數位學習環境

數位學習隨著電腦網路與科技媒體的進步與發展，使得數位教材的發展更 加創新及多元化，因此，本節分別從「數位學習環境類型」、「數位學習環境 對學習之影響」以及「數位學習環境應用於數學學習領域之相關實徵性研究」

三個構面來進行文獻探討。

壹、數位學習環境類型

目前透過電子媒體為媒介有相當多的數位學習應用方式，包括了線上學習、

Moodel 學習平台、互動式網頁、數位遊戲式學習等，而本研究是採用數位遊戲 式學習與互動式網頁兩種學習類型。本研究將針對國小五年級學生之質因數概 念單元設計兩種數位學習環境，一為教育遊戲，另一為互動網頁，以下分別就

「教育遊戲」、「互動網頁」兩種不同之數位學習環境進行探討：

一、 教育遊戲

「教育遊戲」是指將數位遊戲與教育內容做結合的教育性數位遊戲，也就 是所謂的數位遊戲式學習(Prensky, 2001)。許多學者對於遊戲多抱持著正面的態 度，教育遊戲對於引發學生興趣是項相當有效的教學方法(Sweeters, 1994；

Lockard, Abrams, & Many, 1997；Yu, Chang, Liu, & Chan, 2002)。Garris 等學者 針對教育遊戲提出數位遊戲式學習模型(Input-Process-Outcome Game Model)，

以幫助教育遊戲設計者進行分析。此模型首先在 Input 部分結合教學內容 (instructional content)及遊戲特性(game characteristics)，讓使用者在學習過程中 進入遊戲的良性循環，循環包含了使用者判斷，如對遊戲感興趣或樂在期中，

並造成使用者行為改變，如投入在遊戲任務的時間更長，此時便獲得更多的系 統回饋，最後使用者在 Outcome 的部分得到認知、技能等學習成果。依此模型 可知，為了讓玩家進入良好的遊戲循環，需有好的教學內容及遊戲特性。Prensky

(2001)針對遊戲特性歸納了以下十二種不同的元素：(1)娛樂性：遊戲內容有趣，

使玩家感到愉快並獲得樂趣；(2)遊戲性：遊戲可玩性高，使玩家投入期中；(3) 規則：遊戲擁有良好的架構，使玩家易於組織遊戲內容。(4)目標：遊戲擁有具 體的目標，指引玩家進行遊戲；(5)人機互動：遊戲介面簡單明瞭，玩家易於跟 系統互動；(6)適性化：遊戲可依玩家能力不同，給予適合的任務；(7)結果與回 饋：遊戲回應玩家的操作結果；(8)勝利感：遊戲給予成功經驗，賦予玩家自我 滿足的感覺；(9)衝突、競爭及挑戰：使玩家在遊戲過程中感到興奮；(10)問題 解決：遊戲中設置問題，激發玩家思考能力；(11)社會互動：遊戲中玩家之間 進行互動，進而形成社群；(12)圖像及故事：遊戲透過圖像及故事情節，賦予 玩家情感上的認同。

相較於傳統電腦遊戲，Yip 與 Kwan (2006)針對線上遊戲整理出幾點最吸引 學生的要素，包括線上互動、排行榜、遊戲歷程記錄、影音效果、遊戲角色、

鮮明的劇本，以及遊戲中不斷的挑戰與征服。Amory (1999)在定義電腦教育遊 戲類型及要素的研究中，透過文獻及探討學生喜愛的遊戲類型，發現冒險類型 的遊戲最受學生喜愛，而其並結合教學及遊戲元素提出一架構模型，藉以作為 後續發展教育遊戲之貢獻。Amory (2003)在探討教育遊戲模型的概念及評估，

延續過去的研究成果，結合教學理論、遊戲設計及遊戲發展，建立遊戲物件模 型(game object model，GOM)。GOM 是以物件導向程式設計的概念作為基礎，

探討教學面向及遊戲要素建立 GOM 架構，其架構內部各元件包括：(1)遊戲空 間元件(game space component)：包含玩、探索、挑戰及承諾四個動機介面，內 部 擁 有 形 象 空 間 元 件 (visualization space component) 。 (2) 形 象 空 間 元 件 (visualization space component)：包含故事情節、關鍵性思考、發現、構成目標、

實現目標、競爭及練習七個介面，內部擁有遊戲元素及問題兩個元件。其中，

遊戲元素元件包含趣味、繪圖、聲音及技術四個介面與一個角色元件，這些介 面組成了遊戲的故事情節，並與形象空間元件的發現及構成目標、遊戲空間元 件的承諾相關。角色元素則包含戲劇、互動及姿態三個介面。(3)問題元件

(problem component)：包含素養、溝通、記憶及動作，視覺化空間元件的關鍵 性思考、發現、構成目標、實現目標、競爭及練習介面，主要透過這些元件的 具象介面來表達。此外，Ma、Williams、Prejean 與 Richard(2007)在教育遊戲設 計歸納了四項基本原則：(1)問題呈現(Problem Presentation)：設計者可以透過對 話或敘事的方式引導出遊戲中問題及任務，而依遊戲策略不同，遊戲中的問題 可以是有結構的，讓玩家一步步進行下去，或是零散的，讓玩家得以自由探索 發現問題。(2)輔助及鷹架策略(Facilitation and scaffolding strategies)：敘事的方 式不論是在提供遊戲說明、問題提示，或是給予回饋皆對遊戲中的玩家有良好 的輔助作用。(3)形成性評量(Formative assessment)：根據玩家的遊戲歷程，可 在遊戲中使用較平常更多且有效的手段讓學生表現或者給予回饋，而且不只是 系統可以給予回饋，在多人遊戲中亦可加入同儕互評的方式。(4)學習代理人 (Learner agency)：讓玩家與遊戲中的角色做連結，遊戲角色的表現與能力提升 即能提升玩家的學習動機。

