虛擬實境教學模組對國中生產品認知與創意設計表現的影響之研究

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(1)國立臺灣師範大學科技應用與人力資源發展學系碩士論文. 虛擬實境教學模組對國中生產品認知與創意設計表現的影響之研究. 研究生：黃國斌指導教授：張玉山. 中華民國一零一年六月 .

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(6) 謝. 誌. 我不是一個勤勉認真的好學生，在研究所的就讀期間，總是被路上的其他風景給吸引過去而忘了回到這條研究的路，即使我的研究不是很好，花的心思也不夠多，我仍然覺得走過了這麼一遭，讓我的人生充實了許多廣闊了許多。因此，在完成這本論文之餘，我要在這謝誌大聲感謝一路上所幫助我、陪伴我的人。首先要感謝的是在科技系上所有的老師，從大學一年級直到研究所畢業，老師除了在專業領域上的指導，也讓我學會了許多做人處世求學問的大道理。從大學的製造科技、木工製造圖文傳播、運輸科技、教學實習、以及一修再修的電子傳播，到研究所游光昭老師的科技教育教學、黃能堂老師的STS、張玉山老師的小教、以及始終擺脫不了的統計學ＱＱ，儘管當時每逢作業、考試與報告總是讓人在最後dead line激發出無限的潛力，卻也讓我十分懷念，至今難忘。今天能在科技教育這個領域寫出這麼一篇論文，能到校園中讓學生稱呼一聲老師，都是仰賴系上所有老師們的包容與指導，相當感謝。我的指導教授張玉山老師從大學開始就在學習的路上引領著我，是我能夠完成學業的大功臣。每次上老師的課氣氛總是很快樂，每當我遇到了各種困難與困惑時，玉山老師都會鼓勵我、一起幫助我解決問題。跟老師學習的過程中，老師永遠都是以正面的態度來激勵我們，每次下了課、每次跟老師討論完、每次離開老師的研究室，不論表現的怎麼樣，一定會聽到一句「加油」。因此我也能夠安穩的從「不知道怎麼做研究」到今天能做出這個略有雛形的研究，實在感謝老師總是包容我的不專心與不認真。感謝我的口試委員蔡東鐘老師與蘇照雅老師，在我寫出粗略的論文之後，總是能夠以精辟的角度提供給我各種建議與指導，特別是蔡東鐘 i .

(7) 老師總是不辭辛勞的台東飛過來，給予我最多的修改建議與指導，蘇老師也能夠針對各種小細節的地方提出修改的方向，如果我的論文能夠有那麼一點可取之處，都是因為兩位口委老師的提點。實在感謝兩位老師在我撰寫論文的這段期間非常認真的指導我完成這本論文。感謝在研究所期間與我一起分享、討論課業與生活的同學們，包括因為我晚了半年入學所以到了碩二才變熟的恩瑜、暐銘，從學長變同學的立翔，從學弟、妹變成同學的乃瑜、肇峰、學宜、信毅、偉順學長、以及研B天花板上的小老鼠，感謝你們那些年在課堂上、研究室裡對我的照顧與幫忙，讓我有著相當快樂的研究生生活。還有當了六年同學的郁棋、以及大學畢業後還是好朋友的立庭、家維、祐靖、彥霖、千鈺、嘉淵、亭宇、明峰，每當我進度落後的時候，你們總是不忘找我去花蓮千鈺老闆娘的民宿玩、不忘找我上線對抗大菠蘿、也總是不忘來學校大家一起吃火鍋與在桌上游泳，藉著四處吃喝玩樂的過程，讓我能夠有更多的能量去衝刺。最後，心中還是有著滿滿的感謝，感謝所有幫助過我的人，感謝所有陪伴著我的人，感謝這台潮到被別人倒飲料上來的MacBook pro，以及太多太多的感謝了。. ii .

(8) 虛擬實境教學模組對國中生產品認知與創意設計表現的影響之研究研究生：黃國斌指導教授：張玉山. 中文摘要本研究主要探討虛擬實境教學模組對國中生產品認知與創意設計表現的影響，主要研究目為探討使用虛擬實境教學模組，對學生產品認知(材質、造型、結構、功能、整體)的影響；以及探討使用虛擬實境教學模組，對學生創意設計表現(構想創意：奇特性、新穎性、可行性、價值性以及產品創意：造型、材質、結構、功能、整體表現)的影響。本研究以台北市某私立國中九年級學生為對象，進行十二週共十二節課的教學實驗，並以產品認知測驗、構想創意量表、作品創意量表來評量學生在產品認知與創意設計表現上的表現。回收後的資料，以 t 檢定、單因子變異數分析、共變數分析來探討其影響與差異。研究結果發現：1.虛擬實境教學模組對學生產品認知有顯著正面影響；2.傳統學習與使用虛擬實境教學模組對學生產品認知皆具有提升之效果，而使用虛擬實境教學模組的學生顯著優於接受傳統學習的學生； 3.虛擬實境教學模組對學生創意設計表現有顯著正面的影響。最後，本研究依據研究發現與結論，分別針對虛擬實境教學模組的開發與虛擬實境在科技教育中的應用，以及生活科技教學活動設計與後續研究，提出建議事項。關鍵詞：虛擬實境、產品認知、創意設計表現 iii .

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(10) A Study on the Influence of Virtual Reality on Junior High School Students Product Cognition and Innovative Design Performance Author: Kuo-Ping, Huang Adviser: Yu-Shan, Chang. ABSTRACT The purpose of this research was to investigate the impact of virtual reality on junior high scKRROVWXGHQWV¶SURGXFWFRJQLWLon (material, shape, structure, and function), and innovative design performance (idea creativity and product creativity). The researcher selected three classes in the nine grade of a junior high school in Taipei City and adopted quasi-experimental method. The 100 students in these three classes were given twelve periods of the experimental instruction during a span of twelve weeks. After the experiment, the product cognition test, the idea creativity scale, and the product creativity scale were employed to collect the research data. The main statistic procedures employed for analyzing the experimental data were t-test, One-Way ANOVA, and One-Way ANCOVA. The major research findings were: (1) virtual reality was positive significantly upon junior high school students¶ product cognition. (2) lecturing learning and virtual reality was positive significantly upon junior high school students¶ product cognition. And the students¶ product cognition in virtual reality group was better than that in lecturing learning group. (3) virtual reality was positive significantly upon junior high school students¶ innovative design performance. v .

(11) Finally, the research findings and conclusions, derived from this study, demonstrated suggestions for the design and application of virtual reality in living technology curriculum. Accordingly, the suggestions of future study were proposed as well. Keywords: virtual reality, product cognition, innovative design performance. vi .

(12) 目. 錄. 謝誌............................................................................................................ i 中文摘要.................................................................................................. iii 英文摘要.................................................................................................... v 目. 錄................................................................................................. vii. 表. 次.................................................................................................. ix. 圖. 次.................................................................................................. xi. 第一章緒論 ............................................................................................. 1 第一節研究背景與動機................................................................. 1 第二節研究目的與待答問題......................................................... 3 第三節研究範圍與限制................................................................. 4 第四節重要名詞釋義..................................................................... 6 第二章文獻探討 ..................................................................................... 9 第一節虛擬實境 ............................................................................. 9 第二節產品認知 ........................................................................... 22 第三節創意設計表現 ................................................................... 27 第四節相關研究現況 ................................................................... 31 第三章研究設計與實施 ....................................................................... 35 第一節研究架構 ........................................................................... 35 第二節研究對象 ........................................................................... 37 第三節實驗設計 ........................................................................... 38 第四節研究步驟與流程 ............................................................... 40 第五節研究工具 ........................................................................... 42 第六節資料分析方法 ................................................................... 50 第四章研究設計與實施 ....................................................................... 53 vii .

(13) 第一節受試者基本資料與研究變項各向度的描述統計結果 ... 53 第二節虛擬實境教學模組對國中生產品認知之影響 ............... 57 第三節虛擬實境教學模組對國中生構想創意表現之影響 ....... 64 第四節虛擬實境教學模組對國中生作品創意表現之影響 ....... 75 第五節綜合討論 ........................................................................... 78 第五章結論與建議 ............................................................................... 85 第一節結論 ................................................................................... 85 第二節建議 ................................................................................... 87 參考文獻.................................................................................................. 91 一、中文部分................................................................................... 91 二、英文部分................................................................................... 95 附. 錄.................................................................................................. 99 附錄一創意筆筒設計製作教案 ................................................ 101 附錄二創意筆筒設計教學活動流程 ........................................ 103 附錄三創意筆筒設計學習歷程檔案 ........................................ 109 附錄四產品認知測驗量表-前測 ............................................... 118 附錄五產品認知測驗量表-後測 ............................................... 124 附錄六構想創意評量表 ............................................................ 130 附錄七產品創意評量表 ............................................................ 132. viii .

