數位遊戲學習

本節首先探討「數位遊戲」的定義與教育意義，了解數位遊戲對學習遷移的 幫助及數位遊戲對學習結果之影響。此外，再進一步討論現今「數位遊戲之學習 環境」，分別就數位模擬與擴增實境之沉浸與呈現方式，探討兩者之特性與教育 意涵。最後，探討「編碼策略」之定義與對學習結果之影響。

一、 數位遊戲

數位遊戲泛指透過操作控制器或科技設備在電腦上遊玩的互動遊戲(Gee, 2003; Pivec & Kearney, 2007)。數位遊戲學習(digital game-based learning, DGBL) 是一種將教育內容或學習準則與電腦遊戲相結合的教育方法。特別是當遊戲使得 學習者感到愉悅時，學習者便會更加投入於學習活動當中。此教育方法強調於教 育環境中使用教育遊戲以激勵學習者的學習動機，促使其有更好的學習表現 (Prensky, 2003)。Kiili (2005)也認為讓學習者在有教育意義的數位遊戲情境中進行 學習，有助於其對於學科內容知識之習得，並能幫助其將所學的知識遷移至日常 生活中。因此，數位遊戲學習是透過遊戲策略與情境，促進學習動機、提升學習 成效並保持正向學習態度(Gros, 2007; Van Eck, 2007)。同時，數位遊戲學習已被 認為是促進學習動機之教育工具，具有以下幾個特點：(1)遊戲式學習創造了一個 能和學習者互動與交流的學習環境(Papert, 1980; Provenzo, 1992)；(2)在遊玩的過 程中，學習者可藉由遊戲情境的互動將知識和技能加以驗證，並且能夠遷移至其 他情境中(Bork & King, 1998)；(3)遊戲具有控制性、挑戰性、奇幻性和好奇心的 特性，能引發學習者的內在動機，使其主動地投入學習(Malone, 1981; Garris, Ahlers, & Diskell, 2002; Kickmeier-Rust & Albert, 2010)。此外，Prensky (2001)也認 為包含教育目標及學科內容之遊戲，能更傾向以學習者中心，使學習者的學習歷 程更加愉悅且更加有趣，並能產出更多學習上的效益。因此，為了考量學習目標、

學習內容及學習效果三要素，故對於數位遊戲學習之影響進行探討如下：

(一) 數位遊戲幫助學習遷移

de Freitas與Oliver (2006)以學習為目標定義數位遊戲是「應用遊戲的特質創造 融入遊戲之學習經驗，在遊戲歷程中傳遞具體學習目標、學習結果與學習經驗。」

學習者在學習過程中透過具象化、區辨、類推及活用等思考歷程，從具體範例中 辨別抽象概念，形成表徵並類化到新的範例中，進而建構出自己有意義的知識架 構(Klausmeier, 1992)。也就是說，體驗式學習的歷程能幫助學習者從具體經驗到 抽象概念的知識轉變(Kolb, 1984)，而數位遊戲學習則是強調透過遊戲情境的脈絡 幫助學習者將抽象概念遷移至新的經驗(Gros, 2007)。由此可知，體驗式學習與數 位遊戲學習的結合，提供學習經驗、遊戲情境、學科內容知識，並以遊戲任務的 方式，循序漸進地挑戰以強化概念的習得。因此，體驗式的數位遊戲策略對於學 習者的技能、動機與態度都扮演著極為重要的角色(Gros, 2007; Inal & Cagiltay, 2007)。

(二) 數位遊戲對學習結果之影響

近年來，越來越多的研究針對數位遊戲在教育應用上進行探討，因為有研究 者認為數位遊戲是青少年主要的娛樂和教學媒體，而且青少年採用數位遊戲進行 學習能夠產生正面的影響(Squire, 2006)。不過也有研究者對此提出不同的看法，

Frasca (2004)認為數位遊戲學習缺乏一個可行、可依循的準則去評量其教育意義 或價值，同時也缺乏實證的研究結果去支持或反駁這種遊戲式學習理論的主張。

亦有許多研究指出，數位遊戲學習與傳統教學相比，並沒有較好的學習表現 (Randel, Morris, Wetzel, & Whitehall, 1992; O’Neil, Waines, & Baker, 2005)。因此，

