成功大學博碩士論文系統

簡易檢索 / 詳目顯示

回結果列表

研究生：	陳慧慈 Chen, Hui-Tsz
論文名稱：	直覺式操作之兒童實體數位畫筆設計 Digital Brush with Intuitive Operation Design for Children on Tangible User Interface
指導教授：	吳豐光 Wu, Fong-Gong
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	規劃與設計學院 - 工業設計學系 Department of Industrial Design
論文出版年：	2010
畢業學年度：	98
語文別：	中文
論文頁數：	95
中文關鍵詞：	直覺、數位畫筆、實體使用者介面(TUI) 、兒童、繪圖
外文關鍵詞：	intuition, digital pen, tangible user interface (TUI), children, drawing
相關次數：	點閱：128 下載：0
分享至:	分享至facebook 分享至twitter

查詢本校圖書館目錄查詢臺灣博碩士論文知識加值系統勘誤回報

本研究以直覺式操作為主軸，結合實體使用者介面（TUI）的概念，探討適合4-7歲兒童使用的數位畫筆直覺操作形式。考慮兒童的需求點與認知能力，運用此時期兒童的觸覺與視覺學習，藉由造形傳達預設用途。透過辨識不同的紋路，以及立體形的觀察，直覺地變換筆觸，呈現更豐富的線條，讓傳統繪圖的價值得以在數位繪圖上延續。

研究第一階段首先調查4-7歲兒童繪畫現況，透過專家問卷調查與實地使用者調查，歸納出兒童繪圖的需求點與動作特性，定義系統功能及控制機制。接著進行第二階段設計師的腦力激盪，發散思考數種直覺操作的構想與收斂成可行方案。第三階段進行前期實驗，將第二階段所評估篩選出的構想，讓使用者實際操作與測試。最後階段，將系統實作並進行績效實驗與主觀評量。

實驗結果顯示，一、直覺式操作之績效，顯著優於視覺圖示介面，兒童能透過觸覺及視覺感受紋路及造形，搭配適當的握持位置與傾斜角度，流暢地變換筆刷功能。二、使用直覺式操作的畫筆，筆觸運用豐富度顯著優於視覺圖示介面。三、主觀量表顯示，兒童從直覺操作的實體數位畫筆獲得更多樂趣，增進持續使用的意願。故將直覺式操作應用於數位畫筆上，對於增進4-7歲的兒童使用數位繪圖的流暢性、趣味性與學習性是可行的。

This study was based on the intuitive operation. Combining with tangible user interface (TUI), investigate the form of digital brush with intuitive operation that is suitable for 4-7 years-old children. Considering with the needs and cognitive ability of children, applying their tactile and visual abilities to learning in this period and convey the use by form. Through identify different patterns and observe the shape, change the brush intuitively and show more plentiful lines. The value of traditional drawing will be extended in the digital drawing.

The first phase in the study is surveying painting status of 4-7 years-old children, through a questionnaire and user survey, summarizing the needs of children in the drawing and operating characteristics, defining system functions and control mechanisms. The second stage is brain storming, diverging the thinking of several intuitive operations and converging ideas into a workable program. The third stage is previous experiment, allowing users to practice and test those concepts. The final stage is the system performance test and subjective evaluation.

The experimental results showed that the intuitive operation performance was superior to graphic user interface. Children can use the senses of tactile and visual to feel the texture and form, use the strokes smoothly with change grip position and angle. Second, they use plentiful strokes and improved significantly when using the digital brush with intuitive operation. Third, children get more fun in use and promoting the sustainable use of the will. Therefore, the intuitive operating TUI digital pen for children aged 4-7, is feasible to promote the use of digital drawing of the fluency, fun and learning.

目錄
摘要	I
Abstract	II
致謝	III
表目錄	VII
圖目錄	IX
第一章、緒論	1
1-1研究背景與動機	1
1-2研究目的與重要性	2
1-3研究範圍	3
1-4研究架構	4
第二章、文獻探討	5
2-1兒童的認知發展	5
2-1.1皮亞傑認知發展理論	5
2-1.2兒童立體與平面造型的認知	6
2-1.3兒童視覺型與觸覺型學習	6
2-2兒童繪畫與創造力	7
2-2.1創造力與繪畫	7
2-2.2兒童繪畫與心智發展	8
2-2.3兒童繪畫的特徵	12
2-2.4小結	13
2-3現有數位繪圖相關研究	14
2-3.1軟體與介面開發之創新研究	14
2-3.2硬體操作方式之創新研究	15
2-4系統設計原則	16
2-4.1相容性概念	16
2-4.2觸覺與應用	18
2-4.3數位筆設計	18
2-4.4系統設計目標	19
第三章、研究方法與步驟	20
3-1兒童繪畫現況調查	22
3-1.1專家問卷調查	22
3-1.2實地使用者調查	27
3-1.3兒童繪圖握筆姿勢觀察	29
3-1.4兒童繪圖作業	30
3-1.5小結	30
3-2 建立系統架構	32
3-2.1系統功能定義與規劃	32
3-2.2概念發展	33
3-2.3系統功能與操作	36
3-3 前期實驗	38
3-3.1變換筆刷工具代表紋路	39
3-3.2變換粗細直覺操作動作	44
3-3.3小結	54
第四章、系統製作與實驗	55
4-1 系統功能介紹	55
4-2 模型製作	57
4-2.1操作方式	57
4-2.2程式與介面	58
4-3 實驗規劃	59
4-4 分析方法	59
4-5 實驗設定	60
4-5.1受測者	61
4-5.2實驗場地與設備	61
4-5.3實驗變項	62
4-6 實驗內容	62
第五章、實驗結果與分析	66
5-1輸入績效	66
5-2準確度	73
5-3筆觸運用豐富度	77
5-4主觀評量	78
5-4 小結	80
5-4.1輸入績效	80
5-4.2準確度	82
5-4.3筆觸運用豐富度	82
5-4.3主觀評量	83
第六章、討論與結論	84
6-1 討論	84
6-1.1輸入績效	84
6-1.2準確度	85
6-1.3筆觸運用豐富度	85
6-1.4主觀量表	86
6-2 結論	87
6-3 未來研究建議	88
參考文獻	89
附錄一	91
附錄二	93
附錄三	94
附錄四	95

