可觸式擴增實境導覽系統輔助博物館文物導覽學習效益之研究

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(1)國立臺中教育大學數位內容科技學系碩士在職專班碩士論文. 指導教授：王曉璿博士. 可觸式擴增實境導覽系統輔助博物館文物導覽學習效益之研究. 研究生：黃昭儒撰. 中華民國一百年七月.

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(5) 可觸式擴增實境導覽系統輔助博物館文物導覽學習效益之研究摘要本研究旨在透過文獻分析法、系統雛型開發法與量化統計分析修正「運用擴增實境技術與 WiiRemote 手把所建置的導覽系統」，探討可觸式擴增實境技術是否能夠增進博物館參觀者對於靜態文物的參觀意願，以及對參觀者的認知歷程之影響，並評估使用者介面是否符合參觀者之期待。為改進先前「擴增實境技術與 WiiRemote 手把所建置的導覽系統」，在進行相關文獻、理論探討分析與系統程式撰寫後，本實驗將再次於國立自然科學博物館中建置可觸式擴增實境文物導覽系統，除了邀請館內參觀的民眾在實際操作過後填寫問卷，以及接受簡短的結構性訪談外，並對參觀使用者做觀察記錄，希望藉由博物館現場資料的收集與整理，以瞭解可觸式擴增實境技術運用於博物館文物導覽的可行性；資料的分析方面則將利用 SPSS 電腦統計套裝軟體以描述性統計、交叉分析表、獨立樣本 t 檢定等方法，探討博物館參觀者對於導覽系統使用者介面與導覽解說內容的滿意度情形，以提供後續研究者進行相關研究時之參考。經由三角驗證的過程，歸納出以下結論：一、各類別的參觀者對於可觸式擴增實境的導覽系統喜好程度都很高且符合其需求：高互動性、簡單好用與樂趣。二、對參觀者而言，本系統的易用度對各個類別沒有顯著不同，且使用意願和真實度之間並無顯著性。三、系統使用性會影響系統功能性，當系統使用性出現顯著差異時，系統功能性就有可能連帶出現顯著差異或落入危險區；若系統使用性和系統功能性皆出現顯著差異，則專注度也會出現顯著差異。關鍵字：導覽、使用者介面、可觸式擴增實境. I.

(6) II.

(7) A Study of Using Tangible Augmented Reality System to Enhance the Learning Effects on Museum Artifacts Abstract The purpose of this study was based on our WiiRemote system study results to improve the human-machine interface and to develop the tangible augmented reality system for the learning effects on museum artifacts. The system prototype of tangible augmented reality system for butterfly’s specimens was developed and was examined in National Museum of Natural Science. Through the research method of questionnaire, interview and observation, we gathered the different aspects of the data and the information from vistors of National Museum of Natural Science. Based on the analysis of research data, three important conclusions are as follows: 1. All vistors highly satisfied with the tangible augmented reality system and meeted their needs of use: high interaction, easy to use and enjoyment. 2. There is no significant difference for the the characteristic of the ease of system use between all vistors. 3. The system usability impacted the system utility. Furthermore both of system usability and system utility affected the users’ attention in tangible augmented reality system. Keyword: museum docent, user interface, tangible augmented reality. III.

(8) IV.

(9) 謝辭終於到了研究所的最後一個階段了，有人覺得在兩年內能夠順利畢業很不簡單，其實對我來說，研究所這一條路，應該是花了十二年才對，這是一條漫長且不斷自我追尋和探索的路，我很高興在兩年前人生處在低潮的時候，承蒙得系上師長們的肯定，讓我有機會能夠一圓我的研究所夢。在這兩年期間，感謝王曉璿教授的循循善誘，總能在關鍵處給予我許多提點；也感謝從研一開始就承蒙照顧的佳鋒和秉昆，讓我對於完全陌生的 ActionScript3.0 能夠從零開始，漸漸摸索出一些心得；還有熱心打點班上事務，讓同學們沒有後顧之憂的班代信昭；另外，當然不能忘了多次協助我進行實驗驗證的京偉大哥、婉菁、姵汝等，沒有你們的幫忙，我無法完成這篇論文。以前常會聽到的一句台詞說：「因為要感謝的人實在太多了，不知要如何感謝起，所以那就謝天吧！」而對我來說，要感謝的人同樣也實在太多了，無法一一說出口的感謝話語，只能將這份感謝銘記於心，他日定當回報。最後，要感謝的是在我背後默默支持的家人--太太、宥輔 and our coming baby，讓我除了可以平日夜間進修，還能讓我於週休二日繼續加班。僅以此篇獻給這一路上情義相挺的各位，容我再說一聲：「感激不盡，謝謝！」. V.

(10) VI.

(11) 目次第一章緒論........................................................................................................................................1 第一節研究背景與動機............................................................................................................1 第二節研究目的與問題............................................................................................................3 一、研究目的......................................................................................................................3 二、研究問題......................................................................................................................3 第三節名詞解釋........................................................................................................................4 一、擴增實境（Augmented Reality） ..............................................................................4 二、可觸式擴增實境（Tangible Augmented Reality）....................................................4 三、博物館（museum） ....................................................................................................4 四、導覽（docent） ...........................................................................................................5 第二章文獻探討................................................................................................................................7 第一節博物館的教育功能與導覽需求....................................................................................7 一、博物館的教育功能......................................................................................................7 二、導覽現況發展與需求..................................................................................................9 第二節人機介面的互動性與使用性探討..............................................................................13 一、人機介面（Human computer interaction，HCI）...................................................13 二、互動性........................................................................................................................17 三、介面使用性工程........................................................................................................21 四、媒體資訊呈現的相關研究........................................................................................24 第三節擴增實境應用在博物館導覽系統相關研究探討......................................................25 ㄧ、擴增實境現況發展探討............................................................................................25 二、可觸式擴增實境的應用............................................................................................32 三、可觸式擴增實境的實作探討....................................................................................38 第三章研究方法..............................................................................................................................41 第一節研究設計......................................................................................................................41 一、研究設計說明............................................................................................................41 二、研究變項說明............................................................................................................42 第二節研究對象......................................................................................................................44 第三節研究工具......................................................................................................................44 一、系統評估問卷............................................................................................................44 二、系統訪談問卷與觀察記錄........................................................................................46 三、可觸式擴增實境導覽系統說明................................................................................47 第四節資料處理與分析..........................................................................................................50 一、描述性統計................................................................................................................51 二、交叉分析表................................................................................................................51 三、獨立樣本t檢定 ..........................................................................................................51 四、結構性訪談................................................................................................................51 五、參與式觀察法............................................................................................................52 VII.

(12) 第四章結果與討論..........................................................................................................................53 第一節系統雛型發展介紹......................................................................................................53 一、單一按壓單一動作....................................................................................................56 二、單次觸發連續動作....................................................................................................57 三、單次按壓連續動作....................................................................................................59 第二節問卷量化統計分析......................................................................................................63 一、描述性統計................................................................................................................63 二、交叉分析表與卡方檢定............................................................................................65 三、獨立樣本t檢定 ..........................................................................................................68 第三節結構性訪談量化分析..................................................................................................76 一、可觸式擴增實境對認知的影響：是否能回答出最大的蛾是皇蛾........................76 二、可觸式擴增實境對認知的影響：是否能回答出皇蛾的觸角是什麼形狀............76 三、導覽系統是否易於互動............................................................................................79 四、皇蛾真實度與使用意願............................................................................................82 五、擴增實境普及度調查................................................................................................83 第四節觀察記錄量化分析......................................................................................................87 一、性別對參觀者專注度之影響....................................................................................87 二、年齡對參觀者專注度之影響....................................................................................88 三、遊戲機使用經驗的有無對參觀者專注度之影響....................................................89 第五章結論與建議..........................................................................................................................91 第一節結論..............................................................................................................................91 一、博物館導覽系統的使用需求....................................................................................91 二、參觀者對可觸式擴增實境導覽系統介面的期望....................................................95 三、可觸式擴增實境導覽系統介面對參觀者在認知歷程上與探索上的影響............96 第二節建議..............................................................................................................................97 一、對於可觸式擴增實境系統之建議............................................................................98 二、對於可觸式擴增實境系統未來可能的發展方向之建議......................................100 參考文獻..........................................................................................................................................103 一、中文部份..........................................................................................................................103 二、英文部份..........................................................................................................................107 附錄 1............................................................................................................................................... 111 可觸式擴增實境技術對博物館靜態展之影響調查.............................................................. 111 附錄 2............................................................................................................................................... 113 系統訪談問卷.......................................................................................................................... 113 參與式觀察法.......................................................................................................................... 113 附錄 3............................................................................................................................................... 115 場地佈置圖.............................................................................................................................. 115. VIII.

