研究工具

本研究使用工具，包含教材設計及量表工具。教材設計，將介紹「勇者降臨」

AR 玩科學課程相關內容：包含(1)槓桿原理知識架構與學習目標、(2)「勇者降臨」

學習活動設計、(3)學習單設計；量表工具，將介紹學習者經過「勇者降臨」AR 玩 科學課程，學習成效與學習動機的變化，包含(1)槓桿原理學習成效測驗、(2)學習 動機量表。

一、教材設計

本研究實驗教學之學習活動──「勇者降臨」AR 玩科學，學習者皆配有實體 教具(翹翹板)、人物圖板、學習單、穿戴式裝置(智慧眼鏡)。觸覺回饋方式影響數 位學習環境中的實體教具不同，力與動覺回饋組(圖 3-2)的實體教具為有重量的 翹翹板，按壓不同位置給予高度力回饋與翹翹板運動方向的動覺回饋。動覺回饋 組(圖 3-3)為無重量的翹翹板，按壓不同位置給予低度力回饋與翹翹板運動方向 的動覺回饋。

圖 3-2 力與動覺回饋組數位學習環境

①翹翹板

②五枚人物圖板 ③學習單

④智慧眼鏡

圖 3-3 動覺回饋組數位學習環境

學習活動所使用的擴增實境數位遊戲改編自林思汝(2014)──「搶救公主大作 戰」。原始遊戲為平板電腦版本，以 Unity 3D 遊戲引擎開發數位環境，遊戲內背 景、人物等物件由3ds Max 製作，並使用 Vuforia 套件製成 app。本研究配合穿戴 式裝置(智慧眼鏡)性質與 android 系統版本不同，研究者將遊戲重建並配合行動載 具特性改編成智慧眼鏡版本。以遊戲式學習的精神，採體驗式學習環為理論架構 設計，藉由讓學習者操作智慧眼鏡內的 AR 數位遊戲與實體教具(翹翹板)之間體 現認知設計的互動，產生學習槓桿原理的動機與正向態度改變，以此增進學習成 效。茲就其教材內容分別說明：

(一)、槓桿原理知識架構與學習目標

「勇者降臨」AR 玩科學教材主要學習內容為國小自然科「力與簡單機械」單 元中的槓桿原理，參考十二年國民基本教育自然科學領域課程綱要及現今小學課 本繪製槓桿原理課程知識架構圖(圖 3-4)，將學習內容分為槓桿相關名詞定義、槓 桿特徵、平衡槓桿三大主要概念。

①翹翹板

②五枚人物圖板 ③學習單

④智慧眼鏡

圖 3-4 槓桿原理課程知識架構圖

(二)、「勇者降臨」學習活動設計

「勇者降臨」AR 玩科學活動，依據知識架構及學習目標，其規劃如表 3-4 所 示。學習過程中給予故事情境使學習者以角色扮演的方式投入學習活動，作為「小 科學家」在冒險世界中，協助非玩家角色(Non-player character, NPC) ──勇者解決 問題，同時，在學習任務的歷程中建構槓桿原理相關概念，進而應用於日常生活。

遊戲關卡 學習目標 學習內容 學習任務 體驗式學

圖 3-5 遊戲關卡與載入畫面

圖 3-6 故事背景與任務目標

圖 3-7 遊戲操作畫面

圖 3-8 依照提示完成遊戲任務

圖 3-9 完成任務 NPC 給予回饋

圖 3-10 完成任務進行概念統整 (三)、學習單設計

本研究使用「策略鷹架」(附錄一)與「程序鷹架」(附錄二)作為學習單設計原 則，「策略鷹架」如圖 3-11，以 POEE (預測-觀察-解釋-評鑑)策略為學習單設計架 構，定義如表 3-5 所示，讓學習者透過預測、觀察、解釋、評鑑，喚醒學習者先 備經驗，平衡概念衝突，連結新舊概念，藉由具體經驗操作，反思抽象學習內容；

