研究設計

壹、研究設計

本研究採用因子設計(factorial design)之準實驗研究法，研究架構如圖 3-1 所示，探討探討不同數位學習環境(教育遊戲、互動網頁)、不同體驗式學習策

告知學習者關於學習概念的定義，讓學習者在進行任務之前對學習內容有初步 的了解，而在進行學習任務的過程中，數位學習環境也會再適時的給予學習者 提示，引導學習者進行學習任務；而體驗式學習策略是在數位學習環境中設置 學習提示的功能，學習者可以自行查詢相關學習概念的定義以及學習提示，學 習提示會隨著任務進行的程度更新提示內容，也就是讓學習者在進行任務的同 時自主性地學習任務所包含的知識。「先備知識」為學習者在進行實驗教學前所 具備的因數、倍數概念，以表示學習者在進行學習活動時的先備知識程度，分 數越高者代表先備知識越高，反之分數越低代表先備知識越低，因此本研究將 先備知識分為「高先備知識」與「低先備知識」，分組方式按照學習者於先備知 識測驗卷之總分高低排序，總分前 40%的學習者為高先備知識組，總分後 40%

的學習者為低先備知識組。

本研究之依變項有二，分別為「質因數相關概念學習成效」與「數學學習 動機」。「質因數相關概念學習成效」是指經由學習活動後學習者對於質因數相 關概念的學習成效，包括知識理解及知識應用。「數學學習動機」是指經由學習 活動後學習者對於整體課程的學習動機感受，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六個面向。

本研究為配合受試班級的班級教室和課表的安排，實驗教學以班級為單位，

實驗地點皆在電腦教室進行，實驗時間為各班的電腦課上課時間，教學者為研 究者本人，教學實驗為期四週，每週一節 40 分鐘，每班各 160 分鐘。

質因數

表 3-2 教育遊戲學習活動設計

(一) 教育遊戲發展工具

商業遊戲能藉由華麗的視覺畫面、聲光效果與奇幻元素等特質，吸引學習 者投入學習且提升學習者的內在動機(Amory, Naicker, Vincent, & Adams, 1999；

Karakus, Inal, & Cagiltray, 2008)。Quinn (1994, 1997)認為，從遊戲中獲得有益的 教育實踐與學習需要的是與娛樂元素相結合的教學設計。因此本研究之遊戲式

圖 3-3 地圖編輯器-地形模組介面

「資料模組」包含了地圖中的各種資訊，例如單位、技能、效果、使用者 介面資訊，可用來製作全新單位以及設定物件的相關參數，如圖 3-4 所示。

圖 3-4 地圖編輯器-資料模組介面

「觸發器模組」則是用來編輯遊戲中的事件及動作，可以自行設計腳本、

過場動畫、NPC 對話及特殊的魔法效果，如圖 3-5 所示。

參數屬性

單位資訊 模組工具

地形模組

圖 3-5 地圖編輯器-觸發器模組介面

觸發編輯器 編輯觸發器的事件、引起條件及接下來的動作

(二) 教育遊戲操作介面

教育遊戲操作介面如圖 3-6 所示，學習者在遊戲中是化身為陸戰隊英雄(a.

玩家化身)，藉由與 NPC 對話可以瞭解並開啟遊戲任務(b.對話框)，開啟遊戲任 務之後在畫面左上角即顯示現階段的任務目標與資訊(c.遊戲任務目標)，學習者 進行任務時可以在(d.遊戲區域地圖)中確認自己在遊戲世界中的位置及地理環 境，而在任務中需要與怪物進行戰鬥時則可以在(e.玩家化身狀態)檢視學習者在 遊戲中之血量、傷害和各項能力數值，學習者可以使用技能(f.動作技能選單) 擊退怪物，而在遊戲中收集到的物品與武器則可以在(g.物品欄)上進行檢視。

圖 3-6 遊戲學習介面說明

c.遊戲任務目標 b.對話框

d.遊戲區域地圖

a.玩家化身

f.動作技能選單 e.玩家化身狀態 g.物品欄

(三) 教育遊戲學習架構

本研究以體驗式學習循環作為遊戲學習活動的主要架構，讓學習者透過具 體經驗、反思觀察、抽象概念、主動驗證四步驟來建立正確的質因數概念，並 促進正向的學習動機與學習成效，如圖 3-7 所示。

圖 3-7 體驗式遊戲學習循環

(四) 教育遊戲學習歷程

在第一個階段(具體經驗)主要藉由蒐集燃料的學習任務讓學習者擁有相關 概念的先備經驗。一開始 NPC 與學習者說明完任務之後，學習者就可以開始蒐 集質數與合數燃料的學習任務，任務目標會告訴學習者現在需要收集的燃料性 質，只要收集到燃料瓶後物品欄上就會顯現出它的數值，在此歷程學習者要試 著分辨收集到的數值是否為質數或是合數，並將其補充到太空船內，如圖 3-8 所示。

