數位學習環境之回饋策略與性別對國中生化學酸鹼中和單元學習之影響

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(1)國立臺灣師範大學資訊教育研究所碩士論文. 指導教授：陳明溥博士. 數位學習環境之回饋策略與性別對國中生化學酸鹼中和單元學習之影響. 研究生：李京翰撰. 中華民國 101 年 7 月 i.

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(3) 數位學習環境之回饋策略與性別對國中生化學酸鹼中和單元學習之影響李京翰中文摘要本研究旨在探討使用不同的學習策略(績效性回饋、資訊性回饋)、並在不同數位學習環境(角色扮演遊戲、圖文式網頁)下，針對不同性別(男、女)的國中二年級學生，學習化學酸鹼中和知識概念的學習成效(知識理解、知識應用)，暨其學習態度之影響。研究樣本為台北市某國中二年級學生，隨機抽選八個班參與本次之教學實驗活動。該校所有班級皆為常態編班，所有學生均接受過電腦相關課程，且具備基本的電腦操作技能。研究結果顯示：(1)使用角色扮演遊戲的環境下，學習化學酸鹼中和單元在知識理解向度之學習成效低於使用圖文式網頁的學習效果；(2)使用資訊性回饋策略，學習化學酸鹼中和單元在知識理解向度之學習成效高於使用績效性回饋策略之學習成效；(3)男性學生對於學習化學酸鹼中和單元課程之學習表現高於女性學生之學習表現；(4)學生在角色扮演遊戲學習環境進行化學酸鹼中和單元，比在圖文式網頁學習環境具有較高的學習態度；(5)無論是接受績效性或資訊性回饋的學生，對於化學酸鹼中和單元教學活動皆持有正面且肯定的態度；(6)男性學生對於學習學習化學酸鹼中和單元課程之學習態度相較於女性學生具有較高且正面的學習態度。. 關鍵詞：數位式遊戲學習、圖文式網頁、回饋策略、學習成效、學習態度. i.

(4) The Effects of Digital Learning Environment, Feedback Strategies and Gender on Junior High Learners’ Performances and Attitudes of Chemistry Acid-base Course. Jing-Han Li Abstracts The purpose of this study was to investigate the effects of learning acid-base neutralization in Chemistry lessons using various learning strategies on both genders under different digital learning environments. Participants in the study were eight classes of eighth grade students which were randomly selected. All students received computer-related courses, and have basic computer skills. The results revealed that (a) graphic web environment facilitated students’ understanding in chemical acid-base unit better than role-playing game environment, (b) using information feedback strategy was better than using performance feedback strategies in the learning outcomes in knowledge and understanding dimension of chemical acid-base unit, (c) male students had better learning outcomes than female students in the chemical acid-base unit, (d) role-playing game learning environment had more positive impacts on students’ learning attitude than graphic web environment, (e) students had same positive attitude toward the chemical acid-base unit no matter which feedback strategies they adopted, and (f) male students had more positive learning attitude than female students in chemical acid-base unit.. Keywords: learning digital game, the graphics web, feedback strategies, learning outcome, learning attitude. ii.

(5) 誌謝在這研究所兩年的生活，首先最要感謝的是指導教授，陳明溥教授。謝謝教授這兩年來的諄諄教誨，讓我從研究設計直至論文撰寫過程，一步一步耐心的指導學生，不僅學習到老師對於研究的認真與態度，也使習得到對於未來工作需以嚴謹的態度來面對，讓學生受益良多，此外，老師的指導建議與不斷鼓勵讓學生得以順利完成論文，在此非常感謝老師這兩年來的指教。感謝口試委員蕭顯勝教授與范丙林教授百忙中撥冗細心的審閱論文，給予學生許多寶貴的意見，使得論文能夠更充實、更完善。再來要感謝的是 CSL 全體夥伴們，由於你們的幫忙，實驗教學、論文撰寫才能順利完成，也因為有你們的幫忙，使我在求學的路上倍感溫馨。最後要感謝的是一路陪伴我的家人、同學以及朋友，真的很感謝有你們的鼓勵，當我在最低潮時，給予適時的加油與打氣，也因為這樣，研究工作才能順利完成。最後，僅以此論文獻給我的母親以及學長尚鈞，感謝你們提供我精神上最大的鼓勵與關懷，並適時給予寶貴的建議，我才能在無後顧之憂下，順利完成論文以及學業，在此，衷心地說聲：真的非常的感謝你們！. iii.

(6) 目錄中文摘要.......................................................................................................................... i Abstracts ........................................................................................................................ ii 誌謝................................................................................................................................ iii 表次................................................................................................................................ vi 圖次.............................................................................................................................. viii 第一章. 緒論................................................................................................................. 1. 第一節. 研究背景與動機..................................................................................... 1. 第二節. 研究目的與待答問題............................................................................. 4. 第三節. 研究範圍與限制..................................................................................... 6. 第四節. 名詞解釋................................................................................................. 8. 第二章. 文獻探討....................................................................................................... 11. 第一節. 化學學習............................................................................................... 11. 第二節. 數位學習環境....................................................................................... 16. 第三節. 回饋策略............................................................................................... 22. 第四節. 性別....................................................................................................... 27. 第三章. 研究方法....................................................................................................... 29. 第一節. 研究對象............................................................................................... 29. 第二節. 研究設計............................................................................................... 31. 第三節. 實驗流程............................................................................................... 47. 第四節. 研究工具............................................................................................... 50. 第五節. 研究程序............................................................................................... 52. 第六節. 資料分析............................................................................................... 56. 第四章. 資料分析與討論........................................................................................... 60. 第一節. 化學酸鹼中和學習成效分析............................................................... 60. 第二節. 化學酸鹼中和學習態度分析............................................................... 69. 第五章. 結論與建議................................................................................................... 82 iv.

