國立臺中教育大學數位內容科技學系碩士班碩士論文
指導教授：陳鴻仁 博士
主題式遊戲探索於博物館學習上之應用
The Exploration of Thematic Game-based Learning for
Museum Applications
研 究 生：張祐瑜 撰
致 謝
時光飛逝，研究所兩年的生活轉眼間即將畫下句點。回首來時日，好多從前 的光景浮現依依出來，其中有歡笑有淚水，有開心有痛苦，但不管如何都順利走 過來。這當中首先要感謝的就是我的指導教授陳鴻仁老師，在寫作論文的過程中 不斷的耳提面命，哪裡該注意或修正，只要跟著老師的步伐走就能很安心的達到 目標，亦培養我解決問題和獨立思考的能力，還有作研究應該要建立的正確觀念 與態度。此外特別感謝口試委員黃悅民教授和黃武元教授，兩位教授在論文口試 過程中，適時給予指導與建議，提供寶貴的意見，讓論文的研究更趨於完整。 DKM 實驗室的夥伴們 (大雄、阿牛、浚豪、玉璇)，非常感謝你們總是能在 我遇到困難，需要討救兵時即時伸出援手，陪我度過各種難關，感激不盡。另外， 謝謝研究室的同學們，學長姊與學弟妹們給予關心和協助，讓我倍感溫馨，亦感 謝參與實驗的受測者們，讓本研究能夠順利進行。親愛的朋友們 (小玉、胖眉仔、 晏鄉、偏差團員們…等)，謝謝你們當初的支持與鼓勵，我熬過來了。最後，我 要感謝我的家人，讓我不後顧之憂完成學業，雖然你們很擔心我是否能如期畢 業，如今我真的可以達成你們的期待，一切苦盡甘來，值得了。以上，我再次以 感恩和誠摯的心謝謝所有曾經幫助、陪伴我的人，謝謝你們。 張祐瑜 謹致於 中教大數位內容科技系研究室 中華民國九十九年六月摘 要
伴隨台灣數位世代的開展，知識提供者的博物館面臨資訊化與數位化的衝 擊，走向資訊科技的型態，本研究將利用無線網路環境及RFID 所提供的互動機 制，設計出適合博物館行動導覽的功能需求，增進學習效果。為了促進博物館室 內學習物件的位置感知與識別定位技術，本研究將使用RFID 所提供的位置感知 機制，透過後端資料庫作即時的過濾，以能快速又正確取得相關學習物件的內容 資訊。近年來許多的專家學者致力於探討電腦能對於學習提供嶄新的輔助遊戲式 學習，引領學生沈浸在多元化的互動課程，本研究結合科技學習與遊戲式教學策 略，進而達成博物館學習的目的。綜合上述，本系統將運用RFID 機制結合主題 式遊戲學習的概念，建置一個博物館學習系統。 本研究經由系統實作及系統滿意度問卷調查來做整體性系統評估。系統實作 包含行動載具操作介面設定與主題式遊戲內容設計。問卷經由spss 統計分析後， 結果顯示各構面間彼此皆具有正向相關。以因素重要性程度分析，依序為認知有 趣性(解釋變異量 13.25%)、認知易用性(解釋變異量 10.51%)與使用意向(解釋變 異量10.50%)。以因素關聯性探討，根據逐步迴歸分析結果顯示，認知有用性為 依變項時，環境互動性與認知有用性的關聯性最高，路徑係數值為0.51。使用意 向為依變項時，認知有趣性與使用意向的關聯性最高，路徑係數值為0.49。認知 易用性為依變項時，介面設計對認知易用性的關聯性最高，路徑係數值為0.4。 關鍵字：主題式遊戲學習、無線射頻技術、科技接受模式Abstract
With the development of the digital generation in Taiwan, the informatization impacts museums that play the role of knowledge provider. Thus, museums tend to use information technology. This study uses the wireless network environment and interaction mechanisms provided by RFID. Then, we propose a solution for the requirement of mobile museum guide and enhance the learning performance. To facilitate location-aware and identification technology forindoor learning, this study use RFID and database to acquire information about learning objects quickly and accurately. We use RFID for the location-aware mechanism and database for real-time filtering in the back-end. There are many scholars dedicated to discuss computer applications about the game-based learning and interactive courses for leading students immerse in the classroom. This study integrates technology with game-based learning, and reaches the learning target in museum. To sum up, we design a museum learning system by combining RFID mechanism with the concept of thematic game-based learning.
The purpose of the study is to design a system and evaluate user’s acceptance by our questionnaire. The system implementation includes the settings of interface on mobile devices and the content of thematic games. After the analysis by SPSS in statistics, we find that each dimension has positive relationship with each other. In the factor analysis, the first three important factor are “perceive playfulness”, “perceive ease of use”, and “intention to use”. The explained variances of each are “13.25%”, “10.51%”, and “10.5%”. According to the result of stepwise regression, first, “environment interaction” correlates closest with “perceive usefulness” when the dependent variable is “perceive usefulness”, and the path coefficient value is 0.51. Second, “perceive usefulness” correlates closest with “Intention to use” when the dependent variable is “Intention to use”, and the path coefficient value is 0.49. Finally, “interface design” correlates closest with “perceive ease of use” when the dependent variable is “perceive ease of use”, and the path coefficient value is 0.4.
Keywords ： Thematic Game-based learning, RFID, Technology Acceptance Model
目 錄
第一章 緒論 ...1 第一節 研究背景 ...1 第二節 研究動機 ...3 第三節 研究目的 ...6 第四節 研究範圍與限制 ...7 第二章 文獻探討 ...9 第一節 主題式遊戲學習 ...9 第二節 RFID 無線射頻技術 ...15 第三節 TAM 科技接受模式...24 第三章 研究方法 ...33 第一節 研究流程圖 ...33 第二節 系統設計與功能規劃 ...34 第三章 系統實作 ...43 第四節 系統評估與滿意度問卷設計 ...52 第四章 系統實驗與評估 ...59 第一節 敘述性統計分析 ...59 第二節 驗證性因素分析 ...66 第三節 迴歸分析 ...69 第四節 路徑分析 ...73 第五章 結論與建議 ...75 第一節 研究結果 ...75 第二節 研究貢獻與建議 ...76 參考文獻...79 中文文獻...79 英文文獻...82 附錄一...89圖 次
