擴增實境教學對注意力缺陷過動學生學習之影響

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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. 擴增實境教學對注意力缺陷過動學生學習之影響. 研究生：王肇峰指導教授：張玉山. 中華民國一零一年六月 .

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(3) 擴增實境教學對注意力缺陷過動學生學習之影響研究生：王肇峰指導教授：張玉山. 中文摘要本研究旨在探討擴增實境教學對注意力缺陷過動學生學習之影響，並根據研究結果提出建議，做為日後推展擴增實境教學之參考。本研究以「概念學習」與「分心行為」為依變項進行研究，研究對象為台北市立某國中八年級一位注意力缺陷過動學生，研究工具為「分心行為觀察紀錄表」與「自編概念學習測驗」，將學生上課過程錄影並於課後整理統計，並將「分心行為次數」與「概念學習測驗分數」以 C 統計進行資料分析。經實驗與資料分析，本研究主要發現如下： 1. 擴增實境教學與傳統教學對學生概念學習測驗成績的影響沒有不同。 2. 學生接受擴增實境教學分心行為出現次數少於傳統教學分心行為出現次數，意即擴增實境教學能有效減少學生的分心行為。 3.擴增實境教學能改善學生特定分心行為，分心動作與分心消極行為出現次數皆下降。最後本研究依據研究發現，對教學應用與後續研究提出建議。關鍵詞：擴增實境、注意力缺陷過動、分心行為 . i .

(4) . ii .

(5) Learning Effectivenessof Attention Deficit Hyperactivitystudents DisorderbyAugmented Reality teaching Method Author: Jhao-Fong, Wang Adviser: Yu-Shen, Chang. ABSTRACT Augmented Reality teaching method is used to investigate theinfluence of Attention Deficit Hyperactivity Disorder（ADHD）student’s learning effectiveness, while “concept learning” and “off-task behavior” were dependent variables in this study. The participant was an eighth grade ADHD student, and research tools were off-task behavior observation table and concept learning test by recordingcourses through video camera. The data obtained were statistically analyzed by C statistics. The major results of the study were as follow： 1. There are no difference to concept learning test scores between Augmented Reality teaching and Traditional teaching. 2. Student’soff-task behaviorshows less frequently by using Augmented Reality teaching method than Traditional one. 3. Augmented Reality teaching can reduce student’soff-task motor and off-taskpassive behaviors. Finally, Based on findings,there are some recommendations and suggestions for teachers and subsequent researchers. Keywords：Augmented Reality,Attention Deficit Hyperactivity Disorder, off-task behavior.. iii .

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(7) 目錄目錄 ........................................................ v 圖次 ...................................................... vii 表次 ....................................................... ix 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 第四節名詞解釋 .......................................... 5 第二章文獻探討 .............................................. 7 第一節擴增實境 .......................................... 7 第二節擴增實境在教學上的應用 ........................... 12 第三節注意力缺陷過動 ................................... 22 第三章研究設計與實施 ....................................... 28 第一節研究架構 ......................................... 28 第二節研究對象 ......................................... 29 第三節研究方法 ......................................... 30 第四節實驗設計 ......................................... 32 第五節研究工具 ......................................... 34 第六節資料處理與分析 ................................... 40 第四章研究結果與討論 ....................................... 42 第一節概念學習結果分析 ................................. 42 第二節受試者分心行為之特徵 ............................. 44 第三節受試者分心行為次數之資料分析 ..................... 46 第四節教學過程紀錄 ..................................... 49 v .

(8) 第五節綜合討論 ......................................... 53 第五章結論與建議 .......................................... 56 第一節結論 ............................................. 56 第二節建議 ............................................. 57 參考文獻 .................................................. 59 附錄 ...................................................... 67 附錄一分心行為觀察紀錄表 ............................... 68 附錄二教學單元簡介 ..................................... 82 附錄三教學單元概念學習測驗單 .......................... 103 . . vi .

(9) 圖. 次. 圖 2-1 畫面由螢幕呈現 ........................................ 7 圖 2-2 頭戴式視訊顯示的擴增實境 .............................. 8 圖 2-3 頭戴式光學顯示的擴增實境 .............................. 8 圖 2-4 (a)為古蹟原來毀損的面貌，(b)為 AR 所提供古蹟虛擬的影像，將虛擬建築疊加在古蹟的原址。 ......................... 9 圖 2-5 (a) 實際圖卡擺放位置(b) 虛擬家具擺放情形 ............ 10 圖 2-6 (a)利用圖卡棒與虛擬女僕互動 (b) 使用 iamironman2 的畫面 .................................................... 10 圖 2-7 (a) 使用者使用手持式顯示器(b) 使用者看到的動畫 ...... 12 圖 2-8 (a) 在 2D 圖片上擴增 3D 影像 (b) 3D 陰影效果 (c) 與擴增物件互動 ................................................ 12 圖 2-9 虛擬物件在 color-band 的圖卡上呈現 .................... 13 圖 2-10 (a) 虛擬角色(b) 答對時的情況 ....................... 13 圖 2-11 (a) 拼字對應 (b) 拼字系統 .......................... 14 圖 2-12 (a) 辨識兩張圖卡會出現 3D 模型(b) (c) 少一張不會出現 3D 模型 ................................................ 14 圖 2-13 (a) 選擇正確圖片及單字會出現 3D 模型(b) 選擇錯誤不會出現 3D 模型 ............................................. 15 圖 2-14 (a) 使用者找到特定點(b) 與虛擬角色進行英語對話 ..... 16 圖 2-15 (a) 完成關連(b) 概念與概念間的 3D 動畫 .............. 16 圖 2-16 (a) 地球與太陽的關係(b) 九大行星教學(c) 火山爆發動畫 17 圖 2-17 (a) 化學原子的 3D 模型(b) 虛擬的人體器官(c) 學生用手互動 .................................................... 18 vii .

(10) 圖 3-1：研究架構圖 ......................................... 28 圖 3-2：研究流程圖 ......................................... 31. viii .

(11) 表. 次. 表 2-1 相關擴增實境應用在教學的回饋方式、互動方式和顯示方式 ............................................ 19 表 3-1 交替處理研究設計 .............................. 32 表 3-2 教學單元主題介紹 .............................. 37 表 4-1 受試者隨堂測驗分數之 C 統計摘要表.............. 42 表 4-2 隨堂測驗分數表 ................................ 43 表 4-3 受試者分心行為次數統計 ....................... 45 表 4-4 受試者分心行為次數的比例 ..................... 46 表 4-5 分心行為出現次數表 ............................ 47 表 4-6 受試者隨堂測驗分數之 C 統計摘要表.............. 48. ix .

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(13) 第一章緒論第一節研究背景與動機隨著時代演進，資訊科技的進步使得數位學習的方式也隨之改在變，也有很多科技產品或資訊技術被應用於教學，讓數位學習環境有了很大的轉變，從傳統教室的數位學習（E-learning）轉為利用無線上網的行動學習（M-learning），再發展到具感應技術及情境感知的無所不在學習（U-learning）（蕭君如，2008）。就成效而言，有許多電腦應用在教育上的研究，皆具正面的效果。近年來擴增實境（Augmented Reality，簡稱 AR）技術在發展與應用上有長足的進步 Kikuo 和 Hideaki 與 Tomotsugu （2005）在其研究中指出，擴增實境技術可以提供學習者ㄧ種新型態的學習工具。透過電腦將虛擬影像投射在真實空間中，不僅能強化學習者對教材與環境空間的連結性，獲得更加切實的感知體驗；亦能提升教材內容之真實性與學習互動，使學習者融入學習空間（倪偉城，2010）。擴增實境教材能夠提供使用者視覺上的震撼和操作上的便利，從而有效地吸引學生的注意力，引起學生的動機，增進學習成效。台灣地區的注意力缺陷過動症（Attention Deficit Hyperactive Disorder, ADHD，以下全文簡稱ADHD）的盛行率介於6.3~12.04%之間（黃惠玲，2008）。而99學年度國中特殊生通報人數包含各種障礙總數為24101人（教育部特殊教育通報網，2011），其中情緒行為障礙通報人數為1141人，若假設1141人全為ADHD學生，約占4%。相較於文獻的 ADHD發生率介於6.3~12.04%之間，比例偏低，加上家長不夠明瞭孩子狀況而未帶孩子就診，或已就診因怕孩子被貼標籤而不願告知教師者，可見尚有不少ADHD學生就讀於普通班級。 ADHD學生學習的困難在於無法對不感興趣的學習保持注意力，無 1 .

(14) 法準時完成作業，且在組織性活動方面常會出現困難，使其學習成果往往低於其智能應有的表現（Barkley, 1998），尤其是主要學科的成績如閱讀、拼字和數學都比同儕來得低（Barkley, 1990; Lambert, Jensen, &Cooper, 2002），類似的困難也出現在他們社會人際關係與情緒問題上 (Barkley, 1990)。傳統的教學對ADHD學生來說不是容易的事，他們常因坐不住且無法專心上課，經常在課堂上製造聲響，以致干擾老師教學的狀況發生，因為如此這些學生成為授課教師深感頭痛的人物。他們常因表現不符教師的期待而受到責備，因而可能自卑甚至缺乏自信，更甚者亦可能與教師或同學產生嚴重摩擦。按照比例來看，台灣每間普通教室內約有1～3名ADHD學生，不論是已知的ADHD學生或疑似ADHD學生，在自身的學習與教師班級管理上，有很高的比例是充滿挫折與衝突的。對於ADHD學生注意力不易長時間維持進而導致學習成效低落之問題，能否利用擴增實境教材幫助 ADHD學生改善學習成效，為研究者目前主要關注之問題。. 2 .