(14) 表. 次. 表2-1 各學者對於虛擬實境的定義 .......................................................... 11 表2-2 物件式、影像式、混合式虛擬實境系統優缺點之比較 .............. 19 表2-3 虛擬實境在各領域的應用 .............................................................. 21 表2-4 產品認知的定義 .............................................................................. 23 表2-5 產品認知的研究構面 ...................................................................... 25 表2-6 產品或作品的創意指標比較 .......................................................... 30 表3-1 研究對象人數、性別、統計表 ...................................................... 38 表3-2 靜態團體前後測準實驗設計 .......................................................... 39 表3-3教學活動流程 .................................................................................... 44 表3-4構想創意評分者信度之 &URQEDFK¶VĮ 值摘要表 ............................ 48 表3-5作品創意評分者信度之 &URQEDFK¶VĮ 值摘要表 ............................ 50 表4-1-1研究樣本次數分配表 ..................................................................... 53 表4-1-2實驗組產品認知測驗之平均數與標準差..................................... 54 表4-1-3控制組一產品認知測驗之平均數與標準差................................. 55 表4-1-4控制組二產品認知測驗之平均數與標準差................................. 55 表4-1-5構想創意之平均數與標準差......................................................... 55 表4-1-6作品創意之平均數與標準差......................................................... 56 表4-2-1三組學生產品認知 t 檢定摘要表 ................................................. 57 表4-2-2不同組別間產品認知後測之變異數同質性檢定表 .................... 60 表4-2-3不同組別間產品認知後測之 ANOVA 摘要表 ............................ 61 表4-2-4不同組別間產品認知後測之事後比較......................................... 62 表4-3-1不同組別間構想創意表現之變異數同質性檢定 ........................ 64 表4-3-2不同組別間構想創意表現之 ANOVA 摘要表 ............................ 65 表4-3-3不同組別間構想創意表現之事後檢定......................................... 67 ix .

(15) 表4-3-4不同教學模組對構想創意表現奇特性之事後檢定 .................... 69 表4-3-5不同教學模組對構想創意表現新穎性之事後檢定 .................... 71 表4-3-6不同教學模組對構想創意表現可行性之事後檢定 .................... 72 表4-3-7不同教學模組對構想創意表現價值性之事後檢定 .................... 74 表4-4-1不同教學模組對作品創意表現之共變數分析摘要表 ................ 75 表4-4-2不同教學模組對作品創意表現之原始分數與調節分數 ............ 76 表4-4-3不同教學模組對作品創意表現之成對比較................................. 77. x .

(16) 圖. 次. 圖2-1 虛擬實境的三大要素 ........................................................................13 圖2-2 虛擬實境的評分圖 ............................................................................15 圖3-1 研究架構圖 ........................................................................................37 圖3-2 研究流程 ............................................................................................42. xi .

(17) 第一章緒論說明本研究之研究目的、待答問題，且針對研究與限制及重要名詞進行定義，以使本研究的執行更為嚴謹。本章共分為以下四節：（1）研究背景與動機；（2）研究目的與待答問題；（3）研究範圍與限制；（4）重要名詞釋義。. 第一節研究背景與動機自從資訊科技普遍應用以來，現今的教育中，數位化的教材媒體及設備逐漸成為教師必備的能力與工具，除了部份課程需要運算推理、操作示範之外，走進校園內看見教師使用投影片、影片、網路通訊的情況，顯示出數位化的教材已經成為教師在教學上的主流工具，近年來興起的 e-learning、m-learning、u-learning，便是這些數位化的教材工具及媒介的發展應用在教學上所帶來的學習成效與便利。在『數位典藏與數位學習國家行科技計畫』分類項目之一的「數位教育與網路學習計畫」中，有兩項任務便是「整合第一期數位典藏計畫成果中之數位學習資源，鼓勵及協助中小學教師利用典藏資源，轉化為九年一貫課程架構數位學習物件與課程，推廣中小學資訊融入教學。」以及「高中職課程綱要各主要領域 22 類科完整之數位教學資源，提升高中職資訊融入各科教學發展。」（行政院國家科學委員會， 2008）。數位化教材的製作與應用不只是教師專業能力要求的趨勢，也是整體國家型的計畫所要求的目標與願景。在生活科技的教學活動過程中，傳統教學活動中常利用口語及圖片等方式介紹理論、知識方式來讓學生認識科技系統，會讓課程顯得艱澀乏味。虛擬實境可以增強了各種學習內容的交互性，透過虛擬實 1 .

(18) 境系統的技術，使用者可以真正看到各種潛在的互動（Alexandra, 2010），利用介紹生活中隨處可見的科技產品來建構學生對於科技產品的外觀設計、材料特性、結構組合與功能性等科技系統架構，反而可以讓學生對於科技的應用與相關的知識更加認識與清楚。學生在透過教師口頭講解、圖片示例、實體展示的過程之中，常會有以下幾種情況產生：（1）教師在口語解說上可能無法描述出概念與構造、（2）圖片示例無法顯示實際操作的過程、（3）使用實體展示時，需要花費大量成本購買班級人數數量的範例，或造成同時間只有少數人能實際操作而其他同學就在一旁觀看、消極面對教學活動的學習。虛擬實境系統展示能夠降低相關成本，同時讓各種文物透過虛擬系統展示更接近於公眾（Marcello & Massimo, 2010）。且虛擬實境的體驗能夠解決成本高、資源緊張等問題，同時提供了一個安全、不具威脅性甚至更高的權限與靈活性的環境（Colleen, Nancy & Michelle, 2011）。有些教師主張虛擬實境的數位化教材製作不易、費時耗力，但收到的學習效果不如預期，不過虛擬實境的優點在教育領域的功效仍是不可抹滅的。虛擬實境的學習環境（VRLE）能夠提供一個更加逼真、互動、直觀的學習環境，從 Web 學習、傳統多媒體的轉變，虛擬實境通過互動、沈浸引發使用者的想像，適合於建構主意的學習方法（Huang, Ulrich & Liaw, 2010）。在虛擬實境學習環境（VRLE）中包含了學習資源、數位內容、合作學習、形成性評價、模擬製造技術、與實戰演練，透過這些環境資源的協助、學生能夠帶來想像力與創造力的實現（Jou & Wang, 2012）。教育者應開開始考慮學生的認知與課程活動的需求，以各種融入情境的教學工具來輔助教學的進行與學生的學習。 2 .

(19) 本研究使用自然與生活科技領域「設計與製作」的創意筆筒設計製作活動單元作為課程主題，主要以虛擬實境的教學模組來讓學生去接觸認識教師所用來引導學生的產品範例，並以學生體驗認知及產品創意設計為研究變項，探討虛擬實境的教學模組在生活科技的課程活動中的可行性及對於學生產品認知及創意表現的影響。. 第二節研究目的與待答問題壹、研究目的本研究旨在探討生活科技教師藉由虛擬實境呈現教學範例，讓學生在教學活動過程中，教師介紹日常生活科技產品的外觀設計、材料特性、結構組合與功能等設計時，虛擬實境的教學模組對於學生產品知覺以及創意設計表現的影響。本研究的研究目的包括以下兩項：一、探討使用虛擬實境教學模組對於學生產品認知的影響。二、探討使用虛擬實境教學模組對於學生創意設計表現的影響。貳、待答問題根據上述的研究目的，本研究主要探討的問題如下：一、探討使用虛擬實境教學模組對於學生產品認知的影響。 1-1 使用虛擬實境教學模組後，學生在產品造型、材質、結構、功能的認知表現概況如何？ 1-2 使用虛擬實境教學模組後，對學生的產品認知表現是否有正面的影響？ 1-3 使用虛擬實境教學模組後，對學生產品造型、材質、結構、功能的認知表現是否有正面的影響？二、探討使用虛擬實境教學模組對於學生創意設計表現的影響。 3 .