圖 2-1 遊戲式學習模式...12 圖 2-2 RFID 系統運作架構圖...15 圖 2-3 2008－2014 年 RFID 的產值分析圖...19 圖 2-4 金融海嘯對國內 RFID 業者之影響因素...20 圖 2-5 科技接受模式...25 圖 2-6 修正過後的科技接受模式...26 圖 2-7 擴充科技接受模式...27 圖 3-1 研究流程圖...33 圖 3-2 系統架構圖...34 圖 3-3 系統遊戲設計之模型...36 圖 3-4 主題遊戲之博物館學習系統流程圖...39 圖 3-5 RFID 讀取卡號流程圖...40 圖 3-6 遊戲功能架構圖...41 圖 3-7 系統情境模擬說明圖...42 圖 3-8 開發應用架構圖...43 圖 3-9 主題式遊戲之博物館學習系統實作架構圖...44 圖 3-10 個人化設定圖...45 圖 3-11 行動載具操作設定 ...47 圖 3-12 遊戲世界管理介面圖...48 圖 3-13 主題式遊戲介面設計圖...50 圖 3-14 行動載具與後端管理系統的構面介面圖...51 圖 3-15 研究假設模型...53 圖 4-1 路徑分析圖...74表 次
表 2-1 數位遊戲(Digital Game)應具備的特性... 11 表 2-2 RFID 頻率特性比較表...17 表 2-3 RFID 不同工作頻段的特性差異表...18 表 2-4 RFID 相關應用與研究...23 表 2-5 科技接受模式相關文獻探討...28 表 3-1 遊戲特徵與遊戲內容設計之對應...36 表 3-2 處理階段與遊戲內容計之對應...37 表 3-3 遊戲特性對應表...49 表 3-4 研究構面之操作型定義...57 表 4-1 樣本基本資料統計表...60 表 4-2 研究構面信度分析...61 表 4-3 項目分析結果總表...61 表 4-4 皮爾森相關係數...64 表 4-5 性別與使用意向之 t 檢定...65 表 4-6 線上遊戲經驗與使用意向之 t 檢定...65 表 4-7 E-learning 學習的經驗與使用意向之 t 檢定...66 表 4-8 KMO 與 Bartlett’s 檢定表...66 表 4-9 解釋總變異量...67 表 4-10 因素分析整理表...68 表 4-11 簡單迴歸分析 ...70 表 4-12 逐步迴歸分析...71 表 4-13 路徑分析各變項效果說明...74 表 5-1 研究假設結果...75第一章 緒論
本章緒論主要分成四個部分組成，第一節研究背景，描述相關研究之現況及 發展趨勢；第二節研究動機，介紹研究目前的貢獻及仍待改善的缺點，提出研究 構想以探討之；第三節研究目的，闡述本研究之研究重點所在與預期效果目標； 第四節則提出本研究的範圍和限制之處。第一節 研究背景
伴隨台灣數位世代的開展，繼行政院推行 e 台灣、M 台灣計畫之後，現在 正積極推動「U-Taiwan」計畫，U 化的潮流不僅快速地衝擊著現代生活的每一個 面向，而且對於經濟、社會與文化造成另一波革命性的影響。知識提供者的博物 館，面臨文化資源的數位化與資訊化，將不再僅是收藏與展示中心，亦主動出擊 轉型逐步走向資訊科技的型態，進而運用無線網路基礎建設的完備 (提供行動載 具、無線射頻、無線感知網路等)，讓更多人透過行動科技、在任何時間、地點 皆能獲取博物館資訊的服務。近年來，無線網路和行動網路的基礎建設也逐漸的 遍佈，利用隨身攜帶的行動載具 (Mobile Device) 為學習平台，透過感知個人所 在的位置、所處的環境資訊、個人的情形及任務，提供使用者所需的學習內容， 而不受任何時間、空間、地點、設備的限制，創造真實的學習環境。在科技的協 助下，博物館導覽類型趨向多樣化，從早期的導覽手冊、人員解說及語音裝置， 演變成至今日行動裝置的行動導覽方式 (王盟傑，2006)。導覽是參觀者在進行 博物館學習過程中經常使用的模式，此方式可以使參觀者提升博物館學習動機與 成效，增加參與意願並投入其中，達到以資訊科技輔助教學應用。所謂的行動導 覽是利用行動載具 (如 PDA、Smart phone、平板電腦等)，透過無線傳輸技術 (如 無線基地台、紅外線傳輸或無射頻辨識系統RFID、全球定位系統 GPS) 等，讓 使用者對學習物件進行資訊擷取的動作，以達到博物館學習的目的。博物館與資訊科技的應用發展，在2009 年 Horizon Report 的報告中提到，第一級可立即應 用的科技為行動裝置和雲端運算；其次是未來2 至 3 年將應用到的地理資訊與個 人網頁；最後是4 到 5 年後可應用的語意感知應用與聰明物件。以上六項關鍵性 的科技，有些已運用於博物館實務，有些則可能是博物館未來將採用的 (林國 平，2009)。 無線通訊科技的發展與進步正迅速地改變著人們的生活方式，無線射頻識 別技術 (RFID，Radio Frequency Identification) 正是一個典型的例子。RFID 是 一項非接觸式的自動辨別技術，早在第二次世界大戰就已經提出的技術，直到近 幾年這項技術才被逐漸廣泛的應用。目前運用於多元的面向，舉凡商業庫存與物 流管理，通勤族使用的捷運悠遊卡；由幾個簡單的生活例子中，足以發現 RFID 應用早已遍佈於我們生活的週遭。在學習上目前有學者利用RFID 把生活環境與 學習過程相互結合，進行語文學習的研究。日本學者 Ogata and Yano (2004a) 即 針對英語單字學習，透過RFID 將學習活動與生活環境相結合。國外許多的博物 館，如舊金山的探索館、西雅圖的音樂體驗博物館，以及台灣的故宮博物院和歷 史博物館，運用RFID 進行展物的辨識，透過展物標籤自動呈現相關的影音或文 字內容 (宋曜廷、張國恩與于文正，2006)。由上述可知，RFID 的發展潛力無窮， 運用範疇更趨於廣泛足以影響人們的日常生活。 由於可攜式之行動載具越來越普遍的使用，與 RFID 技術日漸普及的同 時，以往傳統的學習支援系統，如電腦輔助教學系統（CAI），現在已發展成網 路學習、遠距學習、行動學習、甚至朝向無所不在學習的目標邁進 (林大正， 2008)。在無所不在學習的環境之下，學習者擁有高度的自主行動力，想走到哪 裡就可以移動到哪裡，完全不受限於實體學習媒介的羈絆，所以學習者有很大學 習自主權 (蘇雍智，2005)。它與一般的行動計算 (Mobile Computing) 相異之 處，在於具備情境感知的特色。U-Learning 透過無線感應裝置，以學習系統去 追蹤學習者目前所在位置與周遭環境，再依個人化需求，主動提供學習者適當的 學習資訊，讓學習者能在不受時空限制下擁有學習資源，提供最佳效能之學習場
所 (Kitamura, 2002 )。 除了資訊科技逐漸被應用於博物館行動導覽的系統領域上，新的學習策略 也不斷被提出；因此新興的資訊科技配合著不同學習理論，使博物館學習的應用 持續朝著多元的方向發展。本研究採用主題式遊戲學習模式作為學習策略，主題 式學習是從不同的觀點學習一個主題 (Theme)，先設定好主題並以此為中心點出 發，向外擴展，再與其它學科領域互相整合，以達到知識統整的目標，此種學習 方式可改善及超越傳統教學的設計限制 (劉明洲、陳龍川、黃振榮與鄭志倫， 2003)。既然要引起學習者的興趣，使其更具主動學習的意願，遊戲的環境內容 是學習者最容易熟悉與上手的，拿遊戲作為學習工具便能成為幫助學生學習一種 方式。目前遊戲式學習一致被許多教育專家認為是能有效吸引學童進行學習，在 遊戲導向的教學法中，電腦遊戲因為具有挑戰、好奇、幻想的特性，故能引起學 生的學習動機 (Malone, 1980)，使學生在遊戲過程中，不但增強了原本的學科能 力，也進一步使學生主動探索更進階的學習內容。近來年，更有不少學者證實遊 戲式學習對教育的正向效果 (Kirriemuir & McFarlane, 2004；Squire, 2005)，並可 激發學生創造力 (翁凱昕，2005)。因此，欲發展規劃出完善的主題式遊戲探索 之博物館學習系統，系統內容的呈現和行動裝置的技術是關鍵。將RFID 技術導 入博物館學習帶來無限商機，再搭配後端功能強大資訊系統規劃，重新打造一個 數位化博物館。
第二節 研究動機
