虛實融入感於行動擴增實境教學之影響因素探討

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(1) . 國⽴立臺灣師範⼤大學圖⽂文傳播學系碩⼠士論⽂文. 虛實融⼊入感於⾏行動擴增實境教學之影響因素探討 Factors Influencing Learner Presence in Mix-Reality Instruction. 研究⽣生：李承蓉指導教授：王健華博⼠士. 中華民國. 105 年 2 ⽉月.

(2) . 謝誌論文終於要完稿了，這是兩年前的我所無法想像的心情，研究生涯是一個艱辛和自我意志力戰鬥的歷程，需要走過才懂得這一刻的感激與感動。因為是人生第一次的出版品，想說的話怎麼也說不完，但只想簡單的對身邊的師長、家人及朋友們說一聲代表無限心意的感謝。最先，要感謝我的指導教授王健華老師，從進入研究室開始的懵懵懂懂，一路受到老師的教導、教誨和鼓勵，到最後口試結束老師給予的肯定，這一切都將會是我人生道路上，難以忘記的每個時刻，謝謝健華老師！也謝謝我研究所生涯，每一位指導過我和擔任過口委的老師們，謝謝你們不求回報的付出與教導，讓我在這兩年多的學習歷程有了許多收穫。再來感謝身邊的好友們，在幾次有了放棄念頭時，因為你們的陪伴和刺激，才能繼續走下去到今日；謝謝我的高中同學們、大學同學們、工作認識的朋友和其他與我相伴及鼓勵我的人。還有要感謝我在研究所認識的好姊妹欣樺、鈺嵐和宜庭，雖然我們是在不同研究室，但是彼此分享，彼此鼓勵是當初想放棄的我來說，留下來的動力之一；當然還有最重要的研究室夥伴們，謝謝瑜玲你是我第一個在研究所認識，也是在最後，我最想感謝的人，曾經給我無數幫助不說，在我研究生涯最低潮的幾個時刻，都是因為你的鼓勵和開導，才能讓我有了答案跟出口，繼續走下去；謝謝芷萱，每次想起最後能在同一個研究計畫共事就覺得很感謝，我們好像對彼此都有默契，往往都能在對方需要幫助的時候互相幫忙，當然也忘不了我們一起經歷的許多事情，像是台南發表之旅；謝謝鐙嫻總是熱心又可愛的叮嚀，總是有一種心靈被療癒的感覺；也謝謝彤恩不厭其煩的幫助我好幾次英文翻譯，妳是這麼優秀又開朗，身體一定會趕快好起來！希望你能知道身邊有很多人很愛妳，加油！最後，謝謝我的父母，不但給予支撐和也給予無數的心靈陪伴，讓我覺得人生就算再刻苦，也會為了你們繼續努力！你們真的辛苦了，希望往後的日子該是換我給你們依靠了。還有謝謝元瀚。最後再次對身邊所有陪伴我一路走來的良師益友說聲感謝，無論是鼓勵、陪伴還是實質上的幫助，都會銘記在我心中，謝謝您們！. 承蓉謹識 2016 年 02 月 ii .

(3) . 摘要過去多項研究證實應⽤用⾏行動擴增實境進⾏行教學，可以增加學⽣生的學習成效、︑､學習動機；後有學者卻認為這樣的⽅方式難以取代⾃自然經驗，部分學⽣生也有可能過度專注虛擬內容，忽略真實環境；因此有學者提出，應該先了解受試者在虛擬環境中的存在感（presence），受試者很可能因為個⼈人經驗和個⼈人特質的不同，⽽而影響學習成效。︒｡因此本研究提出可以更加符合⾏行動擴增實境的存在感測量⽅方式，稱之虛實融⼊入感；為了解學⽣生的學習經驗和滿意度對虛實融⼊入感的相關影響，本研究將學⽣生的學習體驗和互動經驗合稱為 AR 學習體驗。︒｡以⽬目前國內急待提升的科學教育主題之⼀一的碳⾜足跡為教學活動作為教學科⽬目。︒｡本研究所提出之虛實融⼊入感，⽤用以測量學⽣生之實體存在感、︑､社會存在感、︑､時間存在感以及使⽤用者與虛實互動情形。︒｡本研究假設學習者在使⽤用⾏行動擴增實境的學習成效，會因虛實融⼊入感的不同⽽而受到影響，也會影響使⽤用者的 AR 學習體驗。︒｡本研究募集對象新北市國⼩小五、︑､六年級學⽣生，共計 60 名，進⾏行⾏行動擴增實境學習活動後，透過問卷量表了解國受試者虛實融⼊入感程度現況，探討學⽣生的虛實融⼊入感與學習成效的關聯性，並探討虛實融⼊入感與 AR 學習體驗之相關影響。︒｡研究結果發現⾼高年級國⼩小學童之虛實融⼊入感有程度上的差異情形，⽽而⼤大部分受試學⽣生在運⽤用⾏行動式擴增實境進⾏行學習活動後，能有效地提升了碳⾜足跡單元的學習成效。︒｡結果顯⽰示虛實融⼊入感與學習成效整體是有顯著相關。︒｡虛實融⼊入感與 AR 學習體驗及各構⾯面也都呈現顯著相關，顯⽰示出受試者的學習經驗會對虛實融⼊入感產⽣生影響。︒｡整體結論具體建議教育⼯工作者未來在運⾏行⾏行動式擴增實境進⾏行教學時，應考慮虛實融⼊入感、︑､AR 學習體驗對學習成效之影響。︒｡. 關鍵字：⾏行動式擴增實境、︑､虛實融⼊入感、︑､學習體驗、︑､碳⾜足跡 iii .

(4) . Abstract Many researches have proved that applying mobile augmented reality (MAR) in education can enhance learners’ learning efficiency and learning motivation, but some researches have debated that the students who deeply immerse in the virtual learning materials might pay little attention to the authentic surroundings. Researchers previously claimed that the subjective degree of presence in virtual environment should be evaluated in advance because learning effect might be affected by personal experience and individual characteristics. To better evaluate level of presence in MAR surroundings, this study suggests a series of evaluation methodology, so called “learner presence in mix-reality instruction”, along with the “augmented reality (AR) learning experience” including learning experience and interactive experience for exploring the influences on learner presence. Carbon footprint calculation, one of the general scientific topics advocated in Taiwan recently, was selected as the learning content. In this study, the learner presence in mix-reality instruction was evaluated by physical presence, social presence, temporal presence and learner’s interaction in mix-reality. The learning effect and AR learning experience were assumed to be sensitive to the degrees of learner presence in mix-reality. The study recruited 60 elementary school students of 5th- and 6th-grade in New Taipei City. After a MAR learning activity, the questionnaires were applied to measure learner presence and to investigate the learning effect and AR learning experience under the influence of learner presence. The results showed that there are different levels of learner presence in mix-reality between target learners. Most of the learners had great improvement on learning effects after the MAR learning activity. The level of learner presence in mix-reality is significantly related to the learning effect. The results also showed that the learner presence in mix-reality is related to the AR learning experience. Moreover, the learner presence in mix-reality is related to interactive experience and learning experience respectively. This indicated that the levels of learner presence in mix-reality were affected by learners’personal experience. The results suggested that educators should take the effect of learner presence in mix-reality and AR learning experiences into consideration while adopting MAR learning activities. Keywords: mobile augmented reality, learner presence in mix-reality, learning experience, carbon footprint iv .

(5) . ⽬目錄摘要 ............................................................................................................................. iii Abstract ....................................................................................................................... iv ⽬目錄 .............................................................................................................................. v 表⽬目錄 ......................................................................................................................... vii 圖⽬目錄 .......................................................................................................................... ix 第⼀一章緒論 .............................................................................................................. 1 第⼀一節研究背景與動機 ..................................................................................... 1 第⼆二節研究⽬目的 ................................................................................................. 5 第三節研究問題 ................................................................................................. 5 第四節研究範圍與限制 ..................................................................................... 6 第五節名詞釋義 ................................................................................................. 7 第⼆二章⽂文獻探討 ...................................................................................................... 9 第⼀一節擴增實境與教育 ..................................................................................... 9 第⼆二節虛實融⼊入感 ........................................................................................... 18 第三節碳⾜足跡 ................................................................................................... 27 第三章研究⽅方法 .................................................................................................... 32 第⼀一節研究架構 ............................................................................................... 32 第⼆二節研究流程 ............................................................................................... 33 第三節研究⽅方法 ............................................................................................... 35 第四節研究對象 ............................................................................................... 36 第五節研究⼯工具 ............................................................................................... 37 第六節教材設計 ............................................................................................... 49 第七節研究實施 ............................................................................................... 56 第⼋八節資料處理及分析 ................................................................................... 58 第四章研究結果與討論 ........................................................................................ 60 第一節虛實融⼊入感程度分析 ............................................................................ 60 第二節虛實融⼊入感程度與學習成效相關分析 ................................................ 63 第三節虛實融⼊入感與 AR 學習體驗相關分析 ................................................. 65 第四節虛實融⼊入感之虛實融⼊入情形敘述性統計分析 .................................... 67 v .