(13) 表次表 1 Kristof與Satran（1995）Interactivity By Design（李孟軒，2007） ....................................18 表 2 擴增實境發展時期...................................................................................................................25 表 3 歷年AR論文主題統計（Zhou et al., 2008）..........................................................................27 表 4 五個核心領域（Zhou et al., 2008） .......................................................................................28 表 5 新興研究領域（Zhou et al., 2008） .......................................................................................28 表 6 以Holmquist, Redström與Ljungstrand（1999）之作品為例（Fishkin,2004）...................33 表 7 物件依照隱喻的屬性分類擺放於分類表中（Fishkin,2004）.............................................33 表 8 整體系統評估問卷內部信度...................................................................................................44 表 9 各子題內部信度統計量...........................................................................................................45 表 10 使用性評估群組內部信度統計量.........................................................................................45 表 11 功能性評估群組內部信度統計量.........................................................................................45 表 12 修正後之系統評估問卷.........................................................................................................46 表 13 可觸式擴增實境marker功能對照表 .....................................................................................48 表 14 修正後各marker的對應關係表 .............................................................................................59 表 15 受試者性別組成統計表.........................................................................................................63 表 16 年齡編組.................................................................................................................................64 表 17 遊戲機使用經驗.....................................................................................................................64 表 18 各題得分統計表.....................................................................................................................64 表 19 遊戲機使用經驗 * 性別交叉分析表...................................................................................65 表 20 遊戲機使用經驗 * 性別卡方檢定.......................................................................................65 表 21 年齡編組 * 遊戲機使用經驗交叉分析表...........................................................................66 表 22 年齡編組 * 遊戲機使用經驗卡方檢定...............................................................................67 表 23 性別 * 年齡編組交叉分析表...............................................................................................67 表 24 性別 * 年齡編組卡方檢定...................................................................................................68 表 25 性別變項統計量.....................................................................................................................68 表 26 性別變項獨立樣本t檢定 .......................................................................................................69 表 27 年齡編組變項統計量.............................................................................................................71 表 28 年齡編組變項獨立樣本t檢定 ...............................................................................................71 表 29 遊戲機使用經驗變項統計量.................................................................................................74 表 30 遊戲機使用經驗變項獨立樣本t檢定 ...................................................................................75 表 31 訪談Q1 認知性問題正確率統計表.......................................................................................76 表 32 訪談Q2 認知性問題正確率統計表.......................................................................................77 表 33 Q2 正確率 * 性別交叉分析表..............................................................................................77 表 34 Q2 男女正確率卡方檢定.......................................................................................................77 表 35 Q2 正確率 * 年齡編組交叉分析表......................................................................................78 表 36 Q2 年齡編組卡方檢定............................................................................................................78 表 37 Q2 答對答錯 * 遊戲機使用經驗交叉分析表......................................................................78 表 38 Q2 遊戲機使用經驗卡方檢定................................................................................................79 IX.

(14) 表 39 Q3 容易度 * 性別交叉分析表..............................................................................................79 表 40 Q3 性別卡方檢定....................................................................................................................80 表 41 Q3 容易度 * 年齡編組交叉分析表......................................................................................80 表 42 Q3 年齡編組卡方檢定............................................................................................................81 表 43 Q3 容易度 * 遊戲機使用經驗交叉分析表..........................................................................81 表 44 Q3 遊戲機使用經驗卡方檢定................................................................................................82 表 45 Q4.2 使用意願 * Q4.1 真實度交叉分析表...........................................................................82 表 46 使用意願與真實度卡方檢定.................................................................................................83 表 47 Q5 擴增實境普及度百分率....................................................................................................83 表 48 Q5 擴增實境普及度 * 性別交叉分析表..............................................................................84 表 49 Q5 擴增實境普及度性別卡方檢定........................................................................................84 表 50 Q5 擴增實境普及度 * 年齡編組交叉分析表......................................................................85 表 51 Q5 擴增實境普及度與年齡編組卡方檢定............................................................................85 表 52 Q5 擴增實境普及度 * 遊戲機使用經驗交叉分析表..........................................................86 表 53 Q5 擴增實境普及度與遊戲機使用經驗卡方檢定................................................................86 表 54 敘述統計.................................................................................................................................87 表 55 男女組別統計量.....................................................................................................................87 表 56 男女組別對參觀者專注度獨立樣本t檢定 ...........................................................................87 表 57 年齡組別統計量.....................................................................................................................88 表 58 年齡組別對參觀者專注度獨立樣本t檢定 ...........................................................................88 表 59 遊戲機使用經驗組別統計量.................................................................................................89 表 60 遊戲機使用經驗組別獨立樣本t檢定 ...................................................................................90. X.

(15) 圖次圖 1 Norman概念模式（Preece, Rogers, & Sharp, 2007/2009, p.58） ..........................................16 圖 2 人機系統（方裕民，2003，p.58）........................................................................................18 圖 3 博物館視覺呈現的 4D分類模型(Foni et al., 2010)...............................................................19 圖 4 關鍵字「Augmented Reality」的Google查詢次數統計（鄭邦堅，2010）.......................26 圖 5 Milgram與Kishino（1994）的虛擬連續圖 .............................................................................27 圖 6 optical see-through HMD概念圖（Azuma, 1997） .................................................................29 圖 7 video see-through HMD概念圖（Azuma, 1997） ...................................................................29 圖 8 monitor-base AR概念圖（Azuma, 1997）...............................................................................30 圖 9 Fiala（2006）不同的marker例圖（鄭邦堅，2010） ............................................................30 圖 10 Graz University of Technology（n.d.）不同的marker範例（郭桐霖，2009） ..................31 圖 11 AR運作流程（Kato, Billinghurst, Poupyrev, Imamoto, & Tachibana,2000; Billinghurst, Kato, & Poupyrev, 2008） ......................................................................................................31 圖 12 marker陣列介面（Slay et al., 2002） ....................................................................................35 圖 13 選單系統介面（Slay et al., 2002）.......................................................................................36 圖 14 撥動開關介面（Slay et al., 2002）.......................................................................................37 圖 15 可觸式擴增實境的關鍵要素（Billinghurst et al., 2010）...................................................37 圖 16 系統雛型發展模式.................................................................................................................42 圖 17 正方體marker按鈕展開圖 .....................................................................................................50 圖 18 Butterfly Animation主程式中所包含的MarkerEvent ............................................................53 圖 19 以xml管理的各個marker pattern ...........................................................................................54 圖 20 EZFLAR載入的物件示意圖 ..................................................................................................54 圖 21 各marker的設定 .....................................................................................................................55 圖 22 marker被偵測到時_ezflar.onAdded內的程式碼....................................................................56 圖 23 marker被移除時_ezflar.onRemoved內的程式碼 ..................................................................57 圖 24 單次按壓單一動作.................................................................................................................57 圖 25 marker被移除或不存在時_ezflar.onRemoved內的程式碼 ...................................................58 圖 26 marker被加入時_ezflar.onUpdated內的程式碼.....................................................................58 圖 27 偵測到編號 1 和 2 維持原狀.................................................................................................61 圖 28 當編號 1 或 2 不見但編號 0 仍在則旋轉Z軸或Y軸 ...........................................................61 圖 29 當編號 3 和 4 都在時數值會互相抵銷，反之則放大或縮小.............................................61 圖 30 當編號 3 和 4 被移除時_ezflar.onRemoved中不產生作用 .................................................61 圖 31 採用U形排列可能產生誤觸的情況......................................................................................62 圖 32 採用一字形排列的AR按鈕 ...................................................................................................62 圖 33 marker對應皇蛾生態解說影片 ..............................................................................................63 圖 34 三大遊戲主機銷售統計圖（電子工程專輯，2011）.........................................................66 圖 35 太陽對地球照射示意圖.........................................................................................................99 圖 36 磁鐵磁力示意圖.....................................................................................................................99 圖 37 multimodal AR示意圖（一）...............................................................................................101 XI.

