第三章 研究方法
第三節 研究工具
研究工具包括數位遊戲、數學學習成就測驗卷、數學學習態度問卷、遊戲滿 意度與教師訪談表，分別說明如下：
一、數位遊戲
數位遊戲參考Bergeron(2006)開發教育遊戲(developing serious games)的遊戲 設計架構，分別以「需求規格」、「技術架構」與「遊戲設計」面向說明本遊戲 之設計。
（一） 需求規格
需求規格包含遊戲目的、遊戲對象、學習內容、遊戲背景、遊戲操作、遊戲 有趣來源、遊戲特性。
1. 遊戲目的(purposes of game)
以國小數學「最大公因數與最小公倍數」為主，將學科內容與數位遊戲學習 策略結合，設計成數位遊戲，目的在於讓學生在遊戲中學習「最大公因數與最小 公倍數」概念，探討學生使用數位遊戲學習後，在學習成效、數學學習態度、遊 戲滿意度的影響。
2. 遊戲對象（player profiles）
國小五年級學生，需學習過「公因數與公倍數」，具備公因數與公倍數的先 備知識。
3. 學習內容(source of serious content)
康軒版六年級數學第十一冊第一單元「最大公因數與最小公倍數」課本為主，
以其他版本此單元內容為輔，包含四個概念：質數和合數、質因數分解、最大公 因數、最小公倍數。
4. 遊戲背景(background)
遊戲背景為神秘的外太空世界，以皮克斯動畫的三眼怪為主角，主角與夥伴 們的平靜的生活突然被襲來外星人打亂，夥伴被分別被外星人囚困在質數與合數、
質因數分解、最大公因數、最小公倍數等四個星球。使用者以第三人稱視角，操 控主角依序到各星球冒險，從學習與答題中過關斬將、救出夥伴、補充體力與子 彈，最後救出所有夥伴，領取禮物(交通工具)回到自己的星球以完成任務。
5. 遊戲操作(use environment) (1) 遊戲環境：2D
(2) 遊戲視角：第三人稱 (3) 遊戲人數：單人 (4) 遊戲模式：單機 (5) 遊戲操控：平板電腦
6. 遊戲有趣元素來源(source of entertainment content)
以皮克斯動畫的三眼怪為主角，夥伴皆為可愛動物：小豬、小熊、兔子、企 鵝、海龜、海豹等，以漫畫製作而成的動畫帶入外太空冒險的遊戲情境。隨著遊 戲關卡難度增加，拯救被不同敵人以不同形式綁架的夥伴，並融入射擊遊戲元素，
輸入答案時主角會發射子彈攻擊敵人，敵人為不規則形狀的外星生物，亦會定時 發射子彈攻擊主角，在被敵人打倒前，解開題目並輸入正確答案以成功救出夥伴。
此外，遊戲亦包含補充體力、補充子彈等關卡。
7. 遊戲特性(game features)
(1) 以漫畫製作而成的動畫帶入外太空冒險的遊戲情境。
(2) 每個關卡開始前，皆以漫畫製作而成的動畫帶入此關卡的任務情境。
(3) 利用關卡，區分「最大公因數與最小公倍數」的四大概念。
(4) 遊戲提供操作說明（示範），操作方式簡單，以拖曳、點擊方式為主。
(5) 遊戲提供「提示」、「重來」、「回上一頁」等功能。
(6) 遊戲在答錯時提供回饋機制，在卡關時提供「提示」幫助解題並過關。
(7) 每個關卡的學習概念以step by step、動畫方式呈現。
(8) 遊戲設計連結學習內容，整合學習概念。
(9) 隨著遊戲關卡難度增加，拯救被不同敵人以不同形式綁架的夥伴。
(10) 遊戲包含分數、與敵人對打、拯救夥伴、補充體力、補充子彈、獎勵等 遊戲元素。
(11) 遊戲讓學生在玩遊戲過程中，學習「最大公因數與最小公倍數」概念。
（二） 技術架構(technical architecture) 1. 遊戲開發流程
(1) 遊戲設計文件撰寫：兩~三個月
(2) 遊戲美工圖案繪製：兩~三個月（與遊戲程式撰寫並行）
(3) 遊戲程式撰寫：五~六個月（與遊戲美工圖案繪製、遊戲修改並行）
(4) 遊戲測試與修改：一~兩個月 2. 開發平台：PC
