體積與表面積教學媒體開發

壹、設計理念

本教學媒體介面設計以及螢幕設計原則乃參考羅綸新（1994）所著之 多媒體設計所提之注意事項，大致依循下列原則：

一、媒體內容與教學內容相對應：研究者以教育部九年一貫基本能力 指標為主要依據，以康軒版國小數學第九冊為主，並參照各版本之中、高 年級教材內容設計之，以期達成教師上課教學時之適用。其內容包含立方 體的教學、積木堆疊與點算活動、體積教學、立方體展開圖、表面積計算

等等。

二、設計之電腦教學媒體能達到不受限於教科書版本及題目之限制：

目前九年一貫課程採一綱多本制，在眾多教科書版本當中學校可自由選用 任一版本，並無硬性規定之標準版本。本教學媒體依據九年一貫基本能力 指標設計而成，若教師更換版本或使用教師自編教材、題目，均可使用本 軟體，不用擔心不適用的問題，研究者期望軟體的使用範圍不因版本而受 到箝制。

三、與學童日常生活經驗連結：抽象概念具體化的原則即是將原本看 不到的抽象概念，經由電腦多媒體呈現出讓學童可以看得到的情景。因此 研究者在電腦教學媒體設計上將原本因為三維空間與二維平面轉換所造 成學生不易釐清的盲點，透過電腦動畫實際呈現在學童眼前，並以學童的 日常生活情境為主，期能加深學童對抽象空間概念之學習。

四、教學媒體操作方便性：考量方便教師使用並減少教師學習操作時 間，此設計之電腦教學媒體上之按鈕功能均具備直覺、簡單化操作，並具 備高互動性，以期達到容易操作，不需額外花費時間學習，增加教師及學 童之使用意願。

貳、設計流程

本教學媒體係整合相關文獻資料、學習理論與專家意見進行開發設 計，其中歷經數次實地由國小教師及學生進行測試與修正後，終告開發完 成。媒體開發設計流程圖如圖 3-3-1 所示。

圖 3-3-1 軟體開發流程

參、開發採用之相關軟體

本研究期望將電腦 3D 動畫技術融入教學，考慮到軟體執行環境與日 後維護、繼續發展的方便性，同時有鑑於鼓勵國小教師進行相關資訊融入 教學的媒體設計，因此期望尋求一能免除教師必須花費大量時間進修，只 需少量時間學習而能立即上手的開發方式。軟體開發主要採用時下普及的 Macromedia Flash 動畫軟體，搭配 ActionScript 指令使用進行設計。唯 Flash 對於支援 3D 動畫技術方面的功能並不完善，因此另外採用 Holomatix Blaze 3D Studio 動畫軟體與 Flash 做整合，藉以控制各種 3D 立體圖形。圖片與 立體模型的處理方面，則採用校園內常見的 Ulead PhotoImpact 與簡單易學

可行

不適合 確定教學主題

及教材編排順序

設定教學媒體腳本 及決定媒體使用介面

素材製作 程式設計

動畫製作整合

測試

完成教學媒體

軟體修正 專家意見

的「六角大王」進行製作。各軟體的相關介紹如下：

一、Ulead PhotoImpact：由國人所自製功能相當強大且簡單好用的圖 片處理軟體，目前國內許多大專院校皆有開設相關教學課程，在國民中小 學中亦有相當的普及度，對大部分的國小教師來說並不陌生，因此決定採 用。

二、六角大王：日本頗為流行的一套 3D 繪圖軟體，後來經過中文化 後引進台灣。比起專業 3D 繪圖軟體其功能雖然頗為陽春，但因免除了許 多麻煩的設定，有效簡化了複雜麻煩的設計過程，在學習使用上非常容易 上手，且利用來繪製體積教學方面的立體圖形已十分足夠。

三、Macromedia Flash：現今製作電腦動畫最常使用的軟體，目前許 多資訊融入教學方面的媒體皆是以此為發展工具來發展製作，各種資訊平 台 的 支 援 度 也 相 當 的 高 。 同 時 考 慮 到已 有 相 當 人 數 的 國 小 教 師 擁 有 ActionScript 撰寫能力，因此採用此軟體教師可輕易上手。

