研究環境： 「機械反斗城」遊戲軟體

研究問題解決的方法有很多，各有其優點與限制，整理如下（黃幸美，2003）：

1. 有以數學問題呈現，蒐集解題的紀錄與數學算式，以解題結果分析其思考 歷程的；有以拚圖遊戲呈現，蒐集其移動圖片的過程，作解題歷程分析的。

此種方法著重在解題結果的評量與能力的表現，但對於解題者的思考歷程 與思考困頓之所在，所能提供的訊息則相當有限。

2. 要求解題者在解題的過程中，將在腦袋中運作的每個步驟與想法，使用語 言把它說出來，此即所謂的放聲思考法（thinking aloud）。研究者蒐集解 題者的語言資料，分析其語言原型，再據以剖析其解題思考歷程。此種方 法對於瞭解解題者的內在思考歷程，以及偵側迷失概念，的確是一個很好 的途徑，但有的人拙於以語言表達想法、有的人面對困難的問題常保持沈 默、有的人集中精神於解題而無暇以語言陳述，凡此種種，均限制研究者 所能蒐集到的訊息。本研究的實驗觀察中，也曾要求受試者運用放聲思考 法說出其想法，可惜學生常保持沈默不語，效果不好。

3. 有以電腦模擬設計的下棋、遊戲以探討問題解決。此種方法可透過電腦的 記錄，瞭解思考時向前、向後的移動步驟等問題解決的機制，不失為一個 好方法，但電腦模擬世界無法反應全如人腦，尤其是人腦具有解決突發狀 況的洞察力，這是電腦模擬有待解決的問題。

本研究以國立台灣科技大學孫春望教授在國科會87 年度「兒童資訊月軟體設 計展示：機械反斗城」計畫（編號NSC-87-2515-S-011-001-CH）為環境，概因：

1. 電腦遊戲所需的時間與空間較小，所需的人力、物力相對較少；

2. 電腦遊戲透過解題者的操作過程，可以清楚的反應其內在思考歷程；

3. 該遊戲軟體所運用的視覺線索都來自青少年或兒童日常生活所熟知的事 物；

4. 該遊戲軟體所呈現的問題情境及其操作過程適合觀察問題解決的歷程。

該遊戲軟體共有六個單元，每一個單元各有一個問題獨特但結構特徵相似的 情境，遊戲者必須自己觀察整個情境，運用推理能力找出問題之所在，以及相對 應的解決方法。透過這個環境來探究不同「思考風格」的兒童是如何思考、如何 解決問題；而在遊戲進行時，以錄影機記錄整個過程，並且儘量不提供任何說明。

以下是本遊戲軟體六個單元問題情境的說明：

3.1.0 一般說明

茲以遊戲單元一的問題情境做為範例（圖3），左上角為標題區，六個單元都 一樣，目前並無功用；下方為操作區，呈現各單元各自獨特的問題情境，也就是 解題者操作解題的地方。

圖 3 操作畫面範例說明

右上角則為工具箱，儲存遊戲中所有可以使用的工具，當滑鼠游標移動到工 具箱時，這些工具會依序呈現出來（圖4）：

工具分為兩類：

圖 4 工具箱工具種類介紹

打氣筒、剪刀、扳手、手指、鋸子為一類，是實際能觸發動作的機關，這五 種工具在同一時間內在操作區中僅能使用一項；

大小齒輪、鏈條、輸送帶為另一類，其功用在傳遞動力，使用個數不限於一 個，也可同時出現於操作區中；

除了輸送帶外，所有工具本身並不具備動力，而是靠畫面中一個不起眼的固 定齒輪做為啟動器，提供動力的來源。所有工具都必須直接或間接串聯到啟動器 上，才能呈現運動狀態，脫離串聯的工具都會呈現靜止狀態。

每個單元的問題解決結構特徵甚為相似，都是必須視問題情境需要，從工具 箱中挑選出正確的工具，將它拖曳到操作區中正確的物件上面，然後透過連接到 啟動器的齒輪串產生動力，以產生連鎖反應解決問題。

3.1.1 單元一說明

圖 5 單元一的問題情境

畫面右方有一個人，滿頭大汗不斷推著牆，顯示他急著想上廁所，但是因為 一道水泥牆的阻隔，使他不得其門而入。畫面下方有一支火箭可以用來炸牆，但 是蠟燭的水位不夠高，無法引燃火箭的引信。火箭的上方有一瓶水，可以用來讓 蠟燭升高。遊戲的關鍵在於正確選用剪刀、輸送帶為工具，並組合大小齒輪連接 於啟動器，以帶動剪刀剪斷繩子，讓手臂撥落水瓶，透過輸送帶讓水瓶落入水箱 中，使水位升高，點燃引信，發射火箭，炸斷水泥牆根，就能解放內急者。

3.1.2 單元二說明

圖 6 單元二的問題情境

畫面右方有一隻小狗，口中叨著一根骨頭受困在火場的高塔上。畫面左方有 一座水塔。遊戲的關鍵在於選用扳手為工具，並組合大小齒輪連接於啟動器，然 後帶動扳手以逆時針方向打開水塔的輪盤開關，就能放水滅火，救出困在火場中 的小狗。

3.1.3 單元三說明

圖 7 單元三的問題情境

畫面左方有一個小偷，企圖越過沈睡中的小狗逃走。畫面下方有個汽球套在 吹氣口上，右方有一排扁鑽連接著警報器。遊戲的關鍵在於選用打氣筒為工具，

並組合大小齒輪連接於啟動器，以帶動打氣筒吹脹汽球，使汽球被扁鑽刺破，啟 動警報器，就能驚醒小狗，嚇走小偷。

3.1.4 單元四說明

圖 8 單元四的問題情境

畫面左方有一個人從半開門的廁所伸出手來，畫面右方有一捲衛生紙和一個 沒有關好的水龍頭。他是想拿衛生紙呢？還是要關水龍頭？遊戲的關鍵在於正確 的判斷問題，選用手指、輸送帶為工具，再組合大小齒輪連接於啟動器，以帶動 手指刺落衛生紙，並使之掉落在輸送帶上，以傳送到求助者手中，達成遊戲者的 目的。

3.1.5 單元五說明

圖 9 單元五的問題情境

畫面下方是一隻小貓，正受到一隻惡犬的攻擊，但因為圍牆太高，無法跳躍 逃離。圍牆上方有一顆大石頭，被繩子綁在投石器上。遊戲的關鍵在於選用剪刀 為工具，並組合大小齒輪連接於啟動器，以帶動剪刀剪斷繩子，彈出大石頭，打 昏惡犬，達成遊戲者的目的。

3.1.6 單元六說明

圖 10 單元六的問題情境

畫面中有一溺水的婦人，在河中載浮載沈，正等待救援。畫面河左岸有一棵 樹。遊戲的關鍵在於選用鋸子為工具，並組合大小齒輪連接於啟動器，以帶動鋸 子鋸斷懸於河面的樹枝，讓樹枝落入河中，就能拯救溺水女子，達成遊戲者的目 的。