研究背景與動機

本章分別就本研究之研究背景與動機、研究目的與待答問題、研究範圍與限 制以及重要名詞釋義四個部分進行詳述。

第一節 研究背景與動機

近年來我國國中科學課程朝向多元發展並以培養全民科學素養為取向，在自 然與生活科技領域的課程首要目標也有提及要培養學習者探索科學的興趣與熱 忱並能將科學與技術的探索方法應用於當前和未來的生活(教育部，2008)。在科 學教育中化學是一門較為抽象複雜的課程，容易造成一般國中階段的學習者興趣 缺缺，而我國課程雖然極力降低以知識獲得的學習目標，但仍不免受升學主義的 影響，無法將課程目標落實於實際教學中(劉俊庚、邱美虹，2012)。

化學反應課程內容對大部分學習者而言是較抽象且不易學習的，在學習過程 中學習者因沒有正確的概念或概念上的混淆，造成在化學反應課程的學習上產生 了迷思概念(廖焜熙，2001)，而傳統的化學教學以講述為主，教學內容著重考試 的重點，學習者不但不易理解也降低了學習動機。實驗可以幫助學習者藉由實際 操作的過程從中建立知識，適當的實驗活動更可以幫助學習者培養邏輯思維，加 強探索與問題解決的能力(Hofstein & Lunetta, 1982)，在實驗過程中產生的反應也 會吸引學習者進一步思考是否還有其他反應的發生，學習者往往會期待可以做化 學實驗(吳淑娟、段曉林，1999)，因此，實驗活動對於科學教育提供了獨特的媒 介，可以有效增進科學學習的效益(Hofstein & Lunetta, 1982)。雖然實驗活動可以 用來幫助瞭解化學反應的現象，但目前的實驗課程多為食譜式的實驗活動，學習 者只能依照課程指示按部就班完成實驗，學習者往往只專心於實驗的各個步驟，

並不能完全了解實驗內容與化學知識的相關性為何，也不能透過實驗學習到新的 化學概念，而這樣的實驗活動也較不能增加學習者的積極程度(Sesen & Tarhan, 2013)。為了改善上述情形，現今的教學多半會鼓勵使用探索式的實驗教學，以誘

導學習者歸納出實驗的原理原則，發展出基本的了解(楊明獻，2008)。當學習者 進行探索式的教學活動時，學習者會試著去描述對象和事件並提出問題，以他現 有的知識概念去解釋當前的科學現象，並與其他人分享自己的想法，在這樣過程 裡他們會使用批判性的邏輯思維去建構出自己的知識(Şimşek & Kabapinar, 2010)，

因此，若將實驗結合探索式教學，學習者對於自己有所疑惑的部分可以透過實驗 的方式加以驗證，學習者可以立即得到他所想要的解答。此外，學習者可以透過 探索式的學習活動滿足自己的好奇心，整個學習活動也會變得生動有趣，學習者 由被動學習轉變為主動學習，整體的學習動機也會跟著提升。多數研究也指出使 用探索式的教學活動對於學習者學習科學教育有不錯的成效(Supasorn, 2012；Wu

& Pedersen, 2011；林建隆、徐順益，2007)，探索式的實驗教學策略不但可以幫助 學習者更具批判性思考，還能增加學習的效果以及增加認知的能力 (Sesen &

Tarhan, 2013)。因此，若適當地使用探索式教學策略，不但可以增進學習者的學 習動機，對於學習者的學習成效也會有所成效。例如，使用 5E 探索式學習環之 教學策略，學習者經歷投入(Engagement)、探索(Exploration)、解釋(Explanation)、

精緻化(Elaboration)以及評量(Evaluation)五個階段的學習循環，探索自己不會的問 題，進而建構出屬於自己的知識概念。林建隆、徐順益、侯佳典(2009)和 Açışlı、

Yalçın、Turgut (2011)的研究都指出在科學領域教學上使用 5E 學習環的探索式教 學，對學習者的學習成效有正向的影響。由此可知，若適當使用 5E 學習環的探 索式教學在科學教育領域上，5E 學習環的教學模式或許是改善國中生化學學習成 效的學習方式。

近年來由於電腦資訊發展快速，已有許多透過電腦軟體或電腦動畫來彌補老 師無法透過講述來清楚描述的概念或學習者不易觀察的實驗現象(楊明獻，2008)，

而使用虛擬實驗也能有效保持學習者在科學領域的興趣(Gorghiu, et al. 2010)。然 而，Tatli 與 Ayas (2010)指出，使用虛擬實驗的教學活動，能夠提升學習者的學習 成效，但有部分的學習者認為真實的實驗操作比起虛擬的實驗操作將更容易學習，

因為在虛擬的環境中少了觸控的感覺，整體的操作感覺較不真實。因此，若使用 能夠結合真實環境的擴增實境技術，除了能達到視覺感受的擬真，在實際的操作 也可以跟真實的實驗操作相當接近，而 Andujar、Mejias 與 Marquez (2011)也指出 擴增實境能重複使用相同器材做出不同的實驗，相較於傳統實驗可以更快更容易 產生出相同的實驗結果，而且整個實驗操作是具有真實感的。此外，為了讓學習 者能有效應用實驗活動所學之知識概念，故若以實驗結合遊戲任務的方式來讓學 習者進行，既可以讓學習者有實際應用的機會，也能幫助學習者再次透過遊戲任 務發覺自己不清楚的部分，並從遊戲過程建構出正確概念，而一個趣味的科學實 驗不但能提高學習者的興趣及態度對於學習者的科學知識也是有正向的幫助(楊 明獻，2008)。Cheng 和 Su (2012)指出在遊戲式學習中，課程內容融入遊戲中，學 習者等同於在一個可以反覆練習且有互動與回饋的學習情境內進行學習，這樣的 學習方式是可以有效達到學習目標，學習者對於這樣的學習模式也有高度的興趣 與動機。Miller、Chang、Wang、 Beier 與 Klisch (2011)的研究即是透過一個角色 扮演的遊戲來學習科學相關概念，其研究結果也顯示透過遊戲的方式學習科學有 不錯的成效與動機。因此，若將遊戲融入擴增實境實驗中將有機會提升國中生學 習化學的動機並且改善化學學習成效。

除了改良教學方法外，學習者的學習風格也必須列為考量的因素之一，因為 每個學習者的學習風格類型各不相同，每個學習者皆有自己所適合的教學方式。

因此，在教學的設計上教學者應該設計各種學習風格的學習者能適當學習之教學 方法(Demirbas & Demirkan, 2007)。為了探討上述各項議題，本研究使用 5E 探索 式策略融入擴增實境實驗遊戲於化學反應課程中，探討不同探索式擴增實境實驗 遊戲與學習風格對國中生學習化學反應課程的學習成效和學習動機之影響，並探 究學習者使用擴增實境實驗遊戲學習化學之感受。期望能以探索式策略的方式讓 學習者自己建立出屬於自己的知識，並且能在遊戲情境中應用所學概念，進而獲 得更深層的理解。