(6) . 第五章結論與建議 ................................................................................................ 68 第⼀一節研究結論 ............................................................................................... 68 第⼆二節研究建議 ............................................................................................... 70 參考⽂文獻 .................................................................................................................... 73 附錄⼀一. 「碳⾜足跡」學習活動設計 ........................................................................ 80 . 附錄⼆二. 教學簡報 .................................................................................................... 83 . 附錄三. 學習任務 .................................................................................................... 85 . 附錄四. 碳⾜足跡排放量查詢表 ................................................................................ 86 . 附錄五. 虛實融⼊入感量表 ........................................................................................ 88 . 附錄六. 學習成效測驗卷 ........................................................................................ 92 . 附錄七. AR 學習體驗量表 ...................................................................................... 96. . vi .

(7) . 表⽬目錄表 2-1 擴增實境的定義 ......................................................................................................... 11 表 2-2 常⾒見資訊設備之⽐比較 ................................................................................................ 14 表 2-3 近五年⾏行動擴增實境教育應⽤用相關研究............................................................ 16 表 3-1 受試學⽣生資料 .............................................................................................................. 36 表 3-2 虛實融⼊入感問卷問卷向度之操作型定義............................................................ 39 表 3-3 成就測驗效度檢驗專家資料 .................................................................................. 41 表 3-4 學習成效測驗正式題項與單元概念對照表 ....................................................... 42 表 3-5 成就測驗卷雙向細⽬目表............................................................................................ 42 表 3-6 學習經驗問卷向度之操作型定義 ......................................................................... 45 表 3-7 互動經驗問卷向度之操作型定義 ......................................................................... 45 表 3-8 學習經驗問卷題⽬目編制表 ....................................................................................... 47 表 3-9 互動經驗問卷題⽬目編制表 ........................................................................................ 48 表 3-10 碳⾜足跡教學分段能⼒力指標 ..................................................................................... 49 表 3-11 教學活動流程表 ....................................................................................................... 50 表 3-12 教學⼯工具 ..................................................................................................................... 51 表 3-13 ⾏行動式擴增實境活動學習任務雙向細⽬目表 ..................................................... 54 表 4-1 虛實融⼊入程度平均數與標準差 .............................................................................. 60 表 4-2 虛實融⼊入感程度各變項之受試學⽣生分組次數分配表 ..................................... 61. vii .

(8) . 表 4-3 虛實融⼊入程度⾼高和低之單⼀一樣本統計資料 ....................................................... 62 表 4-4 虛實融⼊入程度⾼高和低與虛實融⼊入整體⼀一單樣本檢定資料............................ 62 表 4-5 虛實融⼊入感與學習成效之偏相關分析 ................................................................ 63 表 4-6 虛實融⼊入程度低分組和⾼高分組與學習成效相關分析表 ................................ 64 表 4-7 虛實融⼊入感與 AR 學習體驗整體相關分析表 ................................................... 65 表 4-8 虛實融⼊入感各構⾯面與 AR 學習體驗各構⾯面多元相關表 ................................. 65 表 4-9 虛實融⼊入感與互動經驗、︑､學習經驗相關分析表 .............................................. 66 表 4-10 虛實融⼊入情形之敘述性統計分析 ....................................................................... 67 . viii .

(9) . 圖⽬目錄圖 2-1 真實－虛擬連續性理論 ................................................................................ 10 圖 2-2 ⾏行動式擴增實境特性 .................................................................................... 14 圖 2-3 碳標籤圖⽰示說明 ............................................................................................. 28 圖 2-4 Digital learning 涵蓋範疇 ............................................................................... 30 圖 3-1 研究架構圖 ..................................................................................................... 32 圖 3-2 研究流程圖 ..................................................................................................... 34 圖 3-3 Aurasma 網⾴頁⼯工具開發畫⾯面.......................................................................... 52 圖 3-4 Aurasma 平板感應與掃描畫⾯面 ..................................................................... 53 圖 3-5 ⾏行動式擴增實境碳⾜足跡學習活動流程 ........................................................ 55 圖 3-6 研究實施流程圖 ............................................................................................ 56 圖 3-7 前測與教師授課照⽚片 .................................................................................... 57 圖 3-8 ⾏行動式擴增實境碳⾜足跡教學活動照⽚片 ........................................................ 57 . ix .

(10) . 第⼀一章. 緒論. 隨著科技⽇日新⽉月異，資訊與通訊科技（information communication technologies，ICT）改變了⼈人類的⽣生活，更廣泛地影響了社會的各個層⾯面，⼤大多數學習者已經習慣了使⽤用網路及數位多媒體管道以獲得資訊，因此也提供了教育者更多可以融⼊入科技的教學選項。︒｡傳統的教學型態因此改變，但也產⽣生了⼀一些新的問題，需要教育者以及學⽣生共同去了解與探究。︒｡本章分為五⼩小節，分別就研究背景與動機、︑､研究⽬目的、︑､研究問題、︑､研究範圍與限制及名詞釋義做說明。︒｡. 第⼀一節. 研究背景與動機. ⼀一、︑､研究背景⾃自個⼈人電腦（personal computer, PC）問世以來，讓整個⼈人類社會的⽣生活，帶來的巨⼤大改變，已經影響了⼤大多數⼈人類的⽣生活型態，擴增實境在新科技發展浪潮下，更是⼀一項極具潛⼒力的技術，它可以結合真實環境與虛擬物件的特性，提供更多隱喻的感知訊息給使⽤用者，以提升使⽤用者與真實環境的互動，讓使⽤用者可以⼀一種更直覺、︑､更貼近真實的情況來使⽤用裝置，⽬目前應⽤用於教學科技、︑､數位娛樂、︑､展覽表演等等多項領域。︒｡因此擴增實境（Augmented Reality，簡稱為 AR）應⽤用於教育也不再是⼀一個創新議題，⽽而是⼀一個已經存在並且被許多教學者所熟知的多媒體呈現⽅方式，因應這樣的數位時代來臨，教育部改格九年⼀一貫課程時，就將資訊教育列為九⼤大議題的課程之中，並且在課程綱要明⽰示「正確、︑､安全和有效地利⽤用科技，蒐集、︑､分析、︑､研判、︑､整合與運⽤用資訊，提升學習效率與⽣生活品質」（教育部，2009）。︒｡這顯⽰示出資訊融⼊入教學的迫切性與政府的重視程度。︒｡⽽而在多樣媒體載具中，選擇出有效的新媒體及制定有⽤用的教學策略，應⽤用在教育領域以提升教學效果，⼀一直是教師與學者所共同致⼒力的⽬目標；教學型態也從過去的傳統⾯面授課程，演化到電腦輔助教 . . 1 .

(11) . 學到後來強調整合的資訊融⼊入教學，直到近幾年廣泛討論的虛擬實境的情境教學，已經完全突破了傳統教學模式。︒｡擴增實境⾃自 1990 問世⾄至今，在各領域的應⽤用上，業界與學者都持有許多不同的研究與意⾒見；教學的應⽤用上 Azuma（1997）率先提出教師可以利⽤用 AR 呈現學習內容相關的重要訊息，提升學習成效，⽽而後許多重要研究也顯⽰示利⽤用 AR 輔助數學與空間學習有顯著成效，研究也證實，擴增實境應⽤用教育的實作，合乎師⽣生對於教材的需求，可以刺激學⽣生更多的學習動機，並獲得更好的學習成效（莊順凱，2006）；學⽣生經由互動式媒體的操作輔助學習，在了解空間概念上有著潛在的助益（Shelton, & Hedley, 2002），除此之外，以 3D 電腦動畫可以借助影像將空間概念具體化，有助於教學歸納（李婉芬，2006）。︒｡廖詠年（2010）表⽰示：「擴增實境應⽤用在科學教育上，能有效提⾼高學習成效外，也能提升學習參與度和學習動機，在表達抽象概念、︑､增加探索實作性、︑､協助學習者觀察不易觀察到的⾃自然現象有許多幫助」根據以上研究歸納，讓學習者在學習環境中加⼊入使⽤用擴增實境，是為了讓學習者了解在實際環境中所缺乏的隱性資訊，並可以使得學習更加完整；另外，在擴增實境的使⽤用中，需要使⽤用載具視訊設備與環境互動，在真實環境中呈現虛擬物件，因此學習者在學習情境中，必須主動操作探索，也增加了對於學習的主動性與互動性。︒｡近年來由於 Web2.0 的概念加上⾏行動技術的迅速發展，⾏行動學習和無所不在學習已經變得越來越重要（Chu, Hwang, Tsai, & Tseng, 2010），是繼電腦教學、︑､遠距教學、︑､網路學習之後，成為眾議的數位學習模式；再加上擴增實境的辨識技術⽇日益進步，無標記（markless）和實景辨識（real-object recognition）技術已達純熟，情境感知的擴增實境學習也開始逐步發展（Chen, & Tsai, 2013），讓學習者可以突破時間與空間的限制，⾛走出課堂⾛走出教室，進⾏行情境互動的學習。︒｡. ⼆二、︑､研究動機近幾年來發展的⾏行動式擴增實境，不但⽐比以往數位學習更邁向無所不在學習， . . 2 .