並不是所有的研究發現都獲得一致的肯定，以下將從正面與反面效益分別說明：

1. 正面效益(positive effects)強調結合數位遊戲與學科內容之設計在數位 遊 戲 學 習 ， 對 學 習 者 之 認 知 (Cognitive) 、 情 意 (Affective) 和 技 能 (Psychomotor)三方面之正面影響。

(1) 認知方面，數位遊戲是透過模擬實驗過程的動畫或互動，將學習

情境簡化與學習概念具象化，幫助學習者理解學科內容知識的意 義(Ricci, Salas, & Cannon-Bowers, 1996)。遊戲扮演幫助學習理解 工具的角色，提供多元的表徵；活化先備知識(Squire, 2003)；幫 助學習遷移至真實世界(Kearney & Pivec, 2007)，進而，促進學習 成 效 (Hickey, Ingram-Goble, & Jameson, 2009; Papastergiou, 2009)。

(2) 情意方面，學習者在數位遊戲遊玩的過程中，因為遊戲任務的挑 戰、角色互動的回饋、故事情境的好奇和場景的奇幻，而促進其 積極參與(Malone, 1981; Rieber, 1996)；而鼓勵其主動地做中學 (Garris, Ahlers, & Driskell, 2002)；而有較為正向的學習態度(Garris, Ahlers, & Driskell, 2002)。

(3) 技能方面，藉由重複操作改善資訊素養與技能(de Freitas & Oliver, 2006)，並提供豐富的學習經驗，幫助習得解決問題歷程的技能 (Connolly, Stansfield, & Hainey, 2007; Van Eck, 2007)。

2. 負面效益(negative effects)強調結合數位遊戲與學科內容之設計在數位 遊戲學習，對學習者之認知、情意和技能三方面之負面影響(Squire, 2003)。

(1) 認知方面，學習者容易注重在「遊玩」的部分，而不是學科內容 的目標。

(2) 情意方面，遊戲式學習活動無法吸引所有的學習者。

(3) 技能方面，學習者在複雜度較高的數位遊戲中無法精確地學習到 知識概念。

(三) 數位遊戲與學習動機

遊戲提供消除學習過程中的負面反應，引起學習者想要進一步探究的動機 (Lepper & Malone, 1987; Van Eck, 2007)。同時，學習動機會影響學習者在訊息處

理時的資訊選取、短期記憶與長期記憶的連結，故當動機被激發，學習就會變成 主動進行的一個歷程。然而，以往許多研究都僅針對遊戲的娛樂性去吸引學習者，

卻 忽 略 在 遊 戲 歷 程 中 整 合 教 學 策 略 和 學 習 內 容 ， 因 而 造 成 學 習 成 效 不 彰 (Egenfeldt-Nielsen, 2007)。因此，如何設計體驗式數位遊戲學習環境，引發學習動 機，促使學習者有較好的學習表現仍是尚待探討的問題。

二、 數位遊戲之學習環境

整體而言，數位遊戲可促進學習者在遊玩的過程的反思、監控、修改或調整 其學習策略，任務完成度高，並能將經驗意義化。在認知訊息處理模式方面，Gagne (1985)認為有系統的教學設計包括學習者內在條件、外在條件與學習結果。因此，

本研究依照數位遊戲呈現方式的不同，分別探討「數位模擬」與「擴增實境」兩 種學習環境的特性與教育領域之應用。

(一) 數位模擬之特性

模 擬(simulation)指的是將真實 世界的情境 或過程簡化或具象化 (Heinich, Molenda, Russell, & Smaldino, 1999)。模擬不僅是呈現現象，它能透過省略改變的 過程、增加細節的特徵，將現象清楚化或簡潔化(Alessi & Trollip, 2001)。數位模 擬透過動畫呈現物體的反應的過程，讓學習者不必經由實際操作真實物體亦能有 效將不易觀察到的現象模擬出來，而達到學習的目標(張霄亭，2004)。因此，數 位模擬能協助學習者縮短真實與抽象知識之間的距離，藉由學生的主動參與學習 過程，提高學生的學習動機和學習成效(Lee, 1999)。

