簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 徐韻如
Yun-Ru, Hsu
論文名稱: 建置雲端擴增實境教材編輯系統之研究
Research of Establishing An Cloud Augmented Reality Material Authoring System.
指導教授: 蕭顯勝
Hsiao, Hsien-Sheng
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 科技應用與人力資源發展學系
Department of Technology Application and Human Resource Development
論文出版年: 2013
畢業學年度: 101
語文別: 中文
論文頁數: 134
中文關鍵詞: 擴增實境教材編輯系統探究式學習雲端運算
英文關鍵詞: augmented reality, authoring tool, inquiry-based learning, cloud computing
論文種類: 學術論文
相關次數: 點閱:254下載:12
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報
  • 擴增實境有結合真實和虛擬世界的特性,因此透過此技術可彌補真實世界無法呈現虛擬資訊的缺點,利用擴增實境製作學習教材,可幫助傳達抽象的概念,讓學生較易理解學科內容的呈現。擴增實境教材可吸引學生注意力,提升學生對於自然與生活科技的學習動機。製作擴增實境教材需經過不同軟體的配合才可完成,對於部分資訊能力不佳的教師,自行開發擴增實境教材將成為負擔。
    本研究開發使教師可自行編輯擴增實境的教材編輯系統,目的在於幫助教師快速製作符合教學內容的擴增實境教材,避免教師因為技術門檻過高,就放棄使用擴增實境教學。在許多研究中曾提到探究式學習結合擴增實境的例子,都可有效吸引學生的注意力,引發好奇心,對學習主題產生探究。故教師在使用本系統也可參考探究式教材編輯模式,發展擴增實境教材。本系統以雲端運算的處理能力,突破行動設備的硬體限制,加強擴增實境使用的流暢性。
    此外,本研究也調查教師在使用雲端擴增實境教材編輯系統滿意度,研究結果發現,雲端擴增實境教材編輯系統修改教材之彈性度高,教師對系統給予高度評價,且使用本系統開發擴增實境教材意願高。研究所得建議包含網頁端和APP端介面設計需一致、網站端需新增預覽功能、未來研究可調查學生端使用擴增實境教材的想法。

    Augmented Reality technology could turn the virtual exhibition materials into verisimilitude materials. Hence learners could feel immersive in the learning environment. However, teachers need high information skill to produce augmented reality materials. This study is to develop a system that teachers can edit their augmented reality contents by themselves. Also, we develop an app that students can access materials. It is useful and quickly for teachers to create the Augmented Reality material. Some teachers may think that making material with augmented reality is too difficult to do. We hope to avoid this situation.
    The system contains two edit modes. The first one is the general editing mode. Teachers could choose different materials such as text, picture, video, music and 3D model to achieve the teaching goal. To produce augmented reality of course. Another one is inquiry augmented reality edit mode. According to the instructions of the system, teachers complete the inquiry augmented reality course. The system will reduce the time of the production of materials, and produce high interactive augmented reality materials. To break the hardware limitations of mobile devices and enhance fluency of augmented reality are using the processing power of cloud computing.
    In addition, this study also investigated the satisfaction of the system from teachers. The findings are as follows: Cloud Augmented Reality Material Authoring System is flexible to modify material. They thought this system was great and useful Teachers are willing to use this system highly. The suggestions are as follows: The interface design of the web must be the same with APP. The web site needs to add the preview function. Future research may investigate the idea from student.

