星空學習往往受限於時間及空間，且較為抽象，透過科技工具有益於改善這些問題。虛擬實境是利用電腦建立一個環境讓使用者深入其境的一項技術，而擴增實境則是將電腦產生的虛擬影像呈現於真實世界的技術。在國小自然科學習中，雖然擴增實境在天文學習於觀星已有不少研究，但較少結合智慧型手機或平板電腦鏡頭的。虛擬實境方面，在國小天文學習的研究，多為桌上型虛擬實境，且多應用於月相及太陽之觀測。其學習也較受空間限制，因此本論文將結合行動學習及簡易的虛擬實境裝置，藉由行動載具進行不受時間及空間限制的虛擬實境及擴增實境星空學習及教學。
本論文將學生分為兩組，皆先透過擴增實境學習，兩組實驗後半段，實驗組加上虛擬實境，控制組加長擴增實境的學習時間，探討兩組學童在不同的工具下的學習成就及學習動機。其結果為實驗組的學習成就在星座識別更加突出，實驗組的學習動機較控制組高。可推論虛擬實境對於學生的學習是有正面影響。

Typically, starry learning is abstract and limited by space and time. Virtual Reality (VR) technology can offer an immersive and interactive environment, and Augmented Reality (AR) technology can combine real and virtual objects in 3D. This research utilizes mobile devices empowered with VR and AR technology to assist starry learning in elementary school. Both learning effectiveness and motivation are analyzed to compare the differences between VR/AR group and complete AR group. Experiment results show that both constellation recognition ability and learning motivation of VR/AR group are higher than those of AR group.

摘要 ii
Abstract iii
目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 vii
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究目的 2
第二章 文獻探討 3
2.1星空學習 3
2.2行動學習 4
2.3擴增實境 4
2.3.1 定義 4
2.3.2顯示技術 4
2.3.3擴增實境應用於自然科學習 6
2.4虛擬實境 7
2.4.1定義 7
2.4.2虛擬實境的種類 7
2.4.3 Google Cardboard 9
2.4.4虛擬實境應用於自然科學習 10
2.5擴增實境加虛擬實境組(AR+VR組)及擴增實境組(AR組) 10
2.5、文獻比較 11
第三章 系統設計 15
3.1系統架構 15
3.1.1擴增實境 15
3.1.2虛擬實境 16
3.2硬體工具介紹 17
3.2.1擴增實境相關硬體設備 17
3.2.2虛擬實境相關硬體設備 18
3.3軟體工具選擇 19
3.3.1選擇標準 19
3.3.2選擇過程 19
3.3.3選擇結果 24
第四章 實驗設計與結果分析 27
4.1實驗設計 27
4.1.1實驗變項 27
4.1.2研究流程 27
4.2資料蒐集工具 28
4.2.1學習成就測驗 28
4.2.2學習動機量表 28
4.3研究預測 28
4.4教學流程 28
4.4.1 AR組教學流程 28
4.4.2 AR+VR組教學流程 29
4.5結果及分析 30
4.5.1學習成就 30
4.5.2學習動機 32
4.6結果及討論 33
第五章 結論與未來展望 35
5.1結論 35
5.2未來展望 35
參考文獻 37
附錄一 星空學習成就測驗 39
附錄二 星空學習動機量表問卷 43