「程序鷹架」如圖 3-12，以任務流程為學習單設計架構，讓學習者跟隨任務流程 給予的解題步驟進行活動，降低學習認知負荷，按部就班的具體操作中反思學習

內容，達成學習目標。學習者操作智慧眼鏡時會在翹翹板與人物圖板疊加任務目

二、量表工具

(一)槓桿原理學習成效測驗

槓桿原理學習成效測驗(附錄三)目的在於評量學習者在槓桿原理概念的學習 狀況。本測驗改編自林思汝(2014)槓桿原理學習成效測驗，依據 Bloom 認知層次 的不同，將主要概念「槓桿相關名詞定義」、「槓桿特色」、「平衡槓桿」由低而高 對應至知識記憶、知識理解、知識應用三個面向所發展出的測驗。三個面向測驗 形式為填空題6 題，每題 1 分、選擇題 4 題，每題 1 分、判斷題 3 題，每題 1 分，

共計 13 題。各面向所得分數越高，表示學習者在槓桿原理概念學習得越佳；反 之，分數越低，學習者在槓桿原理概念上學習表現越差。本測驗信度經內部一致 性考驗，Cronbach’s α=.74 (知識記憶 Cronbach’s α=.81、知識理解 Cronbach’s α=.24、

知識應用Cronbach’s α=.39)，各面向題數分配及信度如表 3-6 所示。

表 3-6 槓桿原理學習成效測驗之測驗內容面向、題數分配與信度係數

測驗內容面向 題目編號 題數 Cronbach’s α

知識記憶 填空題1-1、1-2、1-3、1-4、1-5 5 .81 知識理解 填空題2

選擇題1、2、3 4 .24

知識應用 選擇題5

判斷題1-1、1-2、2 4 .39

整體 13 .74

(二)學習動機量表

學習動機量表目的在於了解學習者經過「勇者降臨」活動後，對於槓桿原理 學習動機與AR 互動科技接受度的改變與想法。量表分為兩部份：「槓桿原理學習 動機」改編自 Tuan 等人(2005)之「學習者科學動機(SMTSL)」量表，原量表 Cronbach’s α=.89，經過研究具有有效性和可靠性(Tuan et al., 2005)；「AR 互動科 技接受度」改編自Davis (1989)和 Davis 等人(1989)之「科技接受模型(TAM)」，科 技接受模型可以來預測與解釋新資訊科技的接受度(洪新原, 梁定澎, & 張嘉銘, 2005)。科技接受模型是可以廣泛使用，有效且穩健的模型且具有更廣泛的適用性 (King & He, 2006)。量表內容(附錄四、附錄五)分為二個面向，槓桿原理學習動機 包括「自我效能(Self‐efficacy)」、「主動學習策略(Active learning strategies)」、「科學 學習價值(Science learning value)」、「表現目標(Performance goal)」、「成就目標 (Achievement goal)」、「學習環境誘因(Learning environment stimulation)」，六個向

度，AR 互動科技接受度包括「AR 互動科技接受度」分為「科技易用性(perceived ease of use)」、「科技有用性(perceived usefulness)」二個向度。分數評量採用李克 特 5 點量表(Likert Scale)，非常同意為 5 分、同意為 4 分、普通為 3 分、不同意 為 2 分與非常不同意為 1 分，共 40 題。平均分數越高表示學習者對學習動機越 正面，反之，平均分數越低，表示學習者對學習動機越負面。本量表信度經內部 一致性考驗，Cronbach’s α=.96 (槓桿原理學習動機：自我效能 Cronbach’s α=.83、

主動學習策略 Cronbach’s α=.86、科學學習價值 Cronbach’s α=.85、表現目標 Cronbach’s α=.91、成就目標 Cronbach’s α=.85、學習環境誘因 Cronbach’s α=.81；

AR 互動科技接受度：科技易用性 Cronbach’s α=.84、科技有用性 Cronbach’s α=.87)，

量表內容面向、題數分配與信度如表 3-7 所示。

表 3-7 學習動機量表之內容面向、題數分配與信度

面向 向度 題目編號 題數 Cronbach's α

槓桿原理 學習動機

自我效能 1、2、3、4、5 5 .83

主動學習策略 6、7、8、9、10 5 .86 科學學習價值 11、12、13、14、15 5 .85 表現目標 16、17、18、19、20 5 .91 成就目標 21、22、23、24、25 5 .85 學習環境誘因 26、27、28、29、30 5 .81 AR 互動

科技接受度

科技易用性 31、32、33、34、35 5 .84 科技有用性 36、37、38、39、40 5 .87

整體 40 .96