相關研究

評量可以檢示學習者的學習成果，讓教學者藉此採取補救措施或改變教學策略，以 提昇教學效果。

McKeachie與Svinicki(McKeachie & Svinicki, 2006)認為規劃考試應注意下列觀 念： 考慮水蒸發時質量之微小變化，當水溫降到 40℃時，約散失多少卡的熱量？（A）16000 卡（B）8000 卡（C）4000 卡（D）2000 卡。(國民中學學生基本學力測驗推動工作委員 會, 2008)，當學生回答的答案為「正確」或「錯誤」時，無法判斷學生的解決問題的 迷失概念在那裡，只能評量知識的正確與否，看不到學生在思考解題的過程，國內的評 量如此，國外的評量也有這樣的狀況，以美國科學能力試驗評估為例，雖然有實驗操作 題，但操作完畢後只是紀錄答案，並未有對學生的迷失概念的問題加以評估(苑大勇,

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2007)，因此為了能評量學生的操作歷程行為，因為提出另一種可行的評量稱為「實作 評量」(蔡清田, 2000)。

實作評量是一種非紙筆測驗的評量類型，評量內容是以學生實際完成一件特定任務 或工作，並針對其表現而給予評分。

與實作評量之相關能力指標如表 1 所列：

表 1.能力指標 過程技能能力指標-歸納、研判與推斷

藉由資料、情境傳來的訊息，形成可試驗的假設。

科學與技術認知-交互作用的認識

認識聲音、光的性質，探討波動現象及人對訊息的感受。

觀察力的作用與傳動現象，察覺力能引發轉動、移動的效果。以及探討流 體受力傳動的情形。

思考智能-推論思考

依現有理論，運用演繹推理，推斷應發生的事。

設計與製作

設計解決問題的步驟

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實作評量依測驗情境真實度的高低分為五種類型：(Gronlund, 1993) 表 2.實作評量類型

類型 例子

紙筆表現

（paper-and-pencil performance） 完成一份實驗報告 辨認測驗

（identification test）

辨認物理實驗中的可變變因及應變 變因

結構化表現測驗

（structured performance test） 依說明的步驟操作一個實驗 模擬表現

（stimulated performance）

使用電腦模擬物理實驗，利用模擬 習沒有幫助，但許多專家學者認為遊戲可以提高學生的學習動機及企圖心(Mayer, 2004;

Prensky, 2003)，且對實際的學習是有幫助的。隨著資訊科技的進行，遊戲媒體的蓬勃 發展，除了商業導向外，許多的遊戲媒體被應用在教學和評量之中，因為遊戲媒體具有

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互動式操作介面及有趣的內容，提高了學生參與的興趣。Hogle(Hogle, 1996)認為遊戲 媒體應用在教育上可以達到多項優點：

