體驗式學習

本節將分別就「做中學之意涵」、「體驗式學習之範疇」及「體驗式學習在數 位遊戲的應用」分別進行探討：

壹、做中學之意涵

Dewey (1938)提出「做中學」(Learning by Doing)的體驗學習理論，強調在經 驗中學習的重要性，要了解經驗中的本質，需要透過對經驗的經歷與試驗結合。

並且主張將各種經驗融入傳統的教育型態中，其要點包括：(1)在經驗中學習的重 要性；(2)以學習者為中心的學習；(3)經驗的教育價值；(4)反思在學習過程中的重 要性。Dale (1969)提出「學習金字塔」(Cone of Learning)理論，學習者會因為學習 方式的不同而有很大的差異。以聽講此種被動的方式學習兩週後記得的只剩下百 分之五，如果學生有機會以教別人或以實際操作的方式學習，學習效果高達百分 之七十五以上，可見「做中學」在學習的效果。

以下將「體現認知」(Embodied Cognition)、「額外感覺通道理論」(Additional Sensory Channel Theory)與「認知表徵」(Cognition Representation)的觀點敘述透過 實際操作具體物的重要性：

一、體現認知

體現認知是以個體的生理條件當作基礎，探討個體訊息處理的運作是如何受 到心智之外的訊息所影響，也就是說體現認知強調抽象概念學習時，透過動手操 作、身體動作等個體與真實世界互動的重要性(Barsalou, 2008; Wilson, 2002)。

Barsalou (2008)定義了體現認知中認知的本質為「感受」，這代表任何觀念的理解 都是基於身體感受的經驗。

Johnson (2008)表示知識的特質來自於身體的本質，其意義不僅僅在於個體運 用身體以進行思考推論，更重要的是，進行推論的過程與架構來自於感受的細節。

換句話說，是從感受與環境互動形成的意涵，來理解這個世界。因此體現認知在 教育上的意義為任何個體與真實環境的互動都默默地提供現實環境中的現象或 是系統如何運行的感受知識(Zacharia, 2015)。舉例來說，兩人在玩傳接球時，不需 要準確的計算任何影響球行進的因素：摩擦力、距離、空氣阻力等，就可以知道 需要用多少力氣將球傳到對方的手套中。

Han 與 Black (2011)表示透過動手具體操作可以創造一個知覺錨點，為其在學 習概念前提供一個穩固的認知基底，如此一來學習者對於概念能有更好的理解。

同時，Han 與 Black (2011)也表示具體操作依據感受經驗而創造了多元表徵 (Multimodal Representation)是在體現認知中一重要內涵，因為透過多元表徵中的 各式經驗幫助學習者往後的學習。

二、額外感覺通道理論

額外感覺通道理論是基於工作記憶(Working Memory Theory)理論與認知負荷 理論(Cognitive Load Theory)而來，其理論也強調工作記憶之功用。以自然科實驗 為例，在動手操作實驗時雙手的觸覺回饋提供了一種額外的感覺通道，學習者因 此在操作中可以獲得更多關於學習材料的額外資訊(McNeil & Jarvin, 2007)。

額外感覺通道其中一個好處為引發一種卸載認知(Offloading Cognition)的機 制，降低學習者於工作記憶的認知負荷，因此也可輔助學習者對於更複雜之概念 的發展(Manches & O'Malley, 2012)。在此機制中，視覺、聽覺和觸覺等皆各自擁 有其通道，將資訊分散在各個通道中(Wilson, 2001)。

三、認知表徵

「表徵」是指學習知識過程中，學習者用具體操作物、圖形、抽象符號等各 種不同方式來內化知識，並藉由內心轉換後呈現具體的想法(Heddens, 1984)。而

Bruner (1966)將個體對外在事物，經知覺將外在事物內化至心理的過程，稱 作認知表徵(Cognitive Representation)。個體隨年紀表徵方式不同分為三階段：(一) 動作表徵(Enactive Representation)：靠具體動作來獲得知識。(二)形象表徵(Iconic Representation)：經由記憶中對物體的心像(Mental Image)，或依靠圖形、圖像等方 式獲得知識。(三)符號表徵(Symbolic Representation)：運用符號、語言、文字為依 據，不必依靠圖形或動作協助，以邏輯推理相關事物的求知或解決問題的方式。

