針對網路學習與國高中物理教育的困難及需求，本研究計劃希望能利用虛擬實境 技術，設計及製作一套3D 虛擬互動實驗室系統，其實驗是內容為國高中物理之力學篇， 主要以高中課綱為主，包含: (1)時間與空間、(2) 運動學、(3) 靜力平衡、(4) 牛頓運動 定律、(5)動量守恆定律、(6)牛頓萬有引力、(7)功、動能、位能、(8)轉動之八單元，希 望能找出解決研究背景所列的困境及難題。本計劃欲建置的3D 虛擬互動實驗室系統將 包含三項重要工作項目：(第一年)3D 虛擬互動實驗室系統建置(國高中物理之力學篇)、 (第二年)實驗室在學習成效之實證評鑑與系統之推廣，分別說明如下。 1. 3D 虛擬互動實驗室系統建置：本研究計畫第一年將完成系統之建置，其研究內容 包含國高中物理之力學課程之整合與分類 (八單元)，物理應用遊戲之規劃與設計 (課程設計)，實驗室遊戲之測驗方法設計(以過關為分級)，通關能力培養設計(物理 原理說明與模擬)，學生學習歷程紀錄，智慧助教系統之建立(分析學生學習歷程， 進行學習迷失分析)。另實驗室系統亦為網路系統，故也包含一般網路系統之基本 功能，如登入系統、點名系統、同學與教師之間的訊息互動、虛擬實驗室之開課系 統、好友系統，達到擁有互動效果的3D 虛擬網路教學系統。 2. 學習成效之實證評鑑：本計畫第二年第一階段將執行系統實教與驗證，利用所規劃 的相關教育評鑑方法，針對所建置的系統，進行學習成效之實證評鑑，進而歸納優 缺點與進行系統改進。 3. 3D 虛擬互動實驗室之推廣：本計畫第二年第二階段將執行系統之推廣工作，工作 內容包含：辦理教學工作坊、論文寫作與投稿、系統推廣發表與參加競賽、與廠 商進行建教合作議約、與至國高中學校推廣演講等。採實體與數位方式大規模推 廣，人數達500 人以上。 In order to solve the problems of online learning and meet the learning demands of physics in high schools, this study aims to design and develop a 3D interactive virtual laboratory system by implementing 3D virtual reality technology. The learning objectives in the Lab experiment are physics mechanics for high school students. There are 8 units, including: (1) time and space, (2) kinematics, (3) static equilibrium, (4) Newton's laws of motion, (5) conservation of momentum, (6) Newton's gravitational force, ( 7) power, kinetic energy, potential energy, (8) Spin . It is proposed 2-year project, including three major tasks. In the first year, a 3D interactive virtual laboratory system will be built. In the second year, there will be conducted an empirical experiment to evaluate the product. And, there will also be held a series of workshops to promote the Lab. A minimum of 500 persons will be involved in the project as users or the potential teachers.
