第三章 研究方法
第二節 研究設計
「闖關學習」則是以迷宮的形式呈現，學習者先直接習得物質概念，才能進行關 卡任務，若是闖關失敗則必須重新學習該關卡之概念後始能重新進行該關卡，且 只有在完成關卡任務才能繼續後續的關卡。「先備知識」則是將學習者物質概念 前測之得分由高至低進行排序，分數越高表示先備知識程度越高，反之分數越低 則顯示先備知識程度越低。因此，為確保樣本之代表性，將先備分數總分前 36%
的學習者作為「高先備知識組」 ，後 36%的學習者則作為「低先備知識組」。
本研究之依變項有二，分別為「物質概念學習成效」與「自然科學習動機與 態度」。「物質概念學習成效」是指經學習活動後學習者對於物質概念的學習成效，
包含知識理解及知識應用。「自然科學習動機與態度」則是學習活動後，學習者 對於自然科學習課程的感受，包含內在目標導向、外在目標導向、工作價值、控 制信念、自我效能與期望成功，以及使用課程教材的科技態度之七個面向。
貳、實驗教學活動設計 一、學習目標與內容
學習內容是以國民中小學九年一貫課程綱要自然與生活科技學習領域之教 材內容中，自然界的組成與特性課題裡之物質的組成與特性，內容包含了物質的 組成與功用及物質的型態與性質，並參閱各版本教科書，自編「物質概念」教材。
本研究之學習目標是讓學習者瞭解物質相關概念，內容包括(1)物質狀態、(2)物質 變化、(3)物質類型、(4)物質應用，如圖 3-2 所示。
二、物質概念學習活動之遊戲環境開發工具
本研究使用暴雪遊戲公司(Blizzard Entertainment)所推出的商業遊戲－星海 爭霸Ⅱ(StarCraft II)中之地圖編輯器來進行物質概念學習活動之遊戲環境的設計，
因有研究指出商業遊戲所具有的視覺化、聲光效果、奇幻等元素，能引起學習者 的內在動機使其沉浸於環境中(Amory, Naicker, Vincent, & Adams, 1999; Karakus, Inal, & Cagiltay, 2008)。此外許多流行性遊戲所使用的策略、手段或方式則能夠應 用在設計教育遊戲上，創造互動性的學習環境(Turkle, 1995; Rieber, 1996; Prensky,
物質
2001; Malone, 1981)，且星海爭霸Ⅱ(StarCraft II)所提供之編輯器功能強大，除了 能自己決定遊戲戰役、地圖外，也能使用模組的型式來建置，甚至創建英雄進行 RPG 模式。因此本研究使用星海爭霸Ⅱ(StarCraft II)中之地圖編輯器來設計遊戲環 境的學習活動，其中提供的 3D 地圖、資料、觸發器，可以自行根據所需要的劇 情以及效果來編輯，如圖 3-3 所示。
三、探索學習策略之學習活動設計 地圖工具
資料
觸發器
圖 3-3 星海爭霸Ⅱ編輯器之遊戲設計界面
除了讓學習內容更具連貫性，也使學習者體驗有意義且具相關性的學習，以改善 過去化學在教室學習時，讓學習者感到抽象無法與生活做適當連結的現象，解決 化學課程與現實生活連結的問題與困難，期望能提高學習動機與學習成效並促進 化學的正向學習態度。
(二) 探索學習策略之物質概念學習活動設計
本研究所設計之物質概念學習活動教材之名稱為<<旅途>>，而探索學習策略 之學習活動規畫，如表 3-2 所示，包含了主題、學習內容、學習活動即任務名稱、
事件描述與學習任務。
初探
概念引介 概念
應用
學 習 者 透 過 習 得 之 概 念 完 成 學 習 任 務 並 以 提 示 性 資 訊 幫 助 釐 清 及 增 強 正 確 概念
以 故 事 情 境 和 學 習 任 務 引 起 學 習 者 的 動 機 並 藉 此 提 供 可 探索的環境
學習者透過對話或物 品資訊習得學習概念
圖 3-4 探索學習策略之三段式學習環
表 3-2 探索學習策略之學習活動設計
表 3-2 探索學習策略之學習活動設計(續)
表 3-2 探索學習策略之學習活動設計(續)
表 3-2 探索學習策略之學習活動設計(續)
表 3-2 探索學習策略之學習活動設計(續)
圖 3-5 探索學習策略之學習歷程 初探
NPC 對話
概念應用 概念引介 接獲任務 蒐集/判斷物品
完成任務 獲取回饋
圖 3-6 學習者從 NPC 身上獲得學習任務的內容
圖 3-7 提示學習者必須撿拾符合要求的物品
圖 3-10 學習者拾取了錯誤的物品引來妖怪的攻擊 圖 3-9 學習者從物品的資訊性內容習得概念
(三)探索學習策略之遊戲環境 1.遊戲介面操作說明
遊戲畫面中的學習日誌能夠提供遊戲故事的回顧，以及目前所習得之概念整 理，學習日誌下方之控制欄，可以用來操作人物角色，而畫面正下方的狀態欄以 及背包欄，會顯示學習者目前的血量以及所攜帶之物品有哪些，而學習者在進行 任務時，遊戲畫面會不定時給予提示，作為引導學習者的指標，畫面左下角的小 地圖，用來提示學習者目前的位置以及即將要前往的地點，畫面左上角有任務目 標說明完成任務的條件，如圖 3-12 所示。
