擴增實境技術應用於凸版版畫教學之設計研究

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國立台東大學美術產業學系碩士學位在職進修專班碩士論文

擴增實境技術應用於凸版版畫教學之設計研究

研究生：黃郁芳指導教授：施能木

中華民國一○○ 年六月

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博碩士論文授權書

本授權書所授權之論文為本人在國立臺東大學美術產業碩士學位在職進修專班系(所) 組九十九學年度第二學期取得碩士學位之論文。

論文名稱：擴增實境技術應用於凸版版畫教學之設計研究本人具有著作財產權之論文全文資料，授權予下列單位：

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得不限地域、時間與次數以微縮、光碟或其他各種數位化方式重製後散布發行或上載網站，藉由網路傳輸，提供讀者基於個人非營利性質之線上檢索、閱覽、下載或列印。

■同意 □不同意本人畢業學校圖書館基於學術傳播之目的，在上述範圍內得再授權第三人進行資料重製。

本論文為本人向經濟部智慧財產局申請專利(未申請者本條款請不予理會)的附 件之一，申請文號為：＿＿＿＿＿＿，請將全文資料延後半年再公開。

--- 公開時程

立即公開一年後公開二年後公開三年後公開

--- 上述授權內容均無須訂立讓與及授權契約書。依本授權之發行權為非專屬性發行權利。依本授權所為之收錄、重製、發行及學術研發利用均為無償。

上述同意與不同意之欄位若未勾選，本人同意視同授權。

指導教授姓名： (親筆簽名)

研究生簽名： (親筆正楷) 學號：4298006 (務必填寫)

日期：中華民國 100 年 6 月 16 日

1.本授權書 (得自 http: //www.lib.nttu.edu.tw/theses/ 下載) 請以黑筆撰寫並影印裝訂於書名頁之次頁。

2.依據 91 學年度第一學期一次教務會議決議:研究生畢業論文「至少需授權學校圖書館數位化，並至遲於三年後上載網路供各界使用及校內瀏覽。」

授權書版本:2008/05/29

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謝誌

從大學到研究所這六年間的求學過程中，感念諸位師長的諄諄教導，您們的引導與勉勵，得以讓我在美術專業知能上更臻專業與充實，在此僅向所有師長致上由衷的感謝。

在論文研究期間，感謝施能木教授的悉心指導，如果沒有施老師的包容與鞭策，這本論文的完成應該是遙遙無期，而在老師的關懷、鼓勵與耐心的指導下，更讓我獲益匪淺，也是我學習成長最好的典範。在論文口試期間，承蒙本校謝昆霖教授以及台北藝術大學曾介宏教授撥冗審閱，對本文提供諸多寶貴意見與指導，使得本文得以更加完善，在此奉上誠摯的謝意。

感謝我親愛的父母、姊姊，當我壓力大時，您們在背後默默地支持，給予我精神上的鼓勵；當我需要幫忙時，您們二話不說的就跳出來，給予我實質上的協助，您們對我的愛與支持，讓我不怕面對困難與挑戰。

最後要感謝一起學習的同班同學們，雖然大家來自不同的地方、不同的學習經歷與不同的年齡，但卻一同歡笑一同努力，留下了美好的進修時光。

一本論文的完成，承載了許多人的鼓勵與關懷，在此獻上最深的感謝。

郁芳謹誌 2011.06

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中文摘要

擴增實境，這種以現實環境為基礎添加額外的虛擬物件當作輔助的科技已經運用於導覽、展示、醫學、工程…等許多應用面向。

當擴增實境技術的應用已是日新月異之時，在教育方面也有許多人開始研究如何使用擴增實境技術，進而將擴增實境應用到教學教材中，讓人腦與電腦之間可以有更進一步的互動。本研究旨在設計一套教師與學生都容易操作的擴增實境版畫教材，探討數位學習的模式是否能解決當前版畫教學中「版畫教學師資不足」

的困境，讓教師以簡易方便的教學輔助系統進行版畫教學。

本研究探討擴增實境相關研究，進行擴增實境教學系統建置，以 37 位國小藝術與人文教師為對象，利用調查表及實際操作系統的方式，了解受測者對擴增實境版畫教學系統的滿意度，探究擴增實境是否適合應用於凸版版畫教學與系統是否影響教師進行教學之意願。

本研究結果發現以下結論：

1. 擴增實境技術的應用適用於國小藝術與人文領域版畫教學 2. 擴增實境版畫教學系統可以讓教師具有進行版畫教學的正

向意願

關鍵字：擴增實境、凸版版畫教學、數位教材

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Abstract

Augmented Reality( AR) is based on real environment as foundation and plus additional supplement virtual objects which has been used in many aspect of applications such as navigation、exhibition、medical science、

architecture works and so on.

However the application of AR technology changes rapidly day after day, many people also start to analysis how to apply AR technology in

education area, and they try to adopt AR to training materials in order to increasing interactive between human and computer in advanced. This research is focusing on design a set of training material which allow teacher and students can easy to manipulate the AR technology and demonstrate how the digital learning model could be used to solve the difficulty of 「the lack of manpower in engraving education」, and instructor can leverage such kind of teaching supplement system for engraving education in more easier and more convenient way than traditional.

In addition, this research demonstrates AR and its relative

technologies about how to implement AR teaching system, and we have 37 teachers who are teaching art and humanities in the elementary school to manipulate the real

AR teaching system in order to get their feedback through survey which we can realize how the satisfaction they feel for AR engraving teaching system and probe the possibility if AR can be used to in teaching relief printing plate and any impact the aspiration of teaching.

In the result of the research, we have the summary as below:

1. The AR technology can be applied to the teaching of art and humanities in the elementary school.

2. The AR engraving teaching system can positively influence the teaching aspiration.

Keywords: Augmented Reality, Relief print, courseware

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中文摘要...I ABSTRACT...III 目次 ...V 表次 ...VII 圖次 ...IX

第一章緒論... 1

第一節研究動機 ... 1

第二節研究目的 ... 3

第三節待答問題 ... 3

第四節名詞解釋 ... 3

第五節研究範圍與限制 ... 6

第二章文獻探討... 8

第一節擴增實境的技術 ... 8

第二節臺灣的版畫教育課程發展與凸版版畫製作概述 ... 21

第三節擴增實境運用在教學方面的實例 ... 34

第四節數位學習理論 ... 44

第三章研究實施與設計... 50

第一節研究架構 ... 51

第二節研究方法 ... 52

第三節研究工具 ... 54

第四節研究對象 ... 56

第五節研究流程 ... 57

第四章系統實作與結果... 60

第一節需求分析 ... 60

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第三節實作與系統測試 ... 72

第四節使用意見的調查 ... 88

第五節研究發現與討論 ... 103

第五章結論與建議... 107

第一節結論 ... 107

第二節建議 ... 110

參考文獻... 112

附錄一版畫教學使用需求調查表... 116

附錄二 AR 版畫教學系統使用滿意度調查表 ... 117

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表次

表 1 擴增實境顯示技術分類表... 14

表 2 臺灣藝術教育課程發展進程一覽表，吳望如整理... 22

表 3 版畫基本工具... 27

表 4 凸版版畫刻刀介紹... 29

表 5 凸版版畫製成簡介，楊皓鈞，2009... 30

表 6 近年以擴增實境技術應用於教育之相關論文... 41

表 7 需求分析調查表教師基本資料：... 60

表 8 教師有無在藝文課程中進行版畫教學及原因... 61

表 9 學校中的版畫教學資源... 62

表 10 教師認為教學系統所需之功能... 63

表 11 凸版版畫教學基本步驟和 AR 系統功能設計 ... 66

表 12 擴增實境系統軟體需求... 68

表 13 擴增實境教學系統硬體設備... 70

表 14 以 SketchUp、3DS MAX 建立模型與設定動畫 ... 73

表 15 辨識圖卡設計... 74

表 16 系統頁面功能與系統畫面與雕刻刀場景... 83

表 17 系統頁面功能與系統畫面_滾筒場景... 85

表 18 系統穩定評估表... 86

表 19 基本資料統計表... 89

表 20 教師對「可以清楚呈現版畫工具的材質」的看法... 90

表 21 教師對「可以清楚以不同方向觀看各種版畫工具」的看法 .. 91

表 22 教師對「可以從系統中獲得版畫工具的使用方式」的看法 .. 91 表 23 教師對「這種介面讓我更容易了解版畫教學的流程」的看法

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表 24 教師對「教學系統的互動介面簡單易操作」的看法 ... 92 表 25 教師對「以圖卡的方式操作版畫工具令我感到有趣」的看法

