研究背景與動機

本章主要針對研究背景與動機、研究目的與代答問題、研究範圍與限制及名 詞解釋進行說明。

第一節 研究背景與動機

地球科學(Earth Sciences)是一門研究地球及其周圍環境的科學，其範圍包含 地球內部、地表陸地與海洋、大氣及太空等的組成、結構、分佈規律、相互關係 及其發展變化。因此，學習地球科學便是去學習了解我們生活周遭的環境。近年 來，由於全球氣候及環境的變遷，地球上許多發生的重大主題之名詞，透過媒體 頻繁地出現並影響我們的生活，因此，我們應該多去了解這些自然現象對生活所 造成的衝擊和影響(林美馨、張俊彥、林佳旻，2012；Occhipinti, 2013)。

目前地球科學教育課堂上主要採老師講述、學習者聽講的方式進行，然而此 方法主要以教師為中心，陳述相關知識理論，學習者處於被動接收聽講內容、被 動學習狀態，這樣的學習方式，學習者對課堂參與往往有限。且地球科學是一門 整合及應用性的課程，結合許多物理、化學及生物的概念，雖然圍繞在我們身活 週遭，但許多地質作用不易觀察、反應時間也長，因此，傳統教學的講述方式，

往往使學習者在學習時感到困惑。

另外，「板塊構造學說」在地球科學領域中扮演極為重要的角色，許多生活 環境中所發生的地質現象如：地震、海嘯、火山爆發等，透過對板塊構造與運動 的了解，可得到一完整而合理的說明(賴韻如，2008)。然而學習者在學習上常因 無法實際看到地球內部構造、地球內部地質作用及作用時間較長無法立即感覺到 差異等而感到學習困難，甚至對板塊構造與運動的一些相關名詞，因為無法觀察 到而產生迷思概念。因此本研究以板塊運動為學習內容，希望找出更有助於改善 傳統教學缺點之方法，以有效解決當前學習者學習板塊運動課程之問題。

為了讓學習者能更容易了解板塊運動課程內容，在教材設計上，必須能協助 學習者在學習時能夠想像、甚至可看到實際的過程。而研究指出，擴增實境是一 種新型態的學習工具，將其應用於教育可提供互動性、知覺回饋、空間關聯性及 學習的新奇感(Kikuo, Hideaki, Tomotsugu, 2005)。Billinghurst (2002)指出，藉由擴 增實境所提供的不同經驗，如：(1)支援真實環境與虛擬環境之間的無縫互動；(2) 透過運用形象化介面操作物體；(3)能在真實與虛擬的環境中流暢的變換，使其特 別在教育領域更有價值。而隨著科技的發展，擴增實境已成為教育和娛樂的重要 媒介(Lee, Nelles, Billinghurst, & Kim, 2004)。擴增實境並不只是輔助學習，透過高 互動性及不同於以往的教材呈現方式能引起學習者動機、提升學習者學習興趣，

使其能沉浸於學習內容中，並達到較好的學習效益。

研究顯示，目前擴增實境在教育上的應用大多以遊戲的方式進行。而遊戲被 視 為 具 有 潛 力 的學 習工 具 是 因為 其 能 協 助教 學 者 達成 下 列目 標 (Gee, 2003;

Charles & McAlister, 2004; Holland, Jenkins, & Squire, 2003)：(1)使學習者可透過實 際操作、行動學習知識，而不需依賴老師講解說明；(2)讓學習者在學習時透過遊 戲能增加學習動機及滿足感；(3)能滿足所有學習風格及技能之學習者；(4)讓學習 者透過遊戲能強化及精熟技巧；和(5)提供給學習者與他人互動和做決策的情境。

然而，亦有許多研究之結果顯示遊戲雖能提升學習者的學習動機，但是卻無法有 效地改善學習者的學習成效(Harris, 2001; Hays, 2005; Ke & Grabowski,2007; Ke, 2008)。其原因可能為以往的許多研究都只針對遊戲的娛樂性去吸引學習者，卻忽 略 在 遊 戲 歷 程 中 整 合 教 學 策 略 和 學 習 內 容 ， 因 而 造 成 學 習 成 效 不 彰 (Egenfeldt-Nielsen, 2007)。因此，如何使學習者在遊戲過程中的娛樂成分及學習內 容達到最大的效益，仍有待研究及討論。

而根據過往的研究，在學習者學習的過程中，若能透過鷹架策略能輔助學習 者學習，使其在學習活動中有更多互動的機會，直到學習者能夠自行學習，具有 發揮與提高學習成效之效用(Tharp & Gallimore, 1991)。Hill及Hannafin (2001)指出 程序鷹架對學習目標的明確要求，能使學習者將焦點放在任務本身，並著重於學

習之過程而非結果，可有效降低學習者之認知負載。而提示策略為鷹架策略之一，

當學習者在學習過程遇到困難時，主動給予步驟提示，可讓學習者藉由引導，逐 漸能夠發展出獨立解決問題之能力。

另外，不同學習風格之學習者，在同一種學習環境下，所展現出的學習成效 不同。許多研究討論媒體對於學習風格的影響，亦有許多人希望教育能夠符合個 人的學習需求，然而這樣的教育方式是否能有效的影響學習，仍取決於學習者對 於需求程度的評估和教學者提供的教學品質(Dede, 2005)。而研究人員認為，使用 擴增實境技術所創造出的教學和學習環境，有巨大的潛在影響力和眾多利益 (Billinghurst, 2002; Cooperstock, 2001; Klopfer & Squire, 2008; Shelton & Hedley, 2002)，且能創造出一個適合所有學習風格的學習環境 (Classroom Learning with AR, 2010)。

綜合上述，本研究欲探討國中二年級學習者，使用擴增實境體驗式遊戲學習 環境，結合提示策略(系統控制、學習者控制)及學習風格(感覺型、直覺型)，對於 地球科學板塊運動概念單元之學習成效及學習滿意度之影響，透過有別於以往的 教學方式及環境來提升學習者之學習滿意度及成效。