研究設計

本研究採用準實驗研究法，探討數位學習環境(擴增實境、數位模擬)與教學 模式「先探索後學習」(Play-Learn)和「先學習後探索」(Learn-Play) 對高中一年級 學習者在單極馬達實驗學習成效和單極馬達實驗學習動機之影響。以下就研究架

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「教學模式」依據不同的探索式教學方式分為兩組，分別為「先探索後學習」

(Play-Learn)和「先學習後探索」(Learn-Play)。兩組皆為以探究為核心精神之教學 模式，教學內容皆為單極馬達旋轉概念課程和單極馬達實驗操作課程，學習目標、

學習內容與學習任務相同；兩組不同之處在於教學順序之不同。

本研究之依變項有二，分別為「單極馬達實驗學習成效」與「單極馬達實驗 學習動機」。

「單極馬達實驗學習成效」是指學習者在經過實驗教學活動後對於單極馬達 實驗的學習表現，分為「知識理解」及「知識應用」兩個向度。其中「知識理解」

多半為記憶性質的概念，係指學生在教學過程中對於基礎實驗概念的認識，例如 磁鐵的極性、磁鐵磁力線為封閉環形曲線等基礎知識等；「知識應用」則為完成實 驗操作活動後，學生對於單極馬達實驗的應用表現，例如在不同情境下分析載流 直導線在磁場中的受力現象、能判斷三維空間中電流與磁場的交互作用等。「單極 馬達實驗學習動機」主要探討學習者在數位學習環境與教學模式下進行單極馬達 實驗學習活動之後，學習者對於教學活動整體的感受及想法，包括「內在目標導 向」、「外在目標導向」、「工作價值」、「控制信念」、「自我效能」及「期望成功」

等共六個指標。本研究為了排除學習者物理先備知識對實驗教學之影響，在統計 分析上以先備知識測驗分數作為共變項。

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Learn-Play

透過講義學習概念

電流與磁場虛擬資 訊直接疊加於教具

Play-Learn

透過講義學習概念 電流與磁場虛擬資 訊直接疊加於教具

Learn-Play

透過講義學習概念

電流與磁場虛擬資 訊與教具分離

Play-Learn

透過講義學習概念 電流與磁場虛擬資

訊與教具分離

Learn-Play

透過講義學習概念

線圈電流虛擬資訊 疊加於實體線圈上

Play-Learn

透過講義學習概念 線圈電流虛擬資訊 疊加於實體線圈上

Learn-Play

透過講義學習概念

線圈電流虛擬資訊 與實體線圈分離

Play-Learn

透過講義學習概念 線圈電流虛擬資訊

與實體線圈分離

Learn-Play

透過講義學習概念

線圈調整回饋同步 出現在實體教具上

Play-Learn

透過講義學習概念 線圈調整回饋同步 出現在實體教具上

Learn-Play

透過講義學習概念

在模擬互動情境中 調整教具旋轉方向

Play-Learn

透過講義學習概念

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實驗時間為時150 分鐘，學習者在教學實驗時間內進行前測、五階段遊戲學 習活動(操作說明與劇情介紹、研發火種源中的神奇魔法、啟動防護盾、變換隱形 力場、即刻防禦)與後測，實驗教學活動流程如圖 3-2 所示。

學習者在實驗教學開始時進行前測，施測時間共計30 分鐘，其內容為單極馬 達課程先備知識測驗。接下來的90 分鐘，依序進行 5E 探索式遊戲學習活動，在 投入階段，教師先簡單說明實驗教具操作方式，學習者透過平板觀看遊戲劇情，

了解任務目標。在探索階段中，學習者透過平板電腦遊戲的方式進行磁鐵磁力線 特性學習，同時將探索結果填寫到學習單以加深學習者的記憶。在解釋階段中，

學習者組裝單極馬達教具，比較不同電阻的銅線線圈對單極馬達的旋轉快慢 影響，並依序將探索結果填到學習單中，在精緻化階段，學習者藉由個別調整 磁力線與電流方向，改變銅線線圈的旋轉方向，在評量階段，學習者將在數 位遊戲中驗證對自己單極馬達的理解。在實驗教學的最後 30 分鐘進行後測，包 含單極馬達實驗學習成效測驗與單極馬達實驗學習動機問卷。

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