行動科技、擴增實境與3D實驗影片教學： 行動科技與擴增實境 在科學教育上的應用 邱美虹*、唐尉天 國立臺灣師範大學科學教育研究所 *mhchiu@ntnu.edu.tw 隨著科技的迅速發展，近年來智慧型手機的普及已造成對人類生活習慣的極大衝擊，同時也改變人際之間的關係。根據 Ambient Insight（2013）統計，2010 年「行動學習產品與服務」全球市場高達32億美元，預計在 2015 年銷售收入將達到91億美元。若以地區來劃分，亞洲地區成長率為 21.2%，僅次於非洲和拉丁美洲，名列第三。顯示行動學習市場正在全球快速發展，尤其是亞洲地區，行動式學習軟體或網路應用皆擁有相當大的潛力，若能推陳出新型態的行動學習軟體，加以研發推廣，必定能跟隨上此全球化的科技學習潮流。 根據行政院研究發展考核委員會調查，2010 年至 2012 年為止，我國 12 歲以上網路族群中，智慧型手機的持有率由 23.4% 快速成長至 50.7%，平板電腦也成長至 21.4%，顯示行動科技將全面智慧型進化的趨勢，行動教學軟體的潛在使用者也會相對增加。那在學校教育中勢必可預期產生新的學習革命典範。 科技的發展從早期電腦輔助教學、電腦模擬、虛擬實境、到現在的擴增實境，這些技術的發展使科技與生活的關係更加密切，同時也改變學習的方式，從書面紙本的知識獲得到與學習教材的互動，這樣的轉變具有提升學習興趣與學習動機的契機，本文將對行動學習和擴增實境的應用做一評介。 n  行動學習 行動學習主要強調在任何時間與地點的情境中進行學習，屏除傳統課室的限制，讓學生可以走出教室實際將欲學習之知識與生活情境相互連結，過程中強調學生能夠即時進行資訊的檢索與整合，並且進行人機互動與設備間的線上互動，以促進知識的建構與轉變（Cole & Stanton, 2003; Patten, Sánchez, & Tangney, 2006）。 有別於傳統的課室情境必須侷限在特定時間與地點，透過行動科技的輔助，學生可以透過任何的行動載具在任何時間與任何地點同步或是非同步進行資訊的檢索與交流。這種透過行動載具進行學習的方式現稱之為行動學習，行動學習與傳統線上學習最大差異在於傳統線上學習課程雖然不會受到時間的限制，但是會局限在特定場域，也就是學生必須在電腦設備前才能進行學習，而行動學習則可排除地點的限制，只要資源建置完成，學生可以在任何時間與地點進行學習。 在教學現場，教師可透過行動載具即可有效率地進行校園中與化學相關的探索活動（如清潔劑、食安等），主要原因為 (1) 強調「情境性」（context），學生的學習過程直接在校園中實際進行考察；(2) 強調「立即性」（immediacy），學生學習過程可在校園中直接透過行動載具主動獲得知識；(3) 強調「互動性」（interaction），學生學習過程可以進行學生與行動載具、學生與教材、學生與學生或是學生與教師的互動，獲得即時的討論與回饋。 n  擴增實境學習 行動科技作為人們隨身裝置的開發領域，在近年智慧型的進化下帶動了其他科技領域的轉變契機。作為一項綜合科技，行動科技能透過與本機一體的攝影裝置、顯示介面，運行具擴增實境技術的軟體，不只突破以往擴增實境技術在裝置便利性上的缺點，普及使用的問題也在短時間內獲得解決。 所謂擴增實境（augmented reality, 簡稱AR），即意指將真實世界的視覺與虛擬世界的影像或圖片相互結合，並透過顯示器產生複合式的影像，強調真實世界與虛擬世界的交互作用，讓學習者獲得截然不同於網路為主的學習模式。許多人常誤以為虛擬實境與擴增實境相似，顧名思義，兩者當然截然不同，前者強調虛幻的部分，後者則強調與真實情境的結合，使物件真實的呈現於眼前。 簡單而言，擴增實境具備以下的特徵與能供性（affordances）可以做為學習輔助的特性。擴增實境包括：(1) 讓學習內容以三維空間方式呈現，學生可以藉由擴增實境的呈現獲得三維空間的概念內容，例如擴增實境的技術可以讓二維行星運轉太陽的圖片以三維空間呈現；(2) 滲入特定情境進行合作學習，學生可以藉由行動載具進行課室內外特定情境的擴增實境學習，並且藉由資訊的檢索判斷進行合作互動；(3) 立即性的感官回饋，學生沉浸其中，透過人機互動獲得即時性的回饋；(4) 將看不見的物體視覺化呈現，學生可以藉由擴增實境將原本肉眼無法看見的物體透過模擬呈現，例如：三維空間的化學分子可以更加凸顯分子間的排列方式；(5) 連結課室與戶外的學習場域，進行校園動植物探查的同時，藉由擴增實境的技術讓學生直接在校園環境中與學科教材相互結合。 上述擴增實境的特徵結合實體與虛擬部分再透過顯示器讓學生可以操作的介面途徑，可幫助學生突破原有感官的學習方式，擴增其對應的相關知識及訊息。於科學學習中，不同維度間的特殊學習過程，能經由設計獲得具體與微觀之間的轉換，例如具體的晶體圖像擴增顯像出分子的排列結構。更深入來說，擴增實境作為學習的輔助工具可從其提供實作、認知、情意等面向的提升。其中實作部分，擴增實境提供實體操作的基礎，讓學生可以藉由操作過程理解相關的學科概念；在認知部分，透過巨觀、微觀與符號尺度的連結與操作抽象表徵，以及擴增實境應用空間與時間相互連接的特性，可達到建構科學模型的理解；在情意方面，透過與同儕互動與溝通共同透過行動科技的學習，可以增進對科學學習的態度與興趣。 n  […]