表目錄
表 1皮亞傑階段理論，本研究整理	5
表 2兒童繪畫的發展過程(趙雲, 1997)，本研究整理	9
表 3問卷結果歸納	23
表 4傳統繪畫課情形記錄	27
表 5數位繪圖使用情形紀錄	28
表 6兒童繪圖握筆位置變化	29
表 7功能介紹	33
表 8直覺操作概念發想矩陣	34
表 9直覺操作概念發想詳述	34
表 10直覺操作概念評估	35
表 11筆觸操作轉換	37
表 12紋路發想矩陣	39
表 13紋路樣本	40
表 14代表紋路選擇分數統計	44
表 15筆刷最終代表紋路樣本	44
表 16筆頭造形KJ法結果整理	46
表 17受小朋友喜愛之筆頭造型	48
表 18粗細轉換直覺操作構想	50
表 19變換粗細直覺操作概念模型	51
表 20變換粗細型式最後定案	53
表 21直覺操作概念設計定案	54
表 22操作時間的相依樣本三因子變異數分析摘要表	67
表 23單純交互作用項效果顯著性檢定摘要表	68
表 24型式×粗細( SSAC)在b1(鉛筆)單純單純主要效果檢定之變異數分析摘要表	68
表 25不同型式的操作速度統計數據(在使用鉛筆時)	69
表 26型式×粗細( SSAC )在b3(水彩)單純單純主要效果檢定之變異數分析摘要表	70
表 27不同型式的操作速度統計數據(在使用水彩時)	70
表 28型式×筆刷( SSAB )在C3(寬線)單純單純主要效果檢定之變異數分析摘要表	71
表 29不同型式的操作速度統計數據(在畫寬線時)	72
表 30得分數的相依樣本三因子變異數分析摘要表	74
表 31型式與粗細之操作正確率的單純主要效果考驗之變異數分析摘要表	75
表 32型式因子在畫細線時得分數統計數據	75
表 33筆刷與粗細之操作正確率的單純主要效果考驗之變異數分析摘要表	76
表 34筆觸變換總分數成對t檢定	78
表 35主觀評量表	79
表 36符號檢定p-value對照表	80

 
圖目錄
圖 1研究架構圖	4
圖 2兒童認知、繪畫發展階段與教育等級關係，本研究整理	11
圖 3線條的表情本，本研究繪製(Luxbacher, 2003)	13
圖 4研究方法流程圖	21
圖 5系統功能圖	32
圖 6階段式調整與連續式調整	33
圖 7前期實驗流程圖	38
圖 8紋路發想照片記錄	39
圖 9紋路樣本模型	43
圖 10紋路認知性測驗照片	43
圖 11專家焦點族群法-創意思考筆頭造型	45
圖 12專家焦點族群法-KJ分群	46
圖 13兒童使用各種筆頭之情形	47
圖 14造形操作性測驗	53
圖 15系統架構圖	55
圖 16系統功能介紹	56
圖 17系統測試	57
圖 18模型製作	57
圖 19操作方式	58
圖 20系統資料傳送	58
圖 21實驗流程	60
圖 22實驗場地配置圖	61
圖 23實驗設備	62
圖 24畫面圖示	63
圖 25系統教學示範及練習	63
圖 26實驗任務畫面	64
圖 27題目任務與作答頁	64
圖 28實驗組與對照組測驗情形	65
圖 29直覺操作之實體數位畫筆績效提升率	73
圖 32答題準確度分數比較	77
圖 31筆觸運用豐富度比較常態檢定	78
圖 32主觀評量結果	79
                                    