(12) . 更具備了直覺操作性，透過有形隱喻介⾯面（tangible interface metaphor）的操作⽅方式，不需要使⽤用到鍵盤滑⿏鼠的⽅方式，讓沒有電腦經驗的學⽣生也可以順利進⾏行（Billinghurst, 2002）；在國外已有許多先例，⾏行動式擴增實境更具備了情境學習（situated learning）的特性。︒｡劉正達和李孝先（2010）認為，透過情境的學習，⽐比起單獨實施資訊課程更能使學⽣生⾃自然⽽而然地學會在⽇日常中實⽤用的能⼒力，讓學⽣生不只是單純地學會操作電腦，更是習慣於⽣生活中使⽤用資訊科技，更可以透過資訊科技來學習。︒｡即使⾏行動式擴增實境已被證明可以增進學習成效，學⽣生的學習動機和學習參與度都有明顯提升，然⽽而，⾏行動式擴增實境適⽤用的學科內容，只能在有限的研究中歸納出多落在數學與科學等等的教學內容；在教學策略與學習者的學習反應，也需要更多的研究加以改進及驗證。︒｡由於擴增實境是具有讓學習者沈浸於學習內容中的特質（Asai, Kobayashi, & Kondo, 2005），也易於表達抽象概念、︑､提升探究實作性、︑､協助學習者觀察不易觀察到的⾃自然現象等特性（廖詠年，2010），但仍有學者認為，資訊科技雖已逐步融⼊入我們的⽇日常⽣生活，本質上卻還是無法取代⼈人類在⼤大⾃自然中的互動與經驗（Khan, Mitchell, Brown, & Leitch, 1998）。︒｡儘管數位學習蓬勃發展，學習者本⾝身對於資訊處理的⽅方式與個⼈人特質和態度，仍可能是⼀一個潛在影響學習成效和⽬目標的因素，學⽣生平常的相關經驗也會影響到數位學習的成效，林欣玫（2007）認為數位學習經驗的多的學習者，習慣數位學習的模式，較不會因陌⽣生的⽅方式⽽而感到恐懼，因⽽而學習的滿意度也較⾼高。︒｡擴增實境所提供虛實混合環境，很可能會和過去學習者⽣生活經驗中，任何感受過的真實感知有所不同，會造成不同特質的學習者在這樣的情境下，⽽而產⽣生不⼀一樣的感官經驗，影響他們的學習成效；⽽而學習者本⾝身可能因為過度專注在操作載具及載具所呈現的多媒體內容，忽略了真實的環境（McCall, Wetzel, Löschner, & Braun, 2011）。︒｡更有多項研究指出，⽬目前⾏行動學習的研究鮮少針對學習者的動機進⾏行探討，Cheng 和 Tsai （2013）則認為，在情境式擴增實境的學習中，互動經驗（interactive experience）、︑､學習經驗（learning experience）以及學習者特質 . . 3 .

(13) . （learner characteristics）是⽐比較少探討的。︒｡過去 Relph（1976）所提出的存在感（presence），是根據實際物理性質和個體本⾝身的活動所定義，⽽而後發展到社會學的觀點，以遊戲的操作為例，遊戲者本⾝身與環境、︑､其他玩家之間的關係，將形成的不同的存在感，⽽而在擴增實境的操作環境之下，讓不同的實體空間混合在⼀一起，更加難以定義使⽤用者所的存在感知⼜又是從何⽽而來。︒｡Giglioli、︑､Pallavicini、︑､Pedroli、︑､Serino 和 Riva（2015）則認為 AR 是⼀一個新的科技系統，可以讓使⽤用者在真實環境中置⼊入虛擬物件，因此增加了使⽤用者現實的感官知覺，將會⽐比起以往的虛擬實境更能引起有”存在感”的使⽤用者經驗。︒｡ Visser、︑､Plomp、︑､Amirault 和 Kuiper（2002）研究數位學習環境中學習者的參與情形，發現參與度的⾼高低與學習動機密切相關，並且參與度越⾼高者也更能堅持完成整個學習歷程，綜合上述研究可以發現，學習者本⾝身的動機及特質，很可能影響他在學習過程中的經驗感知，⽽而在 MAR（mobile augmented reality）的學習環境下，學習者本⾝身在接受虛實混合的情境下，也會造成不同的存在感知。︒｡本研究想從中得知 MAR 學習者對於這樣混合環境的接受程度，與學習成效是否會具有相關性，也想知道與學習者個⼈人經驗的相關程度，因此本研究將學習者對於 AR 虛實的接受程度、︑､不同的存在感稱之為虛實融⼊入感；綜合學習者的學習經驗與互動經驗稱之為 AR 學習體驗。︒｡為了解虛實融⼊入感是否影響擴增實境環境下學習成效為本研究之動機，本研究應⽤用⾏行動式擴增實境學習系統為數位學習⼯工具，探討學習者在不同數虛實融⼊入感所造成潛在的裝置操作情形、︑､與虛擬物件互動情形、︑､接受程度和感受的時間壓⼒力，是否影響學習者使⽤用⾏行動式擴增實境進⾏行教學的學習成效。︒｡以⽇日常⽣生活息息相關的科普知識「碳⾜足跡」為學習主題；碳⾜足跡為科普教育的⼀一環，能源環境教育更是現在重要的科學素養，是教育體系的⼀一環，與每個⼈人都有切深的關係（康國裕，2001），⽽而台灣的科普教育卻仍舊還有努⼒力空間（蔡穎，2015）；因⽽而藉此機會選擇教學相關議題，此議題適⽤用於九年⼀一貫課程中國⼩小五六年級⽣生，本研究希望藉由擴增實境虛實融合的呈現技術，重現碳⾜足跡中抽象的概念，增進學⽣生對 . . 4 .

(14) . 碳⾜足跡知識的建構，期望能加強台灣能源環境的教育。︒｡. 第⼆二節. 研究⽬目的. 依據上述研究背景與動機，本研究以碳⾜足跡為教學主題，欲探討不同虛實融⼊入感程度的學⽣生在進⾏行「⾏行動式擴增實境學習活動」後的學習成效，茲彙整出下列本研究探討之研究⽬目的：一、探討國⼩小⾼高年級學童虛實融⼊入感的差異情形。︒｡二、探討國⼩小⾼高年級學童的虛實融⼊入感與學習成效的相關性。︒｡三、探討國⼩小⾼高年級學童的虛實融⼊入感與 AR 學習體驗的相關性。︒｡. 第三節. 研究問題. 本節內容依上節三個研究⽬目的，加以擬定分項研究問題，如下所述：（⼀一）國⼩小⾼高年級學⽣生的虛實融⼊入感是否有顯著差異？ 1-1 虛實融⼊入感程度⾼高者與虛實融⼊入感有無顯著差異？ 1-2 虛實融⼊入感程度低者與虛實融⼊入感有無顯著差異？（⼆二）不同虛實融⼊入感程度之學童在接受⾏行動擴增實境活動後的學習成效與虛實融⼊入感的相關為何？ 2-1 虛實融⼊入感較⾼高學童其學習成效與虛實融⼊入感有無顯著相關？ 2-2 虛實融⼊入感較低學童其學習成效與虛實融⼊入感有無顯著相關？（三）在⾏行動擴增學習活動後，虛實融⼊入感與 AR 學習體驗之相關為何？ 3-1 虛實融⼊入感與互動經驗有無顯著相關？ 3-2 虛實融⼊入感與學習經驗有無顯著相關？. . . 5 .

(15) . 第四節. 研究範圍與限制. 為使研究主題能具體明確，本節描述本研究之研究範圍與限制，界定本論⽂文研究主題範圍，分述如下：. ⼀一、︑､研究對象的範圍與限制本研究之研究對象為北部地區年齡為 10～12 歲的國⼩小⾼高年級學⽣生，⾮非國⼩小⾼高年級學⽣生將排除在分析範圍之外之對象，本研究之研究成果無法直接推及。︒｡另外由於本研究之研究對象採便利取樣，因此若要推及到其他地區的班級或學校，需要再將實驗的母群與樣本數擴⼤大。︒｡. ⼆二、︑､研究主題的範圍與限制本研究係討論虛實融⼊入感於⾏行動式擴增實境學習活動的學習成效影響與影響因素，研究中以虛實融⼊入感量表調查學⽣生虛實融⼊入感情形，並將其程度對學習成效的影響作為研究主題，但不探討虛實融⼊入感差異形成之因素及如何增進等議題。︒｡虛實融⼊入感量表修改⾃自於 McCall et al.（2011），由研究者整理出五個構⾯面，分別為遊戲專注程度、︑､AR 感應的接受程度、︑､時間壓⼒力和虛實融⼊入情形，此問卷也只適⽤用於探討⾏行動擴增實境學習活動。︒｡學習成效部分則以碳⾜足跡測驗量表為探討依據，並不探討其他⾯面向。︒｡. 三、︑､教學⼯工具的範圍與限制本研究選擇⾏行動式擴增實境作為數位學習的學習⼯工具，僅探討虛實融⼊入感於⾏行動式擴增實境學習之學習成效的相關程度，對於其他數位學習⽅方式，包含：其他資訊融⼊入教學活動、︑､遠距教學和電腦輔助學習等並未加以探討，故不宜使⽤用本研究結果對其他數位學習類型做直接的推論。︒｡. . . 6 .

