行動益智遊戲應用於學習曲線之策略研究

行動益智遊戲應用於學習曲線之策略研究

* 溫嘉榮、** 郭勝煌、*** 黃建豪 * 樹德科技大學資訊管理系教授 ** 國立高雄師範大學工業科技教育學系博士生 *** 樹德科技大學資訊管理系碩士生 壹、前言 長久以來，遊戲一直是人類用來享受樂趣、紓解壓力的重要工具；而拜電腦 科技的進步所賜，電腦遊戲也在人類社會中佔有一席之地，而電腦遊戲可以引發 玩家的學習動機(朱峻宏，2006)，本研究將益智遊戲設計於行動電話裡，透過「寓 教於樂」的方式探討學習者的學習曲線特性，並以在職進修班 30 位學員為施測 對象，藉以瞭解其學習期間的行為變化。經施測之後發現學習曲線特性屬於「負 加速變化」的佔 70%、屬於「正加速變化」的佔 20%、屬於「正負加速變化」的 佔 10%，其中在正負加速變化學習曲線裡出現平台現象則有 2 位學習者。為確認 所有學習者的學習曲線是否符合其學習期間行為變化的累積效果，先以深度訪談 法訪談學習者在使用行動益智遊戲的情形，再輔以三角校正法進行交互檢證，以 求研究結果能夠更為詳實精確。經施測之後得到三項結論，以提供研究單位參考。 貳、行動益智遊戲 一、行動學習(Mobile Learning) 行動學習是一種學習，它是透過行動運算裝置來實施的(Quinn, 2000)，它 是行動技術與數位學習的結合，讓學習者能透過行動電話(Mobile Telephone)或 個人數位助理器(PDA)隨時隨地接受教育(Harris, 2001)，學習適合的活動與內 容，以獲得行動學習的便利性、權宜性、立即性(蘇怡如、彭心儀、周倩，2004)， 它是一種藉由行動設備的幫助，讓學習者能夠在任何地點與任何時間實施學習 的動作，其所使用的設備必須能夠有效表現出學習的內容，並能夠提供教學者 與學習者雙向的交流(Dye, 2003)，行動學習不只是一個電子設備，它是具有可 移動性的(Shepherd, 2001)，其最大的優點在於增進學習績效的潛力，經由行動 裝置將使學習的範疇更加廣闊，因此，行動學習可視為數位學習的延伸，而提

供更多的即時(Just In Time, JIT)學習的機會(Kossen, 2001)，在此學習環境之下， 行動學習能運用成功，不單單只是仰賴科技發展與支援，教育學者有必要設計 相關教學法、營造相關環境來提昇學習效能，瞭解相關學習理論有助於獲得最 佳的教學與學習成效(Tom, 2005)。行動學習更是一種建立在遠距教學與數位學 習的基礎上，將遠距教學與數位學習做更進一步的擴充延伸(Keegan, 2002)，由 行動學習在國外的案例探討中發現，將行動科技運用在教育上，可分為(1)創新 教材：包括探索學習、合作學習、一般軟體應用、科技內涵學習；(2)輔助傳統 教學：包括促進學習成效、取代舊有工具(張國恩等人，2004)。因此，在此學 習環境裡，並不強調學習者於行動中學習，而是到達目的後的個人學習環境， 此學習環境包括個人的學習紀錄及學習資訊管理等等(陳文瑞，2000)，將資訊 科技工具靈活應用於生活之中。 二、益智遊戲(Puzzle Game) 具有教學意義的電腦遊戲，應具備有挑戰性、幻想性、趣味性等特性(鄭 凱育，2000)，樂趣化的教學重點在於設計課程多樣化，以吸引與引導學生的 注意與參與的動機，讓學生主動願意去學習而達到寓教於樂的目標(詹富鈞、 王元聖，2007)，在遊戲分類當中，益智類遊戲重視遊戲者在過程中思考、應 變的訓練，常見內容包括棋藝、橋牌、配對、俄羅斯方塊等(楊鎮豪，1998； 鄭凱育，2000；董家豪，2001；林誼杰，2003；朱峻宏，2006)，在玩遊戲的過 程裡，亦能幫助學習者發展思考技能(Seonju, 2002)，然將遊戲理論設計成輔助 教學的教育性電腦遊戲時應注意：(1)遊戲的功能是引起學習者的學習興趣，而 非學習的重點。(2)依據學習內容的程度來設計，簡易適中以符合學習者程度。 (3)根據學習者的學習基礎與技能，設計適中的各階段練習目標與活動，以增強 學習經驗(黃慧美，2002)，如迷宮、踩地雷、倉庫番、貪食蛇、孔明棋、小精 靈、華容道等，皆運用2D平面格子系統做成的益智遊戲(榮欽科技公司，2003； 吳明展，2003)，由此可知，將益智遊戲融入於教學過程之中，可引起學習者 的學習動機，進而幫助其思考能力。 參、學習曲線(Learning Curve) 學習曲線(Learning Curve)是由Wright於1936年以Straight-Line模型提出，Wright

