第壹章、緒論
本研究旨在了解學生學習科學過程技能之成效，透過實驗型桌遊的活動教 學對於學生學習上的影響。本章第一節以近年教學現場為背景，初探實驗於教 學上的利弊，並提出本研究的研究動機；第二節說明本研究之研究目的及研究 問題。
第一節 研究動機
科學的學習並不僅限於科學知識，探究科學知識的過程也十分重要。從 1960 年以來，強調科學探究的過程與方法，科學過程技能的培養便成為科學課 程的的主要目標之一(Hurd, 1970)。在中學階段，通常是透過做實驗培養學生科 學過程技能。楊文金與許榮富（1987）指出廣義的實驗即是完整的實驗，它應 包括「做」實驗前的認識問題、辨認變因、形成假說、設計實驗等心智過程，
及實驗進行中之觀察、測驗、記錄等實驗操作技能，還有實驗後之資料處理、
下結論、推衍等能力。可見實驗確實有助於培養學生的科學過程技能。
教學現場所使用的實驗可大略分為傳統實驗、微型實驗及虛擬實驗，其中 各有優劣，以下分別依優勢及劣勢做簡單介紹。
傳統研究是指在實驗室中使用實體的器材及儀器操作實驗(Zacharia,
Olympiou, & Papaevripidou, 2008)，傳統實驗的優勢在於學生能接觸真實實驗器 材，探究實驗過程中有助於科學過程技能的培養，亦能加深科學知識的記憶，
Dechsri, Jones, & Heikkinen (1997)研究指出實驗現象能幫助學生記憶與理解。傳 統實驗的劣勢是教學時間的限制，中學老師需要教授學生大量的科學知識，然 而教學時數卻越變越少。實驗前，老師需要花時間清點實驗器材；實驗中，若 讓學生探究實驗過程會花費太多時間，老師通常會以「食譜式實驗」帶領學生
完成實驗，缺少學生主動探究實驗的步驟，科學過程技能的培養相較下也顯得 成效不彰（曹淇峰、廖家榮、林志弘、邱美嬌、譚利亞、蔡蘊明，2009）在 Lehman (1989)探討化學科教師對實驗室活動優缺點之感受的研究中發現：老師 覺得「認知」是實驗活動能帶給學生最大的好處，意即實驗活動有助於學生學 習化學原理和概念，並強化課堂中的講授的知識概念；但最大的缺點是老師須 將大部分的時間花在實驗設備的準備，而學生則花大部份的時間在指定的活 動。除此之外，傳統實驗可能會遇到實驗設備上的限制，有些實驗器材通常價 格不斐，或是學生不常操作實驗器材，操作上可能會遇到困難。謝怡靜與江俊 明（2017）指出傳統實驗除了儀器架設受限較多，學生還要計算轉換電阻與照 度等數值，增加實驗活動的難度。
微型實驗將原傳統實驗裝置如玻璃材質之容器、試管、燒杯…等加以微小 化而成，也有將原傳統實驗裝置加以改良成不易破損的塑膠材質、體積小、易 攜帶的微型實驗裝置（方金祥，2014）。微型實驗的優勢在於裝置體積小、藥品 用量少、反應快、操作容易，方金祥（1999）微型實驗中所耗藥品量約為傳統 實驗的 1/10~1/100，甚至更少，可以節省許多實驗經費的開銷，有利於促進實 驗教學的改進。微型實驗的劣勢在於實驗器材通常綁定某化學實驗單元，與傳 統化學實驗相比之下較無通用性，可能需要老師重新設計實驗器材。例如：傳 統化學電解實驗會使用燒杯及試管。陸冠輝（2016）在電解微型實驗中，將透 明吸管從中間對折，使其呈現 V 字形狀，並用一小塊膠帶將吸管左右兩部分黏 著固定，作為電解槽裝置。
虛擬實驗是指在電腦上使用與實體器材相對應的虛擬工具來操作實驗 (Zacharia et al., 2008)，虛擬實驗的優勢是能幫助學生了解複雜實驗的核心概 念，透過電腦模擬或 APP 輔助呈現出實驗中重要的原理及變因供學生操弄，原 子彈爆炸就是一種在真實教學中無法實現科學現象，需透過虛擬實驗室中的動 畫模擬向學生進行的模擬演示（王文靜，2003）。虛擬實驗多為學生獨自使用電
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腦操作實驗，實驗過程中缺少人際互動，可能較無法培養科學過程技能中的溝 通能力。無論是哪類的虛擬情境教學模式，學生在學習過程中都缺少真實的人 際互動與面對面的交流（王文靜，2003）。
實驗確實是培養學生科學過程技能的良好管道，然而在教學現場卻有許多 限制和不足，近年來也有許多研究想要克服這些問題，本研究試圖發展出一種 新的媒材來培養學生的科學過程技能，能兼具實驗的優點，並盡可能補足實驗 不足之處，其媒材為一種具有實驗性質的科學桌遊，桌遊相較於其他媒材的優 勢有三：提供真實的經驗、學生參與意願高和激發高層次思考（陳介宇，
2010）。有研究指出遊戲教學可以促進學生探究科學，也能提升學生在認知、技 能等發展(Guttfried, 1986; Frost, 1992），可以透過以簡易的遊戲介面讓學生學習 核心的科學概念及科學過程技能，縱使學生沒有豐富的遊戲經驗或嫻熟的實驗 技巧，也能透過遊戲規則探究科學，簡易的桌遊配件能多次重複使用，減少實 驗上的耗材，此外，多人一同參與科學桌遊活動可以培養學生溝通及一同探究 的能力。
目前市面上已經有很多科學桌遊，也有許多老師會在課堂中使用科學桌遊 輔助教學，陳介宇（2017）指出臺灣近 15 年來桌遊相關研究中，其中教育類占 了 72.3%，也期望老師有意願於課堂上使用實驗型桌遊進行教學，透過不同的 教學方式提升學生學習動機，進而習得科學知識和科學過程技能。已有多篇研 究指出如何運用桌上遊戲結合教學，例如程式設計、思考、數學的教學應用研 究，也證實桌遊教學能提高學生的學習動機(Gamlath, 2007 ; Smith &Muhro, 2009)。
市面上的科學桌遊多以生物、地科或環境議題為主，以物理和化學為主題 的科學桌遊相較之下是少數，可能是因為理化本身就有一些定律、定理存在，
制定桌遊機制及規則上比較不具彈性。此外，理化注重變因的探究，這部分在 教學現場多採用實驗方式來進行，可能桌遊有些限制無法符合實驗教學的需
求，例如：桌遊的配件，因為目前多數的桌遊配件為卡牌、模型，使得理化的 科學桌遊較不易被研發出來。可是科學桌遊應該有辦法再突破，從配件上去改 良，不再局限於既有的配件，開發兼具桌遊與實驗性質的配件，再透過適當的 桌遊機制呈現符合教學現場的實驗方式，同時培養學生科學過程技能，讓學生 以操作者的身分，主動地參與桌遊。