(16) . 第五節. 名詞釋義. 茲將本研究所提及之重要名詞，做以下界定。︒｡. ⼀一、︑､虛實融⼊入感 McCall et al. （2011）認為使⽤用者在接觸真實、︑､虛擬及混合的經驗，使⽤用者所展現出的存在感（presence），將會牽涉到整個社會與⽂文化，使⽤用者的個⼈人特質將會尤其重要，使⽤用者從中感受到的存在感，將不能單以過去物理或⼼心理學的定義來理解。︒｡過去⾯面向包含了實體存在（physical presence）、︑､社會存在（social presence）和時間存在（temporal presence），無法全⾯面的解釋學習者在⾏行動擴增實境中所接受到真實與虛擬混合環境中的存在感，因⽽而透過各項研究整理，從過去的 MEC（Measurement、︑､Effects、︑､Conditions，簡稱 MEC）空間存在量表和 Bailenson、︑､Blascovich、︑､Beal 和 Loomis（2001）所提出的社會存在量表整理後，加⼊入與虛擬物件互動的各項情形，重新構成四個構⾯面，包含了虛實融⼊入情形、︑､遊戲專注程度、︑､時間壓⼒力和 AR 感應的接受程度；由於虛實融⼊入情形所需測量⽅方式與其他三個構⾯面不同，因此在統計數據下需分開進⾏行。︒｡本研究將以個⼈人⾓角度出發，了解學習者在擴增實境使⽤用過程所感受的存在感和⾏行動擴增實境所特有的混合經驗，進⾏行測量學習者的虛實融⼊入感。︒｡. ⼆二、︑､擴增實境學習體驗（AR 學習體驗）本研究將遊戲互動經驗（gaming experience）和學習經驗（learning experience）定義為 AR 學習體驗，本研究⾸首先將遊戲互動經驗分為遊戲規則（game rule）、︑､遊戲機制（game mechanics）、︑､遊戲策略（game strategy）以及在地互動（social interaction）等四個向度，依據 Chen、︑､Shih 和 Ma（2014）之根據完成互動經驗量表。︒｡綜合 Laine、︑､Sedano、︑､Joy 和 Sutinen （2010）、︑､Gentes、︑､Guyot-Mbodji 和 Demeure（2010）以及 Edwards （2003）之說法，分為情境脈絡（context）、︑､學習訊息（learning information）、︑､⾏行動性（mobility）以及遊戲性（gamist）等向 . . 7 .

(17) . 度，完成學習經驗量表。︒｡本研究所指⽤用以了解在活動中，參與者與教學者、︑､教具、︑､教學環境和參與者之間的互動滿意度，以此視為互動經驗；⽽而學習經驗則是指在 MAR 學習中所接觸到不同於傳統教室學習的經驗；互動經驗和學習經驗兩者合稱為 AR 學習體驗。︒｡. 三、︑､⾏行動式擴增實境（mobile augmented reality ）擴增實境是⼀一種透過攝影鏡頭去辨識周遭環境或是圖像及符號後，於顯⽰示器中在真實影像上，額外加上對應資訊的⼀一種技術。︒｡過往對此技術通常只能以指定符號做辨識，後來隨著技術的演進，已經能對真實環境的景象做辨識，產⽣生虛擬資訊在顯⽰示器中與真實進⾏行互動。︒｡是⼀一種介於虛擬實境及真實環境中的⼀一種概念。︒｡本研究中使⽤用的擴增實境技術採⽤用⾏行動載具上的攝影鏡頭及顯⽰示屏幕所發展，主要是能夠讓學⽣生可以透過擴增實境的技術，在指定的情境環境下進⾏行圖像辨識，擴增出影像與真實環境進⾏行互動的教學活動。︒｡. . . 8 .

(18) . 第⼆二章. ⽂文獻探討. 本章針對相關⽂文獻進⾏行回顧，並分為四⼩小節，以下分述擴增實境、︑､虛實融⼊入感、︑､AR 學習體驗以及碳⾜足跡，以建⽴立本研究的理論基礎。︒｡. 第⼀一節. 擴增實境與教育. 本節將就擴增實境的定義與特⾊色來了解，再對擴增實境與教育進⾏行探討，總共為三個部分，分別為：擴增實境的定義、︑､擴增實境應⽤用於教育上之特⾊色以及⾏行動式擴增實境的教育應⽤用。︒｡. ⼀一、︑､擴增實境定義擴增實境（Augmented Reality，簡稱 AR），⼜又稱擴充實境或者延伸實境，是⼀一種透過電腦運算並藉由螢幕把虛擬的資訊疊加到真實世界上的⼀一種技術。︒｡這種技術需必須透過虛擬實境的相關設備，如攝影機、︑､相關運算⼯工具以及顯⽰示器。︒｡過去常⾒見的建構⽅方式是使⽤用電腦再加上視訊攝影機（webcam），但由於⾏行動裝置不僅內建了鏡頭、︑､顯⽰示器與基本運算功能，普及率也相對較⾼高，因此現在經常會使⽤用⾏行動裝置作為呈現擴增實境的設備，透過智慧型⼿手機就能夠達到把真實以及虛擬結合再⼀一起的效果，讓使⽤用者產⽣生⾝身歷其境的感覺（薛⽂文珍，2002）。︒｡擴增實境最被廣泛使⽤用的通⽤用定義有兩種，分別是由 Milgram 和 Kishino （1994）以及 Azuma（1997）所提出之定義。︒｡Milgram 和 Kishino（1994）提出的 Milgram's Reality-Virtuality Continuum，⽤用了淺顯易懂的圖⽰示表達了擴增實境的概念，此理論將虛擬環境（Virtual Environment）以及真實環境（Real Environment）分為⼀一條線性的兩個端點，中間的區域稱為混成實境（Mixed Reality），擴增實境則存在於混成實境中偏向真實環境的位置，可⾒見下圖 2-1：. . . 9 .

(19) . 圖 2-1 真實－虛擬連續性理論修改⾃自：”Augmented Reality: A class of displays on the reality-Virtuality Continuum.” by P. Milgram, H. Takemura, A. Utsurmi, F. Kishino, 1994, Telemanipulator and Telepresence Technologies, SPIE. 2351, p.283. 根據上圖可以了解擴增實境是⼀一種結合了虛擬與真實並且與使⽤用者產⽣生互動的技術。︒｡擴增實境透過電腦運算在真實環境上加載虛擬圖像、︑､資訊、︑､物體等，將攝影鏡頭真實拍攝到的真實環境，以及電腦所加載的虛擬資訊同時顯⽰示在顯⽰示器上，讓使⽤用者能在真實環境中同時也接收到虛擬加載的資訊。︒｡⽽而 Azuma（1997）認為擴增實境是從虛擬實境變化⽽而來，其特⾊色是結合真實與虛擬、︑､即時的互動以及呈現在 3D 空間當中，運⽤用擴增實境能將虛擬環境跟真實物件融合成在同⼀一個空間，透過實體物件串連實體物件與虛擬物件，產⽣生複合式的影像。︒｡擴增實境與虛擬實境最⼤大的不同之處即在於擴增實境架構於真實場景，它不再是模擬⼀一個全新的環境，⽽而是在既有的實境中延伸其功能，使其因⽽而能拓展觀察者的視野，相較於完全由電腦所產⽣生的虛擬環境，更強調了使⽤用者與真實環境、︑､真實與虛擬的複合互動，增進與真實世界的連結，並同時保留了虛擬實境原先就具有的沉浸、︑､互動與想像的特性。︒｡在整理幾位學者對擴增實境的定義後，詳⾒見表 2-1 即可發現，擴增實境是對真實環境的延伸，在維持⼈人與真實世界的聯繫下，讓⼈人類的感官能與擴增實境中的虛擬物件緊密結合並產⽣生互動。︒｡. . . 10 .