Bae, S.-H., Balakrishnan, R., & Singh, K. (2008). ILoveSketch: as-natural-as-possible sketching system for creating 3d curve models. Paper presented at the Proceedings of the 21st annual ACM symposium on User interface software and technology.
Benford, S., Bederson, B. B., , K.-P., #197, kesson, Bayon, V., et al. (2000). Designing storytelling technologies to encouraging collaboration between young children. Paper presented at the Proceedings of the SIGCHI conference on Human factors in computing systems.
Block, F., Haller, M., Gellersen, H., Gutwin, C., & Billinghurst, M. (2008). VoodooSketch: extending interactive surfaces with adaptable interface palettes. Paper presented at the Proceedings of the 2nd international conference on Tangible and embedded interaction.
Chu, N. S. H. (2004). Real-time painting with an expressive virtual Chinese brush. IEEE Computer Graphics and Applications Magazine, 24(5), 76.
Ellis Paul Torrance, J. A. G., Royce R. Ronning,Cecil R. Reynolds. (1989). Handbook of Creativity. New York.
Goonetilleke, R. S., Hoffmann, E. R., & Luximon, A. (2009). Effects of pen design on drawing and writing performance. [Article]. Applied Ergonomics, 40(2), 292-301.
Hocevar, D. (1981). Measurement of Creativity: Review and Critique. [Article]. Journal of Personality Assessment, 45(5), 450.
Hourcade, J. P., Bederson, B. B., & Druin, A. (2004). Building KidPad: an application for children's collaborative storytelling. Software-Practice & Experience, 34(9), 895-914.
Kyung, K. U., Lee, J. Y., & Park, J. (2008). Haptic stylus and empirical studies on Braille, button, and texture display. [Article]. Journal of Biomedicine and Biotechnology.
Luxbacher, I. (2003). The Jumbo Book Of Outdoor Art: Kids Can Press.
Mistry, P., Sekiya, K., & Bradshaw, A. (2008). Inktuitive: an intuitive physical design workspace. 4th International Conference on Intelligent Environments (IE 08) Seattle, WA, USA
Miyahara, M., Piek, J. P., & Barrett, N. C. (2008). Effect of postural instability on drawing errors in children: A synchronized kinematic analysis of hand drawing and body motion. [Article]. Human Movement Science, 27(5), 705-713.
Norman, D. A. (1998). THE DESIGN OF EVERYDAY THING: Basic Books.
Raffle, H., Vaucelle, C., Wang, R., & Ishii, H. (2007). Jabberstamp: embedding sound and voice in traditional drawings. Paper presented at the Proceedings of the 6th international conference on Interaction design and children.
Ryokai, K., Marti, S., & Ishii, H. (2004). I/O brush: drawing with everyday objects as ink. Paper presented at the Proceedings of the SIGCHI conference on Human factors in computing systems.
Shesh, A., & Chen, B. (2004). SMARTPAPER: An Interactive and User Friendly Sketching System Computer Graphics Forum, 23, 301-310.
Siegler, R. S., & Alibali., M. W. (2005). Children's Thinking: Upper Saddle River, N.J. :Pearson Education/Prentice Hall.
Torrance, E. P. (1993). The Beyonders in a Thirty Year Longitudinal Study of Creative Achievement. Roeper Review, 15(13), 131-135.
Wu, F. G., & Luo, S. Y. (2006). Design and evaluation approach for increasing stability and performance of touch pens in screen handwriting tasks. [Article]. Applied Ergonomics, 37(3), 319-327.
Xu, D., Read, J. C., Sim, G., & McManus, B. (2009). Experience it, draw it, rate it: capture children's experiences with their drawings. Paper presented at the Proceedings of the 8th International Conference on Interaction Design and Children.
王文科. (民80). 認知發展理論與教育: 五南圖書.
林立瑜. (2008). 提升創造力之立體造型啟發教材研究. 國立成功大學工業設計學系碩士論文.
胡寶林. (1986). 繪畫與視覺想像力: 遠流出版.
翁靜雪. (民89). 傾聽!孩子畫裡有聲音: 健行文化.
袁媛. (2001). 新竹地區學齡前兒童數概念研究. 明新學報(27), 207-209.
張玲芬, 郭津榕, & 朱宜芬. (2003). 學齡前幼兒基本學習能力測驗的研究. 幼兒保育學刊(1), 171-184.
張英傑. (民90). 兒童幾何形體概念之初步探究. 國立台灣師範學院學報(14), 491-528.
張粧亭. (民94). 觸覺在概念模型中的幾個現象. 國立交通大學建築研究所碩士論文.
許勝雄、彭游、吳水丕. (民93). 人因工程: 滄海書局.
黃瓊儀, 李. (民92). 國小學生運用電腦滑鼠繪圖與美術畫筆繪圖之線條形式比較研究. 國立台北師範學院學報, 16(2), 67-90.
趙雲. (1997). 兒童繪畫與心智發展: 藝術家.
賴麗如. (2009). 輔以視覺回饋介面之實體數位畫筆設計與評估. 國立成功大學工業設計學系碩士論文.
霜田靜志，譯者：蔡金柱，李叡明. (1993). 兒童畫的心理與教育: 世界文物

校內：2020-01-01公開
校外：不公開電子論文尚未授權公開，紙本請查館藏目錄

簡易檢索 / 詳目顯示

相關論文