(20) 2-1 使用虛擬實境教學模組後，學生在創意設計表現概況如何？ 2-2 使用虛擬實境教學模組後，對學生的創意設計表現是否有正面的影響？ 2-3 使用虛擬實境教學模組後，對學生構想創意與作品創意的表現是否有正面的影響？. 第三節研究範圍與限制由於本研究採準實驗研究法來探討國中生活科技課程以虛擬實境教學模組為教學工具，對國中生產品認知與創意設計表現之影響，實驗對象、實驗教學活動等都有特定的範圍，本研究雖力求實驗過程完備嚴謹，仍可能有其它時間及環境等因素影響，因此在推論研究結果時可能有其限制，相關範圍及限制分別說明如下：壹、研究範圍本研究之研究工具、研究變項、研究對象說明如下：一、研究工具 (一)虛擬實境教學模組本研究工具包括虛擬實境教學模組與實驗教學活動，虛擬實境的部分，使用 3DsMax 軟體來建置模型，並利用 Virtools 軟體來設計物件屬性及操作上的互動，在教學活動過程中利用電腦教室中的個人電腦設備來呈現。建構方式屬於影像式的虛擬實境，呈現方式屬於桌上型的虛擬實境。 (二)教學活動教學活動參考汪殿杰（2008a）在高中生活科技學科中心「教材及典範示例教學觀摩的研習」所發表的「3D 電腦輔助設計-以座椅設計為例」教學活動，並針對本研究之研究目的與研 4 .

(21) 究設計做修改，內容主要以國中九年一貫的「自然與生活科技」領域之分段能力指標中「設計與製作」為教材編制範圍。二、研究變項本研究探討研究變項包括產品認知與創意設計表現，產品認知包含產品造型、材質、結構、功能、四個向度，創意設計表現包含奇特性、新穎性、可行性、價值性四個向度，其餘的項目（如品牌、價格、流暢力等）則不列入本研究之研究範圍內。三、研究對象本研究實施對象為台北市私立一所國中九年級的學生，由於學校行政考量，無法採取隨機的原則來選取實驗對象，因此使用準實驗研究法，以現有班級隨機分派為實驗組（一班）與控制組（兩班）進行教學實驗。貳、研究限制本研究以『虛擬實境教學模組』作為自變項，以國中生『產品認知』與『創意設計表現』作為依變項，屬於相關研究，主要以『創意座椅設計製作』教學活動之學生認知感受度及設計表現分析結果，對於教學對象、教學課程、教學成效於產品認知與教學活動均有特定的範圍，因此在推論研究結果時有其限制，分別說明如下。一、教學對象本研究之教學實驗對象為台北市私立某國中九年級的學生，故與其他地區學校的學生有多方面的差異，且公私立學校之間也有學習風氣的不同，研究推論之結果不適用在過於寬廣的推論。對於其他年級學生與非該學校的學生並未探討。本研究之教學實驗對象之個別差異，視圖辨別能力、學業性向能力、其他多因素性向能力（機械推理、空間關係、抽象推理、 5 .

(22) 知覺速度與確度等）都會影響學生的表現，個別差異並未列入研究之考量。二、教學課程本研究之實驗教學內容設計為國中生自然與生活科技領域分段能力指標中「設計與製作」單元，不同的科目或領域皆有其特殊性及差異性，自然與生活科技領域中不同領域的實作系統也有其各別的差異，研究結果不宜推論至其他科目或不同領域範圍之教材中。本研究僅能針對虛擬實境的教學模組在國中生產品設計過程之中，學生對產品認知與創意設計表現之影響做分析探討，其結果僅作為日後較嚴謹之實驗研究之參考，或是教師實際從事相關教學活動或教學模組之參考。. 第四節重要名詞釋義壹、虛擬實境虛擬實境是電腦模擬產生的一個三度空間虛擬環境，它將真實世界的畫面帶入電腦系統當中，在其所產生的虛擬環境當中提供有如真實世界般的視覺、聽覺等感官的模擬。使用者除了接受感官訊息之外，還可以操作環境中的部份物件，並且可以在虛擬空間中隨操作者的意志去自由移動，藉此讓使用者產生融入感及參與感。本研究針對國中自然與生活科技領域設計與製作的自編教學活動單元中的教學範例，利用 3ds Max 與 Virtools 作為虛擬實境教學模組的主要開發工具，3ds Max 是一套 3D 的建模工具，Virtools 則主要應用在 3D 虛擬即時互動的開發。貳、產品認知 6 .

(23) 產品認知，是指使用者獲取關於產品的相關訊息，除了基本的認識及知道、還包括對於產品的感覺、知覺、注意、記憶、推論、想像、預期、計畫、決定、問題解決及思想的溝通等，本研究依據教學活動內容將產品認知定義為材質、造型、結構、功能、整體表現五個向度，欲探討教學活動中教師使用不同模式呈現產品範例後，學生對於產品認知的差異。本研究根據產品的材質、造型、結構、功能、整體五個向度發展出一份「產品認知測驗」，測驗分數越高，表示學生在該項認知向度的表現越好。並且在實驗前後分別進行前、後測，以瞭解國中學生在使用不同教學模式下產品認知的差異情形。參、創意設計產品創意是科技創造力終非常重要的元素之一，更是科技創造力異於一般創造力的主要表徵（王保堤，2005）。科技創造力與一般創造力的不同在於科技創造力的內涵將不只是多種意念的提出，同時，更要有工具操作與材料的處理，最後也要有成果的產出（李大偉、張玉山，2000）。因此，科技產品的創意設計除了天馬行空的盡情發揮想像力來表現出奇特性與新穎性，同時更兼顧了可行性、價值性。本研究將創意設計表現分為構想創意與產品創意兩項，依據王保堤（2005）之「構想創意評量表」以及李大偉、張玉山（2000）「木工作品創作創新程度評量表」兩個量表的評量向度，分別將構想創意區分為「奇特性」、「新穎性」、「可行性」、「價值性」四個向度，產品創意區分為「材質」、「造型」、「結構」、「功能」、「整體表現」五個向度。本研究將以王保堤（2005）之「構想創意評量表」以及李大偉、張玉山（2000）「木工作品創作創新程度評量表」兩個量表來做為學 7 .

(24) 生創意設計表現的評量，將針對學生的學習單與作品進行評量，分數越高，表示學生在該向度的創意表現越好。是本研究用來評鑑學生創意表現的主要工具。. 8 .

(25) 第二章文獻探討根據研究動機、目的，為了建立本研究的理論基礎，本章旨在探討虛擬實境、產品認知及創意設計表現等相關文獻。其內容共分為四節：（1）虛擬實境；（2）產品認知；（3）創意設計表現；（4）相關研究現況。. 第一節虛擬實境壹、虛擬實境的意涵一、虛擬實境的定義虛擬實境（Virtual Reality，簡稱 VR）顧名思義就是藉由電腦設備來模擬建構出一個環境，將真實或虛擬的畫面帶入模擬情境當中，使情境具有真實畫面的效果，這個環境具有高度真實的互動特質，讓使用者看到電腦所運算產生的各種畫面，還能夠透過人機界面來操作其中的物件，並且與之互動，使用者可以在空間中隨自己的意志自由移動進而產生相當的融入感與參與感，進而感到身歷其境的感覺。 Weyrich（1999）認為虛擬實境是在電腦和週邊設備的結合運用之下，讓使用者置身在電腦模型所產生中的三度空間之中。虛擬實境操作上必須包括：1.必須是由電腦產生、2.建構在 3D 的立體空間、3.可以和這個空間的事物進行互動性交談、4.可以隨使用者的意志自由移動、5.要有融入感與參與感。虛擬實境的概念起緣於 1960 年代 Ivan E. Sutherland 教授所提出的「Ultimate Display」觀念，主要在介紹以電腦來顯示 3D 空間圖像的概念。虛擬實境的情境運用即時的 3D 模型、位置追蹤及立體的視覺與聽覺的技術，充分模擬使用者的感官知覺，使用者則可利用本能的直 9 .

(26) 覺和肢體運動，透過各種輸入裝置的操作，從中獲得真實的經驗（ Shukla, C., Vazquez, Michelle, & Chen, F. F., 1996）。在 3D 的虛擬實境中將電腦互動從原本純粹的視覺性互動延伸至多元性的互動，使用者可以應用如同在真實世界中的感知經驗與認知處理能力來與虛擬實境中的物件進行互動，瀏覽其中的感覺相近於自然世界的變化（Stanney, 2003）。虛擬實境的系統具有明顯的立體視覺效果、交互功能的場景與功能運作，並且模擬各種過程（Zhang, X. Q., Wang, A. & Li J. Z., 2011）。具備有讓使用者可以直接體驗及溝通的設計（Bricken, 1999）。 Wilson（1999）指出，虛擬實境是讓使用者從任意角度去觀察虛擬出來的世界，而這虛擬世界中的任何物體能與使用者產生互動。虛擬實境利用電腦科學技術所建構出一個讓使用者相信的情境世界，將實質環境中實體以及數位的資料轉化成可觀賞甚至是可觸摸的立體虛擬場景，搭配多種人機界面操作，將人們變成有如置身真實環境的虛擬世界直接參與者。Wilson（1999）指出，虛擬實境是讓使用者從任意角度去觀察虛擬出來的世界，這虛擬系統中的任何物體能與使用者產生互動。虛擬實境系統允許抽象的現實表述，避免教室中的限制來呈現抽象的視覺體驗（Chen, F., Warden, C. A., Tai, W.S., Chen, F. S., & Chao, C.Y., 2011）。梁維琳（2010）虛擬實境技術不但免除了需要動用許多人力與物資的現場實驗，最大的好處在於可以透過虛擬實境立即得知效能與結果。施文玲（2007）虛擬實境是情境教學理論最佳的實踐。虛擬實境的情境可以在真實世界與抽象邏輯之間，提供使用者一個自 10 .