Piaget (1977)認為透過操作經驗，可以幫助將知識內化，故 Bruner 雖將認知的發 展分為三個階段，但在教學時，他主張應注重表徵的應用並根據學習者智力發展， Experience，CE)、反思觀察(Reflective Observation，RO)、抽象概念(Abstract Conceptualization，AC)和主動驗證(Active Experimentation，AE)四個循環性的學習 階段，此四個階段是連續、隨時發生，且會影響未來的經驗。以下分別就四個循 環性的學習階段做說明：

1.具體經驗：透過真實世界環境或日常生活情境之模擬，將學習內容融入其中，

使學習者可以自行建構知識。

2.反思觀察：提供各種資訊與事件促進學習者深入思考經驗的歷程與內涵。

3.抽象概念：學習者將具體經驗與反思觀察兩階段所經歷到的事件，透過自行的 理解與統整，進而轉化為知識。

4.主動驗證：學習者整理出學習概念後，藉由自動檢測來確認概念的正確性，並 將其延伸應用於新的情境上。

由上述可知，體驗式學習循環以「做中學」為基礎，以學習者的具體經驗開 始，透過觀察與反思將經驗轉換成抽象概念並藉由主動驗證後再創造新的具體經 驗，以不斷重複此循環建構知識。

有研究以大學生為實驗對象，利用實體操作七巧板，透過翻轉、組合創造樣 式，並觀察七巧板樣式的組合，提升數學表現與空間能力(Thompson, 2013)。另有 研究以融入生活文化內涵的方式，使原住民學生操作數學教具，其一教案中請學 童使用十個一單位的積木與一條時單位的積木，利用此積木排出正確的十進位數 字，確實可以提昇國小低年級學生對於數學的興趣與數學抽象概念的成效(郭佩 宜, 2007)。Mickelson、Canton 和 Ju (2011)在研究中探究大學學習者體驗利用身體 的動作紀錄於螢幕產生樣式，並從樣式中觀察幾何的排列抽象概念，提升學生對 於探究數學幾何的動機。亦有研究利用摺紙活動分別探討國中生透過摺紙是否提 升幾何推理能力與在尺規作圖上的效益(陳聖別, 2012; 吳嵐婷, 2013)。

透過具體操作數學不僅能有效幫助學習者動機的提升，也同時呼應Gallagher (2015)所提到，利用操作式數學在代數與空間等數學單元扮演重要的角色。

參、體驗式學習融入數位遊戲的應用

然而 Baird、Fensham、Gunstone 與 White (1991)提出，學習者透過實體操作

關卡的設計及任務的引導下建構知識，將對於學習者的學習成效與動機有正向的 影響。

以下對體驗式學習結合數位遊戲之教學實驗進行介紹：鄭嘉鴻(2014)透過拯 救光光村村民的故事，以凸透鏡與蠟燭的實體操作讓國中學習者打造光光槍建立 具體概念，並以虛實整合的方式協助學習者觀察與反思光成像的概念，利用程式 中的鷹架策略引導學習者在學習單整合抽象概念，最終以操作的方式讓學習者再 次主動驗證，有助於自然科學的學習。廖邦捷(2014)透過操作化學實驗的方式學 習電化學反應概念結合打造鋼鐵人之數位遊戲活動，以數位學習之動畫呈現出化 學反應中無法用肉眼觀察到的微觀現象將化學反應的抽象概念具體化，有助於化 學的學習。任欣垚(2012)利用星海爭霸讓學生扮演虛擬角色體驗國小質因數概念 學習，透由遊戲中學習任務的指引、虛擬角色所給予的資訊促進反思、並以選擇 題的方式建立正確抽象概念，及最後給予類似任務讓學習者主動驗證，能夠有效 幫助學習者進提升學習成效。

故本研究欲透過讓學習者於故事情境下動手操作實體教具，具體感受數列的 規律，並且搭配數位遊戲提供學生操作時所需的虛擬資訊以輔助學習。學習者在 操作後，依提供的步驟提示，運用先前的操作經驗，觀察數列前後項的差值，並 推論出數列前後項的遞迴關係。並依照遊戲中的引導策略，促使學習者統整在遊 戲任務所經驗到的概念，完成數學一般式轉換，再透過立即回饋的方式，以形成 性測驗驗證此階段中所建立的觀念是否正確。經由體驗式學習循結合不同數位學 習環境之遊戲提升學生在數學學科上遞迴單元的學習成效與動機。