第二章 文獻探討
第二節 數位學習環境
目前數位學習隨著電腦網路與多媒體技術的日新月異，造就了更多多樣化的 學習素材，因此本節以「數位學習環境之種類」、「數位學習環境對學習成效與態 度之影響」及「數位學習環境在能源科學教育上的應用」分別作相關之文獻探討。
壹、數位學習環境之種類
在現今不乏透過電腦多媒體等相關數位形式的學習媒介，如早期的討論區、
Moodle 教學平台，線上學習網站，到最近較盛行的社群網路及數位學習遊戲。而 本研究採用的數位學習環境為數位學習遊戲與網頁兩種類型，並針對八年級國中 生在學習能源種類與應用單元設計兩種數位學習環境，一為「數位學習遊戲」，
另一為「對話情境學習」，以下就「數位學習遊戲」、「對話情境學習」兩種不同 之數位學習環境分別進行探討：
一、數位遊戲式學習
近年來，電腦遊戲逐漸受到眾多教育學者與研究者的重視與運用(Gros, 2007)。
原因在於遊戲不僅僅是作為娛樂用途，而是能夠結合教學、訓練項目來達到有效 地認知學習、態度轉換、提升技能(Wouters, Van der Spek, & Van Oostendorp, 2009)，
以及運用對話互動，經驗解釋，知識價值與技能應用之獨特特性來達到學習目的 與問題解決(Gee, 2008)。因此運用以上觀念進一步地轉換之後，稱為數位學習遊 戲。有別於一般電腦遊戲，數位學習遊戲強調在於學習內容結合原有電腦遊戲中 所提供的擬定策略，假設驗證或問題解決能力等特性，運用高層次思考學習而不 是單純的理解與記憶(Dondlinger, 2007)，Kiili (2005)則提倡遊戲應有反思探究的現 象與建立實際的目標。Malone (1981)認為電腦遊戲之所以有趣在於它擁有挑戰、
奇幻與好奇的元素存在，另外他也建議在現今相關的教育性計畫中，加入這些成 分如：1. 建立明確的目標，使學生從中尋找有意義，多樣目標結果和得分機制並 且最後給予總結性回饋；2. 加入難易度來調整學習者熟練技能；3. 出其不意的 遊戲要素；4. 融合與遊戲技能相關之引人入勝或比喻性的學習內容。而 Gee (2008)
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認為電腦遊戲可：1. 給予學習者主動控制的特殊感受；2. 訂定出學習者自由達 成任務目標的環境；3. 激勵學習者自我檢視在遊戲中所面對錯誤與失敗；4. 提 供反思機制，譬如問答集、策略引導、討論功能等。
Bowman (1982) 也建議在遊戲中提供清楚的任務目標、給予學習者挑戰、允 許合作進行、制定規則與評量機制、賦予學習者高操控自由度與結合新奇因子於 遊戲環境中。另外，尤其強調系統性目標、任務與規則是遊戲設計中極為重要之 環節(Waraich, 2004; Zagal, Nussbaum, & Rosas, 2000)。遊戲的特性也必須包含獎勵，
學習內容搭配敘事性情境脈絡以及互動性的提示與回饋(Dondlinger, 2007)。而更 進一步地，Prensky (2007)詳細歸納遊戲學習裡能吸引學習者的原因，在於其具有 以下特性：
1. 娛樂性：學習者感覺到在遊戲中所帶來的愉悅感。
2. 遊戲性：遊戲中的特色令學習者感到強烈的樂趣與動機。
3. 規則性：依照之中所建立的遊戲規則，協助學生熟悉整體的遊戲方式並沉浸 於內容之中。
4. 目標性：遊戲中設定具體的任務目標，清楚地給予學習者引導。
5. 人機互動性：在遊戲介面設計上，學習者經由操作與互動電腦方式來進行遊 戲。
6. 結果與回饋：當遊戲結束時，給予回饋訊息以利學生作進一步的反思與學習。 7. 適性化：根據不同的能力學習者，來調整任務之難易度。
8. 勝利感：學習者從遊戲歷程中獲取成功經驗，使學習者產生成就感。