(16) 圖 38 multimodal AR示意圖（二）...............................................................................................101 圖 39 multimodal AR示意圖（三）...............................................................................................101. XII.

(17) 第一章緒論第一節研究背景與動機博物館內有許多豐富的文物展覽品讓人目不暇給，許多的館藏不僅要提供給參觀者觀看，也要為下一個世代做保存，這種相對立的目標促使博物館小心的將這些細小館藏放在有燈光照明的玻璃窗中，雖然保護了這些工藝品，但也同時限制了與參觀者即時互動的能力。此外，有些工藝品可能有特別的聲音和特殊的材料屬性，但這些特色都會由於以一般的標準展出而被隱藏，無法被參觀者察覺（Figueroa et al., 2009）。再加上許多靜態展在參觀時若沒有人員介紹或者導覽，則往往容易流於走馬看花。根據 Koleva 等人（2009）的研究指出，博物館館藏通常有各種各樣的相關解說和背景素材是博物館希望呈現的，而為了教育、娛樂和遊客的參與，透過數位資訊以強化博物館文物的方式變得越來越受歡迎；此外，一般普遍認為參觀者對於靜態的文字解說（例如：傳統的解說牌）都不會充分的去瞭解，但是對於具有互動性的裝置則會引起他們的動機，增加參觀者的興趣並鼓勵他們進一步去參與其中。簡單的說，在博物館中若想要提升參觀者對於靜態文物展的興趣與意願，可以針對以下的原因加以改進：一、低互動性的展示：博物館中的陳列，限於空間與安全因素，都會完善地對陳列文物進行保護，不過也因為這樣，陳列的文物與參觀者之間的互動性就顯得相當的低，甚至有些比較特別的陳列文物也由於這樣而無法看到被遮蔽的那一面，又或者比較精細小巧的物品，也因為這樣而無法仔細觀看，間接造成了參觀者與文物展覽品之間的隔閡，使得展覽的物品不易達到寓教於樂的目的。二、單一訊息通道的呈現：周慶祥（2007）在其研究中發現，圖像和語文同時呈現的多媒體表現方式與單純的文字媒體表現方式相比，有較佳的學習成效，而以此審視博物館內單向的文字解說牌靜態說明，對於使用者而言不但會覺得單調，而且容易因為其他外在雜訊，例如：交談聲音，腳步聲音的干擾，而影響原本的認知學習歷程，無論參觀者是大人或者小孩，都很容易在這樣的情況下分心，而無法沉浸於學習情境中，所以適當的以影音方式呈現 1.

(18) 文物展覽品說明，對參觀者而言，不僅能讓參觀者的學習通道接收的都是導覽資訊，而且也能讓參觀者在觀賞的過程中將更多的專注力放在導覽解說上。依據王曉璿、黃昭儒、蔡秉昆與謝京偉（2010）之研究，在透過擴增實境技術與 WiiRemote 手把所建置的導覽系統中，對於博物館的使用者而言，具有能提升其使用意願與興趣，並能增加對靜態文物展的認知印象，達到良好的學習效果，輔助靜態展中不足的地方的可能性；但是研究者在實驗的過程中，也發現有幾項可以改進的地方；所以為了讓使用者在操作系統時，不會由於系統操作上的不流暢，而成為實驗中影響使用者意願與認知歷程的干擾變項，更直覺的操作方式和更流暢的使用者介面是本研究所要探討的方向。因此，本研究希望透過相關文獻與理論的探討，改善原本互動性擴增實境導覽系統，以促進博物館參觀人員的學習效益，而建置可觸式擴增實境互動導覽系統而言似乎是一個可行的方向。擴增實境（Augmented Reality）技術近幾年拜資訊科技軟硬體長足進步之賜，似乎有越來越熱門的趨勢，應用的範圍也越來越廣泛，推測其原因在於：擴增實境技術可以讓使用者在真實的環境中透過攝影機對 marker 的偵測，而與虛擬物件產生全新的互動感受。根據鄭邦堅（2010）的研究，自 2009 年起，在 google 的關鍵字查詢「搜尋透視」上，自 2008 年底至 2009 年底之間，擴增實境被查詢的次數有 5 倍的成長，顯示擴增實境歷經多年的技術改良，似乎逐漸有水到渠成的趨勢，在未來的幾年內應該會有更多的人力、物力進入這個新興的領域。因此透過這屬於未來潮流的新科技來協助博物館中的導覽，特別是對於參觀者而言，不僅在認知過程方面是有助益的，而且也能透過展示的過程讓更多人認識這項新科技，加速這項新科技的普及化。可觸式擴增實境（Tangible Augmented Reality）結合來自於 MIT 實驗室 Ishii 與 Ullmer （1997）提出的「可觸式使用者介面」的理念：「無接縫的在實體世界中操作資訊（位元），讓虛擬世界的操作環境能夠擺脫視窗與滑鼠的羈絆，在操作上呈現出更大的自由度，允許使用者以日常的習慣操作資訊（位元）」；在博物館的多媒體導覽解說上，過高的學習曲線操作方式，勢必讓參觀者第一時間就會顯得興趣缺缺，意願低落；相對的，一套直覺的且低學習曲線的操作介面，相信應該更能引起參觀者的使用意願和興趣，進而沉浸於認知歷程當中，因此一套能夠運用可觸式擴增實境的導覽解說系統，對於博物館的導覽解說而言，應該是一 2.

(19) 個不錯的方式。本研究擬以文獻分析法、系統雛型發展法理論建構可觸式擴增實境導覽系統，並配合問卷調查法、結構性訪談與觀察記錄，對操作介面進行滿意度評估，以及對參觀者之學習效益相關議題進行探討。. 第二節研究目的與問題一、研究目的對於首次接觸擴增實境技術的使用者而言，大部分所得到的感覺都是新奇而且讓人有意願去操作探索的，利用這樣的特質，研究者希望本研究的導覽系統能從一開始就可以攫取參觀者的注意力與使用意願，並透過生活上我們用來探索這世界的直覺性反應，例如：觸碰、按壓等直覺性操作，來經歷一段不一樣的認知學習歷程，並希望從博物館的現場觀眾所反應中，探討博物館導覽系統注入新的元素--可觸式擴增實境的使用性，以及其功能性--探討可觸式擴增實境對參觀者認知歷程的影響。因此，為了讓博物館的靜態文物展能夠更具有互動性，並且增加參觀者的使用意願，以及讓使用者的注意力能夠更沉浸於認知歷程中，所以本研究的具體研究目的有以下兩點：（一）建構一套可觸式擴增實境導覽系統，並針對導覽系統之使用者介面進行評估。（二）探討可觸式擴增實境導覽系統之功能性對參觀者認知意願與認知歷程之影響。. 二、研究問題（一）分析博物館導覽系統的使用需求為何？（二）擴增實境可觸式導覽系統介面是否符合參觀者的期望？（三）可觸式擴增實境導覽系統介面對於參觀者而言，在認知歷程上是否能加深其印象，或者是否能達到參觀者探索的目的？. 3.