拜無線網路和行動裝置的逢勃發展之賜，無線傳輸技術也逐漸受來青睞，其 中以RFID 最為廣泛討論。從過去相關的研究中得知，在圖書館管理應用上，張 榮輝 (2008) 提到試圖整合行動裝置及 RFID 技術來發展圖書館的地理資訊系統 (GIS) 室內導航，以方便圖書館使用者尋書定位的便利性。以博物館行動導覽而 言，因博物館的蒐藏涵蓋各式各樣的形式，諸如以書刊、影像資料、模型及圖表等，且博物館所需之人工作業繁雜、龐大，若能經由資訊科技處理、控制，將 RFID 運用於館務作業，不但可以將典藏資料作妥善的保管，還可以追蹤和管理 展示品。現今博物館為學生觀眾舉辨的學習活動及導覽參觀的服務，使用頻率相 當高。Ross (2003) 提到美國芝加哥的科學工藝博物館，參觀民眾約有 20%為學 童或學校團體，運用RFID 技術，輔佐導覽更是節省了許多導覽解說員的需求。 Gobel and Feix (2005) 指出故宮應用 RFID 無線傳輸導覽，取代了使用者由原本 必須手持行動載具 (PDA)導覽，提昇為主動感應式的導覽。換言之，行動導覽 已是博物館的必備功能，順應資訊科技的快速進步，數位產品的使用也越來越普 及化，只要手持行動載具即可在博物館內，利用自我導覽的方式行進行參觀，與 展示品進行對話，完全不受導覽人員的時間和空間限制，但此種採用行動裝置來 進行導覽的方式，目前僅屬於個人的參觀輔助工具，對於融入教育的理念或策 略，尚在發展階段。因此，本研究將利用無線網路環境及RFID 所提供的互動機 制，設計出適合博物館行動導覽的功能需求，增進學習效果。 另一方面，無線網路環境提供定位的服務已相當發達，如全球定位系統、 RFID、紅外線系統、無線區域網路、GSM 行動通訊系統、藍芽等，在學習物件 和學習者之間的定位資訊及導覽方式的位置資訊皆提供導引服務，目前使用率頗 高的 GPS 多用於室外來做定位，或是透過無線網路的訊號以三角測定法在環境 中為使用者作定位的研究 (蘇雍智，2005)。但是博物館內部無法接收全球衛星 系統發射的信號，所以必須採用其它的方式去定位，以便能在室內使用，若要藉 由學習輔助載具呈現更多的學習內容，就需要搭配學習物件的位置感知與識別定 位技術，將識別定位後的內容傳送給學習者進行學習，而無線射頻辨識 (Raido Frequency Identification，RFID) 技術正是最好的選擇。透過 RFID Tag 聯結相關 的學習資源，學習者只需用RFID Reader 去感應散於週遭環境中的 Tag 後，即可 獲得充足的學習資訊。因此，本研究將使用RFID 所提供的位置感知機制，透過 後端資料庫作即時的過濾，以能快速又正確取得相關學習物件的內容資訊。
美國，博物館已經是兼具教育、文化、休閒等功能的最重要場所；在台灣，從各 縣市地方政府興建博物館的速度來說，博物館在未來勢必成為重要的非正式學習 場所 (宋矅廷、張國恩與于文正，2006)。因此，本研究結合科技學習與遊戲式 教學策略，進而達成博物館學習的目的。許多學者表示，學習的態度應該是嚴謹 的，但其過程可以是快樂活潑的 (洪國勳，2003)，故此構想能夠結合網路學習 環境，並誘發學習動機，引起學習者主動參與的學習策略。隨著電腦科技和數位 學習的發展，近年來許多的專家學者致力於探討電腦是否能對於學習提供嶄新的 輔助，其中遊戲式學習 (Game-based learning) 主要的理念就是「寓教於樂」，引 領學生沈浸在多元化的互動課程，真正體驗「做中學」，將實用的技能建構出學 生可自發性的學習科學概念，建構出屬於自己的深層知識。 如何才能達到教學學習的目的，將一個領域學習活動能藉由遊戲發揮不一樣 的教學效果，其實是值得研究的議題。本系統採用「主題式」的遊戲方式，讓學 習者能愉悅的遊戲過程中，獲得博物館的相關資訊，並可增廣學習者的學習範圍 及統整思考的創新想像能力 (朱玉惠，2005)。 綜合以上，本研究動機分述如下： (1) 將 RFID 技術運用於博物館學習上，並融合資訊科技，設計出適合博物館 行動導覽的功能需求，以嶄新面貌呈現給學習者，增進學習效果。 (2) RFID 系統的位置感知技術，促進室內位置定位的便利性，提供學習者 的學習活動與週遭環境中的學習物件高度整合互動。 (3) 遊戲學習可增加學習者主動學習的興趣及維持較長的注意力，配合主題 式學習之方式，使學習者具備宏觀性的思考模式。 本研究利用RFID 的無線感知技術，加上遊戲提升學習動機的特色，希望在 遊戲中結合了教育的意義，讓學習者在遊戲環境中增進學習的興趣，並快樂地 吸收應學的知識。本系統以主題式遊戲作為呈現方式，RFID 技術偵測學習物件 的位置，建置主題式遊戲之博物館學習系統，以提升博物館學習動機和成效。
第三節 研究目的
根據上述研究背景與動機，了解國內RFID 系統的研究方向，實際應用於教 學或輔助學習上仍舊不普遍，反觀國外已經有許多利用RFID 系統無線辨識的優 勢，用來輔助校園內的教學，或利用RFID 系統收集到的資料作為學童的學習行 為分析等，亞洲國家尤以日本、南韓等新興國家應用最甚 (高志偉，2009)。在 了解遊戲式學習增進學習者使用博物館的頻率，結合遊戲學習和博物館教學的應 用，為本系統的主要研究核心。學習者可以藉由隨身攜帶的行動載具無線射頻辨 識讀取器，偵測出學習者的所在位置，並提供適當的館藏資訊。在學習過程中， 利用遊戲、討論或其它活動，讓學生適時擁有內省或深思的暫停時間，以消化吸 收所學知識並使其能夠與個人經歷做充分聯繫。 綜合上述，本研究旨在建置一個主題式遊戲之博物館學習系統，配合RFID 位置感知技術，針對參觀者提一個博物館學習的環境，並且初步了解此系統使用 者接受程度。本研究主要有以下三個研究目的： (1) 建置一個主題式遊戲之博物館學習系統。 (2) 透過 RFID 感知功能，結合行動設備，營造一個情境體驗的學習，使學習者 直接與週遭環境產生互動性。 (3) 瞭解學習者參與系統使用後，對於系統的接受程度，以科技接受模式 (TAM) 進行探討。第四節 研究範圍與限制
1. 研究範圍： (1) 研究地點：本研究以台中市立自然科學博物館展示文物為學習內容。 (2) 研究對象：台灣中部地區大學生 2. 研究限制： (1) 教學內容：本研究教學內容以「人類文化」作為主題，因其為台中自然科 學博物館常設展之展物，較不受限於展期影響；並適合大學生通識課程的學習 活動場地。 (2) 環境因素：本研究可能受到無線網路穩定度的影響，及行動裝置設備品質 的不同，如偵測學習物件的靈敏度，或RFID 各家廠牌等而有所差別之處。第二章 文獻探討
本章文獻探討共分成三個部分，第一節介紹主題式遊戲的意義，及遊戲能引 發學習動機與需要具備的特性，並整理遊戲式學習的相關應用與研究；第二節介 紹RFID 技術應用的概況，與目前 RFID 產業發展的現況；第三節介紹科技接受 模式的相關模式，及外部變數的探討。第一節 主題式遊戲學習
一、主題式遊戲學習之意義 利用遊戲吸引人特性促進學生學習成效是近年來備受矚目的焦點，遊戲之 所以受到普羅大眾的喜愛，並非一朝一夕形成，隨著時代的演變及資訊科技的 進步之下，數位化遊戲逐漸在現代人的休閒、娛樂生活，甚至工作中，扮演一 個不可或缺的重要角色。遊戲式學習的研究已持續一段時間，根據 Gros (2007) 的整理，在1990 年代後期之前，遊戲學習相關領域的應用少之又少，因為以偏 概全的印象認為遊戲會產生負面的阻礙和教育領域沒有直接關係。1990 年代後 期 ， 遊 戲 的 研 究 如 雨 後 春 筍 般 逐 漸 湧 現 ， 也 陸 續 出 現 一 些 資 源 網 站 ， Game-research、Joystick 等，且從 2004 年的嚴肅遊戲會議後，遊戲式學習領域 的研究開始遽增，大多分為兩方面：1. 數位遊戲(digital games)在數位素養(digital literacy)、學習類型等的影響。2. 將遊戲整合至學校以善用學習。由於數位遊戲 具備強大的學習內容，學習者可以在遊戲中有新挑戰和新體驗，藉此深入情境 的轉變過程中，扮演不同的身分、想法與觀點下學習知識的模擬想像力和環境 的競爭力，有助於學習更實用和生活化的知識 (Gee, 2003; Hsiao, 2007)。本研究 運用「主題式」教學作合宜的規劃，當主題包含的概念越多元，牽涉的領域愈 廣泛，則學習的技能必定是多方面的，且人類文化議題是博物館常設展之教材 展示品，深具重要的教學內涵考量。近年來遊戲式學習應用到教育場堿的研究有愈來越愈普遍的趨勢，逐漸突 顯出遊戲式學習的重要性。研究學者Prensky (2001) 提出 21 世紀是一個遊戲世 代，不止是科技的轉變，還有許多基本層面的變革，在教育領域中，遊戲對於 學習的投入將是強烈動且具有啟發性的。透過遊戲環境所設計的教學活動，須 將教學內容以結構化方式呈現，因此著重於知識的整合與學習，並非只是單純 強調娛樂效果，遊戲本身不僅提供趣味性與娛樂性，它同時對於學習亦產生極 大的益處，Rosas 等人提出運用數位遊戲教學習，對學習正面影響的主要四個重 要因素：學習成效、學習動機、學習專注力，認知能力發展。JISC (2007) 亦指 出遊戲式學習具有提昇學習動機，結合許多工具 (如公佈欄、討論區等)，自發 性組織社會網路 (Social networks)。因此，以遊戲來軟化學習困難之處，使其成 為容易的學習過程，這種運用遊戲做為學習的橋樑與利用玩遊戲的方式來進行 學習，皆能增進學習的吸引性與活潑性。 在一個成功的學習過程中，有一項不可或缺的必要條件即是「動機」 (Prensky, 2003)，而遊戲則恰好扮演了提供動機這個角色。在提昇學習動機方面 的成效，是遊戲式學習帶來的正面影響，學習者的動機越強，往往會越努力的 參與學習。蕭顯勝與伍建學 (2003) 認為因遊戲本身即具有好奇性、挑戰性、競 爭性、冒險性、想像力等特性，才能不斷吸引使用者參與這些遊戲，這對採用 數位化遊戲方式來進行學習產生了莫大的動機。陳建文 (2000) 指出動機是學習 的動力來源，若缺乏學習動機，學習將變成機械式的強記、背誦，如此一來學 習者很容易將所學的知識內容遺忘，更無法運用於日常生活中。林富偉 (2007) 提到有兩種誘發學習動機的策略，分別為內在動機的誘因與外在動機誘因。內 在動機源於自我體認內在需求需引發的學習動機，能夠產生自我滿足和成就 感，如求知動機、成就動機；而外在動機來自於外在環境因素刺激所引發的， 如：競爭、獎勵等，因此根據不同的動機的誘因，也形成不同的遊戲類型。Kuo (2007) 以數位遊戲式學習環境探討國小學童在自然學科方面的學習動機與成 就，實驗結果顯示遊戲式學習對於學習興趣的提升有顯著性影響，而學習成就