(27) 然的介面，讓使用者的感知能超越書本上的知識，進一步的發展出自我的概念與關係。有關各個學者對虛擬實境的定義如表 2-1 所示。表 2-1 各學者對於虛擬實境的定義定義角度學者以虛擬實境的技術面定義. 以概括性的人機界面的角度定義. 以構成要素的角度定義. 以使用者主觀經驗的角度定義. 基本主張虛擬實境在設備面須具備：視覺、聽覺、觸覺、位置追蹤系統。 Gigante(1993) 融入性、多重感官刺激的設備重要性。主張不能以何種設備技術之有無，作為判斷虛 Setter(1995) 擬實境的標準。虛擬實境是由電腦產生的。吳政達(民 85) 虛擬實境是三度空間的。 Loafer & 使用者可以和這個空間的事物進行互動。 Anderson(1994) 使用者可以在這個空間內自由的遊移。 Burdea and Coiffet, 使用者在此虛擬的環境中，可產生參與的幻覺 (1994) ，是一種浸入式、多重感官刺激的經驗將虛擬實境視為供個人行動的環境，認為 VR 的三要素為：真實度、可感測的環境、個人的 Latta(1991) 控制。臨場感構成三要素：感官資訊的延伸、控制感 Sheridan(1991) 測器與環境接觸、操作真實事物的能力。 Summitt(1996). 以媒介角度，用生動度與相互作用定義，書信、電話、MUD 皆可算是虛擬實境的一種，使用者只要在虛擬世界直接經歷、產生相互作用都算是虛擬實境。. 虛擬實境三要素：互動性(Interaction)、融入性 (Immersion)、想像性(Imagination)。 Burdea and Coiffet, 強調人的想像力可擴展虛擬實境的用途，虛擬 (1994) 實境是具有內容的，並非只是人機界面或是溝通媒介。虛擬實境是使用者的體驗，使用者必須相信以 Summitt(1996) Glenn(1991) 此一空間的存在，依其主觀判定而定。虛擬實境是一個事件或實體，具有真實的效果，但並非是真正真實的。先決條件是人的感官 Hauser(1991) 要先相信這是真實的環境。 Applewhite(1997). 以使用者的經驗角度來定義，但只要是高度合理互動的融入性的環境應該可讓使用者相信。. 資料來源：吳世光、陳建和(2002:112). 11 .

(28) 根據表 2-1 的整理，可以發現對於虛擬實境的定義，學者們傾向於使用者的各種感官知覺來作界定，Gigante（1993）認為「虛擬實境設備面需具備：視覺、聽覺、觸覺，並且強調使用者融入性、多重感官刺激的設備重要性。」；Budrea 與 Coifed（1994）「虛擬實境三要素：互動性、融入性、想像性。」；Summitt（1996）「虛擬實境是使用者的體驗，使用者必須相信以此一空間的存在，依其主觀判定而定。」等。科技技術的發展，最後強調的都是在人的身上而不是該項技術有多先進，虛擬實境也不例外，不論現今的技術發展變化到多便利多強大，重點還是要回歸到以使用者的操作面為主。因此，本研究依據 Budrea 與 Coifed（1994）所提出虛擬實境三要素：互動性、融入性、想像性，在建製虛擬實境教學模組的範例時，將考量各種模組的屬性是否能夠符合上面所列出的三項要素，依此作為本研究發展虛擬實境教學模組的理論依據。二、虛擬實境的特性要建構一個虛擬實境的情境，要包括許多因素，Burdea（1993）提出了虛擬實境的三要素：融入性（immersion）、互動性（interaction ）、想像力（imagination）如圖 2-1 所示，簡稱為虛擬實境的「3I's」。. 12 .

(29) 圖 2-1 虛擬實境的三大要素資料來源：Burdea (1993). (一) 融入性（immersion）：融入性是指虛擬實境的情境必須要能夠讓使用者感受到「身歷其境」的功能，讓使用者融入在虛擬實境模擬產生的虛擬世界中。虛擬實境是種憑空捏造出的擬真情境。所以要能夠讓使用者能夠融入在所建構的環境下是很重要的。除了要有即時性的互動環境之外，利用周邊的人機界面如顯像式頭盔、3D 音響、力回饋搖桿、控制手臂、力回饋數據手套、位置追蹤器等，進一步在使用者的各種感知方式上都達到擬真的感觸（例如：視覺、聽覺、觸覺、嗅覺等），是虛擬實境系統中不可缺少的要素。 (二) 互動性（interaction）：互動性是使用者與虛擬情境之間的互動回饋，對於虛擬實境系統，情境中感官上的刺激與反應是重要且需要的，不論是透過哪種人機界面，人機互動的過程中，使用者的一舉一動系統都必須在最短時間內做出反應，並且在擬真情境中反應讓使用者感受到，如同 13 .

(30) 使用者在現實生活中所了解的慣性行為一樣。 (三) 想像力（imagination）：想像力是虛擬實境的建構方向，一個憑空捏造出來的擬真情境，除了讓使用者充分感受到其聲光刺激之外，情景的設計、物件的屬性是可以充滿想像力的。若是題材枯燥乏味、光是有先進的設備，也是無法達到良好的效果的。因此，設計者必須要有想像力與創造力，打破一般生活中的定律，建構出一個畫面生動且內容有趣的虛擬情境，才能使得使用者更加融入在虛擬情境之中。使用者使用虛擬實境系統的態度與其在虛擬環境中的感知娛樂性有很大的相關，虛擬實境系統的介面則會影響到使用者的感之易用性（Sun, H. M. & Cheng, W. L., 2009）。虛擬實境的技術應用要能夠提供複雜的視覺材料，同時增加虛擬實境的感知性（Iwan, K., Manolya, K., & Cheng, K., 2010），讓使用者獲得最佳體驗。以上因素建構了一個完整的虛擬實境，也是目前被用來評鑑一個虛擬實境系統優劣重要的要項。林政宏（1997）即針對這三大特性，提出了一個整合性的評估虛擬實境系統的比較，發展一份虛擬實境評分表如圖 2-2，將沈迷度、互動性、想像力當作計量的標準項目，每個向度由最低零分到最高十分為紀錄，由這三個向度值所圍成的面積就代表這虛擬實境系統的好壞表現。. 14 .

(31) 想像力 10 5 數列 1. 0. 融入性. 互動性圖 2-2 虛擬實境評分圖資料來源：林政宏(1997). 虛擬實境就是利用電腦模擬產生的一個三度空間擬真情境，並在情境中提供如真實世界般的視覺、聽覺甚至觸覺等等的感官模擬，使用者透過各式人機界面可以彷彿有如身臨其境般在這虛擬環境中自由遊活動移，就如同真實世界一般。一個虛擬實境的建構最重要的因素就是本身的逼真度，需要具備一定相當水準的軟、硬體設備相互配合，再加上有創造力的內容，才可以發揮虛擬實境的效果。貳、虛擬實境的種類虛擬實境的系統有各式不同的種類，依據目前虛擬實境的呈現方式可以將虛擬實境分為主要的四大類，分別是融入式虛擬實境（Immersion VR）、桌上型/載具型虛擬實境（Desktop / Vehicle VR）、第三人稱虛擬實境（ Third Person VR）、投影式虛擬實境（Projection VR），分別敘述如下：一、融入式虛擬實境融入式的虛擬實境最大特點就是系統可以產生一個環繞使用者的環境，或是讓使用者可以進入其中的虛擬實境系統。而為了讓使用者可以完全融入在系統情境之中，在人機界面上使用者會運用到像是頭 15 .

