(一) 學習目標
使用自行發展之實驗型桌遊作為教學工具，主要對應翰林版國三上教材
「實驗 4-1 歐姆定律」及翰林版國三下教材「實驗 1-1 鋅銅電池」，這兩個實 驗與生活密切相關，教學現場常因為升學考試而簡單帶過這些單元，學生理解 的不夠透徹，更容易產生迷思概念，研究者希望透過實驗型桌遊提升學生學習 動機，進而培養學生科學過程技能。本研究設計的「電流之戰」，依照研究者 所參考的文獻歸納出的實驗型桌遊所需環境進行設計，以營造出能習得科學過 程技能之桌遊環境，並對應遊戲各個環節所習得的科學過程技能
(二) 配件選擇和製作
本實驗型桌遊「電流之戰」可以將遊戲內容分為兩個部分「化學電池」及
「基礎電學」，以下分別介紹各部分的配件。
1. 化學電池
為了讓學生了解化學電池的原理，本研究選用卡牌作為桌遊配件，材料分 別有五種不同的金屬和對應的五種電解液電解液，如圖 3-1 所示，學生可以透 過排列各金屬和電解液組合出各種化學電池，因每種金屬和電解液的活性都不
大相同，學生可以透過查閱金屬和電解液的活性表得知活性大小，如圖 3-2 所 示，不同的排列組合出的化學電池電壓也不盡相同，研究者希望學生能透過操 縱變因探究出化學電池的原理。
圖 3-1 金屬和電解液卡牌
圖 3-2 金屬和電解液活性表
將金屬和電解液卡牌依照玩家所需放置於化學電池底板，如圖 3-3 所示，
提供每位玩家組合兩個化學電池的區域，底板已經標示好正極和負極，故須將 金屬和電解液擺放至對應的位置才會輸出電壓。
19 圖 3-3 金屬與電解液卡牌構成的化學電池
玩家可以透過試算表查詢化學電池輸出電壓，研究者已經將公式輸入至試 算表內，並將公式隱藏，故學生僅知道輸入的金屬及電解液和輸出的電壓，研 究者希望學生能透過多次查詢化學電池電壓，了解化學電池的科學原理，在探 究的過程中，學生須嘗試控制變因和操縱變因。
圖 3-4 化學電池試算表畫面
遊戲中化學電池的部分使用卡牌作為金屬與電解液的配件，能減輕老師配 置電解液和準備實驗器材上的負擔，再者，也能免去傳統實驗中所產生的金屬 廢液。化學電池的實驗所注重的核心概念應為金屬與電解液間的交互關係，遊 戲中透過卡牌組合搭配試算表查詢化學電池輸出電壓，學生藉由改變卡牌的組 合方式以及對應出的輸出電壓，觀察兩者之間的關係，探究其背後的科學概 念，這便是操縱變因的學習。
2. 基礎電學
為了避免連接電路過於貼近真實實驗而失去遊戲的樂趣，所以本研究避免 採用麵包板和杜邦線，但實驗型桌遊所提供給學生的回饋仍是需要符合真實物 理現象，故「電流之戰」採用導電銅箔膠帶作為遊戲中電路的主要配件，為使 遊戲快速進行且富有遊戲策略性，研究者將導電銅箔膠帶黏貼至樂高積木上，
共五款不同的積木可供學生構築電路，如圖 3-5 所示，每位玩家於遊戲開始時 皆會取得指定數量的電路板塊。選用樂高積木與積木底板作為配件，是為了能 讓電路能以小型配件的形式呈現，同時又能確保構成通路時配件之間能接觸良 好，使電流通過、LED 發光。
圖 3-5 電路板塊種類
「電流之戰」中選用 LED 作為電器的原因有二，主要是因為不同顏色的 LED 有不同的工作電壓，如表 3-1 所示，藍光的頻率大於黃光，黃光的頻率又 大於紅光，要激發高頻率的光線需要提供更高的電壓；次要原因是 LED 只能單 方向導通，不像實驗小燈泡為雙向導通，LED 的長腳端必須與電池正極相連、
短腳端與負極相連，此一特性能賦予遊戲策略性，同時學生也能讓學生理解 LED 與實驗小燈泡的差異。電池須提供特定的電壓輸出，並與 LED 構成通 路，方能使 LED 發光，倘若提供 LED 過高的電壓，也有可能會使 LED 燒壞。
表 3-1 LED 工作電壓
LED 顏色 LED 的工作電壓(V)
紅 1.7~2.1
黃 2.1~2.5
藍 2.5~2.9
「電流之戰」中為了使電池輸出的電壓能落在 LED 所需的工作電壓，本研 究採用 USB 傳輸線作為電源供應，因 USB 供電為 5V，故透過降壓模組可將輸 入的 5V 電壓，經由旋鈕調整為 0~5V 的任意電壓，此外，研究者將降壓模組焊 接上電壓表，讓學生方便了解當下電池電壓輸出，也能即時確認與 LED 形成通 路時，電壓是否足夠使 LED 發亮，如圖 3-6 所示。
21 圖 3-6 電池與 LED 構成通路
遊戲中基礎電學的部分使用導電銅箔膠帶與樂高積木，使電路以小型配件 的形式呈現，可以讓學生隨時修正電路，也易於並聯及串聯電路上的學習。許 多的學生對實體的電線及電路感到排斥或恐懼而不願去嘗試，其中女學生居 多，然而電路的概念實際上並不難，透過電路的小型配件進行學習，學生會覺 得輕鬆許多、排斥感也會相對降低。選用 LED 作為電器，學生需要嘗試將電池 正極連接至 LED 長腳端、負極連接至 LED 短腳端，過程中學生需判斷電路連 接是否合理，學生間也會彼此互相討論是否連接有誤，學生在遊戲中需要嘗試 預測和推理電路的拼接方式，相較傳統實驗，就僅是將電池與電器互相連結構 成通路的簡單步驟，略顯乏然無味。
