以群聚技術(shù)應(yīng)用於情境感知學(xué)習(xí)環(huán)境中學(xué)習(xí)歷程分析之研

1、1以群聚技術(shù)應(yīng)用於情境感知學(xué)習(xí)環(huán)境中學(xué)習(xí)歷程分析之研究新竹教育大學(xué)指導(dǎo)教授：區(qū)國良 博士研究生：邱奕福2目錄簡介相關(guān)研究研究方法與工具系統(tǒng)實(shí)作實(shí)驗(yàn)結(jié)果結(jié)論與建議3簡介 研究背景與動機(jī)國人逐漸重視假日休閒活動導(dǎo)覽手冊內(nèi)容有限無法即時提供適時的資訊通訊基礎(chǔ)建設(shè)遍佈手持式行動載具普及可在任何時間、任何地點(diǎn)學(xué)習(xí)休閒動機(jī)通常是無目的難以掌握學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)歷程與旅遊路徑很少研究將教育方面應(yīng)用於休閒活動中4簡介 研究目的 建構(gòu)具有情境感知功能之休閒學(xué)習(xí)系統(tǒng) 即時提供情境相關(guān)聯(lián)知識內(nèi)容 建構(gòu)具有情境概念之情境式學(xué)習(xí)活動編輯系統(tǒng)設(shè)計情境式學(xué)習(xí)活動與地點(diǎn)省時省力 提供學(xué)習(xí)歷程及路徑即時分析系統(tǒng) 紀(jì)錄學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)行為與路

2、徑 預(yù)測學(xué)習(xí)者行為特徵與旅遊路徑的關(guān)聯(lián)性5簡介 研究問題 如何給予學(xué)習(xí)者即時、互動的情境式學(xué)習(xí)系統(tǒng) 傳統(tǒng)：紙本旅遊刊物，缺乏分類查詢介紹 現(xiàn)今：電子旅遊刊物，缺乏資訊即時提供 如何設(shè)計在任何有情境式知識區(qū)域中，編輯適性化情境式學(xué)習(xí)活動 設(shè)置耗時耗力 如何找出學(xué)習(xí)成效與旅遊路徑特徵間的關(guān)聯(lián)性 資料龐大複雜6相關(guān)研究情境感知休閒教育尋路理論資料探勘7相關(guān)研究 情境感知何謂情境？描述使用者的狀況、所在地點(diǎn)、人事物資訊(Dey)種類分為位置、活動、本體、時間(Abowd)何謂情境感知？(Abowd)呈現(xiàn)資訊及服務(wù)給使用者自動執(zhí)行服務(wù)將情境與資訊連結(jié)以供稍後取用8相關(guān)研究 情境感知情境感知學(xué)習(xí)(Saka

3、mura)偵測使用者所在地理位置資訊學(xué)習(xí)中自動給予其使用者要求學(xué)習(xí)活動可在任何時間、任何地點(diǎn)進(jìn)行學(xué)習(xí)本論文建構(gòu)休閒學(xué)習(xí)系統(tǒng)偵測學(xué)習(xí)者所在地理、物件及人物等情境資訊主動依情境資訊觸發(fā)適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)活動提供即時的互動測驗(yàn)9相關(guān)研究 休閒教育何謂休閒？利用空閒時間尋求樂趣(Oxford Reference)自由的、被允許的活動(拉丁文的licere)與學(xué)習(xí)活動有密不可分的關(guān)聯(lián)性(古希臘字的schole)何謂休閒教育？學(xué)習(xí)過程中自由地選擇喜好的學(xué)習(xí)內(nèi)容(Arsenault)學(xué)生在休閒狀態(tài)中進(jìn)行學(xué)習(xí)活動(Schleien)提供學(xué)習(xí)者在休閒時學(xué)習(xí)的一種教育活動10相關(guān)研究 休閒教育學(xué)習(xí)動機(jī)與傳統(tǒng)教室中不相同(

