應用Android行動設備於國小數學科補救教學之系統設計

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(1)國立臺中教育大學數位內容科技學系碩士在職專班碩士論文. 指導教授：陳鴻仁. 博士. 應用 Android 行動設備於國小數學科補救教學之系統設計 An E-learning System Design of Math Remedial Programs in Elementary Schools by Using Android Mobile Devices. 研究生：許家彰. 撰. 中華民國一百年六月.

(2) 誌謝隨著口試的結束，宣告著畢業的日子即將到來，此刻的心情既高興又激動，回首這三年求學的時光，我想最值得感謝的人，就是我的指導教授—陳鴻仁老師，從論文題目的訂定、研究架構的確立、研究方法的使用、論文的格式撰寫，到最後研究結果的統計分析，老師循循善誘、不厭其煩，一步一腳印，耐心的帶領著我逐步完成論文。對老師，我有著無限的感激。感謝口試委員黃悅民教授與黃武元教授，在百忙中撥空審閱拙作，並在口試過程提供寶貴的意見及修正的方向，使本論文的理論基礎及研究方法，能更嚴謹、更具參考價值。謝謝同窗好友兆全和慧婷的鼎力相助，你們適時的推我一把，不吝於分享你們寶貴的經驗，讓我這條路走起來順暢不少。謝謝佩真學妹和婉菁學妹，還好有你們的陪伴，讓我不致感到孤單，有你們真好！最後，我要謝謝我那群可愛的孩子們，謝謝你們對老師的包容與配合，老師和你們一樣，順利畢業了！讓我們繼續往下一個目標邁進。. 許家彰謹誌於民國一百年六月. I.

(3) 中文摘要本研究嘗試應用現今最流行的 Android 行動設備，建置補救教學系統，學生的學習將更有彈性，不再束縛於時空的限制。本研究參考 Garris 所提出的數位遊戲式學習模型(Input-Process-Outcome Game Model)，將枯燥乏味、反覆的數學練習，轉換為具挑戰性、娛樂性、有聲光效果的數學遊戲，學生在做完前測的試題，系統會分析學生的評量結果，針對學生較弱的數學概念，從遊戲資料庫中挑選適當的遊戲，提供學生以 Android 行動設備上網練習。使用本系統實施補救教學的學生，經由統計分析後發現，實驗組學生使用補救教學平台的學習成效優於不使用補救教學平台的學生，高資訊能力學生的學習成效優於低資訊能力的學生。經過問卷調查之後，大部分學生對於本補救教學平台，大多持正向肯定的態度，在系統整體環境、補救教學的滿意度，有 75%的學生表示滿意，尤其在遊戲的設計與內容方面，有高達 83%的學生表示滿意，並認為此種學習方式可以增進學習動機，學習方式比較多元、便利，互動更為密切。. 關鍵字：Android 行動設備、補救教學、行動學習. II.

(4) Abstract The study attempts to use the most popular Android mobile devices to build remedial program system which can make learning more flexible and mobile for students. It uses input-process-outcome game model offered by Garris, which converts boring, repetitive math exercise to challenging, entertaining and animating one. After finishing pre-tests, the system will evaluate the students’ performance; find out their weak math concepts and pick suitable games providing the students to practice by using Android mobile devices. According to analyzing statistically, the students who use this remedial-program platform get better grades in math than the ones who don’t use this platform. After querying by questionnaires, most students are in favor of the platform. 75% of the students satisfy with the overall system; especially 83% of the students satisfy with the design and content of the games. They consider this learning way can enhance learning motivation; make learning more variable, convenient and interactive.. Keywords: Android mobile devices, remedial program, mobile learning. III.

(5) 目錄誌謝 ....................................................I 中文摘要 ............................................... II Abstract .............................................. III 表目錄 ................................................. VI 圖目錄 ................................................ VII 第一章序論 .............................................1 第一節第二節第三節第四節. 研究背景.................................................1 研究動機.................................................2 研究目的.................................................2 研究範圍與限制...........................................3. 第二章文獻探討 .........................................4 第一節第二節第三節第四節. 第三章. 系統分析與設計.................................. 23. 第一節第二節第三節第四節第五節第六節. 第四章. 遊戲學習.................................................4 行動學習.................................................9 補救教學................................................12 Android 作業系統 ........................................17. 系統分析................................................23 系統設計................................................25 系統發展模式............................................29 遊戲設計理論............................................31 遊戲設計說明............................................32 系統評估................................................34. 研究方法 ....................................... 36. 第一節研究工具................................................36 第二節研究流程................................................47 第三節資料處理與分析..........................................49. 第五章. 研究結果與討論.................................. 51 IV.

(6) 第一節第二節第三節第四節. 第六章. 有效樣本................................................51 實驗組與對照組在學習成效的分析..........................51 高資訊能力組與低資訊能力組在學習成效的分析..............53 補救教學平台滿意度調查..................................56. 結論與建議 ..................................... 60. 第一節結論....................................................60 第二節建議....................................................61. 參考文獻 ............................................... 62 中文部份.......................................................62 英文部份.......................................................64. 附件一. 數學成就測驗前測試題 ............................ 66. 附件二. 數學成就測驗後測試題 ............................ 67. 附件三. 補救教學平台滿意度調查問卷 ...................... 68. 附件四. 數學成就測驗前測試題（預試） .................... 69. 附件五. 數學成就測驗後測試題（預試） .................... 72. V.

(7) 表目錄表 2-1 表 2-2 表 2-3 表 2-4 表 4-1 表 4-2 表 4-3 表 4-4 表 4-5 表 4-6 表 5-1 表 5-2. 遊戲學習研究彙整 .............................................8 行動學習相關定義彙整 ........................................10 行動學習相關研究彙整 ........................................13 補救教學的課程類型與正式課程的比較彙整 ......................14 鑑別度指數的判斷依據 ........................................37 數學成就測驗前測預試試題分析 ................................37 數學成就測驗後測預試試題分析 ................................38 數學成就測驗前測預試試題雙向細目表 ..........................39 數學成就測驗後測預試試題雙向細目表 ..........................39 數學成就測驗專家效度之專家名單 ..............................40 實驗組與對照組數學成就測驗前、後測敘述統計一覽表 ............52 組內迴歸係數同質性檢定 ......................................52. 表 5-3 單因子共變數分析 ............................................53 表 5-4 低資訊能力組與高資訊能力組數學成就測驗前、後測敘述統計一覽表 54 表 5-5 組內迴歸係數同質性檢定 ......................................55 表 5-6 單因子共變數分析 ............................................55 表 5-7 補救教學滿意度調查結果.......................................57 表 5-8 補救教學平台的建議或感想摘要表...............................58. VI.

(8) 圖目錄圖 2-1 沉浸模型的八種組合關係 .......................................5 圖 2-2 同化與調適運作圖 .............................................6 圖 2-3 精熟學習法的教學過程 ........................................15 圖 2-4 Android 系統架構圖...........................................19 圖 2-5 Activity 生命週期............................................21 圖 3-1 系統架構圖...................................................25 圖 3-2 身分認證流程圖...............................................26 圖 3-3 線上測驗流程圖...............................................27 圖 3-4 使用 Android 行動設備進行遊戲學習流程圖.......................28 圖 3-5 漸增模型架構圖...............................................30 圖 3-6 數位遊戲式學習模式...........................................31 圖 3-7 遊戲首頁畫面.................................................32 圖 3-8 遊戲進行畫面.................................................33 圖 3-9 遊戲結束畫面.................................................34 圖 3-10 實驗設計圖..................................................35 圖 4-1 登入畫面.....................................................42 圖 4-2 選擇考試科目畫面.............................................42 圖 4-3 線上測驗畫面.................................................43 圖 4-4 測驗結果畫面.................................................43 圖 4-5 遊戲連結畫面.................................................44 圖 4-6 遊戲主畫面...................................................44 圖 4-7 遊戲進行畫面.................................................45 圖 4-8 遊戲進行畫面.................................................45 圖 4-9 遊戲結束畫面.................................................46 圖 4-10 學生實際上機畫面............................................46 圖 4-11 學生實際上機畫面............................................47 圖 4-12 研究流程圖 .................................................49 圖 5-1 實驗組性別比例 ..............................................56 圖 5-2 實驗組學生每天花在數學功課上的時間長條圖 ....................56 圖 5-3 實驗組學生每天在家裡花在電腦上的時間長條圖 ..................57. VII.

