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系統識別號 U0002-1308201411060200
中文論文名稱 數位互動積木設計-以孩童學習注音符號為例
英文論文名稱 Design of Digital Interactive Blocks - Children Learn the Phonetiz Symbols for Children
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 電機工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Electrical Engineering
學年度 102
學期 2
出版年 103
研究生中文姓名 徐豐智
研究生英文姓名 Feng-Chih Hsu
學號 600470214
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2014-06-26
論文頁數 64頁
口試委員 指導教授-周建興
委員-江正雄
委員-蘇木春
中文關鍵字 人機互動  實體使用者介面  數位積木  注音學習  教具  樹莓派  嵌入式系統 
英文關鍵字 TUI  HCI  i-Block  arduino  raspberryPi  Xbee  TFTLCD 
學科別分類 學科別應用科學電機及電子
中文摘要 論文提要內容:
語言幫助我們與他人溝通,文字讓我們把累積經驗傳承下來,如何有效率的學習一直是教育學者探討的課題,本論文從母語的注音學習做為實驗的對象,將傳統教具字卡、積木的特色:以手進行觸摸,將文字整理、移動、隨機排列的方式,增加對文字符號的印象,我們設計出一組圖形化數位積木,以觸覺輔助學習的概念與現有的多媒體學習進行融合,使用者以手上的積木與電腦進行互動,讓教具給予使用者視覺、觸覺、聽覺的回饋。

以注音符號教學為例,一個國字最多同時出現聲母、韻母、聲韻母、聲符四種符號,這四種符號都有固定的相對位置。相對位置的規則,我們以數位積木顯示的注音符號,將積木倆倆互相靠攏進行位置判斷。當積木互相接觸時,積木的感應開關被觸發,積木將被觸發的資訊傳回給主機,讓主機進行判斷,回答正確與否,除了注音符號外,配合注音的國字、詞語、詞語相關的圖片會一併顯示,增加孩童對抽象的文字符號的印象。

經過四十多位使用者測試,對新的教具概念感到有趣,教學者容易引導孩童進行學習,認為這個教具不只能應用於注音符號,許多學科的都能用這個教具設計出教材,我們期望未來能改善感應開關的觸發條件,將數位積木體積縮小,讓整個系統能夠以行動裝置等設備做為主機,將系統設計成容易讓教學者編輯教材的模式。
英文摘要 Abstract:
In this paper, phonetic learning of native speakers for example,we design a digital interactive blocks, to feature of the traditional teaching aids word cards and building blocks: the hand touch, finishing the text symbol, move, randomly arranged manner, increasing the impression of text symbols, we design a set of graphical digital blocks,they are fused to existing multimedia learning and tactile assisted learning, so that aids users visual, tactile, auditory feedback.
論文目次 目錄
致謝 I
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 IX

第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 動機與目的 2

第二章 文獻探討 4
2.1 注音符號學習介紹 4
2.1.1 台灣注音學習概況 4
2.1.2 注音符號的定義與功能 5
2.1.3 注音符號的教學目標 5
2.1.4 注音符號教學困難的原因 7
2.1.5 注音符號的教學法 9
2.2 輔助兒童教學之教具 11
2.2.1 教具的定義與使用 11
2.2.2 注音符號學習教具 11
2.3 實體使用者界面(Tangible User Interface) 17

第三章 系統架構 22
3.1 實體用戶者界面(TUI)架構 22
3.1.1 系統互動之架構 22
3.1.2 系統硬體之架構 24
3.2 數位積木 28
3.2.1 數位積木分層架構 28
3.2.2 數位積木無線資料通訊 31
3.2.3 i-Block系統螢幕顯示與觸控模組 32
3.3 多媒體系統-Raspberry Pi 35
3.3.1 多媒體系統分層架構 35
3.3.2 多媒體系統無線資料通訊 38

第四章 i-Block應用於注音系統設計 40
4.1 注音教學之架構 40
4.2 注音系統之互動設計 42
4.3 注音系統之通訊資料設計 47
4.3.1 通訊架構 47
4.3.2 通訊資料設計 48
第五章 系統測試與應用 52
5.1 系統實際測試 52
5.2 互動系統應用 57

第六章 結論與未來展望 60
6.1 結論 60
6.2 未來展望 60

參考文獻 61
附錄 64



圖目錄
圖 2.1兒童正音ㄅㄆㄇ拼音書[18] 12
圖 2.2風車 ㄅㄆㄇ有聲互動學習書[18] 14
圖 2.3注音符號構音練習系統[19] 15
圖 2.4注音符號構音練習系統[19] 16
圖 2.5 TUI設計概念圖[22] 18
圖 2.6 TUI界面 Siftable[23] 19
圖 2.7 siftable比較圖 20
圖 2.8 i-Block系統概念圖 21
圖 3.1 數位積木 22
圖 3.2 TUI界面 i-Block互動系統架構 23
圖 3.3 系統硬體架構 24
圖 3.4 Arduino工作內容 28
圖 3.5 i-Block系統分層視圖 29
圖 3.6 數位積木系統晶片執行命令優先權 30
圖 3.7 LCD螢幕影像顯示流程圖 33
圖 3.8 LCD螢幕觸碰偵測流程圖 34
圖 3.9 Raspberry Pi支援裝置[29] 35
圖 3.10多媒體系統分層視圖 36
圖 3.11主機多媒體系統模組執行命令優先權 37
圖 3.12 主機一對多示意圖 38
圖 3.13多媒體系統無線通訊資料流程圖 39
圖 4.1 關聯式學習範例 40
圖 4.2注音系統硬體設備 41
圖 4.3注音系統互動使用 41
圖 4.4注音系統初始畫面 42
圖 4.5單一積木開關觸發狀態 43
圖 4.6 兩個積木開關觸發狀態 44
圖 4.7三個積木開關觸發狀態 45
圖 4.8四個積木開關觸發狀態 46
圖 4.9注音系統通訊流程圖 47
圖 4.10 注音符號資料傳送示意圖 49
圖 4.11 開關資料傳送示意圖 50
圖 4.12 命令資料傳送示意圖 51
圖 5.1 注音系統試用照片 52
圖 5.2 圓餅圖 53
圖 5.3 中文教學範例 58
圖 5.4 化學鍵範例 59




表目錄
表 2.1注音教學法比較表 10
表 3.1各模組硬體使用與功能 25
表 3.2無線傳輸與接收資料 31
表 4.1單筆注音系統資料 48
表 4.2 注音符號數字字元對應表 49
表 4.3感測開關數字字元對應表 50
表 4.4注音系統命令字元對應表 51
表 4.5停止資料字元對應表 51
表 5.1問卷結果統計表 54

參考文獻 參考文獻
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[28] Raspberry Pi: http://www.raspberrypi.org/

[29] Picture: http://www.playrobot.com/cart/shop.php

[30] J.Nielsen, Usability Engineering, San Diego: Academic Press, pp.
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