(15) 第二節研究目的與待答問題根據前節所述研究動機，本研究旨在探討擴增實境教學能否提升 ADHD 學生學習成效，茲將的研究目的與待答問題說明如下一、研究目的（一）探討擴增實境教學對 ADHD 學生的分心行為之影響。（二）探討擴增實境教學對 ADHD 學生的概念學習之影響。二、待答問題（一）擴增實境教學能否提升 ADHD 學生概念學習的測驗成績？（二之一）擴增實境教學能否改變 ADHD 學生分心行為出現特徵？（二之二）擴增實境教學能否降低 ADHD 學生分心行為發生次數？ . 3 .

(16) 第三節研究範圍與限制一、研究範圍：（一）就實驗對象而言：本研究以台北市某國中一名八年級接受學校融合教育之 ADHD 學生為實驗對象，該學生之過動行為有其獨特性，為 ADHD 分類中之過動型。（二）就實驗教材而言：本研究從國中自然與生活科技課程選擇運輸科技與製造科技作為教學主題，運用擴增實境技術與 PPT 作為教學呈現方式。每次上課時間為 45 分鐘，皆為一對一教學。二、研究限制：（一）本研究旨在探討擴增實境教學對 ADHD 學生學習之影響，以概念學習測驗、分心行為主要研究內容，其他相關學習內容，如學習態度、學習興趣等皆不在本研究範圍之內。（二）由於本研究僅對ㄧ位學生進行教學實驗，且特殊學生各有其獨特性，故研究結果對於研究對象外的推論有所限制。亦即本實驗研究結果不適合推論至衝動型的 ADHD 學生與其他身心障礙學生，如智能障礙、肢體殘障、自閉症、學習障礙與失智症。. 4 .

(17) 第四節名詞解釋一、擴增實境擴增實境又稱擴充實境或延伸實境，是從虛擬實境（virtual reality， VR）延伸出來的技術，它透過虛擬實境設備，將虛擬物件與景象，同時投射在真實的世界中，以產生身歷其境的感覺，使用者在需要的時候，可以很方便的取得與週遭真實世界相關而有用的資訊（Chong, Ong, Nee, & Youcef-Youmi,2009；Shen, Ong, &Nee, 2010）。在本研究中所使用之擴增實境是以 ARToolKit 為工具，以攝影機攝影並直接顯示在電腦螢幕上。二、 ADHD 學生 ADHD主要症狀是注意力不足、過動及衝動，這些症狀通常出現在七歲以前，並且會在兩種或兩種以上的情境發生，台灣兒童青少年精神醫學會（2006）指出ADHD的完整臨床評估，包含各方面的資料收集，實際與孩子會談、觀察孩子的行為表現，多次門診觀察評估孩子的狀況。如有需要，得配合智力測驗、學業成就或注意力測驗的結果來輔助診斷。目前國際上公認最佳的ADHD診斷方式是精神科的臨床評估診斷，以參考美國精神科醫學會（American Psychological Association,簡稱APA）的 DSM-IV-TR（The Diagnosticand Statistical Manual of Mental Disorders – IV-Text Revision）診斷標準最為普遍。本研究所指ADHD學生為接受學校融合教育，並領有醫生證明之學生。三、概念學習 Klausmeier(1985)概念定義為「概念是由具有共同屬性的物體 (objects)、事件(events)、想法(ideas)、程序(processes)等所組合而成的名稱或符號，可讓個人辨別特殊的事物或進行分類」。本研究將概念區. 5 .

(18) 分為可直接觀察之具體概念與需用陳述的方式界定之抽象概念，而概念學習是指學生經由學習與操作的過程將概念知識內化到認知架構中。. 6 .

(19) 第二章文獻探討第一節擴增實境一、擴增實境技術擴增實境是從虛擬實境(Virtual Reality) 發展演變而來的電腦影像技術，不同於虛擬實境，從場景融入的程度來區分，兩者是有差異的。虛擬實境是一種完全融入的環境(Totally Immersive Environment)，當使用者在虛擬環境中，是無法看到現實環境的。系統必須創造一個可以讓使用者進行活動的完全人造世界；擴增實境則提供一個複合式的景觀，使用者所看到的畫面是虛實兼具的，在現實環境中，重疊著虛擬的物體 (王燕超，2006；Azuma, 1997)。而擴增實境的優點是可在真實場景中融入虛擬的物件，藉此提升使用者的感知。Azuma（1997）提到擴增實境的三個主要的特色為：（1）結合虛擬與真實世界；（2）能做到及時性的互動；（3）在三度空間中運作擴增實境的顯示技術大致可分為三類：（一）螢幕顯示（Moniter-based Augmented Reality Display）：由攝影機拍攝影像，傳至電腦，電腦將所拍攝畫面與虛擬 3D 物件合成，形成新的影像，傳至螢幕呈現。. 圖 2-1 畫面由螢幕呈現資料來源:Vallino（2002）. 7 .

(20) （二）頭戴式視訊顯示（Video See-through Augmented Reality Display）：電腦將所拍攝畫面與虛擬 3D 物件合成，形成新的影像，傳至頭戴式視訊顯示裝置呈現。. 圖 2-2. 頭戴式視訊顯示的擴增實境資料來源:Vallino（2002）. （三）頭戴式光學顯示（Optical See-through Augmented Reality Display）：影像未經電腦重疊整合，而是利用光學投影的方式，進行虛擬物件與真實場景的結合，以減少視訊的失真。. 圖 2-3. 頭戴式光學顯示的擴增實境資料來源:Vallino（2002）. 上面三種顯示方式，以第二和第三種顯示方式，較能讓使用者具有沉浸感。但在成本上較為高昂，相較於第一種顯示方式較易損壞，所以本研究在進行實驗時，採用第一種顯示方式，並利用攝影機擺放方式， 8 .

(21) 讓使用者使用上較為直觀。二、國內外各種領域的應用擴增實境是結合真實、創意與媒體環境的混成環境，這樣的新技術對於人類的科技應用與創新，扮演著重要的角色。從技術發展到現在，在各領域上都有相關的應用，像是軍事模擬、醫療教學、工程設計、機器人、保養和維修的應用、消費者設計、學習、娛樂、教育娛樂、心理治療等(Azuma et al., 2001)。擴增實境應用在教育娛樂上，讓使用者的臨場感更為真實。Vassilios （2001）利用擴增實境技術在已經損毀的古蹟上疊加虛擬影像，人們可以透過無線裝置接收到相關的資訊，感受更為強烈，如圖 2-4。. (a)(b) 圖2-4 (a)為古蹟原來毀損的面貌，(b)為AR所提供古蹟虛擬的影像，將虛擬建築疊加在古蹟的原址。資料來源：Vassilios（2001）. 擴增實境應用在消費者設計上，讓消費者有更不同以往的購物經驗，莊寧（2007）將家具製作成等比縮小的虛擬物件，並讓消費者以 1 比 5 的比例繪製自家的房間格局，利用擴增實境讓消費者可以挑選擺放欲購買的家具，如圖 2-5(a)(b)。. 9 .

(22) (a)(b) 圖 2-5 (a) 實際圖卡擺放位置(b) 虛擬家具擺放情形資料來源：莊寧（2007）. 擴增實境在娛樂上的應用最為廣泛，像是日本電玩創投公司(Geisha TokyoEntertainment, Inc.) 在2008年10月19日發售的電腦虛擬互動女僕 Aris（http://www.geishatokyo.com/jp/ar-figure/），讓使用者可以跟虛擬角色進行互動，如圖2-6(a)。而風靡全球的電影《鋼鐵人2》（Marvel Enterprises, 2010），亦發展一套系統讓觀眾藉由擴增實境體驗主角在鋼鐵頭盔中的感受（Marvel Entertainment, 2009）。利用攝影機偵測臉部肌肉，再將頭盔擴增在使用者的頭部；此外操作者亦可切換頭盔中所欲見之擴增資訊，如圖2-6(b)。. （a）. （ b）. 圖 2-6(a)利用圖卡棒與虛擬女僕互動（b）使用 iamironman2 的畫面資料來源：Geisha Tokyo Entertainment, Inc.（2008）和Marvel Entertainment, Inc（2009）. 10 .

(23) 所以擴增實境的設備包含攝影機、頭戴式視訊相機、頭戴式顯示器、顯示器與電腦共五種。在本研究中宜使用攝影機、顯示器與電腦三種。擴增實境的應用不勝枚舉，除了上述的應用外，擴增實境在教學上也有廣大的應用，將相關教學應用整理在下一節次中。. 11 .