(9) 第一章序論本章共分為四節，第一節為研究背景，第二節為研究動機，第三節為研究目的，第四節為研究範圍與限制。. 第一節研究背景 Google 在 2007 年發佈 Android 行動設備軟硬體平台，而 Android 行動設備最大的優勢，就是它可以直接支援 Google 向來廣受大眾青睞的線上服務，如： Google Map、Google 遠端帳號登入、Google 應用程式。其次，相較於其他廠牌智慧型行動設備的昂貴與封閉性，便是它的免費與開放性，全球的行動設備製造商可以任意採用 Android 作業系統，而不需付費給 Google。因此，在 Google 加入角逐行動設備市場後，使得行動設備的製造成本大幅的降低，在可見的未來，智慧型行動設備勢必會跟現在手機一樣的普及(楊文誌,2010)。目前市面上的智慧型 Android 行動設備已廣泛的應用在社交網路、娛樂和商業上，並不斷開發出具創意、實用性十足的應用程式，帶給使用者生活上更多的便利，而國內也有很多深具學術價值的相關研究，例如：利用 Android 行動設備內建的加速度感測器，收集使用者的運動狀態及交通運輸模式，發展出一套個人熱量紀錄器，並提供簡單的統計圖表，讓使用者知道每天的活動量及其所消耗熱量，作為使用者實施減重健康照護時的有效輔助工具 (楊煜傑,2009)。利用 Android 行動設備作為視障者的行動導引裝置，結合 RFID 技術，並探討不同語音及震動之組合模式，幫助視障者外出時能迅速、直覺地做個人定位，推廣無障礙空間(洪子喬,2010)。結合 Moodle 教學平台，以 Android 行動設備進行數位學習，學習者使用 Android 行動設備選擇學習適合的數位教材，每當數位教材課程結束後，便會進行隨堂測驗，學生分數須達及格標準，才能進行下一章節的課程，落實 E-Learning 的教學方式(廖士儀,2009)。應用擴增實境技術(Augmented Reality)，開發在行動電話上的遠距教學系統，不需要真實的象棋棋盤就能夠對於系統提供的棋局做模擬與教學，使用者只需透過 Android 行動設備，便能快速 1.

(10) 的學習下棋的策略與技巧(蔡宇軒,2009)。. 第二節研究動機 Android 行動設備的移動性和便利性，也可以應用在教學創新上，目前使用多媒體的補救教學，仍是屬於固定式的方式，學生必須限制在有網路連線的地方，使用電腦連線到遠端的伺服器，進行補救教學，拜日漸普及的手持設備之賜，學生不再受限於空間，只要攜帶 Android 行動設備，就能進行補救教學，提升學習的便利性。傳統的補救教學，學生必須做枯燥乏味、反覆、大量的練習，如果能將呆板、冰冷、無趣的練習題目，轉換為有挑戰性、娛樂性、有聲光效果的遊戲，一定能提升學生的學習動機，增進學習效果。現今的 Android 行動設備，當使用者想進行學習時，最常見的方式便是使用 Android 行動設備瀏覽軟體閱讀電子書，這是屬於靜態的學習方式，如果能轉換別種方式，藉由生動活潑的方式來達成學習的效果，除了本身是另一種創意的行動設備應用，也會帶給使用者更好的行動設備使用經驗。綜上所述，本研究動機如下： 1.使用日漸普及的 Android 行動設備，進行補救教學，提升學習的便利性。 2.提供傳統補救教學新的嘗試，轉換單調乏味的練習為動態有趣的遊戲，提升學習動機，增進學習效果。 3.拓展目前 Android 行動設備在學習的應用方式，帶給使用者更好的行動設備使用經驗。. 第三節研究目的本研究主要目的，在建置一個補救教學平台，並探討國小五年級學生在使用這個平台之後，對其學習成效的影響，以及了解其對平台的滿意度與建議。具體而言，本研究的主要目的有下列三項： 1.建置補救教學平台，提供線上測驗、測驗結果分析與補救教學功能。 2.探討國小五年級學生使用補救教學平台在補救教學成效之影響。 2.

(11) 3.探討高資訊能力學生使用補救教學平台在數學學習成效之影響。 4.了解學生使用補救教學平台的滿意度與建議。. 第四節研究範圍與限制本研究因人力、物力、時間等因素，無法做全面性的探討，其研究範圍與限制如下： 1.本研究以台中市鎮平國小五年級學童為研究對象，研究所得的結果，並不適合推論至所有的五年級學童。 2.本研究選取康軒版五年級數學領域「因數與倍數」單元，探討學童在學習成效之影響，不宜推論至所有的數學領域課程。因此，本研究所得之結果，是否能推論至其他領域或其他單元教材，有待進一步的研究。. 3.

(12) 第二章文獻探討本章共分為三節，第一節為遊戲學習，第二節為行動學習，第三節為補救教學，第四節為 Android 作業系統。. 第一節遊戲學習 2.1.1 沉浸理論 1975 年美國芝加哥大學 Mihaly Csikszentmihalyi 博士發現一種狀態，人們投入到一種活動而完全不受干擾，當下的感覺是讓人喜悅無比，人們從事這個活動完全是來自於本身的興趣，這就是沉浸理論，Csikszentmihalyi 定義為：當人們全神貫注於某些活動時，將進入一種共同的經驗模式，人們的知覺注意力會變得窄化，過濾掉不相干的知覺，失去自我意識，對目標與回饋做出反應，並對環境產生控制感，而進入的一種沉浸狀態(林家五、何惠鈺、張書豪,2010)。早期的沉浸理論認為挑戰(challenge)與技巧(skill)是影響沉浸感的主要因素，如果挑戰難度太高，參與者對環境較不易掌控，會產生焦慮與挫折感，相反的，如果挑戰難度太低，參與者很容易失去興趣，所以，沉浸狀態主要發生在兩者的平衡下(陶侃,2009)。隨著人與電腦互動情境和網路虛擬環境的出現，沉浸理論得到進一步的研究，1985 年米蘭大學的 Massimini 和 Carli 對挑戰與技巧的關係進行全面的整理，最後得出八種組合關係：1.高挑戰和中等技巧：激發(arousal)；2.高挑戰和高技巧：心流(flow)；3.中等挑戰和高技巧：掌控(control)；4.低挑戰和高技巧：厭倦(bordom)；5.低挑戰和中等技巧：輕鬆(relaxation)；6.低挑戰和低技巧：淡漠(apathy)；7.中等挑戰和低技巧：擔心(worry)；8.高挑戰和低技巧：焦慮(anxiety)。如圖 2-1 所示。只有在高挑戰和高技巧同時出現時，這個時候，人們就進入並維持在沉浸狀態，Massimini 和 Carli 稱之為心流(flow) (陶侃,2009)。. 4.

(13) 圖 2-1 沉浸模型的八種組合關係(Massimini & Carli,1988) 綜上所述，沉浸理論的挑戰─技巧之間的複雜矛盾與衝突，決定著人們在人機的互動過程中的態度、深度、持久度與心理愉悅與否。應用在遊戲的設計上，必須注意挑戰─技巧兩者關係間的設計與平衡，才能讓參與者很快的沉浸其中，欲罷不能。挑戰方面需考量難度的提升、新任務的指派，技巧方面則需參與者的高度注意力、反應靈敏度，整合既有的知識，提高相應的技能去適應和完成。 2.1.2 建構主義建構主義深受心理學家 Jean Piaget 知識論的影響，Piaget 從生物學的觀點，引用「適應」(adaptation)的概念來探討認知的建立和發展，他認為生物適應環境而存活下來的過程，是生物與環境之間的相互作用，是生物在面對環境變化時所做出的反應，而認知也是一種生物為了要適應環境的運作過程(林佑萍,2009)。Piaget 提出「基模」(schema)的概念，基模是認知結構的起點與核心，用來表徵儲存在大腦中的知識，當學習者遇到困難時，會根據已知的基模解釋，如果學習者意識到和原有的基模相互矛盾時，則透過調適(accommodation) 的方式，修正並重新建構自己的基模，反之，則以同化(assimilation)的方式整 5.

(14) 合原有的基模。如圖 2-2 所示。Von Glasersfeld 承襲 Piaget 對認知的詮釋，主張學習是個人意識的重建，其主要精神為：1.人對外在世界的理解，是以我們自己本身所能認知瞭解的為範圍，知識不是被動地接受，而是被具有認知能力的個體所主動建構出來的。2.認知的功能在於個體能夠適應外在環境，並組織個體親身經歷的事物，而不是去發現外在客觀存在的現實世界(Glasersfeld，1995)。. 圖 2-2 同化與調適運作圖. 就建構主義的觀點，認為學習是學習者運用自己的先備知識，並與環境互動，組織自我的認知經驗，將學到的內容，主動內化成自己的知識，因此在學習的過程中，學習者是學習的主體，擁有完全的主體性，自己是知識學習的參與者，也是創造者與使用者。因此，個人建構主義認為，當老師在講解任何課程時，所傳 6.