（一）可刺激動機及興趣：遊戲元件的好奇與期望可提高學習者的動機與興趣。學 習者面臨遊戲的挑戰時，能願意不斷的嘗試，以獲得成就感。

（二）提昇記憶能力：遊戲比傳統學習更可強化曾學習過的知識記憶。

（三）提供練習及回饋：針對不瞭解的課程內容可以讓學習者反覆的操作，藉此以 澄清迷思概念，並獲得即時的回饋。

（四）提昇高層次能力：成功的遊戲經驗可提昇學習者的批判性思考及問題解決能 力。

而遊戲媒體除了應用在教學中，也可以應用在學習評量之中(O'Neil, Wainess, &

Baker, 2005)，目前在遊戲式評量研究中，發現遊戲在評量上最主要有三種應用的類別：

（一）完成性評量（Completion Assessment）：評量學生是否有完成整個遊戲關卡，

或是通過測驗，只管學生有沒有過關，不管過程。

（二）過程性評量（In-Process Assessment）：觀察學生在遊戲過程中做了什麼行 為？為什麼會做這個行為？

（三）教師評估（Teacher Evaluation）：透過對學生行為的觀察，來評估學生是 否了解所學的核心概念。

但上述的三種應用中，主要還是針對統計的數據做分析，如滑鼠的點擊數或是過關 的得分，對於高層次的能力還是無法提供一個評量的依據。

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2.2.3 問題解決歷程

Parnes認為問題解決分為五階段：發現事實（Fact Finding）、發現問題（Problem Finding）、發現點子（Idea Finding）、發現解答（Solution Finding），尋求可接納的 答案（Acceptance Finding）。Osborn將Parnes的問題解決五階段簡化為三階段：發現 事實（Fact Finding）、發現點子（Idea Finding）、發現解答（Solution Finding）。(湯 偉君、邱美虹, 1999)

學習者經由解決問題的經驗，了解完整的情境脈絡，進而發展出新的知識與技能。

在自然的情境，學習者會經歷許多不同的狀況，逐漸熟練地發現困難與問題，並應用所 學的各式知識來尋找線索、測試自己的假設，以解決所遭遇的問題。而遊戲式歷程評量 即是參考此理論，依學生操作歷程來進行評量。

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第三章 遊戲式歷程評量

3.1 遊戲式歷程評量設計

科學實驗流程具是觀察、假設、實驗三個階段，在課程教學中，也教導學生從觀察 事實去找到問題的所在，然後再想出解決問題的點子，對問題做一些解決方法的假設，

然後再透過實驗去驗證假設是否可行，若可行，就提出問題的解答，而就我們的觀察，

有具備「科學過程技能」的學生在操作科學實驗的時候，便對應到一個完整問題解決的 過程，例如發現事實（Fact Finding）、發現點子（Idea Finding）、發現解答（Solution Finding）(parnes, 1966)，所以我們認為實驗操作歷程具有多階段流程的特性。

本研究主要定義科學過程技能評量有三個面向，如圖 1 所示：（1）遊戲面向（2）

模擬平台面向（3）評量面向。在遊戲面向包含 1.操作模式：遊戲的互動介面的設計。

2.過關條件：遊戲規則與過關與否的判定；在模擬平台面向包含 1.操作儀器：模擬實驗 中可操作的儀器物件。2.物理特性：模擬實驗中物件間的物理規則；在評量面向包含 1.

歷程紀錄：紀錄學生操作歷程資料。2.評量模型：評量學生高層能力的模型定義。

圖 1.遊戲式歷程評量與其三個構成面向

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以圖 2 遊戲式歷程評量為例，學生將金屬放在溫度感知器上測得金屬的溫度（Fact Finding），再從多個金屬中，找出「比熱」特性相同的二個金屬，再將此二個金屬一 起觀察並比較，將「比熱」定義為「控制變因」，其他不同的特性定義為「操作變因」

（Idea Finding），再將「比熱」特性相同的二個金屬置入水中再觀察分析，如 A 金屬 置入水中後發現水的溫度由 35℃上昇至 50℃，B 金屬的比熱和 A 金屬相同，但重量比 A 金屬小，將 B 金屬置入水中發現水溫由 35℃上昇至 45℃，由實驗可以發現重量大的熱 量會比較多，最後將 A 金屬與 B 金屬同時置入水中，將水溫由 35℃上昇至 65℃，符合 題目所需（Solution Finding）。

圖 2.遊戲式歷程評量過程圖

就我們的觀察，有具備「科學過程技能」的學生在操作科學實驗的時候，可對應到 一個完整問題解決的過程，例如發現事實（Fact Finding）、發現點子（Idea Finding）、

發現解答（Solution Finding）(parnes, 1966)，所以我們認為實驗操作歷程具有多階 段流程的特性。因此本論文導入改良式的多階段圖表模型(Modified Multi-stage Graph, 簡稱 MMG)，來輔助評量學生的操作歷程是否對應到合理的問題解決過程技能，並建置成 以遊戲式歷程評量架構（Game-based Portfolio Assessment Scheme, GPAS），以達到 評量科學過程技能的目標。

