運用手機結合擴增實境技術輔助高職生用於數位學習之可行性相關文獻探討 詹婉琦 * * 中國文化大學學生 linda221484@hotmail.com 摘要 電腦輔助教學 (Computer Assisted Instruction,CAI) 行之有年, 但如何有效應用, 達到學生學習成效上的事半功倍, 必需仰賴教師對於數位教具操作熟悉靈敏 要如何達到所期望的教學成效, 也需師生之間的良好互動, 因此傳統的多媒體輔助教學就局限於課堂上教學時間 我們都知道現今科技發達, 行動通訊設備儼然是一台小型處理器 此研究即是以行動載具為平台 (Android 智慧型手機 ) 設計擴增實境 (Augmented Reality,AR) 模式之教具, 利用智慧型手機本身基礎設備如攝像鏡頭 高畫質螢幕 喇叭 無線網路 高速處理器, 做為提供教學上新的互動模式及提高學生課堂外重複學習使用的次數 目前本研究從文獻上分析過去在擴增實境上的研究及實際應用, 設計一套系統模型, 將儲存著大量資料的二維條碼 (QR Code) 設計成擴增實境所能辨視之圖卡, 讓圖卡既是二維條碼也是擴增實境圖卡, 在二維條碼資料庫與擴增實境的新增及管理更為便利 使系統有效運行, 學生複習能有更即時的數位學習教材 關鍵字 : 擴增實境, 二維條碼, 數位學習,AR,QR Code,e-learning Mobile Augmented Reality Aid Vocational College Students e-learning For The Feasibility of Literature Review Abstract The Computer Assisted Instruction operation of few years, but how effectively apply, that must rely on teachers familiarity. To achieve the desired effectiveness of teaching, also need the good interaction of the teacher and students. This learn behavior confined to the classroom teaching time. 245
Today technology is flourishing, the mobile phone is similar a small scaled processor. This study is design the Augmented Reality teaching aid, based on Android system mobile phone. Mobile phone has cameras, high-definition screen, speakers, wireless network, high-speed processor, that can make a new teaching modle exaltation student repeat the number of times of learning the usage. Currently from literature on the analysis of past research and practical, design a system model. QR Code can store large data and design into flashcards. Use QR Code to add more date in DataBase Server, make the system effectively circulated, the student reviews to have more instant e-learning teaching material. Keywords: AR,QR Code, E-learning 246
1. 緒論 近年來, 仰賴電腦與科技的日新月異, 使得智慧型手機的技術發展更加快速與普及化, 此現象大幅提升國人生活方便性 由於現今的高職教育已結合數位化學習, 且課程內容亦愈來愈多樣化, 教師運用週遭資源幫助學生了解各學科 術科之學習, 以協助教學 為了更有效提供教師教學媒介, 讓學生可直接體驗與實際操作, 以激發學生有效的學習, 本研究以擴增實境技術結合智慧型手機製作電腦輔助教學 (Computer Assisted Instruction,CAI) 系統 從 1990 年起擴增實境 (Augmented Reality,AR) 的概念已被提出, 此概念與虛擬實境 (Virtual Reality,VR) 相近, 兩者都是以 虛擬的影像 進行某方面之應用 AR 是指在真實世界中透過模具再加上一些虛擬的景象, 所以可以真實的感受到現實與虛擬的結合, 而這些虛擬的物件不僅是影像, 還可以是聲音 氣味 震動或碰觸 [1]VR 是指利用電腦產生一個虛擬世界, 讓使用者能控制虛擬世界及互動, 如同身處於真實的環境中, 在視覺 聽覺 觸覺上都如同真實 [16] 國外如歐洲的專家利用 AR 技術, 於真實世界結合虛擬影像重建歷史景點, 做為行動導覽 國內應用於環保再生傢俱產業 - 台中市環保局寶之林傢俱回收再生中心, 於家中即可用 3D 虛擬影像選購傢俱, 以評估該傢俱是否與自家環境匹配 此研究從文獻中探討使用手機結合擴增實境技術之可行性, 藉以從文獻探討中設計出適合高職生於資訊科學上能更快速了解並可重覆複習學習之擴增實境電腦輔助教學系統 2. 