(15) 達的只是聲音和訊號，並無任何意義，如果要有意義，也是學生自己賦予的。學生在上課所接收到的意思，與老師所要傳達的意思沒有關係，只和學生本身的經驗與知識有關(葉天賞,2009)。 2.1.3 遊戲學習的優點相較於傳統制式化的學習，寓教於樂的遊戲學習總是令人著迷不已，學者 Hogle(1996)提出遊戲學習具有下列四個優點(林翠雲,1998)： 1.可引發內在動機並提高興趣：遊戲中任務的指派、難度的提升以及即時互動的聲光效果等特性，都可提高學習者的學習興趣和內在動機。 2.保留記憶：相較於傳統的學習方式，遊戲在記憶保留方面有較好的效果。 3.提供練習及回饋：許多遊戲學習軟體提供練習的機會，讓學習者可以反覆的操作，並獲得即時的回饋，讓學習者可以自我監控學習成效，達成學習目標。 4.提供高層次的思考：將學習內容融入遊戲當中，讓學習者不斷的在遊戲中解決問題、做決定，整合既有的知識，提高相應的技能去克服挑戰。 2.1.4 遊戲式學習設計為了讓遊戲內容具有豐富性，需結合介面、互動性、故事性、平衡度四大要素進行遊戲式學習設計，學者 Kiili, Smith & Mann(2005,2002)提出遊戲設計的四大要素，說明如下(周升馨、孫培真,2007)： 1.介面(Interface) 介面設計雖不容易，卻是一個很重要的關鍵因素，遊戲設計時需先考慮易於使用性，讓學習者不需讀任何操作手冊就能操作系統，學習者能很快進入學習情境，達到學習成效。 2.互動性(Interactivity) 系統與學習者的互動需要掌握三個因素，包含有聆聽(listen)、思考(think) 與述說(speak)，在互動過程中不能只限於單一因素，需要有好的聆聽、好的思考與好的述說，才能得到好的互動。 7.

(16) 3.故事性(Storytelling) 使用故事是遊戲設計最基本的部份，一般來說，越複雜的遊戲由越多的故事內容組合而成，因此，在設計遊戲時，需掌握故事的架構設計及述說故事的順序，才能吸引學習者投入其中。 4.平衡度(Balance) 遊戲設計中需將平衡度列入設計考量，以增加遊戲的公平性，遊戲的困難度須採用漸進的方式，遊戲過程中發生的突發狀況，需要有足夠的資訊來引導學習者，技術好的學習者，比技術差的學習者，應該要有更好的表現。因此，一個好的遊戲式學習設計，首先必須顧及學習者的易用性，讓學習者可以無痛的操作系統，與學習者間維持良好的互動，加入引人入勝的故事情節和兼顧遊戲的公平性。茲將遊戲學習的相關研究整理如表 2-1 所示。表 2-1 遊戲學習研究彙整研究者. 主題. Csikszentmihalyi 沉浸理論. Massimini & Carli 心流理論. Piaget. 認知發展理論. Glasersfeld. 建構主義. 理論主張人們投入到一種活動而完全不受干擾，當下的感覺是讓人喜悅無比，人們從事這個活動完全是來自於本身的興趣。對沉浸理論的挑戰與技巧的關係進行全面的整理，得出八種組合關係，只有在高挑戰和高技巧同時出現時，這個時候，人們就進入所謂的心流(flow)狀態。提出基模、適應、同化、調適等概念，來探討人類認知的建立和發展。提出兩項主張：1.以現象主義為中心：知識不是被動地接受，而是被具有認知能力的個體所主動建構出來的。2.實體的存在：認知的功能在於個體能夠適應外在環境，並組織個體親身經歷的事物，而不是去發現外在客觀存在的現實世界。 8.

(17) 研究者. 主題. 理論主張. 葉天賞. 建構主義在學生主體性學習之啟示. Hogle. 遊戲做為認知工具─尋找有效率的寓教於樂遊戲式學習設計. 學習是學習者運用自己的先備知識，並與環境互動，組織自我的認知經驗，將學到的內容，主動內化成自己的知識，因此在學習的過程中，學習者是學習的主體，擁有完全的主體性。提出遊戲學習的四個優點：可引發內在動機並提高興趣、保留記憶、提供練習及回饋、提供高層次的思考。提出遊戲設計的四大要素：介面 (Interface)、互動性 (Interactivity)、故事性 (Storytelling)、平衡度(Balance)。. Kiili, Smith & Mann. 第二節行動學習在現今無線通訊技術蓬勃發展的推波助瀾之下，行動學習成為當今熱門的議題，應用在教育上的研究也從原本的正式課程、教室內為主及以教師本位的學習，延伸擴展到非正式課程、建構的、合作的、以學生為主體，在任何時間地點皆可能發生的學習(陳君瑜、溫嘉榮、郭勝煌、陳維仟,2009)。 2.2.1 行動學習的定義與特色江明涓與劉晃溢(2004)將行動學習定義為：「學習者透過任何行動裝置，在任何的時間、任何的地點，以同步或非同步的方式，透過數位學習輔具自由取得想要的學習知識與內容。」Yang(2006)認為行動學習是在行動裝置輔助下的學習，不受限於任何時間地點，透過裝置呈現學習內容，並且提供師生雙向的溝通管道 (蕭顯勝、黃向偉、洪琬諦,2007)。學者 Peng, Su, Chou 與 Tsai(2009)則認為行動學習具有行動性(mobility)與無所不在(ubiquity)兩種特性，而行動學習是為了享有便利、適宜與立即性的好處，行動學習者在適時適地，使用無所不在的電腦科技，以學習適當的事物(翁興利、郭香蘭,2010)。 Leung 與 Chan(2003)指出，行動學習具有以下六個特點：1.動態的，即時呈現最新的內容，而不是過去的。2.可及時操作的，當學習者有問題時，可立即查 9.

(18) 詢所需的訊息。3.合作的，學習者透過行動設備向專家學習。4.個人化的，學習者可以擁有自己的清單選擇項目。5.豐富的，提供許多資源，讓學習者選擇。6. 形成社群，成員是逐漸成長的(翁興利、郭香蘭,2010)。茲將行動學習的相關定義整理如表 2-2 所示。表 2-2 行動學習相關定義彙整提出者. 研究主題. 陳君瑜、溫嘉榮、行動學習教材設郭勝煌、陳維仟計與製作：以 Sudoku 科技玩具爲例江明涓、劉晃溢 Mobile e-Learning─延伸數位學習之無線行動力 Yang Context Aware Ubiquitous Learning Environments for Peer-to-Peer Collaborative Learning Peng, Su, Chou & Ubiquitous Tsai knowledge construction: Mobile learning redefined and a conceptual framework Leung & Chan Mobile learning: A new paradigm in electronic learning. 定義內容從原本的正式課程、教室內為主及以教師本位的學習，延伸擴展到非正式課程、建構的、合作的、以學生為主體，在任何時間地點皆可能發生的學習。學習者透過任何行動裝置，在任何的時間、任何的地點，以同步或非同步的方式，透過數位學習輔具自由取得想要的學習知識與內容。在行動裝置輔助下的學習，不受限於任何時間地點，透過裝置呈現學習內容，並且提供師生雙向的溝通管道。. 行動學習具有行動性(mobility)與無所不在(ubiquity)兩種特性，而行動學習是為了享有便利、適宜與立即性的好處，行動學習者在適時適地，使用無所不在的電腦科技，以學習適當的事物。. 提出行動學習的六個特點：1.動態的。 2.可及時操作。3.合作的。4.個人化的。5.豐富的。6.形成社群。. 10.

(19) 2.2.2 行動學習的研究有別於傳統的博物館導覽方式，利用 PDA 行動裝置在博物館學習的研究，研究者將學生分為兩組，實驗組以遊戲為呈現方式，探索式學習為學習方法，並以 PDA 作為行動學習的設備，配合導覽系統的教學活動，博物館為學習場所；對照組則採用一般博物館人員的導覽方式，以探究學生的學習成效。實驗結果發現，實驗組的學習效果比對照組好，在學習動機上，實驗組的學習動機比對照組高，對照組的學習者只能跟著導覽人員被動的學習，且口述的方式讓學習者無法紀錄所學習的知識，降低了學習意願；而在實驗組，運用 PDA 的照相紀錄、使用導覽系統解謎、人物講解、人物選取都是學生增加學習動機很重要的原因之一(蕭顯勝、黃向偉、洪琬諦,2007)。以合作學習結合行動裝置，探討國小學童在等值分數上的解題表現與表徵能力的影響，該研究將學生分為兩組，實驗組實施行動合作學習，學童使用 PDA，並輔助 Group Scribbles 軟體，進行互動討論；對照組則實施合作學習，學童不使用行動裝置，以紙和黑板進行互動討論，教材的內容為分數基礎概念、等值分數概念、擴分概念、約分概念。研究結果發現，實驗組在師生互動溝通的效率較合作學習組好，能有效運用的時間較多，而實驗組在等值分數的解題表現、等值分數的符號表徵轉圖形表徵、圖形表徵轉符號表徵皆優於對照組，但在符號表徵轉符號表徵、圖形表徵轉圖形表徵則無顯著差異(鐘樹椽、江玄宏、林秋斌,2009)。有些企業嘗試透過行動工具改善企業流程，創造一個更有效率的工作與學習環境，而壽險業非常符合企業行動化的需求，所以，有研究者探討行動學習與壽險公司員工工作能力的關係，研究結果顯示：增加行動學習使用率與壽險公司員工工作能力的關係，呈現正相關；提高行動學習分享比率與壽險公司員工工作能力的關係，呈現正相關(翁興利、郭香蘭,2010)。茲將行動學習的相關研究整理如表 2-3 所示。. 11.