並無顯著性差異。Tuzun、Meryem、Karakus、Inal & Kizilkaya (2009) 等人設計 一套數位遊戲系統供國小學童學習地理之用，研究發現此系統可提升學習動機 和獨立學習能力。整體而言，遊戲式學習將參與遊戲活動的動機轉化為參與學 習活動的動機，進而提昇學生的學習成效 (翁榮源與莊坤鴻，2008)。 Hogle (1996) 提出遊戲式學習的四項優點：引發內在動機提高興趣、保留記 憶、提供練習與回饋、提供高層次思考。遊戲中的好奇性及故事情節的幻想性 等，都能提高興趣與動機，在面臨困難挑戰時勇於嘗試，將教學內容不斷重覆 放進學習者記憶中，因遊戲的記憶保留效果對學習者而言印象較深刻，且遊戲 的互動性能提供練習的機會，並獲得立即的回饋，促進學習目標的達成，這樣 一而再，再而三的反覆從各式各樣的遊戲中解決、思考問題，進而學習者能夠 整合自己所學。在早期許多學者曾歸納出遊戲之所以引發動機是因為遊戲具備 的特性所導致，以下是歸類與比較 (吳天貴，2007)，所表 2-1 所示。 表 2-1 數位遊戲(Digital Game)應具備的特性 (吳天貴，2007) 遊戲具備 的特性 規 則 目 標 互 動 性 風 險 性 奇 幻 性 好 奇 性 掌 控 性 衝突、 競爭、 與挑戰 產出 與 回饋 圖像 及 情節 Malone (1981)
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Thornton ＆ Cleveland (1990)z
Felix ＆ Johnston (1993)z z z
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Baranauskas,Neto ＆ Borges (2001)z
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Prensky,2001z z z
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Garris,Ashler ＆ Driskell (2002)z z
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本研究之主題式遊戲學習系統是應用於博物館導覽的輔助學習，在遊戲內 容的屬性上偏重於教育學習，遊戲的目的是為引起學習者參與的動機，達到學 習成效的提升。 二、遊戲式學習之設計運作模式 Csikszentmihalyi (1975) 提出沈浸理論(Flow)，當人們在活動進行階段，如 果專心投入情境，而忽略所有不相關的事物，即進入沈浸的體驗。使學習者在 學習過程中產生最佳的學習經歷，可透過遊戲學習模式來輔助，Garris, Ahlers ＆ Driskell (2002) 提出遊戲應用在學習之 Input-Process-Outcome Game Model 來說明遊戲應用在學習時，學習者內部轉化的過程，如圖2-1 所示。 圖 2-1 遊戲式學習模式 (Garris, Ahlers＆Driskell, 2002) 此模式主要分成三大部分，第一部分Input 階段包含教學內容，遊戲特徵， 在教學內容方面需因教材而異設計相關的學習內容，而遊戲特徵部分，結合好 奇、幻想、挑戰性等相關遊戲特性引起學習者的學習動機與興趣。接著從此特 系統回饋 教學內容 遊戲特徵 學習結果 學習者判斷 學習者行為 輸入 處理 輸出 任務報告 遊戲循環
點引發遊戲循環，進入第二部分的 Process 階段，包括學習者判斷 (User judgments)系統回饋 (System Feedback) 與學習者行為 (User Behavior)。從學習 者判斷來分析，透過遊戲的方式，引發學習興趣，享受遊戲帶來的樂趣並建立 學習者自信心，當學習者涉及任務時，則進入學習者行為，學習者會從遊戲中 積極尋求挑戰性，並且持續於遊戲活動上，此行為結果誘發系統回饋，系統便 能與學習者產生互動性。當遊戲學習循環結束時，提供任務報告 (Debriefing)， 討論目的並檢討遊戲過程中錯誤地方，最後達到學習成果 (Learning Outcomes)。 以此觀點來看數位遊戲式學習活動的內容，將不再只是黑箱。Garris 等學者 提出的遊戲式學習模式及遊戲特徵，已有作為教育遊戲設計研究領域的參考設 計模式的實證研究 (Thomas, Schott ＆ Kambouri, 2003)。因此，本研究以 Garris et al. (2002) 所提出的 Input-Process-Outcome 的遊戲式學習模式作為設定教材內 容和遊戲互相結合的理論基礎，並配合博物館常設展示廳之「人類文化」的學 習內容，提供學生無所不在的學習環境，讓學習者在遊戲和過關的過程當中， 進行知識的吸收和傳遞，進而提升學習的動機興趣與解決問題的能力。 三、遊戲式學習之相關研究與應用 近年來研究中發現，已有數各採用遊戲輔助教學的應用例子，在商業、軍 事訓練等學習領域上亦有跡可尋。在商業上的應用如下：商業周刊報導某一新 觀念正在產生，《10 歲玩出領導能力》從線上遊戲玩出 CEO 能力。學術研究亦 證實，電玩可以玩出領導力。由於線上遊戲普及化，引發全球教育界、家長憂 心電玩成癮，不利學習的報告紛紛出籠。然而，有兩篇重量級論文卻提出顛覆 傳統觀點，認為線上遊戲可以「玩出領導力」。2008 年 2 月，全錄公司前首席科 學家約翰布朗 (John Seely Brown) 發表「線上遊戲玩出頂尖員工」(The Gamer Disposition) 一文。文中指出在遊戲裡表現優秀的玩家，在企業裡會比一般人多 出五種優異質：樂於改變、樂在學習、瞭解多元力量、強調績效以及努力找優 勢。另一篇，2008 年 5 月美國麻省理工學院(MIT)史隆管理學院的教授馬隆
(Thomas Malone) 和史丹佛大學教授李夫茲 (Byron Reeves)，亦在《哈佛商業評 論》上發表：「玩出領導力 (Leadership’s online labs) 一文，他們利用八個月的 時間，觀察線上遊戲玩家組織隊友、完成任務，實驗結果發現在「嘗試創新」 和「協調利益」的能力上，領導力不比大公司經理遜色。根據2007 年，科技巨 人IBM 的內部調查指出「四分之三的受訪者認為，企業可應用線上多人遊戲環 境改變領導能力，一半的受訪者也肯定，在管理非正式直屬團隊成員力時，玩 遊戲確實可以改善他們在現實世界的領導力」 (商業週刊電子雜誌，2008)。在 軍事訓練方面的應用：中國有句俗話：「玩物喪志」，然而外軍卻一反常態地「玩」 起電腦，利用電腦和網路遊戲寓教娛樂之特性，把教育和訓練結合，進而成為 培育新型軍事人才和作戰演練的新平台。根據2002 年 7 月，為引起年輕人對參 軍的興趣，美軍專門開發一套名為「美國陸軍」的網路軍事遊戲，遊戲推出後， 美國國防部對新兵培訓情況作了一項調查，結果顯示40% 的新兵由於先前玩過 類似的遊戲，很快掌握了複雜的資訊化裝備，此舉引起了美軍高層的高度關注。 外軍專家認為，遊戲練兵是當今資訊時代的重要產物 (文新傳媒，2008)。在教 育應用方面：香港中文大學資訊科技教育促進中心 (CAITE) 成功開發線上教育 遊戲「農場狂想曲」，研究結果顯示遊戲的學習方法，讓學習變得更有趣味性， 能有效提升學習效能，鼓勵學生從遊戲中學習，進而培養各種高階技能 (尚俊 傑、莊紹勇、李芳樂與李浩文，2006)。另外，黃桂芝、曾憲雄、翁瑞鋒與何筱 婷 (2008) 建置一套遊戲式學習平台用來探討科學教育活勳，結果顯示導入 e-GBL(e-Game based Learning) 教學環境平台，較容易引起學生的學習動機，引 導學生從「做中學」有助於記憶保留較不易遺忘，相較於傳統式的教學，學生較 喜歡e-GBL 平台設計。同時 Papastergiou (2009) 的研究指出，數位遊戲可以做為 中學資訊教育的學習工具。 綜合上述，遊戲式學習應用於學習的領堿是大眾熱衷的話題，許多學者專 家設計許多系統，並希望學生藉由遊戲的特性及其吸引力讓學生自動自發學 習，透過遊戲過程「做中學」的概念輔助學習更有趣。本研究為實踐「寓教於