4、Arsenault)歸納出主要參與者可分為6種不同的參與動機(jī)活動導(dǎo)向型機(jī)會主義者實(shí)驗(yàn)者冒險者內(nèi)容導(dǎo)向者地理學(xué)研究者本論文將分析此六種型態(tài)參與者在活動中面對不同情境時的學(xué)習(xí)歷程與成效11相關(guān)研究 尋路理論何謂尋路？人們在日常生活行動中的一種空間認(rèn)知過程外在環(huán)境與組織感官線索的連續(xù)互動任務(wù)(Lynch)尋求空間問題解答的一種活動(Arthur & Passini)簡言之選擇方位和探索的過程12相關(guān)研究 尋路理論城市景象通道：泛指各種道路邊緣：線性元素地區(qū)：外表特徵包含空間、活動、居民與地形等節(jié)點(diǎn)：交通往返必經(jīng)道路地標(biāo)：當(dāng)?shù)氐拇斫êB物本論文依據(jù)空間能力的概念，使用群聚分析學(xué)習(xí)者尋路路徑所構(gòu)

5、成的群集13相關(guān)研究 資料探勘發(fā)掘或描述知識針對大量的資料進(jìn)行處理，以發(fā)掘、萃取、得到存在於資料中的知識透過搜尋與分析資料來發(fā)現(xiàn)潛在有用資訊的過程預(yù)測利用已經(jīng)在資料庫儲存的變數(shù)或事實(shí)，對於未知的或未來的值加以預(yù)測14相關(guān)研究 資料探勘 關(guān)聯(lián)規(guī)則 在給定的資料集中，發(fā)現(xiàn)頻繁出現(xiàn)的項目 Apriori演算法 循序漸進(jìn)的方式，找出資料中項目的關(guān)係 支持度(Support) 信心度(Confidence) 優(yōu)點(diǎn) 處理龐大複雜的資料 産生清晰有用的結(jié)果15相關(guān)研究 資料探勘群聚分析將一群未事先定義群組的資料，依照資料集中資料的特色進(jìn)行分類的工作分析資料彼此間的相似程度，分析所找到的群集結(jié)果，推論出有用、

6、隱含、令人感興趣的特性和現(xiàn)象廣泛使用於統(tǒng)計學(xué)、資料探勘、機(jī)器學(xué)習(xí)K-平均法 ( K-Means method )使用者設(shè)定K個互不交集的群集優(yōu)點(diǎn)處理大量資料時相當(dāng)有擴(kuò)充性且有效率16相關(guān)研究 群聚分析K-平均法 ( K-Means method )使用者設(shè)定K個互不交集的群集K-Means演算法步驟1.隨機(jī)從資料集合中選擇任k個資料點(diǎn)當(dāng)作k群的群集中心2.計算平均值，將資料分別歸類3.重新計算各群集之群集中心點(diǎn)4.重覆步驟2.3動作，直到群集中心與之前相同17相關(guān)研究 群聚分析18研究方法與工具研究對象、環(huán)境與限制研究流程學(xué)習(xí)系統(tǒng)使用環(huán)境示意圖資料探勘與研究工具19研究方法與工具 研究對象、環(huán)

7、境與限制研究限制對象年齡介於2232歲之間的學(xué)生與上班族時間旅遊在徒步兩小時內(nèi)完成地點(diǎn)新竹縣北埔老街聚落方圓500公尺20研究方法與工具 研究對象、環(huán)境與限制研究限制天氣狀況天氣晴朗無雲(yún)範(fàn)圍接近特定景點(diǎn)建築3公尺之內(nèi)時段非假日期間21研究方法與工具 研究對象、環(huán)境與限制學(xué)習(xí)地點(diǎn)15個景點(diǎn)6種主題類別學(xué)習(xí)景點(diǎn)試題類別北埔文化館歷史、地理彭家祠堂歷史、建築北埔秀巒公園牌樓風(fēng)水、地理瑞源餅行美食金廣福公館歷史、建築天水堂歷史、建築姜阿新故宅歷史、經(jīng)濟(jì)慈天宮宗教信仰、歷史、建築北埔商街美食古道茶坊歷史、地理忠恕堂風(fēng)水、建築鄧南光故居歷史姜家祠地理、建築邦正公園歷史姜家二房歷史、建築22研究方法與工具

