研究背景與動機

本章針對本研究之研究背景進行說明，並闡述本研究之價值、目的、研究範 圍與限制，最後則會對本研究主要探討之名詞加以釋義與界定。

第一節 研究背景與動機

Osborne & Collins, 2001)，顯示出化學課程與現實世界相互連結的困難。化學學習 可以從概念瞭解的程度分為宏觀、微觀和符號三種層次(Gabel, 1998)，而傳統教 學主要強調化學中的數學符號和公式，使學習停留在宏觀的角度，對於微觀世界 的粒子行為則欠缺想像的能力(Chiu, 2007; Johnstone, 1993)，此種情形也對學習產 生不當的影響。物質概念中所包含的物理及化學變化屬於微觀層次，但學習者常 在概念發展不夠完整的情況下，以日常生活經驗之宏觀角度來推斷物質概念的微 觀狀態，進而導致迷思概念的產生(林小慧，2008)。因此目前化學課程的內容在 發展概念理解時，著重於化學和真實生活的結合，而非像過去一樣專注於解決數 學問題。如何減少化學課程中認知與情感間的不協調，促使學習者在與日常生活 相關的情形下獲得有意義學習是相當重要的(Bulte, Westbroek, de Jong, & Pilot, 2006; Roehrig & Garrow, 2007)。也有研究指出教科書中不適當的定義、專業術語 和圖片亦是影響學習的因素，所以需要發展有效的教學策略和評量工具幫助學習 者學習正確的化學概念(Chiu, 2007)。

科學教育強調探究活動的重要性，學習的主要精神是以學習者為中心並逐步 建構知識，進而培養科學思考及解決問題的能力，儘管活動模式不盡相同，皆顯 示科學探索過程對學習的影響(洪振芳，2003；陳欣蘭，2007)。從認知層次來看，

探索過程則能讓學習者將事實性的記憶學習轉變為更高層次的深層理解與應用 (Gibson & Chase, 2002; Hodson, 1990,1992）。此外，探索歷程習得概念的形式與建 構主義所強調的學習觀點相似，學習者皆應主動學習，而不是被動的接受知識，

即讓學習成為自發性的探索歷程(周文忠，2005)。然而，近年來以情境輔助學習 的方式逐漸興起，且被認為能夠解決傳統化學學習問題，並吸引學習者瞭解習得 之概念並將其賦予意義。情境作為學習新概念的出發點和輔助使得課程更具連貫

性，協助學習者體驗有意義且具相關性的學習；而化學課程中的抽象理論和數學 問題也能藉由此種方式促進其在實際環境中的應用(Bulte, Westbroek, de Jong, &

Pilot, 2006; Gilbert, 2006; Nentwig, Parchmann, Demuth, Gräsel, & Ralle, 2005; Pilot

& Bulte, 2006)。整體來說，運用情境為基礎的學習來改變化學課程是目前常用的 方式(Shwartz, Ben-Zvi, & Hofstein, 2005)，故若能應用情境為基礎的探索式學習策 略於化學學習中，便有機會改善學習者在化學課程中所面臨的困難。

學習是一個非常複雜的過程，學習表現會受到各種因素的影響，如學習者的 態度、興趣與動機，學習環境也會是影響因素之一(Lin, 1980)。數位學習則提供 學習者主動學習並發展技能的環境(Oliver & Herrington, 2001)，讓學習者從被動接 受到主動建構知識，且在知識的構築也擁有較多的自主及控制權，進而增加學習 的意願並間接影響學習成效(Fu, Su, & Yu, 2009)。不過，隨著網路和多媒體的蓬勃 發展，flash 因結合圖像、聲音與動畫等多媒體技術，反而增加學習興趣、協助學 習者保留已習得的知識，創建了供學習者積極參與活動且豐富學習過程的學習環 境。(Mahamad, Kaoemanee, Ibrahim, & Kasbon, 2012)。其它研究則指出學習環境 中使用遊戲作為教育工具的作法也已普遍被接受(Van Eck, 2006)，如科學、數學、

語言、歷史等學科都已有使用遊戲環境作為學習工具的實例(Young et al., 2012)。

遊戲式學習活動能提供樂趣，使學習者在愉悅的情境中獲取知識及技能(Wu &

Tsuei, 2011)，遊戲也能模擬學習者真實世界中的經驗，並創造日常中無法直接體 驗的經歷(Winn, 2002)。此外教育遊戲被歸納出幾個共同的特點：目標和任務、挑 戰、真實性、探索、互動性、回饋、競爭、合作以及故事情境(Gee, 2003; Kiili, 2004;

Korhonen & Koivisto, 2006; Prensky, 2001; Rollings & Adams, 2003)。上述特性創造 了更加符合學習者習慣和興趣的新學習文化，並帶來不一樣的學習策略和偏好(Ito et al., 2008; Prensky, 2001)，其中闖關遊戲則是一種能夠根據學習目標和教材內容

習策略與先備知識的學習者在物質概念學習成效與自然科學習動機與態度之情 形。期望在不同學習環境下運用不同學習策略，能促進高、低先備知識的學習者 在物質概念學習的成效與自然科學習動機與態度。