(7) 第一節結論 ....................................................................................................... 82 第二節建議 ....................................................................................................... 87 參考文獻 ....................................................................................................................... 92 中文部分 ............................................................................................................... 92 英文部分 ............................................................................................................... 94 附錄一化學酸鹼中和先備知識測驗卷 ................................................................... 101 附錄二化學酸鹼中和學習成效測驗卷 ................................................................... 103 附錄三角色扮演遊戲學習活動態度問卷 ............................................................... 105 附錄四圖文式網頁學習活動態度問卷 ................................................................... 107. v.

(8) 表次表 3-1 教學分組及各組人數分配表 .......................................................................... 30 表 3-2 角色扮演遊戲之化學酸鹼中和單元學習內容 .............................................. 40 表 3-3 圖文式網頁之化學酸鹼中和單元學習內容 .................................................. 46 表 3-4 化學酸鹼中和先備知識測驗卷信度表 .......................................................... 54 表 3-5 化學酸鹼中和學習成效測驗卷信度表 .......................................................... 54 表 4-1 各組對化學酸鹼中和單元知識理解之平均數摘要表 .................................. 61 表 4-2 各組對化學酸鹼中和單元知識應用之平均數摘要表 .................................. 62 表 4-3 化學酸鹼中和單元學習成效之共變量矩陣等式之 Box 檢定表.................. 63 表 4-4 各組對化學酸鹼中和單元學習成效之多變量變異數檢定摘要表 .............. 64 表 4-5 化學酸鹼中和單元學習成效之多變量變異數摘要分析 .............................. 64 表 4-6 學習環境與學習策略對化學酸鹼中和單元知識理解之單純主效果變異數分析摘要表....................................................................................................... 65 表 4-7 學習策略與性別對化學酸鹼中和單元知識理解之單純主效果變異數分析摘要表............................................................................................................... 66 表 4-8 學習策略與性別對化學酸鹼中和單元知識應用之單純主效果變異數分析摘要表............................................................................................................... 66 表 4-9 化學酸鹼中和單元學習成效分析結果摘要表 .............................................. 67 表 4-10 各組對化學酸鹼中和單元學習意願平均數摘要表 .................................... 71 表 4-11 各組對化學酸鹼中和單元教材內容平均數摘要表 .................................... 72 表 4-12 各組對化學酸鹼中和單元教材連結力平均數摘要表 ................................ 73 表 4-13 各組對化學酸鹼中和單元教材易用性平均數摘要表 ................................ 74 表 4-14 各組對化學酸鹼中和單元學習動機平均數摘要表 .................................... 75 表 4-15 化學酸鹼中和單元學習態度之共變量矩陣等式之 Box 檢定表................ 75 表 4-16 各組對化學酸鹼中和單元學習態度之多變量變異數檢定摘要表 ............ 76 vi.

(9) 表 4-17 各組對化學酸鹼中和單元學習態度之多變量變異數摘要分析................. 77 表 4-18 學習環境與性別對化學酸鹼中和單元學習意願之單純主效果變異數分析摘要表 ........................................................................................................... 78 表 4-19 學習環境與性別對化學酸鹼中和單元教材易用性之單純主效果變異數分析摘要表 ....................................................................................................... 79 表 4-20 學習環境與性別對化學酸鹼中和單元學習動機之單純主效果變異數分析摘要表 ........................................................................................................... 79 表 4-21 化學酸鹼中和單元學習態度分析結果摘要表............................................. 80. vii.

(10) 圖次圖 2-1 數位遊戲式學習模式 ...................................................................................... 25 圖 3-1 研究設計架構圖 .............................................................................................. 31 圖 3-2 化學酸鹼中和單元知識內容架構圖 .............................................................. 33 圖 3-4 遊戲操作介面 .................................................................................................. 35 圖 3-6 引發學習動機：以遊戲動畫引發學生學習動機 .......................................... 38 圖 3-7 提供學習任務：遊戲中提供學習任務使學生能沉浸於學習中 .................. 38 圖 3-8 完成學習任務：完成學習任務時遊戲提供問題以檢視學生學習狀況 ...... 39 圖 3-9 給予學習回饋：系統給予適當的學習回饋以幫助建立正確概念 .............. 39 圖 3-10 圖文式網頁學習架構 .................................................................................... 41 圖 3-11 漫畫情境使學生能夠沉浸於學習活動中 ..................................................... 42 圖 3-12 文字概念呈現化學酸鹼中和知識概念 ......................................................... 43 圖 3-13 以重點式的方式提供相關酸鹼中和資訊 ..................................................... 44 圖 3-14 學生之選擇回應給予適當回饋 .................................................................... 45 圖 3-15 實驗流程圖 .................................................................................................... 47 圖 3-16 研究流程圖 .................................................................................................... 52 圖 3-17 化學酸鹼中和單元學習成效之分析流程 .................................................... 57 圖 3-18 化學酸鹼中和單元學習態度之分析流程 .................................................... 58. viii.