... 93 表 26 教師對「使用圖卡時能順利進行動作」的看法... 93 表 27 教師對「使用滑鼠點擊按鈕時，能順利進行動作」的看法 .. 94 表 28 教師對「使用擴增實境系統進行教學會產生較多的師生互動」

的看法 ... 94 表 29 教師對「我可以很快學會如何操作本系統」的看法 ... 95 表 30 教師對「我可以流暢使用本系統而不會發生操作錯誤而中斷」

的看法 ... 95 表 31 教師對「運用教學系統時，不用花很多時間在尋找各項功能上」

的看法 ... 96 表 32 教師對「透過圖卡呈現版畫印製過程，讓我能減少教學時間」

的看法 ... 96 表 33 教師對「這樣的學習活動可以幫助學生學習版畫」的看法 .. 97 表 34 教師對「使用版畫教學系統後，會引起我對版畫教學的興趣」

的看法 ... 97 表 35 教師對「當我進行版畫教學時，我會希望有本教學系統提供我使用參考」的看法... 98 表 36 教師對「當我進行版畫教學時，我會想用擴增實境平台進行教學」的看法 ... 98 表 37 教師對「整體而言，我使用這系統的意願相當高」的看法 .. 99 表 38 教師對系統試用後之意見... 101

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圖次

圖 1 現實與虛擬連續系統關係圖... 8

圖 2 頭戴式顯示技術... 14

圖 3 手持式顯示技術... 15

圖 4 空間式顯示技術... 16

圖 5 擴增實境技術應用於乳房切片... 16

圖 6 使用擴增實境技術修理列印機之實例... 17

圖 7 擴增實境技術在列印機上疊加虛擬的指示... 17

圖 8 擴增實境地磚系統... 18

圖 9 使用手持式顯示器(PDA)進行 AR 火車遊戲 ... 19

圖 11 利用 AR 進行九大行星教學 ... 34

圖 12 觀察地殼與火山變動情況的地球科學教學... 35

圖 13 利用 AR 進行互動式數學幾何立體圖型教學 ... 35

圖 14 未辨識與辨識正確注音符號後產生的不同虛擬人物圖形 ... 37

圖 15 利用 AR 製作概念圖，進行自然科教學 ... 38

圖 16 擴增實境英語教學過程... 39

圖 17 研究架構圖... 51

圖 18 雛形開發法之實施圖... 52

圖 20 平面書籍分區介紹... 67

圖 21 系統硬體運作配置圖... 70

圖 22 單一模型(無骨架)匯入 Quest3D... 76

圖 23 設定模型位置、方向和大小的 Motion 模組... 76

圖 24 單一模型(動畫)匯入 Quest3D... 77

圖 25 Lighting Studio AR 模組 ... 77

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圖 27 AR 版畫教學系統首頁 ... 80

圖 28 刻刀頁面系統圖轉盤按鈕... 81

圖 29 頁面系統圖面轉換設定... 81

圖 30 畫教學系統頁面配置... 82

圖 30 AR 版畫教學系統_滾筒使用方式頁面系統建置 ... 84

圖 31 版畫壓印機頁面... 86

圖 32 教學手冊示意圖... 87

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第一章緒論

本章共分五節，第一節敘述本研究的動機，第二節說明本研究之目的，第三節為本研究之待答問題，第四節為本研究的名詞釋義，第五節為本研究之研究範圍與限制，茲分別說明如後。

第一節研究動機

擴增實境(Augmented Reality，AR)是虛擬實境的延伸應用，然而不同於虛擬實境的完整建構虛擬世界，擴增實境是以現實環境為基礎添加額外的虛擬物件當作輔助構成所需要的內容，目前已經運用於輔助教學、導覽、展示…等許多應用面向。

要達到擴增實境的虛實結合，使用者必定得透過某種裝置來觀看。早期的研究主要是透過 HMD〈Head-Mounted Display；頭罩式裝置〉，技術分為光學式〈Optical〉與影像〈Video〉兩種。現今因經濟與方便的因素，擴增實境已漸漸推廣至單機下載程式即可在顯示器上呈現 AR 的效果，甚至只要一台具電腦運算功能的智慧手機就可以運用內建攝影機於螢幕上看到由電腦處理好、已經虛實結合的影像。

在 AR 技術逐漸融入生活之際，若能將此技術應用於教學，不但能增加學生與教材互動的樂趣，也可以運用 AR 技術的特性解決當前教學中遇到的問題。

以版畫教學為例，當前一般中小學教師大多以口語敘述或以平面圖示進行版畫雕刻工具、壓印機與印製版畫流程的教學，在需要確實了解版畫製作過程的空間概念時，只透過口述過程或螢幕呈現平面教學流程並無法滿足教學者與學習者的需求。

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相對的，若能善用並整合嶄新電腦技術必能強化並改善一般中小學之版畫教學如：空間大小比例之概念模糊、真實空間感缺乏、各角度關聯性須靠想像達成等問題；避免學習者對於真實空間資訊產生認知上的誤差。多媒體以及電腦技術除了呈現版畫製作工具真實面貌外，在溝通傳達上多媒體也具備將教學過程相關資訊豐富呈現的優勢；當前的多媒體技術發展迅速且種類繁多，而在傳達教學訊息上常會發現與使用者互動功能設計上並未完全，尤其是溝通介面以及功能介面操作上，造成使用者於使用過程中產生阻礙而造成不愉快的使用經驗，因此數位教學介面也必須針對新媒體特性而做些改良，因為數位教學介面設計不僅僅只是多媒體設計的一環，更應強調以「學習者」

為核心的概念，以「人」為根本的原則，如何運用創新之科技傳播媒體使數位教學扮演克服時間、空間之重要角色外，並逐漸轉向以「學習體驗」為核心之目標勢必將是值得持續探討的一個重要課題。當教師進行版畫教學時若能運用擴增實境讓學習者透過簡易的互動工作清楚了解版畫印製的工具與流程，那麼對於偏鄉地區、教學環境中無相關師資或無購置大型版畫壓印機的學習者而言，是既省時又省錢的學習方式。

本研究將擴增實境應用於凸版版畫教學，探討擴增實境技術在版畫教學應用發展的可能。

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第二節研究目的

擴增實境可以讓使用者進行移動或轉動來觀看虛擬 3D 物件或虛擬資訊，以增進使用者的趣味性，本研究係透過擴增實境的特性，觀看虛擬物件中的空間比例、使用工具模擬動作等，是一套能與使用者進行即時互動立體影像的教學資訊系統。