減少20%，亦即，完成第2個產品所需要的作業時間是第1次的80%，第4次所需要 的工時是第2次的80%依此類推，此情形就稱為有80%的學習率，或稱為有20%的 進步率(Wright，1936)。學習曲線多用於預測方面的應用，預測學習表現的關鍵 指標，並且可以提供學習率、學習表現的訊息(Newell, Rosenbloom & Laird, 1989； 盧彥夫，2004)。 若將學習的情形，在座標軸上以橫軸代表練習的次數(期間或累積產量)，縱 軸代表學習的效果(工時、成本、不良率或效率)，所繪出的圖形稱之為「學習曲 線」，它除了可以表示學習期間行為變化的累積效果，還可以顯示個人或組織的 成就水準(Level of Achievement)(陳宏仁，2003；鄭永燦，2007)，學習曲線分為狹 義與廣義上的解釋：狹義上指員工個人的學習進步情形，以方法時間衡量(Methods Time Measurement, MTM)模式分析所得之學習曲線即為典型代表；廣義上則指整 個組織或企業內生產作業進步的現象，即包括了生產方法的改善、裝置的改良、 管理規劃及技術的革新，融合生產線上及非生產線人員的努力而達成目標(Wu, 1978)，學習曲線是由學習效果所描繪出之圖形，在學習期間常會因學習者的心 理因素、生理因素或外在學習情境改變的影響，使得學習效果無法呈現很穩定的 狀態，因此學習曲線會呈現出以下幾種特性(苗延仁，1986；張春興，2001；陳宏 仁，2003)。 一、正加速變化 剛開始時進步較慢，以後則逐漸增快，即為正加速變化，如圖 1 之(1)所示， 舉凡技能方面的學習或初始無經驗可供利用時，則較易產生此種特性，其可能 原因為：(1)初學時缺乏心理準備，動機較為薄弱。(2)初始階段所學習的作業 比較複雜。(3)學習者受到以往作業習慣的干擾。 二、負加速變化： 剛開始時進步較快，之後的進步幅度逐漸減緩，即為負加速變化，如圖 1 之(2)所示，其可能原因為：(1)學習者在初學階段興趣濃厚，注意力比較集中。 (2)許多作業在學習之前已有經驗，所以初始階段的進步較快，亦即發生學習遷 移的效果。(3)有些訓練過程往往是由淺而深、由簡而難，所以在初學時進步較 快。