(20) 第三節名詞解釋一、擴增實境（Augmented Reality）擴增實境自 1960 年代出現以來，許多的研究者以它為題材，做了很多方面的探討，而研究者們對它所下的定義有許多，但是最為一般普世所接受的是 Ronald T. Azuma（1997）在其著作中所下的定義：（1）結合真實和虛擬。（2）即時互動。（3）3D 定位。此外，依據 Zhou, Feng, Duh 與 Billinghurst（2008）對於擴增實境的說明如下：擴增實境（簡稱 AR）是一種讓電腦即時生成虛擬圖像以完全覆蓋實物的技術。不同於虛擬實境（VR），使用者完全沉浸在一個虛擬的環境；AR 允許使用者以真實的物件無縫地與虛擬的影像互動。. 二、可觸式擴增實境（Tangible Augmented Reality） Billinghurst, Kato與Poupyrev（2008）將可觸式擴增實境分為：空間多工介面和分時多工介面，並定義七個原則： 1. 運用實體控制器作為操作虛擬內容之用。 2. 支援空間3D的互動技術。(例如：使用物體接近的方式)。 3. 同時支援分時多工與空間多工的互動性。 4. 支援多手的操作互動。 5. 支援符合實體物件對互動工作需求的限制。 6. 在支援平行活動的能力中，多重物件應該能被操作。 7. 當多位參與者時能夠協同操作。. 三、博物館（museum）依據「教育部重編國語辭典修訂本」線上檢索對博物館之定義如下：『永久性保存並研究、動、植、礦物或其他一切天然、人造物品，陳列供人觀覽的場所。依其內容可分為藝術、歷史、科技等不同性質的博物院。如：「故宮博物院」。亦作「博物館」。』（教育部，2010） 4.

(21) 四、導覽（docent）依據 The Random House Dictionary (American dictionary)線上查詢的結果，「docent」的解釋是：「特別是指在博物館或是畫廊內引導參觀的人」（The Random House Dictionary, n.d.）再根據「教育部重編國語辭典修訂本」線上查詢的結果，「導覽」的解釋是：「引導遊覽。有人工引領或利用電腦、影片的電子導覽。」（教育部，無日期）依據上面的名詞解釋，本研究中所要探討的導覽，在分類上是屬於電子導覽類領域，在方法上是屬於互動式的多媒體導覽系統。. 5.

(22) 6.

(23) 第二章文獻探討本研究以可觸式擴增實境技術，建構博物館內可觸式擴增實境導覽裝置，以下針對相關理論基礎與技術進行文獻探討。. 第一節博物館的教育功能與導覽需求一、博物館的教育功能「博物館」最早使用於 1682 年，Elias Ashmole 捐贈一批個人的收藏品給牛津大學，後來牛津大學即以其名成立 Ashmolean Museum，其功能是以教學和公開展覽為主，並且於 1773 年起開放給公眾參觀，開啟了公眾博物館（public museum）的先聲（曾世昌、高淑貴，2005；呂理政，1999）。而「Museum」源自於希臘文「Mouseion」，表示女神謬斯（Muse）的供奉之地（陳宗玄、陸地，2006）。曾世昌與高淑貴認為，博物館具有：1.蒐藏，2.研究，3.展示， 4.教育，5.娛樂等功能，但是前三項功能僅算是屬於被動的功能，而教育與娛樂才是博物館與人民息息相關且能達到寓教於樂的功能。無論博物館的展覽如何因為時空而演變，博物館對於大眾的功能均應該將教育與娛樂納入其目的。其他研究者如蕭顯勝、黃向偉與洪琬諦（2007）也指出，博物館不應該單單只有著重前述的三項功能，教育的功能也應該隨著時代的進步而將其突顯出來。另外蕭顯勝等三人引用 Burcaw（1997）之論述，認為博物館內之各種活動如：蒐藏、研究與展示，都應該以教育為導向，才能彰顯其教育的功能；因此博物館所肩負的功能應該跳脫過去以文物蒐藏、展示與研究為重心，轉型邁向學術與教育為重心的機構，成為國家或地區歷史文物資源的重要提供場所。而博物館本身所舉辦的活動常常吸引許多的參觀者，特別是在學的學生，所以博物館在社會教育的功能上扮演相當重要的角色，尤其對於中小學學生來說，博物館常作為校外參觀的學習場所。而就館校合作的觀點而言，廖敦如（2005）認為，博物館和學校在環境與其他方面雖然有差異，但是在強調教育功能的現今，想要讓博物館成為一個重要的教育機構和有效的學習場所，建立學校與博物館之間的相互合作關係是非常重要的，特別是當今社會大眾對於中小學教育有更多期待與要求時，對於學校而言，博物館是少數能夠提供豐富資源協助的單位， 7.

(24) 即使兩者在學習的方式上有差別，但是在對象、目標與內容上，卻有明顯的重疊性，因此博物館與學校在教育的合作上，可能性相當高。另外，廖敦如引述呂秀玉（2001）之研究指出，雖然博物館和學校是兩個不同體系的教育單位，但是對於社會而言卻同樣肩負著「教育」的任務，若能推動兩者的合作，對於雙方而言必能創造雙贏的局面；以博物館的觀點而言，學校單位所擁有的正是最適合提供教育的對象；而以學校的觀點而言，博物館所擁有的資源，正是推動九年一貫課程理念中，結合社區資源，發展學校本位課程等之重要依據，因此學校與博物館的合作可以說是一件十分讓人期待的事情。蕭顯勝等人（2007）從學習的角度論述，認為博物館是社會的產物，過去以收藏、展示與研究為主，著重的是「物」的收藏，現今則以教育為主，著重的是「人」再從終身學習的觀點來看，博物館的教育型態已從「課程中心」轉為「學習者中心」不僅強調「學到什麼？」同時也強調「如何學習？」也就是說，良好的博物館在教育這項功能上，不僅在於教導參觀者知識，更應著重在於引導與啟發參觀者的好奇心和學習興趣等態度上，而唯有社會大眾不斷的使用博物館，它才能不斷的發揮教育的功能。吳麗玲（2000）之研究指出，博物館的功能雖然有教育功能，但是並非以傳遞學習的資訊為主，而是在培養參觀者學習的態度與觀念，並以下面四位學者的論述為依據：（一）羅得等人（Lord）認為，非正式的教育在情意學習上最成功，因為對於參觀者而言，它能改變他們的態度以及興趣（二）皮亞傑（Piaget)認為學習的原理是「探索─發明─發現」。（三）布魯納（Bruner）認為，當參觀者在學習的過程中，主動參與的動機愈高，便能使他們學得更多，也記得更多，更能因此增加他們自己的自信心，養成自主規劃的能力（四）布隆姆等人(Bloom)認為參觀者在參觀博物館的歷程中，博物館主要的教育功能在於認知與情意的學習領域，而其中又以情意領域的價值居高。在蕭顯勝、馮瑞婷、簡正杰、黃向偉與洪琬諦（2007）之研究中發現，非正式學習（informal learning），有些學者稱之為校外學習（out-of-school learning）、自由選擇學習（free-choice learning）等，越來越受到學者們的重視，雖然學者們對於非正式學習這個領域的稱呼不同，不過大部份所指的都是發生在正規教學環境—學校以外的教學情境，例如：博物館、動物園、校外教學……等場域中。 8.