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操作科學實驗的時候，是對應到一個問題解決的過程且具有階段的特性，而在平台 內，各科學習情境的設計，主要是透過圖 3 改良式的多階段圖表模型(Modified Multi-stage Graph, 簡稱 MMG)(黃桂芝、曾憲雄、翁瑞鋒、何筱婷, 2009)，來規劃遊 戲式學習平台裡各種動作與環境、動作與動作間之相互因果順序與限制的關係。

圖 3. MMG 示意圖

改良式的多階段圖表模型（MMG）可以定義成以下構成的要件（1）一個 MMG 要有二 個以上的階段（2）每個階段中有多個節點，每個點代表一個操作動作（action）（3）

每個動作之間，互相有動作歷程連結，這個連結代表有意義的動作順序（4）每個階段 之間有可重複性及可逆式階段連結，這個連結代表此階段內的動作可重複執行及可跳回 上個階段的動作。

所以透過改良式的多階段圖表模型（MMG）的模型，我們可將科學過程技能的歷程評 量模型，以系統化的方式規畫設計，我們將在下一節做更清楚的說明。

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3.2 MMG 評量模型

將操作規則依 MMG 模型規劃：將遊戲式歷程評量的操作規則依照 MMG 模型規劃各種 操作之間的關係，設定一連串的流程，並將操作的歷程紀錄下來，以便提供予施測者評 析。以本論文的題目為例，各種操作行為依 MMG 模型的各個階段進行規劃，並將所有可 能之操作列出，所有的操作之間的關係以箭頭表示，若階段之間的操作為可重覆的，則 須標示該階段為可重覆執行。

圖 4 遊戲式歷程評量的 MMG 對應圖

在 各階段 操作 行 為 之 間 的 定 義 與 設 計， 主 要 是透過 改良 式的 多 階 段圖表 模 型 (Modified Multi-stage Graph, 簡稱 MMG)，來規劃遊戲式學習平台裡各種動作與環境、

動作與動作間之相互因果順序與限制的關係。

14 為順序（Action Sequence），其中P¹為「觀察」操作行為歷程，P²為「假設」操作行為 歷程，P³

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為了觀察學生在科學實驗過程中可能出現的操作行為模式，我們透過表 3 將學生的 操作行為定義為「有出現觀察行為（P¹）」、「無出現觀察行為（P¹'）」、「有出現假 設過程的行為（P²）」、「無出現假設過程的行為（P²'）」、「有出現實驗的操作（P³）」、

「無出現實驗的操作（P3

表 3.操作行為定義表

'）」，另外再經由表 4 將學生操作歷程行為定義出十二種模 式。

操作行為 有出現此操作行為 無出現此操作行為

觀察 P¹ P¹'

假設 P² P²'

實驗 P3 P3'

在操作歷程行為中，我們定義了P¹為「觀察」操作行為歷程，P²為「假設」操作行 為歷程，P³為「實驗」操作行為歷程，而歷程行為模式則是由P¹、P²、P³及P¹'、P²'、P³' 組合而成。

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第四章 科學過程技能評量之導入

4.1 學科導入遊戲式歷程評量之流程設計

本論文以圖 5 為設計遊戲式歷程評量的流程，老師依照九年一貫課程能力指標所 列，將課程學習中所要評量之核心概念列出，再依照設計步驟，建置遊戲式歷程評量。

圖 5. 學科導入遊戲式歷程評量之流程圖

（1）設定評量目標：教師依據九年一貫課程中的學科之核心概念及能力指標訂定評 量目標，以本論文之題目為例，所欲評量的目標為「學生是否了解物質的『比熱』特性，

（1）設定評量目標：教師依據九年一貫課程中的學科之核心概念及能力指標訂定評 量目標，以本論文之題目為例，所欲評量的目標為「學生是否了解物質的『比熱』特性，