本章分為四節，分別敘述研究背景、研究目的與待答問題、名詞釋義及研究 限制。
第一節 研究背景
空間能力已經發展成一個非常明確的研究領域 (Sorby, 1999)。空間能力是指 能了解物體的形狀、彼此的相關性，及移動的軌跡 (Newcombe, 2013)。空間能力 包含三個子能力：心像旋轉、空間感知及空間視覺 (Linn & Peterson, 1985)。本研 究之空間能力針對心像旋轉能力。
Hung、Hwang、Lee與Su (2012)表示空間能力會影響日常生活中是否能夠順 利地解決問題，若缺乏空間能力，人類將無法辨認現實生活中物體的位置、大小、
方向、距離及形狀。Sorby (1999)及Hinze、Williamson、Shultz、Williamson、
Deslongchamps與Rapp (2013)皆指出，視覺化能力及心像轉換能力不僅對於科學、
科技、工程及數學具有高度影響，也是影響職涯發展的重要因素。隨著影像及電 腦繪圖的發展，空間視覺能力更趨重要。Newcombe與Frick (2010)說明空間思維 能力是可以被後天訓練的。而多數的心像訓練皆針對物體投射、摺紙以及立體圖 等項目的轉換，都在訓練三維圖型的心像轉換，這些訓練空間能力的方式皆需具 備良好的手眼協調，方能達到較好的訓練效果 (Cuendet, Jermann, Arn &
Dillenbourg, 2011)。
學者將影響學生玩遊戲的動機分成三個：高度投入遊戲情境、目標導向，以 及自我約束 (Miller & Robertson, 2010)。其中，目標導向又包含學習者學習新事 物的動力及向同儕證明自己能力的欲望。自我約束則為學習者主動參與活動之原 因。上述原因都是教學者在發展學習遊戲時必須考慮的面向。
Hung 等人 (2012)的研究顯示使用適當的遊戲，不僅可以讓學生在做中學，
親身體驗遊戲中的樂趣，更有機會讓學生將所學應用到現實的生活當中，可同時 滿足有趣的學習，以及達到特定的學習目標與成效。Masayuk、Noboru、Katsuhide、
Shinjiro 與 Yutaka (2012)亦說明將學習與遊戲結合可讓學生有更多的動力，並營造 更有效的學習環境。學者指出為了避免增加學生負擔，應設計簡單、易於操作的 遊戲，避免複雜的操作技巧 (Hung et al., 2012)。Miller 與 Robertson (2010)使用 Kawashima 所開發的 Brain Training 作為學生腦力訓練的工具，並發現腦力訓練對 於學生的自尊有正向的效果。Mackey、Hill、Stone 與 Bunge (2011)認為認知功能 之訓練於孩童時期可獲得較大之影響。Hung 等人 (2012)、 Mackey 等人 (2011)，
以及 Miller 與 Robertson (2010)的研究皆針對 7-10 歲的孩童進行腦力訓練，甚至 期望在未來可以增進孩童在學的成績。
綜合上述研究，人類的腦力訓練一直具有高度研究價值，其中孩童的空間能 力更是值得探討。如能在教材設計上結合遊戲的元素，教材應可提高學生的專注 力與達到訓練目標。本研究探討數位心像旋轉遊戲對國小五年級學生學習空間能 力之影響。
第二節 研究目的與待答問題
本研究的目的在檢驗數位心像旋轉遊戲對國小五年級學生之空間能力的影 響。
根據以上的研究目的，提出的待答問題如下:
一、數位心像旋轉遊戲「翻轉小小兵」對國小五年級學生空間能力之影響為何？
二、國小五年級生對使用「翻轉小小兵」進行空間能力訓練的態度為何？
三、學生操作「翻轉小小兵」之學習態度、操作次數與學習表現間之關係為何？
第三節 名詞釋義
一、空間能力
本研究之空間能力僅針對心像旋轉能力，實驗參與者能夠在腦中進行影 像之旋轉，並能夠在腦中想像從不同視角觀察立體圖像時所呈現之視圖。本 研究使用由 Guay (1977)所發展的 Purdue Spatial Visualization Tests 檢驗實驗 參與者之心像旋轉能力。
二、數位心像旋轉遊戲
本研究使用之數位心像旋轉遊戲是指實驗參與者透過操作電腦遊戲「翻 轉小小兵」進行心像旋轉能力學習，遊戲過程可針對遊戲畫面中之影像進行 單軸或雙軸之操作，提供實驗參與者物體不同視角，輔助並引導實驗參與者 進行空間能力之學習。
第四節 研究限制
本研究有下列的研究限制：
一、研究參與者之限制
因研究者非在職教師，受限於人力及物力，故本研究採方便取樣，以台北市 某兩所國民小學共三個班級之五年級學生作為實驗對象。若要將研究結果推論於 其他實驗對象，需再擴大實驗母群體與樣本並做進一步之探討分析。
二、教材內容限制
本研究僅針對空間能力中的心像旋轉能力，因此實驗教材與工具皆針對心像 旋轉能力進行設計，若要將研究結果推論或應用至空間能力之其他子能力，需進 一步探討分析。
三、實驗的限制
本研究需使用電腦設備進行實驗，故需與學校商借可供實驗之課堂與電腦教 室使用時間。經多次與學校協調後，每一個受試班級皆有兩堂課之時間可進行實 驗，並分配於三周內完成。由於未能長時間進行探究，本研究之結果僅能針對接 受短時間之空間能力學習成效和態度進行推論。