遊戲化電子群眾互動系統(GEARS)對高中體育班學生於生物演化的學習影響

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(1)國立臺灣師範大學理學院科學教育研究所碩士論文. 遊戲化電子群眾互動系統(GEARS)對高中體育班學生於生物演化的學習影響 The Effects of Gamified Electronic Audience Response System(GEARS) on Senior High School Student Athletes Learning Biological Evolution. 研究生：徐尚鴻. 指導教授：張俊彥博士. 中華民國 109 年 8 月.

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(3) 謝辭完成論文的時候，真的不敢相信自己做到了。當年那個從小沒遇過學習動機問題、只想靠精美板書和傳統講述解決所有問題的實習老師，如今要帶著截然不同的信念跟成果離開科教所了。謝謝我最愛的張俊彥老師！當初在聽到教會分享人工智慧在未來的重要性後，就毅然決然加入 CCR 的研究團隊。雖然在決定題目上幾經波折，但老師始終都很用心給予我指導，每次聽見老師的建議都覺得自己的眼睛被打開了。謝謝口試委員段曉林老師和孫之元老師在口試的建議，讓我能站在讀者的角度把論文寫得更清楚。謝謝佑達老師與宗諺學長完成 GEARS，讓我跨入遊戲化教學的機會。謝謝張文華老師、顏妙璇老師在碩一入學時的幫助，讓我能夠快速融入科教所這個家庭。謝謝段曉林老師、蔡執仲老師、劉湘瑤老師、三民高中黃雲淨老師和曾憶倩在編製工具時給予很大很大的幫助。除了老師外，更要謝謝研究團隊的支持！最要謝謝的就是秉漢學長了！從定題都完稿都充滿學長耐心指導的身影。謝謝仁哲學長在訪談方式的建議，讓我能蒐集到有效的訪談資料。謝謝丁丁在遊戲化理論跟應用的建議。謝謝惠羽姊行政上的支持與無微不至的關心。謝謝仕雯在器材設備給予的協助。謝謝美雅姊所務上的每一個協助。謝謝 607 每一位：郁璇、信嘉、瑞皓、昭君、威宏、嘉俊、祐安、Bevo、Khuyen、Jose、Hai、Trinh、筱筑、聖益，有你們才有這麼快樂的研究時光。謝謝玉縝、怡彣、東霖、道悅、志文、秉毅、運廷跟所有科教所的夥伴。謝謝爸爸、媽媽、妹妹和我的家人們，我在求學的過程中花了很多時間，但你們依舊包容並一路支持著我，你們受我最多氣，但也給我最多愛。謝謝三民高中的語珊老師、傳賢老師、承宣老師和體育班的孩子們，你們的特質引導我進入這篇研究，也謝謝你們在課程上所有的配合，能當你們的老師真的很開心的。最後還要謝謝上帝、謝謝教會。謝謝小紅、乃乃、伯翰、信恆與所有教會的弟兄姊妹在這段時間的關心、鼓勵，和所有的忍耐。謝謝大家！徐尚鴻 2020.08 i.

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(5) 摘要十二年國教自然領域提及科學學習應激發學生主動學習的意願，並強調全面照顧各類學生、兼顧個別特殊需求。然而體育班學生長時間的術科練習使其校園作息與普通班學生差異甚大，學科上課時專注力不足；且普遍自認在學科的學習自我效能低落、學習動機低，實為科學教育與課綱推行須解決之問題。本研究基於遊戲化八角框架理論，設計「遊戲化電子群眾互動系統」 (Gamified electronic audience response system, GEARS)，將遊戲元素融入於學習過程中（例：道具使用、排行榜上自誇、貨幣買賣），讓學生能透過行動載具投入到虛擬世界中，與同學及老師互動、討論和學習。本研究使用前後測準實驗研究法評估學生學習表現。研究以 41 位高中三年級體育班學生為對象、生物演化單元為內容，探討 GEARS 融入教學對其學習成就、學習動機及課室專注力的影響。結果顯示，學生於 GEARS 融入教學與傳統講述教學相比，學習成就測驗無顯著差異，學習動機的「學習環境誘因」及課室專注力的「專注力選擇」和「專注力強度」有顯著提升。訪談結果則顯示遊戲元素中的倒數計時和道具使用能促進學生回答題目，提升主動學習策略；排行榜則會刺激學生的表現目標；提問機制、道具與公共討論區則能讓學生學習更自在、享受學習環境的變化性。專注力的部分，道具與公共討論區能提升專注力選擇，使學生不易分心：提問與倒數計時則能提升學生的專注強度，讓學生更專注在教師的提問。總體而言，GEARS 讓學生更有動機參與在課堂中，也相較於傳統教學環境更能專注在學習中，不選擇直接在課堂中休息。. 關鍵詞：遊戲化、遊戲化電子群眾互動系統、八角框架理論、體育班、學習動機、課室專注力. iii.

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(7) Abstract The Curriculum Guidelines of 12-Year Basic Education in Taiwan indicates science incorporate learning should stimulate students’ willingness to learn actively and take care of all kinds of students in a comprehensive manner. However, long practice time leads a big difference in daily routine between student athletes and students in regular class. Student athletes thus have insufficient concentration in classroom and generally hold low self-efficacy and learning motivation. These problems must be solved for science education and curriculum implementation. Gamified electronic audience response system (GEARS for short) is designed based on Octalysis gamification framework. GEARS incorporates game mechanics into learning process, such as props usage, bragging on the leaderboard, counting down while answering question, allowing students to engage in virtual world through mobile vehicles to learn with classmates and teacher. The pretest-posttest quasi-experimental design was utilized to evaluate students learning performance in this study. 41 high school senior three student athletes were participated and the chapter of biological evolution was used as teaching content. Results show that learning achievement scores of GEARS integrated instruction has no significantly difference compared with that of lecture. However, the scales of learning environment stimulation (LES) in learning motivation shows significantly higher scores (p<.01) than the lecture instruction. The scales of concentration selectivity and concentration intensity also shows significantly higher scores (p<.01) than that of the lecture instruction. Interview reveals that the time limit during answer time and tools usage promote students answer question, improve “active learning strategies”; the leaderboard stimulate “performance goals”; the questioning mechanism and public question area make students feel enjoyable in changeable learning environment. In the v.

(8) concentration part, tools usage and public question area can improve the concentration selection; questioning mechanism and time limit can increase the concentration intensity. Overall, GEARS makes students more motivated to participate in the classroom. It is also more focused on learning than the traditional teaching environment, and students do not choose to rest directly in the classroom.. Keywords: gamification, gamified electronic audience response system, octalysis gamification framework, student athletes, learning motivation, concentration. vi.

(9) 目次謝辭 ........................................................................................................................... i 中文摘要 .................................................................................................................. iii 英文摘要 ...................................................................................................................v 目次 ......................................................................................................................... vii 表次 .......................................................................................................................... ix 圖次 .......................................................................................................................... ix 第壹章. 緒論 ....................................................................................................... 1. 第一節第二節. 研究背景與研究動機 .................................................................... 1 研究目的與研究問題 .................................................................... 2. 第三節. 名詞解釋 ....................................................................................... 3. 第貳章. 文獻探討 ............................................................................................... 5. 第一節. 高中體育班課程實施與學科學習問題 ......................................... 5. 第二節第三節. 遊戲化教學對學習的影響 ............................................................ 6 遊戲化電子群眾互動系統(GEARS)與八角框架理論 ................ 15. 第參章. 研究方法 ............................................................................................. 22. 第一節. 遊戲化電子群眾互動系統(GEARS)........................................... 22. 第二節第三節第四節第五節. 研究對象與實施 .......................................................................... 29 評量工具 ..................................................................................... 30 資料分析 ..................................................................................... 35 研究限制 ..................................................................................... 42. 第肆章. 研究結果與討論.................................................................................. 43 GEARS 融入教學對學習成就的影響 ........................................ 43 GEARS 融入教學對學習動機的影響 ........................................ 45 GEARS 融入教學對課室專注力的影響..................................... 51. 第一節第二節第三節第伍章. 結論 ..................................................................................................... 57. 參考文獻 ................................................................................................................ 58 附件一學習動機量表 ....................................................................................... 63 附件二課室專注力量表 ................................................................................... 64 附件三生物演化學習成就測驗 5-1 生物的演化（前測）.............................. 65 附件四生物演化學習成就測驗 5-1 生物的演化（後測）.............................. 66 vii.

(10) 附件五生物演化學習成就測驗 5-2 生命樹（前測） ..................................... 67 附件六生物演化學習成就測驗 5-2 生命樹（後測） ..................................... 68 附件七附件八附件九附件十. 遊戲化電子群眾互動系統(GEARS)融入教案設計................................ 69 生物演化教學 5-1 生物的演化講義（包含 5-1 隨堂測驗） .............. 71 生物演化教學 5-2 生命樹講義 ............................................................ 75 生物演化學習成就測驗 5-2 生命樹（隨堂測驗）.............................. 79. viii.

