研究實施方法

本節依序描述本研究初探實驗（實驗一）所採用之實驗設計、研究對象、

研究工具、及研究程序。

壹、實驗設計

本實驗的目的是為了探討本研究所設計的遊戲式學習系統之學習成效。

主要是透過準實驗的研究，比較遊戲式學習與網頁式學習的學習成效差異，

即分析學習者在知識獲取與知識遷移能力表現上的差異，並分析學習者的行 為表現。

本實驗採準實驗研究設計，但由於學習實驗集中在一個月內進行，且因 有關電費與電功率的計算問題，並不屬於國小自然與生活科技的課程範圍，

但與數學的比值問題計算有關。因此，為了提升實驗的外在效度，減少實驗 者對實驗處理的敏感性，本研究以學習者先前的速率單元成績作為共變項來 取代前測。

實驗設計如圖 4.1 所示，整個實驗主要在考驗自變項對依變項的影響效 果，即不同的數位學習模式是否會對學習成效造成影響。自變項是數位學習 的模式，包括遊戲式的學習與網頁式的學習；依變項是學習者的學習成效與 學習行為，為了檢驗知識獲取測驗與學習遷移測驗的差別，及新舊不同學習

遷移觀點的差異，所以，學習成效包括了知識測驗、近遷移測驗、無學習資

之速率平時考成績，發現其間並沒有顯著差異（t=.242，p=.811），顯示本研 究所選定之對象在數學先備知識上沒有顯著的差距。

此外，本研究將實驗樣本人數由原班級人數再縮減的另一個原因，也是 為了配合實驗學校電腦教室的環境，以好讓實驗時每位學生之間皆不是比鄰 而坐的。這目的要讓實驗能更貼近於一般線上遊戲或數位學習的情況，讓學 生真正得以透過網路來遊戲或自我學習，且僅能利用網路來與同儕溝通，避 免因為實驗人數過多，電腦教室過於擁擠，學生之間容易透過面對面的交談 來溝通或學習，而喪失一般線上遊戲與數位學習活動進行時應有的特性。

參、研究工具 一、遊戲式學習系統

本研究採用Dimensione X 的遊戲引擎自行設計製作一個小型的多人線上 遊戲-「超級外送王」，目的希望能藉此遊戲教導國小學生學習有關電能、電 功率及電費計算的知識。超級外送王的遊戲設計參考 Garris 等（2002）的遊 戲式學習模式，即讓玩家必須不斷地接受問題挑戰來引發其學習。遊戲過程 中，玩家必須扮演外送員，不斷完成外送食物任務才能獲得遊戲的積分，而 為了完成外送任務，玩家必須不斷面對各種考驗。如當機車快沒電時，必須 設法購買電池或到充電站充電來補充電量，否則其遊戲將受到嚴重阻礙。由 於充電站是最省錢的充電方式，如此可促使玩家為了充電，在充電過程輸入 正確的充電時間與電費度數而學習到電費計算的知識。同時，遊戲在幾個重 要任務路線中，設計了收費站的機制來考驗玩家，玩家必須通過電與能源相 關的隨機選擇與是非題，否則會被扣除遊戲的金錢值，也利用此機制來讓玩 家反覆學習電與能源的知識。而遊戲中也參考一般線上遊戲的升級機制，玩 家必須在遊戲積分達到一定的值後，才可以升級，升級後將可加快完成任務

的速度，且遊戲中也提供電池、馬達、快速移動卡等道具的使用與買賣來增 加遊戲的可玩性。

有關本實驗之線上遊戲式學習系統的設計理念、系統架構、及系統說明 等請詳見第三章第一節。

二、網頁式學習系統

本研究運用多媒體與資料庫的技術，設計了一個以省電與節能為主題的網 頁式學習教材，目的與遊戲式學習環境一樣，是為了教導國小學生認識有關 電能及電功率的知識，進而能學會電費的計算。網頁學習系統共分成知識學 習區、影音探索區、及評量互動區。知識學習區主要提供有關電與能源的基 本知識，如：什麼是電、能源、能源的分類、導體與絕緣體等，及省電與節 能的知識，如：什麼是電功率、電費計算、如何節約用電等網頁式教材。影 音探索區提供有關省電與節能的線上短片，共計有 8 個線上短片，每個短片 長度約一至兩分鐘。評量互動區有選擇題與是非題型的線上測驗，由電腦隨 機命題，每次考試共有十題，採逐題進行。

同時，本研究為了讓網頁式學習與遊戲式學習都有類似的引導學習策略，

故在網頁式學習活動中也與本研究之遊戲式學習一樣以「任務」來引導學習。

因此，本研究也為網頁式學習情境設計了兩份學習單（詳見附錄一），一份是 有關於電功率的問題，係透過WebQuest 活動要學習者上網至購物網站，尋找 到數種指定電器的資料，進而瞭解各種電器的電功率；另一份則有關於電費 計算，要學習者依據學習單上的條件，計算指定電器的電費。兩份學習單分 別在第二及第四節課時發下，而學生須在第三及第五節課時繳交。

