教育部十二年國教課程綱要建議學校在教材編選上宜適時加入動手做實驗，以提高學生學習興趣；亦建議教學實施應以培養學生擁有問題解決能力為目標，並以培養探究能力、分工合作、思考智能、操作技能、達成課程目標為原則。然而，目前國中理化仍以講述式教學比例較高。為解決上述之教學困境，本研究旨在探討以虛擬實境為技術開發電腦版3D虛擬實驗對國中生在理化實驗學習成效與學習動機之影響，其實驗內容是以電路學單元為例。研究對象取自台北市某國中共3班，隨機分派為實驗組兩班共55人，對照組一班共28人。實驗組進行虛擬實境VR實驗課程，對照組則進行傳統實驗室課程。本研究以實驗法進行，探討兩者之間在學習成效與學習動機是否有顯著差異。分析結果顯示，學習成效在學習評量及學習單有顯著差異；在學習動機上則無顯著差異。此結果表示虛擬實境實驗作為國中理化實驗課程之輔助教材，由教師引導學生個別操作實驗課程，能有效提升學生的學習成效。本研究貢獻可提供國中老師採用新興虛擬科技作為回應新課綱教材之參考。

The Ministry of Education ’s 12-year National Education Curriculum Program recommends that schools should add hands-on experiments in the selection of textbooks in order to increase students ’interest in learning. It is also recommended that the implementation of teaching should aim at cultivating students’ problem-solving abilities, and explore the ability to explore Principles of cooperation, thinking intelligence, operational skills, and achieving course goals. However, at present, physics and chemistry in junior high schools still have a relatively high proportion of narrated teaching. In order to solve the above-mentioned teaching dilemma, this study aims to explore the effect of developing a computer version of 3D virtual experiment using virtual reality as a technology on the effectiveness and motivation of junior high school students in physical and chemical experiment learning. The research subjects were taken from three classes of the Chinese Communist Party in a certain country in Taipei City. They were randomly assigned to two groups of 55 people in the experimental group and 28 people in the first group of the control group. The experimental group conducts virtual reality VR experiment courses, while the control group conducts traditional laboratory courses. This research is conducted by experiment to explore whether there are significant differences in learning effectiveness and learning motivation between the two. The analysis results show that learning effectiveness has significant differences in learning evaluation and learning slips; there is no significant difference in learning motivation. This result indicates that the virtual reality experiment as an auxiliary textbook for the junior middle school physical and chemical experiment course. The teacher guides the students to operate the experiment course individually, which can effectively improve the students' learning effectiveness. This research contribution can provide a reference for middle school teachers to adopt emerging virtual technology as a response to the new curriculum materials.

目錄
謝誌................................................i
中文摘要...........................................ii
英文摘要..........................................iii
目次................................................v
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
    第三節   名詞解釋..............................4
    第四節   範圍限制..............................7
    第五節   預期貢獻..............................8

第二章  文獻探討...................................9
    第一節   國中電路學之內涵與教學現況..............9
    第二節   虛擬實境在科學教育的研究...............12
    第三節   國中理化教學與學習成效.................14
    第四節   國中理化教學與學習動機.................16
    第五節   小結.................................19

第三章  研究方法..................................20
    第一節   研究對象.............................20
    第二節   研究設計.............................20
    第三節   研究假設.............................22
    第四節   研究流程.............................22
    第五節   研究工具.............................30
    第六節   資料處理與分析........................35

第四章  研究結果與分析.............................36
    第一節   學習成效..............................36
    第二節   學習動機..............................42
    第三節   教材滿意度............................43

第五章  結論......................................49
    第一節   研究結論..............................49
    第二節   研究建議..............................55
參考文獻...........................................57
中文部分...........................................57
英文部分...........................................59
附錄一  量表使用同意書..............................61
附錄二   CVLab課程設計.............................62

表目錄
表2-1-1  九年一貫電路學相關課程認識架構............10
表2-1-2  九年一貫電路學相關次主題..................10
表2-1-3   12年國教草案電路學相關課程主題...........11
表2-4-1  學習歷程動機成分.........................19
表3-2-1  實驗設計模式 ............................21
表3-4-1  教學段落主題.............................24
表3-4-2  實驗組教案設計1 .........................24
表3-4-3  實驗組教案設計2 .........................26
表3-4-4  實驗組與對照組比較.......................28
表3-5-1  國中基測、會考題目分類...................31
表3-5-2  成效測驗前測題目分類.....................32
表3-5-3  前測題目對照題目難易度...................32
表3-5-4  成效測驗後測題目分類.....................32
表3-5-5  後測題目對照題目難易度...................33
表3-6-1  量化資料處理與分析.......................35
表4-1-1  實驗組學習成效敘述統計...................36
表4-1-2  學習評量1之敘述性統計....................37
表4-1-3  學習評量2之敘述性統計....................37
表4-1-4  學習單1之敘述性統計......................38
表4-1-5  學習單2之敘述性統計......................38
表4-1-6  實驗組學習成效ANCOVA檢定.................39
表4-1-7  學習評量1之獨立樣本t檢定.................40
表4-1-8  學習評量2之獨立樣本t檢定.................40
表4-1-9  學習單1之獨立樣本t檢定...................41
表4-1-10 學習單2之獨立樣本t檢定...................41
表4-2-1  實驗組學習動機敘述統計...................42
表4-2-2  實驗組學習動機ANCOVA檢定.................43
表4-3-1  教材滿意度量表敘述性統計.................44
表4-3-2  教材滿意度問卷題目.......................45
表4-3-3  教材滿意度問卷題目一.....................45
表4-3-4  教材滿意度問卷題目二.....................46
表4-3-5  教材滿意度問卷題目三.....................47
表4-3-6  教材滿意度問卷題目四.....................47
表4-3-7  教材滿意度問卷題目五.....................48

圖目錄
圖3-4-1  研究流程圖...............................29
圖3-5-1  系統操作主畫面...........................30
圖3-5-2  電路組裝完成示意圖.......................30
圖3-5-3  對照組實驗操作...........................31

中文部分
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