(24) 第二節擴增實境在教學上的應用在教育方面，Billinghurst、Kato 及 Poupyrev（2001）所開發的 MagicBook 是最早應用在教育上的案例（林勝賢，2010），使用者透過手持式顯示器可以看到 MagicBook 上的立體物件或是動畫，如圖 2-7。. (a) (b) 圖 2-7 (a) 使用者使用手持式顯示器(b) 使用者看到的動畫資料來源：林勝賢（2010). 之後擴增實境在教科書的發展應用，不只是讓使用者看到立體物件及動畫，並增加了互動效果。Grasset、Dünser 及 Billinghurst(2008)加入視覺及聽覺效果在混合實境書(Mixed Reality Book)中，增加使用者的沉浸感(Immersion)，並讓使用者閱讀的時候可以與書中擴增的物件互動，如圖 2-8。. (a) (b) (c) 圖 2-8 (a) 在 2D 圖片上擴增 3D 影像 (b) 3D 陰影效果 (c) 與擴增物件互動資料來源：引自林勝賢（2010）；Grasset, Dünser&Billinghurst(2008) 12 .

(25) 也有利用自製的辨識方式，來增進互動的功能，Lee、Choi 及 Park （2009）開發兩種可以黏在手指頭上的圖卡：color-band 和 polka-dot，利用這兩種方式來取代滑鼠，方便使用者進行學習互動，如圖 2-9。. 圖 2-9 虛擬物件在 color-band 的圖卡上呈現資料來源：Lee 等人（2009）. 以上是在書本上的應用，而下面會介紹各方面學科上的教學應用，擴增實境在語言教學的部分，蘇俊欽（2004）藉由擴增實境來進行注音符號教學，實驗後發現學生的學習成績有進步之外，學生對這樣的教學有比較良好的學習動機與互動。在系統虛擬物件設計上，設計一些學生喜歡的卡通角色為虛擬教材和學習夥伴，當學生可與正確答案時，會給予一些簡單的回饋，如圖2-10。. (a) （b）圖 2-10（a）虛擬角色（b）答對時的情況資料來源：蘇俊欽（2004） 13 .

(26) 在 Kirner、Zorzal 及 Kirner（2006）的比較中，有一套英文字母拼字遊戲，其概念為設計許多英文字母圖卡，在 A～Z 的英文字母圖卡中，讓使用者去拼湊英文單字。若使用者拼湊出正確的英文單字，螢幕將顯示出英文字母圖卡上所對應的虛擬物件。在此具有吸引力的環境中，能刺激使用者的互動及問題解決的能力，如圖 2-11。. (a) (b) 圖 2-11 (a) 拼字對應 (b) 拼字系統資料來源：Kirner 等人(2006).. Hsieh 及 Lee（2008）將擴增實境圖卡以排列組合的概念，降低圖卡設計的複雜度，利用擴增實境技術開發英語字彙學習輔助系統，提供教師一種新的數位媒體教學給予學生不同的學習刺激。如圖 2-12，即是設計成讓學生選取相對應的英文和中文單字卡，當選取的單字卡為正確（如 Earth 和地球），就會出現該單字的 3D 模型。. (a) (b) (c) 圖 2-12 (a) 辨識兩張圖卡會出現 3D 模型(b) (c) 少一張不會出現 3D 模型資料來源：Hsieh 和 Lee（2008）. 14 .

(27) Hsieh 及 Lin（2009）提出一套具有浸入式學習效果的擴增實境英語字彙學習系統（Augmented Reality English Vocabulary Learning System, AREVLS），結合英文字彙魔法書，學生能與魔法書互動給學生不同的學習刺激。而學生在家就能透過擴增實境英語字彙學習系統自行學習，在混合實境中，透過人機互動來增進學生的學習興趣及學習效果。學生選取圖像卡片的對應英文單字卡，將兩張卡片放在一起，當配對正確時（如腳踏車圖像和單字），會出現該單字的 3D 模型，若對應錯誤，則不會有東西出現，如圖 2-13。. (a) (b) 圖 2-13 (a) 選擇正確圖片及單字會出現 3D 模型(b) 選擇錯誤不會出現 3D 模型資料來源：Hsieh 和 Lin（2009）. Liu、Tan 及 Chu（2007）導入行動學習於英語會話學習，建立一個利用二維條碼和手持擴增實境的學習系統 HELLO（Handheld English Language Learning Organization）來幫助學生增進英文的程度。系統整合二維條碼、無線網路、擴增實境、行動計算和資料庫技術。讓使用者在校園中的某些特定地點，經由手持裝置去拍攝二維條碼，透過辨識給予使用者該情境的相關英語會話互動。如圖 2-14，使用者可以跟系統預設好的虛擬學習夥伴進行對話。. 15 .

(28) (a) (b) 圖 2-14 (a) 使用者找到特定點(b) 與虛擬角色進行英語對話資料來源：Liu 等人（2007）. 此外，在科學教育上的應用也不少，在生態教學上，莊順凱（2006）設計一套溪谷中各種生物的食物鏈系統，製作 3D 模型及動畫後，利用擴增實境來呈現概念構圖，如圖 2-15，探討學習成效、學習動機與系統使用性評估。實驗結果發現比起傳統的概念構圖教學，達到更好的學習效果。當學生在進行溪谷生物食物鏈的概念構圖時，將有關聯的兩章圖卡放在一起，系統會給予相關動畫回饋。如樹與老鼠，動畫中會顯示樹長出果實，掉落後，老鼠會過來吃。若兩張圖卡是無關聯的，將不會出現任何動畫。. (a) (b) 圖 2-15 (a) 完成關連(b) 概念與概念間的 3D 動畫資料來源：莊順凱 (2006) 16 .

(29) 地球科學方面，Shelton及Hedley（2002）利用擴增實境呈現地球與太陽之間的關係動畫，如圖2-16(a)。還有九大行星（莊順凱，2006）及火山爆發（Woods et al., 2004）的教學，如圖2-16（b）（c）。在動畫的部分（如火山爆發），都製作的很逼真，並標示一些相關資訊在動畫中。. (a). (c). (b). 圖 2-16 (a) 地球與太陽的關係(b) 九大行星教學(c) 火山爆發動畫資料來源：（a）Shelton 和 Hedley（2002）；（b）莊順凱（2006）；（c）Woods 等人（2004）. 其它還有一些教學應用，Chen（2006）建立的化學原子教學，發現學生會轉動圖卡以瞭解原子間鍵結的部分，如圖 2-17（a）。此研究亦發現擴增實境在空間的概念教學上，優於書本教材，讓學生可以學習到化學原子間真正鍵結的模樣。Juan、Beatrice 和 Cano（2008）開發一套擴增實境系統以進行人體器官的教學，根據學生手指移到的位置，顯現該部位的相對器官，如圖 2-17（b）（c）。實驗讓使用者使用不同的顯示方式：頭戴式顯示器及螢幕顯示器，實驗結果發現兩種顯示方式沒有顯著差異，且學生皆喜歡此教學方式，並希望能應用在其它科目。. 17 .

(30) (a) (b) (c) 圖 2-17 (a) 化學原子的 3D 模型(b) 虛擬的人體器官(c) 學生用手互動資料來源：Chen（2006）; Juan 等人（2008）. 由上述例子發現擴增實境在教學應用上是可行的，其優點是不同以往的教材呈現方式，擴增實境不只讓學生沉浸其中，其新奇的視覺效果及簡單直覺的互動性，能帶給學生更多學習樂趣，並提升學習動機與學習參與度。將上述研究整理如下頁表2-1。從表 2-1 發現大部分教學都是辨識單張圖卡後，給予 3D 模型或 3D 動畫教學回饋，圖卡本身只是辨識，不過也有撰寫程式去讀取兩張以上圖卡的互動方式，像是上述介紹的英文拼字遊戲（Kirner 等人, 2006）、 AREVLS 系統（Hsieh 及 Lin ,2009）和生態教學概念構圖（莊順凱，2006）。而在顯示器的部分，以螢幕顯示為主，其學習效果都不錯。本研究希望能提出不一樣的圖卡組合使用方式，讓使用者與系統進行互動，當使用者組合出正確的配對能出現一些簡單的動畫，引起使用者的學習動機。. 18 .

(31) 表 2-1 相關擴增實境應用在教學的回饋方式、互動方式和顯示方式回饋方式. 語言教學. 自然科學教學. 顯示方式. 3. 3. 圖. 組. D. D. 卡. 合. 其. 幕. 模. 動. 辨. 圖. 它. 顯. 型. 畫. 識. 卡. MagicBook. ●. ●. Mixed reality book. ●. 教學應用. 書本應用. 互動方式. 螢. 示. 頭. 手. 戴. 持. 式. 式. 特殊部分. ● ●. ●. ●. ●. 自製圖卡與動畫互動自製圖卡當成. 互動數位學習系統. ●. 注音符號教學. ●. 英文字母拼字遊戲. ●. ●. ●. 英語字彙學習輔助系統. ●. ●. ●. 辨識兩張圖卡. AREVLS. ●. ●. ●. 配對兩張圖卡. ●. ●. ●. HELLO. ●. 溪谷生態教學. ●. 地球與太陽之間的關係. ●. ●. ●. 九大行星教學. ●. ●. ●. ●. ●. ●. ●. 化學原子教學. ●. ●. 人體器官教學. ●. ●. 次數統計. 8. 8. 8. ●. ● ●. 4. ●. ●. ●. 3. 12. 1. （修訂自許純蓓，2010：19）. 19 . 有虛擬夥伴. ● ●. 火山爆發教學. 滑鼠使用. 用手進行互動 2.