(20) . 表 2-1 擴增實境的定義研究者. 定義. El Sayed, Zayed and 擴增實境是將虛擬資訊顯⽰示在真實場景，將額外的訊息呈 Sharawy（2011）. 現於現實⽣生活中的技術。︒｡. 朱⼄乙仲（2010）. 擴增實境並不是要把⼈人的感官抽離，不會切斷⼈人與真實世界的關聯性，⽽而是依附在真實世界裡，加上額外的資訊、︑､互動及感官。︒｡. 鄒壯翼、︑､王燕超. 擴增實境是由虛擬實境中延伸出來的技術，使⽤用者進⼊入虛. （2009）. 擬實境的封閉空間會失去對真實環境的訊息感知，擴增實境則在真實環境中操作虛擬物件，融⼊入真實環境和虛擬資訊獲得更真實的感知體驗。︒｡. Azuma, Baillot,. 擴增實境是利⽤用定位及影響處理的技術，將虛擬物件呈現. Behringer and. 於真實世界之中。︒｡. Feincer, Julier and Macintyre （2001）. ⼆二、︑､擴增實境應⽤用於教育上之特⾊色擴增實境的技術約在 1990 發表，2003 起步到 2005 逐漸成熟，且愈來愈多的應⽤用軟體接連出現，對於使⽤用者不僅僅只是接觸到的資訊層⾯面不同，還有⼀一個極⼤大差異處是使⽤用者在使⽤用擴增實境互動時，可以不需要鍵盤和滑⿏鼠，因此使⽤用者可以⽤用⼀一種更直覺的⽅方式進⾏行操作與使⽤用。︒｡Asai、︑､Kobayashi 和 Kondo（2005）表⽰示擴增實境可以提供學習者⼀一種新型態的學習⼯工具，能有效的在真實的世界中提供虛擬的資訊擴增，所以被廣泛的應⽤用在教學、︑､展⽰示、︑､娛樂、︑､醫療、︑､⼯工業、︑､⾏行 . . 11 .

(21) . 銷及訓練中，例如，擴增實境電⼦子繪本書、︑､擴增實境電⼦子童書、︑､博物館的擴增實境展⽰示或導覽等，均有⾮非常好的評價。︒｡擴增實境的教育⾯面向可涵蓋所有的年齡層，擴增實境的⾼高互動性也可以⽤用於強化學習成效（Billinghurst, & Duenser, 2012），利⽤用擴增實境作為輔助教具，能讓學習者在虛擬及真實的環境中與虛擬的物件進⾏行互動，進⽽而衍⽣生出另⼀一種新的教學與學習的策略，在教育和學習的發展趨勢上，擴增實境在教學應⽤用也會越來越重要。︒｡ Billinghurst（2002）認為擴增實境可以應⽤用的領域相當廣泛，尤其運⽤用在教育上會相當的有價值，因為它可以提供不同於以往的學習經驗，包含⽀支持虛擬與真實的無縫互動（seamless interaction）、︑､提供有形隱喻介⾯面（tangible interface metaphor），這種操作⽅方式讓沒有電腦經驗的學⽣生也可以順利進⾏行，以及實現虛擬與過度的能⼒力。︒｡根據擴增實境實際在教育環境上的應⽤用，Binks（2003）即彙整了擴增實境運⽤用於主流教育中所能帶來的教育利益，他認為不但能突破空間依賴（Spatial Dependency）、︑､提供無限的資源與安全（Resources and Safety）、︑､給予實地考察的體驗（Field Trips）、︑､增進協作性（Collaboration）以及提⾼高運動知覺的體驗。︒｡學⽣生透過擴增實境不但能夠有⾜足夠的資源去從各⽅方⾯面向去了解物體的特性並與之互動，甚⾄至造就實地考察的體驗。︒｡擴增實境本⾝身可以連結各種學習資訊，它可整合⽂文字、︑､聲⾳音、︑､圖像、︑､影像以及 3D 模型等各種形式，其真實與虛擬的結合能擺脫學習環境的限制，若結合網路與⾏行動設備，更能促成無所不在的學習經驗，作為學習的輔助⼯工具可從其提供實體物件、︑､認知、︑､情境等⾯面向的⼼心理學觀點提出解釋（Bujak, Radu, Catrambone, MacIntyre, Zheng, & Golubski, 2013）：（⼀一）「實體物件」：擴增實境提供實體操作的經驗，讓學⽣生可以藉由操作實體的互動過程中理解相關的學科概念。︒｡（⼆二）「認知」⾯面向：強調擴增實境應⽤用空間與時間相互連接的特性，作為操作抽象表徵的依據，以達到符號表徵的理解。︒｡ . . 12 .

(22) . （三）「情境」⾯面向：說明擴增實境可以提供合作學習的基礎，讓學習者可以從不同觀點去理解巨觀（macro）與微觀（micro）尺度（scale）的交互作⽤用。︒｡ Shelton 和 Hedley（2002）使⽤用擴增實境讓學⽣生學習⾃自然科學課程，透過擴增實境的特性讓學⽣生能透過顯⽰示器看⾒見⽴立體的地球與太陽，並進⾏行⾃自轉與公轉運動，加上季節與溫度的變化；Juan、︑､Beatrice 和 Cano（2008）開發⼀一套擴增實境作為⼈人體器官的教學，當學⽣生⼿手指移到的⾝身體圖⽰示上任何部位，就會顯現該部位的器官；Matsutomo、︑､Miyauchi、︑､Noguchi 和 Yamashita（2012）以電磁學的磁場分佈為學習主題，學習者可以透過擴增實境看到原本⾁肉眼看不⾒見的磁⼒力線分佈，上述研究都證實使⽤用擴增實境系統教學對學⽣生的學習有所幫助。︒｡. 三、︑､⾏行動式擴增實境的教育應⽤用從過去頭戴式的裝置，到現在使⽤用擴增實境的眼鏡以及智慧型⼿手機等等，再加上迅速成⾧長的使⽤用普及率，讓過往的技術提升⾄至⾏行動應⽤用層級後，不論是設備、︑､環境、︑､或易⽤用性上皆有了突破性的發展，成為「⾏行動式擴增實境」（Mobile AR，簡稱 MAR）（邱美虹，2014），更因為⼿手機應⽤用程式（Appalications，簡稱 APP）與 UMPC（Ultra Mobile PC）圖形處理能⼒力的提升發展，現在只需要⾏行動裝置搭配專為製作擴增實境的⼿手機應⽤用程式，就可以很容易製作擴增實境並且應⽤用⾄至教學，教育⼯工作者可以簡單的為使⽤用者展⽰示他們欲展⽰示的概念作為學習者安排的教育內容、︑､創造以擴增實境為媒介的教材，並同時具有⾏行動學習與擴增實境的特⾊色，茲彙整如下圖 2-2，其在融合虛擬與現實之間能淬鍊出新的啟發，對教材與教具的設計也提供新的思維。︒｡. . . 13 .

(23) . ⾏行動學習. 擴增實境. •･個別化 •･⾏行動性 •･即時性 •･互動性 •･情境化 •･迫切性 •･學習⾃自主. • 虛實互動 • 直覺操作性 • 實地考察的體驗 • 無限量的資源 • 安全性 • 運動知覺的體驗 • 協作性. 圖 2-2 ⾏行動式擴增實境特性從裝置⾯面來看，Pea 和 Maldonado（2006）總結了校園內常使⽤用⾏行動裝置的七⼤大功能，分別是：1. 便攜性；2. ⼩小螢幕尺⼨寸；3.⽴立即啟動的運算能⼒力；4.豐富多元的通訊網路；5.範圍廣泛的應⽤用程序；6.跨平台的數據同步；7.⼿手寫輸⼊入設備，下表 2-2 歸納常⾒見資訊設備在標準配備下的⽐比較：表 2-2 常⾒見資訊設備之⽐比較. . 項⽬目. 桌上型電腦. 筆記型電腦. 平板電腦. 智慧型⼿手機. 螢幕⼤大⼩小. ⼤大. 中. 中. ⼩小. 體積. ⼤大. 中. ⼩小. 極⼩小. 重量. 重. 中. 輕. 極輕. 可攜性. 低. 中. ⾼高. ⾼高. 無線上網. 無. 可. 可. 可. 喚醒速度. 慢. 慢. 快. 快. 觸控裝置. 無. 無. 有. 有. . 14 .

(24) . 感應裝置. 無. 鏡頭. 操作難易度. ⾼高. 價格. ⾼高. 鏡頭、︑､GPS、︑､陀鏡頭、︑､GPS、︑､陀螺儀、︑､加速器. 螺儀、︑､加速器. ⾼高. 低. 低. ⾼高. 中. 低. 根據上表可⾒見智慧型⼿手機、︑､平板電腦具有通訊、︑､上網等功能，並且⼩小巧便利⼜又相對便宜，使⽬目前⼤大部分的⾏行動學習活動集中在智慧型⼿手機與平板電腦上，在⾏行動學習環境中上是頗具潛⼒力的學習⼯工具，⽽而平板電腦因畫⾯面較⼤大較適合發育未完全之學⽣生，因此本研究選擇平板電腦作為⾏行動教學的載具。︒｡現今，擴增實境已成功結合到⾏行動學習當中，McCall、︑､Wetzel、︑､Löschner 和 Braun（2011）發展了⼀一套⼿手持式擴增實境系統，學習者在擴增實境輔助下可以了解到特定都市的⽂文化，Cocciolo 和 Rabina（2013）建⽴立了 GeoStoryteller 系統，將擴增實境應⽤用於⾏行動載具，與在地⽂文化結合，參與者可以透過此系統了解當地歷史遺跡與故事，參與者配合⾏行動載具沉浸在情境中，更能貼切瞭解當地⽂文化與歷史，除了⽂文化了解外，還有如運⽤用於⽔水⽣生植物中的教學與其他科⽬目和主題，如 Chang、︑､Wu 和 Hsu（2013）⽤用⾏行動載具配合擴增實境讓學⽣生了解輻射汙染、︑､全球暖化等相關知識，增強對環保議題的瞭解與重視，除了發現擴增實境的學習⽅方式能有效增進學習成效外，也發現了透過擴增實境可以增加協作的可能性，因⽽而促使了有意義的學習經驗（Bujak, et al, 2013）以及提升學習興趣，亦有學者整理出⾏行動式擴增實境應要有的五個原則為：整合、︑､提⾼高認識、︑､增強能⼒力、︑､靈活性和簡約（Cuendet, et al, 2013），表⽰示整體操作流程時代來臨的體驗，是必須注重的關鍵因素，Fonseca 等⼈人於 2014 年的研究同樣發現操作的過程與呈現內容越複雜，亦會造成學習上的困難。︒｡下表 2-3 為上述及其他近五年來⾏行動式擴增實境教育應⽤用的相關研究之整理：. . . 15 .

