[[alternative]]The design based research of applying augmented reality on the misconceptions of typhoon in elementary science education

碩士[[abstract]]本研究是以教師對颱風之迷思概念為基礎，採用設計本位研究法開發國小自然領域颱風擴境實境輔助教材為目的。教材發展過程透過分析、設計、發展與兩次形成性評鑑，以了解專家及使用者對於本輔助教材之介面設計、內容難易度及概念模型之接受程度及發展建議。 由文獻分析得知，學生迷思概念的來源之一即是老師的教導，而國小任教自然科的老師有很高的比例是由非自然相關科系背景的教師所擔任，若自然教師備課時間不足而僅以直覺聯想、照本宣科，即容易將教師本身的迷思概念傳達給學生，而此迷思概念又可能持續影響學生後續的學習、甚至造成學生輕忽防颱準備。因此，本研究針對教師對颱風的三項迷思概念：旋轉方向、風速區別及雨勢差異，採用設計本位研究法開發一項擴增實境輔助教材，期望能讓自然科教師避免產生迷思概念、或已有迷思概念能得以導正。擴增實境的特點是在真實環境中加上虛擬物件，可擴展環境資訊與互動，是一項科技融入教育的新應用。 本研究於輔助教材設計出第一版雛型後，即請四位專家進行形成性評鑑並給予修正建議，而依據專家建議修正教材內容後，接著請五位非自然相關科系背景的自然教師擔任使用者試用教材第二版雛型，再依使用者形成性評鑑之建議作修改，以完成本輔助教材之開發。 由形成性評鑑研究結果顯示：專家認為本輔助教材再如上文字提示、並將部份影像加強呈現對比效果，即能凸顯颱風結構而達成設計目標，而使用者多認同此輔助教材可對應學習目標、容易操作、整體評估是有助益的。最後則是從擴增實境、迷思概念、設計本位研究三個角度提出對未來研究之建議。[[abstract]]On the basis of teachers’ misconceptions to typhoons, the study aims to develop a teaching aid of typhoon augmented reality in science field of elementary school by using design-based research. To understand the acceptance and suggestions from the experts and learners toward the interface design, content difficulty and conceptual model, the teaching aid is going along through analysis, design, development and formative evaluation. According to the literature, one of the sources of students’ misconceptions is from teachers’ instruction. However, there is a high percentage of science teachers who are non-science background. Those teachers are easy to convey their own misconceptions to students if they are just scripted or think intuitively. Moreover, these misconceptions could continually affect students’ learning. They may even neglect the preparation against typhoons. Thus, in light of the teachers’ three misconceptions: direction of rotation, wind speed distinction and the rain differences, the study develops a teaching aid by adopting design-based research. It is expected that science teachers will avoid or correct their misconceptions. To sum up, augmented reality is a new application of integrating technology into teaching, which involves virtual objects in real environment, allowing the expansion of environmental information and interactions. The teaching aid is revised by four experts under formative evaluation after the first prototype is finished. Next, the teaching aid is amended according to the experts’ suggestions. Then, five non-science background teachers are asked to use the second revised prototype. After that, the teaching aid is modified in terms of learners’ formative evaluation. Finally, the development of teaching aid is done. To ground on the result of formative evaluation, the experts consider the teaching aid can highlight typhoon’s structures and achieve the design goals by adding text tips and strengthening contrast effects. What is more, most learners agree that this teaching aid can correspond to learning objectives and is easy to use. The overall assessment is beneficial. In the end, form the perspectives of augmented reality, misconception and design-based research, some suggestions for future research are proposed.[[tableofcontents]]謝誌 I 摘要 II 英文摘要 III 目次 V 表目錄 VII 圖目錄 VIII 第一章 緒論 1 第一節 研究背景與動機 1 第二節 研究目的與問題 4 第三節 研究範圍與限制 5 第四節 名詞解釋 6 第二章 文獻探討 8 第一節 擴增實境在教育上的應用 8 第二節 迷思概念 18 第三節 設計本位研究 24 第三章 研究設計與實施規劃 32 第一節 研究方法 32 第二節 研究對象 35 第三節 研究工具 36 第四節 研究步驟與流程 36 第四章 研究結果與討論 51 第一節 形成性評鑑結果 51 第二節 教材開發成果 60 第五章 結論與建議 63 第一節 研究結論 63 第二節 研究建議 65 參考文獻 68 附錄一 國小自然領域颱風擴增實境輔助教材專家評鑑調查表 74 附錄二 國小自然領域颱風擴增實境輔助教材使用者評鑑調查表 75 附錄三 國小自然領域颱風擴增實境輔助教材簡易操作說明 76 表目錄 表2-1 擴增實境編輯軟體特性比較 13 表2-1 擴增實境編輯軟體特性比較（續） 14 表2-1 擴增實境編輯軟體特性比較（續） 15 表2-2 颱風迷思概念文獻探討一覽表 21 表3-1 評鑑專家名單與其專業背景 35 表 3-2 使用者評鑑名單與其學歷背景 36 表3-2 使用者評鑑名單、學經歷、自然授課年資、每週備課時間 38 表3-3 專家評鑑調查表項目 49 表3-4 使用者評鑑調查表項目 50 表4-1 專家A評鑑調查表（105年6月20日填寫） 52 表4-2 專家B評鑑調查表（105年6月17日填寫） 53 表4-3 專家C評鑑調查表（105年6月17日填寫） 54 表4-4 專家D評鑑調查表（105年6月20日填寫） 55 表4-5 專家評鑑修改建議彙整表 56 表4-6 專家建議與修正結果 56 表4-7 專家建議與修正結果圖片對照表 57 表4-7 專家建議與修正結果圖片對照表（續） 58 表4-7 使用者評鑑調查表 59 圖目錄 圖2-1 REALITY-VIRTUALITY CONTINUM（MILGRAM & KISHINO, 1994） 9 圖2-2 設計本位研究ADDIE五階段 30 圖3-1 本研究之教材開發流程 33 圖3-2 研究流程圖 37 圖3-3 颱風剖面圖 40 圖3-4 辨識用自然課本圖片 41 圖3-5 VUFORIA網站上預先註冊辨識用圖片 42 圖3-6 開啟UNITY3D軟體準備建立AR1 42 圖3-7 設定辨識用圖片之環境參數 43 圖3-8 先運用動態粒子功能建立颱風最內區之雲層 43 圖3-9 接著建立動態粒子颱風中間範圍雲層 44 圖3-10 再建立颱風最外圍區域之雲層 44 圖3-11 增加二片外圍雲系繞著整個颱風旋轉 45 圖3-12 先建立AR2近颱風眼最內層剖面模型 46 圖3-13 接著建立兩旁外層的剖面模型 46 圖3-14 於剖面模型下方添加不同層次之雨勢 47 圖3-15 檢視與調整剖面模型與雨勢整體效果 47 圖3-16 調整粒子系統設定參數 48 圖3-17 貼上VUFORIA序號並設定ARCAMERA 48 圖3-18 啟用辨識設定，鏡頭對準圖片立即呈現AR模型 49 圖4-1 國小自然領域颱風擴增實境輔助教材AR1呈現畫面 61 圖4-2 國小自然領域颱風擴增實境輔助教材AR2呈現畫面 62[[note]]學號: 703060029, 學年度: 10