(11) 第一章. 緒論. 本章主要將針對本研究之研究背景進行說明，並闡述本研究之價值與目的，以及詳述研究範圍與限制，最後回歸至本研究主要探討之名詞並加以釋義與界定。. 第一節. 研究背景與動機. 許多學生認為化學是抽象、難以理解的一門課程，且其課程內容與日常生活沒有直接的關連(De Vos, Bulte, & Pilot, 2002; Osborne & Collins, 2001)，加以過去傳統的教學方法，多採用教師講述的方式來進行教學活動，以至於學生普遍對化學課程缺乏興趣，學習成效不佳。如研究所指，近年來化學教育出現兩大問題，其一為老師的教學方式過於僵化，其二是學生「背多分」強記主義無法活用(鍾崇燊，2005)。由於教師教學未考慮學生的吸收狀況，一味地將書本上的知識內容，以填鴨方式強迫灌輸給學生，造成學生缺乏對問題理解、思考技巧的培養，使學生明辨問題是非及解決問題之能力日漸低落；再者，學生學習化學知識多以強記背誦的方式，對於課程的內涵未能透徹了解。同時，大部分的學生因未能主動運用既有的先備知識，以詮釋新學習的課程內容，造成學生鮮少有訓練思考與表達能力，導致學生的創造力日漸式微。此外，由於化學學習知識中含有諸多抽象之概念，且充斥頗多微觀與概念性之符號，不易學習，令學習者為之怯步，造成學習者的學習障礙，影響學習者之學習態度與成效。因此，本研究以微觀及概念性之符號較多之化學酸鹼中和單元作為本研究之學習標的，試圖尋找出有助於改善傳統教學缺點之方法，以有效解決當前學生學習化學課程的問題。選擇兼具鼓勵和促進有意義的學習的教學，藉以改善講述式的學習方法，以改善過往教學的缺點，並避免學生死記硬背，是現今備受囑目及關注的重要議題 (Nova, 1984)。除此之外，近年來伴隨著科技的發展，教育結合科技發展已衍然形. 1.

(12) 成一種趨勢。加以網際網路的蓬勃發展，以電腦、電腦遊戲及使用網頁作為教學平台的教學方式亦逐漸被重視，惟並非使用數位教材即能促使學生沉浸於教學活動中。以遊戲式學習為例，學者 Prenksy (2001)認為，採用遊戲學習必須將教育遊戲之規則須事先敘明，遊戲中的挑戰目標必須明確及結果的不確性，而遊戲中的活動須與奇幻元素作連結，以提高學生的學習興趣；此外，遊戲的難度要能逐漸攀升，並建構互動性與即時回饋性的機制，且為學習者所控制之設計，才能促進學習者引發學習動機，進而專注於整體學習活動的歷程中。因此，當今各級學校教育所面臨的最大任務，就是如何將教育資源與科技整合，使其轉化為可用的數位教材，進而改進教學的品質，提升學生的學習效果(林湘玲，2008)。由於網際網路具有無遠弗屆的穿透性而備受重視，並帶動以網頁作為教學平台之趨勢，它不僅可將資料或資訊轉化為有效行動的思考架構，更是一種資訊、經驗、價值以及專業知識的綜合體；不但可幫助學習者評估與整合新的資訊與經驗，也適用於許多不同的情境(李建華，2007)。而在過去的研究中也發現，透過遠距教學能及時且彈性地讓學習者獲得新的資訊，甚至達到終身學習的目標，這是傳統媒體所不及的。因為互動式科技的進度，能為不同族群量身訂作，使得網路教學在認知學習和情意學習方面，其學習成效皆優於傳統之教學模式(黃淑敏， 2001)。除了使用網頁教學方法外，近年來，遊戲式學習亦頗受國內外研究者及教育工作者的關注。Kaifai (2001)指出，遊戲主要是以學習者為中心，讓學習者處在更愉快、有趣的學習環境中，以更方便、有效的方法來進行學習。同時，學習者沉浸於遊戲的過程中，他們的學習態度與在傳統課堂的教學上有著非常明顯不同的學習態度(Prensky, 2003)。此外，遊戲可引發學習者高度的好奇心與挑戰新事務的鬥志，對於學習成效與學習動機均有正面的影響 (Morris, Randel, Wetzel, & Whitehill, 1992)。另，角色扮演遊戲亦具有提供問題解決之鷹架式與彈性的學習環境，並且能夠培養學習者的內在動機(Dickey, 2007)。由此可見，電腦遊戲能夠使學習者在進行遊戲過程中，藉由遊戲中的角色扮演自然引發其學習動機，並增 2.

(13) 進其主動參與的意願。易言之，過往許多被視為抽象的概念，均可以運用遊戲的方式將抽象的概念轉化為具體的概念，使學習者能具體的了解、徹底吸收相關知識，提升學習者的學習動機與學習成效。過往的研究顯示，學習者在學習的過程中，若能透過鷹架策略加以輔助學習者之學習，使學習活動中有更多與學習者互動的機會，直到學習者能夠自行學習，具有發揮與提高學習成效之效用(Tharp & Gallimore, 1991)。是以，若能透過以與過往不同的學習環境，如：教育遊戲、圖文式網頁等的數位學習環境，以吸引學習者的注意力，即可提高學習者的學習動機。因此，在學習環境中加入適當的回饋策略，使學習者完成初階段的學習任務後，提供適當的相關資訊，作為校正或支持學習者之機制，即能在潛移默化中逐步訓練學習者獨立思考，及解決問題之能力，有助於提升學習者之學習成效，是以，本研究之角色扮演遊戲與圖文式網頁中，將回饋機制設計於中，冀期以兩種不同之回饋機制提升學習者學習化學知識之成效。綜上所述，本研究欲探討國中二年級學生，使用角色扮演遊戲與圖文式網頁兩種不同數位學習環境，結合回饋策略(績效性回饋、資訊性回饋)，以及不同性別對於化學酸鹼中和單元之學習成效、學習態度的影響，試圖以異於過往的教學環境來提升學生之學習態度及動機，以供日後從事實際教學之教育人士推動數位學習環境及教學措施之參考。. 3.