(32) AR 在教學應用上，有生態教學（莊順凱，2006）、英語字彙教學（Hsieh&Lee, 2008, 2009;Kirner, Zorzal&Kirner, 2006）、中文注音教學（蘇俊欽，2004）、英語會話教學（Liu, Tan&Chu, 2007）、地球科學教學（Shelton&Hedley, 2002）、化學原子教學（Chen, 2006）及人體器官教學（Juan et al., 2008）。在設計模式上包括回饋方式、互動方式及顯示方式，在回饋方式上，3D模型與3D動畫同為8次，在互動方式上，圖卡辨識使用較多，在顯示方式上，螢幕顯示較多。為因應使用成本與學生使用狀況，本研究使用螢幕顯示來結合虛擬與現實世界，唯因實驗對象為 ADHD 學生，為了在教學上引起學生注意力與學習興趣，需要較新奇的教材，因此本研究選擇較少使用次數之組合圖卡做為呈現方式。薛伊辰（2009）將擴增實境用於教學媒體，確實對於引起學習動機、模擬學習情境等目標有正面的結果。Shelton及Hedley（2002）的教育案例中，發現在教學實驗裡使用擴增實境教學可以讓老師使用較少量的教材來進行教學活動，因為AR能夠增加學生的知覺並提高學生瞭解度。而 Kaufmann（2002）指出在教導幾何的空間概念時，使用AR來進行教學，會得到很好的效果。Billinghurst（2002）指出AR應用在學習上，有以下的優點：1.透過AR讓學習者流暢地在虛擬和真實環境下，與虛擬物件進行互動式學習。2.AR將衍伸出一種新的教學和學習策略，這種學習模式，學生即使是沒有任何電腦經驗也可以進行。3.AR可以讓學習者沈浸於學習內容中，讓學習不在只是面對著安靜、不動的文字資訊。 ADHD學生在求學階段最為常見的兩個問題為學業成效低落與課堂上教師衝突，上述兩點其根本原因為學生之注意力短暫且低落；而 ADHD 學生對感興趣的事物所表現的專注程度，與一般學生相比並無顯著差異。根據上段文字可以整理出擴增實境教學的優點是可將教材用不. 20 .

(33) 同的方式呈現，帶給學生更多學習樂趣，吸引學生注意力，並讓學生沉浸學習環境中。因此，本研究以擴增實境技術應用在生活科技教學上，期待能明瞭擴增實境教學對 ADHD 學生學習之影響。. 21 .

(34) 第三節注意力缺陷過動一、注意力缺陷過動的定義人類真正開始研究注意力缺陷過動症是近百年的事，期間歷經五個重要階段如：(1)腦傷研究；(2)過動症時代；(3)注意力缺陷時代；(4)診斷標準爭議時代和；(5)整合核心症狀時代等（洪儷瑜，1998）。醫學專家從病徵、可能原因與探求治療方式不斷努力，而醫學界對此病症也有不同說法，有人稱之為過動症候群（hyperkinetic syndrome），或簡稱為過動（hyperactive或over- active)，德國醫師Hoffman於1854年創用「過動症候群」一詞（宋維村，1982），之後有輕度腦傷症候群、輕度腦功能異常過動症候群、注意力缺損症、注意力缺損症等名稱出現。台灣早年習慣稱這疾患為注意力不足過動症候群、注意力缺失過動症候群或過動兒。民國86年，在特殊教育法條文中，官方正式名稱為「注意力缺陷過動症」（陳質采，2005）。 Barkley（1990）研究認為ADHD學生注意力短暫，具有缺乏注意力、衝動、過動、規則行為習得困難和成就表現不穩定等五個特徵。宋維村和侯育銘（1996）也提到ADHD學生在注意力方面，從選擇注意的事項、抑制不相干的刺激、注意力的持續和抑制分心等等，都呈現缺損現象。楊坤堂（1999）於其所著注意力不足過動異常：診斷與處遇中，提到 Goldstein和Goldstein（1990）將過動的定義分成兩類：（1）常識性定義（the common sense definition）和（2）操作性定義（theoperational definition）。常識性定義的內涵有四：（1）不專注與分心（inattention &distractibility）；（2）情緒過度激發；（3）衝動（impulsivity）和（4）難於滿足（difficulty with gratification）。而操作性定義係指DSM-IV-TR 的定義。 Goldstein和Goldstein（1990）在常識性定義中將ADHD學生在課堂. 22 .

(35) 上的注意力問題分為五項：（一）分別性注意力（divided attention）問題：兒童要同時進行二件工作有困難，例如一邊聽講，一邊做筆記。（二）集中性注意力（focusedattention）問題：上課時學生不做老師指定的事，反而做白日夢或進行其他無關的活動。（三）選擇性注意力（selective attention）問題：學生容易為其他的事情分心，沒有能力選擇環境中重要的事情給予優先的注意。（四）持續性注意力（sustainedattention）問題或固著（persistence）：兒童沒有能力以足夠的時間持續工作來完成工作。（五）警戒（vigilance）或反應準備度（readiness to respond）問題：兒童沒有能力在聽寫測驗時，有效傾聽老師要唸的下一個字。 Goldstein 和 Goldstein（1990）也提到ADHD學生在情緒行為方面分為積極或消極的反應類型。此類學生很容易受到情緒激發，其極端反應的速度、程度和次數均不合於所置身的情境或所面對的刺激，也偏離其同儕團體的常模。在行為方面，此類學生不能在行為之前先行考慮其行為後果，亦難以遵循規則，就算他們知道規則，也能說明規則，卻不能控制自己遵守規則（Barkley, 1990）。在心理方面，此類學生從事長程目標的工作有困難，他們經常要求立即而重複的報酬，一般兒童適用的獎勵方式對他們可能無效（Haenlein &Caul, 1987）。長程獎勵較難用來改變ADHD 學生的行為，一旦獎勵和行為改變措施撤除，此類學生即退回原先的問題行為上，且由於長期接受消極增強，使其表現不為積極增強所動，他們不會為未來的獎勵而表現合乎環境要求的行為，而是因為當前的嫌惡刺激的撤除而表現良好行為（Goldstein & Goldstein,1990; Tyson, 2000）。操作性定義所指 DSM-IV 上的定義，APA於西元2000年另有修訂版. 23 .

(36) DSM-IV-TR（孔繁鐘，2009）。黃淑琦（2008) 提到，最新版的精神疾病診斷及統計手冊將注意力缺陷過動症分為三種行為型態，他們可能表現出多個不專心的症狀，可能比同年齡的孩子好動和衝動得多，或是可能三種行為都有。所以注意力缺陷過動症有三種亞型，分別為主要為過動衝動型（predominantlyhyperactive-impulsive type，沒有明顯的不專心）、主要為不專心型（predominantlyinattentive type，沒有明顯的過動衝動行為），有時被稱為ADD（注意力缺陷症）—一個此疾病過時的名稱，以及混合型（combined type，不專心和過動衝動的症狀都有）。美國精神科醫學會提出DSM-IV-TR的診斷標準內容如下：（一） 1、2 或3有一成立者： 1.下列9項注意力不集中（inattention）症狀中，出現6項以上，且症狀持續6個月以上，致足以達到適應不良且造成與其應有的發展程度不符者，才稱為注意力不集中，為三亞型中的主要為不專心型（predominantly inattentivetype，沒有明顯的過動衝動行為），有時被稱為ADD（注意力缺陷症）。 (1) 無法注意到小細節或因粗心大意使學校功課、工作或其他活動發生錯誤。 (2) 在工作或遊戲活動中無法持續維持注意力。 (3) 別人說話時似乎沒在聽。 (4) 無法完成老師、家長或他人交辦的事務，包括學校課業、家事、或工作場所的職責（並非由於對抗行為或不了解指示）。 (5) 缺乏組織能力。 (6) 常逃避、不喜歡或拒絕參與需持續使用腦力的工作；如：學校工作或家庭作業。. 24 .

(37) (7) 容易遺失或忘了工作或遊戲所需的東西；如：玩具、鉛筆、書等。 (8) 容易被外界刺激所吸引。 (9) 容易忘記每日常規活動，需大人時常提醒。 2. 下列9項過動及衝動（Hyperactivity-Impulsivity）症狀中，出現6項以上，且症狀持續6個月以上，致足以達到適應不良且造成與其應有的發展程度不符者，才稱為過動/衝動，為三種亞型中的主要為過動衝動型（predominantly hyperactive-impulsive type，沒有明顯的不專心）。（1)在坐位上無法安靜地坐著，身體動來動去。（2)在課堂中或其它須乖乖坐好的場合，時常離席、坐不住。（3)在教室或活動場合中不適當地跑、跳及爬高等（在青少年或成人可僅限於主觀感覺到不能安靜）。（4)無法安靜地參與遊戲及休閒活動。（5)經常處於活躍狀態，或常像「馬達推動」般四處活動。（6)經常說話過多。(衝動) （7)問題尚未問完前，便搶先答題。（8)不能輪流等待(在須輪流的時候，無法耐心地等待)。（9)常中斷或干擾其他人(如：貿然插嘴或打斷別人的遊戲)。 3.上列1和2各出現6項以上，且症狀持續6個月以上，致足以達到適應不良且造成與其應有的發展程度不符者，為三種亞型中的混合型（combinedtype，不專心和過動衝動的症狀都有）。（二）某些過動-衝動或注意力不集中的症狀，會在7歲前就出現。. 25 .

