3 d互動擬真教學方法建構 大同高中汪殿杰_

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1 3D 互動擬真教學方法建構 -科學知識融入機器人教學活動為例 ( 參加創新教學活動設計類) 教學網站 https://sites.google.com/site/dtshlifetechnology/Home 大同高中 汪殿杰 摘要 3D互動擬真教學方法可產生真實意象,模擬動態情境,容易引起學生驚奇, 產生學習興趣,克服教學上不易表達,或困難體會的抽象物理問題。本教學法的 建構,配合機器人創意設計與實作活動實施,以3D數位科技輔助教學,融入任 務挑戰的物理情境模擬,讓學生探究科技應用的因與果,並透過實作活動,進一 步發展與組織科技創意的應用能力。 目前大部份的 3D 虛擬實境應用,偏重在 360 度動態環場影像與寫實彩現, 介面需要透過人類多重感知,達到即時的模擬與互動之能力。此部份是技術上較 困難突破的地方,且需要的軟硬體資源,在目前高中的教學環境仍然相當困難。 另一方面,這類技術對於高中科技教學,需要的空間概念、物理現象觀測、物件 關聯模擬、機構組立拆卸等教材反而著墨甚少。 因此本課程採用一般學校的硬體 資源,相關軟體及製作方法,以簡易及容易取得為優先,建構一套容易操作的 3D 互動擬真教材,實際融入機器人相關創意設計的教學活動;有別於 3D 虛擬 實境技術,所需的複雜人機介面,容易在課堂內實施,希望能提供其他教師研發 相關教材參考。 3D 互動擬真教學方法,適合開發互動與多元化的課程與教材,摒棄傳統被動 授課演講方式,結合授課、實驗與資訊科技等活動的融入,建置學生主動探究學 習環境,以提升科學抽象概念的了解和科技動手實驗的能力。教學活動透過動手 操作,同儕間分工合作,互動討論學習的歷程,強化學生的共同參與,激發學生 創意思考,團隊合作與解決問題的能力。 本教材以機器人教學活動為例,透過三個階段完整的活動設計,說明如何融 3D 互動擬真教材輔助教學,增強學生科技應用的能力,及表達創意想法的 3D 動畫製作能力。並且提供學習單、課堂活動照片、教材教具製作軟硬體說明等資 料,希望對於其它教師自製相關教材有所助益,廣泛應用在其它教學活動設計。 關鍵詞: 3D 互動擬真 Interactive 3D Simulation、虛擬實境 Virtual Reality 3D 動畫 3D Animation

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  • 1. 1 3D ( ) https://sites.google.com/site/dtshlifetechnology/Home 3D 3D 3D 360 3D 3D 3D 3D 3D : 3D Interactive 3D Simulation Virtual Reality 3D 3D Animation

2. 2 : 3D 3. 3 : 3D Virtual Reality 3D( ) (Warwick, 1993)1 (Rosen, 2006)2 3D (Miller, 2002)3 3D , 20084 (Concrete Operational Stage) (Constructivism) (1) (2)(3) (,1996)5 Kolb, 1985 6 (1)(concrete experience)(2) (reflective observation)(3)(abstract conceptualization) (4)(active experimentation) Kolb 4. 4 3D3D 5. 5 3D: 3D3D Interactive Simulation Teaching techniques, 3DISTs 3D 3D 3D 3D 3D 3D Google Sketch UP Adobe Arcobet 3D PDF e-Drawings exe 3D Google Sketch UP 3D Arcobet 3D PDF 3D 3D PDF Solid Works e-Drawing exe 3D 6. 6 3D 3D PDF NXT 3D .exe Rhino Bongo Sketchy Physics 3D 3D Rhino Bongo ( google Sketchy Physics ) 7. 7 3D () google sketchy physics (joystick) 3D ( z S ) 3D ( Google Sketchy Physics 3D ) ( ) 8. 8 : 3D 3D LEGO Mindstorms 3D 3D 3D 3D 3D 3D 9. 9 () 6 3D 3D 3D 3D ( 3D ) 3D 3D Google Sketchy Physics 3D 10. 10 Google Sketchy Physics 3D 3D 3D ( 3D ) 3D 11. 11 Sony Aibo 3D 3D 3D 1. 1. 2. 1. 3D 2. 3D 12. 12 3. 4. 3. 4. 3D 5. 2. 3D 3D 3D Google Sketchy Physics 3D 1. 3D 3D 2. 3. 3D 3D 1. 2. 13. 13 1. 2. 3. 4.3D 5. A. B. C. --- 3. WindowsMovie Maker 14. 14 3D: 3D 3DPDFe-Drawings .exe 3DPDFe-Drawings .exe3D 3D .exeRhino3DSolid Works .exe 3D Rhino3D Solid Works 3D 15. 15 3D3D 3D gif 3D gif gifRhinoBongo 3Dgif Rhino Bongo 3D gif Google Sketchy Physics Google Sketch UP 3D3D 16. 16 Google Sketchy Physics 3D Z 3D http://hsmaterial.moe.edu.tw/ 17. 17 : () robolab 18. 18 (() 350cc ) () () 19. 19 3D () Q 20. 20 ( 1 2 3 (:) 4-5 6-9 10-16 Solo : 21. 21 : invenio invenio PPT 22. 22 : 23. 23 : 3D 3D 3D 3D 3D 3D 24. 24 3D 3D 3D 3D 3D 3D 25. 25 1 Warwick, K., Gray J. and Roberts, D. (1993). Virtual Reality in Engineering, London: The Institution of Electrical Engineers. 2 Rosen J., Lasko-arwill A. and Satava R. (2006). Virtual Reality and Surgery, in Computer-Integrated Surgery, R. Taylor, S. Lavallee, G. Burdea, and R. Moesges Eds., Cambridge: MIT Press, 231-244. 3 Miller G., Hoffert E., Chen, S. Patterson, E. Blackketter, D. Rubin, S. Applin, S. Yim D. and Hanan, J. (2002). The Virtual Museum: Interactive 3D Navigation of a Multimedia Database, Journal of Visualization and Computer Animation, 3, 183-197. 4 (2008). 29 137-152 5 (1996) 2941-47 6 Kolb, D. A. (1985). Experiential learning: Experience as the source of learning and development. Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, New Jersey