(11) 表次表 2.2.1 遊戲化教學研究整理 ......................................................................... 11 表 3.1.1 表 3.3.1 表 3.3.2 表 3.3.3 表 3.3.4. GEARS 遊戲元素與對應核心動力 ....................................................... 25 生物演化學習成就測驗命題依據 ...................................................... 30 學習動機量表例題 ............................................................................. 32 課室專注力量表例題 ......................................................................... 33 課後訪談問題 .................................................................................... 34. 表 3.4.1 表 3.4.2 表 3.4.3 表 3.4.4 表 3.4.5. 資料處理與分析................................................................................. 35 遊戲元素與對應代碼 ......................................................................... 36 生物演化學習成就代碼與編碼說明 .................................................. 36 學習動機各向度代碼與編碼說明 ...................................................... 37 課室專注力各向度代碼與編碼說明 .................................................. 38. 表 3.4.6 表 3.4.7 表 4.1.1 表 4.1.2 表 4.1.3. 複合代碼的內容與編碼說明 ............................................................. 40 複合代碼次數統計表示意圖 ............................................................. 41 生物演化學習成就前後測 t 檢定分析與效果量............................... 43 生物演化學習成就後測第一次延宕測驗 t 檢定分析與效果量........ 43 生物演化學習成就後測第二次延宕測驗 t 檢定分析與效果量........ 44. 表 4.1.4 表 4.1.5 表 4.2.1 表 4.2.2 表 4.2.3. 作答時間遊戲元素-生物演化學習成就複合代碼次數統計 ............. 44 非作答時間遊戲元素-生物演化學習成就複合代碼次數統計 ......... 44 學習動機前後測 t 檢定分析與效果量 .............................................. 46 作答時間遊戲元素-學習動機複合代碼次數統計 ............................. 46 非作答時間遊戲元素-學習動機複合代碼次數統計 ......................... 47. 表 4.3.1 課室專注力前後測 t 檢定分析與效果量 .......................................... 51 表 4.3.2 作答時間遊戲元素-課室專注力複合代碼次數統計 ......................... 52 表 4.3.3 非作答時間遊戲元素-課室專注力複合代碼次數統計 ..................... 52. ix.

(12) 圖次圖 2.3.1 八角框架的四個向度 ........................................................................ 18 圖圖圖圖圖. 2.3.2 2.3.3 2.3.4 3.1.1 3.1.2. 八角框架的八項核心動力 ................................................................ 19 八角框架理論與各項核心動力的遊戲元素 ..................................... 20 臉書的八角框架分析 ........................................................................ 21 GEARS 的八角框架分析 ..................................................................... 25 GEARS 登入畫面................................................................................. 26. 圖圖圖圖圖. 3.1.3 3.1.4 3.2.1 4.1.1 4.2.1. GEARS 作答時間畫面 ......................................................................... 27 GEARS 非作答時間畫面 ..................................................................... 28 研究實施流程與時間間隔 ................................................................ 29 生物演化學習成就測驗平均數......................................................... 44 作答時間遊戲元素-學習動機複合編碼直方圖................................ 47. 圖 4.2.2 非作答時間遊戲元素-學習動機複合編碼直方圖 ............................ 47 圖 4.3.1 作答時間遊戲元素-課室專注力複合代碼直方圖 ............................ 53 圖 4.3.2 非作答時間遊戲元素-課室專注力複合代碼直方圖 ........................ 53. x.

(13) 第壹章緒論本研究欲探討遊戲化學習環境對高中體育班學生學習成就、學習動機與課室專注力的影響。本章共分成三節，分別以「研究背景和研究動機」、「研究目的與問題」與「名詞解釋」進行說明。. 第一節研究背景與研究動機我國正值新課綱─十二年國民基本教育課程綱要（以下簡稱：十二年國教） ─推動之際。十二年國教之課程發展本於全人教育的精神，以「自發」、「互動」、「共好」為理念（教育部，2014），強調每個學生都應是自動自發學習者並具備與自我、他人、社會與環境互動溝通的能力。在科學教育方面，國民中小學暨普通高級中等學校自然領域綱要提到學生的科學學習應當從激發學生對科學的好奇心與主動學習的意願為起點，並根據各階段學習階段學生的特質選擇核心概念，並透過多元途徑取得深入學習（教育部，2018）。為落實各領域的學習，教育部除根據各領域課程規劃領域綱要，也針對特殊需要而成立的班級（如美術班及體育班等）延伸規畫（盧台華、黃彥融與洪瑞成， 2016）。十二年國民基本教育體育班課程實施規範詳細說明課綱精神如何落實在各階段的體育班內，使體育班的學生不僅具備傑出的術科表現，更應追求自我精進，並具備基本的語言、數理等符號的使用能力（教育部，2019）。然而體育班的學生在教學現場面臨許多問題，大致可分為：其一、因為長時間練習術科，在上課時常常因疲累而難以專注（陳子弘，2017；陳喬雯，2015；詹順利與劉宣谷，2015；劉志偉與倪子翔，2013）；其二、因為身分與普通班學生不同，學生認為自己不是唸書的料或不被期待要好好念書（曾祥瑞，2018；蔡玄俊、盧瑞山與陳智明，2012）。上述問題對體育班學生在學科學習時的課室專注力和學習動機造成深深地影響，而學習動機與學習時的注意力與學生的學習成就具備正相關(Delgado et al., 2011; Lu & Yang, 2018; 吳坤璋等人，2005)。至此若. 1.

(14) 無法改善上述困境，十二年國教良善的基本理念可能礙於這些因素的低迷而無法實現。遊戲化(Gamification)是個新穎且迅速增長的新領域(Dicheva et al., 2015)，其普遍被定義為在非遊戲內容使用遊戲設計元素 (Deterding et al., 2011)。根據 Chou(2017) 提出之八角框架理論設計之遊戲化電子群眾互動系統 (Gamified Electronic Audience Response System，簡稱 GEARS)具有提問功能、匿名性與即時回饋等特性(Chien et al., 2016; Wood & Shirazi, 2020)。近期研究也提出 GEARS 能提升學生學習表現、學習動機(DomíNguez et al., 2013; Huang & Hew, 2015; Lamprinou & Paraskeva, 2015; Li et al., 2012; Pettit et al., 2015)。生物演化是培養科學素養的基本要素(Stern, 2004)，辛怡瑩與邱美虹（2010）指出生物演化概念具有許多解釋類型，學生雖然了解演化的結果，卻不清楚演化的細部過程。本研究希望以高中的生物演化單元為例，探討遊戲化群眾互動系統對高中體育班學生學習成就、學習動機與課室專注力的影響。. 第二節研究目的與研究問題一、研究目的本研究期望達到的目的為： 1. 了解 GEARS 融入教學對體育班學生學習成就的影響。 2. 了解 GEARS 融入教學對體育班學生學習動機的影響。 3. 了解 GEARS 融入教學對體育班學生課室專注力的影響。. 二、研究問題根據研究目的，本研究試圖解答的問題為： 1-1. GEARS 融入教學是否能提升體育班學生的學習成就？ 1-2. GEARS 融入教學的哪些遊戲元素影響體育班學生學習成就？ 2-1. GEARS 融入教學是否能提升體育班學生的學習動機？. 2.

(15) 2-2. GEARS 融入教學的哪些遊戲元素影響體育班學生學習動機？ 3-1. GEARS 融入教學是否能提升體育班學生的課室專注力？ 3-2. GEARS 融入教學的哪些遊戲元素影響體育班學生課室專注力？. 第三節名詞解釋一、. 高中體育班高中體育班是自 1998 年教育部公布「臺灣省高級中等學校試辦體育班實施. 計畫」後開始發展並且設置（劉志偉，2013）。本研究實施學校的體育班學生須運用早自習與下午兩點後的時間進行專長訓練，並且需視比賽和其他情況加練。大部分高中體育班學生會透過運動績優升學管道以術科成績申請大學。二、. 傳統講述教學傳統講述教學(Traditional lecture teaching)指教師運用板書和自製講義授課。. 講義中的每個小節結束後會附上對應的隨堂測驗供學生練習，實際授課時也會給予學生作答時間，並於作答後公布答案並檢討。一節課的上課時間為 50 分鐘，每題隨堂測驗約有 60 至 90 秒的作答時間。三、. GEARS 融入教學 GEARS 融入教學指除傳統講述教學中的板書和自製講義外，會在教學活動. 中使用 GEARS。GEARS 融入教學與傳統講述教學不同，隨堂測驗會透過 GEARS 出現，而不會附在講義上讓學生作答。一節課的上課時間與隨堂測驗作答時間與傳統講述教學相同，但學生在作答後在對答案後並檢討後會有 1 至 3 分鐘觀看 GEARS 介面的時間（介面內容包含非作答時間的遊戲元素，將在第參章、研究方法說明）四、. 生物演化學習成就測驗生物演化學習成就測驗以高中基礎生物第五章、演化與生物多樣性的前兩節：. 5-1 生物的演化與 5-2 生命樹為測驗範圍，測驗形式為為單選擇題。命題來源自龍騰、全華等出版社的題庫系統，並由研究者再進行編製。 3.

