隨著科技不斷的進步，以往的分子模型在教科書的紙本印刷上有所限制，只能印刷出平面投影後的分子結構式或照片，無法呈現真實的空間排列，然而在科普教育的推廣上，現今可以透過虛擬實境的3D技術將學習內容轉換成具有三維空間立體感的圖像，適合應用在化學教育中讓學生熟知真實的分子空間排列，藉以提升學習成效與興趣。
本論文根據高中化學碳鏈結化合物的章節將化合物的結構式轉化為3D立體模型，並利用虛擬實境建構出學習同分異構物的環境，透過虛擬實境的空間感讓學生感受有別於教科書上分子化合物圖片的立體模型，提供高中生透過階層式鷹架的學習關卡，將碳鏈結化合物從烷、烯、炔依序，體驗透過如何透過球體模型與棍棒模型等零件自行組合出各項學習的化合物，再與範例模型進行比對並自我檢測化合物的相關知識，最後，本論文並提供測試關卡以檢驗學生的學習成效。
本論文以小組合作學習的方式進行教學活動，實驗對為某國立高中三年級共30人，每組學生約3~4人，包含使用頭戴式顯示器的實驗組1人以及平面投影機的控制組2~3人共同組成，以探討在不同存在感及操作介面對學習成效的影響。藉由試卷的數據分析發現透過虛擬實境化學系統的學習下，兩組學生前後測皆有提升學習成效，而實驗組學生則有達到顯著影響，並且小組學習中頭戴式顯示器對學習與存在感的影響上具有明顯的差異，但存在感的高低對學習成效並沒有顯著影響。虛擬實境的輔助教學是有助於協助教師授課，並提升學生的學習成效。

In chemistry education, teachers are usually using some textual models, which were printed or wrote in plane papers to illustrate the constructions of molecules. However, there are still some limitation and restrictions when using these printed models in textbooks. For example, students could only have fixed views of projected images, therefore, students may have difficult to recognize the real spatial arrangement of molecular.
In this thesis, according to the curriculums of high school chemical carbon chain compound, the structural formula of the compounds is transformed into 3D models, and the virtual reality (VR) technology is used to assist students to learn the isomers. A hierarchical scaffolding mechanism is also proposed to assist students to learn the strucutures of compounds with the aid and experience the carbon chain compounds from the alkane, alkene, and alkyne.
It is found that the study of virtual reality chemical system through the data analysis of the test papers, the learning outcome of both groups of students have improved, the test group students had significant effects. And the group learning of head-mounted display has a significant difference in the learning and presence. The assisted instruction of virtual reality is useful to the teacher’s teaching and improve students' learning outcomes.

摘要--------------------------------------I
ABSARTCT---------------------------------II
目錄-------------------------------------III
圖目錄------------------------------------V
表目錄-----------------------------------VII
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-----------------------3
第三節 研究範圍與限制-----------------------3
第四節 名詞釋義----------------------------4
第二章 文獻探討----------------------------5
第一節 虛擬實境----------------------------5
第二節 模型--------------------------------9
第三節 鷹架理論----------------------------12
第三章 研究方法與系統內容-------------------14
第一節 實驗流程----------------------------14
第二節 實驗對象----------------------------15
第三節 研究工具----------------------------16
第四節 系統架構----------------------------19
第五節 測試關卡----------------------------24
第四章 研究結果----------------------------28
第一節 化學「同分異構物」學習系統的學習成效---29
第二節 人機介面對學習成效的影響--------------30
第三節 存在感問卷分析-----------------------31
第四節 存在感對學習成效的影響----------------33
第五節 滿意度問卷調查統計-------------------34
第五章 結論與建議---------------------------36
第一節 結論--------------------------------36
第二節 未來研究建議-------------------------37
參考文獻-----------------------------------38
第一節 中文參考文獻-------------------------38
第二節 英文參考文獻-------------------------39
附錄一：前測試卷----------------------------41
附錄二：後測試卷----------------------------43
附錄三：存在感與滿意度問卷-------------------45

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中文參考文獻
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