    目  錄 謝誌 iii 中文摘要 iv ABSTRACT v 目  錄 vii 圖  次 ix 表  次 xiii 第一章 緒論 1 第一節 研究背景與動機 1 第二節 研究目的 6 第三節 待答問題 7 第四節 研究範圍與限制 8 第五節 研究流程 9 第六節 名詞釋義 11 第二章 文獻探討 13 第一節 雲端運算 13 第二節 擴增實境 16 第三節 探究式學習 26 第四節 文獻評析 31 第三章 研究方法 33 第一節 研究架構 33 第二節 研究對象與實施 34 第三節 系統功能需求分析 36 第四節 系統建置 39 第五節 系統操作訓練與教材製作 77 第六節 研究工具 80 第七節 資料處理 83 第四章 研究結果與討論 84 第一節 系統滿意度問卷分析 85 第二節 訪談紀錄分析 92 第五章 結論與建議 94 第一節 結論 94 第二節 建議 97 參考文獻 101 附錄 108 附錄一 訪談問題 109 附錄二 訪談紀錄 111 圖  次 圖1-1 擴增實境應用於教育的趨勢 2 圖1-2 研究流程圖 10 圖2-1 擴增實境在現實與虛擬環境之關係圖 16 圖2-2 AR系統在辨識符號且疊加資訊的過程 17 圖2-3 圖標示追蹤 17 圖2-4 無圖標示追蹤 18 圖2-5 顯示器型 19 圖2-6 頭戴光學透視型 19 圖3-1 研究架構 33 圖3-2 研究流程 35 圖3-3 系統功能圖 39 圖3-4 教材編輯介面 40 圖3-5 探究式教材使用流程圖 41 圖3-6 系統管理介面 42 圖3-7 教材APP介面 42 圖3-8 教師操作流程圖 44 圖3-9 教師註冊 45 圖3-10 完成註冊 45 圖3-11 點選新增課程 46 圖3-12 填寫課程資訊 47 圖3-13 修改課程資訊圖示 48 圖3-14 修改課程資訊 48 圖3-15 編輯探究式教材 49 圖3-16 探究式教材編輯 49 圖3-17 提出問題 50 圖3-18 編輯頁次 51 圖3-19 模型使用流程 52 圖3-20 搜尋模型 53 圖3-21 選擇下載模型格式 53 圖3-22 選擇Collada(.zip)格式 54 圖3-23 選擇.dae格式 54 圖3-24 模型匯入SketchUP 55 圖3-25 模型匯出轉檔 55 圖3-26 模型匯出為.dae格式 56 圖3-27 上傳3D模型 56 圖3-28 設計3D模型組合 57 圖3-29 引導分析 58 圖3-30 引導解釋結果 59 圖3-31 一般編輯模式範例 59 圖3-32 一般編輯模式編輯畫面 59 圖3-33 圖片編輯 60 圖3-34 音樂編輯 61 圖3-35 文字編輯 62 圖3-36 影片編輯 63 圖3-37 AR編輯 64 圖3-38 刪除課程 65 圖3-39 打包課程 65 圖3-40 學生操作流程圖 66 圖3-41 主畫面 66 圖3-42 探究式擴增實境教材圖標 67 圖3-43 一般擴增實境教材圖標 67 圖3-44 提出問題-1 68 圖3-45 提出問題-2 69 圖3-46 執行探究活動-1 70 圖3-47 執行探究活動-2 71 圖3-48 分析和整理證據 71 圖3-49 圖片素材 72 圖3-50 文字素材 73 圖3-51 音樂素材 73 圖3-52 影片素材-1 74 圖3-53 影片素材-2 74 圖3-54 AR素材-1 75 圖3-55 AR素材-2 75 圖3-56 AR素材-3 76 圖3-57 AR素材-4 76 圖3-58 學習搜尋模型 77 圖3-59 學習教學範例 78 圖3-60 操作探究式擴增實境教材 79 圖3-61 操作一般擴增實境教材 79 圖4-1 擴增實境接觸經驗 86 圖4-2 擴增實境教材使用經驗 86 圖4-3 學習擴增實境教材於教學之態度 87 圖5-1 兩列式版面 98 圖5-2 兩欄式版面 98 表  次 表2-1 擴增實境分類 20 表2-2 行動裝置的擴增實境發展套件 20 表2-3 擴增實境運用於教育相關研究 21 表2-4 擴增實境教材編輯系統比較 24 表2-5 探究式學習與擴增實境結合相關研究 28 表3-1 系統需求分析結果 37 表3-2 系統開發工具表 43 表3-3 伺服器系統環境表 43 表3-4 系統滿意度問卷 80 表3-5 系統訪談題目 82 表4-1 滿意度分析 88 表4-2 訪談教師 92 表5-1 現有擴增實境編輯工具比較表 95

    王健華、卓詠欽(2008,5月)。擴增實境(Augmented Reality)應用於臺灣教育之初探研究-以國小自然與生活科技教育為例。 論文發表於北京師範大學教育技術學院舉辦之第12屆GCCCE 研討會,北京。
    王耀宗(2012)。擴增實境融入探究式行動學習系統之設計-以博物館無縫式學習為例。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,未出版,臺北市。
    江俊賢(2011)。以擴增實境為互動基礎之教室內學習遊樂場。國立中央大學資訊工程研究所碩士論文,未出版,桃園市。
    吳榮宗(2011)。國小教師建置電子化教學檔案對教師專業發展意義之探究-以彰化縣為例。東海大學教育研究所碩士論文,未出版,臺中市。
    吳瀞佩(2004)。資訊科技融入「自然與生活科技」領域之行動研究-以「善變的月姑娘」單元為例。國立屏東大學數理教育研究所碩士論文,未出版,屏東縣。
    李鴻毅(2011)。應用擴增實境技術建構互動學習環境-以國立臺灣科學教育館為例。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,未出版,臺北市。
    洪振方(2003)。探究式教學的歷史回顧與創造性探究模式之初探。高雄師範大學學報,15,641-662。
    張昊勻、陳菁惠(2010,4月)。擴增實境學習系統開發之研究。論文發表於國立新竹教育大學舉辦之電腦與網路科技在教育上的應用研討會,新竹市。
    張家豪(2011)。以動畫及擴增實境學習漢字對不同認知風格學生之影響。嶺東科技大學數位媒體設計研究所碩士論文,未出版,臺中市。
    張惠博(1993)。邁向科學探究的實驗教學。教師天地,62,12-19。
    莊順凱(2006)。以概念圖法建構擴增實境教育系統。國立成功大學工業 設計研究所碩士論文,未出版,臺南市。
    許曜軒(2011)。擴增實境應用於學齡前兒童英語學習之研究。國立雲林科技大學設計運算研究所碩士論文,未出版,雲林縣。
    陳靜賢(2010)。國小自然與生活科技教學困難單元之探討與解決途徑-以5Why鷹架式提問探究教學為例。國立臺北教育大學系所自然與生活科技學教育學系碩士論文,未出版,臺北市。
    黃仕棋(2003)。設計並建置一個應用於國小自然與生活科技實驗課程之行動學習環境。國立中央大學資訊工程研究所碩士論文,未出版,桃園縣。