(38) （三）某些症狀在大於或等於2種情境下出現；如：學校、工作或家裡。（四）上列症狀必須有明顯證據造成社交、學習或就業的障礙。（五）須排除有廣泛性發展障礙、精神分裂症或其他精神異常及情緒障礙（如：情緒異常，焦慮，分離情緒異常)。上述症狀以醫療診斷為主，治療包括興奮劑藥物、行為治療和教育介入。目前台灣中小學特殊教育的評鑑基礎乃參考洪儷瑜（2006）提出特殊生需求轉介表—100R，由導師填寫後評估篩檢出高危險群的類別，再根據可能的類別和勾選的項目去擬定鑑定所需之評量工作，結合標準化測驗或觀察、訪談等非正式評量結果，進行個案綜合研判。其中關於注意力缺陷過動症的行為有11 項：（一）學業表現經常起伏很大，可以由中等以上滑落到全班倒數。（二）注意力差，不易持續專心任何活動。（三）組織力差，說話或做事顯得凌亂，沒有重點與組織。（四）下課經常一個人，沒有人和他玩。（五）上課會亂出聲，走動或作弄別人而影響教室學習。（六）愛頂嘴，公開頂撞師長的指示。（七）經常不交作業，或不做掃地工作。（八）經常忘記帶上課需要的文具或書本，或繳交作業。（九）經常遺失個人物品，不會保管自己的東西。（十）情緒表達不當，與情境不合。（十一）經常重複出現相同的動作，或發出相同的聲音。. 26 .

(39) Amato, Hoff,& Doepke,（2006）將分心行為定義為分心動作(off-task motor)、分心口語(off-task verbal)及分心消極行為(off-taskpassive behaviors)，而分心動作意指各種與手邊的課業技巧無關的任何行為動作（例如隨意翻動課本或離開座位），分心口語則是只要學生有任何自發性口語和被指派的任務無關或是在工作期間不被允許的話語皆屬之（如和同儕講話、自言自語或大聲說出答案），分心消極行為則定義為學生發生消極或脫離的行為（如沒看指定的教材）至少三秒鐘。有關 ADHD 兒童注意力相關之研究愈來愈受重視，足見注意力對 ADHD 兒童的重要性；還發現，對 ADHD 兒童應採用多元處遇的治療觀念也正積極展開。而由研究結果中也不難發現，各種教育方案長時間的介入，的確可以提升 ADHD 兒童注意力的成效（孫佩雯，2007）根據上述文獻，ADHD 學生不只在學習表現上比一班學生低落且會因其行為導致在社交上有障礙。對本研究而言，透過上述文獻可幫助了解 ADHD 學生的行為特徵，幫助發展適合 ADHD 學生學習的教材。. 27 .

(40) 第三章研究設計與實施本研究旨在探討擴增實境教學對 ADHD 學生學習成效之影響，研究方法採用單一受試實驗設計中的交替處理設計（The Alternating Treatment Design，簡稱 ATD）。以下就研究架構、研究對象、研究設計與實施、實驗設計、資料處理逐一說明。. 第一節研究架構本研究欲了解自變項「擴增實境教學」、「傳統教學」介入後，對依變項「概念學習」、「分心行為」的影響為何，因此建立研究架構如圖 3-1 所示：【自變項】. 【依變項】. 1.擴增實境教學. 1.概念學習. 2.傳統教學. 2.分心行為. 圖 3-1 研究架構圖. 28 .

(41) 第二節研究對象本研究所選擇之研究對象為一名國中八年級學生，就讀台北市某國中普通班接受融合教育。學生實施過魏氏兒童智力測驗、學生適應量表檢測，並有醫生開立證明為 ADHD 學生，目前正等待教育部核准學障學生身分。該校共有三名 ADHD 學生可參與教學，其中一位還具有情緒控管的障礙因此個管老師事先便排除該生參與實驗的可能性，另外兩位學生其中一位在進行試教後便因個人因素轉學以致無法繼續實驗，固本實驗最後只有一位學生參與教學實驗研究者於發展與製作教學活動階段，和學生個管教師與特教老師進行訪談，了解學生背景與特徵。教師：「他喔，其實是個很聰明的學生，因為是家裡獨子的關係，他爸媽對他的教育非常用心。所以他其實被教的蠻有禮貌的，也有另外請家教幫他上課。正常學校的課業因為他上課都會打斷老師上課，所以班上同學都不是很喜歡他，不管事學科或是藝能課，他會乖乖上的就是體育課跟美術課了。那關於他的狀況只要你見到他之後馬上就會明白了，簡單的說就是上課喜歡插嘴，找你聊天，不過他倒是蠻守秩序也蠻聽老師的話，但是衛生習慣不太好，不喜歡洗澡。不過他媽媽都會強迫他洗澡所以你也不用太擔心。」第一眼見到小平（化名）時，覺得他小小瘦瘦的，看起來有點畏畏縮縮。不過在實際相處之後，發現他真的是蠻有禮貌的，跟之前接觸過的另一名 ADHD 學生差距很大。只是他一張嘴真的是停不下來，有很多話可以講，對我蠻有興趣的樣子，一下就對我做了身家調查但是制止他他就會安靜一下，還算好相處，也有學習的興趣。. 29 .

(42) 第三節研究方法一、研究方法依據研究目的與問題，本研究採單一受試研究法實驗模式中「交替處理設計」，來探討擴增實境教學是否能改善ADHD學生的學習成效。採用單一受試研究法，一方面能針對個別的行為反應進行獨立的分析與解讀，從而建立相關變項之間的關聯。研究結果的類化作用也能更獲支持（杜正治，2006）。本研究依變項「概念學習測驗」、「分心行為」皆為學生當下反應表現的測量，採用交替處理設計可避免許多與多重處理有關的干擾與內在效度的問題，且研究者可比較二種教學活動的介入效果。資料分析分別從課室觀察、訪談與文件資料三方面著手，力求詳細且客觀，以下就資料收集進行說明：（一）課室觀察本研究之課室觀察採錄影方式，以國小自然與生活科技領域運輸科技單元為基礎選擇十二個單元，每單元錄影一次，共計12次，研究者與觀察者在課後以時間取樣法紀錄研究對象的分心行為，整理出分心行為記錄，做為資料分析之佐證。（二）訪談本研究於實驗開始前對實驗對象之兩位輔導老師進行訪談，目的為了解學生之偏差行為及學業程度，以利後續發展教材。於實驗結束後對實驗對象進行非正式訪談，訪談過程中主要針對實驗對象對於擴增實境教學的看法。（三）文件資料分析本研究所蒐集的文件資料包括分心行為觀察記錄表、概念學習測驗紀錄。. 30 .

(43) 二、研究步驟本研究的研究程序（如圖 3-2），依循下列步驟進行：擬定研究問題. 蒐集相關文獻 1.擴增實境 2.ADHD. 進行文獻探討. 確定研究方法. 確定研究範圍. 確定研究對象台北市國中八年級 ADHD 學生. 發展與製作教學教案. 實施教學. 進行實驗. 資料處理與分析. 撰寫研究報告圖 3-2：研究流程圖. 31 .

(44) 第四節實驗設計本節主要在介紹研究實驗設計，分為兩個部分，實驗設計理論與擴增實境系統介紹。一、實驗設計本研究採單一受試研究法比較設計中的「交替處理設計」，用以比較不同教學實驗介入之成效。本研究採用交替處理實驗設計比較傳統教學及擴增實境教學兩種教學策略，對於研究個案學習成效之影響。交替處理設計最主要特性乃是迅速地交替應用所有的介入策略，如此所涉及的混淆變項即可減到最低（杜正治，2006）。實驗對象分別接受12次教學實驗，事先亂數排序教學方式，每次教學後隨即進行學習成效測驗（包含態度量表與概念學習測驗）。. 表 3-1 交替處理研究設計. 實驗次序. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 實驗處理. A1. B1. B2. A2. A3. B3. A4. A5. B4. B5. A6. B6. 學習測驗. O1. O2. O3. O4. O5. O6. O7. O8. O9. O10 O11 O12. 交替處理研究設計說明： A1：首次傳統教學實驗處理。 A2：第二次傳統教學實驗處理。 A3：第三次傳統教學實驗處理。 A4：第四次傳統教學實驗處理。 A5：第五次傳統教學實驗處理。 A6：第六次傳統教學實驗處理。 B1：首次擴增實境教學實驗處理。 B2：第二次擴增實境教學實驗處理。 32 .

(45) B3：第三次擴增實境教學實驗處理。 B4：第四次擴增實境教學實驗處理。 B5：第五次擴增實境教學實驗處理。 B6：第六次擴增實境教學實驗處理。 O1：第一次學生學習成效測驗。 O2：第二次學生學習成效測驗。 O3：第三次學生學習成效測驗。 O4：第四次學生學習成效測驗。 O5：第五次學生學習成效測驗。 O6：第六次學生學習成效測驗。 O7：第七次學生學習成效測驗。 O8：第八次學生學習成效測驗。 O9：第九次學生學習成效測驗。 O10：第十次學生學習成效測驗。 O11：第十一次學生學習成效測驗。 O12：第十二次學生學習成效測驗。. 33 .