(32) 盔顯示器、資料手套（Data Gloves）來輔助系統，使用者可以完全進入到一個與現實世界隔離的虛擬實境當中。融入式虛擬實境對於使用者的感官刺激效果也比其他種類虛擬實境來的更加真實。二、桌上型/載具型虛擬實境桌上型與載具型的虛擬實境是目前最經濟的虛擬實境系統，也是最常被使用的開發環境。其特點在於使用者須透過一個類似觀景窗的視野來與虛擬實境的環境做互動。桌上型的虛擬實境通常只需要一台具有多媒體功能的電腦與虛擬實境軟體即可。Bucky, J. D. & Pavlo, D. A.（2012）指出桌面上的虛擬實境技術要整合目前各種多媒體學習技術、才能夠更有效的為使用者提供許多潛在的好處。載具型的虛擬實境最被大家熟知的就像是飛行員的訓練器，不只是透過一個類似觀景窗的視野來與虛擬實境的環境做互動，使用者還必須坐在模擬特定事物的駕駛室內來操作特定的界面，並且能夠自由的在前後左右上下六個方向去模擬運動、影像、音效、碰撞震動的支援反應。載具型的虛擬實境由於其成本較真實載具低，也可以避免真實環境的危險，因此常被運用在飛行器的操作訓練、或是在深海或火山這類高危險環境的模擬訓練。三、第三人稱虛擬實境第三人稱的虛擬實境最大的特點是使用者可以看見自己的影像融入於三度空間的虛擬環境中，並且可以操控影像與環境進行互動。類似於人工實境（Artificial Reality）的呈現方式，但與第四種的投影式虛擬實境（Projection VR）仍有所差異，第三人稱式的是將使用者的影像虛擬在情境當中，而第四種投影式的虛擬實境，則是直接將使用 16 .

(33) 者所在空間藉由投影的聲光畫面轉變為各種情境。在人機介面上，第三人稱虛擬實境大都使用投影設備來顯現影像。常見的應用在電腦遊戲或是虛擬導覽。四、投影式虛擬實境投影式的虛擬實境最大的特點是系統將影像投影至大型螢幕或是電視牆上，利用大型投影螢幕來隔離出一個密閉的空間，以提供使用者參與體驗虛擬情境。相較於上述三種的虛擬實境可以展現出虛擬實境的特色，假若有多人同時使用的情況時，系統的設備成本與設備複雜度會大幅度的提高，因此，利用大型投影螢幕來隔離出一個密閉的空間，同時讓眾多的使用者參與體驗虛擬情境。雖然犧牲了虛擬實境中操控模擬情境的功能，但可以同時提供多人一同參與體驗模擬的情境是投影式的虛擬實境的最大優點。目前最普遍的使用為虛擬劇場。此外，依據虛擬實境系統的建構方式可以其分為以下三類：一、物件式的虛擬實境(Graphic-based VR) 所謂物件式的虛擬實境是在建構虛擬實境的場景過程中，利用 3D 模型建構軟體來製作場景以及各個物件，並且利用虛擬實境軟體的編輯功能，給予不同的物件中不同的特性，更進一步的可以結合特定的裝置讓虛擬實境的模擬環境可以達到不同層次的互動效果。二、影像式的虛擬實境（Image-based VR）所謂影像式虛擬實境是在建構虛擬實境的場景過程中，利用相機或掃瞄器拍攝實體情景的影像，再利用各種影像繪圖軟體修飾圖片以及計算組合成模擬環境中的情境及各個物件。在影像式的虛擬實境中，又可分為自由遊走的與特定的角度觀看兩種類別： 17 .

(34) （一）360 度環繞實境（Panoramic Image VR）使用的是「全景照片」技巧，利用數位相機來拍攝時，以相機中心為旋轉軸，對著 360 度的四周環境拍攝多張的影像，再利用各種影像繪圖軟體修飾圖片，最後將拍攝的影像圍成一環狀圓柱體。在觀看時系統會對眼睛所在的位置方向計算出相對的畫面。（二）360 度環場物件（Object Movie）不同於 360 度環繞實境事由一個訂位點為中心來觀看周圍的景象物件，360 度環場物件是以數位相機或掃瞄器，針對所要建構的物件拍攝很多不同角度的影像，通常都會將物件至於可旋轉的平台上，定角度旋轉物件來拍攝數張相片，再依拍攝順序利用內差法及影像繪圖軟體變形（augmentation）的技巧將其接合成為一完整的環場物件影像。此種方式不論是由 3D 環境編輯器所致做出的虛擬物件或是由數位相機拍攝的環場物件影像，都可以在一般網際網路上產生即時遊走（Walk-through）與即時顯現真實物件的效果。三、混合式虛擬實境（Hybrid VR）混合式的虛擬實境如同影像式虛擬實境一樣先將個物件一對一做 360 度的場景拍攝多張連續影像，再透過影像繪圖軟體修飾圖片，將其縫合成為全景照片後，便可以依照我們的需求，在場景中加入原本不存在原場景裡的物件，透過簡單的程式設計來設定各物件的屬性，讓使用者可以在虛擬實境中與各物件進行互動。因此混合式虛擬實境基本上式結合了上述兩種虛擬實境的優點於一身。三種虛擬實境系統優缺點之比較於下表 2-2 所示。. 18 .

(35) 表 2-2 物件式、影像式、混合式虛擬實境系統優缺點之比較類別優點缺點 1.提供立體視覺效果 1.場景影像不夠真實物 2.互動性佳 2.建構製作過程難度高件 3.可自由遊走（Walk-through） 3.硬體配備需求高式 4.可產生虛擬場景 4.影像檔案較大 1.場景較為真實自然 1.互動性較差影 2.建構製作過程簡單 2.只能定點觀看像 3.不須昂貴的配備 3.無法呈現不存在的場景式 4.影像檔案較小 4.無法自由遊走（Walk-through） 5.使用者容易迷失方向 1. 改善物件式與影像式虛擬實境的缺點，結合兩者優點於一身 2.互動性提升 3.製作過程簡化混 4.場景自然呈現合 5.降低硬體配備的需求式 6.影像檔案小 7.可以處理不存在的場景 8.將虛擬實境應用帶入商業市場（如導覽系統、3D 互動式網站等）資料來源：資料來源：吳世光、陳建和(2002：114). 由上述之比較可以知道，單就虛擬實境的成效來看，物件式虛擬實境在互動性與動畫上的表現比影像式要來的好，設計上與操作時，也可以讓使用者隨自己意志來操作電腦，從任何角度全方位的觀看設計成品，但是受限於開發成本過高以及檔案太大現有網路的頻寬不足，實務上仍以影像式虛擬實境之應用為主。影像式虛擬實境的製作成本相對較低且製作過程較為簡單，網際網路上分享應用時，傳輸方便是影像式虛擬實境的一大優點。只是影像式虛擬實境的瀏覽範圍受限於定點觀察，使用者無法隨意變換角度與位置，所以影像式虛擬實境運用大多偏向定點與室內單一空間展示的瀏覽方式，較不適合作為複雜的空間導覽。混合式的虛擬實境則融合了兩者的優點，除了降低建置的成本與過程的技術性，也在將檔案縮小且維持了影像的品質，或許是在物件式與影像 19 .

(36) 式兩者之間的另一種提供我們開發時使用的新選擇。無論是上述哪種類型，虛擬實境系統在工業、教育、公共等環境使用時，有可能會產生一些影響使用者體驗的症狀與效果，特別是使用頭戴顯示器、無照明的投影屏幕中（Sarah, S., Sue, C., Amanda, M. & John, R. W., 2008），因此在設計與使用虛擬實境系統時，應盡量減少這類影響的產生。根據虛擬實境的種類與特性的探討，本研究在建製虛擬實境教學模組時，將以現有的設備資源與實驗教學上的設計與需求，採用影像式的虛擬實境來建構模組，而受限於校園內的資訊設備以及學生課程中操作使用便利性，將以桌上型的虛擬實境來做為模組的呈現。参、虛擬實境的應用虛擬實境系統能夠提供從基本的模擬到高度複雜的虛擬環境，從中所學習到的技能亦能有效的轉移到生活中類似的情境。虛擬實境可以發展出各種整體性以及多學科的訓練（Vanessa, N. P. & Teodor, P. G., 2010），虛擬實境在開發上的介面越來越簡化，再加上網際網路的普及、個人電腦設備的規格提升，虛擬實境在各個領域的應用有如雨後春筍般的冒出頭來，不論在軍事、訓練、醫學、商業等方面，都已經有許多虛擬實境在各領域上的應用成果。有關虛擬實境在各領域的應用如表 2-3 所示。在教育方面，張庭嬡（2008）研究中提到，目前虛擬實境應用於教育領域的門檻降低，又具有情境創造的優點、介面視覺化、元件再用性等特性，教學設計者可以靈活運用科技以展現教學策略。都是未來能夠將虛擬實境使用於教學上的優勢。而運用在學校教育上的虛擬實境系統必須具有可用性，讓使用者能夠虛擬實境中所獲得相關的教育內容，此外提高易用性也是另一項虛擬實境設計時的重要因素（Maria, V. & George, K., 2008）。 20 .