(三) 桌遊規則
1. 背景主題：玩家扮演一群極具潛力的菜鳥科學家，科學學會想知道你們 之中誰的能力最為出眾，所以設計了一場試驗，邀請各位參與，誰能在試 驗中點亮最多的科學之光，誰的聲望也隨之遠播！
2. 勝利目標：最先獲得 3 點聲望的玩家即為贏家。聲望獲取的方式如圖 3-7 所示，需調整至特定的電壓並與 LED 構成迴路，如此一來 LED 變會發 亮，並能得到對應的聲望，使紅色及黃色 LED 發亮獲得 1 點聲望，使藍色
LED 發亮獲得兩點聲望，若輸入的電壓過高有可能使 LED 燒毀，則該名玩 家下降 1 點聲望。
圖 3-7 不同顏色 LED 所對應的工作電壓
3. 初始設置：包含個人底板和公共底板的初始設置。
(1) 個人底板：每位玩家於遊戲開始時會獲得五種金屬各 2 張、五種電解液 各 2 張、援助卡「學徒」1 張、各式電路板塊共 30 塊、幫助卡 1 張、
個人面板 1 張。將金屬和電解液依初始設定放置於個人底板上相對應的 位置，如圖 3-8 所示，並使用白板筆於上方空格處填寫左、右兩個化學 電池的輸出電壓及加總後的輸出電壓，未使用的金屬、電解液和電路板 塊放置於一旁的儲存區備用。
圖 3-8 個人面板初始設置
(2) 公共底板：於積木底板上的指定位置放置 LED 板塊，包含 4 塊紅色
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LED 板塊、4 塊黃色 LED 板塊、1 塊藍色 LED 板塊，以及於積木底板 的四個角落放置四位玩家的電池板塊。此外，將事件卡及援助卡個別洗 勻後，放置於公共牌庫區。
4. 回合過程：每一個回合有分動作階段和事件階段兩個部分。
(1) 動作階段：每位玩家擁有 3 個行動點，執行每一個動作需要消耗 1 個行 動點，動作可以重複執行，如圖 3-9 所示，玩家能執行的動作包含以下 六種：
放置電路：將 1 塊電路板塊放置到積木底板上，電路板塊上的銅線必須與自 己電池的銅線相連。屬於遊戲中基礎電學的部分，讓學生運用預 測推理等能力規劃如何將電路構成通路。
移除電路：將 1 塊電路板塊從積木底板上移除，該電路板塊上的銅線必須與 自己電池的銅線相連。屬於遊戲中基礎電學的部分，讓學生可以 有修正電路的機會。
旋轉電路：將 1 塊已在積木底板上的電路板塊，拔起、旋轉、拼回原位置。
屬於遊戲中基礎電學的部分，讓學生可以有修正電路的機會。
獲得援助：從公共排庫區抽取 1 張援助卡。援助卡效果通常與實驗學習較無 直接關聯。
查看 LED：將 1 個 LED 從 LED 板塊上卸除，確認其長短腳後原樣插回插 槽。屬於遊戲中基礎電學的部分，讓學生了解 LED 的特性。
旋轉 LED：將 1 個 LED 從 LED 板塊上卸除，將其長短腳反向插回插槽。屬 於遊戲中基礎電學的部分，讓學生可以有修正 LED 接法的機會。
圖 3-9 玩家需消耗行動點執行的動作
玩家於動作階段除了可以消耗行動點執行上述六種動作外，還有以下兩種 動作不需消耗行動點便可執行：
發動援助卡：需要在援助卡上所寫的使用時機發動，便能執行該卡牌功能，
使用過後將援助卡放置於棄牌堆。以部分援助卡為例，如圖 3-10 所示，援助卡效果通常與實驗學習較無直接關聯，多為增 強玩家遊戲能力的效果，遊戲成分居多，目的在於使遊戲趣味 化和增加玩家間的互動。
圖 3-10 援助卡示意圖
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改變電壓：可於動作階段的任何時候執行，其中包含三個步驟，如圖 3-11 所 示。首先，需要從儲存區拿取材料替換化學電池的材料，接著，
可以重新排列電池內的金屬和電解液，最後，透過 QRcode 連結 至 Google 試算表，勾選使用的金屬和電解液，便能得知此化學電 池的電壓，並於個人底板上以白板筆寫上新的電壓值，以及使用 一字起子調整電池電壓。屬於遊戲中化學電池的部分，讓學生能 多次組合不同的化學電池，透過操縱、控制變因學習化學電池的 原理。
圖 3-11 改變電壓三步驟
(2) 事件階段：於動作階段每位玩家接執行完一輪後，進入事件階段，從公 共區抽取一張事件牌，並依照卡牌上的敘述執行卡牌效果，執行後便將 該事件卡放置於棄牌堆，進入下一個回合。以部分事件卡為例，如圖
(2) 事件階段：於動作階段每位玩家接執行完一輪後，進入事件階段，從公 共區抽取一張事件牌，並依照卡牌上的敘述執行卡牌效果，執行後便將 該事件卡放置於棄牌堆，進入下一個回合。以部分事件卡為例，如圖