本研究將設置擴增實境設備，透過此設備，學習者可以觀看版畫雕刻工具與印版機於真實空間中的景象，強化平面展示的資訊，模擬製作並印製版畫。

根據研究動機，本研究之目的如下：

一、探討擴增實境技術的發展現況與應用。

二、探討擴增實境技術應用於版畫教學對教師教學意願之影響。

第三節待答問題

根據研究動機與目的，本研究探討的問題如下：

一、擴增實境技術的原理、發展性與互動方式有哪些？

二、擴增實境技術運用於教學的實例有哪些？

三、擴增實境技術如何應用於版畫教學？

四、藉由擴增實境技術是否能提升教學者進行版畫教學的意願？

第四節名詞解釋

一、擴增實境

擴增實境是一種實時地計算攝影機影像的位置及角度並加上相應圖像的技術，這種技術的目標是在螢幕上把虛擬世界套在現實

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世界並進行互動。擴增實境可以讓使用者看到現實環境及現實環境中的虛擬物體，因此，擴增實境是增進現實環境而不是完全以虛擬物件取代現實。

本研究所指擴增實境是指利用視覺感知，設計一組將虛擬影像與真實環境結合的教學系統，以電腦螢幕輸出虛擬影像並投射至大型螢幕上，讓使用者操作實物來控制虛擬物體，從互動過程中獲得學習資訊。

二、數位教材

透過資訊技術來處理與呈現的內容常被稱為「數位內容」

(digital content)，專門用來輔助與引導學習的數位內容就可成為數位教材。內容與教材的價值在於，教材必須經過教學設計才能發揮作用，達成教學目標，因此，數位教材教是一種教材，只是這種教材的製作、處理、傳遞與使用都與資訊科技有著密切關係。(顏春煌，2006，空大學訊)

本研究所指數位教材以增進教學者與學習者的互動為主要目的，以擴增實境技術作為主要的設計工具，讓教學者能藉由資訊科技融入教學而獲得更佳的教學教材。

三、凸版版畫

版畫、英語為 Print，即「複印」之意；中文稱「版畫」有「以版作畫」之意，也就是活用印刷技法而製得之圖畫，它具有間接、

複數、輕便、平面等特性。版畫的技法眾多，但主要分為凸版、凹版、平版、孔版四種類型（呂燕卿，1992，74）。本研究以凸版版畫作為系統設計的主體，凸版版畫是指經雕刻後的版面，在凸部上油墨，拓印在紙上的版畫。

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第五節研究範圍與限制

一、研究範圍 (一) 教學內容

本研究的教學內容實施於國小藝術與人文版畫教學，因國小階段之版畫教學範圍為凸版版畫的教學與製作，因此本研究 AR 之教材範例以凸版版畫製作流程為設計範圍。

(二) 使用對象

本研究的使用對象為國小藝術與人文領域-視覺藝術科教師。本研究受測者為台東縣國小階段學校，有教授藝術與人文領域之教師 37 名，年齡不限制。根據教師本身經驗、概念，

提供教學系統的服務，以滿足其教學時的需求。

(三) 軟體方面

在建構模型的成本及簡易度需求考量下，本研究所使用的軟體為 Google 所開發的 Sketch Up 為模型建置軟體，並因系統所需的功能性與互動性而選擇以 Quest 3D 作為系統建置的基礎。

二、研究限制 (一) 教學內容的限制

各種教師的教學活動均可以選用適合的教學媒體來提升學生學習效果。以藝術與人文領域而言，課程包含視覺、音樂、

表演藝術，可規劃不同教學內容。本研究主要針對視覺藝術教材與擴增實境技術結合使用之可能性，但礙於時間、人力及經費因素，無法針對藝術與人文領域各單元的教材逐一設計，謹從中選擇「凸版版畫教學」為主題，設計版畫製作流程之教材。

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本研究因使用擴增實境技術作為教學媒介，因此在硬體設施方面需使用資訊化設備，教室中需配有投影機、螢幕、電腦等硬體設施，另外，擴增實境需要立即性的運算，因此電腦之處理器不可少於雙核心，以免造成圖形辨識與方位追蹤運算的延遲。

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第二章文獻探討

自 Azuma（1997）開始發表有關過增實境的相關研究之後，擴增實境技術的應用已是日新月異，在教育方面也有許多人開始使用擴增實境技術，將擴增實境應用到教學教材中，讓人腦與電腦之間可以有更進一步的互動。

所以本章節以擴增實境為基礎，並研究擴增實境應用於教學上的案例。本章分為四小節，第一節為對擴增實境的概述與其發展及應用，第二節說明凸版版畫的基本工具和表現技術，第三節探討現今國小視覺藝術課程中版畫教育的發展與遭遇到的困難，第四節為擴增實境技術應用於教育的案例。

第一節擴增實境的技術

一、擴增實境概念與發展

1994 年保羅·米爾格拉姆（Paul Milgram）和岸野文郎（Fumio Kishino）提出的現實-虛擬連續系統（Milgram's Reality-Virtuality Continuum）。他們將真實環境和虛擬環境分別作為連續統的兩端，

位於它們中間的被稱為「混合實境（Mixed Reality）」。其中靠近真實環境的是擴增實境（Augmented Reality），靠近虛擬環境的則是擴增虛境（Augmented Virtuality，AR）。

圖 1 現實與虛擬連續系統關係圖，圖片來源：Paul Milgram 等人，1994 AR 是指可以將虛擬資訊投影疊加到感受者知覺中的電腦顯示器，大多數 AR 研究都集中在「透視」裝置，最原始的方式是將透

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視裝置戴在使用者的頭部，把圖像和文字加到使用者觀察周遭環境所產生的畫面上。AR 系統會追蹤使用者頭部的位置與方向，讓系統中以人工製作的虛擬物能疊加到使用者所看見的真實世界中。透過這種稱為「登錄」的程序，繪圖軟體可以加上一些東西，例如把一個三維的人物影像放在一個真實的迷你平台上，而且隨著使用者，還要讓這個虛擬茶杯固定在那個位置。AR 系統採用某些和虛擬實境（virtual reality, VR）一樣的硬體技術，但其中有一項根本的差異：VR 企圖取代真實的世界，而 AR 卻是在實境上擴增資訊。

根據定義，AR 系統中的透視顯示器必須能呈現虛擬與真實資訊的結合。雖然這類顯示器可能是手持式或固定式，但最常見的還是戴在頭上。把顯示器放在眼睛前面，原本很小的螢幕可以製造出大影像的效果，這種顯示器通常稱為「頭戴式顯示器」（head-mounted display, HMD）。

這種裝置可分為兩大類：光學式透視以及視訊式透視。製造光學透視顯示器的一種簡單方法，就是利用分光鏡（beam splitter，一種半鍍銀的鏡子，既能反射光也能讓光穿透）。把分光鏡擺在使用者眼前的正確方位，就能使電腦顯示器的影像反射進入使用者的視線，又仍然能讓周遭環境的光線穿透進來。這類分光鏡也稱為「合併器」，早就應用在戰鬥噴射機飛行員的抬頭顯示器上（它會把儀表數據投影到擋風玻璃上，近來也有些豪華汽車開始使用這種裝置）。在分光鏡和電腦顯示器之間放幾個透鏡，即可調整影像的焦點，使它看起來像是隔著某個舒適的觀察距離。如果左右眼各有一組顯示器與透鏡，就可以產生立體的視覺效果。

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視訊式透視顯示器則恰恰相反，它使用原本為電視特效而開發的視訊混合技術，把頭戴式攝影機傳來的影像與合成的圖像結合。

合併後的影像通常會呈現在一個不透明的頭戴顯示器上。透過精細的設計使攝影機定位，讓它的光徑非常接近使用者眼睛的視線，因此能模擬使用者通常會看到的影像。就像光學式顯示器一樣，只要左右眼各有一套系統，即可提供立體視覺。

視訊式透視顯示器使影像結合的其中一種方法，就是使合成的圖像與某個預留的背景相抵消，把攝影機傳來的像素一個接一個與合成圖像的對應像素進行比對。當來自電腦合成圖像的某個像素為背景顏色時，顯示器就出現攝影機影像的像素，反之則出現合成圖像的像素，此時圖像會遮住後面的真實物件。或者，各個像素所儲存的資訊也可以利用各自不同的頻道，指示應該由虛擬資訊決定的像素比例，而這種技巧也可以用來顯示半透明的圖像。同時，如果系統可以判斷真實物件與觀察者的距離，則電腦繪圖的演算也能產生出真實物件遮住遠處虛擬物件的幻覺。