(16) 五、. 課室專注力相較於注意力(Attention)，課室專注力(Concentration in the classroom)指學生. 注意力在課室教學活動的聚焦情形（林玉雯、黃台珠與劉嘉茹，2010）。六、. 八角框架理論八角框架理論(Octalysis)是周郁凱(Chou, 2017)提出的遊戲化理論。周郁凱認. 為遊戲元素之所以有效是緣於人類的核心動力(core drives)。當遊戲元素觸發使用者的核心動力後，使用者便會產生動機，進而改變其行為。由於周郁凱歸納出人類共有八種核心動力，故稱該理論為八角框架理論。. 4.

(17) 第貳章文獻探討本研究欲回答的研究問題為 GEARS 融入教學是否能提升高中體育班學生的學習成就、學習動機與課室專注力，並了解 GEARS 當中的遊戲元素如何影響學生。本章針對研究問題的相關研究進行文獻回顧，共分為「高中體育班課程實施與學科學習問題」、「遊戲化教學對學習的影響」、「八角框架理論與遊戲化電子群眾互動系統(GEARS)」。第一節要由高中體育班的學科學習現況切入，了解高中體育班學生的學習特性及在學習動機和課室專注力上的挑戰。為解決體育班學生學習上的學習挑戰，第二節將進一步討論現有的遊戲化教學研究的研究方法及其對學習的影響。第三節則介紹遊戲化八角框架理論的內容與運用。. 第一節高中體育班課程實施與學科學習問題運動人才的培訓並不容易，需要長時間的功夫作為基礎才能在賽場上有好的表現。我國建立體育班的目的即是建立完整的培訓體系，在中小學階段即發掘有潛能的人才，讓其從國小到大學循序漸進接受扎實且完整的訓練。體育班由教育部體育署輔導各級學校設立的。根據教育部（2020）之統計截自 107 學年度我國高中職核准開設體育班的校數為 147 所，占全國高中職學校 28.77%，學生人數達 10208 位。高級中等學校體育班的課程可分為學科課程（以下簡稱學科）與體育專長訓練課程（以下簡稱術科）。詹順利與劉宣谷（2015）比較臺北市某國民中學體育班及普通班的段考成績發現體育班學生的數學科學習成就顯著低於普通班。陳子弘（2017）提到高中和國中的體育班會因應體育班的學習進度和學習狀況而有個別命題的狀況，在個別命題下體育班的學習狀況便難與普通班級作出比較，也可能衍伸出學生認為自己與普通班學生不同等問題。劉志偉與倪子翔（2013）探討高中體育班發現學生常因練習造成的疲累感導致無法專心上課、想睡覺，使學生的學業荒廢。陳子弘（2017）亦指出高中體育班學生在學習適應面臨的困境如課程內容不足、學術要兼備體力無法負荷的問題。曾祥瑞（2018）以自身任教的體 5.

(18) 育班進行長時間的敘事研究，並發現該班學生身份上的差異，容易不被理解的現況，而容易成為教師教學實踐的絆腳石，無法真正落實適性教學，班級經營管理也不易掌握。詹順利與劉宣谷（2015）調查臺北市國中體育班數學科學習現況時，從訪談也得知學生並非對科目沒興趣或沒興趣，而是長時間下來很難專注。總括上述整理，體育班的學科習問題主要因長時間訓練與特殊身分的關係，而產生學生專注力不容易集中且對學科學習的自信心不足等問題。面對學科學習問題，學科教師該如何幫助他們呢？蔡玄俊等人（2012）調查臺北市高中體育班學習動機與學習滿意度後，發現學生對學科的追求指出高，建議學校課業輔導，建立學生學科信心、因材施教。吳慧葳（2015）指出高中體育班學生透過數位遊戲式 app 學習物理較傳統教學法有較佳的表現。陳喬雯（2015）探討國中體育班學生適應學校生活的取向，結果顯示適應情形人際關係適應最佳，後者依序為專長適應與學科學習適應，意即體育班學生透過人際關係的互動相較於專長項目的表現更能幫助支持其適應學校生活。曾祥瑞（2018）建議任課教師宜規劃適用體育班各學科之教材以及相應的評量暨升學規準，進而提高學習動機，更可以讓學生在校園中不會感受被邊緣化。縱使體育班升學取向與普通班學生不同，但仍有學生希望能在學科中有好的學習。雖然學科教師無法改變其校園作息時間，但仍可透過不同教學方法、人際關係的支持與規劃適用體育班的課程，改善其學習動機與課室專注力。. 第二節遊戲化教學對學習的影響遊戲化普遍的定義為在非遊戲的事物上加入遊戲設計元素(Deterding et al., 2011)。Chou(2017)則認為遊戲化是將常出現於遊戲中的樂趣與元素應用於現實生活中的技巧。遊戲的樂趣可源自於遊戲元素（如：徽章、積分等）或是讓使用者進入遊戲狀態的遊戲機制（如：遊戲規範、獎勵機制等）。遊戲化期幫助使用者完成非遊戲事物。目前已有越來越多網站或是 app 成功遊戲化，如臉書透. 6.

(19) 過粉絲專業的頭號粉絲徽章，增加使用時的趣味性。本節整理現有的遊戲化實證研究，並於表 2.2.1 呈現各篇研究的設計與成效。許多遊戲化實證研究以教學網頁、Moodle 學習平台為實施平台，甚至也有研究探討應用軟體的遊戲化對學生操作軟體的影響(Fleischman & Ariel, 2016;Hong & Zhan, 2018; Li et al., 2012)。遊戲元素中最常使用的為積分、徽章與排行榜(Chou, 2017)，在本節回顧的 14 篇研究中，就有 13 篇運用到三種遊戲元素的其中一種，但這項三元素是否能改善學生的學習呢？Huang and Hew(2015)在碩士班一年級學生的資料分析(SPSS)課程中融入積分、徽章與排行榜。實驗組與對照組各約 20 位，兩組學生均接受 3 小時的 SPSS 課堂學習時間與 2 週不強制參與的課後活動時間，結果顯示透過遊戲化 Moodle 學習平台教學策略能提升學生的學習動機，除提升課堂內的參與度外，甚至可促進學生自主參與課外學習。DomíNguez et al.(2013)在資訊與通訊科技用戶資格的線上課程平台融入遊戲化設計。平台將題目難易度分成四個階段，完成學習階段的所有題目便可獲得該階段的獎盃，並提供排行榜供學生參考。平台開放學生自由選關和重複選關，讓學生能自由選擇適合自己程度的任務。研究共有 131 位大學一年級學生參與遊戲化融入課程，80 位大學一年級與二年級學生參與非遊戲化融入課程，每位學生須花費 150 至 180 小時完成課程。結果顯示遊戲化有助於情緒和社會互動的需求，但對學習認知的影響並不顯著。Mekler et al.(2013)將三種遊戲元素分開，探討各元素對內在動機的影響。研究招募共 295 位成年人參與圖像辨識的測驗，每組研究對象約 70 至 80 人，個人完成任務的平均時間為 22 分鐘，於任務結束後會完成內在動機自評表。結果顯示四個組別間的內在動機無顯著差異。 Ortiz-Rojas et al.(2019)探討排行榜對大一新生學習計算機程式導論課程的影響。實驗組共兩個班級：55 位學生，對照組共一個班級：34 位學生。實驗組進行 4 週遊戲化課程後。結果顯示排行榜下的學生的學習表現雖有顯著提升，但其內在動機與自我效能與對照組無差異。Turan et al.(2016)在小學六年級的資. 7.

(20) 訊科技課程融入積分和徽章。研究共有 46 位學生連續 6 週接受遊戲化融入教學，每週 2 小時。結果雖顯示學生的學習表現有顯著提升，但遊戲化教學反而讓學習的難度變高。Hanus and Fox(2015)運用 16 週在大學傳播課程中比較遊戲化課程與非遊戲化課程下對學生動機的影響差異。研究對象共 80 位。遊戲化課程以徽章、獎牌和排行榜鼓勵學生參與課堂活動外，另可額外賺取貨幣能給予學生額外的好處，如可延長繳交作業的規定時間。然結果卻顯示遊戲化課程組的內在動機在第 8 週後顯著下降且直至研究結束都沒有提升。Jagušt et al.(2018)亦指出僅加入遊戲元素不足以提升學生的學習表現總括上述整理，僅靠積分、徽章和排行榜未必能提升學生學習動機，需進一步探討其他遊戲元素和設計對學習的影響。積分、徽章和排行榜皆是驅動第二項核心動力、成就的遊戲元素(Chou,2017)，僅憑一項核心動力難以持續增加學生的學習動機和專注力。Li et al.(2012)探討遊戲化後的繪圖軟體 AutoCAD(GamiCAD)對使用者的影響。GamiCAD 的遊戲元素除積分、獎勵、重複挑戰關卡外，加入即時回饋和倒數計時。研究蒐集 14 位無使用 AutoCAD 成年參與者的使用結果後發現實驗組的任務完成度及完成效率皆較高。實驗組的使用者也表示 GamiCAD 較為遊戲化的版本更想讓人參與、學習起來更有效率。Hong and Zhan(2018)提到 Wizdy Pets 是通過寵物飼養幫助兒童控制哮喘的遊戲化程式。兒童能在程式中擁有自己的虛擬寵物。在每次完成治療後可給予積分，兒童能用積分為虛擬寵物購買道具。兒童能與虛擬寵物互動，也可以透過虛擬寵物在社群中與其他兒童互動。Wizdy Pets 透過遊戲化緩解兒童醫療的焦慮、營造輕鬆的診療氛圍、改善兒童的藥物治療經驗。從上述整理，研究者發現搭配不同核心動力的遊戲元素（道具和即時回饋屬於第三項核心動力，倒數計時則屬於第八項核心動力），能產生更豐富的影響。群眾互動系統在遊戲化前即具備即時回饋這項遊戲元素 (Chien et al.,2016)，強化其他核心動力有望豐富其作為教學工具的成效。Pettit et al.(2015)想了解學生在遊戲化課程中的感受，研究在為期一學年的醫學微生物. 8.