(25) 而非正式的學習正因為其能夠培養參觀者的情意領域，提高參觀者的興趣與維持對知識探索的樂趣，所以有越來越多的學者以情意教學的理論，探討相關的教育議題，希望藉由情意課程的教育，養成學生或參觀者對於學習的正確態度。然而對於博物館展覽現場的實際參觀情形而言，相關研究卻指出：（一）陳茵美（2004）對太魯閣國家公園綠水地質景觀展示館遊客參觀行為之研究中發現：參觀者停留該館的時間為7分28秒，但是參觀的時間卻為3分37秒，僅佔總時間的 48.45%。館內67項展示品中，遊客平均只觀看11.6項，僅佔全館展覽品的17.3%。（二）許世璋與陳淑寶（2004）針對太魯閣國家公園泰雅展示館遊客參觀行為之研究發現，觀眾在館內的參觀停留的總時間平均大約只有兩分鐘。（三）王啟祥與于瑞珍（2007）在運用RFID 系統探討博物館觀眾參觀行為影響因素之研究中發現，位於入口處的展示單元四（僅有文字說明），雖然佔有很好的位置，但是在研究分析中所顯示的吸引力與持續力與其他單元相比卻是最弱的，顯示出參觀者很少會將時間與注意力投入於解說板之上。由以上的研究可以發現，博物館參觀者在面對展示區的各個單一展覽品時，所停留的時間都不會太長，如何藉由適當的設計以抓住參觀者的目光，並進而吸引其注意力以達到博物館教育之功能，是當前博物館展覽所面臨的重大問題，而針對導覽方式進行改善應該是一個可行的方向。. 二、導覽現況發展與需求目前在博物館內對於導覽的措施，可以依照型態上的不同分為以下四種：人員導覽、文字導覽、聲音導覽與多媒體導覽（陳宗玄、陸地，2006）；Grinder 與 McCoy（1985）認為，導覽有許多種定義，舉凡在博物館裡面所舉辦的演講或者學術演說等活動都是，當然也涵蓋了大家印象中「邊走邊講（walk and talk toures）」的導覽解說。「導覽」最早起源於美國波士頓美術館，在 1907 年時由 Benjanin I. Gilman 提倡而設立，之後美國大都會美術館（the Metropolitan Museum of Art），和英國大英博物館（the British Museum）也跟著仿效成立類似的導覽解說，導覽解說不僅在提供參觀者對於博物館文物的相 9.

(26) 關知識，也在於讓參觀者能夠經由導覽充實延伸知識與增加對相關領域的瞭解（余慧玉， 1999）。在國內文獻中常可見到的「導覽」、「解說」、「導覽解說」、「解說導覽」等名詞，在定義上並沒有太大的不同，而就英文的導覽（tour guidance）或解說（interpretation）兩個語詞來說，只存在於習慣性的用法，在解釋上並沒有太大的不同，而兩者在功能上可以歸納為具有以下三個共通點（蕭喬茹，2006）：（一）透過與參觀者的互動以傳達相關訊息。（二）服務來訪的參觀者。（三）發揮博物館的教育功能。若以關鍵字「博物館」與「導覽」在臺灣博碩士論文知識加值系統做進階查詢（http://ndltd.ncl.edu.tw/），總共可以得到相關的博碩士論文達到 1728 篇，可見目前探討博物館與導覽的議題相當的多，而目前國內的博物館或多或少也都有與導覽相關的軟硬體設施或人員，各博物館依照其發展特色與性質，可將導覽界定成許多不同的分類方式。吳麗玲（2000）將目前臺灣地區博物館所擁有的導覽類型總共分為四類別，六個項目：（一）人員型態：人員型態的導覽方式又可以依照人員本身的屬性加以歸類成以下三種： . 一般性導覽：.  展覽室講解；  專家或藝術家導覽。（二）文字型態：文字型態的導覽又可以將其依照攜帶性歸類成以下兩種：  展示說明標示；  展覽簡介或導覽手冊。（三）聲音型態：指透過錄音帶或廣播的方式進行的導覽（audio tours），一般常可見到的型態是以耳機連接一個大約口袋般大小的錄音機或是收音機，參觀者可以在參觀的過程中透過耳機以欣賞展覽文物的相關音樂或是語音說明。（四）多媒體型態：多媒體型態的導覽依照其媒介的不同又可以細分成三種項目： . 視聽媒體；. . 電腦多媒體；. . 全球資訊網路。 10.

(27) 特別是多媒體類型的導覽，拜現今科技的日新月異，在 Mendes、Drees、Silva 與 Bellon （2010）的研究中認為，擬真的可視化 3D 模型不僅成為保存自然與文化資產的一項基本功能，也被應用於科學上以及建立具有互動性的虛擬博物館，透過包含高層次互動性與可用性功能的工具，為 3D 可視化支援教育和科學活動，以及為達成更有效且更具有吸引力的遠端存取自然與文化資產，提供了有效的解決方案。雖然導覽的類型眾多，但是依據林宏熒（2006）的研究卻指出，在展場中安排影音多媒體的導覽和電腦資訊的導覽容易因為過份的強調聲光效果，或是過多的資訊技術，造成參觀者在參觀時的認知混淆，分不清究竟是參觀博物館文物還是參觀資訊技術。同樣的問題，在宋曜廷、張國恩與于文正（2006）的研究中也提到，設計不良的行動導覽系統容易讓參觀者產生注意力分配困難的情況，而且在專注於人-機的互動時，反而忽略了人與境的互動，少掉了人與人之間的互動，不僅增加了孤立感，也背離了當初進入博物館接受非正式教育的初衷，形成只是來博物館感受新科技潮流的情況。因此在安排導覽與設計導覽時，必須審慎的考慮到新科技的引入是否有喧賓奪主，或者模糊主題的問題，造成參觀者注意力在切換虛擬與現實上的困擾。不過依吳麗玲（2000）的研究指出，由於國內在美學教育上的長期忽視，導致國人在參與藝文活動時，常會顯現出審美能力不足的情況，也因此對於導覽的需求，也相對的增加，而且參觀者在觀賞的過程中，若不具備有相關的知識背景，很容易陷入孤單、不適的窘況；相對的，如果具有相關的資訊，則參觀者就會以較輕鬆的心情來參觀瀏覽。由此可以發現「導覽」在展場上的重要性；另外，楊哲賓（2010）針對國小教師進行博物館展示設計與展示說明標示之研究發現，展示說明告示的字體大小、字數多寡與內容設計、顏色搭配與位置高低，對於參觀者的觀看動機與閱讀意願會有影響；另外，並建議於展場中設置互動式的裝置，並配合實物展出以達到寓教於樂的效果。 Carrozzino 等人（2008）的研究也認為，在博物館中運用虛擬實境和與其相關的技術（例如：擴增實境或混合實境）ICT（Information and Communication Technology, ICT）目前正有效的用來作為溝通與推廣文化遺產之用。由此可知，多媒體的導覽方式即使可能存在著一些潛在的爭議之處，但是從大方向看來，應該是一個值得持續探討與發展的領域。 Grinder與McCoy（1985）提出解說之功能包括應包括以下六點（吳佩修、朱斌妤，2001）：（一）資訊（information）：對來訪的參觀者提供正確而且有趣的展覽資訊（二）引導（guiding）：減少參觀者因為對新環境不熟悉而產生的不安全感，並能指引參觀者 11.