聚集诱导发光

聚集诱导发光(AIE)是唐本忠院士于2001年提出的一个科学概念,是指一类在溶液中不发光或者发光微弱的分子聚集后发光显著增强的现象。高效固态发光的AIE材料有望从根本上解决有机发光材料面临的聚集导致发光猝灭难题,具有重大的实际应用价值。从分子内旋转受限到分子内运动受限,从聚集诱导发光到聚集体科学,AIE领域已经取得了许多原创性的成果。在本综述中,我们从AIE材料的分类、机理、概念衍生、性能、应用和挑战等方面讨论了AIE领域最近取得的显著进展。希望本综述能激发更多关于分子聚集体的研究,并推动材料、化学和生物医学等学科的进一步交叉融合和更大发展。 Aggregation-induced emission (AIE), conceptually coined by Prof. Ben Zhong Tang in 2001, refers to a unique photophysical phenomenon non- or weakly emissive luminogens in dilute solutions emit intensely upon aggregation. AIE can solve the aggregation-caused quenching problem that traditional fluorophores are suffering from and hold great technological values for practical applications. The past 20 years have witnessed the rapid development of AIE research, from the restriction of intramolecular rotations to restriction of intramolecular motions, and from AIE to aggregate science, and many original results have been achieved. In this review, we summarize the advances in the field of AIE and its related areas. We specifically discuss the recent progress in AIE area, including material classification, mechanism, concept derivation, property, applications, and challenges. It is hoped that this review will inspire more research into the molecular aggregate level and make significant advances in materials, chemistry and biological sciences