第二章 文獻探討
本章旨在探討本篇論文所使用到的理論基礎，以案例式教學、遊戲式學習、
布林邏輯概念、以及 遊戲設計邏輯發展歷程模式等四個部分為主題，依序分述如 下。
第一節 案例式學習
案例教學法常與蘇格拉底教學法放在一起談。此兩方法是美國哈佛大學於西 元 1870 年左右，其法學院的院長 Langdell 與當時哈佛大學校長 Eliot 推動之 新法律教授方法[22]。其在教材上使用案例讀本(casebook)，案例讀本乃是編書 者將在某一法律領域中，法院所作的重要判決集結成冊，並附以評論。老師在授 課前，會要指定學生閱讀部分，學生須事先預習。在上課時，老師會點學生起來 回答有關指定閱讀部分的問題，學生亦可以自行舉手要求回答。在這樣老師問學 生答的過程中，老師可能會問實際上指定閱讀之案例的相關事實、法官判決、理 由等，若學生答錯，老師也不會直接給正確答案，而是轉問其他學生，有些學生 也會搶著回答。此外，老師也可能要學生評論此案例法官判決是否合理。老師在 要求學生評論此案例時，也不會立即給出自己對此案例的評論，而是要求其他同 學針對前一個同學的評論作回應。在此教學法中，偏重於描述其中使用案例讀 本，以案例為教學中心(而非直接講解法條或法律原則)的話，往往就使用案例教 學法這個名稱；而若偏重此教學法在課堂上的互動方式，往往就冠以蘇格拉底教 學法[7]。
案例式推論（Case-Based Reasoning）是一種人工智慧上的問題解決方式，
其解決方式就像人類一樣，是利用過去的案例和經驗去找出一個合適的解答來解 決目前所遇到的問題。案例式推論能夠充分的利用過去的每一個案例和經驗中所 包含的問題之情況和解決的方式，來解決問題，所以說案例式推論是重視過去的
6
遊戲式學習（Game-Based Learning），最主要的目的就是「寓教於樂」，在 遊戲中結合了教育的意義，增進學生學習的興趣，讓學生在遊戲的環境中學習，
並且能夠快樂地吸收應學的知識[3]。關於學習與遊戲 Groos[3]認為遊戲的練習 就具有學者的含意，並且是有系統的學習，因此學生可經由遊戲中的操作得到學 習經驗。James Paul Gee[2]也認為遊戲不是只有娛樂性，在學校教學應用上，
同樣可以賦予教育上的意義。此外李偉旭[12]提到遊戲教學軟體可以達到主動學 習、提高學習興趣、個別化學習和體驗知識、減輕學習的壓力、創造性思考和學 習、補救教學等目的。周仿敏[13]指出遊戲式電腦輔助教學軟體以教學內容為基 礎，使學生遵循預定的規則，賞罰的特定目標能夠使學生不斷往目標邁進，因此 可以提高學習的動機。在國內，許多研究的對象都是國小學童，應用於國中教學 的人較少。在國外的相關研究方面，Mable B. Kinzie 等兩位學者的研究指出，
「玩」在教學上扮演相當重要的角色，而「遊戲」也是相當重要的教學工具[6]。
Hewijin Christine Jiau[5]等三位學者指出，遊戲式學習可以提供學生有助益 的建議並且提昇學習成效。Maic Masuch 等兩位學者指出，遊戲設計教學的目標 是讓學生了解遊戲是如何被建構的，包含的元素之間是如何運作的，也就是遊戲 的角色與規則的對應關係。Jungwoo Ryoo[10] 等三位學者，提出以電腦遊戲來 輔助教導學生物件導向程式設計概念，發現可以讓學生保持高度的學習動機並且 有較好的學習成效。研究者目前在國中任教電腦科，因此希望以國中生為對象，
7
在本研究中擷取遊戲式學習的精神，期望能增進學生學習的動機。
第三節 布林邏輯教學
布林（George Boole，1815~1864）是英國數學家及邏輯家，主要是研究微 分學及機率論。西元 1847 年出版「邏輯的數學分析」，開始發展一套數學邏輯來 處理『真』或『假』的邏輯功能，西元 1854 年又出版「思想律的研究」的邏輯 著作，成為日後「布林邏輯」（Boolean Logic）的依據。而由於布林邏輯具有代 數結構，包括：封閉性、結合律、中性元素、反元素、分配律、交換律等，因此 也將它視為一種代數，稱為「布林代數」（Boolean Algebra）[20]。
目前布林邏輯主要應用在數學、數位電路設計、程式設計等學科上，主要的 表示方式有真值表（Truth table）、邏輯閘（Logic gate）、集合論（Venn diagram）
等，範例如下圖 1：
圖 1 布林邏輯表示法圖例[22]
真值表分別以 1、0 代表事件的真、假，並以表格呈現各種布林運算子的性 質；邏輯閘則是以不同圖示符號表示不同的布林運算子，並以 1 代表有通電、以 0 代表無通電；而集合論中就是以兩集合的交集代表「而且」（AND）、聯集代表
「或者」（OR）、差集代表「非」（NOT）等[21]，這些表示布林邏輯的表示法雖然 都是學術上常用的表示方式，但與一般初學者的生活體驗，仍有認知程度上的落 差，而且一旦遇到複雜的布林邏輯觀念，就更難以理解。
8
其他相關的應用工具有如 Windows 小算盤等，提供了輔助計算布林運算式 的功能，如圖 2 所示：
圖 2 Windows 小算盤
Windows 作業系統中，在附屬應用程式中可以選用小算盤的進階版，有提供 布林運算子的功能，包括 And、Or、Not、Xor 等，可以輔助計算布林運算式的的 結果，但仍無法有效應用在布林邏輯的教學上，因此在這篇論文中，提出採用經 典遊戲規則設計輔助學生瞭解布林邏輯的觀念。
第四節 認知發展理論
根據瑞士心理學家皮亞傑（Jean Piaget）認知發展理論，兒童的認知發展分成 四個階段，分別是：
一、感覺動作期（出生至 2 歲）：其認知能力，只是表現於簡單的外顯動作 與具體環境事務的交互作用，可以說是動作導向的認知結構。
二、運思前期（2 歲到 7 歲）
運思前期（2-4 歲）：以事物的相似性來區分物體種類。
直覺思考期（4-7 歲）：以直覺來解決問題，尚未發展出守恆的概念。
三、具體運思期(約 7-11,12 歲)：具有保留、種類和序列的能力，且有數的 概念。思考過程限於他觀察得到的真正物體。
四、形式運思期（約 13-15 歲）：可以處理假設的情境，且其思考歷程不限於 立即的與具體的事物，新制能力的操作漸漸由具體的事物拓展到形式的命題之假 設、涵蘊、推理等邏輯思考作用[19]。
9