(14) 第二節. 研究目的與待答問題. 本研究欲針對國中二年級學生的酸鹼中和課程，採用角色扮演遊戲與圖文式網頁兩種不同學習型式之學習教學活動，藉此來增進學生的學習動機。其目的在探討不同的學習環境(角色扮演遊戲、圖文式網頁)、提供不同的回饋策略(績效性回饋策略、資訊性回饋策略)及不同性別(男、女)，對國中學生學習化學酸鹼中和單元的學習成效及學習態度的影響，期盼透過數位教材內容融入化學酸鹼中和單元之教學概念的以促進學生酸鹼中和的學習成效與提升學生對化學酸鹼中和單元的學習態度。本研究之研究目的與待答問題分述如下：. 壹、研究目的本研究之研究目的有三：一、使用角色扮演遊戲對國中二年級學生學習化學酸鹼中和單元比圖文式網頁有較佳的學習成效與學習態度。二、使用績效性回饋對國中二年級學生學習化學酸鹼中和單元比資訊性回饋有較佳的學習成效與學習態度。三、男性學生對於國中二年級學生學習化學酸鹼中和單元比女性學生有較佳的學習成效與學習態度。. 貳、待答問題本研究針對研究目的提出之待答問題如下：一、使用角色扮演遊戲與圖文式網頁兩種不同學習環境對於學生學習化學鹼中和單元之成效是否有差異？二、教學活動內提供不同回饋策略(績效性回饋、資訊性回饋)對於學生學習化學酸鹼中和單元課程之學習成效是否有差異？三、教學活動內不同性別(男、女)對於學生學習化學酸鹼中和單元課程之學習成. 4.

(15) 效是否有差異？四、使用角色扮演遊戲與圖文式網頁對於學生學習化學酸鹼中和單元之態度是否有差異？五、教學活動內提供不同的回饋策略(績效性回饋、資訊性回饋)對於學生學習化學酸鹼中和單元課程之學習態度是否有差異？六、教學活動內不同性別(男、女)對於學生學習化學酸鹼中和單元課程之學習態度是否有差異？. 5.

(16) 第三節. 研究範圍與限制. 本研究為配合教學活動之設計與進行，對於研究對象、教學內容與評量、教學時間與環境更以下之研究範圍與限制。. 壹、研究對象本研究之研究對象為國中二年級的學生，參與之研究樣本為台北市某國中二年級的學生，男生 129 位，女生 131 位。隨機抽取八個班，將隨機所抽選出的八個班級再隨機分配為四組，分別為「績效性回饋遊戲組」、「資訊性回饋遊戲組」、「績效性回饋網頁組」，以及「資訊性回饋網頁組」四組。本研究之實驗教學參與者已具備文書處理、簡報製作、動畫設計、網頁製作等資訊基本技能；於國中一年級已學習物質的組成和結構、元素與化合物之間的關係，瞭解化學反應與原子的重新排列，並探討物質的物理性質與化學性質，因此具備化學的基本概念。除此之外，由於研究樣本在入學之初即以智力測驗成績進行 S 型排列編班，屬於異質性常態分班，因此各班性別人數比例相同，具有代表性並符合常態分配之基本假設。. 貳、教學內容本研究的實驗教學內容為研究者自編之化學酸鹼中和單元概念課程。教學範疇包括，一、電解質；二、酸與鹼；三、酸鹼濃度；四、酸鹼反應與鹽類，因考量學生的學習時間與學習程度，本研究之教學重點在於讓國中二年級的學生了解化學酸鹼中和之定義與相關基本概念，屬於知識理解向度較多，至於是否能夠增進學生對於其他化學相關知識，如：氧化還原反應等學習成效或學習態度則不做深入的探究與討論。. 6.

(17) 叁、學習方式本研究進行之教學實驗，活動主要採用角色扮演遊戲與圖文式網頁兩種不同之方式進行學習內容，讓學生於使用之歷程中，與遊戲中的非玩家角色(Non-player character, NPC)互動或是由網頁中的漫畫和敘述性文字，習得化學酸鹼中和單元概念。而研究中所使用之角色扮演遊戲與圖文式網頁皆採用單機的方式進行，學習過程中，禁止學生進行交談與討論，有鑒於學生對於平常於遊戲或是網頁使用之方式可能不一致，因此研究結果的解釋與類推，僅限於本研究所採用之情境，不宜過度推論到其他類型的遊戲、網頁或不同年齡的學習方式。. 肆、教學時間與環境本研究為配合原本班級的課程進度和教學時間，實驗時間一共四週，一周一節課，一節課 45 分鐘，每班的總學習時間皆為 180 分鐘。由於教學實驗實施期間配合校內各項活動及原班級課程之安排進行，使參與本研究之參與者在不同實驗組別，有相同的學習時間，且實驗教學地點也配合原班及所在之電腦教室，教室中提供每班一人一電腦、教師授課使用的電腦、麥克風及廣播系統。因此，學生經由本實驗研究獲得之學習成效，應可推論至該類似教育實務中，學生在正常教學時所獲的之學習成效與學習態度。. 伍、教學評量本研究所使用的教學評量方式，皆以筆試的方式進行，而使用的評量共有兩種，一、評量化學酸鹼中和單元概念的學習成效依據研究者改編之「化學酸鹼中和學習成效測驗卷」，題目皆為選擇題，讓受試者以筆試方式回答測驗卷中的問題；二、評量化學酸鹼中和單元的學習態度依據研究者改編之「化學酸鹼中和學習態度問卷」，問卷採李克式五點量表，讓受試者以筆試的方式圈選問卷中的選項。由於評量方式採用紙筆評量，無法推論至受試者於實際生活使用酸鹼中和相關概念之應用表現，因此研究結果僅能推論至類似的教學評量。 7.