(20) 表 2-3 行動學習相關研究彙整研究者. 研究主題. 蕭顯勝、黃向偉、行動導覽系統於洪琬諦博物館學習之研究鐘樹椽、江玄宏、行動合作學習對林秋斌國小學童等值分數解題表現與表徵能力之研究. 翁興利、郭香蘭. M-learning 與員工工作能力關係之研究：系統動態學之觀點. 研究結果利用 PDA 行動裝置在博物館導覽的學習，實驗組的學生在學習成效、學習動機，皆優於對照組。實驗組在師生互動溝通的效率較對照組好，能有效運用的時間較多，而實驗組在等值分數的解題表現、等值分數的符號表徵轉圖形表徵、圖形表徵轉符號表徵皆優於對照組，但在符號表徵轉符號表徵、圖形表徵轉圖形表徵則無顯著差異。增加行動學習使用率與壽險公司員工工作能力的關係，呈現正相關；提高行動學習分享比率與壽險公司員工工作能力的關係，呈現正相關。. 第三節補救教學 2.3.1 補救教學的意涵吳清山與林天佑(2003)提到，補救教學係針對學習低成就或欠佳的學生，實施額外的教學時間，以提升學習成就的一種教學方式(林淑君、阮淑萍、鍾芬芳、黃秀梨,2009)。黃漢龍(2001)提出，補救教學意指教師在面對多位學生的教學時，沒有辦法顧及每位學生的先備知識及進度，因此，在評估學生的學習未能達到教師所設定的教學目標，或學習成就低於其他學生時，教師針對這些學生採取其他的教學策略，以期能趕上其他同儕的學習水準(黃美凰、宋永光、劉如玲、邱愛芳,2007)。所以，補教教學具有事後幫忙的功能，是實踐「帶好每一個學生」教育改革的理念，同時也是「因材施教」、「適性化教學」的一環(吳歆嬫,2010)。茲將補救教學的相關意涵整理如表 2-3 所示。. 12.

(21) 表 2-3 補救教學相關意涵彙整提出者. 研究主題. 內容. 吳清山、林天佑. 教育名詞：補救教學. 黃漢龍. 資訊教育環境下可行的補助教學措施探討. 吳歆嬫. 談科技大學英文補救教學課程設計. 針對學習低成就或欠佳的學生，實施額外的教學時間，以提升學習成就的一種教學方式。評估學生的學習未能達到教師所設定的教學目標，或學習成就低於其他學生時，教師針對這些學生採取其他的教學策略，以期能趕上其他同儕的學習水準。具有事後幫忙的功能，是實踐「帶好每一個學生」教育改革的理念，同時也是「因材施教」、「適性化教學」的一環。. 2.3.2 補救教學課程設計張新仁(2001)指出，補救教學是一種「評量─教學─再評量」的循環歷程，重視個案資料的蒐集、診斷評量，以及在教學後的測驗，以了解學生的實際學習情況。杜正治(1993)與張新仁(1999)針對學業適應困難的學生，提出補救教學課程內容類型包括以下幾種(吳歆嬫,2010)： 1.補償式課程(compensatory program) 補償式課程與一般的課程相同，只是教學的方法不同，運用不同的教學方法達到相同的教學目標。在實施補救教學之前，可以先對學生做初步的診斷，瞭解其個別需求、性向、好惡和能力水準，以期能達到預期的教學目標。如果學生是聽覺取向，老師可以以有聲書代替傳統的教科書，以口試或聽力取代紙筆測驗。 2.導生式課程(tutorial program) 導生式課程是正式課程的延伸，可採一對一或小組教學等教學方式，也可由同班成績較優異的同學擔任教導的工作。此課程目的在提供學生額外的解說或協助，成敗的關鍵，在於導生與老師之間的溝通與協調，共同策畫教學活動。 13.

(22) 3.適性課程(adaptive program) 適性課程與正式課程相同，但所採用的教材與教法，符合學生的需求，也就是比較彈性。例如：可使用多媒體教材，取代傳統的教科書。考試也允許以錄音、口試，或檔案、實作、表演的方式，代替紙筆測驗，如此多元的評量方式，更能有效的達成教學目標。 4.補充式課程(supplemental program) 此課程的特點是提供一般學校普遍忽略，但對學生的日常生活或未來就業非常實用的知識或技能。 5.加強基礎能力課程(basic skills program) 加強基礎能力課程偏重於學生在正式課程中未能學到的基礎能力，此課程認為學習歷程是一種線性作用，學生只有在學會初階的課程之後，才能進階至更高階的課程。例如：高年級數學的小數除法，如果學生還不會中年級的整數除法，補救教學課程則需聚焦在中年級整數除法的訓練。 6.輔助式課程(aided program) 輔助式課程的課程內容與正式課程不同，重點放在加強學習動機，或是教導認知策略與學習方法，例如：蒐集資料、使用心智圖分類和整理資料、以及學習記憶的技巧等，並將方法應用於不同的課程。茲將補救教學的課程類型與正式課程的比較，簡述如表 2-4 所示。表 2-4 補救教學的課程類型與正式課程的比較彙整課程類型. 與正式課程的比較. 內容. 補償式課程 (compensatory program) 導生式課程 (tutorial program) 適性課程 (adaptive program). 相同. 針對學生個別的需求，運用不同的教學方法達到相同的教學目標。. 相同. 導生與老師之間溝通與協調，共同策畫教學活動，採一對一或小組教學等教學方式，提供學生額外的解說或協助。採用的教材與教法，符合學生的需求，也比較彈性。. 相同. 14.

(23) 課程類型. 與正式課程的比較. 內容. 補充式課程 (supplemental program) 加強基礎能力課程(basic skills program) 輔助式課程 (aided program). 不同. 提供一般學校普遍忽略，但對學生的日常生活或未來就業非常實用的知識或技能。偏重於學生在正式課程中未能學到的基礎能力，認為學習歷程是一種線性作用，學生只有在學會初階的課程之後，才能進階至更高階的課程。重點放在加強學習動機，或是教導認知策略與學習方法。. 不同. 不同. 2.3.3 補救教學策略 2.3.3.1 精熟學習法(Mastery Learning) 精熟學習法主張如果老師能夠有系統的進行教學，學生在遇到困難時能夠獲得協助，再加上有明確要求學生的精熟標準，則幾乎所有智力正常的學生皆能精熟大部份的學習內容。此學習法的設計是用在一般的學校情境，也就是以班級為基礎，由老師決定學習步調，其教學流程如圖 2-3 所示(黃光雄,1988)：. 圖 2-3 精熟學習法的教學過程 15.

(24) 1.將教材分成數個單元，並制定每一單元的具體目標和精熟的標準。 2.進行班級教學。 3.每一單元教學結束後實施第一次形成性評量。 4.未達事先訂定精熟標準的學生，要參加校正活動，再學習原教材，之後接受第二次形成性評量。 5.達到精熟標準的學生，則參加充實性學習活動。 6.全班共同進行下一單元的教學。教學進度由教師決定。. 2.3.3.2 直接教學法(Direct Instruction) 學者江淑怡綜合直接教學法的不同見解與定義，歸納出下列八點(江淑怡,1999)： 1.教學者就是教師，老師為主導者，扮演主動的角色，主控教學的進度，在教學前、中、後都需要考慮學生的學習情形，以安排適合的教學方式或補救教學，提升學生的學習動機與成就，且對學生的學習負完全的責任。 2.目的就是為學生訂定明確的學習目標。 3.課程在教學前設計有系統的教學架構，做為教學依據的藍圖。 4.教材採用工作分析及編序方式設計教材，並以系統化的方式呈現教材。 5.學習者就是學生，學生雖然不是教學中的主動角色，但師生之間的互動是直接的，因為直接教學法的教學目標清楚，但教學內容屬於較低的認知層次，學生容易精熟，其表現可以被監控。 16.

(25) 6.評量持續評量學生的學習表現並提供立即回饋。 7.情境教師統整課程設計及教學方法，以學業技巧為中心，營造可促進學生學習這些技巧的環境，如促成英語與數學學習所進行的指導性活動。 8.教法教學活動具有順序，且具結構性，教師依架構進行教學或引導，讓學生能循序漸進的學習，達到學習目標，提高學生的學習成就。綜上所述，直接教學法係由老師為學生訂定目標，設計有系統的教學架構，是以老師為主導取向的教學策略，老師在教學過程中扮演積極引導的角色，是訊息的傳遞者，而學生則是被動的接受者，它強調教學是有系統的工作分析，老師運用組織精密、層次分明的教材與教法，補救學生課業或其他技能上的缺失，並透過大量複習和練習的機會，提供學生立即的回饋，對低成就學生的課業學習，有較佳的學習效果(黃美凰、宋永光、劉如玲、邱愛芳,2007)。. 第四節 Android 作業系統 2.4.1 Android 的發展 Android 是以 Linux 作業系統為基礎所開發的行動設備作業系統，跟 Windows Mobile、Symbian、iphone 等行動設備處於同一等級，以 Google 為首，與行動設備製造商、行動設備晶片供應商、軟硬體供應商、電信業者所聯合組成的開放手持裝置聯盟(Open Handset Alliance)，使用開放原始碼策略，廠商與開發者可以自由的做出符合自身需求的行動設備，不用擔心侵犯專利權，所以，Android 提供一個共通的平台，讓以後行動設備的應用可以和現在個人電腦一樣的普及。 Android 的開放性，使得設備製造商、硬體開發商、程式設計師和使用者因此而受惠，分述如下(蓋索林,2009)： 1.設備製造商. 17.

