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平面教材變3D 擴增實境讓科學名詞變立體模型

臺北市萬芳高中和國立臺灣師範大學歷時五年研發,並和教科書出版業者合作,讓全國高中生都可運用最新「擴增實境」科技,把教科書裡的科學名詞化成3D影像的立體教材,透過手機及平板電腦下載程式就可學習,像是DNA、奈米碳管及極性分子等難懂的名詞,看了立體模型及解說很快就了解。

萬芳高中和臺灣師範大學從101年合作,由科學教育所教授邱美虹率領研究團隊,研發創新課程模組「行動科技應用於科學探究學習課程」及新型數位學習技術「互動式擴增實境學習輔具」。

擴增實境是由虛擬實境延伸的視覺技術,將真實世界的視覺與虛擬世界的影像結合,透過手機或平板的螢幕把影像重疊,強調真實與虛擬世界交互作用。「互動式擴增實境學習輔具」就是結合虛實的教學工具,學生經由可自由操作的介面,加上3D立體數位模型,突破原有感官學習方式。

邱美虹教授將歷年「擴增實境學習輔具」研發成果,和教科書業者合作應用於高中教科書,包括:基礎生物、選修生物、基礎化學、選修化學、基礎物理、地理等六科,將課程教案融入平板電腦、智慧型手機中,把課本文字,轉化成3D影像。科學名詞不再艱澀難懂,例如:可表現地形谷線與稜線的「AR河谷地形」;可自由調整角度與速度、顯示行徑軌跡及觀察拋物線的「AR拋體運動」等。

邱美虹說,「互動式擴增實境學習輔具」的多重表徵功能及互動模式,可讓學生透過視覺化(visualization)與建模(modeling)方式的多重角度,學習抽象的科學概念。她也提醒,教師要靈活運用行動載具與輔具的特殊功能,進一步設計讓學生建構科學知識與科學探究的活動,讓學生離開教室後仍能透過「互動式擴增實境學習輔具」學習。

萬芳高中的高瞻計畫除了擴增實境教學,還突破傳統課室教學,帶領學生到戶外學習,引導學生從過程中發現、思考科學問題,並學習如何運用隨身攜帶的智慧型裝置做測量、地理定位、攝影、上傳資料等調查工作,合作完成將資料在雲端共享的科學任務。

這項計畫由邱美虹擔任計畫主持人,國立台北教育大學教授周金城教授是共同主持人、與臺北市立萬芳高中湯偉君等數位科學教師合作,研究成果與理論已獲得中華民國「擴增實境學習系統及其方法」專利證書。

萬芳高中校長方淑芬表示,科學教育強調動手做,才能讓學生學習解決問題的能力。學校和臺師大合作的高瞻計畫,將科技結合教育進行e化、活化教學,讓學生輕鬆接觸新興科技,提升學習興趣,不再只是「死讀書」。

學生透過科學輔具學習。圖片提供:萬芳高中

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