這兩種透視顯示器的設計各有優缺點。光學式透視顯示器系統的使用者，可以看見絕對清晰的全視域真實世界；但現有光學式透視系統中的覆蓋圖像仍然是透明的，因此不能完全遮住後面的實物，於是在某些背景之下，疊在上面的文字看起來會很吃力，而且這種三維圖像可能無法製造出足以亂真的幻覺。此外，使用者看實體物件時，眼睛視物件的距離而聚焦其上，但看虛擬物件時則完全聚焦在顯示器平面上。這就表示，原本打算讓某個虛擬物件與某個真實物件在同一個位置，這種投射方式也許就幾何學來說是正確的，但使用者可能無法同時聚焦在這兩個物件上。

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在視訊式透視系統中，虛擬物件可以完全遮住實體物件，而且可以用各式各樣的繪圖效果來和實體物件結合。眼睛對虛擬和實體物件的聚焦方式也沒有差異，因為使用者觀看時，兩者在同一平面上。然而，現有視訊技術仍有其限制，它所呈現的真實世界的視覺品質還相當差，甚至會降到合成圖像的水準，只為了讓虛擬和實體的所有視覺焦點都在相同距離上。目前，攝影機和顯示器的品質仍然比不上人類的眼睛。

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二、擴增實境的應用技術

擴增實境應用技術有多種主題，分別為：圖形產生系統，追蹤技術，互動技術，顯示硬體技術，行動裝置應用，技術輔助領域應用等等。而其中有三個主要研究的核心技術主題，是在最近擴增實境的研究中較為廣泛探討，分別是下列三個主題：Tracking(追蹤)，

Interaction (互動)，Display(顯示)。

(一) 追蹤技術(Tracking Techniques)

擴增實境中的追蹤技術是指一個觀看者在若是改變他觀看所在的位置，則在圖形或是顯像中可以反映出他改變中位置的內容。目前在 AR 的應用中，追蹤技術在研究上尤其熱門，

在應用上尤其結合追蹤技術於智慧型手機中的應用程式為最多，因為智慧型手機結合了全球定位系統的優點以及高移動性的特性，使得追蹤技術相當適合應用在手機上。而在追蹤技術中，分別有下列三種開發技術：

1. 感測器追蹤(Sensor-Based Tracking Techniques)

感測器追蹤技術其原理就是基於如磁場感應器，聲音感應器，超音波等感測器，來做為 AR 裝置追蹤的定點。感測器追蹤技術有優點也有其缺點，完全是依照感測器的類型或測量的物理特性有關；例如磁場感應器有很高的更新率，但是磁感器很容易被鄰近的磁場所干擾，準確性就會下降。近年來的研究大多在室外定位上發展，或是組合不同類型的感測器（SENSOR FUSION），增加系統的強健度與準確性，也有透過整合出感應器的網路來增加準確度。

2. 視覺化追蹤(Vision-Based Tracking Techniques)

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視覺化追蹤技術就是利用攝影機或是相機鏡頭，利用影像處理技術去計算鏡頭到真實世界物件的相對距離。比起感測器追蹤，視覺化追蹤的誤差較為小且精準，而視覺化追蹤也是現在擴增實境應用裡主要的技術。而在這部份的研究裡，大多數都是在探討電腦視覺的方法；在追蹤技術中的電腦視覺化裡，可以分成兩種：feature-based 以及 model-based。

3. 混合追蹤(Hybrid Tracking Techniques)

在某些研究或應用中，視覺化技術沒有辦法提供一個強健的追蹤解決方案時，混合追蹤技術就誕生了。混和追蹤技術其實就是結合了視覺化與感測器，為了就是增加追蹤的準確度與最小化的誤差，例如結合 GPS 與電腦視覺處理的 AR 追蹤系統。

(二) 互動技術(Interaction Techniques)

互動技術就是指使用者如何與虛擬的內容來溝通或互動。如何讓 AR 變得更有趣?答案就是透過 AR 技術來與現實環境的互動模式；而讓應用上的互動變得相當自然且直覺成為了未來商業化及產品化的重要課題。這種新一代的人機介面互動，必須讓使用者與 AR 之間的介面達到無縫式的溝通與直覺式的操作，與虛擬內容進行互動；而在不同的應用下，如社交或是追蹤，另一方面須考量的是虛擬內容如何適當的呈現，可能會改變未來一些人與環境或是人與人之間的互動方式。

(三) 顯示技術(Display Techniques)

前面提及擴增實境顯示技術中最常見為頭戴式的顯示技術，但因時空及背景的不同漸漸發展出多元的顯示技術。

Bimber 與 Raskar(2005) 將擴增實境應用技術分為頭戴式

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空間型(Spatial)顯示技術，整理如下表：表 1 擴增實境顯示技術分類表

頭戴式顯示型：影像透視型、光學透視型頭戴式投射型

頭戴式顯示技術

視網膜式顯式型影視透視式顯示型手持式顯示技術

光學透視式顯示型螢幕影視透視顯示型空間光學透視顯示型空間型顯示技術

空間投影式顯示型

1. 頭戴式(Head-Attached)顯示技術

頭戴式顯示器是 AR 系統中最常見的，它的透視顯示器能呈現虛擬與真實資訊的結合。此種裝置又可分為二大類：

(1) 光學式透視：

如以往常見戰鬥機飛行員的抬頭顯示器，將虛擬疊像在實際事物之上。(2) 視訊式透視：

虛擬影像與實際事物結合於顯示器上。

圖 2 頭戴式顯示技術，圖片來源：

http://sa.ylib.com/read/readshow.asp?FDocNo=67&CL=4

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2. 手持式(Hand-Attached)顯示技術

手持式的顯示方式現今發展越來越多元，且越來越方便，從以前笨重的裝置演變成隨身可攜帶式的產品，智慧型手機的運用便是一例。

圖 3 手持式顯示技術，圖片來源：

http://mmdays.com/2009/09/25/augmented-reality-for-dummies/

3. 空間型(Spatial)顯示技術

空間型顯示技術與前述二種顯示方式的不同之處在於使用者與顯示系統是分開的個體，利用投影機將虛擬影像投射至空間中，這種顯示方式可多人同時觀看使用，而非個人化的專屬工具，因此可以形成合作性的工作團隊。

2009 年美國 MIT Media Lab（麻省理工學院媒體實驗室）

的學生 Parnav Mistry，發明了一項結合實體世界和虛擬世界的科技─第六感裝置(The thrilling potential of SixthSense technology)，不必使用獨立的顯示器，而是將顯示的資訊和使用者的感官結合，可攜式的數位裝置可以將任和平面當作顯示空間，創造出嶄新的空間型顯示技術。

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圖 4 空間式顯示技術，資料來源：Parnav Mistry，2009 三、擴增實境之應用實例

(一) 應用於醫學上

擴增實境運用於醫學上時，可透過擴增實境將組織模型投射疊加至使用者觀看的人體上，可協助使用者能更為精準的判斷人體內部構造之方位，例如在手術房裡應用擴增實境來為手術過程提供人體內部構造的虛擬影像顯示，圖 5 便是將乳房的肌肉與切片時應導入的切口以擴增實境的方式投影至病患身上。

圖 5 擴增實境技術應用於乳房切片，資料來源：Azuma, 1997 (二) 硬體安裝與維修

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當擴增實境技術應用於應體安裝與維修時，使用者可以藉由擴增實境的技術一步一步按照指示完成工作，讓使用者不必再浪費翻閱說明書的時間，而是將步驟和指示投射至現實場景中，更能加快工作的速度與減少失誤的機會。

