富勒烯是碳原子所組成的一種中空分子，在真空中或惰性氣體中凝聚而自然形成，這些碳原子凝聚結合時會組合成各種幾何形狀，例如：巴克球是五邊形和六邊形組合成球體，奈米碳管是由近似石墨的六邊形結構組合成中空長形圓柱體。富勒烯在雷射、超導以及醫藥等領域的應用都相當受人矚目。本研究結合虛擬實境技術和情境式學習理論設計出虛擬富勒烯實驗室場景和穿透式電子顯微鏡(TEM)，讓學習者透過互動操作來體驗富勒烯的製作過程。本虛擬實驗室採用電弧放電法儀器製作富勒烯樣本，學習者可以利用產出的樣本進行TEM檢測，並在微觀環境下嘗試以碳原子組裝巴克球、奈米碳尖錐和奈米碳管來增進對富勒烯結構與特性的認知。
本研究透過教學實驗來探討虛擬富勒烯實驗室實際應用在奈米課程活動的學習成效，以及學習者在使用後的態度與回饋意見。本實驗研究對象為北部某國中67名學生，分成「實驗組」與「控制組」進行教學實驗，「實驗組」使用本研究設計的虛擬富勒烯實驗室虛擬教材，「控制組」使用模擬教具進行教學(以磁珠組裝奈米碳尖錐、模型組裝巴克球)。本研究透過「前測」、「後測」以及「系統使用滿意度調查表」進行學習成效與學習者態度評量，並使用SPSS統計軟體進行數據分析，比較兩組學生的學習成效與學習者態度。研究結果發現，實驗組的學習成效顯著優於控制組，顯示學習者使用本研究虛擬教材有助於提升富勒烯概念，而實驗組的態度評量問卷調查分析結果顯示，大部分學習者對於教材內容、系統設計以及使用感想皆給予正向評價，顯示大部分學習者認為本研究虛擬教材能帶來較好的學習效果。本研究結果除了做為系統設計的改進依據，並將分析資料提供教學單位參考。

Fullerene is a hollow molecule composed of carbon atoms. In a vacuum or inert gas condensation naturally formed, they are combined into various geometries coagulate combining these carbon atoms. For example: buckyballs are pentagons and hexagons combined into a sphere, and nanotubes approximate hexagonal structure of graphite is combined into a hollow elongated cylinder. Fullerenes the subject of considerable attention is used in the field of lasers, superconductivity and medicine. In this study, the virtual reality technology combined with situational learning theory design a fullerene virtual laboratory scene and a transmission electron microscope (TEM). Let learners to experience through interactivity fullerene production process. The virtual laboratory using arc discharge instrument produced fullerene sample, then learners can take advantage of a TEM sample output detection. In order to enhance awareness of the structure and properties of fullerenes, try to assemble carbon buckyballs, nanotubes and nano-carbon tip in the micro-environment.
In this study, through teaching experiments to explore the practical application of virtual laboratory fullerene nano-curricular activities in learning outcomes and learner attitudes after using and feedback comments. The experimental study is from 67 students in the country north. That is spread the "Experiment" and "control group"; teaching experiment "Experiment" fullerenes using virtual laboratory study design virtual textbook, "control group" analog teaching aids (with beads assembled carbon nano-tip, model assembled buckyballs). In this study, through the "pre-test", "post-test" and "System satisfaction survey" carried out the effectiveness of learning and learner attitude assessment. And data analysis is using SPSS statistical software for comparising of two groups of students learning outcomes and learner attitude. The results found that the experimental group learning outcomes significantly is better than the control group, showing learners in this study help to improve virtual textbook fullerene concept. While the experimental group attitude assessment questionnaire analysis showed that for the majority of learners teaching materials, system design and the use of positive feelings are given to the evaluation. This study shows that the majority of learners think virtual materials can result in better learning results. In addition to, the results of this study as a basis for improvement of the system design and analysis of information provided teaching units reference.

摘要 I
Abstract 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 研究流程 4
第四節 研究範圍與限制 5
第五節 名詞釋義 6
第二章 文獻探討 7
第一節 奈米科技 7
第二節 情境式學習 13
第三節 虛擬實境 15
第三章 系統規劃與設計 18
第一節 系統開發環境工具 18
第二節 系統架構 20
第三節 程式開發 22
第四節 系統操作流程 25
第四章 教學實驗 35
第一節 實驗設計與流程 35
第二節 研究對象 37
第三節 研究工具 38
第四節 資料統計與整理 41
第五節 實驗數據分析與結果 42
第五章 研究結論與建議 55
第一節 研究結論 55
第二節 研究建議 57
參考文獻 58
一、中文 58
二、英文 60
附錄一 富勒烯前、後測測驗評量 62
附錄二 系統使用滿意度調查表 65
附錄三 系統使用滿意度調查表統計 66

一、中文
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