(37) 表 2-3 虛擬實境在各領域的應用應用範圍軍事訓練醫學教育商業簡報設計. 虛擬實境的應用說明. 飛行模擬，各式載具、設備、武器操控訓練，軍事演習，戰場模擬訓練車輛、飛行、機械人操作模擬，火災救災，各式儀器、設備操作、安裝與檢修訓練外科手術，遠程遙控手術，肢體附件，虛擬超音波影像，牙齒校正，藥物合成虛擬實驗室，青少年數理教學、立體觀念培養，社會學科與生化學科的鉅觀與微觀實驗觀察，專業領域教育訓練線上 3D 商品導覽，電傳會議，虛擬購物中心博物館，紀念館，捷運車站簡介，遊客導覽系統室內設計，景觀、建築、土木、機具、管線工程設計，機械人輔助設計. 太空. 太空訓練，模擬駕駛. 藝術. 動態藝術，虛擬演員. 監控. 即時性股市行情顯示、分析，電信網路即交通監控. 娛樂. 線上遊戲，電動玩具機，虛擬電影院. 科學視覺化. 行星表面重建，虛擬風洞試驗，分子結構分析. 聽覺評估. 室內音響模擬，防止噪音測試. 刑事調查. 犯罪現場模擬. 網路運用. 互動式廣告，虛擬商店，多人互動式教學，博物館導覽. 資料來源：出自王泓斌(2002：14). 由表 2-3 的整理，虛擬實境最常見的應用用途在訓練操作或操控方面的行為，不論是在軍事、醫學、教育、設計等方面，在虛擬實境開發的初期就被應用在這些領域之中。另一項較常見的則與日常生活有關係，包括教育、商業、簡報、娛樂等，這幾項領域中的虛擬實境之應用都是屬於近年來逐漸興起的一股潮流，因此我們可以知道虛擬實境的技術已經越來越趨近於普及，例如在一般動產或不動產的互動式導覽網站、動態藝術之類。將以往傳統模式改變以虛擬實境來呈現之下，例如遊客導覽系統、博物館 21 .

(38) 導覽系統、線上 3D 商品導覽之類的，民眾也越來越能夠接受且應用了。虛擬實境的應用領域相當廣泛，除了專業領域的應用之外，更多的是與我們日常生活中息息相關的。在我們使用虛擬實境時，建構的設備與軟體是否合適？情境的主題內容是否？建構出來的擬真情境究竟夠不夠逼真？全部都會影響到使用虛擬實境應用的成效。因此各領域在使用虛擬實境之前，必須審慎考量本身的特質，使用虛擬實境是否合適，而非盲目追尋流行趨勢，才能發揮出虛擬實境真正的成效。根據虛擬實境的應用探討，本研究在建製虛擬實境教學模組時，將參考市面上的線上 3D 商品導覽的虛擬實境建製模式，針對教學設計的需求來將科技產品做虛擬實境模組的建製，並且參考虛擬實境在教學上的應用過程，瞭解在教學上使用虛擬實境的方法步驟與注意事項，以作為實驗教學活動中的實施依據。. 第二節產品認知壹、產品認知的定義所謂的認知，就是指人類將本身所接受到的刺激經過篩選，加以選擇、組織、詮釋、並賦予意義的過程（陳家聲，1993）。每一個人的認知過程都有所不同，個體是透過各自的認知過程，來去確認其所感知到的外在事物，在更進一步去感覺整個外在的世界。人的行為是由許多因素所控制，包括客觀因素的遺傳與環境以及主觀因素的成熟與學習。這些因素都會對個體的認知產生一定程度的影響（張春興，1984）。一般而言，個體對產品之認知取決於其對某一產品與參照產品比較的感覺程度（宋依可，2002），此種感覺可能是來自個體生活上的經驗或接 22 .

(39) 觸得來的。影響個體產品認知的因素是相當多且複雜的，由其先前的經驗對於認知方面的影響非常關鍵。同時，個體對於產品的涉入程度也會影響個體對於產品的認知。個體對於產品的涉入程度會影響其對產品的評價，在接受產品的訊息與品質之後，轉換成自我的認知，以瞭解各種事物，建立各訊息之間的關係。個體對於產品的評價是在其接受產品訊息之後形成的，認知的累積將會成為個人經驗與信念，進而影響其對於產品的評價。個體由於認知的差異，對產品價值的感受程度也不相同。因為產品外觀或本質上的不同，或是個人認知的差異，個體對於產品所呈現的形態或傳達的訊息因人而異，對於自身所感受的價值也不同。. 表 2-4 產品認知的定義作者年代張春興. 1984. 陳家聲. 1993. 洪富凱. 2003. 柯惠玲. 2003. 王祿旺張弘毅. 2006. 產品認知的定義每個人的認知過程都有所不同，個體是透過自己的認知過程，去確認自己所知道的事物，再更進一步去感覺外在的世界。人的行為是由許多因素所控制，包括客觀因素的遺傳與環境及主觀因素的成熟與學習。認知是指人類將本身所接受到的刺激,經過篩選、組織與詮釋，並給它意義的過程。消費者對產品做出一套完整性的評估，就是產品認知品質，而此評估也可稱為對產品評估的一種主觀認定。消費者在接受產品訊息後，會形成對產品的評價，消費者認知的累積,會成為個人的經驗與信念，進而影響其對產品的評價。針對圖書產品的認知，他們認為消費者會依個人的主觀意識及客觀的買書經驗，形成對一般圖書內容(品質與價值)的判斷和接受程度。. 資料來源：陳素玲(2010：24). 根據表 2-4 的整理，所謂產品認知被定義為個體對於產品所感受到的外在知覺，並且從外在接收到的訊息經由自我的歸納、組織、並且給予意 23 .

(40) 義的一個過程。如張春興（1994）「個體是透過自己的認知過程，去確認自己所知道的事物，再更進一步去感覺外在的世界。」；陳家聲（1993）「認知是指人類將本身所接受到的刺激,經過篩選、組織與詮釋，並給它意義的過程。」；洪富凱（2003）「消費者對產品做出一套完整性的評估，就是產品認知品質，而此評估也可稱為對產品評估的一種主觀認定。」等。產品認知的過程有接收訊息，個體自我的歸納、組織，到最後形成認知給予意義。其中，會影響到個體認知的因素有許多，包括接收訊息的模式，以及個體認知歷程與認知差異等都是研究產品認知重要的探討項目。探討個體認知歷程與認知差異部分，比較偏向於個人的認知風格，在近幾年來的研究也相當的多，像是莊孟蓉（2009）〈認知風格與思考風格對高中學生產品創意表現影響之研究〉；江蕙蘭（2008）〈認知風格對視覺互動科技態度之影響〉等。個體在接收訊息方面有很多模式，而虛擬實境屬於近十年來相當熱門的一項技術，其應用在各個領域中愈來愈常見，在教育領域中，目前只有在高階科目及專業技術應用較為成熟，例如像是醫學、航太等。既然虛擬實境的應用是種潮流，未來各級校園內的教學出現虛擬實境的模式也是可以預期的，就像當初電腦的發展及數位化的革命，讓傳統教學下的黑板逐漸淘汰轉變為投影幕與簡報檔。因此，究竟虛擬實境的教學模組被利用到國中生的教學活動中，對於學生在接收訊息的影響會有哪些，以及虛擬實境的模式對於教師用來進行教學活動，傳遞知識內容給學生的成效如何？是本研究依據上述文獻探討，所欲研究的問題。貳、產品構面每一個產品都是由不同的屬性所組成，例如：產品的品牌、功能、價 24 .

(41) 格、外觀等，都是產品屬性的一部份，而每一個個體又會因自己需求不同，對於產品的屬性也有不同的重視程度（Kotler, 1997）。現階段針對產品認知的研究大多屬消費者知覺方面，因此，探討產品構面大多是產品服務、產品價格、產品品牌、產品功能、售後服務、品牌知名度等。以下表 2-5 為針對產品不同構面之相關研究整理：. 表 2-5 產品認知的研究構面作者年代產品認知的研究構面 Phau& 2000 藉由下面四個產品認知的構面、來探討對網路 Pooh 購買的影響： 1.產品或服務的分類 2.產品價格 3.購買頻率 4.產品的差異性柯惠玲 2003 由於消費者對產品認知的差異，產生對產品價值的感受程度也不一樣。為瞭解消費者對產品的判斷，從價格認知、品質認知、價值認知三方面探討其與品牌偏好間關連。洪富凱 2003. 許黛君 2005. 台灣地區香煙消費者個人特質產品認知及品牌偏好與顧客權益關聯性之研究藉由下列四個產品特性的構面，來研究消費者網站及產品認知對網路購物及決策：品質與消費者特 1.產品價格性對網路購物意 2.產品品牌願及決策影響之 3.售後服務研究 4.產品功能以下列 9 個產品認知的研究構面，探討職棒球職棒球迷的認同迷，對贊助商提供的飲料之態度及購買意願：感、產品認知與 1.整體口感 2.解渴程度群體規範對贊助 3.品牌知名度傷產品的態度及 4.產品營養成份 5.容量多寡購買意願影響之 6.產品本身所強調的功能研究 7.價格合理 8.消除疲勞、補充體力的效果 9.包裝精美程度 25 . . 研究主題哪些產品及服務適合於網路上販賣.