樂」的理想，配合運用網路科技以及聰明物件 (smart tangible) 例如：RFID，提 供學習者有趣的學習環境，強化學習動機、技能與學以致用的經驗。
第二節 RFID 無線射頻技術
一、無線射頻技術之概念
無線射頻識別 (Radio Frequency Identification) 系統是近年來非常熱門推廣 的一項討論與應用，也曾是2003 年 CENT (美國資訊科技第一大網站) 所評估具 有重大影響力的十大技術之一，其中目前廣泛被使用的技術之一即是「無線射頻 辨別」，它利用內建無線電的微小晶片儲存實體內資料訊息，此晶片通常稱為 RFID Tags，它可附著於所要辨識的物品上，透過讀取器 (Reader)以非接觸式的 方式處理，達到快速、且大量讀取tag 內的資訊，如圖 2-2 所示，由於 RFID 運 用非接觸無線識別，只要RFID Tag 與 RFID Reader 在一定的距離範圍內，便能 於無形中完成識別處理。
圖 2-2 RFID 系統運作架構圖 Reader Antenna
Rf 能量 讀寫資料
RFID Middleware & RFID Application TCP/IP
RS232/RS485 USB
完整的RFID 系統，是由三個主要元件組成，分別為讀取器、電子標籤及相 關應用系統組成，以下將其組成的元件分述如下： 1. 讀取器 (Reader)：讀取器亦稱為辨識器、讀碼器，它們是用來讀取電子標籤， 使用射頻信號，所以不需要與電子標籤接觸即可讀取資料。並且分為只可讀 及可讀寫兩種。感應器會與電腦連接，將得到的資料傳送至系統上作辨識或 後續處理。 2. 電子標籤 (Tag)：標籤的形式種類繁多，目前以 64~256 bits 為主流，也有高 達數 k 至 1MB 容量的產品。視其使用者的需求可以製作成多種不同的型 式，例如與條碼標籤結合、嵌入塑膠卡片或直接置入物流箱等。另一方面， 依本身電源設計的不同又區分成兩類：
(1) 主動式 (Active Tag)：主動式 Tag 有電池供應充足的電力，所以資料通 訊距離較長，可重覆讀寫，記憶體容量大；缺點則是體積較大且需求更換電 池，價格昂貴，使用壽命較短。主要運用於醫療、軍事、運輸管理等。 (2) 被動式 (Passive Tag)：被動式 Tag 利用天線線圈收集電磁波產生運作時 所需的電力，優點是體積小、價格便宜、壽命長、不用電池；缺點則是只能 唯讀和資料通訊距離較短。主要的用途是儲存識別資料，常見的應用包含智 慧卡、防盜及門禁管理等 (邱瑩青，2007)。
3. 應用系統 (Application System)：電腦系統以有線或無線的方式連接 Reader， 以應用系統對於擷取或接收到Tag 的內部資料做相關的加值運用，變成有用 的資訊。
綜合上述，由於RFID 本身具有非接觸式感應及辨識的機制，且兩種形式的 RFID Tag 都帶有少部分的記憶容量，因此 Tag 可攜帶一些重要的環境或使用者 的資訊，另一方面，相關的應用系統例如：RFID Middleware 能負責處理應用系 統與各種RFID Reader 之間連接的問題，關係著是否可以正確取得 RFID Tag 的 資料，並有效地將資料到回傳給應用系統。由於這些元件的組成及相關特性， RFID 確實適合在博物館的環境下，使學習者與環境進行資訊的交換。
RFID 系統的功能與工作頻率習習相關，它除了決定讀卡機可讀取到標籤的 距離範圍外，也關係到資料的傳輸速率。其主要的工作頻率有低頻(LF)、高頻 (HF)、超高頻(UHF)及微波等四個主要波段，分別滿足不同的實務應用需求。在 一般正常的環境下，RFID 系統讀取資料的速度由快至慢分別為：微波、超高頻、 高頻及低頻；反之在惡劣環境下(如：接近金屬面或在潮濕環境中)，RFID 系統 的讀取能力及穿透力則相反(高志中，2009)。表 2-2 採用 RFID 工作頻率範圍作 為分類的標準。 表 2-2 RFID 頻率特性比較表 (戴江淮，2009；高志中，2009) 參數 低頻 (LF) 高頻 (HF) 超高頻 (UHF) 微波 (Microwave) 頻率 125KHz~135KHZ 14.56MHz 868MHz、 915MHz 2.45GHz、 9.8GHz 讀取範圍 小於60cm 高達1.2m 高達4m 高達15m 資料傳輸率 低 高 快 快 濕度影響 無影響 無影響 負面影響 負面影響 全球可接收 的頻率 是 是 某些地區 某些地區 應用範例 動物、門禁卡、 防盜追蹤 儲值卡、會員 卡、門禁卡 棧板、紙箱、 高價商品、軍 用品 人員及物品 追蹤定位 由於RFID 系統是利用電磁波在讀取器和標籤間作訊息的傳輸媒介，因此其 應用將受到電磁波頻率的影響。電磁波的種類包括有無線電波、紅外線、可見光、 紫外線、X 射線及伽瑪射線等，其中，無線電波是 RFID 系統的操作頻率範圍， 為避免各國無線電頻率使用標準不一致，造成使用上的混亂與困擾，目前把RFID
工作頻率分為6 種，其各有特色及缺陷，如表 2-3 所示： 表 2-3 RFID 不同工作頻段的特性差異表 (高志中，2009；邱瑩青，2007) 工作頻域 工作頻段 讀取速度 感應方式 用途 30 kHz~299 kHz 低頻 慢 感應耦合 國際廣播 300 kHz~2999 kHz 中頻 慢 感應耦合 海事及航空 通訊 3MHz~29 MHz 高頻 中 感應耦合 民用電台 30MHz~299MHz 特高頻 中 感應耦合 FM 廣播、 電視播廣 300MHz~2999MHz 超高頻 快 反向散射耦合 行動電話、 微波爐 3GHz~29 GHz 極高頻 快 反向散射耦合 無線網路、人 造衛星通訊 若要密集到各展覽品之精確定位功能，讓行動載具能針對各展覽品提供正確 的導覽內容，則須利用採紅外線或其它識別技術作為感知定位技術。以紅外線定 位的方式有方向性的限制，使用者需在紅外線發射的小區域內才能進行定位，所 涵蓋的範圍很小，則需要大量的擺設成本相對提高。此外紅外線的發射與接收易 到到物體(燈光或螢光燈等)干擾且僅是單向發射，因此應用於博物館室內定位之 發展性較為不佳 (林景頎，2006)。Wi-Fi 網路傳輸速度快，但距離短，目前多半 用於室內環境中，提供使用者平穩無線上網通訊，其主要缺點，在於被追蹤的物 品本身也要支援相關的設備(如 802.11 規格的網路卡)，故在用電量有限或小型的 追蹤物上面是較難達成的 (楊智超，2006)。使用超音波進行定位其精確度可達 30 公分以內，但無法穿透障礙物，故當室內環境較複雜時，需要設置較多的參 考點與超音波發射器才能進行感知服務，如此將花費較多的建置時間與成本，較 不適用於室內定位之應用 (張榮輝，2008)。超寬頻是位於 WiFi 與藍芽世代之間
的無線技術，具有高速傳輸速度(100Mbps)，但截自目前為止，超寬頻的規格仍 未有統一標準，且在技術上的瓶頸可能與其他的通訊技術互動干擾，傳輸距離不 夠，價格成本昂貴，故並未普及使用。屬於自動辨識系統之一的RFID 較其他定 位技術省電，標籤體積小隱藏性佳，快速非接觸式讀取資料，儲存大量實體資料， 所以在博物館中以RFID 作為位置感知技術是良好的選擇。 二、RFID 相關應用領域 RFID 利用無線電波傳送識別資料的技術並不是二十一世紀的新發明，英國 軍方已於第二次世界大戰期間所發展，應用在敵我辨識，至今仍持續使用在國防 軍事上，但早期由於RFID 的技術障礙、成本問題等因素，發展並不普及，一直 到90 年代後期至迄今，才被廣泛運用於各個領域。然而，掀起 RFID 大量化應 用熱潮的主力，主要是全球最大零售系統企業 Wal-Mart 在芝加哥舉行的展覽會 議上，宣佈和要求前100 大的供應商從 2005 年起須全面使用 RFID Tags，所以 企業和各個領域都將隨著科技逐步轉化條碼進入RFID 時代。 由 ABI 調查報告顯示，如圖 2-3 所示，2009 年 RFID 全球市場的產值規模 達55 億美元，將於 2014 年攀升至 92.02 億元，大幅超越其它自動辨識技術的成 長率，且年複合成長率為10%。在軟體與服務方面成長不如預期，硬體成為 RFID 全球產業發展的核心，市場產值主要來自於標籤，未來二年將以HF 應用為主。 圖 2-3 2008－2014 年 RFID 的產值分析圖 (李雅妮，2009) 資源來源：ABI Research 2009 Q1，資策會整理