有關網頁式學習系統的設計理念、系統架構、及系統說明等請詳見第三章 第二節。

三、學習成效測驗

為了瞭解學生在進行遊戲式及網頁式學習活動後的成效，本研究自行編 製一份學習成效測驗（詳見附錄二），測驗內容包括五題選擇題型的知識測 驗、五題近遷移的問題、及兩題遠遷移的問題。

知識測驗是為了評量學習者對電與能源相關的知識與概念的記憶理解情 形，由於本研究所欲學生學習的重要知識概念並不多，最主要為：何謂電能、

電功率、導體、能源的種類、及電費等共五個主要概念，所以在知識測驗中 僅設計五題選擇題來評量學生，題目如：下列哪一個是再生能源?下列哪一個 是電能的單位?

近遷移的測驗問題是為了評量學生能否解決與之前學習情境相同的問 題，所以測驗的內容是以在遊戲與網頁學習活動任務中，一再要學生解決的 電功率與電費計算之類似問題，如在遊戲中的充電站及收費站，或是網頁學 習的線上測驗及學習單中，都一再出現要學生利用電器的功率及使用的時 間，去解決所耗費的電能或電費等簡單計算問題。所以，在近遷移的測驗問 題中，共設計了五題此類的計算問題，學生在回答問題時必須寫出算式與計 算出正確答案，題目如：一台微波爐30 秒需消耗 24000 焦耳的電能，請問微 波爐的電功率是多少?一台 2000 瓦的冷氣，使用 3 小時會消耗多少度的電能？

遠遷移的測驗是為了評量學生能否運用所學的知識去解決新情境的問 題，所以，本研究根據遠遷移的定義（Gick & Holyoak, 1987; Gielen, 1995;

Tannenbaum & Yukl,1992； Shank, 2004），設計了兩題需要應用所學的電費計 算概念，且不曾在學習活動中出現的新情境問題。一題是要學生比較兩種不 同電功率、不同壽命、不同價錢的燈泡，計算哪一種燈泡較省錢；另一題是 要學生在從瞭解過真實生活中電費單的情況下，去辨別哪一張電費單是錯誤 的。同時，由於本研究採用傳統與新的遠遷移評量觀點，所以參考了Schwartz

及 Martin（2004）的遠遷移評量時的學習資源設計方法，也為遠遷移測驗設 計了一份學習資源，遠遷移的問題與其學習資源如附錄二所示。

本測驗係依照學習教材內容與學習遷移的定義來編製，於編製完成後曾 請實驗對象學校的兩位自然與生活科技老師檢查其內容效度，且經六年級一 個班級學生（29 人）預測後，發現整體測驗的庫李信度 KR 值為 0.60，知識 測驗題目的平均難易度是 0.60，鑑別度是 0.45，而近遷移測驗題目的平均難 易度是0.58，鑑別度 0.66，唯遠遷移測驗因在過去有許多研究（Bransford &

Schwartz, 1999）都仍找不到遠遷移證據的情況下，並不適合以難易度與鑑別 度來判斷遠遷移測驗問題的出題是否適當，故本研究僅以信度與效度來判別 遠遷移測驗題目的適切性。總體來說，本學習成效測驗的信度、效度、難易 度與鑑別度等均在合理範圍。

肆、研究程序

本實驗的研究程序如圖 4.2 所示，分成實驗前、中、後三個階段，以下 分別說明之。

一、實驗前階段

正式實驗前，如前述有關研究對象之說明，先依據數學成績，隨機選出 兩班各15 位具有相當數學能力的六年學生，再隨機分派一個班級為實驗組、

一個班級為控制組。之後，為了讓實驗組學生能先瞭解 DimensioneX 的遊戲 介面，利用一節課的時間介紹 DimensioneX 的遊戲介面，並讓學生練習一個 範例遊戲（The beach，譯成：荒島歷險），來讓學生先熟悉此遊戲的操作方法。

二、正式實驗階段

本研究在2007 年 5 月 22 日開始正式實驗，實驗組與控制組都接受六節 課共 240 分鐘的數位學習活動，主要皆利用早自修及午休時間在電腦教室進

行。實驗組接受遊戲式學習，每位學生都透過個人電腦參與超級外送王的線

正式實驗結束一週內，研究者依據Prensky（2001）的理論，挑選四位四 種不同類型遊戲式學習者進行訪談（參閱 84 頁之說明），訪談內容是有關學

（2007,6,12）

（40 分鐘）

（2007,6,12）

依據數學成績隨機選取實驗對 象與分派實驗組別

介紹 DimensioneX 遊戲 介面與試玩範例遊戲

（2007,5,18）

實驗前

實驗中

實驗後