(46) 第五節研究工具一、分心行為觀察記錄表由邱瑜萱於民國九十三年編製而成，將觀察的目標行為正式定義為﹕上課時的眼睛注視與教學無關的事物（OTT）、眼睛注視與作業單無關的事物（OTW）、未經允許而任意發出聲音或與人交談（TWP）、經允許但發表與課堂無關的事情（TP）、對指令無反應（NR）、離開座位（OS）、干擾行為（DB）、其他（O）八種分心行為。分心行為觀察記錄表旨在了解實驗對象分心行為發生頻率與強度。本分心行為觀察表之分心行為皆具有明確定義且具有觀察者間信度為 0.90。觀察者間一致性為了解本研究的觀察者間信度，必須做觀察者一致性的考驗，在本研究中，以研究者與另一位觀察者為紀錄者。研究者向觀察者說明本研究中「分心行為」之定義，並解釋「分心行為觀察記錄表」之紀錄方式。先以前導研究的錄影帶進行討論，研究者與另一位觀察者共同觀看各階段 20 分鐘的活動時間，分別進行次數及持續時間之紀錄。觀察紀錄結束之後，兩人核對並且討論觀察紀錄，雙方紀錄結果須做考驗達信度 80%以上，若未達標準則繼續練習，直到達成為止。其計算公式如下（杜正治，2006）：. 甲乙評分者記錄某一行為一致的次數＊100％＝觀察者間信度. 甲、乙評分者＋甲、乙評分者觀察一致的次數觀察不一致的次數. 34 .

(47) 二、自編概念學習測驗研究者依據教材內容並參考心理與教育測驗（賴保禎，1996）中客觀測驗的編製原則編製而成，旨在了解實驗對象對授課內容吸收程度。概念學習測驗內容皆出自當天授課內容且有標準答案，不會因施測者不同而影響受試者成績，具有信度。三、教學教材研究者於實驗進行前，對實驗對象特教老師進行訪談。得知實驗對象智商與一般正常學生無異，因其情緒障礙導致學習困難，目前學生於科技學科方面為國中程度，因此研究者利用國中範圍自然與生活科技學科發展教學教案。（一）系統硬體硬體包含個人電腦(含螢幕) 、網路攝影機及耳機。 1.個人電腦(含螢幕) ：將網路攝影機所擷取到的畫面，透過辨識符號將虛擬物件疊合在定義的圖卡或位置上，在電腦螢幕上輸出的擴增實境環境影像。 2.網路攝影機：擷取真實環境的影像，將偵測到的圖卡影像傳到電腦，進行辨識。（二）系統軟體 (1) ARToolKit：擴增實境的開發技術有很多種，像是ARToolKit、 NyARToolkitCS、FLARToolKit、Atomic、BuildAR和一些在行動載具上使用的擴增實境工具，像DART、Compos、AMIRE、 MARS（Wang, Langlotz, Billinghurst,&Bell,2009）。本研究使用由美國華盛頓大學人機介面實驗室（University of Washington, Human InterfaceTechnology Laboratory）的Dr. Hirokazu Kato所開發的ARToolKit軟體。ARToolKit將電腦所. 35 .

(48) 繪製出的虛擬物件疊加在真實環境影像中的圖卡上，已達到擴增實境的效果。 (2) Visual Studio 6.0：ARToolKit是由C/C++語言所編寫而成，本研究使用Visual Studio 6.0來編寫聲音回饋的應用程式，讓網路攝影機偵測到特定圖卡，播放WAV的聲音檔。 (3) 3Ds Max：利用3Ds Max具有的貼圖和製作動畫功能，來製作一些簡單的貼圖和動畫，並輸出（export）成WRL檔，供 ARToolKit使用。（三）教學單元設計本研究選用國中自然與生活科技做為教學單元設計之依據，因研究者本身具備科技教育相關背景，並於事前的訪談中得知學生在學校上生活科技課程時常常無法專心，以致生活科技相關的知識了解不多，故選用國中自然與生活科技做為教學單元主題之依據。國中自然與生活科技共分為運輸科技、製造科技、營建科技與傳播科技等四大領域。其中傳播科技主要為抽象概念的教學，而AR 在呈現抽象概念上效果不佳且需要投注更大量的時間在製作教具上。營建科技方面則是除了向學生介紹建築物的外觀與特色，其包含的相關知識都屬於抽象概念，因此本研究選用教學內容多為具體觀念的運輸科技與製造科技做為教學單元主題領域，教學單元主題介紹如表3-3。選定教學內容主題後，研究者依據表3-2所描述的原則設計教學內容。 36 .

(49) 表 3-2 教學內容設計原則. ADHD. 擴增實境. 生活科技. 教學內容. 1.製作擴增實境. 1. 教學內容必須. 1.題材取自學生. 設計原則. 教具以實物模型. 貼近學生現有程. 生活經驗，教學以. 為主要架構。. 度，避免學生放棄學生為學習主體. 2.實物模型需要. 學習。. 考量縮放比例，避 2.教學用語宜簡. 思量。 2.著重多面向的. 免在使用時需要. 單扼要，並靠近學學習並配合多元. 限制距離以達到. 生教學。. 的評量。. 最佳視覺效果。. 3.隨著學生的表. 3. 在製作模型上. 現與需求，修正預. 必須特別注意模. 期的課程內容。. 型精細程度以達到最佳教學效果。資料來源：陳滿容（2008）和教育部（2011） . . 37 .

(50) 表 3-3 教學單元主題介紹. 12/19 單元主題. 運輸科技-. 用擴增實境教學教導汽車、火車、. 汽車、火車、. 飛機之形狀、功能、構造。. 飛機 12/21 單元主題. 用 ppt 教導運輸系統概念. 運輸科技-. 與物流系統概念。. 運輸系統概說 12/23 單元主題. 藝術設計-. 用 ppt 教導學生何謂美力時代，並展示藝術與生活結合的範例。. 藝術設計的類型 12/26 單元主題. 產品設計-. 用 ppt 教導學生產品設計簡史，不同設計主義的特色與起源。. 時代與風格簡介 12/28 單元主題. 製造科技-. 遠古石器到近代鐵器製作武器. 武器簡史. 之材料差異與製作過程。. 12/30 單元主題. 用擴增實境教學教導學生從. 製造科技-. 用 ppt 教導學生槍械種類型號之不同與簡單槍枝擊發原理。. 認識槍械 01/02 單元主題. 運輸科技-. 用 ppt 與影片教導學生認識個人飛行器與介紹簡單原理。. 認識飛行器. 單元主題. 01/06 產品設計鞋子、戒指、皇冠. 用擴增實境呈現數件不同造型的鞋子、戒指、皇冠，引導學生思考。. 38 .

(51) 01/09 單元主題. 用擴增實境呈現四台造型各不相. 產品設計-. 同的電風扇，引導學生發想造型並. 電風扇. 教導無扇葉電風扇原理。. 01/11 單元主題. 用 ppt 呈現更多難以用. 產品設計-. 擴增實境呈現之產品造型。. 造型欣賞 01/12 單元主題. 運輸科技-. 用擴增實境呈現航空母艦造型與構造，教導學生認識航空母艦。. 航空母艦 01/13 單元主題. 運輸科技認識引擎. 用擴增實境呈現各種不同的車輛與引擎，教導學生引擎基本原理。. （四）信效度研究者於實驗前，對同一學校另一名 ADHD 學生進行一次傳統教學與一次擴增實境教學預試，確定本教學教材可行性。本教學實驗教材經一名國中生活科技教師與一名大學教授看過，分別就授課內容與教案設計提出建議。起初的授課方式是先引導學生進入教學情境，接著秀出 AR 教具，搭配講義教學。經檢討後，將 AR 教具製作成可旋轉的影像，用教具取代講義的功能，並加強 AR 細節與色彩，使本教學具專家效度。. 39 .

(52) 第六節資料處理與分析一、資料處理本研究將需要蒐集分析的資料分為兩種：（一）分心行為觀察表：資料的取得方式為每一次攝影記錄，事後再據錄影帶內容在「分心行為觀察記錄表」上記錄。（二）概念化學習隨堂測驗分數：於授課後立即施測並記錄之。二、C統計分析又稱為簡化時間序列分析（simplified time-series analysis）之C統計考驗（Fitz ＆ Tryon, 1989），適用於單一受試研究架構的資料分析，能弭補視覺分析資料之不足（杜正治，2006）。 (一)階段內若只限於某一階段的資料分析，將該階段的所有資料帶入公式，所得的Z值，可作為判斷資料的穩定程度。若達顯著水準，表示受試者在該階段的行為表現，變化度甚巨，非呈穩定狀態。相反的，若未達顯著差異，則意味行為呈現穩定狀態（Jones, 2003）。 (二)階段間若資料分析擴及鄰近的實驗階段，則可進行階段間的比較。例如，將基線和介入兩相鄰階段的資料帶入公式，若所得的Z值達顯著水準，表示介入效果卓著;相反的，若未達顯著水準，表介入效果不彰（Jones, 2003）。統計結果的Z 值如果達到P<0.5的顯著水準，表示整個時間序列有一致的增進趨勢，亦即受試者有顯著的學習效果。. 40 .

(53) 計算公式如下：. 1. ∑. 2 ∑. 1. Xi＝第I資料點的數值。 X＝資料點平均數。 N＝資料點數。 Sc＝C值的標準差。 Z＝常態分配值。. 41 . 1.