3. 系統需求：Windows XP 以上 4. 遊戲程式開發工具：GameSalad
5. 遊戲發佈形式：封裝成 APK 檔，安裝至平版電腦，也可發佈於 GameSalad 平 台之網頁。
6. 遊戲存檔紀錄：不可存檔。
（三）遊戲設計(game design)
遊戲設計為遊戲內容、遊戲特色、遊戲使用的教學法、遊戲情境、遊戲流程、
遊戲角色、遊戲介面、遊戲對照、遊戲關卡介紹。
1. 遊戲內容
以康軒版六年級數學第十一冊第一單元「最大公因數與最小公倍數」的課本 內容為主，將課本學習內容設計成遊戲，讓學生在玩遊戲的闖關過程中學習「最 大公因數與最小公倍數」概念，以達到數位遊戲學習的目標。
2. 遊戲特色
(1) 遊戲類型：冒險遊戲（Advanture Game,AVG）
(2) 遊戲美工風格：背景為深藍色帶點星星的外太空，四個大關卡為四個色彩 鮮明不同造型的星球。以皮克斯動畫的三眼怪為主角，夥伴皆為可愛動 物：小豬、小熊、兔子、企鵝、海龜、海豹等，皆為亮色系；敵人為不 規則形狀的外星生物，皆為亮色系；關卡動畫以漫畫的風格為主；遊戲 整體為可愛風格、電腦繪圖之2D圖、2D動畫為主。
3. 遊戲使用之教學法
根據Garris、Ahlers與Driskell(2002)歸納前人研究，提出的輸入─過程─結果遊戲 模型(Input -Process -Outcome Game Model)，根據將遊戲特性與教學內容結合的遊戲 模型，設計本數位遊戲，此模型包含三個主要階段，如圖3-2：
圖 3-2 Input -Process -Outcome Game Model
(1) 輸入(input)
教學內容：質數與合數、質因數分解兩大關卡皆是在第一個小關中的 以先備知識帶入新的概念進行遊戲，最大公因數與最小倍數則是在關 卡開始前進行課程內容的動畫教學，其中新的概念皆是以此形式呈 現。
遊戲特性：遊戲包含奇幻性(fantasy)提供一個虛構的情境，讓玩家沉浸 在遊戲裡；規則/目標(rules/goals)提供清楚規則與目標，並在卡關或答 錯時給予適時的回饋以幫助順利過關，並提高學習成效；知覺刺激 (sensory stimuli)藉由動畫、影像，引起學習者注意；挑戰性(challenge) 遊戲中與敵人的衝突，使玩家感到興奮。操控性(control)玩家透過操控 遊戲，使提高玩家的動機和學習效率。
(2) 過程(process)
過程部份為遊戲的循環模式，包括A.玩家行為(user behavior)，玩家藉由 與遊戲互動尋求挑戰性，遊戲內容讓玩家充滿動機，並更專注於遊戲環境中。
B.系統回饋(system feedback)，玩家在卡關或答錯時，遊戲系統即時給予回饋 以幫助順利過關，成功或失敗時系統皆會給予回饋，鼓勵玩家。C.玩家判斷 (user judgments)為玩家對於遊戲的感受。
(3)結果(outcome)
在遊戲過程階段不斷循環後，最後會產生任務報告(debriefing)，檢視使 用的「提示（詳解）」次數，以了解在學習中需要加強或改進的地方，才產 生學習結果(learning outcomes)，以實現遊戲的學習目標。本遊戲的學習結果 又包含A.認知學習結果(cognitive learning outcomes)了解質數與合數、質因數 分解、最大公因數與最小公倍數等概念，與B.情感學習結果(affective learning outcomes)，情感反應包括數學自信、數學有用性、數學動機、數學焦慮等數
學學習態度，情感反應可以被視為學習特定目標的結果。
4. 遊戲情境
主角三眼怪與夥伴在三眼怪星球過著悠閒的日子，直到有一天，鄰國的外星 人計畫將三眼怪星球納入國土，因此他們在三眼怪與夥伴們沒有防備時，搭著飛 碟來襲，夥伴無一倖免，通通被抓走了，夥伴們分別被囚禁在四個被公因數與公 倍數控制的星球：「質數和合數」、「質因數分解」、「最大公因數」、「最小 公倍數」星球，抓住神木而逃過一劫的三眼怪，搭著飛行船以光速前往各星球拯 救夥伴。
