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(guó)良 博士研究生：邱奕福2目錄簡(jiǎn)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(jiǎn)介 研究背景與動(dòng)機(jī)國(guó)人逐漸重視假日休閒活動(dòng)導(dǎo)覽手冊(cè)內(nèi)容有限無法即時(shí)提供適時(shí)的資訊通訊基礎(chǔ)建設(shè)遍佈手持式行動(dòng)載具普及可在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)學(xué)習(xí)休閒動(dòng)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(dòng)中4簡(jiǎn)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(shí)提供情境相關(guān)聯(lián)知識(shí)內(nèi)容 建構(gòu)具有情境概念之情境式學(xué)習(xí)活動(dòng)編輯系統(tǒng)設(shè)計(jì)情境式學(xué)習(xí)活動(dòng)與地點(diǎn)省時(shí)省力 提供學(xué)習(xí)歷程及路徑即時(shí)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(cè)學(xué)習(xí)者行為特徵與旅遊路徑的關(guān)聯(lián)性5簡(jiǎn)介 研究問題 如何給予學(xué)習(xí)者即時(shí)、互動(dòng)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(shí)提供 如何設(shè)計(jì)在任何有情境式知識(shí)區(qū)域中，編輯適性化情境式學(xué)習(xí)活動(dòng) 設(shè)置耗時(shí)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(dòng)、本體、時(shí)間(Abowd)何謂情境感知？(Abowd)呈現(xiàn)資訊及服務(wù)給使用者自動(dòng)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(cè)使用者所在地理位置資訊學(xué)習(xí)中自動(dòng)給予其使用者要求學(xué)習(xí)活動(dòng)可在任何時(shí)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(cè)學(xué)習(xí)者所在地理、物件及人物等情境資訊主動(dòng)依情境資訊觸發(fā)適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)活動(dòng)提供即時(shí)的互動(dòng)測(cè)驗(yàn)9相關(guān)研究 休閒教育何謂休閒？利用空閒時(shí)間尋求樂趣(Oxford Reference)自由的、被允許的活動(dòng)(拉丁文的licere)與學(xué)習(xí)活動(dòng)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(dòng)(Schleien)提供學(xué)習(xí)者在休閒時(shí)學(xué)習(xí)的一種教育活動(dòng)10相關(guān)研究 休閒教育學(xué)習(xí)動(dòng)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(dòng)機(jī)活動(dòng)導(dǎo)向型機(jī)會(huì)主義者實(shí)驗(yàn)者冒險(xiǎn)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(dòng)中面對(duì)不同情境時(shí)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?cè)谌粘Ｉ钚袆?dòng)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(dòng)任務(wù)(Lynch)尋求空間問題解答的一種活動(dòng)(Arthur & Passini)簡(jiǎn)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(dòng)、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(shí)針對(duì)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(shí)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(cè)利用已經(jīng)在資料庫儲(chǔ)存的變數(shù)或事實(shí)，對(duì)於未知的或未來的值加以預(yù)測(cè)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(xiàng)目 Apriori演算法 循序漸進(jìn)的方式，找出資料中項(xiàng)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(jì)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(gè)互不交集的群集優(yōu)點(diǎn)處理大量資料時(shí)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(gè)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(gè)資料點(diǎn)當(dāng)作k群的群集中心2.計(jì)算平均值，將資料分別歸類3.重新計(jì)算各群集之群集中心點(diǎn)4.重覆步驟2.3動(dòng)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(duì)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(duì)象、環(huán)

7、境與限制研究限制對(duì)象年齡介於2232歲之間的學(xué)生與上班族時(shí)間旅遊在徒步兩小時(shí)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(duì)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(shí)段非假日期間21研究方法與工具 研究對(duì)象、環(huán)境與限制學(xué)習(xí)地點(diǎn)15個(gè)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(dòng)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(shí)提供與題目相關(guān)的知識(shí)瀏覽，進(jìn)一步提供以地點(diǎn)為主軸的景點(diǎn)知識(shí)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(shí)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(dòng)的選擇題式的測(cè)驗(yàn)，測(cè)驗(yàn)只有達(dá)到正確答案才會(huì)結(jié)束選項(xiàng)開啟或切換GPS連接資訊與互動(dòng)旅遊測(cè)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(cè)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(gè)景點(diǎn)區(qū)域編輯景點(diǎn)相關(guān)知識(shí)提供與題目相關(guān)的知識(shí)瀏覽，進(jìn)一步提供以地點(diǎn)為主軸的景點(diǎn)知識(shí)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(dòng)的選擇題式的測(cè)驗(yàn)位置即時(shí)監(jiān)控提供教師即時(shí)觀看目前學(xué)習(xí)者所在位置學(xué)習(xí)歷程即時(shí)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(shí)、試題提供教師檢視自行編輯的景點(diǎn)介紹、相關(guān)知識(shí)、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(jiǎn)表特徵特徵值說明總旅遊行走距離短；普通；長(zhǎng)短：小於600公尺普通：介於600710公尺長(zhǎng)：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(shí)間短；長(zhǎng)短：少於9900秒長(zhǎng)：大於9900秒詳細(xì)特徵資料紀(jì)錄表格請(qǐng)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(dòng)機(jī)41實(shí)驗(yàn)結(jié)果總旅遊軌跡數(shù)26042筆經(jīng)緯度時(shí)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(shí)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(shí)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(xiǎn)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(shí)間短總旅遊行走距離長(zhǎng)總旅遊時(shí)間長(zhǎng)各牛刀小試表現(xiàn)普通測(cè)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(shí)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(gè)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(dòng)機(jī)與興趣建構(gòu)可供教師編