名詞釋義

一、觸覺回饋

觸覺回饋是一種觸覺增強模擬，主要透過物理感受器(通常為特製機器)提供 的力回饋(例如：模擬物體的重量和慣性)或觸覺回饋(例如：模擬幾何形狀、平滑 度、滑動和溫度)等，學習者感覺並操作二維和三維虛擬物體收集感官訊息 (Jacobson et al., 2002; Jones et al., 2006; Minogue & Jones, 2006)。觸覺回饋在本研 究是擴增實境體現認知設計之數位遊戲搭配的實體教具(翹翹板，如圖 1-1、圖 1-2 所示)。

圖 1-1 力與動覺回饋組翹翹板

圖 1-2 動覺回饋組翹翹板

翹翹板會提供力回饋與動覺回饋，力回饋是以翹翹板的重量不同所造成力回 饋的不同來區分，換句話說，翹翹板按壓不同位置時會給予明確的重量感，學習 者藉此知道省力或費力，像是當重物放在離翹翹板中央人物最左側的位置，學習 者分別按壓翹翹板右邊三個位置時，翹翹板給予的力回饋不同，靠近中央人物的 位置就費力，遠離中央人物的位置就省力；而動覺回饋是指翹翹板會根據兩側重 量不同，顯示物體運動的旋轉方向，像是當重物放在離翹翹板中央人物最左側的 位置，翹翹板就會朝左側傾斜。依照操作翹翹板時所提供的力回饋高低，分為「力 與動覺回饋」組與「動覺回饋」組。主要原因是觸覺回饋有幫助學習的好處，但 學習者依賴視覺和觸覺訊息一樣多，接收和協調觸覺回饋過多會增加額外認知負 荷，對學習可能有害(Wiebe, Minogue, Jones, Cowley, & Krebs, 2009)。所以將兩組 分為高度力回饋與動覺回饋的「力與動覺回饋」組與低度力回饋與動覺回饋的「動

覺回饋」組，觀察是否對學習有所影響。此外，遊戲內會以 AR 互動科技給予操 作物體重量的圖像表徵提示，學習者藉由操作實體教具觀察與感受重量給予的力 回饋與物體旋轉的方向性進行觸覺回饋學習，而兩組的差異如表 1-1 所示。

表 1-1 觸覺回饋中力與動覺回饋、動覺回饋之差異表

觸覺回饋類型 力回饋 動覺回饋

觸覺增強模擬 力和動覺回饋 高(有量感) O

動覺回饋 低(無量感) O

二、鷹架策略

Wood、Bruner 與 Ross (1976)根據 Vygotsky 近側發展區概念提出鷹架理論，

鷹架為輔助學習者尚未有能力時能獨自完成任務的學習方法(Wu & Pedersen, 2011)，在學習者藉由幫助建構出知識時，輔助資訊就會逐漸撤離，直到學習者不 需 要 輔 助 仍 能自 行 學習(Wood et al., 1976)。本研究 採用之 鷹架策略 為 概念 (Conceptual)、後設認知(Metacognitive)、程序(Procedural)、策略(Strategic)四種不 同的鷹架類型(Hannafin, Land, & Oliver, 1999; Hill & Hannafin, 2001)中的策略鷹架 與程序鷹架設計於學習單，兩組鷹架的基本定義如表 1-2 所示。

表 1-2 本研究適用之鷹架定義(Hannafin et al., 1999; Hill & Hannafin, 2001)

鷹架 定義

策略 幫助學習者執行完成任務的替代方法

程序 幫助學習者掌握學習步驟，提供按部就班提示資訊。經常使用在資訊教

育與陌生學習環境(林致瑋 & 林永順, 2007)

其中策略鷹架設計原則為採用Al Mamun 等人(2019)定義的 POEE (預測-觀察 -解釋-評鑑)策略，定義如表 1-3 所示，主要原因是 POEE 策略屬於適合自主學習 特性的數位學習架構；程序鷹架學習單設計原則為提供按部就班的提示資訊，幫 助學習者掌握學習步驟，主要原因是學習者初次使用擴增實境互動科技學習科學 概念，而程序鷹架適合陌生學習環境，另外觸覺回饋容易增加認知負荷，可能會 對學習有害(Wiebe et al., 2009)，所以採用程序鷹架此種降低認知負荷的學習支持。

表 1-3 POEE 策略各階段定義(Al Mamun et al., 2019) 者產生有意義的知識建構(Lee & Hannafin, 2016)，並促進能力和特定問題 的理解(Hyland, 2000)。

三、學習成效 學習、深入的概念理解及增強個人成長和調整(Deci, Vallerand, Pelletier, & Ryan, 1991)。Bryan、Glynn 與 Kittleson (2011)提出學習者如果有動力學習科學和從事科 學學習行為，他們所追求的目標就會包含良好的科學成績和科學相關職業。換句 話說，當學習者有動機進行學習，科學成就也會有正向效果，甚至影響未來職業 選擇。本研究學習動機分為兩部分，(1)Tuan 等人(2005)之「學習者科學動機 (SMTSL)」改編的「槓桿原理學習動機(自我效能、主動學習策略、科學學習價值、

表現目標、成就目標、學習環境誘因)」，(2)Davis (1989)和 Davis 等人(1989)之「科 技接受模型(TAM)」改編的「AR 互動科技接受度(科技易用性、科技有用性)」，各 面向定義如表 1-4 所示。

表 1-4 學習動機量表各面向定義(Tuan et al.,2005; Davis, 1989; Davis et al., 1989)

面向 向度 定義

槓桿原理 學習動機

自我效能 學習者相信自己在科學學習任務中表現良好的能力。

主動學習 策略

學習者積極參與活動使用各種策略，根據理解構建新知 識。

科學學習 價值

學習者獲得解決問題的能力，體驗探究活動，激發自己的 思維，找到科學與日常生活的相關性。如果他們能夠知覺 到這些重要的價值觀，那麼他們就會有動力去學習科學。

表現目標 學習者在科學學習中的目標是與其他學習者競爭並獲得 老師的關注。

成就目標 學習者在科學學習期間提高自己的能力和成就感到滿

意。

學習環境 誘因

在課堂上圍繞學習者的學習環境，如課程，教師教學和學 習者互動，都會影響學習者的科學學習動機。

AR 互動 科技接受度

科技易用性 使用 AR 互動科技時，不需身體或心智努力的程度。

科技有用性 使用 AR 互動科技時，增進科學學習的程度。