(54) 第四章研究結果與討論本研究旨在探討擴增實境教學對ADHD學生隨堂測驗及分心行為的影響，並探討ADHD學生分心行為之特徵。本章共分四節呈現研究結果與討論，第一節為受試者隨堂測驗之資料分析；第二節為受試者分心行為之特徵；第三節為受試者分心行為之資料分析；第四節為綜合討論。. 第一節概念學習結果分析本節主要分析受試者在傳統教學及擴增實境教學之隨堂測驗分數，傳統教學與擴增實境教學皆有六次測驗，總計共十二次測驗。利用簡化時間序列分析之C統計驗證結果。以簡化的時間系列分析，評估受試者在接受傳統教學與擴增實境教學後，隨堂測驗分數的趨勢。表4-1為受試者隨堂測驗分數的C統計摘要表，受試者經過C統計結果發現C=0.04，顯示受試者在隨堂測驗分數無相關性，而經由臨界值考驗結果z=0.13，未達顯著水準，表示受試者在接受傳統教學與擴增實境教學間，其隨堂測驗分數無顯著的差異。. 表 4-1 受試者隨堂測驗分數之 C 統計摘要表. 統計值. C. Z. 隨堂測驗分數. 0.04. 0.13. 42 .

(55) 表 4-2 受試者 12 次隨堂測驗分數表. 教學方式. 隨堂測驗分數. 第一次擴增實境教學. 80. 第二次擴增實境教學. 88. 第三次擴增實境教學. 75. 第四次擴增實境教學. 80. 第五次擴增實境教學. 60. 第六次擴增實境教學. 90. 擴增實境教學平均. 80. 第一次傳統教學. 80. 第二次傳統教學. 80. 第三次傳統教學. 60. 第四次傳統教學. 40. 第五次傳統教學. 75. 第六次傳統教學. 50. 傳統教學平均. 64.17. 由表4-2可以得知傳統教學隨堂測驗分數區間落在40至80分之間，擴增實境教學隨堂測驗分數區間落在60至88之間。研究者於教學過程中並未特別提醒學生此處是否會考，因此若當天的教學過程中學生分心行為集中出現在當天測驗範圍，則該次測驗分數會下降。第四次與第六次傳統教學之極端分數出現原因就是該次上課學生恰巧在教導測驗範圍時頻繁出現分心行為，以致分數特別低。整體而言若是以一般教室裡對成績的標準而言，傳統教學隨堂測驗分數是在及格線附近，擴增實境教學隨堂測驗分數是在及格線以上。. 43 .

(56) 第二節受試者分心行為之特徵本節主要分析個案教學過程中所出現的分心行為特徵及類型的多寡，並了解各個分心行為在出現的全部分心行為中所佔的比例。本研究之分心行為主要分為八種，分別為上課時的眼睛注視與教學無關的事物（OTT）、眼睛注視與作業單無關的事物（OTW）、未經允許而任意發出聲音或與人交談（TWP）、經允許但發表與課堂無關的事情（TP）、對指令無反應（NR）、離開座位（OS）、干擾行為（DB）及其他（O）八種分心行為，討論如下﹕ 受試者在傳統教學與擴增實境教學所出現分心行為特徵的比例如下表4-4所示。在傳統教學，受試者出現的分心行為共有6項，由高到低分別為TP（42%）、TWP（35%）、DB（10%）、OTT（9%）、NR（3%）、 OS（1%）。分心行為出現比例最高為TP，最低為OS。在擴增實境教學，受試者出現的分心行為共有4項，由高到低分別為TP（46%）、TWP（36%）、OTT（10%）、DB（8%）。分心行為出現比例最高為TP，最低為DB。由此可知受試者在傳統教學與擴增實境教學最常經允許但發表與課堂無關的事情（TP），受試者主要的分心行為比例在傳統教學與擴增實境教學間並沒有顯著差異。唯NR與OS在擴增實境教學皆為0%，可推得學生在擴增實境教學下，對指令的反應較迅速。. 44 .

(57) 表 4-3 受試者分心行為次數比較表. 分心行為 OTT. 上課時的眼睛注視. 傳統教學. 擴增實境教學. 總和. 7. 5. 12. 0. 0. 0. 27. 18. 45. 32. 23. 55. 與教學無關的事物 OTW. 眼睛注視與作業單無關的事物 . TWP. 未經允許而任意發出聲音或與人交談 . TP. 經允許但發表與課堂無關的事情 . NR. 對指令無反應 . 2. 0. 2. OS. 離開座位 . 1. 0. 1. DB. 干擾行為 . 8. 4. 12. O. 其他 . 0. 0. 0. 77. 50. 127. 分心行為次數總計. 45 .

(58) 表 4-4 受試者分心行為次數的比例. 分心行為 OTT. 上課時的眼睛注視. 傳統教學. AR教學. 平均. 9%. 10%. 9%. 0%. 0%. 0%. 35%. 36%. 35%. 42%. 46%. 43%. 與教學無關的事物 OTW. 眼睛注視與作業單無關的事物 . TWP. 未經允許而任意發出聲音或與人交談 . TP. 經允許但發表與課堂無關的事情 . NR. 對指令無反應 . 3%. 0%. 2%. OS. 離開座位 . 1%. 0%. 1%. DB. 干擾行為 . 10%. 8%. 9%. O. 其他 . 0%. 0%. 0%. . 第三節受試者分心行為次數之資料分析本節主要利用簡化時間序列分析之C統計驗證受試者在傳統教學及擴增實境教學之分心行為出現次數，傳統教學與擴增實境教學皆有六次紀錄，總計共十二次紀錄。受試者分心行為出現次數如表4-5。. 46 .

(59) 表 4-5 分心行為出現總次數表. 教學方式. 分心行為出現總次數. 第一次擴增實境教學. 9. 第一次傳統教學. 14. 第二次傳統教學. 15. 第三次傳統教學. 16. 第二次擴增實境教學. 11. 第四次傳統教學. 12. 第五次傳統教學. 10. 第三次擴增實境教學. 8. 第四次擴增實境教學. 6. 第六次傳統教學. 10. 第五次擴增實境教學. 9. 第六次擴增實境教學. 8. 以簡化的時間系列分析，評估受試者在接受傳統教學與擴增實境教學後，分心行為出現次數的趨勢。表4-6為受試者分心行為次數的C統計摘要表，受試者經過C統計結果發現C=0.76，顯示受試者在分心行為出現次數有正相關存在，而經由臨界值考驗結果z=2.86（p﹤.05），達顯著水準，表示受試者在接受傳統教學與擴增實境教學間，其分心行為出現次數有顯著的差異，即擴增實境教學分心行為出現次數少於傳統教學分心行為出現次數。. 47 .

(60) 表 4-6 受試者分心行為次數之 C 統計摘要表. 統計值. C. Z. 隨堂測驗分數. 0.76. 2.86. ＊. p﹤.05 . 48 . ＊.

(61) 第四節教學過程紀錄本節主要在介紹實際教學狀態與描述教學過程，以便讀者了解研究實施概況與研究者於實驗過程中遭遇的問題。本研究之教學實驗分別為六次傳統教學與六次擴增實境教學，每次教學時間為四十五分鐘。上課地點在學校輔導室裡，有三間諮商室，諮商室大小約為一個 2.5 公尺乘 2.5 公尺的正方形，室內光源位在正中央，均有窗戶。六次傳統教學中，學生的學習狀況皆相當穩定，由於傳統教學採用 Power Point 作為教學道具，與學生進行一對、的講述教學，為學生相當熟悉的教學方法，因此學生在整個傳統教學過程中沒有出現對教學方法的意見或是不適應。於六次擴增實境教學內，學生在學習過程中表現的截然不同，以下詳細說明。（一）擴增實境教學教具依照學生在擴增實境教學中學習的狀況來看，可以將整個擴增實境教學分成前期與後期來討論，第一次跟第二次擴增實境教學分為前期，第三次到第六次擴增實境教學分為後期。在擴增實境教學前期，學生剛接觸 AR 教學，對教學教具有很大的興趣，會自己拿著圖卡在鏡頭前把玩，而 ADHD 學生對於自己感興趣的事物會表現出強烈的好奇心，所以第一次給學生看 AR 教具時。學生拿著圖卡在鏡頭前玩了 10 分鐘並且作了許多探索，當下就發現了 AR 教具使用上的幾個問題。第一個問題是圖卡使用上的強度不足，研究者原先是使用印表機印出圖卡後對折再用透明膠帶製作保護層，輕輕的拿著便可以正常使用。可是學生一拿到手圖卡就變形彎曲，因為學生一開始並沒有正確的使用觀念加上當時學生情緒興奮，拿著圖卡在玩耍，在鏡頭前快速的移動，所以完全沒有考慮到拿圖卡的力道。即使在研究者教導正確的使用方式後，也常常需要提醒學生要注意力道，所以教學結束後. 49 .

