根據教育部「全國國小生態教學資源現況調查」，國內約有63.3%的學校設有生態池，其中又約有六成的學校使用生態池進行教學，但因生態池在維護上有些許的困難，因此本研究希望虛擬校園生態池，以行動裝置APP的方式，解決真實生態池在建置和維護上的困難，以及水生動、植物的種類和數量不足等問題，並結合了九年一貫課程自然與生活科技領域「水中生物」單元的學習內容，以最接近真實生態池的水域生態情境方式來設計，並融入學習活動以提昇學習興趣和效果，使用者可利用觸控式螢幕和肢體的操作來觀察水生動、植物的特徵與習性，再加上高互動性和立體視覺效果，將真實的水域生態情境融入學習活動以提昇學習興趣和效果，讓使用在課堂上進行觀察與學習，以提升使用者的學習興趣，做為此單元之教學輔助工具。
根據本論文研究結果，發現採用虛擬校園生態池的平板組，學習成效上優於使用傳統影片教學的傳統組及利用真實生態池觀察的生態組；從學習滿意度問卷結果分析發現，平板組的學習動機也明顯優於另外二組，綜合以上所述，採用虛擬校園生態池做為自然科教學輔助工具，除了能提升學習動機外，還能增加學習的樂趣，並加強學習成效，更能促進學習。

The campus ecological pond is an effective tool to assist science teaching since it allows students to obtain knowledge of aquatic biology in freshwater environments by practical observation. According to the investigation of ecological resources used in science education in Taiwan, 63.3% of elementary schools in Taiwan had ecological ponds and more than 60% of them used the ecological ponds for educational purposes. However, an ecological pond requires dedicated personnel for maintenance to ensure the sustainability. Otherwise, the ecological pond may turn into a dirty pond filled with weeds and its ecological cycle may be destroyed by invasive or strong species. In this study, a virtual campus ecological pond was developed for applications in science education in elementary schools.The system integrates real ecological situations of aquatic environments into learning activities to enhance the learning interest and motivation of students. They can observe the features of aquatic plants and aquatic animals on mobile devices. According to the experimental results, the learning effectiveness of using the virtual ecological pond is higher than that of using the real ecological pond and the traditional teaching method. The questionnaire survey also reveals a better result by the virtual ecological pond than using the other two methods.The virtual ecological pond can save the cost and manpower needed for building and maintaining a real ecological pond, and it can also solve the problems of insufficient species and difficulty to observe under water. Thus, it is a useful assistant tool for teaching aquatic ecology in elementary schools.

第一章 緒論 1
第一節 前言 1
第二節 研究背景與動機 1
第三節 研究目的 2
第四節 研究問題 2
第五節 研究範圍與研究限制 3
第六節 名詞解釋 3
第二章 文獻探討 5
第一節 虛擬實境 5
第二節 情境式學習 6
第三節 體感式技術 10
第三章 系統實作 11
第一節 「水中生物」單元教材分析 11
第二節 角色規劃與設計 13
第三節 使用者操作介面設計 23
表 5. Unity加速度感測器相關函式說明 25
第四節 系統模組及介面設計 26
第四章 研究方法 33
第一節 研究對象 33
第二節 研究架構 33
第三節 研究流程 34
第四節 研究工具 36
第五章 研究結果 38
第一節 學習成效分析 39
第二節 學習滿意度調查 50
第六章 結論 60
參考文獻 62



附錄 65
附錄一【水中生物能力前測試卷】 65
附錄二【水中生物能力後測試卷】 67
附錄三【生態組學習滿意度問卷】 69
附錄四【平板組學習滿意度問卷】 70
附錄五【傳統組學習滿意度問卷】 72
附錄六【生態組學習單】 74
附錄七【傳統組學習單】 75

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