9. 衝突競爭性與挑戰性：遊戲中的難易度變化，可刺激學習者於遊戲中獲得 動機及挑戰。
10. 問題解決：學習者藉由面對遊戲任務時，引發自身的問題解決能力。
11. 社會互動：學習者與遊戲中的非玩家角色交流所產生互動歷程。
12. 圖像與情節性：遊戲中所呈現的華麗畫面與故事劇情，促使學習者產生 情感波動。
事實上，憑藉遊戲呈現的虛擬世界，在遊玩時的動作感可驅使學習者產生挑 戰性(Kiili, 2005)，也令學習者感受出存在感，並達到高投入的學習狀態(McMahan, 2003; Scoresby & Shelton, 2010)。數位遊戲實驗模擬與練習，可避免現實生活所造
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成的學習風險(Warren, Dondlinger, & Barab, 2008)。周昇馨及孫培真(2008)提到數 位學習遊戲之設計特性，包含以下四大設計要素：
1. 介面：在遊戲介面設計時，以易於使用性(ease of use)進行設計，讓學習 者容易快速上手。
2. 互動性：而互動性方面，認為遊戲中能夠提供學習者多少學習上選擇，
如果選擇越多更能與學習者產生互動性。
3. 故事性：在故事性方面，故事內容需要掌握架構及鋪陳，以吸引學習者 進行學習。
4. 平衡度：最後在平衡度方面，強調遊戲公平性。
然而由上述等等多樣性的特色來看，是有可能將商業遊戲重新設計成蘊含學習意 義的遊戲環境(Charsky, 2010)。因此，結合以上種種要素，有助於規劃出良好的 遊戲設計流程，進一步提高其娛樂性與教育性的價值，使學生可處在既輕鬆且較 無壓力的環境下，並從中學得一些概念與技能(李佳蓉，1996)。
二、對話情境式數位學習
知識內容乃是情境脈絡產物，換言之，在情境脈絡中，情境知覺隱含著學習 者在環境中獲取知識的機會(Pedaste & Sarapuu, 2006)，因此，以情境產出知識是 有利於學習與活動發展。Halverson, Shaffer, Squire,和 Steinkuehlr (2006)認為情境 認知在學習上提供了有意義的框架，並使學習者投入於其中，成為一個實際的學 習共同體。Harmon 和 Jones (2001)也提到最有效的情境認知學習，應提供存在於 現實中所發生的事件。
從數位化時代興起後，電腦輔助教學隨之出現，取代了一般純文字，講授式 及其他傳統教學法，而這類型態的教學模式往往限制了學習者原有的學習內容、
時間、地點、效率，甚至影響成績提升(Henry, 1990)。隨著網際網路發展成熟，
網頁學習成為電腦輔助教學之新指標。嚴格來講，它的優點在於普遍性高，可隨 時更新內容，另外超連結功能可與其他資源作交互參照(Chumley-Jones, Dobbie, &
Alford, 2002)。另外網頁可結合文字、圖片、聲音等的多媒體訊息，透過簡單且 人性化的操作方式，讓學習者能以更容易操作的方式與電腦的互動中進行學習(吳 世彬，1993；游朝煌，1994)。因此 Herrington, Oliver, Herrington 和 Sparrow (2000)
15 提倡強調互動性的情境式網頁，其特點如下：
1. 能有效地作知識傳遞，並營造出良好的情境脈絡。
2. 學習環境擁有不明確性，是以單一化複雜型任務方式呈現，而不是提供一 系列毫無關聯的範例。
3. 在專家角度以對話與描述故事方式在過程中引導學習。
4. 促使學習者利用多樣化觀點思考。
5. 將知識內容融合與建構。
6. 引發學習者反思。
7. 內化與銜接。
8. 指導方針與鷹架來補助學習。
9. 實際學習結果評量。