(21) 學課程中，對 106 位學士班一年級學生使用群眾互動系統搭配投影片進行遊戲化課程。結果顯示至少有 85%的參與者同意或非常同意「很享受在友善的同儕競爭」、「專心參與在活動中」、「上課時更有活力」與「享受在多樣的互動中」。Sun and Hsieh(2018)探討遊戲化群眾互動系統對國中生英文科學習時的內在動機、外在動機、參與度與注意力的影響。該研究使用的遊戲群眾互動系統：Interactive, Feedback-based In-class Teaching System 3(iFIT3)除擁有群眾互動系統已具備的即時回饋、選擇題等遊戲元素外，更加入金額（積分）、倒數計時、下注、投稿答案選項與排行榜等豐富的設定。學生在作答選擇題時選擇選項的同時，可下注金額，並搭配倒數計時增加下注的刺激感。除了教師提供選項讓學生下注外，學生也可投稿答案選項讓同儕下注。研究將 144 位中學七年級學生分為對照組、群眾互動系統組和遊戲化群眾互動系統組，各組的課程實施時間均為 2 週。結果顯示投票系統有趣、互動性、競爭性與系統本身的新奇感幫助改善學生的內在動機和注意力。而遊戲化在科學教育研究探討的數量較不足(Hursen & Bas, 2019)，但仍有幾篇研究可以參考。Fleischman and Ariel (2016)以酵素結合免疫吸附分析法 (Enzyme-linked immunosorbent assay，簡稱 ELISA)為例探討遊戲化在實驗原理教學的成效。研究將 ELISA 的原理與實驗過程透過圖標呈現出藥品，並讓使用者可以透過與介面互動學習原理。30 位大學生在操作學習軟體後分享其學習經驗以作為日後改善軟體的依據，研究結果顯示學生享受 ELISA 學習軟體的原因包含：1. 更好理解 ELISA 的反應過程。2. 互動性與視覺化幫助學生記憶反應過程。3. 學習過程很有趣。4. 節省學習時間。研究更指出如視覺化介面設計、給予學生挑戰的選擇權、即時回饋及聲音動畫刺激等遊戲化設計讓學生更享受學習過程。學習軟體未來的改善方向可朝向累積積分等營造競爭感的元素，讓學生在學習時能有更多參與空間。Sánchez-Martín et al.(2017)想了解遊戲化工具在提升科學教學與學習的有效性，以及其對課堂環境中的競爭動態可能產生什麼影. 9.

(22) 響。研究在名為「物質與能量」的科學通識課進行，共有 36 位修習初等教育學程的大學生參與。遊戲化設計以星際大戰(Star War)為背景，研究共實施約為期 2 個月。研究對象可在教學網頁中透過完成任務賺取積分，獲得的積分可購買效果有利於學習過程的卡牌，如在點心吧換取咖啡、從課堂範圍中指定一個單元作為期末考一題的範圍、更換題目、移除答題錯誤紀錄等等。研究結果顯示學生參與程度與學習表現是有正相關的 Hursen and Bas (2019)探討遊戲化應用對學生科學學習動機的影響。研究以 16 位小學四年級學生為研究對象，在為期 12 週的微生物與人體生理單元中融入學習網頁，ClassDojo，作為學習平台。學習平台能搭配合作式學習法，建立分組及自創組別名稱。小組能累積積分、蒐集徽章及觀看積分排行榜。研究結果顯示 ClassDojo 能改善班級內同儕間的溝通，平台帶給學生好玩與新奇等感受讓學生更有動機學習。總括以上回顧，強化群眾互動系統的遊戲元素有望豐富其在教學上的成效，其運用能改善學生在同儕互動與專注力，但其在科學教育上實證研究尚不足。下節將完整介紹群眾互動系統與八角框架理論，並以改善學習動機與課室專注力為目標設計遊戲化電子群眾互動系統。. 10.

(23) 表 2.2.1 遊戲化教學研究整理文獻. 研究對象. 樣本數. 實施時間. 實施學科. 實施平台. 遊戲元素. 遊戲化帶出成效. DomíNguez et al.. 大學一年. 對照組：80. 150-180. 資訊科. 教學網頁. 1. 挑戰分級. 1. 對資訊課程認知上的. (2013). 級學生. 實驗組：131. 小時. 2. 即時回饋 3. 積分 4. 獎盃. 影響不顯著 2. 對學習時情緒與社會互動有幫助. 5. 排行榜 6. 自由選關 Fleischman and Ariel. 大學學生. 30. -. 生物科. 應用程式. 1. 即時回饋 b. 1. 學生享受學習過程. 2. 分子結構. (2016). 圖標 3. 自由選關 Hanus and Fox (2015). 大學學生. 實驗組與對照. 16 週. 傳播課程. 1. 徽章. 1. 引起同儕間的比較. 組各一個班. 2. 貨幣 a. 2. 降低內在動機. 級，共 80. 3. 獎牌. 11. 教學網頁.

(24) Hong and Zhan. 學齡前兒. (2018). 童. -. Huang and Hew. 碩士班一. 對照組：20. (2015). 年級學生. 實驗組：20. -. 2週. 無學科，. 1. 積分. 1. 營造輕鬆的診療氛圍. 應用在兒. 2. 道具. 2. 緩解治療時的焦慮. 童的藥物. 3. 虛擬寵物. 3. 改善藥物治療經驗. 治療. 4. 互動社群. 資料分析. 應用程式. Moodle 學. 1. 積分. 1. 改善課堂參與度. 習平台. 2. 徽章. 2. 提升課外學習的學習動. 3. 排行榜 Hursen and Bas. 小學四年. (2019). 級學生. 16. 12 週. 自然科. 機. ClassDojo. 1. 積分. 1. 改善同儕間溝通. 學習平台. 2. 徽章. 2. 提升學習動機. 3. 排行榜 4. 建立隊名 54. 5 個月. 數學科. 教學網頁. 1. 排行榜. 1. 三種學習環境 c 均顯著. Jagušt et al.. 小學二、. (2018).. 三年級學. 2. 虛擬敵人. 提升學生學習表現. 生. 3. 倒數計時. 2. 適應性學習環境 c 最能提升學生答題動機. 12.

(25) Li et al. (2012). Mekler et al.. 成年人 d. 成年人 e. 14. 295f. -. 22 分鐘. 資訊科. 無g. AutoCAD. 1. 積分. 繪圖軟體. 2. 即時回饋 b. 完成度與完成效率. 3. 關卡解鎖. 2. 學習者更加享受學習過. 4. 倒數計時. 程，並認為系統更好玩. 教學網頁. (2013). Ortiz‐Rojas et al.. 大學一年. 對照組：34. (2019). 級學生. 實驗組：55. 4週. 資訊科. 教學網頁. 1. 提升課堂參與度：任務. 1. 積分. 三種遊戲元素組較對照組：. 2. 徽章. 1. 任務表現均有顯著提升. 3. 排行榜. 2. 內在動機均無顯著提升. 1. 排行榜. 1. 學習表現有顯著提升 2. 內在動機（自我效能）與對照組無顯著差異. Pettit et al. (2015). 大學一年. 106. 1 學年. 生物科. 級學生. 群眾互動系統. 1. 積分. 1. 較能專心參與在課程中. 2. 排行榜. 2. 享受在課堂的友善競爭. 3. 下注 4. NPC. 13. 與多元互動 3. 較容易理解學科概念.

(26) Sánchez‐Martín. 大學學生. 36. 2 個月. 自然科. 教學網頁. 1. 積分 2. 卡牌 h. et al. (2017) Sun and Hsieh. 中學七年. 對照組：43. (2018). 級學生. 群眾互動系統. 2週. 英文科. 群眾互動系統. 1. 金額. 1. 學生參與程度與學習表現呈正相關 1. 遊戲化設計的有趣、互. 2. 倒數計時. 動性、競爭性和新奇感. 3. 下注. 能改善學生的內在動機. 遊戲化群眾互. 4. 投稿答案. 與注意力. 動系統組：36. 選項. 組：39. 5. 排行榜 Turan et al.. 小學六年. 對照組：48. (2016). 級學生. 實驗組：46. 6週. 資訊科. 教學網頁. 1. 積分. 實驗組較對照組：. 2. 徽章. 1. 學習表現顯著提升 2. 認知負荷顯著提升. 註：- 研究者未在文獻內找到說明。a 功能與道具類似，能在學習過程中換取有利條件。b 研究設計的即時回饋有附加聲音與影像效果。 c. 學習環境之設計請見文獻探討內對 Jagušt et al.(2018)的回顧。d 年齡範圍介於 19-62 歲。e 年齡範圍介於 17-68 歲，平均年齡 32.85。. f. 研究將其分為三個實驗組：積分組、徽章組、排行榜組與一個對照組。每組研究對象約 70-80 人。g 研究討論以圖像辨識作為判斷任. 務表現的依據，無特定學科。h 卡牌可用來換取有利於學習過程的效果。. 14.

