第四章、 科學桌遊與它們的 Design
第三節 科學桌遊成效評估
一、主題選擇
本研究選擇兩個主題做為科學桌遊的內容：地球科學的太陽系概念與食農概念。地球科 學／天文教育中，太陽系的概念是基本且重要（教育部、2018b），但其複雜的結構概念與大 量的知識，學生往往覺得很難學習 (Bailey, Prather, & Slater, 2004; Taylor, Barker, & Jones, 2003)，為了促進學生學習太陽系概念，本研究以太陽系為背景，設計「漫遊太陽系」科學桌 遊，做為研究的主題。食農概念之教育也是臺灣注重的議題，目的在於將人類環境安全、飲 食安全和農業安全之概念整合，提升大眾對食農的了解，了解地方給食與地產地消的過程和 自然資源保育（台灣農業推廣學會、2016；顏建賢、曾孙良、張瑋琦、陳美芬、謝亞庭，2015）。
二、太陽系桌遊－漫遊太陽系
（一）桌遊設計
本研究設計「漫遊太陽系」桌遊，以傳達太陽系概念為目標，依循設計程序的 4 個項目，
設計如下表 15。以基於知識的系統導向設計程序為主，從學習資訊開始，遊戲目的是讓小學 生能學習地球的重要物質與太陽系成員，以此目的繪製概念圖建構太陽系系統，包含地球分 有大氣圈、生態圈和岩石圈及各圈的重要物質，太陽系的星球排序、星球樣貌與大小、星球 種類與特性等（圖 10）。再來需思考如何將科學知識轉換成遊戲主題和規則：需不需要列出 地球所有物質、太陽系的環狀軌道、太陽系所有星體、星球實際大小比例、星球實際距離比 例、星球各種特性？考量桌上遊戲的內容負載量與配件承載性，完整的科學系統不可能全數 擬真在遊戲中。因此，地球物質部分只列出了部分重要和常見的物質，並且設定成遊戲勝利 條件；太陽系的星體則以星體分類為主，挑選出重要的成員，做成遊戲卡牌；星球特性則挑 選出最為重要的一種，設定成遊戲中的能力；而太陽系的環狀軌道與距離比例簡化成離太陽 的遠近，遊戲中限定星球擺放順序和位置，才能發動能力；星球大小則在卡牌繪圖上稍微呈 現差異，並以數字簡化成相對大小，做為遊戲中能力發動的順序。遊戲目標是收集地球所需 物質，每回合依「打出手牌、放置卡牌，然後發動卡牌能力」的流程進行，發動卡牌能力可 以讓你獲得所需物質、影響別人或讓自己更強大等功能（表 16）。配合遊戲規則和設定，遊 戲機制尌是物品收集（收集需要的物品）、卡牌驅動（藉由打出手牌來發動能力）、手牌管理
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（安排和利用手牌）、不定順序執行（不按照固定順序執行動作）等機制（表 17），最後，基 於科學知識與遊戲機制設計配件（表 18）。當然，遊戲主題、規則和機制需與學習目標、科 學系統與科學模型緊扣，不能過於突兀無關，也需有遊戲和科學的代入感，讓學生能投入在 遊戲環境和科學內容中，在不需要背景知識下，便可在遊玩過程中不知不覺學習太陽系概念。
表 15 漫遊太陽系的項目與設計內容
設計項目 次項目 內容
學習資訊 教學對象 國小 5.6 年級生 培養知識 太陽系概念
科學系統 系統結構 太陽系的組成與結構
成份關係 太陽系的成員、成員的位置、成員的特性 規則結構 目標導向 在太空中收集地球的重要物質
情境設置 角色扮演：太空探險家
流程規則：探索、獲得物質或發動星球效果 機制組成 機制運作 回饋機制：手牌管理、模式組合、成套收集
玩家互動：競爭、卡牌干擾
配件表徵 太陽系圖板、星球卡牌、物質指示物
1. 學習資訊：漫遊太陽系的學習資訊，教學對象為尚未接觸國中地球科學的國小 5.6 年級生，
以驗證遊戲的成效。培養知識則為地球科學/天文教育的基礎知識-太陽系。
2. 科學系統：以太陽系的組成與結構為主，包含太陽系的成員與種類、成員的位置、成員的 特性等知識，如圖 10。後續遊戲的規則與機制需設計讓玩家可以學會該結構。
圖 10 漫遊太陽系的太陽系系統結構
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學術語的定義，例如，地球、木星是太陽系的成員之一；描述則是能寫出一個現像或一個事 實，例如，地球含有矽、氧、氮等物質；比較則是能描述主體，事物或方法之間的關係，例 如，木星較地球大、地球較木星離太陽近；分類則是依循某些條件分開或組合，例如，地球、
水星都為類地行星；連結是能提出兩個事實或事件的關係，例如，地球上有生命，可能是彗 星引發的。
2. 太陽系學習自評量表：用於評量學生對太陽系概念的學習動機，以及學習環境（遊戲）的 效用評估 (Tuan, Chin, & Shieh, 2005)。題目如：碰到較難的太陽系科學內容時，我會勇於接 受挑戰；如果有一些天文知識無法了解時，我會找人討論，幫助了解；玩過這個遊戲，讓我 對天文更感到興趣。採用李克特式五點量表，學生在看完題目後，從非常同意、同意、普通、
不同意、非常不同意的五個選項中，選擇最符合自身的選項。
3. 受詴者訪談：遊戲結束後向學生提問他們對漫遊太陽系的遊玩想法，也請他們說明遊戲是 否能幫助學習太陽系知識，以及是遊戲中的哪些部分幫助學習。
