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111年 光學挑戰虛擬實驗室的發展與學習成效評估(1/1)
王姿陵 教授 國立清華大學數理教育研究所
 
 
 
計畫簡介
 

本計畫的目的在發展適合國中學生使用的「透鏡成像學習系統」,採用擴增實境(AR)技術發展一個可以在Android環境執行的學習系統,安裝於平板或智慧型手機。本AR學習系統是依據國中八年級自然科學領域「光學」單元中的科學概念與教學目標開發而成,系統的主題包含「凸透鏡成像」和「凹透鏡成像」二個學習主題六個學習活動。另外,本計畫也發展「AR透鏡成像學習系統操作說明書」。

本學習系統的特色與優勢如下:

1. 凸透鏡成像中,掃描放置於場紙(每一格為1cmⅹ1cm的方格紙)上的卡牌,系統畫面顯示的物體到透鏡的距離(物距),與真實環境中物體卡牌與透鏡卡牌間的距離幾乎相同,具有擬真性。
2. 凸透鏡成像物距在一倍焦距內,成像為正立放大虛像,可把視角轉到與物不同側的凸透鏡前方觀察,具有高互動性。
3. 點選「光線路徑」選項,觀察凸透鏡成像改變物距時,凸透鏡的像距、性質、像的大小與三道光線行進路徑同時改變,具有臨場感。
4. 點選「光線路徑」與「遮住一半」選項,觀察到當光通過遮住一半的凸透鏡時,有一部分的光無法通過凸透鏡導致成像變暗,成像大小仍不變。
5. 凹透鏡成像中,掃描放置於場紙(每一格為1cmⅹ1cm的方格紙)上的卡牌,系統畫面顯示的物體到透鏡的距離(物距),與真實環境中物體卡牌與透鏡卡牌間的距離幾乎相同,具有擬真性。
6. 凹透鏡成像物距在任何距離,皆為正立縮小虛像,可把視角轉到與物不同側的凹透鏡前方觀察,具有高互動性。
7. 點選「光線路徑」選項,觀察到凹透鏡成像改變物距時,凹透鏡的像距、成像大小與三道光線行進路徑同時改變,具有臨場感。
8. 點選「光線路徑」與「遮住一半」選項,觀察到當光通過遮住一半的凹透鏡時,有一部分的光無法通過凸透鏡導致成像變暗,成像大小仍不變。

有關透鏡成像學習系統成效評估,採準實驗設計,方便取樣一所國中二個班,其中一班為實驗組(AR透鏡成像學習系統教學),33名學生;另一班為控制組(一般教學),31名學生,分別進行教學二節課,共計90分鐘。研究結果顯示AR透鏡成像學習系統能有效促進學生概念理解,提升學生科學學習動機和探究能力,學生對學習系統有高滿意度。

 
 
 
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