(18) 第四節. 名詞解釋. 壹、數位遊戲式學習 (Digital game-based learning) 數位遊戲式學習是指將數位遊戲與教育內容做結合的教育性數位遊戲 (Prensky, 2001)。學生在參與這系統的數位遊戲的過程中，透過以模擬真實生活情境的方式，引導學生直接應用教師所傳授的學問，嘗試處理真實生活中可能遭遇的問題，學習如何克服挑戰或和其他同學競爭，以便提高學生的學習動機，進而提升學習成效。所謂的數位遊戲是指透過單機或是網路進行的電子式遊戲，例如：電視遊戲、電腦遊戲、或可攜式遊戲等。本研究實驗組採用的是單機角色扮演的電腦遊戲方式來進行學習活動設計，利用星海爭霸 2 所提供的編輯器進行遊戲設計，遊戲中學生可透過非玩家角色互動、解決遊戲任務，進而習得化學酸鹼中和單元相關知識。. 貳、圖文式網頁網頁(Web Page)泛指在網際網路上，根據一定的規則，使用 HTML 等工具製作的用於展示特定內容的相關網頁的集合。它為一種通訊工具，人們可以通過網站來發布自己想要公開的資訊，或者利用網站來提供相關的網路服務，並且可以通過網頁瀏覽器來訪問網站，獲取許多需要的相關資訊或者享受服務(黃旭毓、謝瑋芸，2007)。網際網路發展早期，網站的內容還只能以文本的方式呈現。經過幾年的發展，開始以不同多媒體的方式來呈現網站內容，如：圖像、聲音、動畫、視頻，甚至 3D 技術。透過圖文並茂的方式，希望能夠吸引學生的學習動機，進而使其專注於網站內容，吸取學科相關知識。本研究之對照組採用的是圖文式網頁，網頁內容主要以漫畫呈現學科情境，並用敘述性的文字來補充化學酸鹼中和單元相關資訊與知識內容，學生透過豐富且多元的資訊進行酸鹼中和單元學習活動，以達到學習效果。. 8.

(19) 參、回饋策略本研究之教學實驗採用兩種不同回饋學習策略，分為「績效性回饋策略」與「資訊性回饋策略」兩種。「績效性回饋策略」為學生在進行角色扮演遊戲或是圖文式網站問題活動時，系統會主動提供學生詳盡的回饋內容，加深學生對於概念的釐清與理解，另外有學習日誌記載單元統整後的相關知識內容，學生可點選並作為輔助的學習角色適時給予引導；而「資訊性回饋策略」即學生在進行問答時，系統只會單純給予對錯回饋，系統並不會有詳盡的回饋給予學生提示，只有提供學習日誌給與學生作為參考。. 肆、化學酸鹼中和單元之學習成效本研究之化學酸鹼中和單元學習成效乃改編自南一出版社之酸鹼單元知識測驗題。酸鹼中和單元學習成效測驗卷之前後測分析，旨在了解學生對於化學酸鹼中和概念的學習成效在角色扮演遊戲以及圖文式網頁兩種不同學習環境的學習活動前後有無顯著差異，且比較不同回饋策略與不同性別於學習成效上有無顯著差異，測驗卷內容主要分為兩個向度，分別為「知識理解」與「知識應用」。「知識理解」向度，主要測量學生對於化學酸鹼中和單元知識之理解程度，學生能否了解酸鹼中和定義以及相關概念；「知識應用」向度，主要測量學生對於化學酸鹼中和單元中知識之應用程度，學生能否將化學酸鹼中和之概念做進一步的應用於生活當中，如：生活起居、做化學實驗…等。. 伍、化學酸鹼中和單元之學習態度本研究中所使用的學習態度問卷，將參考翁凱昕(2005)發表的「線上遊戲式學習對創造力之影響」中的「學習態度問卷」，保留原本的四個向度並新增「學習動機」一個向度，並加以修改而成，問卷內容主要分為五個向度，分別為「學習意願」、「教材內容」、「教材連結能力」、「教材易用性」、與「學習動機」。其操作行定義分述如次：「學習意願」向度，主要測量學生在接受角色扮演遊戲 9.

(20) 或是圖文式網頁學習活動後，其學生對於該課程之學習意願；「教材內容」向度，主要測量學生在接受遊戲或是網站之學習活動後，對於該課程的教材內容是否滿意；「教材連結能力」向度，主要是測量學生對於使用角色扮演遊戲或是圖文式網頁之進行學習，能否習得化學酸鹼中和單元知識內容；「教材易用性」向度，主要測量學生在接受遊戲或是網站之學習活動後，對於該課程的學習方式和學習工具的使用上之滿意程度；「學習動機」向度，主要測量學生在接受角色扮演遊戲或是圖文式網站之學習活動後，對於該課程的興趣及喜好程度。在五個向度中，分數越高則表示經由化學酸鹼中和單元之角色扮演遊戲或圖文式網頁學習活動後，學生對於整體課程之感受與看法有越高度的態度與感受。. 10.

