第四章 虛擬物理實驗室--運動學實驗之程式設計
第三節 討論
第一節 實驗測試
本測試實驗分二階段進行，第一階段（預測）請六位已修過普通物理學的大 一學生進行測試。第二階段（正式測試）則請初進大學未修過普通物理學的大一 新生進行測試。同時，為了考驗程式的適用度，第一階段使用 Pentium Ⅲ-500 的 舊電腦，第二階段則讓新生用 PentiumⅣ等級的電腦。第一階段測試時，發給每 位學生三種書面資料，一為實驗說明、一為實驗紀録表、及問卷調查表，三項實 驗各有實驗說明及實驗紀錄表共六份，加上綜合問卷調查表共七份資料（詳見附 錄 1~附錄 7），在實驗說明中包含四個項目 1.實驗目的 2.實驗原理 3.實驗方 法 4.實驗步驟。實驗紀録表供記録時間、 距離、速度及劃出曲線用。問卷調查 表除登記基本資料外，請學生操作過實驗後，客觀的填寫對實驗教材的感受。
以做為未來規劃虛擬實境實驗的參考。此問卷調查表係參考(唐文華，1998)：
網路小學虛擬教室建立方法研究內的虛擬教室瀏覽問卷修改而成。此問卷可以了 解學習者對於虛擬物理實驗室--運動學實驗的看法，問卷內容有 1、對整體教材 的觀感，2、對個別主題的觀感問卷方式有 1.是非題：5 題。2.五等第評量題：
20 題，⑤表示非常同意、④表示同意、③表示普通、②表示不同意、①表示非 常不同意。3.開放式問答題由受試者依實際情形作答，。第一階段測試於 96 年 6 月底學期末舉行，研究者於測試前稍作解說，就讓測試者自行操作，操作時畫面
偶有停格現象，整個過程歷時約 3 小時，學生們提供很多寶貴的建議，讓研究者
由此問卷結果顯示 50％的同學曾用過虛擬實境教材，可見大一學生對虛擬實境並不
此問卷結果顯示：除對整體的操作方式稍不滿意外，對每個主題內容的量的安排
學生操作等加速運動虛擬教材後，有 83％認為能滿足實驗者的期望且實驗紀錄
表 5-6、表 5-7、表 5-8、表 5-9 是試測時學生對整個虛擬教材的開放式問卷
表5-8 操作完等加速運動單元後，對於此虛擬實驗的看法
第二階段測試，依學生操作虛擬實驗等速運動單元後的填答紀錄（附錄 12）
由散布圖的 y 截距可知：
斜的減速運動現象。而此次製作的虛擬等速運動實驗，因初速設定固定，雖能呈
實作等加速運動實驗的對照組共五組，其中一組填答計算錯誤不予採計，其 餘四組的實驗結果單就其紀錄數據計算誤差平均為 239.69％。可能學生對儀器操 作不熟練或儀器故障所致。
實作等加速運動實驗記錄顯示：1. 學生不適應新的記錄表格型式，仍沿用 實作等速運動的記錄格式，致計算數據引用錯誤，而不予採計 2. 有二組四則運 算計算錯誤，導致影響結果。3.學生對單位的換算並不純熟，有二組計算值相差 1000 倍，可能誤將 ms 當為 s 所致。4.偵測器連線錯誤致記錄錯誤。若去除計算 錯誤及單位換算錯誤二因素，單就其記錄數據計算加速度值得結果為:
斜角 4.67 o 的加速度實驗值 2.533 m/s 2 ，實際值 0.798 m/s 2 ，誤差 217.47％
斜角 4.98 o 的加速度實驗值-1.291 m/s 2 ，實際值 0.85 m/s 2 ，誤差 251.90％
第二階段測試問卷（附錄 11）共收回 37 份，2 份無效，35 份為有效，此次 問卷由試測問卷修改，經同學校訂，並經老師指導而成，分為五大主題，一.對 虛擬實境教材的看法，二.對學習動機方面，三.對此虛擬實境物理實驗-運動篇教 材的看法，四.對此教材操作介面的看法，五.對物理觀念方面，外加一題提供意見 的開放式問卷題。各主題皆採五等第評量題，其中⑤表非常同意、④表同意、③表 普通、②表不同意、①表非常不同意。
一. 對虛擬實境教材的看法：旨在探詢學生對於以虛擬實境教方式所編輯的教 材的看法，其問卷結果如（表 5-10）所示：有 51.4％學生認為虛擬實境教材是一 種有效的學習工具。有 45.7％學生覺得虛擬實境教材很有臨場感。有 68.6％學生認 為虛擬實境教材比平面教材更容易讓人理解。有 42.8％學生認為虛擬實境教材能取 代傳統的教法。有 77.2％學生認為虛擬實境教材將成為輔助教材的主流。