    詹秀玉(2004)。科展表現優良師生之互動歷程分析。國立臺灣師範大學研究特殊教育學系在職進修碩士論文,未出版,臺北市。
    郭桐霖(2009)。結合擴增實境技術與物理特性之數位遊戲開發與設計。國立臺北教育大學數位科技設計學系碩士論文,未出版,臺北市。
    資策會(2011)。擴增實境技術發展現況分析。臺北市:資策會。
    廖詠年(2010,4月)。擴增實境在科學教育領域中學習與應用之評析。論文發表於新竹教育大學資訊科學研究所與數位學習科技所聯合舉辦之「電腦與網路科技在教育上的應用研討會」,新竹市。
    蔡汶珊(2009)。應用擴增實境於維修訓練系統-以遙控車為操作實例。2013年6月1日,取自http://www.en.yzu.edu.tw/disco/disco_98/
    A-11. pdf.
    Arora, A., Kumar, S., Madan, D., & Pant, A. (2012). E-learning based on cloud computing. International Journal of Advanced Research in Computer Science and Software Engineering, 2(2), 1-6.
    Aziz, N. A. A., Aziz, K. A., Paul, A., Yusof, A. M., & Noor, N. S. M. (2012, February). Providing augmented reality based education for students with attention deficit hyperactive disorder via cloud computing: Its advantages. In Advanced Communication Technology (ICACT), 2012 14th International Conference on (pp. 577-581). IEEE.
    Azuma, R. T. (1997). A Survey of augmented reality. Teleoperators and Virtual Environments, 6(4), 355-385.
    Billinghurst, M., Belcher, D., Gupta, A., & Kiyokawa, K. (2003). Communication behaviors in colocated collaborative AR Interfaces. Computer Interaction ,16(3), 395-423.
    Billinghurst, M., & Duenser, A. (2012). Augmented reality in the classroom. Computer, 45(7), 56-63.
    Bruner, J. S. (1963). The process of education. American Journal of Physics, 31, 468-469.
    Buyya, R., Pandey, S., & Vecchiola, C. (2009). Cloudbus toolkit for market-oriented cloud computing. Lecture Notes in Computer Science, 5931, 24-44.
    Dede, C., Dunleavy, M., & Mitchell, R. (2009). Affordances and limitations of Immersive participatory augmented reality simulations for teaching and learning. Journal of Science Education and Technology, 18(1), 7–22.
    Di Serio, Á., Ibáñezb, M. B., & Kloosb, C. D. (2012). Impact of an augmented reality system on students’ motivation for a visual art course. Retrieved June 24, 2013, from http://www.sciencedirect.com/science/ article/pii/S0360131512000590.
    Ellis, A. K. (1981). Teaching and learning elementary social studies. Boston, MA: Allyn and Bacon.
    Farias, L., Dantas, R., & Burlamaqui, A. (2011, September). Educ-AR: A tool for assist the creation of augmented reality content for education. In Virtual Environments Human-Computer Interfaces and Measurement Systems (VECIMS), 2011 IEEE International Conference on (pp. 1-5). IEEE.
    Gervautz, M., & Schmalstieg, D. (2012). Anywhere interfaces using handheld augmented reality. Computer, 45(7), 26- 31.
    Haury, D.L. (1993). Teaching science through inquiry. Columbus, OH: ERIC Clearinghouse for Science, Mathematics, and Environmental Education.
    Huang, B. R., Lin, C. H., & Lee, C. H. (2012, August). Mobile augmented reality based on cloud computing. In Anti-Counterfeiting, Security and Identification (ASID), 2012 International Conference on (pp. 1-5). IEEE.
    Johnson, L., Adams, S., & Cummins, M. (2012). NMC Horizon Report: 2012 K-12 Edition. Austin, Texas: The New Media Consortium.