(21) 第二章. 文獻探討. 本研究旨在探討不同數位學習環境中(角色扮演遊戲、圖文式網頁)融入不同回饋策略(績效性回饋、資訊性回饋)與不同性別(男、女)對國中二年級學生化學酸鹼中和單元之學習成效與態度之影響。以下分別對化學教育學習、數位教材學習環境、回饋策略以及性別之相關文獻進行歸納與整理。. 第一節. 化學學習. 首先本節就化學教育學習之定義進行探討，了解化學酸鹼中和相關概念的學習與教學意義，再就化學酸鹼中和相關概念教學上的困難、理化科目之學習與動機分別進行討論。. 壹、化學學習教育我國為培養每位國民科學精神與素養，目的於學會觀察、詢問、規劃、實驗、歸納、研判，也培養出批判、創造等各種能力，為當前國內所推廣九年一貫課程之目標(教育部，2008)。過去之研究指出科學素養是學生必須了解科學本質與社會活動相互作用之關係，具備將學習到的科學知識應用於日常生活處理事務之能力(Yager, 1993)。又以實驗或實地觀察之方式進行學習，使其學生了解如何進行探究活動，讓學生獲得解決問題的能力(教育部，2008)。我國九年一貫課程之安排，國中階段之學生為第一次接觸到化學抽象的學習，而此階段之學習，對於日後在化學學習上皆具有正面的相關性，因此化學對於學生在整個化學學習的範疇中，具有相當深遠的影響與重要性(Yarroch, 1985; Finley, 1991)。因此，在自然科學教育課程安排上，如何規畫能使學生以更真實、做中學之方式進行知識建構，一方面提升學生對於化學抽象概念了解，另一方面進一步應用所學以解決生活上的問題，是相當重要的，是以，透過數位教材之學習環境 11.

(22) 提供擬真的學習內容，以增進化學學習成效，或許有助於化學式學習。. 貳、化學酸鹼中和相關概念於教學上的困難目前我國於化學教育上，主要為教師講述、學生聽講的方式進行，而這樣傳統教學方式通常以教師為中心，陳述課本上的知識、理論與事實，學生則是做為聽眾，被動的接收知識，這樣的教學方式，學生的參與往往有限。除此之外，邱美虹(2000)指出科學教學中，概念學習困難之原因可能來自下列四點：一、受到個人經驗的影響：個人的學習習慣、方式皆不一，講述方式進行課程非每個人都可有相同的學習效果；二、概念本身是抽象的：概念中有許多表徵性、概念性的符號；三、概念本身是複雜的：科學概念多為一連串複雜的關係；四、概念本身較為微觀：大多科學概念皆為微觀之觀點，如化學學習：原子量、化學結構式、酸鹼中和反應式等，非宏觀可了解整體知識概念。由前述可得，目前科學之教學中最主要的癥結點在於知識概念太過於抽象，學生無法以宏觀的角度進行知識建構，而化學科學中，充斥許多概念性的符號以及微觀的知識概念，因此，教師在設計化學學習活動時，可將化學概念以較為具體的方式呈現，如：教育遊戲，使其學生能經由解決學習任務的歷程中，能與真實世界問題做連結，進而促進學生對於化學學習之學習成效與態度之提升。認知發展論將個體的認知發展情形分為感覺動作期(sensorimotorstage)、前運思期(pre-operational stage)、具體運思期(concrete operational stage)和形式運思期 (formal operational stage)等四個階段(張春興，2004)，就國中生而言，11 至 15 歲的學童已經進入了形式運思期，可透過抽象、表徵性的符號進行邏輯思考，不須依靠具體的事物進行思考與學習。但是 Herron (1975)之研究指出，發現有許多學童其認知仍停留在具體運思期；有些研究也顯示大部分的國中生，甚至高中生和部分的大學生仍然處於具體運思期階段，對於抽象概念的學習出現了極大的困難 (Tsaparlis, 1997)。 Schmidt (1991)研究 7500 位國中學生的酸、鹼、中和概念，發現學生多半瞭 12.

(23) 解酸鹼中和概念的意義，但經常誤解酸鹼中和後 H+及 OH－會消失不見；過去酸鹼迷思概念有關之研究報告中指出，學生在酸鹼部分的迷思概念中，低成就的學生易以名稱模式、現象模式來判斷物質的酸鹼性質，且不易受課程的改變，而高成就的學生較容易以科學模式來判斷物質的酸鹼性，且較容易受課程的影響(Chiu, Lin, & Liang, 2003)；過去的研究發現，有限的認知發展、不足的科學先備知識，及不適當的模型使用，使台灣學生對於抽象概念的學習是相當困難的(Tseng, Tuan, & Chin, 2010)，以這樣的教學方式進行教學活動，往往使學生處於被動接收知識的角色，導致學生的參與度降低，且不積極於學習活動當中(O¨ zmen, 2008)。 Nakhleh 與 Krajcik (1994)研究 14 位高中生的酸鹼與 pH 值，研究結果發現，透過微電腦實驗可以促進學生的學習成效與知識整合。由上述可知，自然科學教育課程對於國民之重要性，因此在課程的規劃與安排，應當注重如何讓學生以更容易理解的方式來進行課程內容，除了提供運用課堂知識以解決問題的機會外，進而提升學生問題解決能力，所以，透過數位教材的學習環境，藉由讓學生做中學的概念進行學習，可能有助於化學學習。. 參、理化科目之學習與動機動機(Motivation)之定義主要是引起學生之注意、維持已引起的活動，並導使朝向某一個目標的內在歷程；所謂的學習動機(Learning Motivation)意指，在一教學活動中，如何去引起學生學習注意、並維持學習活動，導致該學習活動趨向教師所設定目標的內在心理歷程(張春興，1996)。學習動機對於學生在學習成效之表現有相當重要之影響，李永吟(1984)主要將學習動機於學習成效上之扮演角色做歸納，分別為下列四點：一、動機使學生產生一種動力作用；二、動機能使人有目標或方向；三、動機是有選擇性的；四、動機使學生的行為變得有組織。而過去有關於學習理論之相關研究，主要採用三種不同之觀點，分別為行為學派 (Behaviorist approach) 、人本學派 (Humanistic approach) 與認知學派 (Cognitive approach)，以下就行為學派、人本學派以及認知學派對於學習動機之觀點分別分 13.

