在時代爆炸的時代中，中小學的自然科教育方針逐漸脫離「教授科學知識的傳統方法」，趨向「訓練學生能夠自己設計並進行研究的能力」。而中小學生通常喜觀察昆蟲，使得昆蟲成為小學生最好的教學題材，昆蟲中屬於完全變態的蝴蝶，在台灣物種繁多，更是成為昆蟲教學中不可或缺的種類。
然而真實蝴蝶園的建置需要大量人力與資金，蝴蝶生長需要特殊的溫度與濕度，造成蝴蝶園的維持極為不容易，但大多校園內種有很多蝴蝶的食草與蜜源，這些資源可以成為很好的教學教材；如今科技的發展已經可達到將真實環境與虛擬物件結合的擴增實境技術，且有提高使用者沉浸度的效果，也有許多種擴增實境應用在教學的案例。
本研究以校園蝴蝶生態學習系統為研究基礎，並設計校園座標設定系統與線上題庫，透過擴增實境技術搭配GPS定位系統，讓虛擬蝴蝶可以對應於校園真實戶外環境，以促進學生身歷其境的學習，累積蝴蝶相關知識，也透過線上題庫，讓教師可以增加與修改學習系統中的題庫，使學生可以更廣泛的接觸蝴蝶相關問題。同時加入收集蝴蝶卡片、金錢排名等遊戲因素，促使學生主動探索與學習。本研究採準研究方式來探討學生在真實蝴蝶園與虛擬蝴蝶生態系統兩種不同觀察環境下的學習成效，以及不同學習風格的學生在使用本系統觀察與學習蝴蝶的學習成效。
研究結果發現，蝴蝶生態學習系統輔助昆蟲單元對學生的學習有顯著的教學成效，並優於真實蝴蝶園的教學；分析資料庫後發現線上答題率與學習成效有正相關，線上答題功能有助於學生對昆蟲的認識與學習；課後訪談得知，線上排名能促使學生積極回答線上答題，並與同儕產生良性的競爭。

As we live in an era that knowledge and information changes so rapidly. The principle in primary and secondary natural science education is gearing toward training students with the ability to design and setup a research by themselves. The elementary and high school students usually tend to have great interest in insects. Therefore, observing the life cycle of insects makes the best research materials for young kids. Due to the fact that Taiwan has a wide variety of butterfly species, which are holometabolous insects, butterflies become a suitable research material among all insects.
However, it requires a lot of labor and money to operate a real butterfly garden, which requires special temperature and humidity for butterflies to live in and results in extreme difficulty for its maintenance. Nowadays, the technology of augmented reality (AR) has the ability to combine the real environment with virtual objects to produce a higher degree of user immersion effect. There are many cases on educational applications. Since many campuses have a lot of plants and nectar for butterflies, these resources can be use as a part of AR teaching materials.
In this study, we use campus butterfly ecology learning system as our research base, and design a GPS coordinate system and online quizzes to go with the package. Using the AR technology with Global Positioning System (GPS), the system allows virtual butterflies to match with real outdoor environments on campus to provide students with immersive learning and relative knowledge about butterflies. By online quizzes, the instructor has the ability to modify the questions, so that students have the chance to contact with butterfly related issues more extensively. At the same time, adding in some gaming elements, such as collecting butterflies cards and money ranking, will encourage students to take the initiative to explore and learn. We use experimental research in this study to analyze the learning effectiveness under two different learning environments: the real butterfly garden and virtual butterfly ecology learning system.
The study shows that the butterfly ecology learning system has a significant teaching effectiveness on students’ learning. It has better teaching results than the real butterfly garden learning group. After analyzing the database of leaning effectiveness and the quiz answer rate, it shows that online quizzes help students to learn better. Through after-learning survey, it shows that online ranking prompted students to attempt online quizzes, and also provides positive competition among their peers.

內容
中文摘要 I
ABSTRACT II
內容 IV
表次 VI
圖次 VII
第一章 緒論 1
第一節 研究動機 1
第二節 研究目的 2
第三節 研究限制 2
第二章 文獻探討 3
第一節 蝴蝶生態與自然科教學 3
第二節 擴增實境 4
一、 擴增實境定義 4
二、 擴增實境顯示方式 5
三、 擴增實境應用於教育上的例子 6
第三節 數位遊戲式學習(Game-based learning) 7
第四節 探究式教學 12
第五節 學習風格 14
第三章 系統規劃與實作 16
第一節 開發環境與工具 16
第二節 系統設計 17
一、 系統模組 17
二、 系統架構 18
第三節 系統流程圖 19
一、 系統整體流程圖 19
二、 教師座標設定系統 23
三、 線上題庫更新系統 24
第四節 系統介面與功能操作 25
一、 系統操作起始 25
二、 使用者列表功能 26
三、 虛擬蝴蝶園 27
四、 戶外植物區 28
五、 教師座標設定系統 30
六、 線上題庫更新 31
第五節 系統新增與修改 33

第四章 研究方法 35
第一節 研究對象 35
第二節 研究架構與流程 35
一、 研究架構 36
二、 施測流程 38
第三節 實驗活動設計 39
第四節 研究工具 40
第五章 結論與建議 41
第一節 實驗結果 41
一、 學習成就評量前測資料分析 41
二、 學習成就評量前後測資料分析 42
三、 學習成就差異之分析 44
四、 線上答題 48
五、 學習風格 48
六、 實驗觀察與訪談 53
第二節 結論 56
第三節 未來展望 57
參考文獻 58
中文文獻 58
英文文獻 60
附件1蝴蝶概念學習成就測驗前測 61
附件2 蝴蝶學習單 64
附件3結合5E教學法融入昆蟲與蝴蝶生態之概念學習教案設計 66

參考文獻
中文文獻
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