[1]Bachmair, B., & Pachler, N.. Sustainability for Innovative Education--The Case of Mobile Learning. Journal of Interactive Media in Education, 2015.
[2]盧永勝。3D星圖模擬軟體在國小自然與生活科技領域學習成效之研究(碩士論文)。國立高雄師範大學。2009。
[3]Google, Google VR,https://arvr.google.com/, 2017.
[4]Wolfgang, Z., Mobile Observatory 3 Pro - Google Play Store, 2021.
[5]Vito, Tech., Star Walk 2 Free, Google Play Store. StarWalk2Free, 2021.
[6]教育部。國民中小學九年一貫課程綱要自然與生活科技學習領域。2008。
[7]翰林出版事業。國民小學自然與生活科技第六冊。翰林出版事業股份有限公司。2021。
[8]康軒文教事業。國民小學自然與生活科技第六冊。康軒文教事業股份有限公司。2021
[9]南一書局企業。國民小學自然與生活科技第冊。南一書局企業股份有限公司。2021
[10]黃秀山。以數位星象儀多媒體演示系統進行星象教學之成效研究(碩士論文)。臺北市，臺北市立師範學院。2004。
[11]Fabien, C., Stellarium, https://stellarium.org/, 2019。
[12]黃國禎。行動與無所不在學習的發展與應用。國家文官學院T&D飛訊，141，1-16。2012。
[13]Azuma, R.T., A survey of augmented reality, In Presence：Teleoperators andVirtual Environments 6, no.4, pp.355-385,1997
[14]米菲多媒體股份有限公司, MAKAR, https://www.makerar.com/, 2017
[15]林勝賢。探討擴增實境融入行動學習對國小學生自然與生活科技學習動機與學習成就的影響(碩士論文)。臺南市。國立臺南大學。2004。
[16]蔡旻諺。擴增實境月相觀測系統之學習成效研究(碩士論文)。新竹市，國立新竹教育大學。2014。
[17]Liou, H-H, The Influences of the 2D Image Based Augmented Reality and Virtual Reality on Student Learning, National Central University, Taoyuan, Taiwan,2016
[18]Jia, Z., The development and evaluation of an augmented reality based armillary sphere for astronomical observation instruction, National Taiwan Normal University, Taipei, Taiwan, 2014.
[19]林禹璁。國中學生使用擴增實境之學習動機與學習成效之評估-以天文學習為例(碩士論文)。臺南市。國立臺南大學。2013。
[20]林佑霖。擴增實境對星空學習影響之研究(碩士論文)。花蓮縣，國立東華大學。2013。
[21]鄭伊芝。擴增實境對天文學習影響之研究-以國小五年級星空單元為例(碩士論文)。花蓮縣，國立東華大學。2014。
[22] 賴志宏。擴增實境對天文學習的影響：以非正式的觀星課程為例。《數位學習科技期刊》，第13卷，第2期，pp.27-55 。（TSSCI）。2021。
[23]Ke Tian.,Real-World Oriented Smartphone AR Supported Learning System Based on Planetarium Contents for Seasonal Constellation Observation, Nagoya University, Japan, 2019.
[24]Burdea G.C., Coiffet P, Virtual reality technology. (2nd edn.), John Wiley
and Sons, NY, 2003.
[25]Linden Lab. Second Life, https://secondlife.com/, 2003.
[26]Ansett Aviation Asia Co Ltd, ansett aviation training, https://www.ansettaviationtraining.com/training/ ,2020.
[27]臺北市立天文科學教育館。宇宙劇場。https://www.tam.gov.taipei/臺北市。
[28]HTC,HTC VIVE ,https://www.vive.com/tw/product/, 2016。
[29]劉名峰。基於情境學習之虛擬實境模擬應用於化學實驗(碩士論文)。花蓮縣，國立東華大學。2019。
[30]孫天光。建置中小學觀測月亮、太陽運動之虛擬實境模型研究。(碩士論文)。臺南市。國立臺南大學。2007。
[31]王曉璿。3D虛擬實境繪本電子書輔助月亮迷思課程學習效益之研究(碩士論文)。臺中市，國立臺中教育大學。2011。
[32]Cantwell LB, A Comparison of Learning: Integration of A Virtual and
Traditional Field Trip into an Introductory Environmental Geology Course, Montana State University, MT, 2004
[33]Noctua Software, Stellarium Mobile, Google Play Store, 2021.
[34]PYOPYO Studio, StarTracker, Google Play Store, 2019.
[35]Escapist Games Limited, Star Chart, Google Play Store, 2021.
[36]Sky Map Devs, Sky Map, Google Play Store, 2020.
[37]Taosoftware Co.,Ltd., Planetarium VR, Google Play Store, 2021.
[38]INOVE, s.r.o., Solar system Scope VR, Google Play Store, 2020.
[39]PYOPYO Studio, StarTracker VR, Google Play Store, 2020.
[40]黃博聖。國小六年級學童數學學習動機、知覺班級氣氛、數學態度與數學學業成就之相關性研究(碩士論文)。臺南市。國立臺南大學。2007。