(28) 認識整個參觀的行程（三）教育（educational）：供給來訪的參觀者正確的資訊，並透過情境的教育，引發參觀者對知識的求知慾（四）娛樂（entertainment）：透過導覽的有趣而不失知識性的解說以達到寓教於樂的解說效果。（五）宣導（propaganda）：透過導覽解說幫展示的場所加分，並且從中建立起大眾對展示場所的支持。（六）鼓舞人心（inspirational）：透過將新奇、有趣的事物傳遞給參觀者的過程，引發參觀者的好奇心與探索的動機。 Scott（2004）針對博物館之導覽系統，認為現今的博物館發展情況可以歸納為以下三點（林宏熒，2006）：（一）博物館的導覽解說方式從過去的語音導覽解說方式邁向結合影音科技的新方式。（二）自從出現互動式的多媒體資訊站（KIOSK）之後，結合影音與多媒體的導覽方式逐漸流行於博物館之間，無論是博物館中的展示規劃和製作影片的播放，都少不了互動式多媒體資訊站。（三）利用電腦作為互動的平臺，傳遞相關資訊給予來訪的參觀者，以利參觀者學習，已經是整個世界上博物館應用多媒體的既定模式。此外，從沈義訓與梁朝雲（2000）的研究也指出，在未來的博物館展覽方式上，將由目前的「靜態」轉變為「重感官集合」的展出方式，藉由「事件」或「行動」的展覽方式，讓民眾除了可以看以外，還可以藉由動手的方式參與展覽的型態將會越來越普遍；利用多重感官的視、聽、觸、嗅覺與記憶性感覺的互動方式，將會讓參觀者的參觀體驗更加深刻，不僅在可以加深參觀者對文物的印象，更能讓博物館的教育功能提升。在Figueroa等人（2009）的研究中認為，這種擁有視覺、聽覺與觸覺的多重感官介面讓博物館的參觀者在場域中體驗虛擬物件，比起觀看放置在玻璃窗後真實工藝品的方式更有吸引力，而且這種多感官的體驗與特別的觸碰科技對於一般的大眾而言是非常新鮮的，但是藉著正確的引導，都能很容易的克服這種學習曲線，並且享受這樣的互動體驗。因此，由上述的研究中可以發現，互動式的展覽能夠提供給參觀者更多的樂趣以及在學 12.

(29) 習方面更多的經驗與印象，可以說具有互動性的展覽方式也將成為博物館與參觀者之間產生交集的場域。由以上的文獻中可以發現，參觀者與展覽文物的互動性增加，不僅可以加深參觀者對展覽文物的印象；透過更直接、更直覺的文物呈現方式，更可以讓參觀者因為新鮮、有趣的展覽方式而對於學習產生興趣，因此規劃一套良好的導覽系統以供參觀者認識文物，並希望進而引發他們的學習興趣，就顯得十分重要。雖然在博物館中，人員導覽的輔助效益在許多文獻中都獲得參觀者很大的肯定，但是在博物館人員編制有限的情況下，為了要讓來訪的參觀者都能對於文物保持高度的興趣與吸引力，並且希望能夠透過導覽解說以瞭解文物的相關知識與細部構造、外觀，在服務上勢必無法面面俱到，而為了輔助博物館在導覽上可能面臨的困難，發展一套兼具內容豐富性與人機介面互動性良好的導覽系統，應該能抒解這樣的情況；此外，導覽系統的規劃與設置不在於取代既有的導覽人員功能，而在於讓導覽的功能更臻完善，譬如一些無法透過言語描述清楚的空間概念與抽象概念，藉由導覽系統的輔助，應該能讓參觀者更瞭解實際的狀況與運作方式；而一套優良的導覽系統，人機介面扮演了相當重要的角色，什麼樣的人機介面才能符合導覽系統的需求則是我們需要進一步探討的方向。. 第二節人機介面的互動性與使用性探討一、人機介面（Human computer interaction, HCI）. （一）人機介面的定義 Soren Lauesen（2005/2008）對於使用者介面的定義為：整個系統扣除掉隱性的數值運算、資料儲存、資料傳輸等，所有能看見的、聽見的以及感覺到的就是使用者介面。而在許多研究中對於使用者介面（user interface）也有著許多不同的稱呼，例如： man-machine interface （MMI）、human interface 或 human computer interaction（HCI）（許淑貞，2008）。關於介面型式的定義方面，Cushman 與 Rosenberg（1991/1996）則進一步說明，使用者介面是產品與使用者之間互動的軟體與硬體所構成，並且將其分為三大部分： 1. 硬體操作介面：也就是具有實體的操作介面，日常生活中常見的有：操作手把、按鈕以及 13.

(30) 其他被使用者實際握持操縱的地方 2. 觸控式操作介面（touch screen）：觸控式面版，常見的有影印機面版或其他電子相關產品的顯示螢幕，以及博物館中常可看見的 KIOSK 多媒體資訊站。 3. 軟體操作介面：隨著電腦的越來越普遍，電腦軟體也日漸被人們所廣為使用，人們透過軟體而操作電腦，所接觸到的即是軟體介面，而現今軟體所採用的介面幾乎都是以圖像為主，所以被稱為圖形使用者介面（Graphic user interface, GUI）。方裕民（2003）對於人機介面提出以下四點看法： 1. 就廣義而言：人機介面即是所有人與機器之間所相互傳遞的訊息與控制關係。 2. 就狹義而言：人機介面即是實體介面上可以提供感官接觸的裝置，包含顯示裝置和輸出裝置。 3. 就資訊軟體介面而言：使用者透過介面以瞭解互動程式本身所包含的內容。 4. 就傳統機器設備而言：傳統機器設備逐漸加入可以程式控制的介面選單，介面的功能隨著程式的撰寫而變得越來越強大，甚至成為產品本身的一部分，而此時傳統設計便需進一步考量使用者介面的整合議題。由以上文獻可知，現今的媒體不論是何種型態，對於互動性都十分的注重，以便讓媒體本身的呈現更有豐富性與趣味性；然而，設計各種互動性都需要依照使用者的需求來設計，換句話說介面的設計應該是以使用者為重心的設計；另外，人機介面的設計對於使用者的各種身體感官與軟體之間的互動操作方式應該多加斟酌，也就是說人機介面的設計正反映著人和機器兩者之間的互動關係（薛凱文，2009）。. （二）人機介面的形式介面的存在是因為使用者有需求，所以任何的介面設計都應該要滿足使用者對於介面的要求和操作習慣；在這個前提下，介面的設計應該朝著方便、易懂、容易管理與迅速等方向發展。方裕民（2003）指出，雖然學者們對於人機介面的定義與說法各有不同，但是人機介面一般而言都遵循著以下三點原則：1. 操作；2. 控制；3. 回饋，就其發展歷史與形式而言可以區分為以下五種型態： 14.