(26) 對於設備製造商，Android 是一個免費的平台。採用 Android 作業系統，設備製造商每製造一台 Android 行動設備，不需要向行動設備作業系統的廠商付費，這樣可以大幅降低行動設備的製造成本。 2.硬體開發廠商對硬體開發廠商，Android 是一個開放的平台，只要廠商有需要，可以任意在這個平台上加入想要的裝置或功能，不會受到行動設備作業系統廠商的限制。 3.程式設計師 Android 平台上的應用程式，可以相容於各種型號的 Android 行動設備，程式設計師不需要針對不同廠牌的行動設備，再去開發各別的應用程式。透過 Android 市場(Android Market)，程式設計師可以將自己的應用程式銷售給全世界的使用者，也是一個增加收入的方式。 4.使用者使用者從 Android 直接享受到的好處，就是手邊有高達三百萬個免費的應用程式可以立即使用，而 Android 已經整合 Google 的線上服務，使用者只需申請一個免費的 Google 帳號，使用者便可以在不同廠牌，同樣使用 Android 作業系統的行動設備間做選擇，也可以很容易的將資料轉換到不同的行動設備上。 2.4.2 Android 的系統架構 Android 系統平台由五部份組成，如圖 2-4 所示(楊文誌,2010)：. 18.

(27) 圖 2-4 Android 系統架構圖(http://developer.android.com/guide/basics/what-is-android.html). 1.應用程式(Application). 程式設計師所自行開發的應用程式就是屬於這一層，其他常用的應用程式包括 E-mail 用戶端、SMS 簡訊程式、日曆、地圖、瀏覽器及通訊錄等。這些應用程式都是以 Java 語言撰寫。 2.應用架構(Application Framework) 程式設計師只要呼叫 Android 核心應用架構所提供的 API(Application Programming Interface)，就可以開發出簡易的 Android 應用程式，因此它是 Android 系統最重要的一環，所有 Android 應用程式的開發，幾乎都要用到它。例如：當程式設計師需要一個文字方塊供使用者輸入、插入一個瀏覽器或是使用地圖功能，現成的 API 都已經提供這些功能，只要直接引用這些 API，不用再為應用程式的外觀或一些基本功能傷腦筋，節省開發的時間。 3.Android 執行環境(Android Runtime) 核心程式庫(Core Libraries)提供 Java 開發語言核心庫的大多數功能。 Dalvik 虛擬器(Dalvik Virtual Machine)是 Google 用於手持設備 Android 平台的一個重要組成部分，用來執行 Android 應用程式的執行檔格式 19.

(28) (.dex)，與 Sun Java 虛擬器的 Bytecode 格式不同，該格式適合記憶體和處理器速度受限的系統。 4.函式庫(Libraries) 包含一些 C/C++庫，這些程式庫能被 Android 系統中不同的元件使用，它們透過應用架構為程式設計師提供服務。 5.Linux 核心(Linux Kernel) 基於 Linux 作業系統 2.6 版所修改而來，採用的 CPU 版本為嵌入式系統常用的 ARM 架構，不是 PC 常見的 x86 架構。 2.4.3 Activity 的生命週期每一個 Android 應用程式執行中時，對底層的 Linux Kernel 是每一個單獨的 Process，對 Android 系統而言，因為侷限於行動設備畫面的大小，Android 不能把每一個執行中的應用程式視窗都擺在同一個桌面，有別於操作個人電腦，行動設備系統的介面一次僅能顯示一個應用程式視窗，因此，Android 使用 Activity 觀念。Activity 是 Android 最基本的應用程式元件，在應用程式中，一個 Activity 通常就是一個單獨的螢幕，用於呈現資料和與使用者進行互動。 Android 將 Activity 分為五大模式，分別是前景模式(foreground process)、可見模式(visible process)、背景模式(background process)、空白模式(empty process)和服務模式(service process)，根據不同的模式給予不同的 Activity 生命週期。如圖 2-5 所示(楊文誌,2010)。. 20.

(29) 圖 2-5 Activity 生命週期(楊文誌,2010) 1.前景模式(foreground process) 目前正顯示於行動設備螢幕上的應用程式畫面，就是屬於前景模式。 2.可見模式(visible process) 可見模式最常發生的情況就是應用程式跳出對話視窗要與使用者互動時，原來的應用程式會變成透明，即進入可見模式，而對話視窗就是前景模式，當對話視窗關閉後，原來的應用程式馬上從可見模式進入前景模式。 3.背景模式(background process) 背景模式通常發生在兩個不同的應用程式開啟時，後來開啟的應用程式會 21.

(30) 覆蓋掉原本的應用程式，被覆蓋掉的應用程式即進入背景模式，Android 對背景模式 Activity 的處理有兩種選擇，一是直接被系統結束，使用者無法回到該程式的狀態。另一個處理方式，當其他 Activity 需要記憶體時，背景模式的 Activity 會先被清除掉，釋放出記憶體供其他 Activity 使用，此時即進入空白模式。 4.空白模式(empty process) 當系統需要記憶體時，會清除在背景模式的 Activity，讓它進入空白模式，等待使用者重新啟動該 Activity 時，這時就會從空白模式進入前景模式。 5.服務模式(service process) 服務模式有點類似背景模式是在背景狀態執行，但它的優先權和前景模式一樣，舉例來說，當使用者使用 FTP 在傳輸檔案時，一定是一邊在傳檔，一邊在進行其他的動作，這時候 FTP 應用程式就進入服務模式，而不是背景模式，雖然使用者看不到它在執行，但是它的重要性跟前景模式相當，Android 系統不會自動關閉服務模式的 Activity，除非是使用者自行關閉。. 22.

(31) 第三章. 系統分析與設計. 本章共分為五節，第一節為系統分析，第二節為系統設計，第三節為系統發展模式，第四節為遊戲設計理論，第五節為遊戲設計說明，第六節為系統評估。. 第一節系統分析本系統的目的旨在提供一個有趣的平台，讓學生線上做完數學的練習題後，分析學生不熟的數學概念，自動挑選合適的數學教育遊戲，讓學生使用 Android 行動設備上網進行遊戲學習，以達到補救教學之目的。本系統所提供的功能分別敘述如下： 1.學生帳號管理：學生必須在本系統註冊一個帳號，並登入本系統，才能取得本系統所提供的數學補救教學服務。系統管理者有兩種方式來核准使用者申請的帳號，一種是開放使用者自行申請，只要使用者完成申請程序，系統便會自動核准新帳號的使用權；另一種則是等待系統管理者的審核，使用者的帳號才算正式生效。系統管理者也可使用帳號管理的模組，直接對使用者進行管理，例如：查詢、刪除或修改已註冊的使用者資料或直接增加使用者帳號。 2.測驗題庫管理：測驗題庫是依據國小九年一貫課程綱要的數學單元做大分類，再依照每個單元裡包含的概念做小分類。系統管理者可以使用測驗題庫管理模組，將數學測驗題庫批次匯入本系統，免除逐筆建測驗題目的麻煩，並可依單元查詢已建好的題目、新增新的題目、修改或刪除有疑義的題目。 3.線上測驗：每個測驗的數學單元會包含教師認為重要的數學概念，系統針對需要測驗的單元，從題庫中隨機選題，每個單元裡需要測驗的概念都會被選到。系統管理者可設定每個概念需要出題的題數，每個概念的出題數設定 2 題以上，因為學生有可能是粗心而答題錯誤，如果只有 1 個題目，學生只要一答錯，就會被系統判定 23.