三、正負加速變化 倘若開始作業時，所學習的內容較難，初時的進步慢，而後增快，呈正加 速變化；經繼續練習後，速度又趨於緩慢成負加速，此即為正負加速曲線，如 圖 1 之(3)所示，或稱為 S 型曲線，同理，學習內容在初始階段時較為簡易，所 以開始時呈現負加速，爾後又轉為正加速，此亦屬正負加速曲線。 圖1. 學習曲線特性 四、學習曲線的平台現象(Plateau) 由於學習曲線效應的來源很多，對某一特定來源所造成的學習效果是有限 的，當學習進步到一定程度後即不再進步，使得學習曲線變得平緩，此現象稱 為「平台現象」或「學習高原」，此現象是在學習歷程中，學習的動機減弱、 訓練的方式不當、或是人類心理的限度所造成的學習速度不同的變化，如圖 2 所示。 圖 2. 學習曲線的平台現象 肆、系統實作 一、JAVA 程式語言

JAVA 程式語言是在 1991 年由昇陽(Sun)公司的 Patrick Naughton、Mike Sheridan 和 James Gosling 成立一個叫做綠色小組(Green Team)所創造，其主要目

學習效果 練習次數 (1)正加速變化 學習效果 練習次數 學習效果 練習次數 (3)正負加速變化 學習效果 練習次數 (2)負加速變化

標是要發展一種分散式系統架構，使其能在消費性電子產品作業平台上執行， 因全世界第一個全球資訊網瀏覽器─Mosaic 於 1993 年誕生，Java 就以它優異 的功能，在全球資訊網的平台上撰寫高互動性的網頁程式─Applet，昇陽公司 並於 1995 年正式對外發表 JAVA 發展套件(Java Development Kits, JDK)。 (Byous,1998；陳台譯，2004；科技資訊網，2007)。

二、JAVA API 簡介

JAVA 應用程式設計介面(Application Programming Interface, API)，又稱為類 別函式庫，在平台套件上分成四大類：(1)J2SE(Java 2 Platform, Standard Edition)。 (2)J2ME(Java 2 Platform, Micro Edition) 。 (3) J2EE(Java 2 Platform, Enterprise Edition。(4)Java Card。其中 J2SE 主要針對在消費性電子產品以及嵌入式系統所 發展的 Java 版本，它包含一個虛擬機器和一組適合在消費性電子產品以及嵌 入式系統中使用的應用程式介面。 三、MIDlet 的構成 是Java行動電話應用程式執行單位，其中字首MID表示「Mobile Information Device」，字尾的「let」則是代表小的意思，合起來就是小型的移動資訊裝置程 式之意，它包含了程式在運作時所需的支援類別檔、資源檔等。MIDlet組合 JAR(Java ARchive) 與 JAD(Java Application Descriptor) 來 運 作 ， 行 動 電 話 的 JAM(Java Application Manager)一開始就是將這個檔案讀進來後才啟動MIDlet 的。 四、設計具學習曲線的益智遊戲 (一)設計流程圖 本研究使用 JAVA 程式語言內的 J2ME，將拼圖益智遊戲設計於行動電 話內，並以利用模擬器來驗證 MIDlet 程式的邏輯與功能是否正確，若功能 正確，則移植到行動電話內讓學習者使用。行動益智遊戲在開始之前，會要 求學習者輸入帳號，帳號正確後即進入遊戲畫面開始進行遊戲，當遊戲結束 時，系統會依照遊戲者的帳號，儲存遊戲時間與分數，並判斷記錄是否累計 10 次，若達 10 次記錄，行動電話即繪製學習者的學習曲線並顯示給學習者 瞭解自己的曲線特性；若未達 10 次記錄，即詢問是否再玩一次，若遊戲者 還要再玩一次則重回到遊戲剛開始的畫面，程式設計流程圖如圖 3 所示。

圖 3. 行動益智遊戲設計流程圖 (二)拼圖規格 拼圖規格為縱橫各 4 格、總計 16 格，數字由 1 到 15，在拼圖板裡空出 一格，以讓遊戲者將 1 到 15 的數字自由地移動，遊戲者必須依照由上而下、 由左而右的順序排列在一起為目的，並測量時間予以登錄以作為學習曲線 之用，如圖 4 所示。 圖 4. 拼圖益智遊戲規格 (三)操作畫面流程 學習者進入行動益智遊戲之後的畫面流程，依序為輸入帳號與密碼、開 始玩拼圖板益智遊戲、排列完成及系統自動描繪學習者對此遊戲的學習曲 線，以及將程式嵌入到行動電話的實體圖，如圖 5 由左至右所示。