圖 6 使用擴增實境技術修理列印機之實例，資料來源：Azuma, 1997

圖 7 擴增實境技術在列印機上疊加虛擬的指示，資料來源：Azuma, 1997 (三) 應用於建築材料上

位於加拿大蒙特利爾市的麥吉爾大學（McGill

University）的研究人員們最近開發出一種地板磚，這些地板磚可以模仿沙地、雪地、草地的環境（包括視覺、聽覺、感覺

(36)

等）。這些地磚可能被用於一些擴增實境的應用，包括電話會議、遠距培訓、遠距醫療等等。

這個地磚系统是由虛浮在一個平台上的一些可變形的盤子组成。在盤子和平台之間有很多用於感使用者腳部力量的感應器。這些盤子可以震動，以模擬步入不同環境中的感覺。還有一個從上到下的投影與一個揚聲器，用於對使用者產生聽覺與視覺的回饋。

此系统還能被用作一個巨型的由腳控制的觸控螢幕，例如，可以用作導覽工具投射在建築物大廳或者公共廣場的巨型地圖。同時還能被用於遊戲和娛樂之中，增加人機之間的互動性。

圖 8 擴增實境地磚系統，圖片來源：McGill University (四) 應用於遊戲上

近年來擴增實境的發展愈趨成熟，應用的面向也愈來愈多，在遊戲應用方面，傳統的遊戲只限於展現在電腦螢幕上面，相對的減少人性化的互動，擴增實境的技術除了可將現實

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物品隨意融入遊戲中，也漸漸普及至使用者隨身攜帶的 PDA 和手機，也成為流行的趨勢。

圖 9 使用手持式顯示器(PDA)進行 AR 火車遊戲，參與者可利用圖卡變換遊戲場景。

(五) 應用於導覽系統

AR 應用於導覽系統的案例愈來愈多，主要是因為 AR 系統可以讓使用者藉由三維的物件和真實場景互相配合以增進空間感，進而對所觀看的場景產生認同與易辨認的效果。導覽系統可分為展示型的物件導覽，通常可見於博物館展示館內蒐藏，另有用於地圖導覽，可進行地點搜尋，常見於建築物或或某一特定地點之路徑搜尋與導覽，例如 iphone 導覽系統。

圖 10 iphone 的應用程式用於搜尋所處街市的資訊，資料來源：

http://www.youtube.com/watch?v=U2uH-jrsSxs&feature=player_embedded

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四、小結

擴增實境發展至今已經歷數十年，與虛擬實境不同之處在於擴增實境將現實生活的真實場景納入使用者的感知中，在真實場景中疊加虛擬物可以讓使用者對空間的感知更為明確，應用上也比虛擬實境更為廣大，舉凡食衣住行育樂皆可見擴增實境融入之痕跡，，

因此我們可以預測擴增實境將會成為未來生活中不可或缺的技術。

本研究藉由擴增實境可即時將步驟、說明指示與系統畫面結合的特性，讓教師在進行版畫教學時不用攜帶教學流程的說明書或課本，能減少教師進行教學的時間。除此之外，擴增實境系統可以讓使用者將虛擬物品疊加至現實場景之中，本研究也將利用此點將過去學校無法購置的大型器具，以虛擬模型的形式融入教學環境中，

讓使用者不須擁有真實的版畫壓印機也能體驗在教室中進行版畫壓印的真實感。本研究系統同時使用圖卡顯示的模式，以遊戲式的變換卡片模式進行教學活動，讓教學者與學習者能藉由擴增實境教學系統產生更多互動。

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第二節臺灣的版畫教育課程發展與凸版版畫製作概述

一、臺灣的版畫教育課程發展 (一) 臺灣藝術教育與版畫課程之關連性

在 1960 年代，李德（Read）和羅文費爾（Lowenteld.V）

的思想主導了「創造性」美勞教育的發展，到了 1970 年代後期，艾斯納（Eisner）的教育理論又將臺灣藝術教育導向「品質美感」的教學模式，其後到了 1980 年代，艾斯納和葛利爾

（W.Greer）及察布曼（L.Chapman）提出了 DBAE 的教學，

在臺灣掀起了以「學科為主的美術教育」風潮，迄今為主這三種教學模式仍影響了臺灣藝術教育；1990 年代，許多歸國學人又將後現代主義的思潮帶回臺灣，這種先解構再建構的思想也影響了臺灣藝術教育的質變，因此今日臺灣的藝術教育充滿了變數，也充滿了無限的生命力及各種可能性，並極富藝術實驗精神。以下從吳望如(2007)所整理的表中，大略可看出臺灣近半世紀的藝術教育課程發展，以及它和版畫課程之間的關連性，其發展進程如下：

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表 2 臺灣藝術教育課程發展進程一覽表，吳望如整理

年代課程名稱課程特色版畫的教材

民國 38 年小學課程標準試行 2 年民國 41 年國民學校課程

標準

美術課程啟用 1949 年之舊標準

1.在教材綱要中加註了教學要點，計 17 條，其中第 4 條第 6 點：「在印刷工業的設計中，教學書報、雜誌、卡片張貼其他印刷品所連帶的圖案問題」

2.在 11 條中：「美術的發表，除繪畫剪貼外….，或雕刻紙板、木板等，練習簡單的印刷」

3.這是版畫一詞首次出現在國小美術課程標準中，並將它歸納為「圖案」

教材中的一項民國 51 年國民學校中、高

年級美術課程標準

課程區分為 1.繪畫 2.美術設計 3.版畫 4.雕塑 5.欣賞

將版畫教學從「圖案」教材獨立出來，並將它列入「繪畫」教材的範圍在課程中可以見到版畫單元版畫單元約佔教材的 5%~10%

民國 57 年國民小學中高年級美術課程暫行課程標準

同上大致與 1962 年雷同

民國 64 年國民小學美勞課程標準

1.將課程分為四大類：

-繪畫 -工藝 -設計 -雕塑 2.將美術與勞作合併成為

「美勞科」

版畫歸類在繪畫之中，將版畫分為

「寫意發表」、「寫生發表」兩項版畫的教學時數提升，單元增多

民國 82 年國民小學課程標準

將課程區分為三個主軸：

①藝術創作

②藝術欣賞

③生活與實踐重視審美藝術教育開放課本的發行，由「統編本」改為「審訂本」

1.版畫課程出現在每一個審訂本的單元中仁林出版社的課本中，每學期均出現 2-4 個版畫單元。

2.版畫教學之補充教材、錄影帶、

VCD、DVD 開始大量出現。

3.台北縣政府開始辦理「藝術饗宴藏書票展」，推展版畫藝術教育。

民國 89 年九年一貫課程綱要（2000 年公布為暫行綱要，2003 年才確定為綱要）

將美術、音樂、表演藝術合併為「藝術與人文」課程中有三個主軸探索與表現審美與理解實踐與應用

版畫的教材大幅縮減，不利兒童版畫教育的推廣課程綱要並非課程標準，因此各校有較大空間可以發展

「學校本位課程」

(41)

從以上列表可以看出，在臺灣的美勞教育中，「版畫」被大幅度的推廣並在課程中實施是在 1975 年（民國 64 年）之後，尤其到了 1993 年（民國 82 年）新課程實施時，版畫才開始蓬勃發展。

(二) 臺灣視覺藝術課本中的版畫單元探索

臺灣國小視覺藝術教育課程標準，自 1952 年實施以來，

歷經了多次修改，版畫教學單元由少量逐漸增加，並且更加多元，這其中不乏許多推手在其中努力推廣，也因為如此，臺灣的版畫藝術教育才有今天多元的面貌呈現。在 1954 年出版的