(32) 該學生的概念不清，系統誤判的機率很高。系統管理者也可自訂一個閾值，這個閾值表示系統容許學生針對每個概念答錯的題數。每個概念的題目，如果答錯的題數大於這個閾值就會被系統記錄，表示學生對這個數學概念並不熟悉；如果小於或等於這個閾值，系統會予以忽略，表示學生對這個數學概念是沒有問題的。 4.使用 Android 行動設備進行遊戲學習：行動設備的可攜性與便利性已經與現代人的生活方式緊緊地結合在一起，僅次於鑰匙與錢包，是現代人出門最普遍攜帶的個人用品之ㄧ。目前行動設備寬頻的上網能力已日趨成熟，透過行動設備的使用，可以讓學生的學習不受時空的限制，在教室以外的地方或任何時間，隨時隨地進行學習。本系統以目前最流行的行動設備程式平台 Google Android 來進行遊戲學習，學生做完線上測驗後，系統會分析學生需要加強練習的地方，並自動列出遊戲的超連結，學生利用 Android 行動設備登入系統後，便可直接連結進行補救教學。 5.線上遊戲：電玩遊戲的聲光效果和及時的互動性，是最令學生著迷的地方，學生總是對遊戲樂此不疲，卻不喜歡上枯燥沉悶的數學課，如果能將嚴肅的數學概念融入到電玩遊戲中，一定可以提高學生的學習動機。所以，本系統針對每個數學概念，都有設計一套小遊戲，存放在系統的遊戲資料庫中，學生在玩遊戲的過程中，將會體會到動手操作數學問題的樂趣，並逐漸熟悉該數學概念。透過測驗結果的分析，系統會知道哪些數學概念是學生比較弱的，針對學生比較弱的概念，系統會找出事先已經準備好的數學遊戲，讓學生透過 Android 行動設備來練習。學生無論在任何時間、任何地點，都可以透過 Android 行動設備來複習數學，並在複習完後，重新登入系統再做一次測驗，系統再評估學生的測驗結果，完成一個測驗的循環。. 24.

(33) 第二節系統設計 3.2.1 本系統架構說明如下，如圖 3-1 所示： 1.學生使用帳號管理模組註冊新的帳號，系統管理員則利用此模組管理使用者的資料。 2.學生使用註冊的帳號登入系統平台做測驗。 3.測驗完畢，學生繳交考卷，系統分析學生前測的作答情形，放置學生需要練習的遊戲連結。 4.學生可以在任何時間、任何地點，使用 Android 行動設備上網，進行補救教學。 5.學生可以在練習多次後，再度登入系統做測驗，藉以檢視數學概念是否已釐清，完成此一循環。 6.系統管理員透過題庫管理模組進入系統後端，隨時更新題庫。. 圖 3-1 系統架構圖 25.

(34) 3.2.2 流程圖分析 3.2.2.1 身分認證流程圖當使用者登入系統時，系統會檢查帳號密碼，判斷是否為管理者或是一般學生，再給予不同的主畫面內容。如圖 3-2 所示。. 圖 3-2 身分認證流程圖. 26.

(35) 3.2.2.2 線上測驗流程圖系統會針對每個概念隨機選出 N 題出題，學生作答完畢後，系統會自動分析學生的答題情形，同一概念如果超過 M 題答錯，表示學生對該概念不熟悉，系統會記錄於資料庫中；如果小於或等於 M 題答錯，表示學生對這個數學概念是沒有問題，系統會予以忽略。如圖 3-3 所示。. 圖 3-3 線上測驗流程圖. 27.

(36) 3.2.2.3 使用 Android 行動設備進行遊戲學習流程圖系統分析資料庫中的學生測驗紀錄，針對學生較弱的概念，系統會到遊戲資料庫中選出配合該概念的遊戲，將該遊戲的連結寫入學生的帳號中，學生登入系統後便可利用 Android 行動設備練習數學遊戲。如圖 3-4 所示。. 圖 3-4 使用 Android 行動設備進行遊戲學習流程圖. 28.

(37) 第三節系統發展模式 3.3.1 漸增模型本系統的發展過程主要參考軟體發展流程中的漸增模型(Incremental Model) (陳湘陽,2004)。漸增模型結合線性序列模型重複使用的元素與原型重複的原理。強調系統的需求可切成幾個部份，開發的週期可以重複進行，每次的線性序列便可產生一個可以交出的軟體增量。漸增模式的重點在於將需求確定之後，系統的架構便可建立起來，根據架構定出開發的進度，再逐次釋出版本(馮士丞,2008)。例如，本系統先建構最核心的 Flash 遊戲程式，再加入 Flash 與後端資料庫的連結，兩個模組一起運作無誤後，最後再放入可以跟系統溝通的 PHP 程式，包括線上測驗模組、測驗題庫管理模組和使用者帳號管理模組。所以，本系統由最基本的功能，逐步建構至較完備的系統，在每個週期測試的過程中，修正需要改良的地方，作為下次版本的參考依據。如圖 3-5 所示。選用漸增模型的主要原因在於其包含下列特色： 1.系統不用等到全部開發完之後才開始使用，只要第一次版本能滿足基本的需求時便可使用該功能。 2.在實際操作的過程中，可把早期的版本當成雛形，從中累積使用經驗，再將需要改良的功能放入後續的版本中。 3.對系統開發者來說，他可以逐步的建構系統，對整個系統的需求會越加清楚，並動態、彈性的調整系統的架構，因此，系統開發的失敗率較低。由上述特色可瞭解到，藉此方式發展系統有助於不斷修正調整以提升系統之功效，讓系統達到更佳的效果。. 29.

(38) 圖 3-5 漸增模型架構圖(陳湘陽,2004). 30.

(39) 第四節遊戲設計理論在設計遊戲時，仍需考慮到如何設計，以吸引學習者進行學習，Garris 提出數位遊戲式學習模型(Input-Process-Outcome Game Model)，進行遊戲式學習設計，此模型包含三個部份，如圖 3-6 所示。分述如下(Garris et al.,2002)： 1.輸入(Input) 輸入部分包括教學內容和遊戲特性兩個項目。在教學內容方面需針對數學單元設計學習內容。在遊戲特性方面，結合挑戰性(Challenge)、控制(Control) 等遊戲特性，使遊戲更加生動活潑，引起學習者的學習興趣。 2.處理(Process) 處理部份包括使用者判斷(User Judgments)、使用者行為(User Behavior)、系統回饋(System Feedback)三個階段，並引發遊戲循環。在使用者判斷階段，學習者對遊戲產生興趣，享受操作遊戲過程所帶來的樂趣，並建立自信心，當學習者樂於接受任務的指派時，此時便進入使用者行為階段，學習者從遊戲中找尋挑戰，並持續於遊戲過程中，最後引發系統回饋階段，系統根據學習者的行為給予回應，完成一個遊戲循環。 3.結果(Outcome) 結果部份包括任務報告(Debriefing)和學習成果(Learning Outcomes)兩個階段，目的是檢討遊戲過程中錯誤的地方，以達到學習成果，實現遊戲學習的目標。. 圖 3-6 數位遊戲式學習模式(Garris et al., 2002) 31.

(40) 第五節遊戲設計說明本系統所提供的遊戲係根據 Garris 所提出的數位遊戲式學習模型來進行設計，分述如下： 1.輸入部分：包括教學內容和遊戲特性兩個項目，教學內容係針對因數和倍數的數學單元設計學習內容。在遊戲特性方面，對學習者指派任務，並說明得分、扣分規則，引起學習者想要拿高分的動機(賦予挑戰性)；使用方向鍵即時移動盤子、使用滑鼠擊落飛行的飛機(控制特性)，都會使遊戲更加生動活潑，激發學習者的學習興趣。如圖 3-7 所示。. 圖 3-7 遊戲首頁畫面 32.

(41) 2.處理部分：學習者自行判斷遊戲中出現的目標是否為因數或倍數(使用者判斷階段)。移動盤子接球或滑鼠擊落飛機(使用者行為階段)。遊戲會根據使用者的行為做出回應，正確或錯誤的行為各發出不同的聲響，告知使用者剩餘的時間，並及時顯示使用者目前得到的分數(系統回饋階段)，完成一個遊戲循環。如圖 3-8 所示。. 圖 3-8 遊戲進行畫面 3.結果部分：遊戲結束後會報告學習者的分數，並列出前五名的分數，讓學習者可以知道並和他人比較自己的學習成果。如圖 3-9 所示。 33.

(42) 圖 3-9 遊戲結束畫面. 第六節系統評估 3.6.1 評估方法本系統評估方法採用「實驗組控制組前後測設計」的準實驗研究法，以兩組學生為研究樣本，一組為實驗組，採用本系統進行補救教學；另一組為控制組，不進行補教教學，目的是評估使用本系統進行補救教學是否能提升學生的學習成效。在進行評估前，先進行補救教學數學科成就測驗前測，以此前測成績作為共變項，接著實驗組使用本系統進行補救教學，學習後，再對實驗組與控制組實施學習後測。 3.6.2 研究變項本系統評估的研究變項共有四個，說明如下： 1.自變項以採用本系統進行補救教學的有無分成兩組，實驗組採用本系統進行補救教學，控制組不進行補救教學。 2.依變項指實驗組與控制組兩組學生在數學科成就測驗後測之得分的高低。 3.控制變項 34.