    Jung, J., Hong, J., Park, S., & Yang, H. S. (2012, December). Smartphone as an augmented reality authoring tool via multi-touch based 3D interaction method. In Proceedings of the 11th ACM SIGGRAPH International Conference on Virtual-Reality Continuum and its Applications in Industry (pp. 17-20). ACM.
    Klopfer, E., Perry, J., & Rosenbaum, E. (2007). On location learning: authentic applied science with networked augmented realities. Journal of Science Education and Technology, 16(1), 31–45.
    Krajcik, J. S., Blumenfeld, P. C., Marx, R. W., Bass, K. M., Fredricks, J., & Soloway, E. (1998). Inquiry in project-based science classrooms: Initial attempts by middle school students. Journal of the Learning Sciences, 7(3&4), 313-350.
    Langlotz, T., Mooslechner, S., Zollmann, S., Degendorfer, C., Reitmayr, G., & Schmalstieg, D. (2012). Sketching up the world: in situ authoring for mobile Augmented Reality. Personal and ubiquitous computing, 16(6), 623-630.
    Lewis, J. R. (1995). IBM computer usability satisfaction questionnaires: Psychometric evaluation and instructions for use. International Journal of Human-Computer Interaction, 7(1), 57-78.
    Likert, R. A. (1932). A technique for the measurement of attitudes. Arch Psychology, 22(140), 1-55.
    Luo, X. (2009, July). From augmented reality to augmented computing: A look at cloud-mobile convergence. In Ubiquitous Virtual Reality, 2009. ISUVR'09. International Symposium on (pp. 29-32). IEEE.
    Martin, S., Diaz, G., Sancristobal, E., Gil, R., Castro, M., & Peire, J. (2011). New technology trends in education: Seven years of forecasts and convergence. Computers & Education , 57(3), 1893-1906.
    Milgram, P., & Kishino, F. (1994). A taxonomy of mixed reality visual displays. IEICE TRANSACTIONS on Information and Systems, 77(12), 1321-1329.
    NIST. (2011). Final version of NIST cloud computing definition published. Retrieved July 1, 2013, from http://www.nist.gov/itl/csd/cloud- 102511 .cfm.
    National Research Council. (1996). The national science education standards. Washington, D.C.: National Academy Press.
    Rodrigues, F., Sato, F., Botega, L., & Oliveira, A. (2012, December). Augmented reality and tangible user interfaces integration for enhancing the user experience. In Proceedings of the 11th ACM SIGGRAPH International Conference on Virtual-Reality Continuum and its Applications in Industry (pp. 67-70). ACM.
    Royce, W. W. (1970, August). Managing the development of large software systems. In Proceedings of IEEE WESCON (Vol. 26, No. 8).
    Sayed, N. A. M. E., Zayed, H. H., & Sharawy, M. I. (2011). ARSC:
    Augmented reality student card an augmented reality solution for the
    education field. Computers & Education, 56(4) , 1045–1061.
    Tarng, W., & Ou, K. L. (2012, March). A study of campus butterfly ecology learning system based on augmented reality and mobile learning. In Wireless, Mobile and Ubiquitous Technology in Education (WMUTE), 2012 IEEE Seventh International Conference on (pp. 62-66). IEEE.
    Ternier, S., Klemke, R., Kalz, M., Ulzen, P., & Specht, M. (2012). ARLearn: Augmented reality meets augmented virtuality. Journal of Universal Computer Science, 18(15), 2143-2164.
    Thayer, M. M. (2010). Can augmented reality create an authentic science discovery learning environment? Retrieved October 1, 2012, from http://edtech2.boisestate.edu/thayerm/504/M.Thayer_Final%20Paper.pdf.
    Wagner, D., Schmalstieg, D (2007, November). Experiences with handheld augmented reality. In Mixed and Augmented Reality, 2007. ISMAR 2007. 6th IEEE and ACM International Symposium on (pp. 3-18). IEEE.
    Woods, E., Billinghurst, M., Looser, J., Aldridge, G., Brown, D., Garrie, B., & Nelles, C. (2004, June). Augmenting the science centre and museum experience. In Proceedings of the 2nd international conference on Computer graphics and interactive techniques in Australasia and South East Asia (pp. 230-236). ACM.
    Yang, J. , Zhu, F. W., Yuan, Z. P., Zhang, S. H., & He, X. D. (2012, August).
    OpenSURF algorithm improvement for augmented reality based on the natural features. In Intelligent Human-Machine Systems and Cybernetics (IHMSC), 2012 4th International Conference on (Vol. 1, pp. 62-65). IEEE.
    Yuen, S.; Yaoyuneyong, G.;& Johnson, E. (2011). Augmented reality: An
    overview and five directions for AR in education. Journal of
    Educational Technology Development and Exchange, 4(1), 119-140.

    下載圖示
    QR CODE