《國民學校叢書》中，版畫被列在「圖畫技法」之中，由臺灣前輩畫家暨藝術教育家李澤藩先生介紹了「吹霧法」、「複寫紙複寫法」、「蠟紙轉寫法」、「濕水法」、「糊圖案法」、「捺印法」

六種版畫技巧；1959 年由國立教育資料館所出版的《國民學校各科課程之研究》一書中，將美術科的教材範圍分為：繪畫、

圖案、雕塑、手工藝、欣賞等五項，而版畫則歸屬於「圖案」

項下，書中六個學年計介紹了：「蓋印版畫」、「切雕蓋印版畫」、

「木版畫」等技巧；由上述兩個例子不難發現，在 1959 年之前，版畫的教學內容是相當簡單且缺少變化的。

到了 1962 年，頒行了「國民學校中高年級美術課程標準」，將版畫從圖案教材中拉出，而改列入「繪畫」教材中。

這個時期版畫約佔美術課程的的 5%~10%，教材內容則列出了

「紙版畫」、「黏土版畫」、「木刻版畫」及「磚瓦版畫」；1968 年，教育部又頒行「國民小學中高年級美術課程暫行課程標

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準」，版畫並無太大的變動，但內容增加多項版畫類別，也介紹了「單刷版畫」及「孔版畫」。

1975 年所頒行「國民小學美勞課程標準」沿用達十九年之久，在教學指引中將版畫分為「寫意發表」及「寫生發表」

兩類，從一年級至六年級均訂定出版畫教材項目，「美勞科」

一詞也是在這時期決定，低年級每週授課 80 分鐘，中、高年級每週授課 120 分鐘。臺灣的美勞教育在這時期開始正常化，

版畫也因教學指引中幾乎每一冊均有詳細介紹，而開始受教師重視，再加上此時廖修平教授回國推動現代版畫，且由國立新竹師專所培育出的美勞師資科陸續畢業，投入教學行列（第一屆即在 1975 年畢業），臺灣的版畫藝術教育從這時期開始茁壯，當時南部有潘元石老師、林智信先生大力推展兒童版畫教學，北部則有廖修平教授培訓種子教師，臺灣的國小美勞課程在此時顯得多采多姿。

1993 年實施的課程被稱為「新課程」，一改以前注重「創造性美術教學」走向，在教材綱要中特別強調「審美的教學」，

並將表現的教材區分為「心象表現」、「機能表現」二種，最重要的是打破已實施近二十年的創作表現分類－「繪畫」、「雕塑」、「工藝」、「設計」。認為創作不應分類，每個孩子都可依自己的興趣選擇自己的創作方式，在此前提下，教材的內容顯得更加多元且豐富，加上課本開放由民間編輯，因此版畫教材在每一個審訂本版本中，都出現得相當頻繁。

2000 年，臺灣開始實施九年一貫課程，這次課程改革變動相當大，對所有教師而言，是一項教學方式的改變，在教材

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的編輯上更具挑戰性。由於音樂、美術及表演藝術在課程上合而為一，且原本該有的五節課 200 分鐘的藝術課程（美勞 120 分鐘，音樂 80 分鐘）縮減成 120 分鐘（美勞、音樂及表演各 40 分鐘），美勞教學在空間上明顯的受到擠壓，因此版畫在課本中出現的單元也明顯的減少很多，這項轉變讓原本已經開始蓬勃發展的版畫教育受到相當大的打擊，尤其指導版畫需準備相當多的器材與工具，加上印製完的收拾工作相當繁瑣，要在短短的 40 分鐘內上完一堂版畫課，實有困難。但幸好九年一貫課程強調的是「綱要」精神而非「標準」，因此只要能符合綱要中的各項精神，學校也可以自編教材，實施本位課程，因此相對的，若學校想發展版畫特色，只要學校中的教師、行政人員、家長達成共識，可說更加容易建構版畫本位特色。

(三) 臺灣兒童版畫藝術教育面臨的困境 1. 九年一貫課程的實施

九年一貫課程是臺灣近幾十年來課程改革、課程綱要變動最大的一次，尤其將「視覺藝術」、「音樂」、「表演藝術」

合併成為「藝術與人文」領域課程，使得原本各自獨立的課程，必須統整在一起，進行「合科教學」、「統整教學」、「協同教學」等，因此在教師專業能力尚未健全下，版畫教學不但在課本中失去蹤影，更被基層教師所遺忘，再者由於科目合併，視覺藝術每週平均只剩一堂課（40 分鐘），版畫的單元又更加不易進行，因此下一次課程改革宜重新檢視此一問題。

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2. 班級人數仍然偏高

目前在臺灣，小學中的班級人數標準仍為一班 32 人，以這樣的人數但只有一位教師要執行整個版畫課程，包括製作、上墨、印刷、收墨….等過程，相當不容易，根據蘇錦皆調查顯示，大多數的美勞教師認為實施版畫教學最適合的上課人數為 16-20 人，藝術教育大師艾斯納（Eisner）也認為：

班級人數過多不但增加教師工作量，也是學校改革的一大阻力。臺灣目前面臨「少子化」的趨勢，出生率已名列全世界倒數第四名，相信若能利用此趨勢，降低班級人數，教師必定會較樂意實施版畫教學。

3. 版畫教學師資仍嫌不足

雖然現在已有許多教師投入版畫教學，但版畫的技巧需要多年培養，各校雖有藝術與人文教師，且各師範學院亦有視覺藝術師資的培養，但版畫通常只列為選修課程，因此喜愛並投入版畫教學的老師，以整體比例上來說仍嫌不足，這一點尚需努力。

4. 材料取得不易

在兒童版畫教學中，除了紙版材料容易取得外，大多數的版材都必須到特定廠商處或美術專門店才可購得，而這些店在台北縣市都不算普及，更不用說是中南部地區，因此如何將版畫材料普及化，讓每個人都可以方便購得材料，亦是當務之急。

5. 專業器具購置不易

現今兒童版畫教學皆屬簡易教學，學校若無推廣課程並無法購置專業印製版畫大型器材，因此學童若要認識專業器材大多以圖片作為辨識教材，因此對於版畫學習產生不利因素。

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二、凸版版畫製作概述 (一) 凸版版畫的工具

凸版版畫因媒材的不同有許多特有的製作方式，工具也因應版材的不同而有許多變化，以一句話簡單說明就是「木刻版畫基本上是結合了繪、刻、印三種不同的藝術領域，再重新出發所形成的新的藝術創作行為」(馬銘浩，1998)其中可見凸版版畫的製作包含三個部分：1.構思草圖 2.選擇適當版材將草圖刻於所選版材之上 3.滾上油墨進行壓印的動作，將畫面印於紙張上。筆者參考廖修平(1999)的著作，將版畫製作過程中會使用到的基本材料和工具列表於下：

表 3 版畫基本工具工具名稱功能

版材版畫製作的基底材，其大小即為畫面之界限。

刻刀

刻刀為形成版畫畫面的工具，依不同的刀型有不同的功能，形成不同的線條肌理。

顏料將版畫畫面呈現於紙張上的媒介，依版材的不同分為油性與水性二種。

紙張刻印完整的版材經過顏料的上色後，印製於紙張上，成為一張完整的作品。

1. 版材

凸版版畫的版材眾多，發展最早也是中國古時最常使用的版材即為木板，木板中又分為紋理組織疏鬆的木板如杉木、松木，過於堅硬的木材如酸枝、雜木，但過與不及皆非適合的材料，最好選用介於兩者之間而韌性較佳者如：櫻木、

黃楊木，三夾板、蔗板硬度夠，也是易刻耐刷的木板板材。

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現今因應時代便利需求，橡膠板的使用應運而生，橡膠板較木板柔軟有彈性、可耐水，適合做入門的基礎，但沒有木板的紋路肌理，紙板則是在教學時較簡易的板材，便宜也較易取得，但重複使用性不高，保存也較不容易。