(25) . 表 2-3 近五年⾏行動擴增實境教育應⽤用相關研究研究者. ⾏行動式擴增實境教育應⽤用相關研究. Solak and Cakır（2015）研究的結果證實，透過擴增實境對提⾼高⼟土⽿耳其的⼤大學⽣生對語⽂文課堂中詞彙學習的學習動機有積極影響，並且發現在運⽤用⾏行動式擴增實境的語⽂文課堂中，動機與學習成就有⾼高度的相關性。︒｡ Fonseca, Martí,. 透過⾏行動設備使⽤用擴增實境對學⽣生來說是相當熟悉的，. Redondo, Navarro and. 研究發現使⽤用⾏行動設備對學⽣生在動機表現會表現得更加. Sánchez（2014）. 積極，並且與學業成就有顯著的相關性，然⽽而當⾏行動擴增實境的內容（模型等）越複雜，仍舊會造成某些困難，這個部分來⾃自複雜性的因素。︒｡. Bujak et al.（2013）. 擴增實境在虛擬內容和⾮非傳統教學換境下創造了協作的可能性，最後促進了個⼈人有意義的學習經歷。︒｡. Cuendet, Bonnard,. 為教室設計中的⾏行動式擴增實境提出了五個原則為：整. Do-Lenh and. 合、︑､提⾼高認識、︑､增強能⼒力、︑､靈活性和簡約。︒｡. Dillenbourg（2013） Kesim and Ozarslan. 擴增實境技術與教學內容相結合，創造了新類型的⾃自動. （2012）. 化應⽤用程序和⾏行為，提⾼高教學的有效性和學習動機。︒｡. Chang, Wu, and Hsu. ⽤用⾏行動載具配合擴增實境讓學⽣生了解輻射汙染、︑､全球暖. （2013）. 化等相關知識，學⽣生沉浸於情境中與虛擬物件互動，增強對環保議題的瞭解與重視。︒｡. . . 16 .

(26) . Cocciolo and Rabina. 將擴增實境應⽤用於⾏行動載具，與在地⽂文化結合，參與者. （2013）. 可以透過此系統了解當地歷史遺跡與故事，參與者配合⾏行動載具沉浸在情境中，更能貼切瞭解當地⽂文化與歷史。︒｡. Billinghurst and. 擴增實境在課堂的運⽤用是相當有價值的教學⼯工具，尤其. Dünser（2012）. 透過⾏行動裝置，便可隨時隨地的運⽤用擴增實境，並達到與情境的結合，提供良好的學習經驗。︒｡. McCall, Wetzel,. 透過⼿手持式的擴增實境設備，讓學習者在擴增實境輔助. Löschner and Braun. 下可以增進了解特定都市的⽂文化。︒｡. （2011）. ⼩小結⾏行動式擴增實境具有的特性在教育運⽤用上有其潛⼒力和效益，使⽤用⾏行動式擴增實境進⾏行學習活動，能夠呈現真實⽣生活中不易觀察或資源有限或具有危險性的項⽬目，再加上透過⾏行動載具取代過去頭戴式或⼤大型裝備，擴增實境的建置及使⽤用都變得⽐比以往來得容易，在許多研究中都證實了有效提升學習成效、︑､動機及興趣，在操作上也被認為具有直覺操作性，不須滑⿏鼠與鍵盤，因此使⽤用者可以⽤用更直覺的⽅方式進⾏行操作與使⽤用，在過去研究結果中發現即使本⾝身不具備電腦能⼒力等資訊技能的學⽣生也可以上⼿手。︒｡. . . 17 .

(27) . 第⼆二節. 虛實融⼊入感. 本章節將解釋本研究所提出的虛實融⼊入感概念主要是源⾃自於 Steuer、︑､Biocca 和 Levy（1995）所提出之存在感（Presence），因此本節將先從存在感之定義來了解，⽽而後探討如何延伸演變成四⼤大構⾯面，分別為：遊戲專注程度、︑､虛實融⼊入情形、︑､時間壓⼒力和 AR 感應的接受程度。︒｡. ⼀一、︑､存在感（Presence）之定義與類型存在感被定義為⼀一個⼈人他所感知到的特定地⽅方空間或環境，為主觀經驗，不因其物理所在地⽽而影響；這個概念早在 80 年代就已經出現，是由 Marvin Minsky （1980）所提出遠距存在感（telepresence）⼀一詞，當時指的是遠距控制的操作系統，⼀一種透過遠距操控真實物體的體驗，後來有許多相關研究遠距教學和操控等等，與當時所指涉⼈人類對⾃自然真實環境的感知成為對⽐比；⽽而後遠距存在感的定義也有所轉變，Steuer et al.（1995）把此說法認為是虛擬實境定義的⼀一部分，認為參與者在虛擬空間的存在感，⽽而在其活動時產⽣生的真實性與互動性感受作為認知程度的評估指標，展開了對遠距離控制系統及虛擬實境的研究；Lombard 和 Ditton（1997）則定義存在感為⼀一種「沒有媒介存在的錯覺，為⼀一種⼼心理狀態或是主觀知覺」；Biocca、︑､Burgoon、︑､Harms 和 Stoner（2001）則是將存在感重新整理成兩類型，⼀一為遠距存在感（telepresence）⼜又稱實體存在感（physical presence），是指使⽤用者⾝身處某地的感覺，另外⼀一類則是社會存在感（social presence），是指使⽤用者與某⼈人在⼀一起的感覺；Sheridan（2000）則使⽤用存在感（presence）來指涉⾝身處於⼈人造的或遠端的環境，⼀一種⼀一般性的知覺經驗，⽽而將遠距存在感（telepresence）保留為專指與電視有關的情況，後來⼀一些研究電視傳播通訊等領域之學者，也以遠距存在感的概念來說明經由媒介所引發的知覺，使⼈人類感覺⾝身處於媒介裡的空間⽽而⾮非真實的環境之中；國內研究劉世⿍鼎（2005）也在歸納⽂文獻後提出存在感是個體對實體環境⾃自然感知的體驗，「遙距/電⼦子存在感」則是個體從媒體中得到對環境感知的體驗，這個環境可能是暫時性的、︑､或是距離遙遠的真 . . 18 .

(28) . 實環境（如從攝影機中看到的真實影像及聲⾳音再現），也可能是真實世界中不存在，⽽而是透過電腦所虛構出來的世界。︒｡由此我們可以知道存在感意涵更為廣泛，因此後來的研究多數以 Presence 稱之，中⽂文也多譯為存在感或臨場感，雖然其定義仍舊眾說紛紜，但是⼀一致的概念同樣在傳達⼀一種在以電腦為基礎的環境中進⾏行互動時所體驗到的真實感（authenticity）。︒｡從上述的定義我們可以發現，存在感有三個⾯面向須加以考量，⼀一是作為媒介的技術或系統為何；⼀一是所互動的經驗為何；最後則是參與者的⼼心理狀態與知覺（Sas, & O'Hare, 2003）。︒｡Lombard 和 Ditton （1997）提出存在感具有下列六種⾯面向： 1.. 存在感是⼀一種社交滿⾜足（presence as social richness）。︒｡. 2.. 存在感是⼀一種真實性（presence as realism）。︒｡. 3.. 存在感是地域感的切換（presence as transportation）。︒｡. 4.. 存在感涉及感官沉浸（presence as immersion）。︒｡. 5.. 存在感是個⼈人在媒體內部的虛擬化⾝身（presence as social actor within medium）。︒｡. 6.. 存在感是與媒介本⾝身互動（presence as medium as social actor）。︒｡. 另外 Riva、︑､Davide 和 IJsselsteijn（2003）受 Lombard 和 Ditton（1997）的研究啟發⽽而提出存在感的三種類型，分別是： 1.. 實體存在感（physical presence）：表⽰示⾝身體實際位於媒介所產⽣生的空間之內的實質存在感。︒｡. 2.. 社會存在感（social presence）：代表與遠端使⽤用者產⽣生互動，⽽而會有同在某⼀一地點的⼼心理感受。︒｡. 3.. 交互存在感（co-presence）：則是上述兩類的交互作⽤用，同時具備兩者特性。︒｡. ⽽而 Heeter（2003）亦提出三種類型的存在感如下: 1.. 個⼈人存在感（personal presence）：指個⼈人⾝身體與媒介之間的互動所引發之存在感。︒｡. . . 19 .