在這一年來，國內RFID 業者面對金融海嘯，亦有高達八成五的業者受到衝 擊，在各項因素中，尤以面臨客戶預算縮減為關鍵要素；也有四成以上的業者感 受到客戶在RFID 的投資決策過程中需要更多的時間考慮和產生猶豫的現象，如 圖2-4 所示： 圖 2-4 金融海嘯對國內 RFID 業者之影響因素 (李雅妮，2009) 資料來源：資策會RFID 產業調查，2009 RFID 產業逐漸走出金融海嘯，其導入範圍逐年擴大，以下以實例介紹 RFID 相關領域的應用方式與或情境。在醫療照護上，當病人進行手術流程階段，需要 經過許多單位之檢查與紀錄，因此，藉由病人院報到後，便能將病人資料與RFID 資料進行整合，國泰綜合醫院為了提昇醫療品質和重視病人安全，採用主動式 RFID 技術導入手術室，建置一套「開刀房手術病人前進管制系統」，整合所有 手術前、術中、術後的資源，進而控管整個手術的循序性流程。如此一來，醫療 提供者能有效的運用醫療資料，使用手術室利用率更趨於完善，亦能促進跨單位 間溝通，對於病人的安全性有明確的效益 (RFID 應用推動辦公室，2009)。
在校園應用的例子不勝枚舉，醒吾技術學院打破教學藩籬，採用海鷹實業的 RFID 語言口試聽力測驗機，並導入該校之應用外語系，此測驗機能整合學生的 資料，利用學生證內嵌RFID Tag，就可使用語言口試機進行測試。學生能自由 選擇題庫，且善用RFID 讀取特性，讓答應能依時間做歸檔，大幅減低閱卷困擾。 此外，學生可利用主機上的USB 介面，將考試內容和資料隨身帶走，對學校而 言，可整合出勤資料，在教學管理上更為容易。未來視聽教室將結合該裝置與電 腦教室的功能，對於校園資源的使用率能大幅提昇 (Enjoy RFID technology， 2009)。另一個案件，成功大學資訊工程系主任鄭憲宗，發表「無線射頻標籤應 用於多重障礙學童」的成果，此手錶狀裝置的系統內建溫度感應器和識別碼，擁 有多項服務功能，如：體溫異常管理、危險區域管理、行動障礙協助和上下學的 追蹤，可視需求調整。多重障礙學童配戴裝置後，在如廁所需要協助，能啟動裝 置的求救鈕，告知校方人員前來支援；一般學童配帶後，只要在系統感應區域內， 學校可確實掌握學生行蹤，即使進入危險區域，感應裝置亦會主動通知管理單位 或家長。目前H1N1 新型流感帶來恐慌，這項裝置能隨時測量學生的體溫，萬一 有發生變化，可即時通知校護進行處理 (Enjoy RFID technology，2009)。
在休閒娛樂方面，隨著觀光旅遊產業的多元化、科技化的發展，博奕娛樂 事業(Gambling Industry)對於經營者是一項挑戰，因為在賭場需面對各式各樣的 賭客，如何有效監管賭場秩序，又能讓賭客玩的興趣且不讓詐騙份子得逞，現在 遠近馳名的澳門或美國內華達州等賭場，正採用RFID 技術來確保賭場的運作能 力。這套智慧型賭桌管理系統結合賭桌管理軟體、RFID 智慧籌碼，紅利積點機 制與影像結合識別卡，這樣賭桌上發生的一切就會被追蹤記錄。透過這套系統， 賭場上可杜絕內部詐欺或偽造，對賭場管理者而言，可以更即時監督現場及精確 了解當日的現今流量控管 (RFID 應用推動辦公室，2008)。RFID 在博物館的應 用也陸續展開，丹麥的自然歷史博物館將其應用於互動展示，國內的故宮博物院 及歷史博物館也透過數位典藏國家型研究運用於無線導覽系統。2005 年日本愛 知萬國博覽會之入場票卡管制便是採用RFID 系統 (邊國維、徐端杰與謝淑瑜，
2007)。
然而，在博物館界的應用仍在起步階段，實務方面，目前主要用於博物館 的 導 覽 解 說 ， 以 增 進 觀 眾 的 參 觀 經 驗 ， 例 如 美 國 舊 金 山 的 探 索 館 (The Exploratorium) (His & Fait, 2005)，但在加拿大，RFID 系統已嘗試應用在博物館 的蒐藏品管理、展示盤點、進出管制等方面 (Muszynski, 2007)，顯示出 RFID 系 統還有其他應用的可能性。國內方面，顧潔光、林澤勝 (2006) 也認為 RFID 系 統可應用於博物館的門禁管理、自動導覽、典藏管理等方面。博物館管理已逐漸 結合RFID 技術，其具有的功能優勢：(1) 協助導覽：架設 RFID 無線傳輸的機 制，能提供即時完整的博物館導覽，及週邊資訊的服務，解決人力不足的窘境和 傳統導覽的限制。故宮應用RFID 裝置後，導覽方式變成主動感應式，省去使用 者須手持PDA 自行選擇導覽項目，改善導覽說明訊息的不便之處。 (2) 加速盤 點： RFID 感應方式具有穿透力，與條碼方式相較下更方便安全，它以無線電 波一次可讀取多個RFID Tag 資料，無須拆封包裝，即可掃描判讀，不但簡化盤 點的工作且加速盤點的作業。另外，適當運用此技術，可以達到100%的正確讀 取率，有明顯的優勢存在。(3) 安全控管：當使用者誤闖安全管制區或觸碰展示 區之文物時，便發出警示信號，或即時通報安全人員裝置，以維護展場安全，解 決博物館保全人力不足的問題。(4) 增進學習：將展覽中最受歡迎及點閱率最高 的展品資訊，重新配置，加強說明，不但可提供學習者在參觀後，有較深刻的印 象，回家後亦可進入系統輸入自己的帳號、密碼，再次進入博物館資料庫，查閱 參觀物品瀏覽其訊息，加強學習效果。綜合上述，RFID 具有廣大的應用潛力， 在不久的將來，將必RFID 將由企業、校園、博物館及社區，擴展到整個城市。 本研究整理RFID 的相關應用與研究，如表 2-4 所示。
表 2-4 RFID 相關應用與研究 作者 (年代) 應用領域 研究特色 陳志憲 (2009) 智慧型佈告欄及匿名認證 系統 藉由RFID 相關特性，將傳統的 佈告欄轉化成具有智慧與自動 化特性的RFID 佈告欄，讓管理 更為人性化。匿名認證的需求一 直存在各種應用中，此研究以常 用的 Mifare 卡片搭配指紋辨識 設計實用的匿名認識機制，這項 身份認證只需稍加修改即可應 用於投票、門禁等情境。 張榮輝 (2008) RFID 應用於圖書館的尋書 定位服務 此研究結合行動裝置及 RFID 技術來發展圖書館的 GIS 室內 導航，以方便讀者尋書導引服 務。主要兩大特色：(1)提供新 的圖書館尋書服務方式。(2)應 用PDA 的可攜性結合地理資訊 作為即時尋書定位系統，提升服 務品質。 史祐吉 (2008) 動物收容所導入 RFID 管理 之研究 藉由PDA 等行動化設備，結合 RFID 科技設計出一動物收容資 訊雛型系統，將RFID 科技運用 於動物收容管理，處理流程減 化，提高動物資訊的透明度，增 加被領養的機率。
表 2-4 RFID 相關應用與研究(續) 作者 (年代) 應用領域 研究特色 蘇雍智 (2005) 以無線識別技術設計無所 不在的數位學習環境 基於無所不在的技術為基礎，利 用非接觸式辨識技術，建置智慧 型環境應用於學習。讓學習者能 與週遭環境物件進行高度互動。 Holloway (2007)
RFID in museums and galleries 此研究指出羅馬當地博物館結 合 RFID 與 PDA，導覽者不需 存在，只要適當範圍內，即可以 把展覽品相關資訊透過 RFID 直接傳遞到參觀者PDA 上，而 展覽品資訊存在RFID tag 中。 Ogata & Yano
(2004)
語言學習計畫－TANGO (Tag Added learNinG Objects) 針對英語單字學習，透過RFID 將 學 習 活 動 與 生 活 環 境 相 結 合，利用RFID 學習英文，讀取 物體上的RFID Tag 後，了解該 物體的讀法與名稱。
第三節 TAM 科技接受模式
一、科技接受模式科技接受模式 (Technology Acceptance Model, TAM) 簡單來說，即是用來評 估和預測使用者對於新資訊科技系統接受程度的工具，以理解人們何以接受或拒 絕使用該資訊科技。TAM 是由 Davis (1986) 以 Fishbien and Ajzen (1975) 的理性 行為理論 (TRA, Theory of Reasoned Action) 為基礎，所發展出用以探討科技行 為的模型。自從Davis, Bagozzi ＆Warshaw (1989) 發表該模式的應用研究，後續 許多的研究紛紛採用此理論模式，進行新的訊科技接受各種詮釋與預測，使TAM
成為近年來資訊研究中非常熱門一個領域，對將此理論延伸至不同的研究問題或 整合相異理論加以擴充，相關實證研究不勝枚舉。此模式被廣泛運用於資訊系統 的研究領域方面，在學術上被運用來預測和詮釋新資訊系統的開發，是否為系統 使用者所接受；實務上被作為早期使用者接受程度的判斷性衡量工具，可評估、 檢視增進使用者接受的策略 (洪新原、梁定彭與張嘉銘，2009)。 Davis et al. (1989) 認為「主觀規範」此一構面影響力不大，而且具有理論不確定性與心理測量的困 難，因此將之排除在外，並把影響使用者對新系統接受與否的因素歸納成認知有 用性和認知易用性兩大因素，其與實際系統使用間的因果關係，如圖2-5 所示。
圖 2-5 科技接受模式 (Davis, Bagozzi & Warshaw, 1989)