(27) 第三節遊戲化電子群眾互動系統(GEARS)與八角框架理論群眾互動系統(Audience response system，以下簡稱 ARS)從過去使用額外的遙控裝置，到如今因為行動裝置的突破而開始已 app 或網站平台的形式出現。目前能直接透過行動裝置使用的群眾互動系統有：Kahoot、Plickers、Zuvio 及本研究使用的 CCR（李龍豪等人，2016）。群眾互動系統的普及化讓教師能更直接透過行動裝置與學生互動，根據學生回答狀況，讓教師能即時了解班級學生作答狀況。Chien et al. (2016)認為 ARS 的特性有： 1.. 新奇效應（Novelty effect）：當新的教育科技或教學方式介入教學過程時，學生會因為好奇而增加注意力，進而改善學習態度與學習成效。. 2.. 不對等曝光效應（Unequal-item exposure effect）：在許多群眾互動系統的教學研究中，為了讓學生主動參與，研究者會將概念轉化成題目讓學生針對概念思考。反之傳統課程不會刻意強調，因此造成了實驗組與對照組在概念上提及次數的差異。. 3.. 測驗效應（Test effect）：透過問題刺激學生、使學生提取與概念相關的長期記憶，使該概念及類似的記憶被強化。因為問題使特定概念相較於傳統教學方式被凸顯出來，這點與前者效應相似。. 4.. 附加問題效應（Adjunct-question effect）：與測驗效應相似，但附加問題是散佈在閱讀材料中。. 5.. 回饋介入效應（Feedback-intervention effect）：效應所指的回饋包含學生受到同儕給予回饋及教師給予回饋的影響。回饋介入效應重視的是是否能促進學生後設認知能力。. 6.. （自我）解釋效應（Self-explanation effect）：與同儕討論時，在構思如何像同儕解釋時整合出新的訊息，整合的過程中能達成自我監控學習及自我解釋。. 群眾互動系統的教學實證研究眾多，且被認為具有高互動性，能改善學生學 15.

(28) 習。Preszler et al. (2007)以大專學生為研究對象，並於六門生物課程中實施群眾互動系統介入的教學。結果顯示學生的學習成就有所提升。Crossgrove and Curran (2008)分別對生物主修學生的遺傳學課程及非生物主修學生的生物入門課程中進行研究實施，研究結果發現兩組學生的學習成就都有顯著提升，唯獨非生物主修學生的提升幅度較大且更認為群眾互動系統對於他們學習是有幫助的，四個月後的記憶保留測驗表現也較生物主修組佳。顯示群眾互動系統在基礎的生物學習上是有一定幫助的。Cain et al. (2009)在護理系大學先修課中使用群眾互動系統，發現學生學習生理學的學習動機和專注力都有提升。為探討群眾互動系統在心理上是否真的能改變學生的學習動機，Buil et al. (2016)以控制-價值理論(Controlvalue theory approach)探討學生心理、情緒與行為的關連。結果顯示群眾互動系統能提升學生的自我效能與自我價值，使學習時的快樂指數與驕傲指數提升，無聊指數下降，導致學生外在動機與內在動機皆提升。林凱胤（2014）以某健康護理學院二專學生為研究對象，以群眾互動系統結合 3A 策略教授計算機概論課程，並利用量表觀察學習專注力的變化。研究結果指出群眾互動系統用於學習專注力的提升是可行的方法，學生的專注力有顯著的提升。上述整理雖得到群眾互動系統在教學上對學生的學習成就、學習動機和學習專注力都有相關的研究，且結果大多有顯著的改善，然而亦有研究提出不同的看法。Liu et al. (2017)回顧 128 篇提及群眾互動系統對於學生學習影響的研究。研究結果發現相較於傳統講述教學，使用群眾互動系統應能提升學生的學習注意力與參與度。然而在學習表現上卻不比低科技教學的方法（如舉手、舉回饋字卡）有效，並認為將群眾互動系統融入其他創新教學策略顯示是有前景的。Su and Chen (2018)以 54 位大學二年級學生為研究對象，在課程中對其同時施以翻轉式學習（flipped learning）、學生出題策略（student-question generation strategy）並融入群眾互動系統教學並檢驗其對學生學習動機、態度和投入程度的影響。研究結果發現相較於前兩項教學策略能正向影響學習動機、態度和投入程度，群眾互. 16.

(29) 動系統僅對投入程度有正向影響，對學習動機與態度並沒有顯著影響。研究推測可能與學生早已熟悉群眾互動系統或其他因素（如：情緒、認知）有關。Han and Finkelstein (2013)則認為群眾互動系統的評量策略(clicker assessment & feedback，簡稱 CAF)的成效與教師是否有充足準備和在形成性評量中是否使用有最大關係。綜合上述回顧，同時也顯示有其他要素是可以改善成效與動機的。歸功於行動裝置的普及，要在群眾互動系統上建置新的元素並非難事，因此本研究嘗試以 ARS 中的雲端互動教室作為遊戲化的應用平台。自遊戲化開始走紅後，許多業主都希望透過添加遊戲元素（如：積分、徽章、排行榜）來提升員工的工作效率(Chou, 2017)。然而如我們覺得遊戲好玩時不會直接回答遊戲元素般，遊戲化能成功的重點也不在於元素，而關乎動機背後的感受。因此遊戲化的設計應在乎學習者在學習時的感受，Chou(2017)將驅動學習者動機的感受稱為核心動力(core drive)，並根據兩個向度整理(圖 2.3.1)： 1.. 左腦（外在動機）與右腦（內在動機）左腦與右腦分別為外在動機和內在動機的兩端。偏向左腦的核心動力主要受外在誘因驅使，容易受任務的「結果」影響；偏向右腦的核心動力則與使用者的心靈滿足有關，容易受任務的「過程」吸引。Chou (2017)認為成就屬於活動後的結果屬於內在動機，外在動機以與任務內容無關的獎勵為主。前者則認為成就屬於外在動機，因成就和所有權同樣較容易使人疲倦，但歸屬感跟創造力使人長期帶入的。. 2.. 白帽與黑帽白帽為讓人覺得強大、圓滿的動機元素，能使人覺得自己能控制好生活與行動，核心動力包含使命、成就與賦予創造力。黑帽則是較容易使人焦慮、上癮或著迷，對於激勵人行為的效果強，但長期下來會令人不愉快。核心動力包含稀缺性、不確定性與避免。. 17.

(30) 圖 2.3.1 八角框架的四個向度(Chou, 2017) 明白八角框架理論的兩個向度後，Chou(2017)進一步列出框架底下的八項核心動力（圖 2.3.2）與其遊戲元素 (圖 2.3.3)，以下並搭配遊戲技巧逐一說明核心動力： 1. 使命：賦予使用者完成任務的使命感，使命感會讓其長期參與在活動中。如維基百科的共同創作者社群即讓使用者深受向社會大眾傳授知識的使命，使其不計代價完成眼前的任務。 2. 成就：讓使用者感覺得到自己在過程中有成長，驅動其想繼續成長或達到目標的本能。常見的遊戲元素如分數、排行榜。 3. 賦予創造力：讓使用者創造自己的獨特性或是在過程中給予回饋、使其對活動有新鮮感（原文為：Empowerment of creativity and Feedback，需留意此處的回饋與群眾互動系統的意涵不完全相同）。如發展自己的闖關策略。如 Google 地圖能記錄慢跑者的行徑路徑，讓用戶可以跑出特殊路線。 4. 所有權：給予使用者擁有物，讓其產生想「改進」、「保護」以及「得到更多」的渴望。如遊戲元速全套收集品、虛擬角色，讓用戶能擁有屬於. 18.

(31) 自己的角色跟收藏品。 5. 社會影響力：讓使用者在團體中有歸屬感，Chou(2017)認為人類先天有歸屬於團體的需要，成就會使我們麻木，然而團體歸屬與重要他人卻能使我們持續有動力。遊戲元素如建立友誼，最經典的使用案例如我們上臉書是為了尋找在零距離的歸屬。 6. 稀缺性：越不容易得到的物品越能引起人類爭取的動力。Chou(2017)認為越難得到的東西對人而言越有價值。遊戲元素如大賣場的限時特惠（Happy hour）也是在生活中常見稀缺性的應用元素。 7. 不確定性：即好奇心，了解自己不知道事物的動機。遊戲元素如醒目選擇，在網頁介面中的新手提醒標示特別的顏色，能吸引人點擊。 8. 避免：喚起使用者對於失去的恐懼，使恐懼所帶來的動力。如學生不遲到就需要繳交罰金、未如期繳交作業就會失去學分等。遊戲元素如倒數計時，讓學生感受到快要失去得分機會的恐懼。. 圖 2.3.2 八角框架的八項核心動力(Chou, 2017) 19.