(43) 本系統提供讓學生練習的數學遊戲，補救教學次數為五次，每次 10 分鐘，共 50 分鐘。 4.共變項本研究以數學科成就測驗成績，求得兩組的前測成績做為共變數，進行統計控制。 3.6.3 研究樣本本研究國小五年級學生為研究對象，其中實驗組為採用本系統進行補救教學的學習方式，另一組控制組不進行補救教學，實驗組與控制組兩組均為 30 人。將研究對象進行數學科成就測驗前測後，並假定這兩組學生來自相同條件下的母群體的樣本。將研究樣本數學科成就測驗前測成績分數，用共變數分析實驗組與控制組的數學科成就測驗成績分配是否有差異。 3.6.4 評估設計在尚未進行補救教學前，實驗組與控制組的學生皆進行數學科成就測驗前測，實施補救教學後，再進行數學科成就測驗後測，目的是在評估採用本系統進行補救教學是否提升學生數學科的學習成效。實驗處理為以本系統進行數學科補救教學，控制組為不進行補救教學。在進行補救教學前，先進行學習前成就測驗，之後再以難度相似的題目實施學習後成就測驗。如圖 3-10 所示。. 前測. 實驗處理. 後測. 實驗組. O1. X. O2. 控制組. O3. O4. 圖 3-10 實驗設計圖. 35.

(44) 第四章. 研究方法. 本章共分為三節，第一節為研究工具，第二節為研究流程，第三節為資料處理與分析。. 第一節研究工具本研究所採取的研究工具包括數學成就測驗（前測）、數學成就測驗（後測）、補救教學滿意度調查表，並實做補救教學平台。 4.1.1 數學成就測驗（前後測） 4.1.1.1 編製預試題目數學成就測驗是研究者根據小學五年級上學期康軒版因數與倍數單元，所編製的試題，並依據題目內容及 Bloom (1956)的教育目標，設計雙向細目分析表。前測及後測題目各有 21 題，題型均為四選一的單選題（見附件一、附件二）。 4.1.1.2 進行預試前後測試題編製之後，先跟學科專家及學校老師討論確定後，修改部分題目。以五年級的一班學生為前後測預試題目的施測對象，得到 32 人作答，並將測驗結果進行試題的難度及鑑別度分析，作為正式施測的題目。 4.1.1.2.1 鑑別度分析即是指高能力者答對人數和低能力者答對人數的差異情形，鑑別度有多種不同的判斷方法，其中以鑑別度指數最簡單（discrimination index)，通常以英文大寫 D 表示。將受試者依總分高低排列順序，取前後兩端的 33 ％為高低分組，然後求出高分組與低分組在每一個試題的答對率，以 PH 及 PL 表示，以 PH - PL 表示試題的鑑別度指數。鑑別度指數介於到負 1 到正 1 之間，指數愈大，表示鑑別度愈大；指數愈小，表示鑑別度愈小；指數為 0，表示沒有鑑別度，可能是題目太簡單或太艱深，使得所有人全部答對或全部答錯，或是題意不清，讓作答的人看不懂；如果指數是負的，表示低分組學生答對的百分比高於高分組，有違常理，這類試題應該捨棄（周東山，1997)。本研究將預試得分最高的前 33％定為 36.

(45) 高分組，得分最低後 33％定為低分組，並計算每一題目的答對人數百分比(PH 及 PL)。鑑別度指數的判斷標準如表 4-1 所示(凃金堂，2009)。表 4-1 鑑別度指數的判斷依據鑑別度指數. 試題鑑別度的評鑑. 0.40 以上. 極佳的鑑別度. 0.30 至 0.39. 好的鑑別度. 0.10 至 0.29. 普通的鑑別度. 0.01 至 0.10. 不好的鑑別度. 負值. 答案可能有誤，或不明確. 4.1.1.2.2 難易度分析試題品質的好壞，難易度是一個重要的判斷指標。教師所編製的題目，最好是難易適中，不應該困難到大部分的學生都答錯，或是簡單到大部分的學生都答對（凃金堂，2009)。古典測驗理論將難易度定義為全體受試者答對某試題的人數百分比，即指答對該題的人數除以全部應試的人數。難易度以接近 0 . 5 左右為佳，指數越小，答對的人越少，表示該題目越困難；指數越大，答對的人越多，表示該題目越簡單（周東山，1997)。 4.1.1.3 編製前後測題目本研究在前測預試題目中，刪除鑑別度及難度不佳的試題，挑選鑑別度在 0.36 以上，難度值在 0.42~0.72 之間的題目，選出 15 題，作為正式測驗的題目。前測預試試題分析結果如表 4-2 所示。表 4-2 數學成就測驗前測預試試題分析題號. 鑑別度. 難度. 選題. Q1 Q2 Q3. 0.34 0.42 0.36. 0.83 0.72 0.46. ok ok 37.

(46) 題號. 鑑別度. 難度. 選題. Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q10 Q11 Q12 Q13 Q14 Q15 Q16 Q17 Q18 Q19 Q20 Q21. 0.38 0.61 0.18 0.5 0.38 0.38 0.13 0.15 0.37 0.42 0.41 0.45 0.36 0.27 0.32 0.45 0.53 0.55. 0.55 0.42 0.21 0.45 0.68 0.67 0.88 0.87 0.53 0.48 0.49 0.52 0.68 0.28 0.25 0.52 0.48 0.46. ok ok ok ok ok. ok ok ok ok ok. ok ok ok. 在後測預試題目中，刪除鑑別度及難度不佳的試題，挑選鑑別度在 0.38 以上，難度值在 0.45~0.75 之間的題目，選出 15 題，作為正式測驗的題目。後測預試試題分析結果如表 4-3 所示。表 4-3 數學成就測驗後測預試試題分析題號. 鑑別度. 難度. Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q10 Q11. 0.32 0.44 0.39 0.42 0.58 0.15 0.55 0.41 0.39 0.13 0.19. 0.84 0.7 0.48 0.51 0.45 0.28 0.5 0.62 0.66 0.88 0.89. 選題 ok ok ok ok ok ok ok. 38.

(47) 題號. 鑑別度. 難度. 選題. Q12 Q13 Q14 Q15 Q16 Q17 Q18 Q19 Q20 Q21. 0.39 0.42 0.42 0.45 0.4 0.23 0.33 0.47 0.53 0.58. 0.52 0.48 0.52 0.52 0.7 0.33 0.24 0.5 0.49 0.49. ok ok ok ok ok. ok ok ok. 4.1.1.3.1 信度分析在刪除不佳試題後，為了確認試題間的內部一致性，將前、後測試題進行再測複本信度係數考驗，如果信度係數愈大，表示題目之間的一致性愈高。本研究以統計軟體求得的信度係數為 0.909，如果內在信度係數在 0 .8 以上（Bryman & Cramer,1997)，表示試題有一定程度的信度。本研究前後測試題的再測複本信度係數大於 0.8，顯示這份正式施測的測驗試題，具有一定程度的信度。 4.1.1.3.1 效度分析內容效度分析包含試題雙向細目表與專家效度，經國小數學科教師及數位內容學系教授及指導教授審核後編製而成（見附件四、附件五）。數學成就測驗試題雙向細目表如下所示：表 4-4 數學成就測驗前測預試試題雙向細目表層次. 理解. 應用. 總計. 4 5. 3 2. 7 7. 5. 2. 7. 單元因數倍數最大公因數最小公倍數. 39.

(48) 表 4-5 數學成就測驗後測預試試題雙向細目表層次理解應用單元因數倍數最大公因數最小公倍數. 總計. 4 5. 3 2. 7 7. 5. 2. 7. 專家效度的專家名單如下所示：表 4-6 數學成就測驗專家效度之專家名單專家姓名. 資歷. 田維平. 現任台南市龍崎國小級任教師，年資 8 年。. 吳宗彥. 現任台南市慈濟國小教師，年資 6 年。. 汪美怡. 現任台中市鎮平國小級任教師，年資 5 年。. 4.1.2 補救教學平台滿意度調查表藉由問卷調查表（見附件三），了解實驗組學生對補救教學平台的滿意度及建議或使用感想，本問卷調查表分為兩大部分。 4.1.2.1 問卷題目題目共有 13 題，採用李克特五點量表設計，分別為非常同意、同意、普通、不同意、非常不同意，共五個選項，請實驗組學生依其同意程度，作適當的勾選，蒐集學習者的基本資料、對補救教學平台的整體環境、遊戲的設計和內容以及補救教學的滿意度。 4.1.2.1 開放性問題共有 1 題開放性問題，題目為：「請寫下你對補救教學平台的建議事項或使用感想。」請實驗組的學生在使用本平台進行補救教學後，提出自己的建議或使用感想。 4.1.3 補救教學平台建置 4.1.3.1 系統建置本系統使用 AppServ2.5.9 建置補救教學平台，作業系統是 Windows XP，網站套件包括 Apache 2.2.4 + PHP 5.2.3 + MySQL 5.0.45 + phpMyAdmin 2.10.2， AppServ 是目前相當流行的 PHP 網站架站工具，由泰國作者將一些網路上的免費 40.

