46％使用者表示同意。（3）「覺 得虛擬實驗室的教材內容對實驗課程的學習有幫助」：有 20％使用者表示非常同 意，58％使用者表示同意。（4）「 覺得虛擬實驗室的教材對同學於課後進行自 我學習有幫助」：有 26％非常同意，46％使用者表示同意。（5）「覺得虛擬實 驗室的教材可以作為在物理學習的正式內容」：有 18％使用者表示非常同意，46
％使用者表示同意。（6） 「覺得虛擬實驗室的教材內容已含碰撞實驗的重要內
容」：有 12％使用者表示非常同意，52％ 使用者表示同意。（7）「覺得虛擬實
示同意。（6）「認為能很清楚地觀察到虛擬實驗的過程」：其中有 22%使用者表 示非常同意，40%使用者表示同意。
表 4-5-5 操作介面方面的統計表
同意比例同意比例同意比例同意比例
題號 項目 5 4 3 2 1
2-1.我認為虛擬實驗室的操作介面配置很清楚。 12% 40% 22% 26%
2-2.我虛擬實驗室的電腦畫面沒有感到不舒適。 20% 46% 18% 14% 2%
2-3.我認為虛擬實驗室的操作工具很容易操作。 24% 50% 12% 12% 2%
2-4.我認為虛擬實驗室的內容充足。 10% 26% 40% 24%
2-5.我認為虛擬實驗室的實驗過程流暢。 20% 48% 14% 18%
2-6.我能很清楚地觀察到虛擬實驗的過程。 22% 40% 28% 10%
平均 18% 41.7% 22.3% 17.3% 0.7%
在本面向的平均方面，有 18%的使用者表示非常同意，有 41.7%的使用者表 示同意，顯示大部分的使用者皆認為虛擬物理實驗室的操作介面部份是適當的。
（三）學習動機
（1）「覺得虛擬物理實驗室能引起注意」：有 18%使用者表示非常同意，58%
使用者表示同意。（2）「覺得虛擬實驗室能讓我更喜歡普通物理」：其中有 22%
使用者表示非常同意，38%使用者表示同意。（3）「覺得虛擬實驗室可以幫助我 學習普通物理」：有 20%使用者表示非常同意，58 %使用者表示同意。（4）「覺 得虛擬實驗室能增進我對普通物理課程的學習興趣」：有 18%非常同意，54%使用 者表示同意。（5）「 覺得利用虛擬實驗室來進行學習，讓我對學習物理學更感 興趣」：有 14%使用者表示非常同意，50%使用者表示同意。（6）「會希望其它 科目的教學也能使用類似的電腦程式」：有 28%使用者表示非常同意，44%使用者
表示同意。（7）「覺得虛擬實驗室是一種有效的學習工具」：其中有 14%使用者 表示非常同意，54%使用者表示同意。
表 4-5-6 學習動機方面的統計表
同意比例同意比例同意比例同意比例
題號 項目 5 4 3 2 1
3-1.我覺得虛擬物理實驗室能引起我的注意。 18% 58% 16% 6% 2%
3-2.我覺得虛擬實驗室能讓我更喜歡普通物理。 22% 38% 28% 8% 4%
3-3.我覺得虛擬實驗室可以幫助我學習普通物理。 20% 58% 18% 4%
3-4.我覺得虛擬實驗室能增進我對普通物理課程的學習興趣。 18% 54% 18% 8% 2%
3-5.我覺得利用虛擬實驗室來進行學習，讓我對學習物理學更感興 趣。
14% 50% 24% 10% 2%
3-6.我會希望其它科目的教學也能使用類似的電腦程式。 28% 44% 18% 8% 2%
3-7.我覺得虛擬實驗室是一種有效的學習工具。 14% 54% 24% 8%
平均 18.9% 51.1% 20.9% 7.4% 1.7%
在本面向的平均方面，有 18.9%的使用者表示非常同意，有 51.1%的使用者
表示同意，顯示大部分的使用者皆認為操作虛擬物理實驗室對使用者的學習動機 有正面的幫助。
（四）物理概念學習
（1）「 覺得利用虛擬實驗室來模擬碰撞實驗，讓使用者更清楚地了解碰撞 物理的相關知識」：有20%使用者表示非常同意，46%使用者表示同意。（2）「覺 得虛擬實驗室能讓使用者了解「動量守恆」觀念」：有10%使用者表示非常同意，
58%使用者表示同意。（3）『覺得虛擬實驗室能讓使用者了解「當兩個物體發生 完全彈性碰撞時，系統的總動量及總動能皆保持不變」』：有8%使用者表示非常 同意，48%使用者表示同意。（4）『覺得虛擬實驗室能讓使用者了解「兩個物體 發生完全非彈性碰撞時，系統的總動量保持不變」』：有10%非常同意，46%使用 者表示同意。（5）『 覺得虛擬實驗室能讓使用者了解「完全彈性碰撞」及「完 全非彈性碰撞」的差別』：有14%使用者表示非常同意，48%使用者表示同意。（6）
『虛擬實驗室能讓使用者對「動量守恆」概念有更深入的了解』： 有12%使用者
（二）教材內容
1.數據太多、沒有太多時間體驗虛擬實境。
2.希望能使用 excel 檔來協助計算。
3.希望能搭配設計好的計算程式。
4.動能似乎沒有守恆。
5.有效數字取到小數位數以下第二位較容易計算。
五、虛擬物理實驗室的修改
根據正式施測使用者的意見，研究者再加以修改相關虛擬物理實驗室內容，
希望讓整個虛擬環境更加盡善盡美。以下針對使用者所提出的意見說明研究的修 正方式，詳述如下：
（一）操作介面
1.可在螢幕上標示下一步動作：部分學生可能忽略了網頁操作說明的選 項，以至於未熟悉操作即進行虛擬實驗室的操作，造成操作上的問題。
若將軟體實際用於教學，研究者建議教師應該加強虛擬實驗室操作說明 方面的解說，以期使用者皆能完全了解。
2. 希望能自動算出總動量及總動能：虛擬實驗室設計時，研究者希望藉由 操作紀錄及運算來增加學生的學習印象，然而實際施測發現動量及動能 的運算造成學生相當大的負擔，學生花費相當多的時間在運算上，反而 沒有時間體驗虛擬實境的操作介面，因此設計 excel 檔案協助學生運算。
3.畫面真實性不足：考慮操作上的順暢度以及網路傳輸便利性，所以使用 者操作的虛擬物理實驗室中，所有的 3Ｄ物件是未貼上材質僅以填色方式 呈現，因此大大降低虛擬實驗室的真實性，若未來實施教學以光碟執行，
或操作的電腦等級能順暢的運行具有材質貼圖的檔案，則可增加虛擬物 理實驗室真實性。
4.字體的顯示大小可以再大一些：依據使用者要求進行修正。
4.字體的顯示大小可以再大一些：依據使用者要求進行修正。