(62) 研究者便將圖卡材質換成質地較硬的西卡紙，也加厚了保護膜的厚度。第二個問題是程式在判斷圖卡時不夠靈敏，最初是因為學生在高速移動下顯示不出來，但是當學生放慢移動速度，還是會有顯示上的問題。因為程式在判別圖卡是先確認圖卡上的正方形外框，如果是圖卡先正面面對鏡頭，顯示出影像後，可以任意旋轉跟移動圖卡，也可以將圖卡傾斜 60 度左右。但若是進入鏡頭前圖卡就有傾斜角度，會顯示不出來需要調整角度，或者是圖卡本身變形導致正方形外框扭曲一樣會造成顯示上的困難，而檔案較大的影像在顯示上較慢也是一個困擾。第三個問題是光線的問題，AR 教具在研究者第一次擴增實境教學時使用上沒有障礙，但是研究者在第二次擴增實境教學時常常會發生影像顯示不出來，需要將圖卡向上傾斜才能正常的顯示影像。一開始研究者以為是在教案製作過程中有瑕疵，深入研究後發現，是因為在第一次擴增實境教學時，戶外的光線透過窗戶照射進房間，增加房間裡的光線所以圖卡能夠清楚地讓鏡頭辨識到。而第二次擴增實境教學時，由於上課時間不同因此太陽照射不到房間裡，導致房間裡光線不足，所以需要將圖卡稍微向上傾斜增加反射的光線。之後的課程都盡量選在採光良好的諮商室裡或是將課桌椅從房間中央移到角落，改變日光燈照射到圖卡的角度。在教學前期除了上述發現到 AR 教具在使用上的問題之外，學生也因為 AR 教具新奇的緣故，在上課的途中會自己拿教具來玩，時不時的在鏡頭前晃一下圖卡或是把圖卡拿去折折看，所以第一次擴增實境教學最後 15 分鐘跟第二次擴增實境教學時，除了安排要給學生使用 AR 教具的時間，研究者是把所有圖卡都收在手上，學生有疑問時便指著螢幕發問。第三次到第六次擴增實境教學是教學後期，此階段學生已經熟悉. 50 .

(63) AR 教具的使用方式，也能正確地使用 AR 教具。所以在教學上便從原本研究者手拿著圖卡對學生教學改成請學生幫忙拿著圖卡或是一起拿著圖卡教學，上課便很自然地增加教學間的互動，而學生有問題的時候也可以直接用圖卡表示出哪個地方有問題，學生也會在授課結束後表達下次上課想看到研究者做怎麼樣的教具。（二）分心行為在擴增實境教學中，雖然學生在前期與後期表現出對教具不同的態度，可是在教學過程中學生對於研究者糾正使用教具的方法，阻止把圖卡當玩具的指令，都快速且聽話的遵守，所以擴增實境教學時並沒有出現大量肢體上的分心行為。而分心行為可分為分心動作(off-task motor)、分心口語(off-task verbal)及分心消極行為(off-task passive behaviors)，以下就學生於擴增實境教學時這三類分心行為進行描述。學生在上課時會出現的分心動作動作有更改坐姿跟把玩手邊物品，當學生遇到艱難的課程內容理解受到阻礙時，會以五秒鐘一次的頻率更換或是調整坐姿兩到三次，不過在更換坐姿時臉都保持看著螢幕或研究者的方向。學生在手邊有小東西，像是筆，圖卡，滑鼠時，會從開始上課後大約十五分鐘左右開始玩弄，附近沒有小物品的話，就玩自己的手或是摳腳。不過在學生出現分心動作時大部分注意力還是在研究者身上，且在聽到感興趣的部分時會自動停下並且坐的更靠近研究者。由於學生在出現分心行為時並不會影響到學生聽課，且會在研究者請他做好或是停止把玩當下就回復常態，加上並不符合在分心行為觀察紀錄表裡所制定的紀錄規範，因此學生在肢體性分心動作的出現紀錄上出現次數少。分心口語為學生主要出現的分心行為，有上課發表與課堂無關的言論跟發出無意義的噪音。研究者通常會於上課前十分鐘到諮商室裡架設. 51 .

(64) 筆電與攝影機，而學生除了午休睡過頭之外也會在上課前十分鐘到達諮商室，在那十分鐘內研究者便會與學生閒話家常。通常都是學生分享他今天或是最近發生的事，像是他媽媽昨天帶她去哪裡玩、今天在學校被同學欺負、或是詢問一些跟同學相處上的問題以及討論電玩，學生在這十分鐘後每次都講得意猶未盡，因此在上課時學生就會想要繼續跟研究者聊剛才的話題。有兩種方式，第一種是先問我說：王哥哥，我可以問你一個問題嗎？第二種就是直接插話。這兩種方式整堂課裡都會出現，並且沒有任何徵兆或是出現時間，學生想到就講，因此這兩種分心行為在整個教學活動裡幾乎都是從一開始上課出現到下課。學生也會在課堂上發出無意義的聲音，有兩堂課學生會在上課的時間哼唱最近很喜歡歌曲的旋律，而其他時間發出的聲音便沒有特別的意義，通常是很想講話又怕講了會被念，就發出聲音過過乾癮。學生在分心消極行為上表現相當少，主要是在上課時用腳或是手碰觸研究者，通常是用腳假裝不小心碰到研究者的腳，或是趁研究者不注意偷偷摸一下研究者的手臂。學生基本上抱著惡作劇的心態，一開始就稍微碰一下，彼此熟悉之後就大力了點，不過只要研究者把腳或是手移開便可以制止學生的行為，只有一次學生當天因為童軍課烤肉老師請喝飲料，心情特別好，碰得比較誇張，符合分心行為紀錄規範。以及上課間會假裝看著螢幕發呆，一般發生在上課三十分鐘後，或是學生午休期間因為被處罰導致沒有睡飽，也會在上課的時候發呆。. 52 .

(65) 第五節綜合討論本研究所指之分心行為主要分為八種，包括上課時的眼睛注視與教學無關的事物（OTT）、眼睛注視與作業單無關的事物（OTW）、未經允許而任意發出聲音或與人交談（TWP）、經允許但發表與課堂無關的事情（TP）、對指令無反應（NR）、離開座位（OS）、干擾行為（DB）及其他（O）八種分心行為。在傳統教學，主要會出現之分心行為由多至少依序為TP（42%）、TWP（35%）、DB（10%）、OTT（9%）、NR（3%）、 OS（1%）。，亦即在傳統教學，受試者最容易出現的分心行為是經允許但發表與課堂無關的事情，其次是未經允許而任意發出聲音或與人交談。在擴增實境教學，主要會出現之分心行為由多至少依序為TP（46%）、 TWP（36%）、OTT（10%）、DB（8%），亦即在擴增實境教學，受試者最容易出現的分心行為是經允許但發表與課堂無關的事情，其次是未經允許而任意發出聲音或與人交談。而綜合傳統教學與擴增實境教學的分心行為，學生在課堂中會出現的分心行為依出現比例由多至少分別為TP（43%）、TWP（35%）、DB 、NR（2%）、OS（1%）共六項。也就是說受試者最（9%）、OTT（9%）易發生的分心行為是經允許但發表與課堂無關的事情，其次是未經允許而任意發出聲音或與人交談。在接受傳統教學與擴增實境教學後，受試者的分心行為出現次數經 C統計分析z=2.86（p﹤.05），達顯著水準，隨堂測驗分數經C統計分析 z=0.13，未達顯著水準。表示受試者在接受擴增實境教學時，其分心行為出現次數減少，隨堂測驗分數則沒有明顯差異。由以上可知擴增實境教學不影響受試者主要分心行為出現比例，且能減少受試者分心行為的出現次數。. 53 .

(66) 根據前四節的研究結果分析，討論如下：（一）分心行為以經允許但發表與課堂無關的事情（TP）出現比例最高傳統教學與擴增實境教學的分心行為，學生在課堂中會出現的分心行為依出現比例由多至少分別為TP（43%）、TWP（35%）、DB（9%）、 OTT（9%）、NR（2%）、OS（1%）共六項。在兩種教學模式中出現最多的也是經允許但發表與課堂無關的事情（TP），出現比例高達43%。由於受試者為注意力缺陷過動中之不專心型，實驗前個管老師也直接點出受試者就是上課非常喜歡插話，所以出現較多說話方面的分心行為。倪偉城(2010)的實驗結果表示出ADHD學生有更多的肢體性分心行為，因為不同ADHD學生也有不同的行為特徵，所也不同學生作結果也不進相同，為本研究受試者之主要分心行為為語言方面分心行為。林湘琪（2009）、邱瑜萱（2004）、洪惠萍（2007）、莊惠婷（2007）、劉瑾珊（2008）、Amato, Hoff,& Doepke,（2006）等人的研究結果顯示 ADHD學生的學習情緒容易受到外在事件干擾，以至於分心行為出現百分比會呈現不穩定的狀態。與本研究結果相反，原因在於本研究每次教學活動皆在封閉的會談室裡進行一對一的教學，可以將外界的干擾降到最低。由以上可知，ADHD學生的學習情緒及外在事件的干擾皆會影響學生的分心行為出現比例，但本研究將上述影響降至最低，故在本研究中 ADHD學生的分心行為出現比例呈現穩定的狀態。（二）擴增實境教學能確實減少受試者分心行為出現次數擴增實境教學與傳統教學之C統計z值達2.86（p﹤.05），達顯著水準，表示受試者在接受傳統教學與擴增實境教學間，分心行為出現次數有顯著的差異，即擴增實境教學分心行為出現次數少於傳統教學分心行為出現次數。. 54 .