第四章 科學過程技能評量之導入
4.2 系統實作
Scratch 為美國麻省理工學院開發之快速圖形化程式設計平台，具有容易上手及物件 導向的優點，對一般教師來說，Scratch 是一個開發遊戲互動式評量的好工具，因此本 論文以 Scratch 為設計平台，將「比熱」實驗所應用到的儀器及操作動作如表 6 所示，
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如圖 6 所示，遊戲式歷程評量的主要操作流程為三個階段，在題目說明說明後進入
「觀察」歷程階段，例如利用滑鼠拖曳金屬 C 至比熱感知器測量金屬 C 的比熱特性，然 後再進入「假設」歷程階段，例如觀察二個金屬後，發現金屬 B 及金屬 C 的比熱相同，
先將金屬 B 置入水中觀察水上昇的溫度，再將金屬 C 置入水中觀察水上昇的溫度，然後 再比較這二個金屬對水溫的影響，最後為「實驗」歷程階段，例如金屬 B 可以讓水上昇 15℃，而金屬 C 可以讓水上昇 20℃，將金屬 B 及金屬 C 置入水中，若上昇的溫度提昇 65℃則可以符合題目的需求，因此在經過三階段操作歷程後，便可以找到答案，完成過 關的條件。下面將就各階段做更詳細的說明。
圖 6. 遊戲操作流程圖
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遊戲進行如圖 7 所示，由題目說明開始，學生由此得知遊戲的目的為「將一杯 50 克 重的水，將水的溫度由 35℃提昇到 65℃，提供條件有四顆具有熱量的金屬，及可以測 金屬特性的儀器」，另外在題目中也說明過關後可以得到一把鑰匙。此說明也可以在遊 戲進行時，以滑鼠點擊「說明」鈕來重複閱讀
圖 7.遊戲式歷程評量題目說明
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在閱讀完說明後，進入遊戲操作的畫面如圖 8，在畫面中可以發現四個金屬、五種操 作儀器、輸出資訊用的筆記本和一個裝在燒杯中的水，學生在觀察完畫面中所有的物件 後，可以用滑鼠拖曳任何一個金屬至測量儀器上，並用滑鼠點擊儀器以進行觀察，當學 生做了點擊儀器觀察金屬的動作時，系統便會將這樣的動作紀錄成一個「觀察」，而在 遊戲的設定中每二個金屬都有一個相同特性，如金屬 B 和金屬 C 的比熱相同，但其他的 物理特性不同。
圖 8.「觀察」階段操作歷程
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在觀察完每個金屬的所具有的特性後，透過觀察筆記本中的資料如圖 9，具有科學實 驗能力的學生可以由觀察結果比較得出，每二個金屬具有一個相同的物理特性，如金屬 B和金屬C的比熱相同，在「比熱」課程教學內容中有提到和「熱量」有關三種物理特性：
重量、比熱、溫度，若學生在此的操作有運用將二個具有相同物理特性的金屬置燒杯中 觀察水上昇的溫度，以比較二個具有相同物理特性的金屬，其所具有的其他物理特性對 水溫的影響程度，如當二個金屬比熱相同時，金屬B比金屬C有較大的重量，則在置入燒 杯後發現對水的溫度上昇有不同的影響，將金屬B置入水中後發現水的溫度由 35℃上昇 至 50℃，金屬C的比熱和金屬B相同，但重量比金屬B小，將金屬B置入水中發現水溫由 35℃上昇至 45℃；金屬C的比熱和金屬B相同，但重量比金屬B小，將金屬C置入水中發現 水溫由 35℃上昇至 45℃，由實驗可以發現重量大的熱量會比較多，在本研究中將二個 金屬一起比較的行為定義為「假設」，若在操作行為歷程紀錄中則會定義為P2。
圖 9.「假設」階段操作歷程
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在「假設」階段操作歷程中，學生可以發現影響水溫度上昇主要特性，且可以透過 測試金屬對水溫造成的溫度改變多寡來判斷那二個金屬置入水中可以得到答案，例如學 生在假設歷程中發現金屬B置入水中後發現水的溫度由 35℃上昇至 50℃，將金屬C置入 水中發現水溫由 35℃上昇至 45℃，因為若將金屬B與金屬C同時置入水中，可以將水溫 由 35℃上昇至 65℃，便可符合題目的要求，完成過關的條件，這樣實驗的過程，在操 作行為歷程紀錄中則會定義為「實驗」歷程P３
圖 10
，這代表學生在這個階段中表現出將物質 特性比較後的歸納動作。如 所示，最後得到了正確答案便可以過關，獲得過關獎 品-鑰匙，這代表學生通過測驗的獎勵。
圖 10.「實驗」階段操作歷程及過關示意圖
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當學生在操作完遊戲式歷程評量後，系統會將學生操作歷程行為完整紀錄下來，形 成如圖 11 中「時間順序-操作動作」之間的關係資料，並透過事先定義好的操作行為模 式，將學生的操作行為模式定義出來。
圖 11.操作動作歷程資料
對照圖 11 的資料及圖 12 的行為模式，資料列中「時間順序」=1 及 2 時，操作動 作編號為 1 和 2，對照圖 12.操作歷程行為模式可以得到這樣的操作歷程屬於「觀察P1」 階段的操作歷程。
圖 12.操作歷程行為模式
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由上述方法可以對照出學生的操作階段，再經由 Excel 繪出操作動作歷程圖，以方 便判別學生的操作動作歷程類型，如圖 13 所示，X 軸為時間順序，Y 軸為動作行為編號，
行為編號 1-5 為「觀察」階段操作行為，編號 6 為「假設」階段操作行為，編號 8 為「實 驗」階段操作行為。
圖 13.操作動作歷程圖
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