(31) 1. 指令驅動介面（Command-Driven Interface）：必須使用特殊、專業的指令語法才能操作機器，例如：以往常見的 Dos 介面，或是 Linux 的 console mode。 2. 殼式介面（Shell Interface）：利用簡單固定的介面外觀，協助使用者在操作時透過介面上的表單直接選擇所需要的指令，以減低使用者的記憶負荷，快速的完成指令的輸入，例如：影印機面版。 3. 圖形使用者介面（Graphical User Interface）：是目前最廣泛使用的電腦人機介面之一，圖形使用者介面（Graphical User Interface，GUI）由四個主要部件構成：視窗（windows）、圖示（icons）、選單（menu）與指標器或稱滑鼠（pointer），依照這四個構成要素的字首英文，合稱 WIMP，常見的有微軟的視窗作業系統，蘋果電腦的麥金塔作業系統。 4. 自然語言介面（Natural Language Interface）：是使用者與電腦之間相當自然的一種溝通方式，自然語言介面並不是單純的指語音辨識，而是包含日常生活中常會用到的手勢語言、表情語言等，當然也包含了文字語言等範圍，自然語言介面的目的在於希望讓人機互動的方式更有效率與更具完整性，符合自然的日常溝通方式。 5. 直接互動介面：隨著時代的進步，電腦軟硬體也跟著不斷在進步，因此新型態的使用者介面也不斷的出現在我們的生活周遭，除了繼承了圖形使用者介面在操作上的好處外，也讓整體的操作方式更加的直覺與方便，例如：Tablet PC、語音輸入控制、3D 虛擬實境操作介面、擴增實境操作介面。. （三）人機介面的設計原則 Norman（1988）提出有關使用者與設計者之間的概念模型（如圖 1），用來說明設計者、使用者與系統之間三者的關係，理論上設計者和使用者對於系統的認知概念模型應該是一致的，但是由於設計者在發展系統時並沒有和使用者直接的交流對話，而使用者心智模式是藉由一步步的探索而建構的，因此兩者之間會因為設計者對於使用者認知心理的不瞭解，或者使用者對於系統認知有誤而產生錯誤的系統概念模型，造成系統執行效率偏低，或者操作錯誤率偏高的現象（Preece, Rogers, & Sharp, 2007/2009）。. 15.

(32) 設計模式. 使用者模式. 設計師. 使用者. 系統系統意象. 圖 1 Norman 概念模式（Preece, Rogers, & Sharp, 2007/2009, p.58）. 由於使用者模式和設計模式之間對於系統意象會因為認知模式的不同而存在著落差，所以探討人機介面的可用性就一直是相關領域的研究者們十分關注的議題。 Benyon、Turner 與 Turner（2005/2009）認為凡是高度可用性的介面應該具備以下五個特徵： 1. 有效率的系統可以讓使用者將注意力放在內容的產生上，而不必消耗太多的注意力在系統操作上。 2. 有效能的系統在功能與資訊上應該適切，對於資訊內容的排版與架構呈現也應該恰當。 3. 系統是容易學習和使用的，即使一段時間沒沒有再使用，依然能夠很快的就上手。 4. 系統介面無論是在何時操作都是安全的。 5. 系統的可用性能夠配合使用者，依照使用者的意志完成想做的工作。此外，Benyon 等人更進一步指出，系統或產品的可用與否，應該在人（People）、行為（Activities）、場合環境（Contexts）、科技（Technologies），簡稱 PACT 之間取得平衡。人機介面是介於人和機器之間的橋樑，藉由發送訊息與接收訊息來和機器溝通，而這樣的互動方式，也深深的影響著使用者對於系統的操作意願，從上一個段落的文獻來看，人機介面若要獲得使用者的青睞，人機之間的溝通方式—互動性，人機之間的操作過程—使用性，都是設計者所不能忽略的地方，以下的文章內容將繼續就互動性與使用性繼續討論。 16.

(33) 二、互動性. （一）互動性的定義互動並不只存在於人和機器之間，也同時存在於人與人之間，關於互動的相關定義如以下三點（潘采穎，2003）： 1. 互動是後面的訊息對前面訊息的一種回應動作，出現在人與人之間的溝通上（Rafaeli & Sudweek, 1997）。 2. 互動的雙方在過程中，都可以決定選擇自己要扮演傳訊者或者接收者的角色（Fortin, 1997）。 3. 在互動的溝通過程中，互動的雙方都各自擁有掌控權，並可以依照自己的意願互換（William, Rice, & Rogers, 1988）。無論是博物館或者是虛擬博物館其肩負的教育功能與角色並不會因此而改變，引領我們向終身學習前進，因此博物館的導覽或解說應該具備有學習引導的功能，而這正需要互動式多媒體本身的特點才能達到，Schwier（1993）的「互動式多媒體教學」著作中特別針對互動式多媒體教學定義出五項應具備的要點（李孟軒，2007）： 1. 教學性（instructional）：互動性多媒體必須達成其最基本的功能-教學。 2. 多重媒體來源（Multiple Media Sources）：互動性多媒體應該涵蓋多樣性的教學媒體資源，例如：電腦、網路、影音光碟等。 3. 片段式（Segmented）：互動性多媒體在教學的內容上應該包括：視訊動畫、靜止影像、問題、聲音等。 4. 有意義的設計（Intentionally Design）：互動性教學媒體的教學內容應該要符合學習上的需求，搭配詳細的設計以呈現媒體互動的效果。 5. 有條理且具連貫性（Coherent）：互動性多媒體應該在整合多種教學材料後，呈現出一致性，以便學習者的認知連貫性。 6. 多重項目的表徵法（multiple representation）：互動性多媒體結合多樣性的媒材，例如：影音、動畫、圖片等多種聲光特效以傳達學習的訊息。 17.

(34) （二）互動性的模式與高低方裕民（2003）透過圖示（如圖 2）簡化說明使用者與機器之間的互動模式：機器端顯示出資訊，使用者透過感官接收刺激，並且在分析與過濾後進入大腦內部進行資訊的解碼與處理，接著再透過身體器官控制機器的輸入裝置，以完成使用者想要完成的動作。. 圖 2 人機系統（方裕民，2003，p.58）. 另外，Kristof 與 Satran（1995）將互動性依程度的高低分為七種等級，如表 1 所示（李孟軒，2007）：表 1 Kristof 與 Satran（1995）Interactivity By Design（李孟軒，2007）低. 中. 高. 幻燈片← 控制步伐. →浸入式虛擬實境控制順序. 完成時，點在任何時擊下一階候決定要段的項目往那個方向. 控制媒體. 控制變數. 控制交易. 控制物件. 控制模擬. 開始/停止視訊；搜尋文字；滾動或縮放視野. 改變圖表輸入密在螢幕上的結果；自碼；發送訊移動物件訂資料庫息的搜尋. 改變觀察的角度或者動作的方向. 由表 1 可知使用者對於機器的互動性高低，由最低的控制步伐速度到最高的控制模擬， 18.

(35) 總共分為七個類別，而越高的互動性控制能力，則會讓使用者產生越高的沉浸效果。 Foni、Papagiannakis 與 Magnenat-Thalmann（2010）則進一步針對博物館中的視覺呈現方式，從傳統工具的使用到現在的 2D、3D 數位科技的呈現做更詳細分類，透過 RGB 三原色代表三個文物展示方式的向度，每一種展示方式都有其立體座標，再加上小方塊上黑、灰、白的骨架代表：從真實世界、混合實境、虛擬實境，將展示的方式以 4D 概念架構呈現，為後續的開發者建構概念模型，以縮短完成系統雛型的開發時程（如圖 3）。. 圖 3 博物館視覺呈現的 4D 分類模型(Foni et al., 2010). 從這個模型中可以看出，R 代表精確的程度，G 代表互動的程度，B 代表自動的程度，此外，每一個點上的骨架顏色代表它們虛擬的程度，黑色表示真實，灰色表示混合，白色表示虛擬，當需要進行開發系統時，設計者就可以很快的依照這個 4D 立體模型所指示的各個向度，規劃出合適的導覽系統。. （三）互動性設計的吸引力由前段文章可以看出互動性越高的人機介面在操作過程中可以讓人產生越高的沉浸效果，另外，Benyon 等人也指出，一個良好的互動性設計若能滿足使用者的需求，製造美好的使用經驗，讓使用者覺得值回票價，那麼使用者便會樂於再次與其產生互動，也就是說必須在 PACT 四個原則間取得平衡；而這樣具有吸引力的設計，Shedroff（2001）認為應該具備以下五項要素： 1. 身份認同（Identity）：身份認同的過程是在於互動操作的過程中逐漸產生之確實感和自我表示，一個能讓人把注意力都放在上面的遊戲，對於使用者而言，會讓使用者逐漸建立起 19.