(49) 資源重新包裝成單一的安裝程式，安裝非常方便，不需擔心不同軟體或版本間的衝突問題，即可立即擁有 PHP 的運行環境。補救教學平台所提供的數學遊戲是以 Flash 設計，Flash 是現今最熱門的網頁動畫製作軟體，採用向量繪圖的技術，無論動畫放大或縮小，都不會失真，產生的檔案相當精巧，並支援串流媒體的播放方式，非常適合網路的傳輸。 4.1.3.2 系統功能本研究所建置的補救教學平台，提供四個功能模組： 1.帳號管理模組：學生必須使用本系統前，必須先註冊一個帳號，註冊成功之後，才能取得本系統所提供的補救教學服務。系統管理者也可使用帳號管理的模組，直接對使用者進行管理，例如：查詢、刪除或修改已註冊的使用者資料或直接增加使用者帳號。 2.題庫管理模組：系統管理者可以使用測驗題庫管理模組，將數學測驗題庫批次匯入本系統，免除逐筆輸入測驗題目的麻煩，並可依單元查詢已建好的題目、新增新的題目、修改或刪除有疑義的題目。 3.線上測驗模組：學生做完測驗後，測驗模組會立刻算出測驗的分數，並逐題分析學生的作答情形，判斷學生需要加強的數學概念。學生做完測驗後，系統會自動紀錄，以免學生重複測驗，因記憶的效果而影響測驗的效度。 4.線上遊戲模組：針對測驗模組的分析結果，遊戲模組會自動將學生需要練習的遊戲連結寫到學生的帳號中，學生登入系統平台，便會看到遊戲連結，點選該連結，便能以行動設備玩線上遊戲。 4.1.3.3 以 Android 行動設備進行補救教學 1.學生以 Android 行動設備登入補救教學平台，如圖 4-1 所示。. 41.

(50) 圖 4-1 登入畫面. 2.學生選擇需要參加的考試科目，如圖 4-2 所示。. 圖 4-2 選擇考試科目畫面 3.學生開始線上測驗，如圖 4-3 所示。. 42.

(51) 圖 4-3 線上測驗畫面 3.測驗完畢，系統算出學生的測驗成績，並分析學生的作答情形，列出需要加強的數學概念，如圖 4-4 所示。. 圖 4-4 測驗結果畫面. 4.系統自動將學生需要練習的遊戲連結，寫入線上遊戲的模組中，如圖 4-5 43.

(52) 所示。. 圖 4-5 遊戲連結畫面 4.學生點選遊戲連結，進入遊戲主畫面，開始與遊戲互動，如圖 4-6 所示。. 圖 4-6 遊戲主畫面 5.遊戲進行中畫面，如圖 4-7 圖 4-8 所示。. 44.

(53) 圖 4-7 遊戲進行畫面. 圖 4-8 遊戲進行畫面. 6.遊戲結束之後，遊戲會與後端資料庫連結，列出前五名的學生成績，供學習者參考，如圖 4-9 所示。. 45.

(54) 圖 4-9 遊戲結束畫面 7.學生使用 Android 行動設備，實際的上機過程，如圖 4-10 4-11 所示。. 圖 4-10 學生實際上機畫面. 46.

(55) 圖 4-11 學生實際上機畫面. 第二節研究流程本研究的實驗流程共分為五個階段，分別為準備階段、前測階段、補救教學階段、後測階段與資料處理分析階段，並同時進行論文的撰寫活動，研究流程圖如圖 4-12 所示，各個階段的說明如下： 4.2.1 準備階段準備階段包括以下六個步驟：1.先與指導教授討論，決定研究的方向以系統實作為主。2.選擇現今最流行的 Android 行動設備為實作的主題，並應用於國小的數學科補救教學。3.蒐集並閱讀相關文獻，擬定研究計畫。4.選擇國小五年級學童為研究的樣本。5.建置補救教學平台。6.編製研究工具，包括數學成就測驗前後測試題與補救教學平台滿意度調查表。 4.2.2 前測階段先讓實驗組與控制組學童做數學成就測驗的前測，前測的成績做為探討實驗處理進行後，兩組學生的學習成效是否有明顯的差異。 47.

(56) 4.2.3 補救教學階段實驗組學生進行補救教學，控制組學生則不進行補救教學，實驗組以 Android 行動設備登入系統平台，練習數學遊戲，補救教學次數為五次，每次 10 分鐘，共 50 分鐘。 4.2.4 後測階段兩組學生在補救教學結束後進行數學成就測驗後測，而實驗組在實驗結束後一週內另外填寫補救教學平台滿意度調查表，以了解實驗組學生對補救教學平台的滿意度、建議或使用感想，做為本研究的參考資料。 4.2.5 資料處理分析階段將兩次成就測驗所得到的成績，以統計軟體 SPSS 12.0 版進行統計分析，評估兩組學生在補救教學後的學習成效表現，並探討本實驗結果可能的原因及其所代表的意義。. 48.

(57) 圖 4-12 研究流程圖. 第三節資料處理與分析本研究所蒐集到的資料，主要分為三個部分，第一個部分是數學成就測驗的得分比較，目的在了解兩組學生在補救教學之後，在數學學習成效的差異，分析 49.

(58) 時，以學習方式為自變項，以學生在數學成就測驗的後測分數為依變項，並以數學成就測驗的前測分數為共變項，進行單因子共變數分析，進行共變數分析之前，需先檢定組內迴歸係數同質性的假定，組內迴歸係數同質性檢定的目的是在檢定各實驗處理組內，各分組的自變項與共變項間是否有顯著的交互作用。第二個部份是探討實驗組學生在不同資訊能力水準的數學成就測驗的得分比較，以了解不同資訊能力水準的學生在接受補救教學後，數學的學習成效是否有顯著的差異，分析時，以不同資訊能力水準為自變項，以學生在數學成就測驗的後測分數為依變項，並以數學成就測驗的前測分數為共變項，進行組內迴歸係數同質性檢定與單因子共變數分析；第三個部份是補救教學平台滿意度調查表的資料分析，以了解學生對補救教學平台的看法及意見。. 50.

(59) 第五章. 研究結果與討論. 本章共分為四節，第一節為有效樣本，第二節為實驗組與對照組在學習成效的分析，第三節為高資訊能力組與低資訊能力組在學習成效的分析，第四節為補救教學平台滿意度調查。. 第一節有效樣本本研究採準實驗研究法，受試者是從五年級各班，挑選數學學期成績未滿 80 分的學生，共 60 人，做為實驗的樣本，其中實驗組 30 人，控制組 30 人，實驗組中挑選資訊學期成績在 90 分以上的學生 15 人，為高資訊能力組，未滿 90 分的學生 15 人，為低資訊能力組。. 第二節實驗組與對照組在學習成效的分析本節主要分析實驗組在使用本系統進行補救教學後，與不進行補救教學的對照組，在數學學習成效的差異情形，分析時，以學習方式(補救教學與不補救教學)為自變項，以學生在數學成就測驗的後測分數為依變項，並以數學成就測驗的前測分數為共變項，進行單因子共變數分析(α值為 0.05)。 5.2.1 組內迴歸係數同質性檢定進行共變數分析之前，需先檢定組內迴歸係數同質性的假定，組內迴歸係數同質性檢定的目的是在檢定各實驗處理組內，各分組的自變項與共變項間是否有顯著的交互作用，如果交互作用的檢定達到顯著，表示自變項與共變項間，互有影響的關係，這樣就違反組內迴歸係數同質性的假定，相反的，如果自變項與共變項間的交互作用顯著，代表未違反組內迴歸係數同質性的假定。本研究的自變項有「是否進行補救教學」一項，因此在進行組內迴歸係數同質性檢定時，宜採用「單因子共變數分析」來進行其迴歸斜率同質性檢定。. 51.

(60) 表 5-1 實驗組與對照組數學成就測驗前、後測敘述統計一覽表組別實驗組. 對照組. 總和. 前測成績平均數個數標準差平均數個數標準差平均數個數標準差. 後測成績. 52.33 30 13.817 52.33 30 12.847 52.33 60 13.228. 63.50 30 13.336 56.50 30 13.528 60.00 60 13.778. 由表 5-1 可知，二組學生的數學測驗，後測平均數皆高於前測平均數，實驗組學生後測平均數高於控制組後測平均數，實驗組和控制組分數上的差異是否達到統計上的顯著性，必須再以共變數分析進行檢定，在進行共變數分析之前，先檢定組內迴歸係數同質性之假定。表 5-2 組內迴歸係數同質性檢定來源截距組別前測成績組別*前測成績誤差總和校正後的總數. 型Ⅲ平方和 366.889 170.006 9300.064 44.391 1164.817 227200.000 11200.000. 自由度 1 1 1 1 56 60 59. 平均平方和 366.889 170.006 9300.064 44.391 20.800. F 檢定 17.639 8.173 447.112 2.134. 顯著性 .000 .000 .006 .000 .150. 表 5-2 為組內迴歸係數同質性檢定之結果(組別*前測成績列之數據)，F 檢定為 2.134，顯著性為.150>.05，未達.05 的顯著水準，接受虛無假設，表示兩組迴歸線的斜率相同，亦即共變項(前測成績)與依變項(後測成績)的關係不會因自變項各處理水準的不同而有所差異，符合共變數分析中組內迴歸係數同質性的假定，可以繼續共變數分析。. 52.