圖 3-11NPC 根據學習者的回答給予反思性回饋
2.遊戲規則
本研究探索學習策略之遊戲環境的遊戲規則如下所述，完成任務的方式有：
(1)蒐集任務所要求之物品後，還必須正確回答 NPC 的問題；(2)蒐集完 NPC 所需 要的物品後，替 NPC 將這些物品進行正確的分類；(3)從與其他 NPC 對話內容中，
獲得完成任務所需要的概念後，再將正確的概念告訴 NPC，藉以解決 NPC 的問 題來完成任務。然而學習者若在蒐集物品的過程中，因妖怪的攻擊死亡，則從遊 戲一開始進入的地點重新復活，且重新復活後，會再次進行死亡前正在進行的任 務，但死亡前所採集到的物品會消失，需要重新採集。此外，此遊戲之總結性任 務會改以迷宮的型式呈現，學習者必須在時間內應用以習得之物質概念完成各關 卡任務，才能夠取得太空船獲取最後的勝利。
3.學習機制：
本遊戲所提供之學習機制如下所述，學習者可從與 NPC 的對話內容以及物品 的資訊性提示中獲得物質的概念，遊戲中能透過打擊妖怪來獲取任務所需的物品 時，會隨機掉落不同的物品，此時學習者必須依據物品的資訊性提示，判斷採集 的物品是否符合任務的要求。若物品不符合要求，NPC 會給予此物品反思及資訊 性回饋，相反地，若物品正確時則須回答 NPC 之問題或依據 NPC 之要求將物品
圖 3-12 探索式學習策略之遊戲操作介面的說明 任務目標
背包欄 控制欄 小地圖 狀態欄
學習日誌
進行分類，此時，遊戲會根據學習者的選擇，給予解釋性或增強正確概念之回饋。
(四)探索學習策略之 flash 教材 1.flash 教材介面操作說明
學習者開始進行任務前，畫面會給予學習者提示性文字來說明此任務之事件 背景，用來吸引學習者的注意，如圖 3-13 所示，或是在任務進行間不定時給予提 示來指引學習。當學習者進入任務的主畫面時，必須點擊頭像來選擇對話的人物，
而畫面的下方有提供故事背景與學習日誌，讓學習者可以回顧故事背景及以習得 之概念，畫面的右上角則提供任務目標說明任務完成的條件，如圖 3-14 所示。
圖 3-13 探索式學習策略之 flash 教材操作介面－提示文字 提示文字
繼續鈕
2.使用規則
本研究探索學習策略之 flash 教材的規則如下所述，學習者必須從多個人物中 找到有問題的 NPC，並根據其需求來解決問題。物品的蒐集方式有兩種：(1)顯示 兩種以上物質圖像及其性質，如圖 3-15 所示，讓學習者去判斷何種物質才能順利 解決問題；(2)以選擇題的方式讓學習者判斷此物質是否要撿拾或者所要分類的類 型，如圖 3-16 所示，但無論蒐集的物品量為多少，只要學習者在任務進行過程中 判斷錯誤選擇了不正確的物品，則必須再一次經歷採集物品的過程並重新蒐集。
圖 3-14 任務的主畫面 故事內容
學習日誌 人物鈕
任務目標
圖 3-15 根據物質性質判斷任務所需之物品
四、闖關學習策略之學習活動設計 (一) 設計理念
闖關學習策略之學習活動是以行為學派中刺激與反應之論點作為基礎，將物 質概念分割至不同的關卡中進行學習，並透過設置立即性的回饋與不斷重新學習 概念之機制，達到精熟學習的目的。期望能利用此種模式呈現出類似於學習者過 去的學習形式，藉以探討在學習者習慣的學習方式下，不同的學習環境是否也會 對物質概念的學習成效及自然科學習動機與態度造成差異性的影響。闖關學習以 迷宮的方式呈現，並將概念學習、關卡資訊及闖關地點分別設置於迷宮中。學習 者必須依據習得物質概念、獲取關卡任務的資訊和前往闖關地點之行走順序才能 順利地在迷宮中進行物質概念學習活動。
(二) 闖關學習策略之學習活動架構
闖關學習策略之學習活動歷程如圖 3-17 所示，學習者在直接習得與物質相關 概念後，方能開啟關卡任務並獲取任務的詳細資訊，以瞭解成功闖關之任務條件。
學習者無論是否成功闖關與否皆能獲取回饋，若闖關失敗則給予反思性回饋與資 訊性提示，並重新學習該關卡之概念後再次進行任務的闖關；若成功闖關便給予 增強正確性概念之回饋並開始學習下一關卡所需之物質相關概念。
學習新概念
關卡任務
闖關成功或失敗
獲取回饋
重新學習概念 失敗 成功
圖 3-17 闖關學習策略之學習活動歷程
(三)闖關學習策略之遊戲環境 1.遊戲介面操作說明
學習者點選人物後，可透過右下方的控制欄為操縱人物。學習者必須先尋找 習得物質概念的地點後，才能夠開啟關卡並從小地圖的提示中獲得記錄闖關條件 訊息的法陣位置。畫面下方的狀態和背包欄分別提供學習者操縱人物之血量及所
學習者點選人物後，可透過右下方的控制欄為操縱人物。學習者必須先尋找 習得物質概念的地點後，才能夠開啟關卡並從小地圖的提示中獲得記錄闖關條件 訊息的法陣位置。畫面下方的狀態和背包欄分別提供學習者操縱人物之血量及所