8、研究流程23研究方法與工具 學(xué)習(xí)系統(tǒng)使用環(huán)境示意圖24研究方法與工具 研究工具25系統(tǒng)實(shí)作系統(tǒng)架構(gòu)情境感知學(xué)習(xí)模組休閒模式學(xué)習(xí)模式學(xué)習(xí)歷程模組監(jiān)控模組學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)歷程與旅遊路徑特徵擷取26系統(tǒng)實(shí)作 系統(tǒng)架構(gòu)實(shí)驗(yàn)設(shè)備行動載具：PDA、GPS作業(yè)系統(tǒng)：Windows Mobile 5、6 系統(tǒng)開發(fā)：Microsoft Visual Studio 2008程式語言：C#.NET資料庫：Microsoft SQL Server Compact27系統(tǒng)實(shí)作 系統(tǒng)架構(gòu)28系統(tǒng)實(shí)作 情境感知學(xué)習(xí)模組休閒模式29系統(tǒng)實(shí)作 情境感知學(xué)習(xí)模組學(xué)習(xí)模式30系統(tǒng)實(shí)作 情境感知學(xué)習(xí)模組31系統(tǒng)實(shí)作 情境感知學(xué)習(xí)模組牛刀小

9、試32系統(tǒng)實(shí)作 情境感知學(xué)習(xí)模組功能功能功能說明功能說明查詢景點(diǎn)介紹依學(xué)習(xí)者當(dāng)前所在位置提供景點(diǎn)的介紹查詢景點(diǎn)相關(guān)知識提供與題目相關(guān)的知識瀏覽，進(jìn)一步提供以地點(diǎn)為主軸的景點(diǎn)知識瀏覽傳統(tǒng)地圖(無GPS定位)地圖標(biāo)示出所有景點(diǎn)的位置，提供學(xué)習(xí)者自行選擇參訪的各景點(diǎn)瀏覽GPS定位地圖地圖標(biāo)示出所有景點(diǎn)的位置，並即時定位顯示學(xué)習(xí)者目前所在位置牛刀小試結(jié)合與環(huán)境互動的選擇題式的測驗(yàn)，測驗(yàn)只有達(dá)到正確答案才會結(jié)束選項開啟或切換GPS連接資訊與互動旅遊測驗(yàn)畫面，與離開系統(tǒng)資訊提供目前所在位景點(diǎn)、景點(diǎn)資訊查詢、尋訪的順序、檢視測驗(yàn)的完成度33系統(tǒng)實(shí)作 學(xué)習(xí)歷程模組 提供教師編輯每一景點(diǎn)位置 34系統(tǒng)實(shí)作 學(xué)習(xí)

10、歷程模組35系統(tǒng)實(shí)作 監(jiān)控模組36系統(tǒng)實(shí)作 監(jiān)控模組功能功能教師功能說明教師功能說明編輯景點(diǎn)位置提供教師編輯每一個景點(diǎn)區(qū)域編輯景點(diǎn)相關(guān)知識提供與題目相關(guān)的知識瀏覽，進(jìn)一步提供以地點(diǎn)為主軸的景點(diǎn)知識編輯景點(diǎn)介紹提供該地點(diǎn)更詳細(xì)介紹內(nèi)容編輯牛刀小試試題編輯結(jié)合與環(huán)境互動的選擇題式的測驗(yàn)位置即時監(jiān)控提供教師即時觀看目前學(xué)習(xí)者所在位置學(xué)習(xí)歷程即時監(jiān)控提供教師瀏覽目前學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)歷程顯示所編輯的景點(diǎn)區(qū)域提供教師檢視自行編輯的景點(diǎn)區(qū)域顯示所編輯的景點(diǎn)介紹、知識、試題提供教師檢視自行編輯的景點(diǎn)介紹、相關(guān)知識、牛刀小試試題37系統(tǒng)實(shí)作 學(xué)習(xí)歷程與旅遊路徑特徵擷取38系統(tǒng)實(shí)作 休閒旅遊行為特徵紀(jì)錄學(xué)習(xí)者行為特徵資