(32) 圖 2.3.3 八角框架理論與各項核心動力的遊戲元素(Chou, 2017) 認識八角框架架構的內容後，我們該如何運用八角框架設計呢？以生活中最常運用的社群媒體：臉書為例。從圖 2.3.4 所見，外圈的八角形並不像圖 2.3.3 是均勻地等八角形。框架在設計時，若工具在核心動力投入越多遊戲元素，其八角框架分析圖在外圈離內圈距離會越長，反之則越短。如此我們便可以知道各項工具設計的重點在某一項核心動力，藉此分析工具的優勢與可以強化的地方。回到圖 2.3.4，臉書除第一項與第六項核心動力外，在每項核心動力的遊戲元素都很豐富。從四個向度分析，臉書在白帽的遊戲元素最為豐富，說明臉書能引起使用者的內在動機，讓使用者享受在過程中，不容易退出。. 20.

(33) 圖 2.3.4 臉書的八角框架分析(Chou, 2017) 八角框架理論重視使用者接觸到遊戲元素後的感受，因為設計者認為遊戲元素會帶給使用者的感受，很可能與使用者實際接觸後不同。因此一項遊戲元素可能引起不同的核心動力，以排行榜為例：若學生因為看見自己的進步而改善學習動機，則應歸因於第二項核心動力、成就；若學生是因為自己的分數勝過大部分同學而感到開心，則應歸因於第五項核心動力。本研究運用八角框架分析方法，以雲端互動教室已具備的遊戲元素為基礎，設計遊戲化電子群眾互動系統。. 21.

(34) 第參章研究方法根據本研究的目的與問題，本研究制定的研究設計，以探討遊戲化群眾互動系統對體育班學生的學習成就、學習動機與課室專注力。本章共分為五節，將依序說明「遊戲化電子群眾互動系統(GEARS)」、「研究對象與實施」、「評量工具」、「資料分析」與「研究限制」。. 第一節遊戲化電子群眾互動系統(GEARS) 本研究根據 Chou(2017)的理論建立遊戲化電子群眾互動系統(GEARS)，研究者將 GEARS 使用時間根據作答與否分為作答時間與非作答時間。作答時間指課程在教師出題後，學生會接觸到的遊戲元素，包含：一、. 即時提問(instant questioning)：教師可以透過行動裝置與學生一對一. 提問，相較於傳統講述教學只能得知少數學生的答案，即時提問能即時收到全班學生的答案，讓學生有面對挑戰的感覺，學生能在回答後收到系統的即時回饋，並繼續回答問題。即時回饋使學生能根據回饋調整自己的腳步，再發展新的答題策略，其核心動力屬於第三項核心動力：賦予創造力。二、設定作答時間(time limit)：教師可設定作答的倒數時間。隨著時間倒數刺激學生感受到逐漸失去回答機會的壓力，研究者預期學生會受到第八項核心動力：避免的驅使、迫使其把握作答的機會。三、設定答題獎勵積分(G point)：教師可設定答對題目後的獎勵積分。該積分可用來購買道具。研究者設定其核心動力為第二項核心動力：成就，學生獲得越多積分能得到越多成就感。四、道具系統(tool usage)：Hong(2018)於氣喘孩童專用的呼吸器上引入寵物系統，並讓孩童可用每次使用後獲得的積分、兌換可使用於寵物上的道具，讓孩童能更享受使用的過程。研究者希望能增加學習的趣味性，讓學習者可以使用不同的道具發展其答題策略，因此增添道具系統，目前 22.

(35) 具備道具的種類與功能包含： (一) 滴水穿石：延長作答時間，延緩學生作答時的壓力。 (二) 雲消霧散：選擇題可刪除一個選項，增加學生答對題目的機會。 (三) 豁然開朗：觀看全班答案，讓作答時增加與同儕互動的機會。 (四) 管鮑之交：指定看某位同學的答案，讓作答時增加與特定同儕互動的機會。以上道具僅能使用在回答單選擇題，且每次作答最多只能使用一次道具。道具需透過積分購買，教師可自由設定道具積分。道具可讓學生自由制定策略，研究者期望激發其第三項核心動力，讓學生有空間創造自己的學習策略。. 在學生作答完畢後，同樣也會接觸到 GEARS 的遊戲元素，這些遊戲元素稱為非作答時間遊戲元素。包含：五、. 公共討論區(publish question area)與按讚(like)功能：除被動接受教師. 提問、作答以外，雲端互動教室提供公共討論區，讓學生可以在非作答時間發言。為增加學生-學生間的互動性，學生可以選擇喜歡的留言按讚，公共討論區會按照留言的按讚數目排序。研究者預期學生會受到第五項核心動力：社會影響力的影響，為了自己的留言可以被看見，會更積極的投入討論。六、排行榜系統(rank)：根據答對題目數量，列出班級的排名與答對題目數量。排行榜上的名次可再下次登入後繼續延續，增加班級學生的競爭感。根據 Chou(2017)指出排行榜能讓學生觀察到進度，受到第二項核心動力：成就的影響。七、第一名自誇(bragging)：給予排行榜上第一名學生特權，讓第一名的學生能向同儕學生對話、炫耀。因自誇為排行榜第一名的學生具備的特權，且需在有對象的環境下才有效果，因此研究者預期與第二項核心. 23.

(36) 動力：成就或第五項核心動力：社會影響力相關。 GEARS 的七項遊戲元素與對應核心動力整理於表 3.1.1 中，圖 3.1.1 呈現 GEARS 的八角分析。GEARS 使用畫面分別於圖 3.1.2、圖 3.1.3 與圖 3.1.4 所示，請特別注意作答時間與非作答時間具備的遊戲元素。. 24.

(37) 表 3.1.1 GEARS 遊戲元素與對應核心動力出現遊戲元素. 對應核心動力. 作答. 使用道具(Tools usage). 第三項核心動力：賦予創造力. 時間. 倒數計時(Time limit). 第八項核心動力：避免. 積分(Good points). 第二項核心動力：成就. 時間. 即時提問第三項核心動力：賦予創造力 (Instant questioning) 非作答. 排行榜(Rank). 第二項核心動力：成就. 時間. 第二項核心動力：成就自誇(Bragging) 第五項核心動力：社會影響力公共討論區第五項核心動力：社會影響力 (Public question area). 圖 3.1.1 GEARS 融入教學的八角框架分析 25.

(38) 圖 3.1.2 GEARS 登入畫面 26.

(39) 圖 3.1.3 GEARS 作答時間畫面. 27.

(40) 圖 3.1.4 GEARS 非作答時間畫面. 28.

(41) 第二節研究對象與實施一、研究對象本次研究對象為新北市某高中三年級體育班的學生。學生共分為兩個班級且自高二起生物課程均由研究者任教。學生總人數共 41 位，男性與女性比例約為 2：1。因該校體育班定期評量為獨立命題，且研究者為減輕學生在學習生物時的負擔，研究者在高二時教授基礎生物第四章、遺傳，高三才教授第五章、演化與生物多樣性。因此在研究開始前，研究對象無接觸高中生物演化單元的學習內容。二、實施流程兩個班級的學生的實施流程相同（見圖 3.2.1），均先以傳統講述教學教授 5-1 生物的演化，時隔 1 週後（適逢元旦假期）再進行 GEARS 融入教學教授 5-2 生命樹。兩種教學法均實施 1 週，共 3 節課，150 分鐘。GEARS 結束後 13 週會進行第一次學習成就延宕測驗，再隔 4 週後會再進行第二次學習成就延宕測驗。. 圖 3.2.1 研究實施流程與時間間隔 29.

(42) 第三節評量工具一、生物演化學習成就測驗 (一) 編製： 1.. 命題說明：生物演化學習成就測驗依據十二年國教 10-12 年級必修學習內容，並由研究者與一位科學教育專家列舉出各學習內容下的命題說明。學習內容 BMb-Vc-4、BGb-c-2、BGb-c-3 對應 5-1 生物的演化；學習內容 BGb-c-4 則對應 5-2 生命樹（見表 3.3.1）。. 表 3.3.1 生物演化學習成就測驗命題依據主題. 次主題. 10-12 年級必修學習內容代碼. 科學、科技、科學發 BMb社會展的歷 Vc-4 與人史文. 命題說明. 內容. 演化觀念的形成與發展. 1. 能指出學說名稱或提出者 2. 能說明學說內容 3. 能運用學說解釋現象 1. 能說明天擇說內容：變. BGbc-2. 演化與延演化續. 達爾文的演化理論. 異、過度繁殖、競爭、適者生存 2. 能提出天擇說內容形成的依據 3. 能運用天擇說解釋現象. BGbc-3. BGbc-4. 1. 知道共同祖先的概念共同祖先的概念與演化 2. 能指出哪些現象是由理論之影響共同祖先推衍而出 1. 列舉出演化證據及說明演化證據的內涵演化證據對生物分類系 2. 能說明演化證據對物統之影響種親緣關係的影響 3. 能判斷分類系統中物種間親緣關係的遠近 30.