相關研究探討 基於從遊戲中學習, 以激發學生有效的學習, 並鼓勵他們學習 實踐 [8] 郭世文將虛擬與真實世界結合, 帶給觀眾一種思考上的驚喜, 能有效地吸引觀眾的注意力, 可使觀眾在 3D 的環境中與虛擬物件即時互動, 達到更佳的溝通效果, 也更能延長觀眾停留在展示單元前的時間, 將博物館所欲傳達的知識加以轉化為虛擬 3D 影像, 再與觀眾自身的生活經驗互相連結, 使得參與者的體驗分外深刻, 溝通更為有效 [2] 對於設計擴增實境之數位學習該注意部分的原則與建議 : 1. 學習內容 : 數位內容設計應隨著使用者的學習狀況加以調整, 提供適合的學習教材 2. 系統回饋 : 擴增實境的內容應注意互動與回饋方式, 以提升使用者的學習效果 3. 行動裝置 : 若能將系統建置於行動裝置尤佳, 達到無所不在的學習方式 4. 辨識標記 : 有標記的辨識已經達到水準, 但仍對於光影相當敏感, 如戶外的光線反差過大等, 會使得辨識率大幅下降 247
5. 操作注意事項 : 手持式裝置的攝影鏡頭角度等的人為問題仍需考量, 盡量以使用 者方便操作為主 [4] 游志弘在應用增廣實境技術輔助國小戶外教學中發現 (1) 增廣實境學習系統有助於戶外教學的實施 ; (2) 增廣實境的學習資源可以增強學生的學習經驗 ; (3) 增廣實境系統能提高學生戶外學習活動的學習興趣 ; (4)PDA 可實作的增廣實境功能仍有限 [6] 擴增實境輔助書籍, 結合現今書籍 QR 條碼輔以擴增實境之具體應用, 在閱讀者使 用導覽系統, 將可以進行影音互動形式的導覽呈現, 對閱讀者本身的訊接收效率將可大 幅提升 [11] 圖卡辨識功能融入文化古蹟導覽, 除了讓大眾能夠清楚了解文化古蹟的意義, 同時 也讓瀏覽的過程充滿趣味性與教育性, 同時提升文化古蹟存在的意義與歷史價值 [12] 目前的手機硬體技術上的限制, 嚴重阻礙了戶外手機基於 AR 的潛在效益 [1] 3. 研究方法 綜合上述, 現在因為手機的發展, 愈來愈普級, 而且目前手機已包含了 AR 的硬體技術, 讓 AR 可運行在智慧型手機, 運用智慧型手機做為 APP 開發平台, 可運行 AR 應用程式, 使用者可在此平台上進行數位學習 為了增加教學資源, 利用現有數位化教材, 轉換為 3D 教材檔, 並使用 QR CODE 為讀取介面, 使用者可以利用 QR CODE 讀取, 重復學習與觀看 圖 1: 開發系統架構 248
圖 2: 管理者系統架構 表 1: 擴增實境應用規納 廣告行銷教學遊戲行動導覽 應用產品介紹 虛擬購物中心 企業廣告 動物園廣告虛擬科學實驗室 教育訓練 互動式教學 輔助學習 注意符號學習 生物互動學習飛行 駕車 滑雪 圖卡遊戲 電玩遊戲景點介紹 商店導覽 大學校園導覽 都市導覽 讀取方式 載具 一般圖卡 QR Code 圖卡 電腦螢幕 行動載具 4. 初步研究結果 目前應用智慧型手機與伺服器端運戴, 在同一時間點需容鈉 40 位學生同時操作讀取, 其伺服器的運算能力與傳輸速度, 因連線的模式而有所影響, 比如採取 WIFI 跟 Bluetooth, 因其連線模式不同, 而使登錄模式有所差異 5. 結論 行動裝置虛擬實境輔助教學能夠達到無所不在的教學環境, 透過遊戲中教學, 能夠提升學生學習力, 夠讓學生更願意去學習, 而將真實世界與虛擬世界相結合, 能夠吸引學生的注意力, 加深學生對於書籍資訊的接收, 還能進行戶外教學使用, 透過老師與學生的即時互動, 達到更佳的教學效果 從文獻蒐羅可見之 AR 的發展窒礙難行的原因為經費不足 機器設備過於龐大 笨重 蓄電力時效短 判讀誤差值大, 而形成 AR 推展的障礙 近五年來 AR 的發展進步是因為科技技術提升, 機器設備比起五年前來得 輕 薄 短 小 精用, 最大的主因是載具可攜性提升, 若是以智慧型手機結合 APP(Application,APP) 設計課程教具, 讓學生上課使用 APP 進行虛實結合的模擬教學, 就不再僅此於老師操作, 學生可依自己的觀察角度, 更加鉅細靡遺的重覆學習與練習, 除可增添學生學習意願, 也加強專注 249
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