為了評估漫遊太陽系的有效性，本研究採用了一種前測－體驗遊戲－後測的準設計，研 究對象為 21 位國小學生，實行時間與內容如表 19。資料的收集與分析方法如下：(1) 太陽系 概念圖與太陽系學習動機量表於遊戲前與遊戲後進行測驗，收集學生的分數，使用變異數分 析與效果量分析，評估學生在後測的分數是否高於前測。(2) 遊戲結束後，隨機抽 8 位受詴 者作為訪談對象，採內容分析法，評估對漫遊太陽系的遊玩想法。
表 19 漫遊太陽系的研究流程
時間 內容 工具
30 分鐘 遊戲前評量 太陽系概念圖
太陽系概念學習動機 120 分鐘 桌遊遊玩（玩兩場） 桌遊－漫遊太陽系
30 分鐘 遊戲後評量 太陽系概念圖
太陽系概念學習動機 訪談
（三）漫遊太陽系的成效
太陽系概念部分，學生填畫概念圖，依知識結構分析針對每個正確的定義、描述、比較、
分類與連結進行計數。各面向的分數越高，代表參與者理解越多的知識；後面的面向（分類、
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連結）越多，代表知識思維結構越複雜 (Tsai & Huang, 2001)。表 20 呈現學生在遊玩太陽系 桌遊前與遊玩後在概念的表現，在定義、描述、比較與分類等面向的後測顯著高於前測，連 結則沒有差異。顯示學生的後測的知識較多，且較前測更具結構性。圖 11 為學生填寫的結果，
從學生畫的概念圖及知識表現，有呈現桌遊預期給予他們的學習內容，例如：太陽系的成員 有地球、金星、海王星等；太陽系的空間與成員的排序，例如：水星、金星在內太陽系，智 神星在小行星帶，木星與土星在外太陽系；也知道星球的種類，例如：天王星、地球是行星，
泰坦是土星的衛星，冥王星是矮行星；也知道地球含有水、鐵、氮等物質。
表 20 太陽系概念測驗結果
面向 前測 後測 後測-前測
帄均數 標準差 帄均數 標準差
t
效果量 定義 8.47 3.41 25.68 8.59 10.29** 2.63 描述 3.00 3.45 3.58 3.69 3.28** 0.16 比較 4.95 5.52 9.37 6.06 5.34** 0.77 分類 .58 1.83 4.53 5.33 3.33** 0.99 連結 .47 0.96 .63 1.01 1.84 0.16** p < .01
圖 11 學生填寫的太陽系概念圖
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太陽系學習動機部分，學生在遊玩太陽系桌遊後，對於學習天文概念的學習動機如表 21。
結果顯示學生在遊玩前及遊玩後並沒有顯著差異。此外，在遊戲結束後隨機抽 8 位受詴者訪 談他們認為漫遊太陽系對學習的影響，有 7 位學生提到他們很快尌能知道這個遊戲的規則，
原因是遊戲簡單，因此也不會排斥和需要花時間學習。有 5 名學生認為通過比較與對應遊戲 中其他玩家出的牌，可以知道太陽系成員之間的分類差異。顯示遊戲機制採用「模式組合」， 在遊戲中讓學生組合相同的種類後可以獲得對應的效果，協助學會分類。有 6 名學生則覺得 卡片的設計可以幫助其學習太陽系成員的信息，原因可能是相關資訊有明示地在卡牌上，且 皆與遊戲中的功能有關。表 19 呈現學生對漫遊太陽系的興趣自評，顯示有高度興趣，訪談中 學生也都有提到會想再次玩這個遊戲。
表 21 學習動機結果
面向 前測 後測 後測-前測
帄均數 標準差 帄均數 標準差
t
效果量 學習動機 3.93 0.39 3.86 0.52 -0.99 0.15 表 22 學生對漫遊太陽系的興趣面向 測驗 帄均值/最大值 程度
對此遊戲的興趣 後測 4.04 / 5 高度興趣
（四）小結
基於研究結果，學生在玩完遊戲後提升了對於太陽系的知識，在後測也表現漫遊太陽系 預期的學習目標。從訪談的回應中，學生認為卡牌的設計也能讓他們易於理解太陽系的成員，
而遊戲的機制幫助他們學習太陽系成員的分類與特性。從本研究的效果量也顯示桌遊後的學 習表現有上升，我們的研究在效果量為 0.16 至 2.64；動機則沒有上升，因為活動的時間很短，
對於動機的觸發有限。遊戲樂趣上，大部分學生都給予正向回應，對於此遊戲有高度興趣。
進一步探討漫遊太陽系之設計對學生在知識的定義、描述、比較、分類與連結的學習幫 助，本研究將這些知識轉化為相對應的尺度模型與地圖圖表模型，尺度模型是將在卡牌上直 接寫出與畫出太陽系中的星球與其外表，有助學生知道太陽系的成員；地圖圖表模型則是在 遊戲中讓學生操作模式組合此機制，藉由對應星球的種類與空間以獲得遊戲效果，學會比較 與分類；遊戲中的星球效果則與星球特性有關，因此學生能描述星球的特性；知識的連結部
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分，漫遊太陽系並沒有設計相關的機制與模型，因此使得學生在連結的表現並無差異。
分，漫遊太陽系並沒有設計相關的機制與模型，因此使得學生在連結的表現並無差異。