在大學的奈米課程中，有介紹奈米級材料的磁力分佈，不過礙於磁力顯微鏡的數量，與使用上需有執照及研究生以上的限制，因此老師經常是透過投影片或影片做講解，但僅由老師口述過程認識與瞭解相關概念，學習者仍然無法具體瞭解磁力顯微鏡的操作及原理。
　　本研究使用虛擬實境技術設計「虛擬磁力顯微鏡（MFM）實驗室」之APP軟體，希望增加大學生，對磁力分佈的更進一步的瞭解，不會受限於顯微鏡的使用規範，讓學習者學習磁力分佈時能更加清楚，利用行動載具操作磁力顯微鏡以增加學習便利性，並能進一步瞭解到磁力顯微鏡之操作原理，與磁力分佈的概念，並有相關奈米磁性物質的解說，以及生物羅盤的體感遊戲，加深學習者的學習認知，並探討學習者對於影片教學與使用「虛擬MFM實驗室」在學習成效上之差異。
　　經由教學實驗結果發現，使用「虛擬MFM實驗室」學習磁力顯微鏡及相關奈米磁性物質概念，學習成效顯著優於影片教學。透過系統滿意度調查顯示，多數學生對於互動教材之評價持正面態度，並認為使用本系統後能提升學習興趣及動機。

The topic of nano-scale magnetic distribution can often be found in the courses of nanotechnology in colleges. Due to the limited number of magnetic force microscope (MFM) and the requirement of a license to operate it, the instructors can only teach the courses with slides or videos most of the time. As a result, learners are not able to fully understand the principle and operating procedure of MFM by such an instruction method.
In this study, an APP called the virtual MFM laboratory was designed using virtual reality technology to help college students understand the magnetic distribution. Without the limitation of available equipment and the policy in using MFM, learners can better understand the magnetic distribution by operating the virtual MFM personally. Using the mobile devices to operate the virtual MFM is convenient for learning and it can help learners understand the principle and relative concepts of MFM easily. The APP also provides the online explanations about nano-scale magnetic materials as well as a motion-sensing game to introduce the concepts of biological compass. An experiment was conducted to compare the learning effectiveness of using video instruction and the virtual MFM laboratory.
The experimental results show that using the virtual MFM laboratory to learn MFM and the concepts of nano-scale magnetic materials is more effective than using video instruction. The results of questionnaire survey show that most students have positive attitudes toward the interactive teaching materials and they thought using the virtual MFM laboratory can enhance their learning interest and motivation.

中文摘要 I
ABSTRACT II
目錄 III
表次 VII
圖次 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 3
一、研究目的 3
二、待答問題 3
第三節　研究範圍與限制 4
一、系統開發及研究範圍 4
二、研究限制 4
第四節　名詞釋義 4
一、虛擬實境 4
二、APP軟體 4
三、磁力顯微鏡 4
四、生物羅盤 5
五、情境式學習 5
六、體感式遊戲 5
七、變異數同質性檢驗 5
八、組內迴歸係數同質性檢驗 5
第二章　文獻探討 6
第一節　奈米科技 6
一、奈米的概念 6
二、奈米科技的起源 6
三、奈米微粒的特性 7
四、自然界中的奈米現象 7
五、奈米的測量工具 9
第二節　虛擬實境 12
一、虛擬實境的定義 12
二、虛擬實境的發展史 13
三、虛擬實境的種類 13
四、虛擬實境的教育應用 14
第三節　情境式學習 14
第四節　體感式遊戲 16
第三章 系統規劃與設計 17
第一節　系統開發環境與工具 17
第二節　系統架構 18
第三節　系統開發 19
一、3D場景建置 19
二、攝影機控制 20
三、拖曳物件 20
四、三軸加速感測器 21
五、電子羅盤 22
六、碰撞偵測 22
七、飛行動畫控制 22
第四節　系統操作流程 23
一、初始畫面 26
二、看MFM介紹 26
三、進入MFM實驗室 27
四、步驟說明 27
五、瞭解磁力顯微鏡 28
六、磁化探針 29
七、選擇樣本 29
八、放置雷射光盒 31
九、放置光學顯微鏡 31
十、雷射光校正 31
十一、探針共振頻率 32
十二、掃描 33
十三、奈米磁性物質的特色 34
十四、生物羅盤 35
十五、測驗題組 35
第四章　教學實驗設計與結果分析 37
第一節　實驗對象 37
第二節　實驗設計及流程 38
一、實驗架構 38
二、實驗流程 39
第三節　研究工具 40
一、虛擬磁力顯微鏡（MFM）實驗室 40
二、磁力顯微鏡投影片與教學影片 40
三、學習成就，前、後測評量 40
四、系統滿意度調查表 40
第四節　資料彙整 41
一、學習成效 41
二、系統滿意度調查表 41
第五節　學習成效分析 41
一、 學習成就評量前測資料分析 41
二、學習成就評量後測資料分析 43
三、 學習成效差異之分析 44
第六節　系統滿意度調查分析 46
一、系統內容 46
二、介面設計 48
三、操作感想 49
四、系統滿意度調查分析 51
第七節　實驗觀察紀錄 53
一、實驗觀察記錄 53
二、訪談 55
三、開放式問卷統整 56