圖 5. 操作畫面流程(由左至右) 五、測試結果 本研究以在職進修班30位學員為施測對象，其中28位男生、2位女生，平 均年齡在45歲，高中(含)以下學歷佔60%、大專(含)以上學歷佔40%，研究時間 自2007年9月至11月總計施測10次。施測之前先說明遊戲規則，再講解操作方 法，讓施測者完全瞭解行動益智遊戲的玩法及各按鈕的操作使用，以降低操作 問題的發生。經施測之後發現學習曲線特性屬於「負加速變化」的佔70%、屬 於「正加速變化」的佔20%、屬於「正負加速變化」的佔10%，其中在正負加 速變化學習曲線裡出現平台現象則有2位學習者，本研究為確認所有學習者的 學習曲線是否符合其學習期間行為變化的累積效果，先以深度訪談法訪談學習 者在使用行動益智遊戲的情形，再輔以三角校正法(Triangulation)(Denzin & Lincoln, 2003)進行交互檢證，以求研究結果能夠更為詳實精確。 伍、結論與建議 一、結論 本研究將益智遊戲設計於行動電話裡，透過「寓教於樂」的方式探討學習 者的學習曲線特性，藉以瞭解其學習期間的行為變化，經施測之後得到三項結 論，這與先前文獻的研究結果相符合： (一)有 21 位學習曲線特性屬於「負加速變化」，研究發現學習者對行動益智 遊戲內容抱持著濃厚的興趣，一開始不斷地嘗試以不同的拼圖路徑方式完成

拼圖，以爭取較高的分數，但隨著次數的增加，學習者均能維持一定的學習 效果。 (二)有 6 位學習曲線特性屬於「正加速變化」，研究發現學習者由於對行動 益智遊戲的操作不甚瞭解，以及行動電話的螢幕與按鈕太小，致使在移動拼 圖板時，常發生反向移動，剛開始的進步較慢，但隨著對遊戲按鈕操作的靈 活，其學習效果亦隨之提高。 (三)有 3 位學習曲線特性屬於「正負加速變化」，研究發現學習者剛開始施 測時，對行動益智遊戲很有興趣，隨著拼圖板可移動的空間有限，學習者玩 到最後呈現力不從心現象，直到學習者找到新的拼圖路徑來完成拼圖，才將 學習效果提高。 二、建議 本研究為探索性研究，初期以在職進修班的學員為研究對象，為使本系統 更臻完善，對後續研究者而言，建議採用準實驗研究法，將研究對象分成對照 組及控制組，針對學習者的學習行為和學習動機及學習前與學習後的問卷加以 分析，期能更客觀取得學習者的學習曲線，以提供研究單位參考。 參考文獻 朱峻宏(2006)。不同思考風格者對電腦遊戲特質偏好之研究。國立中央大學網路 學習科技研究所碩士論文，未出版，桃園。 吳明展(2003) 。Visual Basic 遊戲程式設計。台北：文魁資訊。 林誼杰(2003)。電玩成癮傾向及其相關因素研究。中原大學心理系碩士論文，未 出版，桃園。 科技資訊網(2008)。Java 的過去、現在及未來。2008 年 2 月 1 日，取自： http://cgi.taiwan.cnet.com/jpc/sp1-1.htm。 苗延仁(1986)。學習曲線在少量製造成本上的應用。國立台灣科技大學工程技術 研究所碩士論文，台北。 張春興(2001)。現代心理學。台北：東華書局。 張國恩、宋曜廷、陳平福、侯惠澤(2004)。國外行動學習案例探討。行動學習之 數位內容建置及運用技術研究研討會論文集，國立台灣師範大學。

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