(29) . 2.. 社會存在感（social presence）：指與其他使⽤用者互動，彼此認同處於同⼀一個時空環境。︒｡. 3.. 環境存在感（environment presence）：將定義的範圍擴⼤大⾄至與外在環境互動所引發之存在感。︒｡. Lee（2004）也針對存在感⽂文獻進⾏行探討，提出三種不同構⾯面： 1.. 實體存在感（physical presence）：虛擬的物理客體（objects）被以感官或⾮非感官⽅方式體驗為如同真實物理客體⼀一般的⼀一種⼼心理狀態。︒｡. 2.. 社會存在感（social presence）：虛擬的社會⾏行動者（social actors）被以感官或⾮非感官⽅方式體驗為如同真實社會⾏行動者⼀一般的⼀一種⼼心理狀態。︒｡. 3.. ⾃自我存在感（self presence）：虛擬的⾃自我（self/selves）被以感官或⾮非感官⽅方式體驗為如同真實⾃自我⼀一般的⼀一種⼼心理狀態。︒｡. 經由上述⽂文獻可得知，無論學者們對存在感之分類與定義為何，都是與使⽤用者的物理地點感受以及其他使⽤用者之間的互動⽽而有所關聯，然⽽而本研究之所以提出虛實融⼊入感，是因為認為擴增實境所使⽤用之環境，與過去所提出遠距教學或是虛擬實境的使⽤用環境都是不同的，並不能⼀一併概之，Giglioli、︑､Pallavicini、︑､Pedroli、︑､ Serino 和 Riva（2005）透過 AR 應⽤用醫學的研究提出，認為 AR 是⼀一種新的科技系統，讓使⽤用者在真實環境中置⼊入虛擬物件，增進的使⽤用者感知，會⽐比以往的虛擬實境更能讓使⽤用者經驗中增加更多存在感，因此研究者整理⾃自概念與本研究最相近 McCall 等⼈人（2011）的研究，重新建構⼀一個測量⽅方式，可以得知⾏行動擴增實境活動中的使⽤用者存在感；他們認為使⽤用者在接觸到真實和虛擬會產⽣生新的混合經驗，其經驗將會涉及到整個社會與⽂文化，並且使⽤用者本⾝身的個⼈人特質也將會影響其使⽤用的成效，因此認為可能牽涉到其中三類的使⽤用者存在感： 1.. 實體存在（physical Presence）：包含使⽤用者在混合真實中感受的所在地。︒｡. 2.. 社會存在（social Presence）：真實（其他使⽤用者）和虛擬（活動中的虛擬物件）的⾓角⾊色互動。︒｡. 3. . 時間存在（temporal Presence）：因⾏行動遊戲進⾏行⽽而擁有與平時不同的 . 20 .

(30) . 時間感受。︒｡並且在過去，存在感常會與幾個多⽤用於研究虛擬實境之名詞混淆，如沉浸（immersion）、︑､涉⼊入（involvement）等讓⼈人混淆與困惑，對此，Slater （2003）提出了很詳盡的解釋說明這些字彙所指涉的意涵與各⾃自的區別。︒｡⾸首先是沉浸（immersion）與存在感，Slater 認為沉浸這個詞應當純粹指單⼀一技術或設備所能達成的事情，存在感可以說是⼈人們對沉浸的⼀一種反應；沉浸（immersion）也是⼀一種⼼心理狀態，特徵化的感知⾃自⼰己被提供⼀一連串刺激與體驗的環境所圍繞、︑､包含以及互動（Witmer, & Singer, 1998）。︒｡⼀一個虛擬環境產出較多的沉浸感將產⽣生較⾼高程度的存在感。︒｡存在感與涉⼊入（involvement）Slater（2003）認為這兩個觀念應該區別開來的原因是他們屬於「不同的邏輯層級」（at a different logical level），因為⼀一個⼈人可以在場卻不投⼊入/涉⼊入，最明顯的例⼦子是學⽣生出席上課卻⼼心不在焉；相反的，⼀一個⼈人也可以很投⼊入/涉⼊入⼀一個情境，即使他/她不在情境現場，例如看電視連續劇⽽而哭泣或怒罵。︒｡⽽而⼀一個⼈人涉⼊入不涉⼊入，有極⼤大部分與媒材所呈現的內容是否感興趣有關；Witmer 和 Singer（1994）認為涉⼊入（involvement）是⼀一種經驗的⼼心理狀態，專注於⾃自⼰己活⼒力與注意⼒力相關的刺激，或有意義地活動與事件的結果。︒｡⼀一般⽽而⾔言，當使⽤用者保持愈多注意⼒力在虛擬環境的刺激，他們將更加涉⼊入這虛擬環境的經驗中，這也導致增加了存在感。︒｡洪浩耀和孫惠民（2012）的研究提出涉⼊入程度對失去時間感的程度有所影響，⽽而將涉⼊入和沈浸都列為影響存在感的變項。︒｡在釐清了三個不同觀念之後，發現存在感是⽤用來解釋對環境感知的⼼心理狀態，但是⾏行動擴增實境⾮非但牽涉的不只是單⼀一設備，還有除了與虛擬物件的互動之外，更有與真實世界的參與情形，並且無論是不是的原本遊戲設計，有更多⾮非遊戲設定的⼈人物和物件會共同參與，可以增加真實感（sense of realoty）之外，也讓參與者的存在感更⾼高，讓過去認為的現今社會、︑､物理位置和時間都會有所不同；研究者認為在⾏行動擴增實境的存在感探討上，除了過去所提出之社會存在、︑､實體存在和時間存在，更有⼀一部分是無法以過去的⽅方式測量，特別是⾮非遊戲設計 . . 21 .

(31) . 的真實物件和與虛擬⼈人物、︑､物件互動的情形，因此提出了可以融合存在感與 MAR 使⽤用者經驗感知的測量⽅方法，所整理之構⾯面分別為：遊戲專注程度、︑､虛實融⼊入情形、︑､時間壓⼒力和 AR 感應接受程度，稱之為虛實融⼊入感，各構⾯面與存在感之關聯與提出原因，將於下列節次解釋。︒｡. ⼆二、︑､社會存在感（social presence）與遊戲專注程度透過前述的⽂文獻整理可以得知，社會存在（social presence）定義為使⽤用者與其他使⽤用者之互動所產⽣生共同存在於某個與真實物理空間不同的地⽅方，這也是⽬目前最多⽤用來研究虛擬實境、︑､網路空間、︑､遠距教學和許多與電腦應⽤用之議題的存在感相關名詞，Lowenthal 與 Wilson（2010）將社會存在感視為⼀一個跨時空集體（continuum）使⽤用者經由傳播媒介跨時空感受另⼀一⽅方的存在感與真實性。︒｡換⾔言之，社會存在感是使⽤用者傳播媒介聯繫對⽅方的過程中，感知如臨現場的程度，也可以解釋成為媒介的屬性之⼀一。︒｡這樣的解釋多半可以適⽤用於遠距教學、︑､網路媒介通訊等等研究；⽽而到後期研究，對於社會存在感的看法逐漸轉為⼀一種「屬於」使⽤用者⼼心靈上的狀態，這樣個改變並不代表通訊媒體對於社會存在感是沒有影響的，⽽而是在相同的通訊媒體下不同使⽤用者的社會存在感仍會有⼤大幅的差異（簡佑任，2015）。︒｡許多學者認為社會存在感的⽣生成，親密性（Intimacy）及直接性（Immediacy）扮演著重要的腳⾊色，親密性指的是於社交過程中⼈人的肢體語⾔言及眼神接觸，直接性指的則是在社交過程中彼此之間⼼心理上的距離（Burgoon, Buller, Hale, ＆ deTurck, 1984），也有學者認為社會存在感的基礎是共存感（co-presence）（Bente, Rüggenberg, Krämer, & Eschenburg, 2008），共存感與社會存在感的定義極為相似，可以說共存感指的是「意識到」與他⼈人在⼀一起，⽽而社會存在感不只要意識到與他⼈人在⼀一起，同時對與對⽅方的社交過程有⼀一定的重視程度，⽽而這樣的解釋也多半可以應⽤用在虛擬實境或是網路虛擬化⾝身等等研究。︒｡然⽽而 McCall 等⼈人（2011）在研究中提出，擴增實境的使⽤用者經驗中，所產⽣生的混合經驗會牽涉到整個社會與⽂文化，並且也與使⽤用者的個⼈人特質有關；使⽤用 . . 22 .