透過數位教育遊戲，能創造視覺化的學習環境，並結合視覺設計的原理應 用於互動介面的改善，是當前教育遊戲教學設計的重要課題(Tillman, 1997)。讓 學生在有趣的環境中面對挑戰性的問題，是自古以來大家公認可引起學生學習 動機，進而增進學習成效的方法；透過教育遊戲的導入，正可提供這樣的環境，

其目的是要整合運用這些既有的教學技術與視聽媒體，營造一個趣味性兼具挑 戰性的學習環境。在遊戲過程當中，學童是全心投入的，因此必須要去思考如 何贏得遊戲的技巧，想出解決困難的方法，以及從結構中發現獲勝的關鍵，而 能激發其思考機會及發現決策的原動力(鄭肇楨，1980)。因此，透過遊戲能吸 引學生的注意力並提升學生對相關知識的學習興趣，進而達到良好的學習成 效。

二、 互動網頁

「數位教材」是多媒體內容整合與呈現的一種型式，以目前的趨勢來看，

最常見的數位教材都製作成學習者能夠瀏覽與互動的網頁(web page)。超媒體突 破了傳統的閱讀方法，利用所謂的超連結將不同的多媒體(影像、圖形、動畫、

聲音，及文字)結合在一起，建立出一個能夠迅速瀏覽的顯示環境，讓使用者以 一種「隨機選取」且非順序性的交談方式來查詢所介紹的資訊，並做雙向溝通 以增加其學習與瞭解的能力。Web-Based 網路教學系統的設計與發展應把握下 列教學設計原則：引發學生學習動機、提供教材、幫助學生回憶「與學習內容 相關」的先前經驗、給予學生適當的引導及回饋、評估學生對學習內容的瞭解 程度、提供補救和更深入的學習活動(Ritchie & Hoffman, 1997；莊智鋒，1998)。

在網路學習的過程當中，學生的學習成效不僅與所提供的探索途徑有關，此外 提供學生進行互動的介面/螢幕設計亦具決定性的影響。任何成功的教材設計都 必 須以 最 佳設計策 略，並 配合最理想的教學策略才能襯托其成效 (Rieber, 1996)。

對於數位教材的設計，湯清二(1997)認為應具有下列五項原則：(1)學習心 理學的考量：軟體設計要以過去學者對學習研究的結果為依據，不論是認知心 理學或建構主義學習等，學習軟體的內容設計必先有學習心理學的考量，才能 顧及學生的心理需求；(2)軟體必須要有較多的互動：軟體與學習者間的互動，

學習內容與學習者原有知識的互動等皆是，互動性的多寡與品質是軟體的主要 靈魂；(3)學習過程中安排形成性評量：為了達到精熟的學習原則，以及軟體與 學習者之間的互動頻率，在學習過程當中，形成性評量往往比總結性評量更為 重要；(4)學習動機與興趣原則：在設計軟體時，如何激發學習者的動機與興趣，

常常是教學設計者所必須要考量的重要議題；(5)建構原則：學習是新知識與學 習者原有知識的建構過程，並能讓學生進行有意義之學習，因此，設計時需先 分析學習的背景以及課程內容的分析工作。綜合上述可知，數位化教材可提供 學生多樣化的視覺性刺激，而將數位教材建置於全球資訊網上可讓學習者適性 地學習，並增加對知識的瞭解與學習成效。

貳、數位學習環境對學習的影響

巫靜宜(2000)針對大三學生進行網路學習之研究，發現網路教學組在學習 自信度上的表現顯著高於傳統教學組，同時大部分的學生對網路教學的方式表 示滿意。吳坤璋(2000)指出參與網路教學之兒童，在自然科的學習成就上較一 般兒童有顯著的差異。潘怡如(2000)指出網頁實作組學習較講授學習組的成效 優異，其中網頁實作組的學生認為此種學習方式可以帶來更多的學習空間。林 俊良(2001)指出網路學習可以增進學生應用層面的思考，能夠縮短男女性別之 間在應用層面的差距，並可縮短一般實驗學校與傳統學校之學習成效差距。曾 振富(2001)利用網路科技輔助國小自然科教與學之研究，發現透過網路教學活 動可以增加國小學生對自然科學習活動的興趣與能力。姜榮哲(2000)發現在網 路化訓練之教學環境下，學員之電腦態度對學習成效上有顯著差異情形。

網路學習的價值在於便捷的數位化學習資源、互助學習、個人自主學習等，

結構上與以往的傳統教學已有重大的變革，教師從以往的指導者變成輔助者，

與學生在工具使用、教材學習方式、知識管理、同儕互動等方面上皆有新的面 貌、新的課題。根據相關研究的綜合分析，近年已有相當多的研究指出數位學 習對於學生在學習成效方面有顯著的提升，若能以良好的教學模式設計數位學 習內容，相信對於學生的學習成就會有所助益。

參、數位學習環境應用於數學學習領域之實徵性研究

Ke (2008)在研究中也指出，以遊戲的方式更能有效、明顯地促進學習動機，

且經過適當設計，也有可能增強玩家的後設認知調節。遊戲可以幫助教育工作

且經過適當設計，也有可能增強玩家的後設認知調節。遊戲可以幫助教育工作