(43) BGbc-4. 4. 能說明現存分類系統演化證據對生物分類系受演化證據的影響統之影響 5. 能指出現存分類系統中物種的位置. 註：主題、次主題、10-12 年級必修學習內容與其代碼和內容均參考教育部（2018）。命題說明由研究者參考 10-12 年級必修學習內容並與專家討論後提出。. 2.. 編擬預試問卷：研究者根據命題說明自龍騰、全華高中生物科題庫系統中整理式和的題目，每節各列出 20 題單一選擇題，共 40 題。. 3.. 建構專家效度：由一位科學教育專家和兩位任教於研究對象就讀學校的高中生物教師根據題幹、選項及命題說明審查題目。. 4.. 實施預試：預試對象為研究對象就讀學校高三學生，共 112 位，學生均已修習過高中基礎生物第五章。. 5.. 整理與建檔：依據題目的難易度進行排序，取資料兩端各 4 題（即難度最高的 4 題與最低的 4 題）為隨堂測驗題。其餘題目按難易度與命題說明平均分配至前測與後測。. (二) 測驗內容 1.. 前測：每節各 6 題，共 12 題。. 2.. 隨堂測驗：共 8 題。在傳統講述教學呈現於紙本講義讓學生作答，在 GEARS 融入教學呈現於載具的介面上。. 3.. 後測：每節各 6 題，共 12 題。. 4.. 延宕測驗：延宕測驗與後測題目內容相同，為避免學生憑選項回答，故會隨機變換選項順序，選項內容與題幹不變。每節各 6 題，共 12 題。. 5.. 計分方式：前測、後測及延宕測驗各 6 題，每題答對得 1 分，滿分 6 分。. 31.

(44) 二、學習動機量表學習動機量表選擇蔡執仲等人（2007）翻譯 Tuan et al. (2005)的科學學習動機量表。Tuan et al.(2005)以建構主義的學習理論為基礎，量表共分為六個向度： 1.. 自我效能：學生相信自己有能力在科學學習任務中有好的表現。. 2.. 主動學習策略：學生主動運用策略在既有知識的基礎上建構新知識。. 3.. 科學學習價值：學生感知到科學學習價值的重要性（如學會問題解決能力、刺激思考等），並會以此為動機學習科學。. 4.. 表現目標：學生的學習動機以與同儕競爭或是獲得老師注意力為目標。. 5.. 成就目標：學生在學習科學時，在提升能力與成就時感到滿足。. 6.. 學習環境刺激：課室環境（如教師教學、同儕互動等）影響學生學習科學的動機。. 原始量表的α值為 0.89。因遊戲化教學研究的文獻回顧未見對科學學習價值的影響，又避免學生因太多問題而敷衍作答。研究者與一位科學教育專家和一位遊戲化專家討論後，挑選該量表中的五個向度，分別為：自我效能（3 題）、主動學習策略（4 題）、表現目標導向（3 題）、成就目標（3 題）和學習環境誘因（3 題）。最終量表選出 16 題，α值為 0.81，答題形式為五點量表，範例見表 3.3.2。表 3.3.2 學習動機量表例題非. 非題. 題目. 號. 常. 同. 普. 同. 意. 通. 意 1.. 不論生物課的內容簡單或困難，我都有把握能學會。. 2.. 在課堂中寫練習題時，遇到難題我會選擇放棄、只做簡單的部分。. 3.. 在寫練習題時，我喜歡自己想出答案而不是直接問別人。 32. 不. 常. 同. 不. 意. 同意. □. □. □. □. □. □. □. □. □. □. □. □. □. □. □.

(45) 三、課室專注力量表課室專注力量表參考林玉雯等人（2010）開發的課室學習專注力量表。林玉雯等人（2010）將課室專注力細分為六個面向，分別為： 1.. 專注力強度：學生上課時對學習內容是否能保持學習動機且掌握能掌握課堂內的互動。. 2.. 專注力選擇：學生上課時，對於外部（如手機傳來通知會不會選擇先看）或內部（如上課時間同時也想睡覺）的刺激是否有好的選擇控制。. 3.. 專注力容量：學生上課時是否能同時接受多種課程上的刺激。. 4.. 專注力持續：學生上課時，對每個應學的概念都能集中注意力，保持持續的專注力。. 5.. 專注力移動：學生能理解重要概念，兼顧概念與概念之間的關聯性. 6.. 專注力意識狀態：學生面對疑惑能否在短時間內積極尋求理解。. 原始量表的α值為 0.95。因考慮專注力移動探討概念間的連結，屬於較高層次的認知活動，非本次研究預期會達到的結果；專注力意識狀態問題的表面效度與專注力選擇和學習動機量表的主動學習策略接近。研究者與一位科學教育專家和一位遊戲化專家討論後，選擇該量表其他四個向度：專注力容量（3 題）、專注力選擇（3 題）、專注力持續（3 題）、專注力選擇（3 題）。最終量表選出 12 題， α值為 0.78，答題方式以五點量表蒐集學生回答。範例見表 3.3.3。表 3.3.3 課室專注力量表例題非. 非題號. 題目. 常. 同. 普. 同. 意. 通. 意 1.. 在上課的過程中，我都能知道老師講解的進度。. 2.. 某些章節需專注的細節較多，我還是能很快跟上老師說明的內容。 33. 不. 常. 同. 不. 意. 同意. □. □. □. □. □. □. □. □. □. □.

(46) 四、課後訪談本研究希望更了解學生在 GEARS 學習的感受，因此編制訪談問卷。問卷與與一位遊戲化專家和一位科學教育專家共同擬訂，訪談以團體訪問形式進行，一次訪問 3 位學生，共訪談 9 位研究對象。以學生運動員的英文，Student Athletes，之縮寫作為代號。九位接受訪談的學生代號分別為 SA-1, SA-2, SA-3……SA-9。訪談採用團體訪談的形式，一次訪談三位學生，編號 SA-1、SA-2 與 SA-3 一組， SA-4、SA-5 與 SA-6 一組，SA-7、SA-8 與 SA-9 一組，每次訪談約耗時 50 至 60 分鐘。訪談對象為自願者，男性與女性性別比為 2:1，與總樣本性別比例相同。範例題目與答題形式見表 3.3.4。表 3.3.4 課後訪談問題編號 1. 內容. 回答研究問題. 你還記得上週跟這週使用手機上課時，有哪些特別的地方？有沒有你覺得像在玩遊. 無. 戲的地方？ 2. 老師出題目的時候：答題會出現倒數計時、能使用道具，並在答對後可以獲得積分。這些答題時的設計有沒有改善你的上課狀況？. 3. 4. 1-2 2-2 3-2. 老師沒出題的時候，你可以買道具、觀看. 1-2. 排行榜或是提問跟私訊老師。你覺得這些. 2-2. 設計對你的上課狀況有沒有幫助？. 3-2. 其他建議，如：有沒有你覺得不錯的手機遊戲或遊戲的設計，你覺得也可以搬進手機裡的？為什麼你會這樣建議？以後上課的時候，如果我們不用手機，將設計直接搬到黑板上，你覺得怎麼樣？. 34. 無.

(47) 第四節資料分析本節依據資料蒐集原始型態將資料分為「量化資料」與「質性資料」。量化資料包含生物演化學習成就測驗、學習動機量表與課室專注力量表；質性資料將課後訪談錄影檔案整理呈逐字稿後再進行編碼。資料處理與分析見表 3.4.1：一、量化資料：本研究採重複量數之設計方式。同一組學生重複接受傳統教學法與 GEARS 融入教學兩種教學處理，同組受測者會擁有一定程度上的關聯性，因此資料分析會將生物學習成就測驗、學習動機量表及課室專注力量表蒐集之結果進行成對樣本 t 檢定，並計算效果量(effect size)。. 表 3.4.1 資料處理與分析待答問題. 資料蒐集. 資料分析. GEARS 融入教學是否能改善體育班學生的學習成就？. 學習成就測驗. 成對樣本 t test 效果量. GEARS 融入教學是否能改善體育班學生的學習動機？. 學習動機量表. 成對樣本 t test 效果量. GEARS 融入教學是否能改善體育班學生的課室專注力？. 課室專注力量表. 成對樣本 t test 效果量. 課後訪談. 編碼分析. GEARS 融入教學的哪些遊戲元素影響體育班學生學習動機？ GEARS 融入教學的哪些遊戲元素影響體育班學生課室專注力？. 二、質性資料： (一) 建立逐字稿：研究者將訪談結果轉換成逐字稿 (二) 建立單一編碼：建立遊戲元素（見表 3.4.2）、學習成就（見表 3.4.3）、學習動機各向度（見表 3.4.4）與課室專注力（見表 3.4.5）各項度代碼與編碼說明。遊戲元素按照課後訪談問題編號，將使用道具(Tools usage)、倒 35.