(二) 數位模擬在教育領域之應用

黃福坤(2006)認為動畫模擬可將抽象的科學概念之具體化，並且可以依學習 者的認知程度，以嘗試錯誤的方式重複操作練習，以內化成有意義的科學概念。

就學習效益而言，數位模擬在教學上的幫助：(1)提高學習動機，維持學生學習活

動，並學習趨向教師所訂定目標的內在歷程(張春興，民 96)；(2)提供安全學習環 境，讓學習者能順利完成具有危險性的實驗活動(林秀美，1998；黃竹坤，2001；

Roblyer, 2003)；(3)降低訓練成本，且可以讓學習者重複進行操作練習(林秀美，

1998；Roblyer, 2003)；和(4)縮短實驗時間的耗費，透過動畫模擬讓學習者經清楚 且聚焦地觀察和操作的步驟，習得現象本身的原理(Alessi & Trollip, 2001)。

(三) 虛擬與真實的落差

從自然科學教育的觀點，科學教育的研究者呼籲教學者必須在教室中培養學 生對科學本身的興趣(Collette & Chiapetta, 1994)。教學者在營造科學學習環境時應 配合適當的實驗教具與學習策略，將科學內容融入教學中。然而，雖然在數位遊 戲學習環境中的學習經驗富趣味性，並獲得學習上的意義(Charles & Mcalister, 2004)。但是，學習者在數位遊戲中看到的動畫模擬缺乏真實情境脈絡與觸感互動，

造成虛擬經驗與真實操作之間有很大的落差，甚至無法有效遷移至真實環境中。

因此，有鑒於虛擬跟真實總是有落差，不如眼見為憑。真實的空間感或光感，甚 至觸感，還是在真實世界中的感受會最深刻且最清楚。

近年來，隨著資訊科技與行動載具(如平板電腦)的快速的發展與普及，從新 媒體協會(NMC, 2013)邀請專家編寫的《Horizon-Report-K12》報告中看出，資訊 科技融入教學、學習與創造性探究的三個階段之主要應用情況，顯示科技融入教 與學已是國際共同的趨勢。此外，在平板電腦上的互動學習、數位遊戲式學習的 體驗都是近期或中期備受矚目的教學活動，遠期則是採用擴增實境之新教學方式 最令人期待。

(四) 擴增實境之特性

擴增實境(augmented reality, AR)是一種虛擬實境技術的延伸，能夠增強真實 世界裡的資訊顯示(例如：圖像、聲音、影像等)與互動經驗(El Sayed, Zayed, &

Sharawy, 2011; Kipper & Rampolla, 2013)。根據 Milgram、Takemura、Utsumi 與

Kishino (1994)提出真實-虛擬連續性(Milgram’s Reality-Virtuality Continuum)，表達 真實與虛擬之間的連續性，其連續性與真實和虛擬程度如圖 2-2 所示，真實環境 與虛擬環境混合的環境稱為混合實境(mixed reality, MR)、以真實環境為主要情境 增加虛擬資訊的環境稱為擴增實境(augmented reality, AR)、以虛擬環境為主要情 境增加真實互動感受的環境稱為擴增虛境(augmented virtuality, AV)。Azuma (1997) 定義擴增實境包含了三個面向：(1)虛實整合、(2)即時互動、及(3)於三度空間中。

擴增實境的發展優勢，包含：不需在特定房間或固定在某個位置，讓互動更加自 然；在真實環境中增強感官刺激，不但可以讓互動經驗更加豐富，同時也可以維 持原有的情境脈絡與空間感，比較容易適應跟學習。

圖 2-2 真實-虛擬連續性(R-V Continuum)之說明圖(Milgram et al., 1994)

Billinghurst (2002, 2012)認為擴增實境的技術可以提供一些其他科技作法無 法達到的獨特優勢，如：(1)支援真實環境與虛擬環境之間的無縫互動、(2)透過運

Mixed Reality (MR)

Real

(五) 擴增實境在教育領域之應用

(五) 擴增實境在教育領域之應用