5. 遊戲流程
遊戲首先呈現故事動畫，再進入遊戲關卡（學習內容）畫面，分為四大關卡：
「質數和合數」、「質因數分解」、「最大公因數」、「最小公倍數」，每個關 卡配合學習內容有3~5小關與1~3個概念動畫，以動畫教學概念並示範如何解題，
每大關卡過關後呈現換關畫面與鼓勵，並呈現下個任務的故事動畫，以幫助進入 遊戲情境，最後過關畫面呈現救出的所有夥伴，並依據使用「提示」的次數領取 禮物，遊戲流程如圖3-3。
操作說明
6. 遊戲角色
(1)主角、夥伴、小幫手
主角在遊戲中以搭飛行船的造型闖關；夥伴在不同關卡被敵人以不同的方式 囚禁，表3-1是夥伴被救出的樣子；小幫手在說明概念時出現。如表3-1。
表 3-1 主角、夥伴、小幫手
主角
夥伴
小幫手
(2)外星怪物
表 3-2 外星怪物
外星怪物
7. 遊戲介紹 (1)開始畫面
圖 3-4-1 遊戲開始故事動畫
圖 3-4-2 遊戲選單
圖 3-4-3 遊戲說明動畫 (2)回饋機制
圖3-5-1 過關畫面 圖3-5-2 重來畫面
(3)星球一：質數與合數
圖3-6-1 操作說明 圖3-6-2 遊戲畫面：質數與合數
圖3-6-3 概念動畫：質數與合數 圖3-6-4 遊戲畫面：質數
圖3-6-5 遊戲畫面：合數 圖3-6-6 回饋機制：1的概念
圖3-6-7 回饋機制：合數概念 圖3-6-8 回饋機制：質數概念
圖3-6-9 提示功能：詳解 圖3-6-10 遊戲畫面：質數與合數概念
圖3-6-11 提示功能：質數與合數概念 圖3-6-12 遊戲畫面：類似的練習題
(4)星球二：質因數分解
圖3-7-1 過關畫面:質因數分解 圖3-7-2 關卡故事動畫：質因數分解
圖3-7-3 遊戲畫面:因數中的質數 圖3-7-4 概念動畫：質因數
圖3-7-5 操作說明：輸入答案 圖3-7-6 遊戲畫面：輸入質因數
圖3-7-7 遊戲畫面：點選正確的敘述 圖3-7-8 概念動畫：質因數
圖3-7-9 概念動畫：質因數分解 圖3-7-10 遊戲畫面：輸入質因數
圖3-7-11 提示功能：詳解 圖3-7-12 概念動畫：短除法
圖3-7-13 遊戲畫面：短除法 圖3-7-14 提示功能：詳解
(5)星球三：最大公因數
圖3-8-1 過關畫面:最大公因數 圖3-8-2 關卡故事動畫：最大公因數
圖3-8-3 概念動畫：最大公因數 3-8-4 概念動畫：最大公因數
圖3-8-5 概念動畫：最大公因數 3-8-6 概念動畫：最大公因數
圖3-8-7 遊戲畫面：最大公因數 圖3-8-8 概念動畫：互質
圖3-8-9 遊戲畫面：互質 圖3-8-10 遊戲畫面：應用題
圖3-8-11 概念動畫：最大公因數 圖3-8-12 概念動畫：短除法找對大公因數
圖3-8-13 遊戲畫面：最大公因數 圖3-8-14 遊戲畫面：應用題
(6)星球四：最小公倍數
圖3-9-1 過關畫面：最小公倍數 圖3-9-2 關卡故事動畫：最小公倍數
圖3-9-3 概念動畫：最小公倍數 圖3-9-3 遊戲畫面：最小公倍數
圖3-9-3 概念動畫：最小公倍數 圖3-9-3 概念動畫：短除法找最小公倍數
圖3-9-3 遊戲畫面：最小公倍數(互質) 圖3-9-3 遊戲畫面：最小公倍數
圖3-9-3 遊戲畫面：最小公倍數(數線) 圖3-9-3 遊戲畫面：應用題
(7)過關畫面
3
星球三：最大公因數
2x2x3x5 、 2x2x2x5x7
49、28
星球四：最小公倍數
二、前、後測測驗卷
以康軒版六年級數學第十一冊第一單元「最大公因數與最小公倍數」為範圍，
包括：質數和合數、質因數和質因數分解、最大公因數、最小公倍數，參考課本、
包括：質數和合數、質因數和質因數分解、最大公因數、最小公倍數，參考課本、