數位科學學習遊戲

數位遊戲在學習上的應用，是近幾年大家有興趣的議題。人們普遍認為，數 位遊戲可以激勵學生學習，超越學科界線 (Squire, 2004)，並藉由遊戲增添課程 的樂趣 (Erhel & Jamet, 2013)。但是，學習與遊戲兩者該如何有效的結合呢？

Habgood (2007)研究了遊戲機制整合學習內容的重要性，他發現遊戲若有學習的 內在動機比沒有學習的內在動機的相同遊戲更有效。一個成功的教育遊戲必須結 合學習與遊戲機制，而不是單純只有遊戲機制。

Charsky (2010)針對學習遊戲的特性進行說明，將其整理為下方幾項：

3. 競爭與目的 (Competition and Goals)

競爭與目的是組成遊戲的必要條件。遊戲的目的符合學習目標，而競爭的 加入，能使學習達到快樂，並且應該鼓勵學習者完成競賽活動。遊戲活動 通常是根據教育目標，以激勵學習者完成更多的演練。遊戲時間可以為學 習者提供較多機會，以實現更複雜的學習目標。

2. 回饋 (Feedback)

當玩家完成任務與挑戰時給予有價值的獎勵回饋，這些獎勵可能是促銷、

金錢、更大的責任、各種物品或是典型的點數上升等等，不僅獎勵玩家的 努力，而且還使玩家接受新的任務與挑戰。

3. 規則 (Rules)

規則是用來限制行動遊戲玩家的，且通常是固定的，只允許學習者練習特 定的技能，無法被改變。而規則對教育遊戲是重要的，因為它們可以代表 現實或真實的現象，引導學習者進入遊戲。

4. 選擇 (Choice)

選擇是指玩家在遊戲之前和遊戲期間可自行選擇和決定，有以下三種不同 的選擇類型：

(1) 表現形式的選擇 (Expressive Choice)

表現力能提高學習者的動機，通常是遊戲玩家提高對他們的角色應用。

表現的型式可以是讓玩家選擇頭像或命名，選擇地圖，調整聲音，或 者去選擇其他物品，讓玩家可以依照自己所想的去選擇，會使玩家認 同他們在遊戲中的角色，進而更有高的動機面對複雜情況，並獲得技 能。

(2) 策略選擇 (Strategic Choice)

策略選擇是指依照玩家能力改變一些遊戲屬性，如難易程度，分配的 時間和玩家數量，而這個決定會影響遊戲的玩法。玩家通常在玩之前 可以選擇為新手、資深玩家和專家。選擇難度級別被認為可以提高學 習者的動機，因為他們將獲得具有挑戰性的問題。指導的動作通常發 生在遊戲進行過程中，如解說，可以是口頭或書面和由指導員或其他 學習者進行。教練的角色可能是促進學習的重要組成部分，因為教練 可以非常突出，縮減學習者的進展或需要學習的部份。

(3) 戰術選擇 (Tactical Choice)

戰術選擇指的是學習者的能力，使他們如何玩遊戲的決定。許多遊戲 從開始到結束會有一個主要故事情節或直線的路徑，但有的時候遊戲 可能會離開主線，以另一種分支路線，要學習者完成更困難的內容。

在遊戲中，援助往往來自選擇「幫助」按鈕，進入教程、常見問題或 詞彙表，這些可提供遊戲的玩法、規則與評分等訊息，讓學習者評斷，

做下一步的選擇。

5. 挑戰 (Challenges)

挑戰是以遊戲的任務和活動呈現，學生必須完成挑戰，以解決問題或練習 他們的學習。很多時候，學習者所面臨的挑戰是教學內容（例如：回答數 學問題），也就是為什麼很多遊戲的糖衣是遊戲特性和實踐活動，以滿足 學習目標。學員在成功地完成每一個挑戰，將獲得相應的獎勵和反饋，而

反饋可以彙報、反映活動，並從教師的評價可以了解學習目標是否幫助學 習者評估他們的表現。

6. 奇幻 (Fantasy)

幾乎每個遊戲都包含試圖提供激勵和令人興奮的奇幻元素。奇幻元素通常 被用作獎勵，以肯定一個正確的行為或響應挑戰，而且有助於培養玩家的 知識。

7. 逼真度與情境脈絡 (Fidelity & Context)

逼真度是透過圖像、場景、聲音、視頻與對話，創造一個令人興奮與身臨 其境的感受，有助於學習者將知識轉移到現實世界。情靜脈絡是透過遊戲 的設置、敘事、故事、場景、人物、背景故事與問題等等，以虛擬背景和 機制來進行遊戲，可以提高遊戲的真實性。通常情況下，學習遊戲是線性 的，場景接著場景，玩家只需通過單一的情節線移動─第三人稱視角。而 第三人稱更是有價值的，對學習者來說，能更容易進行實驗操作，如人物 的動作，將它們放入遊戲中，他們不會把自己的性格之中。

以上這些特性可以讓學習者在使用學習遊戲的過程中很容易投入，因 為遊戲的情境脈絡，以及遊戲賦與學習者的動作技能，使學習者可以自行 控制遊戲的走向，並透過挑戰與系統回饋刺激學習動機，進而達到學習目 標。但對設計者來說，製作遊戲所花的時間與心力要比一般的教材內容多 出許多，因此建構一個數位遊戲設計的教學模式來引導數位遊戲的設計與 製作更顯得重要（簡幸如，民 94）。