(42) 表 2-5 產品認知的研究構面(續) 作者年代產品認知的研究構面陳文彬. 2005. 研究主題. 以鐘錶零售業之消費者為研究對象，提出產品認知屬性、炫了消費者選購手錶的五個主要參考依據：耀價值與流行消費 1.各種新穎的種累間關係之研究 2.功能 3.不同的造型 4.耐用程度 5.計時精確. 資料來源：陳素玲(2010：25). 根據表 2-5 的整理，所謂的產品即是一種商品，因此針對產品認知的研究構面大多都是以消費的角度來切入，包括產品價格、品牌、售後服務、價值（Phau & Pooh, 2000；柯惠玲,2003；洪富凱,2003）。本研究針對國中生進行創意座椅設計教學活動，教學活動中利用過去學生優秀作品以及現有產品做為教學範例，在汪殿杰（2008b）所設計的創意座椅設計教學活動中，提到座椅設計的主要面向包括美學造型、功能、人因工程。在生活科技 99 課綱中，製造科技的範疇第 2 項「製造材料」（ 2-1 金屬、塑膠、木材、陶瓷、複合材料、電子材料、奈米材料的特性與應用）以及第 5 項「設計與製作專題」（5-2 產品設計：5-2-1 機能設計、5-2-2 造型設計）也指出製造科技教學著重於作品的材料、造型、機能方面。茅仲宇（2004）針對椅子產品設計的意義包含了外觀、機能、結構，而椅子的認知要素包含了基本構建型態、材料運用、色彩運用、細節處理等。劉志強（2007）針對椅子設計中提出最佳化的設定標準上，探討不同結構、材質來分析出產品的可行性及可靠性。根據上述文獻整理，本研究擬針對國中生對於產品的材質、造型、結構、功能、整體表現五項產品構面做為測驗項目，去瞭解國中生對於產品認知的瞭解程度。本研究所指的產品係指教師在上課中用來引導學生創意 26 .

(43) 構想的範例產品；產品的材質是指學生是否能夠清楚分辨不同產品之材質以及該材料之特性；產品的造型是指學生是否能夠簡短描述出產品的造型重點，包括顏色、特殊造型等；產品結構是指學生是否能咧解與辨別不同的結構的特型與種類；產品功能是指學生是否能夠瞭解及分辨產品的各個功能。. 第三節. 創意設計表現. 壹、創意設計的意義張春興（2002）在《張氏心理學辭典》裡綜合各家論述，把創意視作在困境中為求解決問題而產生的想法，是一種企圖突破舊有經驗限制、以目的為導向的思考過程。如果外顯的行為來定義，創意能力可以從四個面向上看出來：流暢性、變通性、原創性及精進性（Guilford, 1950）。如果內在的人格特質來定義創意，有創意的人通常具備了四種能力：觀察力、記憶力、思維力與想像力（黃天中、洪英正，1994）。在這四種能力之中，觀察力與記憶力和創意資料庫的建構與維繫有關，而思維力與想像力則和如何運用（或者顛覆）資料庫的內容有關。張世彗（2007）指出早期的學者多數皆從單向度的創造力「4P」來探究創造力，其中「4P」包括歷程（Process）、個人的特質（Persons）、產品（Product）及壓力或環境（Press/Place）。根據這四個項目來看，產品可以被定義為：創造出的事物，可以是一個創意構想（creative idea）、新設計、新產品、策略、或計畫（王思峰、黃家齊、鄭俐敏，2002）。此外，我們也可以將產品分為一般創意產品或是創意作品，一般創意產品可能是發明的產品、有創意的想法、藝術作品、建築設計、表演藝術、 27 .

(44) 文學創作、高科技產品、任何可以獲得智慧財產或專利的創意、發明作品等等。而所謂的創意作品在此指得是教師與學生在正式或非正式教與學歷程與後果中產生的「產物」。吳靜吉（1998）。 Moss（1996）指出在科技教育教學活動中，學生所製作產品的創新能力是以奇特性（unusualness）、有用性（usefulness）及奇特性與有用性的結合（combining unusualness and usefulness）來界定「產品創意表現」。奇特性：創意的產品理論上會有某種程度的奇特性，並可以用出現率加以衡量，當出現率愈高，則奇特性愈低，兩者成反比關係。有用性：創意的產品必須具有一定程度的有用性，但有用性的產品則不一定是有創意的，此外，創意產品必須至少「可用」或是「堪用」。當一個針對問題而產生的產品，假若創意無法顯示於問題需求，就為不具創意的表現。奇特性與有用性的結合：當產品同時具備奇特性與有用性，就是有創意的產品。兩種特性的結合與產品的創意成正比關係。創意在發現之初常以一種模糊概念形式出現，因此個體需要運用適當之溝通或表達方法來將創意概念具體呈現。創意的表現方式，就媒介性質區分，可概分為「文字敘述」、「圖表說明」、「圖形傳達」、「電腦模擬」以及「模型表現」等五大表現方法類型。根據以上文獻探討，本研究依據吳靜吉對於產品的分類中創意產品的定義：「教師與學生在正式或非正式教與學歷程與後果中產生的產物」，將產品設計表現定義為教學活動中，學生的學習歷程檔案與創意作品的製作成品。. 28 .

(45) 貳、創意設計的特性一個有創意的設計構想、表現、產品，在其創意設計的歷程中，通常都是掌握到了幾個關鍵性的原則，包括：功能性、使用性、意義性、共鳴性、普遍性、獨特性、時尚性、永續性(沈翠蓮，2005)。各項說明分別敘述於下：（一）功能性：指創意設計產出能產生作用，發揮其訴求效果。（二）使用性：強調使用該創作的適用程度。（三）意義性：強調創意設計產品所樹立的形象，足以代表設計所要傳達產品、企業意義。（四）共鳴性：重視人和創意設計作品互動的強烈感動，包括快樂、趣味、憂傷、憤怒、無所謂、付出、誠實、負責等許多由人格面相，深化到意識面相的感動。（五）普遍性：指創意設計被社會大眾普遍所接納肯定的程度。（六）獨特性：深植某一特定族群意識形態的接納程度。（七）時尚性：能因應整個社會變遷生活機能的各項需求，而進行各項有關的創意設計，不限創意設計產品的大小、貢獻、只要能「跟得上時代」，不限創意的類別，食衣住行育樂各類別都可以，只要是引領時代潮流造成流行的旋風，即可算得上是時尚性。（八）永續性：指能持續維持其持久不變特色風格，或是具有環保意識能維持地球永續發展，皆是永續性的表徵。在上述所列各項創意特性當中，依據本研究教學活動設計中產品範例所包含認知向度（材質、造型、結構、功能），教師將以學生作品的功能 29 .

(46) 性（功能）、使用性（結構）、獨特性（造型）做為學生創意設計的引導。参、創意設計表現的評量 Hocevar 和 Bachelor（1989）等人，曾分析百種以上評量創造力的工具或方法，將創造力評量方式分為八大類，包括擴散性思考測驗、人格量表、興趣和態度量表、自陳創造性活動或成就表現、產品或作品評斷等。而國內針對產品或作品的創意指標由於各自的定義不同，評量的項目也有所不同，各種不同研究使用評量之比較如表 2-6 所示：. 表 2-6 產品或作品的創意指標比較研究者年分產品或作品的創意指標比較 %HVHPHU 2¶4XLQ 1999 新奇向度（啟發性、原創性、驚奇）、問題解決向度（邏輯性、實用性、價值性）、精進與綜合向度（吸引力、複雜性、雅致性、表達性、系統、巧妙）。 Amabile 1996 使用他們自己主觀的創造立定義，依照創意層次（非常具有創意、有創意、無法決定、相當沒有創意、非常沒有創意）評定這些設計。 1998 陳龍安認為從產品的特質來分析創造力，則此產品應具有流暢性、變通性、獨創性和精密性四種特質。 2002 葉玉珠將科技創造力的評量指標分為流暢力、變通力、獨創力、精進力與視覺造型五大部分。 2005 何宜軒產品創意除了兼具獨創性、適用性與美觀之外，還必須比先前的產品有可觀的進步之處，才能真正稱的上是一件好的創意產品。 2008 陳誼娉評量產品創意的向度主要分為「樣式」、「材質」、「結構」三項。 2009 呂紹川對產品創意的評量以「新奇與原創、實用與價值為評分項度」。資料來源：出自陳偉民(2010：34). 根據上述所列的各種創意設計表現的評量，可以瞭解創意設計表現評量包括擴散性思考能力、人格特質、產品構想表現等，評量的實施方面也有各種的模式，包括量表測驗、他人評定、自我陳述等方式，目的都是在評量創意設計的表現。而在各個研究所使用的評量項目，有以創意設計表 30 .