除此之外，以對話和說故事形式可提升學習互動性，畢竟人的日常生活中始 終圍繞著故事，利用敘事性的對話與詮釋方法來傳遞教學性的知識內容也能夠達 到情境體驗的效果 (Lave & Wenger, 1991)。Schön (1983) 的研究表示”虛擬對話”
也就是所謂的講故事是一種真實體驗的替代方法，它的好處在於可促進人與人之 間的互動多樣性(Bruner, 1990)；協助學習，保持記憶與新舊觀念之遷移(Bruner, 1990)；幫助自我詮釋(Gudmundsdottir, 1995)；可根據過往的經驗來擬訂新的學習 策略(Bruner, 1990; Huberman, 1995)。Jonassen 和 Hernandez-Serrano (2002)也認為，
第一，它可將相關的概念、原則或理論加以範例化後，直接教授；第二，故事情 境提供了豐富的範例，並且能產生強大的敘事性記憶連結；第三，故事範例可作 為學習者的建議，幫助他們解決問題。Collins (2006)也曾以任務導向的情境式學 習為例，將認知的技巧(cognitive skills)和知識隱含於情境中，讓學習者在情境中 不僅習得知識並學習到運用知識的能力。然而，跳脫出一般形式外，敘事性網頁 不僅限以文字呈現，也加入了如表格、圖示、與照片型態之元素於其中(Pedaste &
Sarapuu, 2006)，如此一來綜合情境脈絡與敘事對話的特性，發展出一套有利於學 習者融入之網頁環境。
貳、數位學習環境對學習成效與態度之影響
數 位 學 習 成 為 在 眾 多 的 學 習 媒 介 中 一 個 重 要 且 競 爭 性 的 指 標 (Torrente,
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Moreno-Ger, Martínez-Ortiz, & Fernandez-Manjon, 2009)。數位學習藉由使用適當數 位工具，包括網際網路、電腦等，以取得數位教材進行正確及有效的學習活動，
創造有意義的學習經驗，以達成學習結果(鄒景平，2003)。如何促使學生投入學 習是設計數位學習工具上的挑戰之一
(
Kiili, 2005)。建構主義觀點亦強調學生在環 境中進行主動學習，才能激發較高學習動機，進而產生有意義的學習(廖家瑜、連 啟瑞、盧玉玲，2013)，數位學習因此能實現學習者為中心的教學方式外，同時對 於學習動機及學習成效上的助益也相當大(Gee, 2004)。另外，突破時空的限制，從傳統教室型態，轉型為藉由電腦網路的學習方式，學習者更可依自我習慣與實 際狀態調整自我學習進度，人性化的介面降低學生在操作電腦時的排斥感，變得 樂於學習(Kay & Knaack, 2009)。
Denis 和 Jouvelot (2005) 將動機作進一步的詮釋：內在動機的產生動力來自 自身的意願，驅使自己實行；外在動機的產生動力則是因外部誘因驅使行動，如：
獎賞或威脅。以數位學習遊戲而言，Dondlinger (2007)發現在遊戲中的獎勵機制 與目標，能激發學習者在遊玩時的外在動機(Denis & Jouvelot, 2005; Jennings, 2001)，遊戲中的情境脈絡造就了學習活動的發生；敘事情節關係著任務目標與學 習內容的結合；互動性線索促使學習的進行與回饋的產生(Warren, Dondlinger, &
Barab, 2008)。Dickey (2005)則表示在遊戲情境中”挑戰、奇幻與新奇”成分促使 遊玩的內在動機產生。而 Charsky (2010) 進一步提出一、競爭，二、目標，三、
規則，四、機會選擇，五、挑戰與奇幻的特點，為遊戲中影響學習態度之關鍵，
規則，四、機會選擇，五、挑戰與奇幻的特點，為遊戲中影響學習態度之關鍵，