2. 刻刀

凸版版畫的刻刀主要有三角刀、圓口刀，平口刀與斜口刀四種，市面上販售的刻刀組大多也以這四種刀種為主，學生用刀有時甚至只以圓口刀和三角刀配合即為一組，若有需要也可自治不同形狀的刀具，其餘可以表現出特殊效果的工具如釘、錐、砂紙等工具，皆可以畫面表現需要自行使用。

上述四種主要刻刀形狀、表現及使用方法整理如下表。

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表 4 凸版版畫刻刀介紹

種類三角刀圓口刀平口刀斜口刀圖例

功能適合雕刻直線條或纖細的線條，產生俐落銳利感

剷除大面積時使用，U 字口可在畫面營造柔和感，淺刻時與平口刀作用相同

用於切割垂直的地方，可做大面積圖形，並可剷平凹凸不平處

可產生流利有變化的點、線、面，可做修版用

呈現效果

3. 顏料

版畫的顏料因其製作方式分為水性及油性兩種，水性顏料可用水稀釋，有渲染濃淡的效果，油性顏料較常用於表現平面的畫面，所以線條明確，可用松節油或亞麻仁油稀釋。

4. 紙張

若要以濕印的方式進行版畫印刷則適用吸水性較佳的紙質，進行乾印則可選擇厚薄的紙張進行壓印

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三、凸版版畫製作過程

凸版版畫之製作分別有繪製草圖、刻版、上墨、印製等多個過程，其內容如下表所述。

表 5 凸版版畫製成簡介，楊皓鈞，2009

製作過程圖例說明

繪製草圖構思並繪製草圖於板材上，可直接用鉛

筆繪製草稿或用複寫紙轉印至基底版材。須注意拓印後的正反關係。

刻版刻版無特定先後順序，可由細線著手雕

出整體輪廓，再清除大片的面積。雕刻時不需使用太大力氣以免滑刀而誤刻不需刻除的部分。

上墨上墨前先檢查，可用一張薄紙覆在版

上，再用用鉛筆擦拓，即可預知印出來知模樣並以此進行修圖。將油墨薄滾調墨板上，並用滾筒均勻替版滾上油墨。

印刷將上完油墨的刻版置於一張乾淨的紙

上，並將另一張紙對齊底紙後，以馬連或壓印機均勻施力於紙上，使油墨能轉附於紙張上。

完成壓印完成後將作品至於陰涼處風乾，即

為完成作品。

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四、小結

當版畫教學因九年一貫課程實施、班級人數偏高、版畫教學師資不足、材料取得不易、專業器具購置不易等因素而不利於教師教學時，開發讓教師便於教學又可以引起教師教學意願的教材便成為一大課題。

研究者認為要在班級中實施版畫教學首要條件是教師須具備版畫教學的能力，然而經過研究者的訪談及調查後發現，現職藝術與人文教師中有大部分為非美術相關科系畢業，有修習或製作過版畫經驗者也佔少數，在大部分教師沒有經過版畫製作的訓練時便會對版畫教學產生疑慮，而沒有進行版畫教學之意願，因此本研究便利用擴增實境技術開發一套簡單易學習使用的版畫教學系統，讓沒有版畫教學經驗的教師也能順利進行教學。

此外，國小階段藝術與人文教學的版畫課程為凸版版畫的製作，因此本節另將凸版版畫製作方式做一概述，經過本節的探討可知凸版版畫的基礎工具與簡易製作流程，在工具方面，刻刀的運用和刻刀造型的不同造成不同呈現效果為版畫教學中重要的步驟，若教學時沒有真實刻刀讓同學進行運用及互動，對教學者而言可為巧婦難為無米之炊，目前大部分學生使用的雕刻刀為簡易組合，也就是只有三角刀與圓口刀，要讓學生認識各種刀型的特徵及效果只能藉由觀看 2D 的圖片或影片，本研究在系統設計中將各種刀型分別做介紹，其外型特徵與雕刻效果可以藉由虛擬的 3D 模型與動畫進行各角度的轉動與觀察，加深學習的印象。

版畫製作流程的介紹則是可讓教學者在無版畫經驗的情形下有一遵循的依據，簡易的做法也讓學習者能短時間內習得版畫的製

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作方式，反覆試驗和理解複雜的製作流程對推廣版畫教育來說絕非一件益事。

本研究希望能將版畫教學中的重要元素以簡易方便又能讓學習者喜愛的方式統整，讓教學者能在沒製作版畫的經驗下，也能利用教材以輕鬆有趣又能增加師生互動的正確方式順利將版畫推廣至藝術與人文教育中，解決教師無意願進行版畫教學的困境。

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第三節擴增實境運用在教學方面的實例

一、國外教學案例

Shelton 和 Hedley (2002)在 ”Using AR for teaching earth-sun relationship to undergraduate geography students” 的教育案例中，指出九大行星的實際學校教學實驗中，跟目前電子教學器材(包括線上的 2D 圖片顯示)，AR 教法更能讓老師作最少的教學練習，用少量的教材(低成本)來進行教學。而用 AR 來進行教學，因為它的知覺回饋和互動性，讓學童更容易了解並提出問題。

圖 11 利用 AR 進行九大行星教學，圖片來源：Shelton、Hedley，2002 Eric, Mark, Graham 及 Barbara (2004)在 “Augmenting the Science Center and Museum Experience＂實作案例中，綜合了五個用 AR 來進行教育的例子，加以說明用 AR 來進行教育的好處：

1.學生在使用時都很興奮並喜歡這種教材。2.它可以發揮更好的空間概念關係。3.對於需要時間概念的知識(如火山爆發)，比傳統教材來的更易表現，因為有動畫，而且是及時 3D 的。4.所產生的例圖以 3D 呈現，手還可以直接操作。5.以教育的建構主義來說，使

(53)

用這種教法可以讓學生自然而然的去改變他們的先備知識(因為更具象)。

圖 12 利用頭戴式顯示器進行觀察地殼與火山變動情況的地球科學教學圖片來源，Eric, Mark, Graham & Barbara

Kaufman(2003) 開發出一套用 AR 來教導幾和學的軟體，並指出在教導幾何學的空間概念時，會得到更好效果但他認為目前被學校普遍使用的機會很少，因為要花費較多的錢和操作技術上的問題。

圖 13 利用 AR 進行互動式數學幾何立體圖型教學圖片來源：Kaufman，2003

Billinghurst(2003)指出 AR 可以提供獨特的教育益處：1.使用它當作教具，可以讓學習者流暢的在虛擬和真實的環境下，跟虛擬物件進行互動。2. 使用 AR 作為教具，它將衍伸出一種新的教學和學

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AR 可以讓學習者沉浸入學習內容中的特質，讓學習不再只是面對安靜不動的資訊。

Kikuo and Tomotsugu(2005) 指出擴增實境可以提供學習者一種新型態的學習工具，而在發展上，也充滿著很大的發展空間，依上面實際教學例子 AR 運用於教育上的好處將有：

(一) 互動性：可以讓學生間輕易的操作並討論。視覺與聽覺的刺激會讓學童感到新奇，提升學習動機。

(二) 知覺的回饋：以 3D 即時模組呈現在學童面前，而且是讓學童以沉浸式的方式進入虛擬物件和真實環境所組成的空間中。

(三) 空間的關聯性：每個虛擬物件；真實物件和環境的空間關係，

可以很容易的辨認。

(四) 學習的新奇感：由於 AR 新奇呈現知識的方式和簡單、直覺的互動性，因此多媒體可以帶給學生的學習樂趣病引發的學習動機與熱忱，在 AR 中也可以達到。

Karen L Schrier (2009) 設計一套應用於歷史教育的擴增實境虛擬遊戲，使用無線手持設備教育工具。使用 AR 遊戲進行歷史查詢、決策和批判性思維技能。參與者在遊戲中將與虛擬歷史人物進行互動和蒐集關於美國革命戰爭的資訊，每個觸發的定位系統取決於一個人的特定位置上並在手持設備上顯示。研究結果顯示：