(47) 現具體的產品做為評量項目，或以設計者人格特質與態度做為研究對象。根據本研究的實驗活動設計內容，為了瞭解學生創意設計的表現，本研究將針對學生的學習歷程檔案與創意作品兩項來評量，同時評量學生構想的歷程與結果，以及呼應創造力的產品觀點，從具體的成果中觀察創意設計的表現。一、構想創意依據王保堤(2005)之「構想創意評量表」，並針對本研究之「創意筆筒設計製作活動」的研究目的與實驗設計加以修改。評量的向度先區分為「奇特性」、「新穎性」、「可行性」、「價值性」四個向度，再針對每一個向度加以分析，將針對學生的學習歷程檔案進行評量。二、產品創意依據李大偉、張玉山（2002）之「木工作品創作創新程度評量表」，並針對本研究之實驗設計作修改為「產品創意量表」。評量作品的向度先區分為「材質」、「造型」、「結構」、「功能」、「整體表現」五個向度，再針對每一個向度加以分析，將針對學生的創意作品進行評量。. 第四節相關研究現況本結研究者針對虛擬實境對產品認知影響之相關研究，進行整理、歸納與探討。 Yu, X.（2011）在〈Research and Practice on Application of Virtual Reality Technology in Virtual Estate Exhibition〉一文中即使用 3Ds Max 建模工具以及 Virtools 軟體模擬虛擬情境，來呈現一虛擬房地產系統，以探討使用者在這虛擬實境當中與情境互動的情形。 31 .

(48) 許麗玲（1999）〈認知風格在虛擬實境遠距學習遷移之影響〉，此研究透過教學實驗，探討國中生的個人變項、認知風格、認知需求及電腦態度對虛擬實境學習教材之學習遷移。研究結果說明學生的認知風格大致良好，屬中等以上程度，但在辨別技能上表現較不理想、學生的語言空間偏好學習傾向空間行學習、虛擬實境遠距學習遷移會因認知需求的不同而有顯著差異、認知風格中的辨別技能及空間技能會影響虛擬實境遠距學習遷移、認知風格中的辨別技能與空間技能、認知需求及電腦態度與虛擬實境遠距學習遷移有顯著的正相關。楊欽舜（2006）〈運用虛擬實境技術發展高齡者醫療知識數位學習系統：空間認知觀點〉文中探討運用虛擬實境對於高齡者記憶系統、空間認知方面的影響。研究結果說明空間上認知的差異可能是造成虛擬實境教學系統不如預期的主因之一、透過提示機制的使用，虛擬實境教學系統的確可以增加受試者對整體環境的理解與記憶。黃雅晨（2008）〈運用虛擬實境數位學習於國小六年級兒童廟宇建築藝術認知之研究〉，文中探討運用虛擬實境數位學習對國小六年級兒童廟宇建築藝術認知之影響，研究結果說明廟宇建築藝術認知能力的學習成效上,虛擬實境數位學習及傳統學習之教學對學生的認知能力皆具提升之效果；虛擬實境數位學習組成績提升高於傳統學習組；整體表現上虛擬實境數位學習組優於傳統學習組；虛擬實境數位學習有助於提升學生學習態度，吸引其注意力。陳國華（2009）〈三維空間資訊在 Google Earth 上的展現對國小六年級學童空間認知之影響--以桃園縣光明國民小學校園及學區為例〉，文中探討兩種不同的虛擬實境種類，對學生在空間認知上的影響，研究結果說明兩 32 .

(49) 組教學對學童空間認知能力及認知圖上均有提升效果；學童性別與空間認知能力表現上不顯著，但認知圖之表現則女生優於男生；實地探路結果顯示：360 度環景影像組前測得分高者，若前後測差異大，則在實地探路表現上效果較佳；3D 虛擬實境模型組前測得分低者，若前後測差異大，則在實地探路表現上效果較佳；在晤談過程中得知，學童對兩組教學之看法是持正面而積極的態度。由以上相關之研究可以知道，使用 3Ds Max 建模工具以及 Virtools 軟體來建置虛擬實境系統是可行的。虛擬情境虛擬實境對於記憶、理解、學習態度、空間認知等方面具有提升的教果，特別是在認知能力方面，在不同項目之研究中皆有顯著的提升效果，即使是使用不同種類的虛擬實境模式，也可達到同樣的效果。除了以上空間認知與建築藝術認知方面，虛擬實境對於學生在科技產品的認知成效是否有幫助，而在產品認知影響之下，學生創意設計表現是否也有其不同情況的影響，是本研究所要探討的問題。. 33 .

(50) 34 .

(51) 第三章研究設計與實施本研究旨在探討虛擬實境教學模組運用在生活科技課程中，對國中學生產品認知與創意設計表現之影響。以國中三年級學生為對象，實施實驗研究。經由第二章的文獻探討，對於虛擬實境、產品認知、創意設計表現等相關理論研究，已有相當程度的瞭解。本章共分為六小節，茲針對本研究的研究設計與實施做說明：（1）研究架構；（2）研究對象；（3）實驗設計；（4）研究步驟與流程；（5）研究工具；（6）資料分析方法。. 第一節研究架構本研究主要探討學生對於產品知覺與創意設計表現，在教師使用不同的教學模式進行生活科技活動引導下所的影響，其中各變項的敘述如下。壹、自變項本研究以不同教學模式的教學作為研究的自變項。包括虛擬實境模式以及傳統教學模式，其中傳統教學模式為利用實體物品以及文字與圖片簡報檔案兩種。實驗組為使用虛擬實境教學模組來呈現教學範例，控制組則分為控制組一使用實體物品來呈現教學範例以及控制組二使用文字與圖片簡報檔來呈現教學範例。貳、依變項一、產品認知本研究旨在探討國中生對教師上課講解的產品所產生的產品認知，其中包括產品造型、材質、結構、功能四個向度來做為本研究研究變項。 35 .

(52) 二、創意設計表現本研究旨在探討國中生在生活科技教學活動中的創意設計表現，包括學生的學習單與創意作品表現兩個項目，並針對構想的奇特性、新穎性、可行性、價值性四個向度以及作品的造型、材質、結構、功能整體設計五個向度做為本研究之研究變項。参、控制變項 1.教學年級：國中九年級學生，一班實驗組、兩班控制組。 2.教學環境：以班級為單位，在多媒體電腦教室、生活科技專科教室及各班級之普通教室進行教學。 3.教學時數：12週，每週1節課，每節45分鐘，共540分鐘。 4.教學活動：以「創意座椅設計製作」作為教材活動。 5.施測情形：研究實施情境，皆由研究者依照施測程序及注意事項之規定，力求三組施測情境一致。 6.教學者：由研究者擔任，研究者已修習臺師大師資培育中等學程與國中自然與生活科技領域課程學分完畢，中等學校實習半年完畢。本研究之研究架構如圖3-1所示：. 36 .

(53) 自變項. 依變項. 不同的教學模式：. 產品認知 (造型、材質、結構、功能). 1 虛擬實境教學模組. 創意設計表現. 2 文字與圖片簡報檔 3 實體物品. (構想創意、作品創意). 控制變項教學年級教學環境教學時數教學活動施測情形教學者圖3-1研究架構圖. 第二節研究對象本研究以台北市某私立中學國中部九年級的學生做為研究對象，該校國中部九年級共有七個班，生活科技科設立有自己的專科教室，學生在九年級上下兩學期修習生活科技課程，近年來課程內容從以往技術實作練習逐漸轉變為生活中的科技介紹與專題設計實作，課程教學領域以傳播科技以及製造科技兩大領域的教師自備教材為主，課程時間允許下則適時穿插運輸科技與營建科技的小單元活動。 37 .