科技接受模式中主張「實際使用」(Actual System Use) 主要由「行為意向」 (Behavioral Intention to Use) 所決定；而「行為意向」由「使用態度」所決定；「使 用態度」(Attitude Toward Using) 會受到「認知有用性」(perceived usefulness) 與 「認知易用性」(perceived ease of use) 所影響，另外模型中還包括「外部變數」， 至於影響個體對新科技的使用態度最重要的兩個信念即是認知有用性與認知易 用性。這兩者對於預測使用者的行為意向都是重要的指標，以下分述說明： (1) 認知有用性 (PU)：是指使用者認知到所採用的系統的有用性程度愈高，可 以增加其工作效率，則採用資訊科技的態度越正面。根據Davis (1989)的定義為 認知有用性 認知易用性 外部變數 使用態度 行為意向 實際使用
「使用者對於使用特定的資訊系統將會增加其工作績效的程度」。 (2) 認知易用性 (PEOU)：當使用者認為系統越容易學習，則採用系統的態度越 正面。根據Davis (1989)定義為「使用者相信使用某一特定資訊科技感受到容易 使用的程度」。 在科技接受模式的相關研究中，運用認知有用性與易用性探討外部變數對使 用態度與意圖的影響，進一步影響科技使用情形的行為模式，相較於理性行為理 論，更佳簡單有效，特別適用於解釋廣泛與使用者相關的資訊科技使用行為 (劉 昌鈞，2007)。由於不同的 TAM 應用，可能結合其他的理論，或探討問題的背景 有所差異，有許多的理論模型被提出，諸如Venkatesh & Davis (2000) 的 TAM2。 另外，Venkatesh et al. (2000) 針對 TAM 模式架構提出修改，經由調整修正過後， 認為省略態度可以使我們更了解「認知有用性」、「認知易用性」、「使用意向」與 「使用行為」之間的關係。然而Moon & Kim (2001) 則認為在網路世界中，可 以在外部變項方面，加入一個新的元素－「認知有趣性」(perceived playfulness) 於 TAM 架構中，以驗證使用者對於全球資訊網的接受度。由上述可知，科技接受 模式經由不斷的延伸、修正或擴充，希望能更有效的解釋的接受，但限於研究之 背景與架構不同，因此本研究採用修正過後的科技接受模式，如圖2-6 所示，並 加入「認知有趣性」的擴充科技科受模式，如圖2-7 所示，以此兩者為主要的理 論基礎。
圖 2-6 修正過後的科技接受模式 (Venkatesh & Davis, 2000) 認知有用性
認知易用性
圖 2-7 擴充科技接受模式 (Moon & Kim, 2001)
King and He (2006) 以超過 12000 受測者的 88 個研究進行統合分析 (meta analysis)，結論指出 TAM 中認知有用性、認知易用性與使用意向三項衡量指標 極為可靠，且適用在各類科技接受模式。許多實證研究以TAM 原始模式合併其 它相關變數進行檢驗，研究者對TAM 各構面的觀點和外部變數的選擇，都可能 影響研究結果。顯示TAM 模型構面雖已具有一定解釋能力，但其構面之間的關 係並非總是能達到統計顯著性，也就是在不同科技系統、不同使用者類型的相關 研究中，TAM 模型預測力不同 (朱斌妤、黃仟文與翁少白，2008)。 從相關文獻整理探討後可以發現，多數的研究者並未完全依照原始的 TAM 模式來檢視使用者對新科技或資訊系統的接受程度，而是因時制宜的，依據屬性 或對象的不同，加入不同的外部變數，這些外部變數會經由認知有用性和認知易 用性來影響使用意向，透過此操作模式以便找出更多的變數，提高解釋的能力。 已有多位學者以科技接受模式作為評估新的資訊系統的使用傾向，其對於外部變 數的定義有所差別。Jeyaraj, Rottman & Lacity (2006) 將這些理論與後續相關實證 研究的介面，大略分為以下三類特徵：(1) 個人特徵(如：性別、經驗、教育、動 機)；(2)創新特徵(如：創新擴散理論的相對利益、兼容性)；(3) 組織特徵(如： 主觀規範、輔助條件)。由上述得知，雖然隨著人們需求的轉變及科技環境的快 速變化，面對不同環境系統，會產生不同外部變數的強弱影響關係。 認知有用性 認知易用性 行為意向 實際使用 認知有趣性
二、科技接受模式的相關研究應用 科技接受模式廣泛應用在各個領域，可以提供系統設計者使用，獲得使用者 在系統特色或設計方式方面的回饋。科技接受模式可以在系統實施後，調查分析 出使用者接受程度與否的問題。當組織面臨資訊系統軟體選擇方面的問題時，可 以採用科技接受模式；研究者亦能使用科技接受模式來了解影響資訊系統成功的 因素。最後，研究者利用科技接受模式來進行組織內部或跨組織的研究，以便了 解資訊科技的普及與科技採用的決定性因素 (Shin, 2007)。 迄今，有許多研究應用科技接受模式，對各種資訊系統或電子系統進行各項 評估或預測，且獲得普遍性支持，科技接受模式具備完善理論架構，具體衡量出 有認知有用性和認知易用性對使用者接受資訊科技之態度與行為傾向之影響強 度。因此，本研究以Venkatesh et al. (2000) 與 Moon et al. (2001)的為理論基礎， 進一步能瞭解使用者對於主題式遊戲之博物館導覽學習系統之態度傾向，並藉由 有效性知覺與易用性知覺預測使用者對於博物館學習平台未來使用強度，而博物 館平台的設計者也可藉由科技接受模型，瞭解使用者需求，進而強化與使用者之 間關係。近年來以TAM 或其延伸模式或融合 TAM 模式實證使用者對資訊系統 或科技接受程度的研究已不勝枚舉，以下針對本研究整理相關科技接受模式之文 獻探討，如表2-5 所示： 表 2-5 科技接受模式相關文獻探討 學者 研究結果 外部變數 簡兆堃 (2009) 探討護理資訊系統之接受程度。研究顯 示資訊品質、服務品質和系統品質三項 變數，對認知有用性和認知易用都有正 相關。 z資訊品質 z服務品質 z系統品質
表 2-5 科技接受模式相關文獻探討(續) 學者 研究結果 外部變數 張庭彰、廖育 鋒與林經淦 (2008) 飛行員的自我效能對認知有用性有顯著 正向相關，主觀規範對認知有用、認知 易用有顯著正向相關，認知易用性對認 知有用性有顯著正向相關。 z自我效能 z主觀規範 z模擬機功能 朱斌妤、黃仟 文與翁少白 (2008) 此研究以科技接受模式，探討一般民眾 對即時交通資訊系統的使用行為與消費 傾向。研究結果發現，媒體豐富度對認 知有用性、認知易用性皆有正向的顯著 影響，使用成本對使用態度有負向的顯 著影響。 z媒體豐富度 z使用成本 王郁淳 (2007) 此研究在小螢幕介面的限制下，發展多 元的加值服務，並著重於介面設計，探 討良好的使用者介面對服務之使用意願 的影響。研究結果顯示，使用者介面可 正面影響和預測使用意向，且對認知有 用性認知易用性亦有正相關性。 z小螢幕使用者介面 林政賢 (2007) 此研究參考科技接受模式設計問卷，探 討影響學習者在評估學習者行為意向時 的因素。由結果可得知，學習者認為和 認知有用性關係最強的是環境互動，可 知系統和環境互動的功能良好。而與認 知易用性關係最強的是內容品質。 z系統品質 z內容品質 z環境互動性 z系統行動性 邱柏升 (2007) 此研究以國小五年級為實驗對象，採用 問卷調查法及觀察方式來評估學習者在 戶外學習活動過程的學習行為意向。系 統品質、內容品質與環境互動性對認知 有用性和認知易用性皆有正向相關性。 z系統品質 z內容品質 z環境互動性
表 2-5 科技接受模式相關文獻探討(續) 學者 研究結果 外部變數 汪志彥 (2006) 此研究整理適合職棒網站的網站品質， 並使用針對六支職棒球隊的球隊網站使 用者進行調查。研究發現資訊品質和介 面設計能對認知易用性產生影響，認知 娛樂能對行為意圖產生影響。 z資訊品質 z介面設計 z互動溝通 z認知娛樂 黃敏峰 (2006) 此研究以科技接受模式探討影響國內用 戶使用 3G 服務的可能影響因素。並考 慮用戶對 3G 服務的認知有趣性，發展 一個延伸科技接受模式。研究發現認知 有趣性是影響用戶行為意願的重要因 素。 z認知有趣性 蘇伯方 (2004) 隨著網際網路的發達，即時通訊(IM)軟 體成為溝通的新管道為了瞭解影響使用 者使用 IM 軟體的因素，此文獻利用科 技接受模式作為理論。研究發現媒體豐 富度與自我效能對認知易用性造成影 響，而認知有用性不會受到媒體豐富度 影響，只會受到主觀規範的影響。 z社會影響 z媒體豐富度 z自我效能 Vincent, Edwin & Jennifer (2009) 此研究以使用者介面探討學習者繼續使 用數位學習工具的意願，其影響兩個傳 遞者認知功能和認知系統支援，以此三 個構面當作外部變數。研究結果發現， 使用者介面會直接對認知有用性與易用 性產生顯著影響。 z使用者介面 z認知功能 z認知系統支援
Liu, Liao & Pratt (2009)
採用media richness and flow 探討使用者 對數位學習科技的接受程度。多元的內 容、串流影音等，將影響使用者對系統 使用意願。研究證實豐富度較高的媒體 會決定認知有用性與專注力，認知易用 決定認知有用，認知有用和使用態度決 定行為意向 z媒體豐富度 e-learing presentation types： (1) Text-Audio (2) Audio-Video (3)Text- Audio-Video z專注力