表 5-10 對虛擬實境教材的看法問卷結果
有 60.0％學生認為虛擬實境教材能引人注意，而去使用它。。有 51.5％學生覺得虛
四.對此教材操作介面的看法：旨在探詢學生對研究者所製作虛擬實境教教材
有 48.5％學生認為此虛擬教材能讓使用者更清楚了解與速度有關的物理知識。 有51.4
如此又失去擬真的用意。學生們認為在等加速運動實驗時直接顯示加速度數值，
此舉更失去實驗的本意，故不擬修改。針對學生們認為在等速運動實驗中的缺點 部分，可多加兩個偵測器，如此ㄧ次可調整四個偵測器的距離，應是較好的解決 方式，另外當機的問題，只要提高電腦的等級就可獲得解決。
正式測試時，由於採用的電腦等級甚佳（CPU：P4 1.86Ｇ 2core，RAM： DDR2 2G，VGA card：128M），每位學生皆可順利進行虛擬實驗操作，順利解決第一階 段測試時電腦當機的問題。第二次問卷內容由預測試問卷修改，經同學校訂及老 師指導而成，除第一主題針對所有虛擬實境教材的看法外，其餘皆是探詢學生 對研究者所做虛擬實驗室運動篇的意見，結果顯示：22 項調查中【非常不滿意
＋不滿意】所佔比例 0％有 2 項、 2.9％有 9 項，5.7％有 3 項、
8.6％有 1 項、11.4％有 1 項，17.1％有 1 項 說明學生對此種虛擬實驗室教材的接受度良好。
第六章 結論與未來發展
本研究探討相關的教育與學習理論，旨在結合3D動畫-3DS MAXS的建模技術 及Virtools多變化的3D遊戲動畫設計模組，建構一個讓學習者輕易獲得物理概念 的虛擬物理實驗，且利用網路便利的教學環境，讓學習者隨時隨地的學習，藉由 虛擬實境強大的立體化效果，讓學習者悠遊於實境中，感受臨場感的實驗環境，
讓學習者以各種角度觀察各種實驗過程，以引發學習動機，提升實驗能力。
第一節 實作心得
1. 3DS MAXS 及VIRTOOLS兩套軟體，功能強大，但相當複雜，需以立體觀念處 理物件，製作過程，隨時注意存檔，以防檔案損壞。
2. 物件的材質顏色儘量以內建的顏色為主，萬不得已，需要用到較複雜的材 質時，也須將其壓縮至最小的範圍，以免影響程式進行的流暢性，其方法 為virtools Level Manager global Textures 點選材質進 行 Texture setup Desired Vedio Format 參考右側
Video Memory information壓縮值的大小，選定壓縮的方式。
圖 6-1 Virtools 材質設定壓縮畫面
3.單位的設定：在物理實驗中精確度是基本的要求，但virtools軟體中對於單 位的設定，並無詳細的介紹，經測試方知其物理化套件中所採用的單位基準 為M.K.S.制，故由3ds max製作的物件也應以M.K.S.制為主。而且virtools 軟體所呈現的數字達小數點後四位，常不符物理學的有效數字原則，故須將 欲呈現的數字有效化，其方法為物件的程式設計中按右鍵加入
Mutiplcation、Division 二參數運算使有效數字化，
圖 6-2 Virtools 數據有效數字化過程
4. 物件物理化時需注意凹入及凸出的問題，凹入的物件經物理化後無法契合於 凸出的物件上，故於3dsmax製作此類物件時需分別製作再組合為一，以滑車 為例， 於3dsmax製作時，先分別以line 圍出外型，再Extrude成立體狀，
三者attach成一體，命名之， 再detach成三部份，也各自命名，
此時有四個物件存在，卽一主體和三子體，將主體分離開方便 區別應用，存檔備用，於virtools中匯入四個物件使用，當主 體加入physicalize模組時，於convex的下拉選單中分別選取 各子體的網格。