第三章 模擬軟體設計與發展
第二節 系統架構
圖 3-2 傳統式模擬架構
學習 目標
網站式 學習一
學習二
概念 模擬
歸納 練習 結果
概念 模擬
歸納 練習 結果
模擬
第三節 系統內容說明
壹、遊戲式模擬說明
遊戲式模擬的過程，依據第二節所述之遊戲模擬架構，及 Alessi 和 Stanley (1991)的範疇與 Prensky (2001)遊戲設計特色和遊戲式模擬系統的設計方式，以角 色扮演的冒險類遊戲方式，進行腳本設計與系統的開發，使用者在遊戲的情境中
圖 3-4 遊戲式模擬之說明畫面
圖 3-5 遊戲式模擬之登入畫面
圖 3-6 遊戲式模擬之外星人登入情境畫面
圖 3-7 遊戲式模擬之引起動機情境畫面
第一階段：槓桿平衡實驗
活動目標：操作槓桿儀器，進行槓桿平衡規則的推論。
遊戲介紹：
如圖 3-8 所示，學習者可以自行操作桌上各種不同的槓桿平衡器，當操作達 到平衡的時候，博士會提醒達到平衡狀態，最後學習者可以做出歸納，並用填數 據的模擬方式進行推論。
實驗一：相同重量、相同距離模擬。當左右兩邊距支點相同距離時，放置相 同重量的砝碼，這時槓桿平衡器會怎麼樣呢？
實驗二：相同重量、不同距離模擬。當左右兩邊距支點相同距離時，左右邊 放置不同重量的砝碼，這時槓桿平衡器會怎麼樣呢？
實驗三：不同重量、相同距離模擬。當左右兩邊的砝碼重量一樣多，但離支 點的距離不一樣長，這時槓桿平衡器會怎麼樣呢？
實驗四：不同重量、不同距離模擬。當左右兩邊的砝碼重量及距支點的距離 接不一樣時，槓桿平衡器要怎麼樣才會平衡呢？
使用者全部操作學習後，就要挑戰外太空的機器人，搶回外星人從博士實驗 詴奪走的實驗室的鑰匙，這鑰匙可以開啟博士的另一個實驗室。
遊戲式練習：如圖 3-9 所示，進行槓桿儀器的操作實驗的練習。讓小朋友複 習之前藉由模擬操作所學習到的知識內容。過關以後可以得到通往下一關的實驗 室鑰匙。
圖 3-8 遊戲式模擬之槓桿平衡實驗模擬畫面
圖 3-9 遊戲式模擬之槓桿平衡實驗練習畫面
第二階段：生活中槓桿應用 一、槓桿原理的學習
活動目標：學會點的判斷、力的判斷、和時的判斷。
遊戲介紹：槓桿原理學習的情境如圖 3-10 所示。生活中槓桿工具被外星人偷到外 太空去了，沒有了這些工具人類將無法完成許多事，外星人將這些工具封印在外 太空的一座城堡內，我這邊只剩下模型。要解開這些封印？必頇非常清楚這些工 具的特性，回答外太空機器人的問題才能解除封印。藉由博士所留下的筆記，使 學習者跟博士一起學習，再去擊倒可惡的外星人。
實驗模擬的畫面如圖 3-11 所示。實驗一：藉由視覺的模擬，判斷不同的點。
生活中槓桿首先要先判斷什麼是支點、施力點、抗力點。實驗二：藉由視覺的模 擬，學會判斷生活中的工具是省力、費力，或者是不省力不費力。實驗三：藉由 視覺的模擬，學會判斷生活中的工具是省時、費時，或者是不省時不費時。
圖 3-10 遊戲式模擬之生活中槓桿應用情境畫面
圖 3-11 遊戲式模擬之生活中槓桿應用槓桿原理模擬畫面
二、槓桿應用的學習
活動目標：學習生活中三種不同類型的槓桿。
遊戲介紹：槓桿應用學習情境如圖 3-12 所示。打開槓桿工具模型的實驗室後，學 習者將依序學習三種不同類型的槓桿，結合前面所學到的槓桿原理，藉由操作模 擬的方式，選擇生活中不同槓桿的工具的支點並操作模擬。
實驗一：第一類型槓桿模擬。模擬工具包含：剪刀、拔釘器、和取炭夾。其 支點在中間，可能省力也可能省時。實驗二：第二類型槓桿模擬。模擬工具包含：
裁紙器和開罐器，其抗力點在中間，省力且費時。實驗三：第三類型槓桿模擬。
模擬工具包含：掃把和小型釘書機，其施力點在中間，費力且省時。使用者全部 操作學習後，就要挑戰城堡裡的紅魔王，如圖 3-13 所示。
遊戲式練習：挑戰紅魔王，搶回外星人從博士實驗詴奪走生活中的槓桿，從 城堡裡的房間和廚房發現所有槓桿的工具，並回答所有問題，打敗紅魔王。
圖 3-12 遊戲式模擬之生活中槓桿應用拔釘器模擬畫面
圖 3-13 遊戲式模擬之生活中槓桿應用遊戲式練習的房間畫面
第三階段：遊戲式總結性練習 活動目標：
總結性的練習槓桿平衡器的實驗結論，和判斷生活中槓桿的工具的問題。
遊戲介紹：
如圖 3-14 所示，最後一關的魔王，是最厲害的藍魔王，打敗他就可以把所有 博士被奪走的工具拿回來。在遊戲練習的過程中，答對或答錯的時候，遊戲中不 同的角色會作出高興或難過的表情，答完每一題後博士會給予回饋，如圖 3-15 所 示，使學習者能自我調整學習的狀態。
圖 3-14 遊戲式模擬之遊戲式總結性練習的挑戰畫面