四、Holomatix Blaze 3D Studio：電腦 3D 動畫製作軟體，用以輔助 Flash 控制 3D 圖形。以往 3D 的物件不管如何輸出供 Flash 使用，都不可能像真 正的 3D 物件一樣任意旋轉任何角度，大部分是變為自動播放個不停或變 成一格一格的平面圖，皆是屬於用平面來模擬 3D，與真正 3D 動畫仍然不 同。Blaze 3D Studio 這個軟體利用 Java applet 作為 Flash 與 3D 之間的橋樑，

只需使用 ActionScript 指令呼叫 Java applet 裡的函式，再由 Java applet 去 做 3D 運算。透過此軟體使用者只需使用 ActionScript 指令，不需額外學習 JAVA 或 VRML 指令語言，即可順利控制 3D 圖形，大大簡化 3D 動畫製作 的困難度。目前此軟體較常應用於網路廣告，如電子 3C 產品的線上互動 展示，且在國內並不常見。

肆、媒體內容架構

體相關介紹與圖片說明：

一、立方體教學：藉由生活中常見的立方體引進，如圖 3-3-3(A)所示，

一步步介紹正方體與長方體之面、頂點、邊幾個重要特性，如圖 3-3-3(B)、

3-3-3(C)、3-3-3(D)所示。畫面中的立體圖形可依照需要，進行任何角度的 旋轉，或者放大、縮小、移動與隱藏。藉此教師可幫助學童複習以前所習 得的舊經驗，同時向學童解說因為三維空間與二維平面轉換，平面上立體 圖形所造成的視覺差異，引導學童學習如何觀看繪製於平面上的立體圖 形。

A 圖 B 圖

C 圖 D 圖

圖 3-3-3 立方體教學畫面

二、積木點數、堆疊實做：如圖 3-3-4(A)，提供數種積木堆疊圖形供 教師進行佈題式教學。透過利用滑鼠點選積木的方式，模擬實際點算積木 數量的過程。如圖 3-3-4(B)，對於以視覺學習為主或者空間與平面轉換思 考有困難的學童，常常會忽略隱藏在內部的積木而造成學習困難，此時教

師可利用「切割」的功能對堆疊圖形進行切割動作，如此便可以完整展現 出隱藏在內部的積木，幫助學童進行學習同時驗證自己所習得的概念。如 圖 3-3-5(A)，教師藉由增減畫面中藍色積木的數量，同時利用拖曳積木的 功能，模擬實際教學中使用白色積木教具的體積堆疊點算過程，進行教 學。教學中，教師可以視教學需求更改成不同的圖形，如圖 3-3-5(B)，還 可以展示出該立體圖形的 3D 動畫，透過任意角度旋轉的功能，進行各種 不同角度的展示，讓學童以所見來驗證其建立習得的概念是否正確，進一 步幫助學童釐清學習盲點。

A 圖 B 圖

圖 3-3-4 積木點數教學畫面

A 圖 B 圖

圖 3-3-5 積木堆疊、造型活動畫面

三、體積教學與複合形體體積計算：如圖 3-3-6，提供模擬積木堆疊的 半具體物操作功能，教師可透過利用 1 立方公分積木複製立方體並進行點 數的過程，引導學童自行歸納出立方體體積公式。如圖 3-3-7，提供數種立

方體與複合形體供教師佈題使用，配合電子白板功能，有效縮短傳統教學 中教師於黑板上佈題所需耗費大量的繪圖時間，且不必擔心因為手繪較為 不精準的圖形，造成學童額外的學習困難。

圖 3-3-6 體積教學 圖 3-3-7 計算複合行體積

四、展開圖教學：如圖 3-3-8(A)、3-3-8(B)所示，提供教師以電腦 3D 動畫模擬實物的方式，透過半具體物的操作，一步一步展開圖形進行教 學，同時還可隨意旋轉至不同角度，能有效解決因立體圖形繪製在平面上 所產生的視覺誤差，方便教師解說與學童學習。

A 圖 B 圖

圖 3-3-8 展開圖畫面

五、表面積計算：如圖 3-3-9(A)、3-3-9(B)所示，主要採佈題式教學，

提供數種立方體與展開圖供教師佈題使用，有效縮短傳統教學中教師於黑 板上佈題所需耗費大量的繪圖時間，且不必擔心因為手繪較為不精準的圖 形，造成學童額外的學習困難。搭配電子白板的功能，提供有紅、黃、藍

三種顏色的畫筆，教師可直接於畫面上進行講解與補充。

A 圖 B 圖

圖 3-3-9 表面積教學畫面