二、數位科學學習遊戲設計

Clark, Nelson, Sengupta, & D’Angelo (2009)曾提到科學學習遊戲設計的時候，

可以思考以下三個向度：

1. 科學的學習目標或遊戲針對的目標

包括學習科學的動機、科學主題概念的理解、科學過程的技能、科學本質 的認識與科學的論述，並認同科學和科學的學習。

(1) 以詢問/論證作為遊戲主要目標

(2) 在遊戲中學習以模擬為基礎的科學內容和流程 (3) 與遊戲中以外的社區成員學習查詢/論證/設計/工程 (4) 熟悉與其他學科的具體陳述、工具和流程

(5) 科學內容知識 (即使它不是主要目標，仍專注於科學的學習) 2. 遊戲的持續時間和參與遊戲的性質

對照商業遊戲與時間較短的休閒遊戲，商業遊戲的時間往往較長，並以敘 事為基礎與體驗。科學學習遊戲分類中，我們較常看到的是：

(1) 時間很短的互動休閒遊戲

(2) 執行特定較長開始與停止時間之有限時間遊戲 (3) 需要玩家持續參與且長時間進行的遊戲

3. 遊戲的預期目的（娛樂或教學的範圍）

(1) 典型的商業休閒遊戲目的在於提供娛樂

(2) 非正式情境的嚴肅遊戲，保持休閒遊戲很多設計元素，但有更多針 對課程的重點

(3) 正式教學情境的嚴肅遊戲，在課堂上作為課程干預使用 (4) 評估現有知識/理解之遊戲，而不是作為一個學習平台

吳叔鎮（民 100）針對諸多學者的論述整理出悅趣式數位教材 (即遊戲式學 習)之設計原則，並基於國小自然與生活科技領域單元課程與科學過程技能以及 課程進度之考量，採用以下設計的原則：

1. 簡單易懂的遊戲規則

一節課通常需要進行引起動機、實驗與討論、發表與歸納等歷程，考量不 影響正式教學歷程之下進行，完整的遊戲式學習過程不超過一節課 (40 分鐘)，以適應單節課程的時間需求。

2. 使用大量圖片以幫助認知

考量學習者在學習過程中可能產生的認知差異，且多數單元具有許多抽象

學習內容，需要更多媒體呈現以幫助學習者理解特定概念並融會貫通。

3. 清楚一致的版面設計

考量減少整體版面的變動性，縮短使用者適應教材的時間，用最快的速度 專注在學習內中上。

4. 藉由簡單得分建立遊戲性

學生常將分數的高低視為當下成就的高低，總是會努力達到高分，擁有成 就感，以此為增加遊戲趣味。

5. 具挑戰性的關卡設計

對學習者來說，過於簡單的遊戲變化會使人很快地失去參與的興致，建立 關卡的挑戰性除了可以彌補整體教材變化不足的地方，亦可以激發使用者 正向心態與持續學習的動力。

6. 適切的回饋機制

透過遊戲系統的回饋機制，除了可以立即反應學習者的學習狀況，亦可兼 顧個人化、彌補教師無法照顧到所有人的需求，學習者也能不斷從錯誤中 學習，而老師的角色從指導者轉化為協助者。

7. 提供角色扮演的機會

角色扮演給予學習者重新省思自我角色的機會，從角色的選擇也能反映出 學習者自己期望的社會形象。在面對不同敵人時，可激發學習者不認輸的 心態，使學習者為了擊敗對方而更加專注於遊戲當中。

8. 團體競爭的制度設計

學習者透過群體的比較認同而產生成就感，並透過良性競爭提升整體的學 習成效。

由以上兩位學者的整理與設計考量可以得出結論：在設計科學學習遊戲之前，

必須先設定該學習遊戲的定位，是為了什麼科學學習的目標而設計？遊戲會持續 多久？遊戲的目的為何？等問題。定位完成之後，便要考慮該學習遊戲的學習內 容、遊戲機制、版面設計等問題，使學習者更加投入其學習遊戲，達到有效的學

習。有學者提到學習遊戲的設計必須要有明確的規則與目標，重要的是有趣(Hong, Cheng, Hwang, Lee & Chang, 2009)。

三、數位遊戲在科學學習上的應用

近幾年有許多研究都顯示數位遊戲可以有效的應用在科學學習上面，以下針 對國內外幾個案例探討數位遊戲的實際應用情形，並將其整理成表 2-3。

Yvonne, Leslie , Shu, Joel (2012)探討以遊戲方式教導六年級-八年級學生對 接觸有毒化學物質的後果，以及與濫用化學吸入劑相關風險之學習成效與態度。

研究結果發現，使用遊戲學習環境科學是有效的策略，既提供基本科學內容，更 能應用生活的例子，如：家用產品有毒化學物質的傷害等，學生在科學知識的吸 收有顯著表現。在學習態度結果顯示八年級在吸入劑的態度變化最大，表示八年 級學生在使用遊戲之後對吸入劑的態度發生極大改變。

柯政宏（民 102）利用數位學習遊戲「遊易邦」做為課後複習輔助教材，輔 助國小六年級學生學習簡單機械單元。研究目的除了想知道學生使用遊戲後的學

柯政宏（民 102）利用數位學習遊戲「遊易邦」做為課後複習輔助教材，輔 助國小六年級學生學習簡單機械單元。研究目的除了想知道學生使用遊戲後的學