(一) AR 系統創造一個解決問題和全面了解歷史的工具。

(二) 可以提高參與者之間的合作並增強思考的機會。

(三) 可以使參與者透過角色扮演新身份。

(四) 鼓勵參與者更深入的探討物理網絡，並思考真實和虛擬世界之間的相互作用。

二、國內研究案例

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蘇俊欽(2005)將擴增實境應用於中文注音符號學習，藉由擴增實境的教學媒材來進行注音符號的教學，於教學實驗後的評量成果發現兒童的學習成績有所進步，在學習的動機與互動上比一般的教學媒體有更好的學習反應。

圖 14 未辨識與辨識正確注音符號後產生的不同虛擬人物圖形圖片來源：蘇俊欽，2005

莊順凱(2006)認為目前的 AR 教育系統的設計，在設計的過程中，都沒有明確的說明流程和方法，也就是俗稱的 “暗箱式的設計

“。在研究之中，提出以概念圖的制作模式設計架構出互動性的 AR 學習系統教具。並在研究後發現：比起使用傳統式的概念圖教學，

使用此 AR 系統作為教具將可以達到更好的學習效果。且 AR 系統將有效地刺激學生的學習動機。系統操作的使用性經過了兩次的改進，學生已經可以快速、正確的完成操作了。

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圖 15 利用 AR 製作概念圖，進行自然科教學，圖片來源：莊順凱，2006 朱嘉慧(2007)設計一個國小自然科遊戲式行動學習之活動，以三人一組的方式在五個海域中進行釣魚活動，以完成食物鏈。研究結果發現遊戲式行動學習活動能提高學習興趣，提升學習的成效。

學習者彼此相互建構知識或澄清觀念。

林伯杰(2009)以國小英語為例，將擴增實境應用於教學研究，

利用擴增實境來輔助學童的英語學習，提供豐富的學習刺激，希望透過新的教學媒體應用，提升學童的學習成效以及增強學習的過程。其教學成效顯著優於一般教學法之成效。其次，對於英語程度最高與最低之學童學習成效上有顯著成效；並且，不同性別的學生在英語學習上皆有顯著成效。

薛依辰(2009)以擴增實境式行動學習系統，開發設計一個俱有相當的內容置換性，又能夠讓教學者輕鬆設置學習活動與內容的行動學習系統，並藉由實際測試來瞭解將擴增實境應用至學習上所會遇到的問題與限制。

黃梓銓(2009)嘗試將擴增實境應用於英語名詞、動詞及形容詞教學研究，利用擴增實境電腦輔助教學來輔助學生的英文單字學

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習，期望透過 AR 的應用來增加學生的學習效果。同時亦探討利用 AR 電腦輔助教學時，學生在學習英語名詞、動詞及形容詞上的差異。了解學生對擴增實境教學法及教材內容的接受度，結果顯示擴增實境教學法有助於提升國小英語學習的能力

圖 16 擴增實境英語教學過程，圖片來源：黃梓銓，2009

林勝賢(2009)則探討擴增實境融入行動學習對國小學生自然與生活科技學習動機與學習成就的影響。在工作價值層面，認為學習自然與生活科技是有價值的且對將來是有益處和有用；在教學媒體層面，表示教學媒體對於引起學習動機是有幫助的，擴增實境對於引起學生的學習動機是比靜態圖片更有效果。

張學望(2009) 以擴增實境融入行動學習環境學習者行為意向之研究，嘗試在國小自然與生活科技課程中，利用擴增實境技術結合情境式學習來學習校園植物。研究實作出一個行動學習系統，並針對學習者運用小型筆記型電腦學習之行為進行研究。

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倪偉城(2009)以擴增實境技術融入國小低年級注意力訓練課程，並探討對注意力異常學童的不專心行為與維持注意力時間之訓練成效，以及在多向度注意力測驗上的表現情形。

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表 6 近年以擴增實境技術應用於教育之相關論文

作者研究題目研究對象研究方法研究結果

Shelton and Hedley (2002)

Using AR for teaching earth-sun relationship to undergraduate geography students

34 名高中學生

問卷調查與訪談法

指出九大行星的實際學校教學實驗中，跟目前電子教學器材，AR 教法更能讓老師作最少的教學練習，用少量的教材 來進行教學。

Eric, Mark, Graham and Barbara (2004)

Augmenting the Science Center and Museum Experience

以 AR 設計教材可以增進學生學習興趣；發揮更好的空間概念關係；對於需要時間概念的知識，比傳統教材更易表現；讓學生自然改變先備知識。

Kaufman (2003)

Simulating Educational Physical Experiments In Augmented Reality

12-18 歲高中學生

開發出一套用 AR 來教導幾和學的軟體，並指出在教導幾何學的空間概念時，會得到更好效果蘇俊欽

(2005)

擴增實境應用於中文注音符號學習之研究

4-6 歲兒童 30 名

準實驗研究

以 AR 為教學媒材進行注音符號的教學，兒童的學習成績與學習動機上比一般的教學媒體有更好的學習反應。

Pan et al.

(2006)

Virtual reality and mixed reality for virtual learning environments

68 名學生問卷調查訪談

研究應用 AR 於虛擬學習環境，並認為適當設計的 AR 足以滿足學習環境的需求。

Irawati et al.(2008)

3D

edutainment environment:

learning physics through VR/AR experiences

問卷調查以 VR/AR 技術輔助呈現物理課程中不易表達的反應及效果。

Tan et al.

(2008)

Using augmented reaily to promote an understanding of materials science to school children

實驗研究以 AR 級數模擬各種材質在不同情形的反應及狀況，讓學生了解不同材質具有的特性，並探討在學校課程上使用的效果。

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表 6(續) 近年以擴增實境技術應用於教育之相關論文

作者研究題目研究對象研究方法研究結果

薛依辰 (2009)

擴增實境式行動學習系統之開發

國小高年級學生

問卷調查設計一個俱有相當的內容置換性，又能夠讓教學者輕鬆設置學習活動與內容的行動學習系統。

黃梓銓 (2009)

擴增實境應用於英語名詞、

動詞及形容詞教學之研究

國小三年級學生

準實驗研究問卷調查

探討利用 AR 電腦輔助教學時，學生在學習英語名詞、動詞及形容詞上的差異。了解學生對擴增實境教學法及教材內容的接受度。

林勝賢 (2009)

探討擴增實境融入行動學習對國小學生自然與生活科技學習動機與學習成就的影響

國小三年級學生 56 名

行動研究自然與生活科技課程中，利用擴增實境技術結合情境式學習來學習校園植物。

張學望 (2009)

擴增實境融入行動學習環境學習者行為意向之研究

國小三年級學生

行動研究研究以擴增實境融入行動學習的自然與生活科技領域課程，研究結果顯示，

在使用性為意向、認知有用性、認知易用性、環境互動、系統品質及教材內容的六個面向，參與的學生均給予正面的評價。

倪偉城 (2009)

以擴增實境技術融入國小低年級注意力訓練課程

國小二年級學生 3 名

單一受試研究

在國小探討對注意力異常學童的不專心行為與維持注意力時間之訓練成效，以及在多向度注意力測驗上的表現情形。

林伯杰 (2009)

擴增實境應用於教學之研究 -以國小英語為例

國小三年級學生 85 名

準實驗研究

利用擴增實境來輔助學童的英語學習，提供豐富的學習刺激，提升學童的學習成效以及增強學習的過程。

擴增實境技術應用於凸版版畫教學 之設計研究

國立台東大學美術產業學系碩士學位 在職進修專班碩士論文