圖 3-8 蒐集太空船起飛所需要的燃料數值 物品欄上會顯現燃料瓶的數值 任務目標告訴學習者現在需要收集質數

學習者走進綠色光圈即可幫太空船補充燃料

在第二個階段(反思觀察)藉由在燃料蒐集任務中提供改正性回饋來促進學 習者的反思和釐清概念。學習者將收集到的燃料補充至太空船內時，NPC 會給 予改正性回饋，告訴學習者所收集到的燃料數值是否符合質數或是合數的屬性，

讓學習者反思自己的概念是否正確，如圖 3-9 所示。

圖 3-9 NPC 提供改正性回饋來促進學習者反思和釐清概念 NPC 會給予學習者改正性回饋

在第三個階段(抽象概念)則是以選擇題的方式來幫助學習者建立正確的抽 象概念。學習者在完成蒐集燃料的任務之後需要回去找指揮官報到，而指揮官 會以選擇題的方式來詢問學習者關於燃料蒐集任務中包含的抽象概念，全部答 對之後指揮官才會給予接下來的學習任務，如圖 3-10 所示。

圖 3-10 以選擇題的方式來幫助學習者建立正確的抽象概念

NPC 會以選擇題來詢問學習者關於學習任務中包含的抽象概念

在第四個階段(主動驗證)會給予相同類型的學習任務讓學習者驗證所習得 的概念。NPC 指揮官會再給予同樣概念的燃料蒐集任務，跟前面學習任務不同 的是學習者必須一次收集完任務要求的質數或是合數，讓學習者驗證是否已習 得此概念，如圖 3-11 所示。

圖 3-11 給予相同類型的學習任務讓學習者驗證所習得的質數與合數概念 學習者回答完選擇題之後才會出現新的任務目標

學習者可自行決定要先收集質數還是合數

(五) 教育遊戲學習策略

圖 3-13 在學習任務開始前先給予學習者關於質因數概念的定義

圖 3-14 學習者自行查詢質因數概念的定義和學習提示

NPC 會先給予學習者關於質數的定義

學習者可以自行查詢定義和學習提示

學習者在遊戲中可隨時開啟學習提示

三、 互動網頁學習活動設計

本研究之互動網頁則是自製的學習網頁，以體驗式學習循環作為學習活動 的架構，藉由學習活動讓學習者透過具體經驗、反思觀察、抽象概念、主動驗 證四步驟來建立正確的質因數概念，並促進正向的學習動機與學習成效。以下 就「互動式網頁學習歷程」及「互動網頁學習策略」來分別進行說明。

(一) 互動網頁學習歷程

在第一個階段(具體經驗)主要藉由辨別質數與合數的學習任務讓學習者擁 有相關概念的先備經驗。學習任務會告訴學習者現在需要辨別的是質數還是合 數，只要點選到正確的數值其方塊按鈕就會顯示為綠色，在此歷程學習者要試 著分辨數值是否為質數或是合數，如圖 3-15 所示。

圖 3-15 根據學習者進行學習任務的狀況適時給予學習提示

在第二個階段(反思觀察)藉由在學習任務中提供改正性回饋來促進學習者 的反思和釐清概念。學習者如果點選到不符合質數的數值，網頁會跳出改正性 回饋視窗，告訴學習者為什麼這個數值不是質數，以讓學習者反思自己的概念 是否正確，如圖 3-16 所示。

圖 3-16 給予學習者改正性回饋(反思觀察)

在第三個階段(抽象概念)則是以選擇題的方式來幫助學習者建立正確的抽 象概念。學習者在辨別完質數與合數之後，需以選擇題的方式來回答學習任務 中包含的抽象概念，全部答對之後才能繼續接下來的學習任務，如圖 3-17 所 示。

圖 3-17 藉由回答選擇題幫助學習者建立正確的質因數抽象概念

在第四個階段(主動驗證)會給予學習者相同類型的學習任務，但不同的地 方在於學習者必須正確的把所有質數一次點完，如果錯誤則必須重來，此任務 讓學習者驗證是否已習得此概念，如圖 3-18 所示。

圖 3-18 給予相似的學習任務讓學習者驗證正確的質因數概念

(二) 互動網頁學習策略

在引導體驗式策略的學習活動中，學習者必須先看完質因數概念的定義之 後才能進行學習任務(如圖 3-19)，學習者除了在學習任務中獲得質因數概念的 具體經驗之外，藉由網頁所給予的改正性回饋，促進反思任務中獲得的學習經 驗。接著，學習者必須回答網頁上的選擇題，以建立在任務中所學到的質因數 概念。最後再給予類似的學習任務，讓學習者驗證習得的質因數概念是否正確。

圖 3-19 學習者藉由學習提示建立質因數概念先備知識

在體驗式策略的學習活動中，學習者直接進行學習任務，並可以在任務中 隨時查看學習提示(如圖 3-20)，學習者除了在學習任務中獲得質因數概念的具 體經驗之外，藉由網頁所給予的改正性回饋，促進反思任務中獲得的學習經驗。

接著，學習者必須回答網頁上的選擇題，以建立在任務中所學到的質因數概念。

最後再給予類似的學習任務，讓學習者驗證習得的質因數概念是否正確。

圖 3-20 進行學習任務時學習者可自行查詢質因數概念的定義和提示