表 2-5 科技接受模式相關文獻探討(續) 學者 研究結果 外部變數 Morosan & Jeong（2008） 研究消費者對旅館自營網站和第三方經 營網站提供線上訂房服務的使用意願和 態度。實證結果指出認知有趣性和使用 態度會影響使用者對於旅館訂房網站的 使用意願。 z認知有趣性 Hasan & Ahmed (2007) 此研究的目標主要在驗證介面設計的風 格對電腦系統的使用認知和行為意向的 意影響，研究顯示介面的風格會直接影 響認知有用性、認知易用性與使用意向。 zInterface Style
Yu, Ha, Choi, & Rho (2005) 此研究利用延伸的科技接受模式探討電 視商務，研究發現認知有趣性是影響電 視商務使用態度和行為意向的主要因 素，主觀規範、信任、認知有用性和使 用態度會影響行為意向。 z主觀規範 z認知有趣性 z信任 z家人和朋友的 規範信仰
第三章 研究方法
本章節將根據研究動機、研究目的、並且透過文獻探討為研究基礎來發展一 個「主題式遊戲探索在博物館學習上的應用系統」，主要目的即是使博物館學習 導入具有教育意義的導覽模式，以RFID 技術使學習活動能與周遭環境互相結 合，進一步融入主題式遊戲的劇情，增加學習動機與意願。本研究除了整理相關 文獻作為系統開發的基礎，且運用科技接受模式 (technology acceptance model, TAM) 作為系統可行性和評估的分析，建立出本研究的架構並擬訂研究假設，探 討博物館學習系統使用意向的相關因素影響。
第一節 研究流程圖
本研究於系統開發前先確立研究背景、動機與目的，並設定研究所包含的範 圍與相關的限制。接著針對國、內外相關文獻進行收集、整理，找尋相關研究理 論基礎，擬訂研究方法與假設，完成上述步驟，進入系統發展階段，建置一個主 題式遊戲之博物館系統，並進行主題式遊戲教材內容設計，待系統實作完成。最 後進行系統接受度的評估，透過問卷發放作量化相關統計分析，探討主題式遊戲 之博物館系統的使用意向相關結論與建議，如圖3-1 所示。 圖 3-1 研究流程圖 確立研究 背景與動機 設定研究 目的與範圍 相關文獻 探討與整理 建立研究 方法與假設 系統實作 遊戲學習 平台實測 資料輸入 及統計分析 結論與建議第二節 系統設計與功能規劃
一、系統架構說明 系統開發分成兩個層面做說明，分別是前端行動設備和後端管理系統，後端 工作主要以伺服器的架設及後端資料庫的管理為主，前端則是撰寫RFID運作的 程式及使用者瀏覽介面的設計。學習物件的內容製作是透過網頁的方式呈現，以 多媒體軟體Flash設計具有互動性的主題式遊戲學習平台介面，如圖3-2所示： 圖 3-2 系統架構圖 主題式遊戲之博物館導覽學習系統 資料庫 伺服器 Internet Networks 遠端電腦主機 主題式遊戲內容管理 會員管理 績分排行榜 全部主題式 遊戲內容(3)
(4)
(5)
RFID Tag PDA with RFID Reader Wireless Networks 學習 物件 學習 物件 學習 物件yyy
指定主題式 遊戲內容(1)
(2)
(6)
以下針對系統架構圖進行詳細的說明： (1) 博物館常設展示人類文化廳的每一個學習物件設置唯一識別的 RFID tag，學 習者手持具有 RFID reader 功能的行動設備進行導覽，當經過學習物件的當 下，行動設備的感應器會偵測到 RFID tag 的訊息，並立即讀取其資訊。 (2) 學習者的行動設備將識別出來的標籤資訊，經由無線網路設備環境，送到網 際網路上，傳送至後端管理系統作處理。 (3) 後端管理系統由網頁主機與資料庫構成，網頁程式接收到學習者行動設備傳 送進來的學習物件標籤資訊，並開啟資料庫進行比對分析。 (4) 資料庫的內容包括主題式遊戲活動內容管理、會員管理與績分排行榜等相關 資訊。在主題式遊戲活動內容管理中，每一個學習物件會有互相對應的主題 式遊戲活動、知識學習、線索提示等訊息。網頁程式根據上一個步驟所得到 的標籤資訊，搜尋資料庫中的內容，比對成功才能觸發本系統啟動主題式遊 戲活動，便會將遊戲內容傳送到學習者行動設備上。反之感應器若無偵測到 標籤資訊，則無法進入本系統。 (5) 從資料庫過濾後的相關主題式遊戲活動經由 Internet 透過無線網路，將遊戲 內容顯示於學習者的行動設備上。 (6) 學習者可以透過行動設備，即時進入主題式遊戲世界。 二、系統之遊戲式學習模型
本研究根據 Garris et al.(2002) 年所提到的遊戲式學習模式 (Model of Game-Based Learning) 作為本系統遊戲設計的參考學習模型，並籍此模型說明遊 戲中各個階段中與本研究相對應的設計，如圖3-3所示：
圖 3-3 系統遊戲設計之模型 其中包含了三個大項，即輸入、處理、輸出，分述如下： (1) 輸入 (Input)：分成「教學內容」與「遊戲特徵」二個部分。教學內容是以「人 類文化」為主題，包含三個領域分別為科學技術、農業、醫藥。遊戲特徵如 表3-1所示。 表 3-1 遊戲特徵與遊戲內容設計之對應 遊戲特徵 遊戲內容設計 規則/目標 每一個關卡在進入遊戲前皆有遊戲說明，需在指定的時間內完 成關卡任務，總共需完成三個指定關卡，才算挑戰成功。最後 獲得人類文化相關知識與技能。 挑戰 三個領域都設定一個遊戲項目，每一階段都進行遊戲評量，若 挑戰成功則進行下一關卡任務；反之，則重新回到原關卡。 控制 遊戲過程中，可經由個人化設定勾選遊戲之方式，使學習者自 行決定關卡，並對應其學習物件內容。 遊戲特徵 輸入 處理 輸出 遊戲循環 學習者判斷 學習者行為 系統回饋 任務報告 教學內容： 以人類文化為主題， 包含：(1)科學技術、 (2)農業、(3)醫藥。 學習成果： (1) 運用本系統與學習 物件間高度互動。 (2) 學習人類文化相關 知識與技能。
表 3-1 遊戲特徵與遊戲內容設計之對應(續) 遊戲特徵 遊戲內容設計 回饋 系統不斷給予線索提示的資源，知識任務的列表，讓學習者能 藉此順利突破所有關卡。 圖像 藉由圖像表達方式取代文字的學習，使學習者對介面感到容易 操作，對遊戲的主題能一目了然。 好奇 遊戲世界中提供六種不同的遊戲選擇與系統互動，使學習者擁 有探索的空間，引發學習者的好奇心。 (2) 處理 (Process)：分成「系統回饋」、「學習者判斷」與「學習者行為」三個項 目，如表3-2所示。 表 3-2 處理階段與遊戲內容計之對應 項目 遊戲內容設計 系統回饋 學習者在遊戲任務挑戰中，挑戰失敗，系統給予相關知識學習 和提示；挑戰成功則是作為進入下一關卡的指標。 學習者判斷 學習者在關卡中獲得的績分，會顯示在排行榜中，讓學習者觀 察所有人目前的排名情況，可以作為個人的成長目標。「檔案下 載」的功能需求， 學習者行為 學習者為了順利完成每個關卡之任務，必須具備一定的人類文 化知識，才能快速完成任務。 (3) 輸出 (Output)：學習成果 藉由此遊戲學習模式，使學習者沈浸於遊戲學習中，可以從挑戰過程中系
統不斷給予回饋，進而反思以獲取博物館導覽的相關資訊，藉由遊戲的特徵能 引發學習者內在學習動機，提升學習效率，有助於人類文化知識與技能的進一 步認知，且與學習物件間產生高度互動。 三、系統設計與功能規劃 本系統主要藉由 RFID 感知技術的輔助進行博物館學習導覽，在實際的實 驗區域裡，讓學習者手持具有 RFID reader 功能的行動設備，偵測到學習物件 上貼有 RFID tag 時，將行動設備靠近讀取其tag編碼，透過資料庫比對編碼， 正式啟動系統的運作。在進入系統前，先行加入會員即可登入。因學習人類文 化的背景和歷史前，須實施知識學習的訓練，以利學習者從主題式遊戲學習的 活動中完成挑戰，每一階段進行遊戲評量，成功則進入下一關卡；失敗則重返 原關卡且給予線索提示，從循環的遊戲任務挑戰中，獲取相關人類文化展品的 知識與技能。其整個系統的運作流程，如圖3-4所示。本研究的 RFID 設備使用 Microprogram 微程式資訊股份有限公司所開 MP-602 讀寫器，配合中介程式 (Middleware)的撰寫。程式設計上需先了解 RFID reader 如何透過通訊埠 (Com Port) 與系統軟體之間的通訊，執行應用程式所下達的指令，並控制與 RFID Tag 往來的溝通，再以正確的訊框格式發送指令訊號，即可完成 RFID 系統的運作， 如圖3-5所示。教學內容將應用於國立台中自然科學博物館的常設展示廰，選擇 以「人類文化」作為博物館學習系統上的學習內容物件，人類文化廳係以人類 學為主體的展示場堿，旨在傳達人類的科學發展與文化脈絡。系統內容採用「人 類文化」當作整個架構的主題，以此為發展中心，建構出三大領域 (科學技術、 農業、醫藥) 之遊戲式學習內容，遊戲設計方式進行，以淺入深，循序漸進了解 各個人類文化的內容。本研究對遊戲的介面及功能做一完整的展示及介紹，如 圖3-6所示。