(36) 身份認同的確實感，並覺得自己真的就是情境中的角色，進而使這個遊戲對自己很有吸引力；另外，品牌也能讓人產生身份認同的吸引力，例如：眾多的蘋果迷。 2. 調適（Adaptivity）：並非指使用者在熟練之後因而變得簡單所帶來的吸引力，而是指使用者因為在熟練後所享受到不一樣的成就感，例如：學習樂器的人並非因為熟練了一首曲子而得到成就感，而是在於因為熟練後所產生不同層次水準的成就感所帶來的吸引力。 3. 記敘（Narrative）：具有吸引力的設計，能夠透過自身來陳述，讓使用者在一拿到時就能感受到它的與眾不同，可能是它的材質，可能是它外觀包裝的感覺，或者因為一段文宣說明而吸引使用者。 4. 浸入感（Immersion）：一個有吸引力的產品或設計，能夠讓使用者產生完全投入，與現實的空間與時間相隔離，完全與現實脫離的現象，產生忘我的感覺，但使用者的沉浸並非因為某樣媒介而沉浸，而是指使用者因為這個媒介的內容或品質而產生的現象。 5. 流暢感（Flow）：能讓使用者在操作的過程中覺得順暢、不延遲，隨著使用者的操作而產生邊化，才算是有吸引力的設計。 Michael 等人（2010）則在博物館中設計了六種不同的博物館導覽展示，一個是傳統的地圖學習導覽活動而其他五個是互動的導覽展示：一個虛擬實境的導覽、一個多點的觸控的桌面和三個擴增實境導覽應用。這五個互動式 ICT 系統提供了不同類型與不同層次的數位訊息，不同的互動限制與不同的活動類型，然後再評估兒童使用者的主觀感受，特別是在參與度、耐久度和回顧情形方面；經評估後發現： 1. AR 地圖得分甚至比真實地圖展示低，從兒童在體驗時的觀察中，推測可能的原因是，AR 地圖需要城市的知識與特別瞭解，而這部份是大部分的兒童所沒有的。雖然與十分受歡迎的 AR 拼圖在互動的限制上相似，然而在經過一段時間的受挫後，兒童便會覺得厭倦。 2. AR 拼圖和觸碰桌在評分中是最受歡迎的。相對的，傳統的導覽學習則在「不要」的反應上得分最高。 3. 從初探的結果顯示，互動的 ICT 展示比起傳統的導覽方式有較高的得分，而且大部分的學童想要再體驗一次，特別是對於互動式的 ICT 展示。在其他的研究報告中也有發現類似的發現（Wrzesien & Raya, 2010; Tost & Economou, 2007; Tost & Economou, 2009）。 4. 當評估「希望再體驗」展示時，類似遊戲的「AR 拼圖」互動方式受限在 2D 的平面上所 20.

(37) 得分數最高，而「觸碰歷史」這個展示活動有著細緻的 3D 模型，但由於沒有挑戰性，讓得分較低，推測展出活動的行銷方式似乎是主要因素；也就是說，活動的方式比起資訊的詳細程度或互動的自由度而言，更能影響學童的體驗。 5. 不過研究者也認為，當覺得新奇的技術隨著時間而逐漸失去新鮮感時，未來的研究應該根據這個議題的相同 ICT 展示之多重體驗再次評估，以考驗這些導覽系統對參觀者的是否仍有效用。從以上的研究案例中可以發現，有吸引力的互動性設計能夠讓使用者的注意力牢牢的被抓住，且能產生樂趣，增加參觀者再次體驗的意願，而一個良好的介面設計功能則在於引導使用者產生良好的互動性操作經驗，若要瞭解什麼是良好的介面設計，則必須注重介面使用性工程的設計原則；但 Gabbard 與 Swan（2008）卻認為：相較於其他領域的人機介面設計，目前有關探討擴增實境介面設計的研究仍屬有限，也因為它是個新興的領域，所以它沒有既定的設計準則、互動隱喻或者介紹，讓使用者能夠透過它以感知周遭世界，因此只能以傳統的使用性工程生命週期法則去尋找出較適合的介面設計。. 三、介面使用性工程. （一）使用性原則 Benyon（2005/2009）綜合了 Norman（1998）和 Nielsen（1993）的看法，提出以人為中心的十二個使用性設計原則：1.可見(Visibilty)；2. 一致(consistency)；3. 熟悉（Familiarity）； 4. 可視線索（Affordance）；5. 導航（Navigate）；6. 控制（Control）；7. 回饋（FeedBack）； 8. 回復（Recovery）；9. 限制（Constraints）；10.彈性（Flexibility）；11.風格（Style）；12.享受（Conviviality）。. （二）使用性評估 Nielsen（1993）針對使用者介面評估提出五個評估效標： 1. 學習性（Learnability）：系統應該易於被學習，而能讓使用者能夠快速的開始利用此系統完成某一些工作。 21.

(38) 2. 效率性（Efficiency）：系統應該能被有效率的使用，而讓使用者在學會系統後，使得高水準的生產力變得可能 3. 記憶性（Memorability）：系統應該易於記住，而能讓一般的使用者可以在一段時間沒有使用它後，不需把所有的事情再學一遍。 4. 錯誤率（Errors）：系統應該有很低的錯誤率，而讓使用者在操作系統時幾乎不出錯，而且一旦他們真的出錯，他們也能很容易的回復。此外，災難性的錯誤一定不能出現。 5. 滿意度（Satisfaction）：系統應該是能很愉悅的使用，而讓使用者能在操作時主觀的感到滿意而且喜歡它。良好的介面使用性對使用者產生吸引力，讓使用者在操作時能夠將注意力完全集中在系統的操作中，不會因為中斷（break down）而跳出系統情境中，進而對系統操作逐漸失去興趣與意願，另外一個會影響使用者興趣的因素在於系統本身的內容安排，特別是在製作多媒體系統上，良好的多媒體安排與規劃，對於使用者吸引力的影響而言，也是另一項十分值得關注的因素。李孟軒（2007）在擴增實境科技結合互動式數位典藏展示介面設計之研究中，以數位典藏的觀點，將擴增實境技術整合於數位典藏雜誌軟體介面中，讓使用者可以如同翻閱實體書本般觀看虛擬的數位典藏雜誌，並且在解說典藏文物時，透過軟體將虛擬物件疊覆於 marker 上面，讓使用者可以旋轉 marker 以觀賞典藏文物的各個角度，並在需要進一步解說時，可啟動影片導覽解說，在使用性與功能性上面都相當的完備，而且使用者不會因為在虛擬的螢幕上與實體的書本之間來回的切換，導致中斷其思緒脈絡並增加認知負荷，但是在互動性上仍有不足的地方可以再加強：典藏的文物僅能依靠使用者的轉動以觀賞 3D 模組，無法利用其它的操作方式對 3D 模組進行轉動與縮放，在操控 3D 模組的自由度上略顯得不足，使原本希望 3D 模組從各個角度觀看與細看其紋理的美意大打折扣。 Chen 等人（2009）在楊氏宗祠的古蹟建築展示解說中，使用實體的書本加上 marker 以呈現楊氏宗祠的建築與空間格局配置，對於使用者而言是一件相當新奇的體驗，不過在介面設計的呈現上，仍然有兩點值得加強的部份： 1. 楊氏宗祠所採用之擴增實境技術以手持的特殊眼鏡作為顯示介面，在短期使用上對於情境的融入與觀看上相當的不錯，但若是長期配戴，則可能讓使用者有不適的情況產生。 22.