(48) 數計時(Time limit)、積分(Good points)、即時提問(Instant questioning)歸類為作答時間遊戲元素；排行榜(Rank)、自誇(Bragging)、公共討論區(Public question area)為非作答時間遊戲元素。. 表 3.4.2 遊戲元素與對應代碼代碼. 內容. TU. 使用道具(Tools usage). TL. 倒數計時(Time limit). GP. 積分(Good points). IQ. 即時提問(Instant questioning). R. 排行榜(Rank). B. 自誇(Bragging). PQA. 公共討論區(Public question area). 表 3.4.3 生物演化學習成就代碼與編碼說明向度表現. 編碼說明. 代內容碼. 學生有在訪談中表達自己成績有進步。如：「我發現這幾次上課下來，我的成績有學習成就. LA. （無分向度）進步」、「寫得當下發現會的題目變多了，對答案後也覺得成績不錯」等回應。. 36.

(49) 表 3.4.4 學習動機各向度代碼與編碼說明向度表現. 編碼說明. 代內容碼. 學生有在訪談內容提及自己的自我效能提升。如：「現在上課我有把握自己可以學會」、「雖然遇到題目覺得很難，但我還是 SE. 自我效能想試著回答」、「我不會因為題目看起來很難而刻意跳過」、「我可以自己想出答案」等回應。學生有在訪談中提及其面對新知識時，會更主動提取既有知識回應。如：「我會更想瞭解新的章節要學什麼」、「看不懂的時候我會翻講義或問同學」、「答錯題目時我會. 學習動機. ALS. 主動學習策略想知道為什麼答錯」、「我會主動發問直到我弄懂問題」、「看到新題目時，我趕快會回憶之前我有沒有學過題目裡面講到的內容」等回應。學生在訪談中有提及其投入或參與是表現目標導向。如：「我認真作答是為了得到分數」、「我上課比之前更投入因為我不想. PG. 表現目標導向. 輸給同學（或想表現的比同學好）」、「參與課程可以維持我在同學眼中成績很好的形象」等回應。. 37.

(50) 學生在訪談中有提及其投入或參與是成就目標導向。如：「我的成就感源自於當我 AG. 成就目標導向. 拿到高分」、「當我解決難題時，我會有成就感」、「同學都認同我的想法時，我會有成就感」等回應。. 學習動機. 學生在訪談內容中表達學習環境的刺激讓其更有動力參與課程。如：「因為老師教學方式很有變化（多變），讓我更認真上 LES. 學習環境刺激. 課」、「因為上課的時候我覺得很自在，所以我會回應老師」、「這種上課方式可以跟同學有討論的時間，所以我願意參與課程」等回應。. 表 3.4.5 課室專注力各向度代碼與編碼說明向度表現. 編碼說明. 代內容碼. 學生在訪談時指出其能接受多種表徵刺激，如講義上的圖片、老師透過手機裡給的提問。如「我同時看講義跟聽老師上課 CC 課室專注力. 專注力容量是沒有問題的」、「我能掌握上課進度」、「雖然上課會要注意的細節比較多，但我還是可以根據老師的說明、很快跟上」等回應。 38.

(51) 學生在訪談中提及自己在上課時面對外在（如手機中的其他 app）與內在的刺激（如精神不好）仍有較佳的選擇控制能 CS. 專注力選擇. 力。如：「我上課時都不會做跟這堂課無關的事」、「雖然練習很累，但我沒有直接趴在桌上睡覺」、「我會讓自己把煩惱放下來，好好專心上課」等回應。學生在訪談中表達其在學習觀念的過程中能夠保持持續且不間斷的專注力。如：「我不會因為上個問題答錯就不繼續回. CD. 專注力持續. 課室專注力. 答下個問題」、「在回答問題時我能同時注意老師反應」、「上課最重要的是把整堂課老師教的學好，所以答錯時我會去了解答錯的原因」等回應。學生在訪談中在上課時的專注狀態具備學習動機且能掌握教室內的師生互動。如：「雖然老師在問別人，但我也知道老師. CI. 專注力強度在問什麼」、「在老師要我們把講義拿出來前我就會自己準備好講義了」等回應。. 39.

(52) (三) 建立複合代碼：為回答研究問題 1-2、2-2 及 3-2，以了解遊戲元素如何影響學習成就、學習動機與課室專注力。研究者將學習成就、學習動機與課室專注力的改變稱為「表現」，並以單一代碼為基礎建立複合代碼，複合代碼的內容包含「遊戲元素-表現」。表 3.4.6 以 5 個複合代碼為例進行說明：. 表 3.4.6 複合代碼的內容與編碼說明代碼 GP-LA. 內容積分影響學習成就. 舉例說明我覺得自己成績有進步跟上課可以賺積分有關. R-PG. 排行榜影響表現目標因為排行榜會秀出排名，排名如果太後導向的學習動機. 面我會擔心同學覺得我很笨，所以我會更積極回答題目. PQA-AG. 公共提問區影響成就在公共提問區發言時，很多同學按讚支目標導向的學習動機. TL-CS. 持我的留言會讓我覺得很有成就感。. 倒數計時影響專注力因為倒數計時讓我知道回答題目的機選擇的課室專注力. 會快沒了，所以就算很累我還是會回答題目。. IQ-CI. 即時提問影響專注力相較於之前的上課方式，用手機接受老強度的課室專注力. 師的提問更能讓我掌握問題的內容。. 註：雙底線為遊戲元素，網底為學生表現。. 40.

(53) (四). 建立複合代碼次數統計表，並繪製成直方圖藉由建立複合代碼的次數統計表可觀察任一項遊戲元素和任一表現是否有較多的關聯。統計方式見表 3.4.7。. 表 3.4.7 複合代碼次數統計表示意圖複合代碼. 次數. 複合代碼. 次數. 複合代碼. TU -. LA. TL -. LA. PQA. -. LA. TU -. SE. TL -. SE. PQA. -. SE. TU - ALS. TL - ALS. PQA. -. ALS. TU -. PG. TL -. PG. PQA. -. PG. TU -. AG. TL -. AG. PQA. -. AG. 次數. …… TU - LES. TL - LES. PQA. -. LES. TU -. CC. TL -. CC. PQA. -. CC. TU -. CS. TL -. CS. PQA. -. CS. TU -. CD. TL -. CD. PQA. -. CD. TU -. CI. TL -. CI. PQA. -. CI. 總計次數. 總計次數. 總計次數. (五) 與量化結果對照、討論質性資料可作為討論量化結果的依據，方法有二： 1.. 以統計表中「複合代碼出現次數／遊戲元素代碼出現次數」為代表性高低判斷，取出代表性高者之學生訪談內容進行討論。. 2.. 從訪談資料整理未編碼片段有提及學生感受、想法等資訊（如：遊戲元素 A 可以提升表現 B，因為…）。. 41.

(54) 第五節研究限制一、. 樣本數：由於體育班是特殊班級，學生數量不及普通班級。此外，體育. 班學生有外出比賽及移地練習的需要（劉志偉與倪子翔，2013），並非所有學生均能全程參與課程及測驗，完整接受研究流程並完成評量工具的學生人數約在 30 至 40 之間。二、. 實施時間：因研究對象除進度推動外，也需複習高一高二學習內容以因. 應升學的需要，研究者安排生物演化課程的時間僅有兩週的時間，學生接受 GEARS 融入教學的時間僅有一週，短於其他遊戲化教學研究的實施時間。因此本研究無法探討遊戲化環境對研究對象的長期影響。三、. 滯後效應：研究對象的後期表現有機會受到前期操作的影響。研究對象. 先學習 5-1 生物的演化後會影響 5-2 生命樹的學習。. 42.

(55) 第肆章研究結果與討論本研究將研究結果分為以下三節呈現「GEARS 融入教學對學習成就的影響」、「GEARS 融入教學對學習動機的影響」、「GEARS 融入教學對課室專注力的影響」。各節將於第一、二段回答「GEARS 是否提升表現」與「GEARS 如何提升表現」等研究問題，並於第三段根據現有文獻和訪談資料對第一、二段的結果進行討論。. 第一節 GEARS 融入教學對學習成就的影響一、. 生物演化學習成就前測、後測與延宕測驗結果量化分析結果顯示學生前後測學習成績平均數無顯著差異。GEARS 融入教. 學後測對第一次延宕測驗（時間間隔：距後測 13 週）有顯著降低。而隔 4 週後再進行第二次延宕測驗（時間間隔：距後測 17 週）再進行一次測驗並進行 t 檢定後顯示第二次延宕測驗成績較後測無顯著差異。因此研究者判斷無論是 GEARS 融入教學或傳統講述教學法對生物演化的學習成就均無顯著影響。表 4.1.1 生物演化學習成就測驗前測後測 t 檢定分析與效果量前測學習成就. 後測. Effect. N. t-value size. 平均. 標準差. 平均. 標準差. 傳統講述式教學 32. 2.48. 1.21. 2.54. 1.36. 0.19. 0.0466. GEARS 融入教學. 2.96. 1.43. 2.96. 1.05. 0.01. 0.0000. 29. 表 4.1.2 生物演化學習成就測驗後測第一次延宕測驗 t 檢定分析與效果量後測. 延宕測驗 Effect. 學習成就. （第一次）. N. t-value size. 平均. 標準差. 平均. 標準差. 傳統講述式教學 37. 2.30. 1.43. 1.91. 1.09. -1.43. -0.3067. GEARS 融入教學. 2.89. 1.02. 2.11. 1.25. -3.49**. -0.6837. **. 35. p < .01 43.