(24) 述之：一、行為學派：行為學派的觀點著重於學習之結果是在於學生行為上的改變，強調外在事件對個體的影響，不重視個體自由抉擇和自我決定的歷程，而是強調環境決定個體之行為(李坤崇，1990)。二、人本學派：認為動機是一種需求，為追求或創造需求滿足機會的動力，其最著名為 Maslow 的需求層次，包含三個概念：(一)動機是屬內發性的動機，是人類身心發展的內在力量；(二)人類的各種需求動機之間是有組織的，有層次關係且是循序漸進的；(三)各需求層次間關係的變化，受個體生長的社會環境與生物主觀遺傳因素的影響，只有當較低層次需求獲得滿足後，較高層次需求才會產生。三、認知學派：認知學派的則是注重學生對於該科知識上的改變，相信學習是一種內在心理活動的歷程，不能直接觀察到，認為學習動機乃是介於環境與個人行為之間的一個中介歷程，會因個人看法不同而產生不同的求知需求(張春興，1996)。然而，有研究指出在許多的學習歷程中，學生多屬於非自發性的參與，教師給予的學習任務通常是無法引發學生之內在興趣或是使之感受不悅趣的(Ryan & Deci, 2000)。研究指出，內在動機對於學習以及成就之表現具有自發性成長的特質，有利於促使高品質的學習成效表現，如果將學生的動機表現轉向為內在動機而非外在動機，則可促使學生持續不斷的投入學習、精熟知識(Ryan & Stiller, 1991; Lee & Anderson, 1993)。Deci 與 Ryan (2000)研究指出，對於學生之學習動機可依據不同的行為目標與原因分成內在動機和外在動機，內在動機是指學生參與活動是為了自發性的興趣；外在動機則是指學生參與活動並為發自內在，而是為了外在的因素，如：學習成果、獎勵等因素而參與活動。除此之外，Anderman 與 Young (1994)使用不同教學策略來探討影響不同科學成就的中學學生之科學動機表現，其研究結果發現，若採用能力導向策略會降低成就表現低的學生在動機與認知表現低落。 14.

(25) 由前面過去的文獻探討可得知，了解哪些因素能使學生產生內在動機是必要的，如：了解學生對於該科科目之學習動機、哪些教材形式能有效引起學生主動學習，使之能夠以自願性的方式進行學習活動，而非被動、受控制地投入，是值得詳細探討、亦是值得研究的方向之一。因此，本研究欲採用不同的學習環境(角色扮演遊戲、圖文式網頁)，期望學生能以有意義的連結進而提升內在動機，並透過不同的回饋策略(資訊性回饋、績效性回饋)，即能體會學習的價值、主動尋求知識與掌握學習規劃，最終達到有效提升學生學習化學酸鹼中和單元概念之學習成效和學習態度。. 15.

(26) 第二節. 數位學習環境. 隨著數位學習(e-Learning)理論的發展，許多研究者(Gee, 2003; Prensky, 2001) 指出數位學習所提供的學習環境比起傳統教學「老師講授，學生聽講」，可以讓人樂在其中，對於學習也有較佳的興趣與效益，因此，本節就數位學習環境類型、數位學習環境對學習成效與態度之影響以及數位學習環境於化學教育之應用，分別進行文獻探討。. 壹、數位學習環境類型目前常見的學習環境有 Moodle 平台、教育內容網頁、社群網路以及教育遊戲，而本研究採用的數位學習環境為教育遊戲與網頁兩種類型。本研究針對國中二年級學生之化學酸鹼中和單元設計兩種數位學習環境，一為角色扮演遊戲，另一為圖文式網頁，以下分別就「教育遊戲」、「圖文式網頁」兩種不同之數位學習環境類型進行探討：. 一、教育遊戲近年來電腦遊戲已經被證實對於人們是具有一定的吸引力的，電腦遊戲也漸漸成為我們的社會和文化環境不可或缺的一部分(Oblinger, 2004)，伴隨著科技的發展，近幾年的科學教育也漸漸的有所改變，以電腦和電腦遊戲為工具的教學逐漸受到重視，由於學生在遊戲的世界當中，可以藉由遊戲過程中的經驗來想像科學的世界(Squire, Barneet, Grant, & Higginbotham, 2004)。Papastergiou (2009)指出青少年對遊戲所顯示出的內在動機可以結合教育內容和目標，就稱為遊戲式學習 (game-based learning)。有學者提到將電腦遊戲與課程內容融合的遊戲叫做教育遊戲(SG)，當用來做教育使用時，這些遊戲提供了強而有效的學習環境，主要有三大特點(Kebritchi & Hirumi, 2008)：(一)遊戲利用玩家實際操作的方式，而不是用講述方式，來引發個人的動機與滿足感；(二)遊戲具有加強學生技能的掌握和使. 16.