11、料紀(jì)錄簡表特徵特徵值說明總旅遊行走距離短；普通；長短：小於600公尺普通：介於600710公尺長：大於700公尺觀看GPS定位地圖次數(shù)少；普通；多少：小於35次普通：介於35200次多：高於200次牛刀小試表現(xiàn)差；佳差：(題目數(shù)/答題次數(shù))=0.0.57總旅遊時間短；長短：少於9900秒長：大於9900秒詳細(xì)特徵資料紀(jì)錄表格請翻閱表格10 ，論文page：35頁39系統(tǒng)實(shí)作 學(xué)習(xí)歷程與旅遊路徑特徵擷取40實(shí)驗(yàn)結(jié)果蒐集到13位學(xué)習(xí)者的行為特徵Weka軟體Apriori演算法分析結(jié)果學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)成效特徵關(guān)聯(lián)性學(xué)習(xí)者休閒教育的六種學(xué)習(xí)動機(jī)41實(shí)驗(yàn)結(jié)果總旅遊軌跡數(shù)26042筆經(jīng)緯度時間點(diǎn)Weka軟體K-

12、Means演算法群聚分析結(jié)果所有學(xué)習(xí)者旅遊軌跡經(jīng)緯度群聚分佈圖各群集可構(gòu)成一城市景象所有學(xué)習(xí)者旅遊軌跡經(jīng)緯度與時群聚分佈圖隱含的地點(diǎn)42實(shí)驗(yàn)結(jié)果 關(guān)聯(lián)規(guī)則分析結(jié)果規(guī)則規(guī)則關(guān)聯(lián)規(guī)則關(guān)聯(lián)規(guī)則可信度可信度1平均接收到GPS衛(wèi)星數(shù)=多 = 牛刀小試完成度=高12牛刀小試完成度=高 = 平均接收到GPS衛(wèi)星數(shù)=多13觀看GPS定位地圖次數(shù)=低 = 查詢牛刀小試完成度=少14風(fēng)水主題題目答題表現(xiàn)=高 6 = 牛刀小試完成度=高15停留熱門景點(diǎn)時間(秒)=少 = 查詢牛刀小試完成度=少16風(fēng)水主題題目答題表現(xiàn)=高 = 平均接收到GPS衛(wèi)星數(shù)=多17曾經(jīng)來過=是 平均接收到GPS衛(wèi)星數(shù)=多 = 牛刀小試完成度

13、=高18曾經(jīng)來過=是 牛刀小試完成度=高 = 平均接收到GPS衛(wèi)星數(shù)=多19查詢牛刀小試完成度=少 平均接收到GPS衛(wèi)星數(shù)=多 = 牛刀小試完成度=高110牛刀小試完成度=高 查詢牛刀小試完成度=少 = 平均接收到GPS衛(wèi)星數(shù)=多143實(shí)驗(yàn)結(jié)果學(xué)習(xí)者chif屬於冒險者型態(tài)數(shù)值特徵名稱數(shù)值特徵名稱特徵類別特徵類別停留時間短總旅遊行走距離長總旅遊時間長各牛刀小試表現(xiàn)普通測驗(yàn)完成度高觀看傳統(tǒng)地圖次數(shù)少總景點(diǎn)瀏覽數(shù)多平均速度中44實(shí)驗(yàn)結(jié)果 群聚分析結(jié)果所有學(xué)習(xí)者旅遊軌跡經(jīng)緯度群聚分佈圖45實(shí)驗(yàn)結(jié)果 群聚分析結(jié)果所有學(xué)習(xí)者旅遊軌跡經(jīng)緯度與時間群聚分佈圖46結(jié)論成功地建構(gòu)情境感知之休閒學(xué)習(xí)系統(tǒng)紀(jì)錄學(xué)習(xí)行為潛在的27個學(xué)習(xí)行為特徵91.3學(xué)習(xí)者完成所有學(xué)習(xí)內(nèi)容使用本系統(tǒng)可提高學(xué)習(xí)動機(jī)與興趣建構(gòu)可供教師編