計畫緣起自 2019 年新冠肺炎疫情爆發以來，人們的生活方式有了巨大的改變，連帶也影響著全世界現有的教育方式，為了避免師生在校園染疫的風險，上課方式漸漸由實體轉變為遠端授課。 近年來科技發展使電腦能力有卓越的提升，讓高速計算能力下放至家電腦領域，不再專屬於超 級電腦。隨著高效能電腦的普及，在家也能做出許多以往家用電腦做不出的模擬。PhET 由 諾貝爾經濟學獎得主(2002)科羅拉多大學教授 Carl Wieman 所發起，為一個延伸教育研究 專案計畫，透過動畫模擬遊戲，來吸引學生透索與發現科學方面的各種知識。PhET 提供了以 研究為主的科學模擬，可在線執行模擬，在個人家用電腦中執行。
隨著線上教學系統日趨完善，線上實驗、教學等也成為未來全球的趨勢，人們也漸漸發現 在線上進行教學授課及實驗比起傳統實體有著更多的優勢。線上授課及實驗不僅不受空間與時 間限制，更能讓學生更彈性地規劃自己的學習進度，也不會被實體設備所侷限，能隨時隨地自 主學習。對於教師、校方，也降低了許多教學成本，能提供給學生更多更全面的教學支援。亞 洲物理奧林匹亞競賽作為全世界最著名的競賽之一也因應時代轉變將實體實驗競賽轉變為線 上實驗競賽。轉變為線上競賽其帶來的效益不僅僅是防止疫情擴散，由於不再只能依賴實體設 備，不但能夠最大限度地節省經費，也可以在不同地點同時同步地操作，考慮到許多國家或地 區因為諸多限制，沒有太多的經費預算可以真正進行實體競賽，因此透過將實體實驗競賽轉變為線上實驗競賽不僅是單純因應疫情的轉型，更是讓不同地區、國家的學生都有公平的學習、 競爭的機會，加以體現世界村的理念。
計畫目標本團隊成功的利用視覺化軟體(Unity)將傳統實驗競賽的項目轉變為線上實驗，透過此軟體我們可透過本計畫開發的視覺化實驗軟體操作競賽題目的實驗，運用虛擬儀器模擬實體實驗。以往線上競賽的進行模式較多是偏向選擇、問答等考試測驗為主，透過實驗教材或課本上的內容，僅以圖片解示輔助說明的方式呈現，難以讓學生對抽象的觀念有較具體的想像，雖然這樣的方式能夠讓學生大致理解整個實驗的內容，但比較無法讓學生完整體驗實驗流程。本計畫透過視覺化軟體架設虛擬實驗器材，透過將實驗儀器及用具等以 3D 圖形視覺的方 式來呈現出實提儀器的外觀，並將虛擬實驗器材的操作完全仿照實體器材，讓學生能直接了解 各實驗器材的實際操作。除此之外以往的測驗方式缺少了傳統實驗最重要的實際動手操作做， 透過本計畫所架設的視覺化軟體透過擬實際的實驗操作步驟，讓學生能一步步認識並操作實驗，並經由實驗現象的觀察、紀錄，及控制變因的調整，來得到不同的實驗結果，透過此擬真的實 驗流程來刺激學生思考、探究、論證的過程，激發出學生對科學的求知慾，以主動展現學生的 學習意願，而這樣有價值的效果，絕不是能透過傳統測試模式能呈現在考卷上的突變、文字表 達所能比擬的。
在疫情的影響下，為了克服學生在無法進行實體實驗課的情況下，也能達到親手做實驗所 帶來的學習效益，本計畫運用 Unity 架設一套視覺化的模擬實驗軟體，透過視覺化的方式來表 現各項齊全的實驗儀器，讓學生更加了解實驗器材的真實樣貌，也能夠依自身所想隨意擺設進 而相互搭配組合，而這樣透過視覺化的方式，有如身歷其境在實驗的場景，且能根據真實物理現象做瞬時反饋，使操作者能有無限逼近真實操作的體驗，進而達成學習和競賽以及考試的目的。透過本計畫的軟體可讓各個不同地區、國家的學生進行競賽，有許多地區存在著城鄉資源 分配不均甚至匱乏的狀況，不是所有學校、地區政府都能有足夠的經費購買實驗設備提供學生 使用，有時學生根本無法接觸到這些實驗設備，這時透過本計畫的軟體就能解決這項問題，其中會包含自行完成虛擬實驗器材所有架設，也能根據不同操作者反映出細微誤差以及各種操作 的準度作出調整，因為是線上的操作，省去很多事前繁瑣的準備工作，對於競賽、課程、自主 練習前準備的難度也大幅地降低，不但讓老師能有更多元的教學方式，學生也能在線上更簡單 便利的進行實驗，體驗、操作如同實體實驗的流程，對各項物理實驗都有更廣泛、深入的理解。 
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