(32) . 者透過與他⼈人互動所產⽣生的場域空間，在過去都沒有明確的定義，只是簡化為科技與實際物件所共同產⽣生的混合空間；Gibson （2014）指出既然已經調節了真實和虛擬，成為了無法區分彼此的混合空間，我們在感知環境地點時，是透過了我們的⾏行動與⽬目的，⽽而不是環境本⾝身讓我們有所知覺。︒｡ Mantovani 和 Riva（1999）也認同存在感是來⾃自社會與⽂文化，⾏行動和需求的動機是來⾃自於社會因素，所謂的真實是兩者共同構建的。︒｡擴增實境的玩家是為了完成特定任務，進⾏行遊戲⽽而⾏行動。︒｡因此怎樣的遊戲或活動元素會讓玩家⾏行動並且可以讓虛擬和真實結合，變成了核⼼心研究因素。︒｡有效的⾏行動將形成的玩家完成任務的能⼒力。︒｡在這樣的觀點下，玩家沈浸在新的體驗之中，不被認為是⼀一個觀感的替代，⽽而是⼈人類是透過⾃自⾝身的⾏行動來感受到存在感。︒｡透過上述的⽂文獻整理，本研究延伸了社會存在感的意義，提出了可以更加符合⾏行動擴增遊戲的社會存在感測量⽅方式，因此稱之為遊戲專注程度，其次構⾯面包含了：⾃自我形塑、︑､虛實調節和社會互動。︒｡. 三、︑､實體存在感（physical presence）與虛實融⼊入情形由上述的⽂文獻可以得知實體存在感，指的是可以透過網路、︑､虛擬實境所創造出來的虛擬物件和環境，讓使⽤用者感受到與實際⾁肉體所存在的不⼀一樣的空間，⼀一種實質的空間感；Lee（2004）也指出，實體存在感是指使⽤用者被以感官或⾮非感官⽅方式體驗如同真實物理空間⼀一樣的⼀一種⼼心理狀態。︒｡⽽而空間這樣的概念，⾧長期在西⽅方科學的觀念影響下，我們習慣以真實世界中的實體空間去作解釋，並以⼀一連串的數字符號來作代表，然⽽而實際上空間的概念不只是物理概念，廣義來說空間就如同其他的抽象名詞⼀一樣，是⼀一種存在於⼈人類⼼心智中具有統合各種學科領域功效的概念（concept）（鍾聖校，1990）。︒｡以這樣的虛擬空間概念來說，社會學提供⼀一個關於空間狀態的基本架構（Cicognani, 1998）： a.虛擬空間中具有⾏行為的可能性：包括在實體空間中可能發⽣生的各種⾏行為，都能超越物質，任意轉換為網際空間中的⾏行為。︒｡ . . 23 .

(33) . b.虛擬空間應該是⼀一個適於⽣生活的環境或是可停留的地點與空間的組織狀態息息相關。︒｡ c.虛擬空間具有社群的構造，良好的社群構造使更多參與者願意加⼊入這個空間之中。︒｡ d.虛擬空間應有時間的組織，時間對空間來說，是⼀一個應加以思考的議題，在虛擬空間中，應該能認知到時間的變化。︒｡ e.虛擬空間的組織應該是⼀一個完整的構造物，包括了細部的空間關係與宏觀的邏輯定義。︒｡ Relph（1976）指出空間的感知是來⾃自於物理性質、︑､活動和社會學⾓角度的意涵，是從個體、︑､環境與他⼈人之間的關係所得出的。︒｡Milgram 和 Kishino（1994）提出的 Mixed Reality Continuum 概念，是⼀一個有⽤用的出發點，探討了存在感與地點（空間）的概念，這表明擴增實境為純粹真實與純粹虛擬經驗範圍的中間點，因此當⾏行動擴增遊戲中強迫真實與虛擬混合之後，探討不同真實的混合及玩家的存在感變得重要，像是虛擬或真實哪個範圍更能引起玩家的存在感改變。︒｡McCall 等⼈人（2011）也以⾃自⾝身的研究為例，在這⾏行動擴增遊戲當中，使⽤用者是在虛實混合的空間中活動；簡⾔言之，實體存在感就是使⽤用者感知了這樣的混合空間。︒｡本研究引⽤用了過去實體存在感的特質，進⽽而加⼊入了對於虛擬物件所產⽣生混合空間的感知，提出了⽤用虛擬融⼊入真實的情形來測量，⽽而其次構⾯面⼜又分為物件感知和混合空間感知。︒｡. 四、︑､時間存在感（temporal presence）與時間壓⼒力存在感的研究當中，對於時間存在的觀點有許多類似的說法，⼤大多認為是參與者會在遊戲進⾏行中，會感受到與平⽇日⽣生活不⼀一樣的時間存在感；這樣的經驗是來⾃自於在虛擬空間裡所呈現的脈絡（context）分為當下脈絡（presentation context）與敘事脈絡（narrative context）當下脈絡指的是操作虛擬經驗的實際空間與時間；⽽而敘事脈絡描述的則是故事裡頭所發⽣生的世界，此世界所呈現的可以是與當下空間截然不同的任⼀一場所，當下實際經歷的時間與內容呈現的敘事時間， . . 24 .

(34) . 例如電影裡頭，兩⼩小時道盡⼆二⼗十年的歲⽉月與故事等等（翁千惠，2006）。︒｡ McCall 等⼈人（2011）則認為應⽤用在⾏行動擴增遊戲當中，這樣的觀點與許多遊戲理論類似，像是 game flow 的概念，由 Csikszentmihalyi （1991）提出的沈浸的效果，因此玩家會在遊戲進⾏行時，感受到與平⽇日⽣生活不⼀一樣的時間存在，主要來⾃自於遊戲時間限制還有競爭；Jackson 和 Marsh（1996）也認為當⼈人在 Flow 的狀態裡，常會感受到時間變慢或是變快了，更有另⼀一種說法是時間變得與個⼈人的認知不相關，稱之為時間的扭曲。︒｡本研究也認為在⾏行動擴增遊戲當中，參與者會因為遊戲的時間限制以及與其他參與者的競爭關係，⽽而感受到平常不⼀一樣的時間流動，⽽而提出了時間壓⼒力這樣的構⾯面，包含了時間感知以及競爭感知兩者次構⾯面。︒｡. 五、︑､AR 感應的接受程度在過去的傳統遊戲、︑､網路遊戲甚⾄至虛擬實境的遊戲當中，都有相當清楚的魔幻圈（magic circle）存在，設定規則、︑､玩家數量、︑､⽬目標和⾏行動，並在⼀一定的時間跟空間裡⾯面共同進⾏行遊戲，讓所有的遊戲情形都是在預期之內，然⽽而 location-aware games 使得遊戲空間跟魔幻圈界線越趨模糊，Montola（2005）提出有許多⽅方式可以讓遊戲中的魔幻圈延伸，像是透過社會、︑､時間和空間的⽅方式；⽽而使⽤用者的接受程度也將會影響其使⽤用情形，例如與使⽤用者⾃自⾝身的操作技巧，或是與⾮非遊戲設計中的⾓角⾊色互動。︒｡魔幻圈在過去定義，認為某些玩家只會出現在遊戲中特定的⾏行為，不包括了其他不會影響遊戲的物件，但是⾏行動式擴增實境遊戲中，並不能定義像是路⼈人和其他沒有⾃自覺的參與者有沒有影響遊戲，因⽽而讓魔幻圈原本的定義越趨模糊，玩家與環境的⾏行為也變得無法預測，所以本研究在整理 McCall 等⼈人（2011）的研究過後，提出了過去存在感所無法完整測量⾏行動擴增遊戲的使⽤用者感知，稱之為 AR 感應接受程度，認為應該把使⽤用者⾃自⾝身的操作情形和與⾮非遊戲設計、︑､虛擬物件等等物件互動的情形也考慮進去，因此次構⾯面分為：遊戲範圍感知、︑､虛擬物件互動、︑､操作能⼒力。︒｡ . . 25 .

(35) . ⼩小結過去多項研究都認為⾏行動式擴增實境應⽤用在教育上，是極具潛⼒力的，並且也有多項研究已經證明它可以提升學習成效，然⽽而互動的品質是決定學習產⽣生的關鍵，⽽而資訊科技應⽤用在教學上，其互動不僅是提供輸出、︑､輸⼊入的制式化⼯工具，⽽而是需要提昇互動的層次以激發潛在的學習（Chou， 2003）。︒｡Cho 、︑､ Yim 和 Paik 於 2015 年指出存在感對於使⽤用者於虛擬世界中的學習有提升的作⽤用，存在感較⾼高的⽼老師及學⽣生在學習時都會更投⼊入，針對虛擬世界中的學習，Wei 和 Chen（2012）也曾提出過類似的結果，指出在虛擬世界中存在感的不⾜足對於學習有明顯負⾯面的作⽤用，因此存在感不只是可以測量虛擬世界的真實性，對虛擬世界的應⽤用有許多附加價值，像是可能造成影響學習成效等等，由此可⾒見存在感對於虛擬世界的重要性。︒｡⽽而在⾏行動擴增實境隨著⾏行動載具發展越趨普遍，過去的存在感測量⽅方式已顯然有不⾜足的部份，本研經由 McCall 等⼈人（2011）的啟發，重新整理提出了虛實融⼊入感，⽤用以測量更完整的 MAR 使⽤用者在虛擬和真實混合空間中的存在感。︒｡. . . 26 .