尹邦躍(2003)。奈米時代。台北：五南圖書出版股份有限公司。
李世光、吳正忠(2004)。奈米科技交響曲(共三卷)。台北：國立台灣大學出版中心。
李鎮宇(2011)。體感學習(Kinesthetic learning)讓學習更生動有趣。數位典藏與學習電子報。取自http://newsletter.teldap.tw/news/InsightReportContent.php?nid=5070&lid=583
林吟霞、王彥方(2009)。情境學習在課程與教學中的運用。北縣教育，第96期，69-72頁。
林進山、林潔婷、陳美卿、陳靜紋、張淑慧、張薰云、黃怜華、楊玉英、楊惠津、閻寶平(2011)。微觀教學：探究奈米世界。台北：五南圖書出版股份有限公司。
姚玉娟(2010)。 以手勢為基礎之遊戲式行動學習系統對學習成就及學習保留的影響，國立新竹教育大學資訊科學研究所碩士論文。
徐國財、張立德(2004)。奈米複合材料。台北：五南圖書出版股份有限公司。
徐新逸(1998)。情境學習對教學革新之回應。研習資訊，15(1)，16-24。
國立科學工藝博物館。(2008)。奈米新世界，from http://nano.nstm.gov.tw/
張立德(2003)。奈米材料。台北：五南圖書出版股份有限公司。
教育部顧問室(2008)。高中奈米通用補充教材I奈米科技簡介，教育部中北區奈米科技K-12教育發展中心。
晨光維、蔡其蓁(2012)。體感互動蒙特梭利行動裝置研發歷程之研究，南台人文社會學報，第八期，57-91頁。
郭盈秀(2010)。代間體感遊戲之使用者體驗評估，長庚大學工業設計研究所碩士論文。
黃英碩(2005)。掃描探針顯微術的原理及應用。科儀新知第二十六卷，4，7-17。
劉佳琪(2004)。磁力電子顯微儀量測鈷鎳薄膜磁區之研究，國立清華大學物理研究所，碩士論文。
蔡仕賢(2012)。體感遊戲學奈米-以蓮葉效應為例，國立新竹教育大學資訊科學研究所碩士論文。
蔡毓楨、薛富盛、呂福興、吳宗明(2007)。原子力顯微鏡實作訓練教材。台北：五南圖書出版股份有限公司。
蕭承鈞(2001)。靜脈注射虛擬實境模擬系統，國立中央大學機械研究所碩士論文。
閻子峰(2005)。奈米催化技術。台北：五南圖書出版股份有限公司。
饒瑞宴(2008)。應用於數位體感遊戲之多重互動裝置一致性架構設計，世新大學資訊管理學研究所碩士論文。
Bell, John T. & H. Scott Fogler (1996). Vicher: A Virtual Reality Based Educational Module for Chemical Reaction Engineering. Computer Applications in Engineering Education, 4(4).
Brown, J. S., Collins, A., & Duguid, P. (1989). Situated Cognition and the Culture of Learning Educational Researcher, 18(1), 32-42.
Burdea, G. C. (1993). Virtual Reality Systems and Applications. doi: 10.1007/978-3-642-22024-1
Collins, A. (1989). Cognitive apprenticeship and instructional technology. In T. r. N. 474. (Ed.), Center for the Study of Reading. University of Illinois at Urbana.Champaign.
Davila AF, Fleissner G, Winklhofer M, Petersen N.( 2003). A new model for a magnetoreceptor in homing pigeons based on interacting clusters of superparamagnetic magnetite. Phys Chem Earth 28: 647-652.
Glenn, S. (1991). Real Fun, Virtually: Virtual Experience Amusement & Productsin Public Space Entertainment. San Francisco.
Heim, M. (1993). The Metaphysics of Virtual Reality. New York: Oxford University Press.
McLellan, H.（1996）.Situated learning：multiple perspectives. In McLellan, H.（Eds）,Situated Learning Perspectives（pp.5-17）Englewood Cliffs, N.J.：Educational Technology Publications.
Prensky, M. (2001). The Digital Game-Based Learning. New York: McGraw-Hill.