執行成果介紹

本計畫《以虛擬實境和無人機建模技術進行文化資產教學方法研發與加值應用》，以國定古蹟霧峰林家建築群為主要研究場域，結合無人機空拍測繪、三維建模與虛擬實境技術，發展沉浸式文化資產學習系統，並進一步探討其於教育推廣與文化理解上的應用潛力。

霧峰林家建築群為臺灣規模最大且保存完整的清代宅第園林建築，其空間結構具有中軸對稱與層層遞進的特性，包含多重院落、廊道與建築單元，整體空間關係複雜。傳統文化資產教學多仰賴平面圖片或文字說明，學習者往往只能理解局部細節，難以掌握整體空間配置與文化脈絡。

因此，本計畫以「多視角整合」為核心概念，透過虛擬實境技術整合地面第一人稱視角與空中鳥瞰視角，讓學習者能在沉浸式環境中進行探索與觀察，從不同尺度理解建築空間，進一步建立完整的文化資產認知。

本計畫除著重於技術建置外，亦強調文化內容轉譯與教學應用設計，透過互動機制與任務導向學習，使文化資產由靜態保存資料轉化為可體驗、可理解的學習媒介，提升文化資產教育的參與性與學習效果。

計畫亮點

本計畫整合數位技術與文化資產教育，發展具創新性的應用模式，其特色包括：

• 建立結合地面與空拍視角之沉浸式學習架構
• 導入虛擬無人機操作，提升空間探索的互動體驗
• 結合VR360全景影像與三維模型，呈現多層次空間資訊
• 發展文化資產教學內容與任務導向學習活動
• 建構可應用於教育推廣之文化資產數位學習系統

一、文化資產三維建模與空拍資料建置

本計畫透過無人機航拍技術蒐集霧峰林家建築群之影像資料，並採用Structure from Motion（SfM）技術進行三維重建，建立具空間尺度與紋理細節之數位模型。

空拍作業採多層次航線規劃，包括高空整體俯瞰、中層斜視角以及低空細部補捉，以確保建築群整體配置與細節特徵均能完整呈現。

完成之模型經過點雲優化、網格重建與貼圖處理後，已轉換為可於Unity虛擬實境平台運行之格式，作為後續沉浸式學習系統開發之核心基礎。

二、沉浸式虛擬實境學習系統開發

本計畫已完成虛擬無人機與VR360全景場景整合之沉浸式學習系統，透過Unity平台進行互動設計與系統開發，提供學習者直覺且具臨場感的操作體驗。

系統功能包括虛擬無人機飛行操作（如起飛、懸停、轉向與降落）、空拍視角即時觀察、VR360場景瀏覽以及注視互動（gaze-based interaction）等機制，使學習者可依需求自由切換觀察視角。

透過空中鳥瞰與地面視角的交互使用，學習者得以同時掌握建築群整體配置與局部細節，建立由宏觀到微觀的空間理解歷程。

三、文化資產教學單元與學習任務設計

本計畫依據霧峰林家之歷史與文化特色，設計沉浸式教學單元，內容涵蓋建築歷史背景、空間配置、中軸結構、裝飾元素與文化象徵等主題。

教學設計採任務導向與探究式學習模式，透過問題引導與情境任務，鼓勵學習者在虛擬環境中進行觀察、推論與探索，從單純的視覺瀏覽進一步轉化為主動學習與文化理解。

此設計有助於提升學習者對文化資產的理解深度，並促進其對文化保存議題的關注與認同。

四、教學實驗設計與評量機制建置

為驗證系統之教學效果，本計畫規劃準實驗研究設計，透過實驗組（VR學習）與對照組（傳統教學）進行比較分析。

評量工具包括文化資產學習成就測驗、學習動機量表與系統滿意度問卷，並結合學習行為紀錄（如操作時間與互動次數）進行多面向分析。

透過量化與質化資料之整合分析，可全面評估沉浸式學習系統對學習成效與學習體驗之影響。

應用效益

本計畫初步成果顯示，透過沉浸式虛擬實境與多視角整合設計，有助於提升學習者對文化資產空間結構的理解，並強化學習動機與參與程度。

相較於傳統教學方式，VR系統提供更具臨場感與互動性的學習情境，使學習者能由實際觀察與探索中建構知識，達成由感知經驗轉化為概念理解的學習歷程。

本計畫成果除可作為文化資產教育之數位教材外，亦具備推廣展示與數位典藏之應用價值，未來可延伸至其他文化資產場域，建立可複製之數位學習與文化保存模式，促進文化資產教育之創新發展。