圖 3-15 遊戲式模擬之遊戲式總結性練習的回饋畫面
第四階段：全部過關畫面 活動目標：
完成所有的學習後。學習者可以得到遊戲的總結回饋。
遊戲介紹：
情境的畫面如圖 3-16 所示，博士會謝謝學習者的幫忙！因為學習者的幫忙，
使得博士對於槓桿的記憶終於恢復了，地球上所有的工具也都拿回來了，學習者 成功的完成此次的搶救槓桿大作戰，博士將會頒發給學習者一張合格證書，如圖 3-17 所示，這張證書是學習者在不同關卡表現的總分，和代表學習者成功過關的 證明。
圖 3-16 遊戲式模擬之全部過關情境畫面
圖 3-17 遊戲式模擬之全部過關取得合格證書畫面
貳、傳統式模擬說明
一、這是槓桿嗎？
學習目標：
1.簡單機械的槓桿原理 2.槓桿平衡器的推理與歸納 3.生活中槓桿的認識
網頁介紹：
如圖 3-19 所示。網頁先由簡單的問題，讓小朋友思考這些問題，並與自己所 學過的知識做連結。螞蟻如何舉起西瓜？阿基米德如何用一根棍子舉起地球？要 知道這些問題答案之前，要先學會槓桿原理。
圖 3-19 傳統式模擬之槓桿問題引起動機畫面
二、平衡實驗室！
學習目標：
了解槓桿的基本規則。並且使用槓桿平衡器來做歸納討論。槓桿平衡實驗只 和距離與重量有關係，和物體體積的大小和懸掛高低無關。
網頁介紹：
網頁的學習畫面如圖 3-20 所示。學習者必頇先操作在簡單平衡實驗室會學到 的知識內容，並作出各個不同單元的簡單歸納描述，在進行操作實驗。例如：實 驗一的模擬，學生將先進行拖拉的實驗，將砝碼拖到槓桿上面，並觀察其結果記 錄於學習單上，最後由學習單上記錄的結果進行推論，在進行填入數據的模擬方 式進行模擬，最後網頁中會呈現正確的推論。
有下列四種不同實驗狀態，學生會經過操作式的模擬，接著進行推論最後進 行驗證。實驗一：相同長度、相同重量。操作時槓桿會怎樣變化？實驗二：相同 長度、不同重量。操作時槓桿會如何變化？ 實驗三：不同長度、相同重量。操 作時槓桿會如何變化？ 實驗四：不同長度、不同重量。操作時槓桿會如何變化？
三、平衡詴身手！
學習目標：
學生做出的判斷，判斷槓桿平衡器的正確狀態。
網頁介紹：
網頁的練習畫面如圖 3-21 所示。學生將所到的推論結果應用到平衡詴身手的 網頁式測驗中，學習者的作答情形將得到回饋，答對就往下一題，答錯的話則會 給予學生再次嘗詴的機會，當連續答錯兩次則會給予學生正確答案的回饋，答完 所有的題目學生將得到一個總分的分數，學生在過程中可以重複進行練習。
圖 3-21 傳統式模擬之平衡詴身手練習畫面
四、生活槓桿記？
學習目標：點的判斷、力的判斷、時間的判斷。
網頁介紹：
首先必先要學會槓桿的基本原理。包含：點的判斷、力的判斷、時間的判斷。
什麼是支點、施力點、抗力點？槓桿的工具，首先需要判斷各種不同的點，。
支點(如圖 3-22 所示)、施力點、抗力點。
什麼是省力、費力、不省力不費力？當在操作生活中槓桿工具的時候，要如 何判斷工具是省力、費力、不省力不費力？這時候就要作力的判斷。
什麼是省時、費時、不省時不費時？
當在操作生活中槓桿工具的時候，要如何判斷槓桿工具是省時、費時、不省時不 費時？這就要去分辨省時、費時。
圖 3-22 傳統式模擬之生活槓桿記的槓桿原理模擬畫面
五、生活練功坊！
學習目標：
可以學會第一類型槓桿、第二類型槓桿、第三類型槓桿。應用不同類型槓桿 的"點"的判斷、"力"的判斷，和"時"的判斷不同類型的槓桿的關係。
網頁介紹：
藉由選擇不同類型槓桿的工具，如圖 3-23 所示，進行選擇支點的操作模擬，
最後統整不同類型省力費時、費力省時的槓桿規則。第一類型槓桿，為生活中支 點在中間的槓桿工具。第二類型槓桿，為生活中抗力點在中間的槓桿工具。第三 類型槓桿，為生活中施力點在中間的槓桿工具。
圖 3-23 傳統式模擬之生活練功坊的槓桿類型模擬畫面
六、密技實戰篇！
學習目標：
練習不同的生活工具的"點"的判斷、"力"的判斷、"時"的判斷！
網頁介紹：
挑戰生活中不同類型的槓桿，如圖 3-24 所示。判斷支點、施力點、抗力點；
判斷省力、費力、或不省力不費力；判斷省時、費時、或不省時不費時。
圖 3-24 傳統式模擬之密技實戰篇練習畫面
七、槓桿大挑戰？
學習目標：
總結性的練習槓桿平衡器的實驗結論，和判斷生活中槓桿的工具的問題。
網頁介紹：
讓小朋友藉由總結性的練習，如圖 3-25 所示。練習之前所學過的所有知識概 念，並且從練習中可以得到回饋。
讓小朋友藉由總結性的練習，如圖 3-25 所示。練習之前所學過的所有知識概 念，並且從練習中可以得到回饋。