(27) 學生適應多種學習方式和能力；(三)遊戲可提供互動式的決策。除了學習成效，玩電腦遊戲讓學生有「精神鍛煉」，它可使學生去發展許多的認知技能(Robertson & Howells, 2008)。 Garris、Ahlers 與 Driskell (2002)也提到遊戲式學習即為整合教學內容和遊戲特性的教育性遊戲，其中，遊戲特性主要包含下列特性：(一)奇幻(Fantasy)；(二) 規則與目標(Rules/Goals)；(三)知覺刺激(Sensory Stimuli)；(四)挑戰(Challenge)；(五) 神秘(Mystery)；及(六)控制(Control)。學生藉由投入於遊戲情境中而達到特定的學習目標；Prenksy (2003)也針對數位遊戲歸納出其具有以下特性：(一)娛樂：學生於遊戲的歷程中感覺愉快且有樂趣；(二)遊戲性：遊戲的特性帶給學生感受高度的動機與樂趣；(三)規則性：藉由遊戲規則，幫助學生了解遊戲進行方式並浸入整體遊戲內容，透過實際進行遊戲，與遊戲進行互動；(四)目標性：遊戲中提供具體的任務目標，明確的指引學生進行遊戲；(五)互動性：遊戲設計介面，給學生經由在電腦上的操作與互動來進行遊戲；(六)結果與回饋：遊戲結束時，提供回饋以便讓學生進行反思與學習；(七)適性化：依照學生的能力高低不同，給予不同難度的任務；(八)勝利感：學生經由遊戲過程中獲得成功經驗，提供學生自我滿足感；(九)衝突競爭性與挑戰性：遊戲的難易度，使其讓學生在遊戲過程中有高度的動機與挑戰性；(十)問題解決：由遊戲任務，刺激學生問題解決能力；(十一)社會互動：藉由與遊戲中的非玩家角色互動產生互動性；(十二)圖像與情節性：遊戲中提供華利的畫面與故事情節，使學生從中獲得情感。由上述可知，遊戲具有上列之特性使其將學生之注意力集中於學習活動中，因此，教師於設計化學學習活動中，可試圖將化學相關概念由學習任務的方式來呈現，使學生能夠沉浸於教育遊戲之學習歷程中，透過任務解決、學習任務完成時之學習回饋…等，進行化學之知識建構，並且由遊戲的方式激發學生對於學習化學的動機，使其對化學抱持正向的態度，以增進對於化學學習興趣。遊戲式學習為一個新興的學習過程，而此學習之最大目的是將學科內容融入遊戲，使學生由遊玩的歷程當中，幫助將學科知識保留和應用於真實世界中(Kiili, 17.

(28) 2005; Barcena & Crespo, 2006)。即使有眾多的種類的電腦遊戲類型，但成功的電腦遊戲，都有一個重要特點共同的特點：吸引學生於學習活動當中(Janett et al., 2008)。因此，由過去的研究可得知，遊戲式數位學習主要為利用遊戲的特性來吸引學生注意力，並將學習相關知識融入其中，進而達到特定的學習成效。. 二、圖文式網頁隨著電腦及網路科技的進步，網際網路應用可說是發展蓬勃，目前有許多教學應用是以網頁來進行的，如 Moodle 平台、教學網頁、遠距教學…等。網頁在資訊的傳播上具有無遠弗屆的穿透性，因應用範為日廣，而備受大家重視。特別是教育上的應用，透過遠距教學能夠及時且彈性地獲得新的資訊，甚至達到終身學習的目標，是傳統媒體所不及的。因為互動式科技的進度，能為不同族群量身訂作，使得網路教學在認知學習和情意學習方面，其成效皆優於傳統教學(黃淑敏， 2001)。網站可結合文字、圖片、聲音等的多媒體結合，以不同形式搭配來呈現，並透過簡單且人性化的操作方式，讓學生能以更容易操作的方式與電腦的互動中進行學習(吳世彬，1993；游朝煌，1994)。教學媒體中的電腦多媒體在教育上可以扮演的角色有下面幾點(朱則剛， 1996)：(一)做為教學上的輔助工具：教學上教師可以利用電腦多媒體輔助工具配合教學上的講解，它可以提供教學內容更為具體化、更充實解更易於使學生理解的工具，藉以提高教學效果；(二)成為訊息承載者：電腦多媒體可以設計成為內容完整的教學資訊，用來呈現教學內容，承載教學訊息，讓學生藉由操作及觀看教學內容來學習；(三)可以用來個別化學習：電腦多媒體個別化的內容形式，讓學生於上課中或課後個別操作，以因應不同程度的學生，自行控制學習的速度，達到個別化學習的目的；(四)加強補救教學：電腦多媒體的內容可以設計成為補救教學之用，讓無法適應團體教學程度的學生，從操作教學內容中，補救其原先的不足；Carolyn (1997)也提出電腦模擬學習之幾點益處：(一)所短時間：有些實驗在反應上需要較長的耗時，藉由電腦模擬的方式可大幅縮短時間；(二)場地獨 18.

(29) 立：學生學習不需要受到氣候、時間與場地之影響，使學生能夠想學便學；(三) 不具危險性：在電腦上的操作不因程序錯誤，進而造成危險或是意外；(四)理想性：有些實驗在實驗室操作時無法避免其他因素的干擾，透過電腦模擬可將干擾因素降至最低。根據 Mohnsen (1995)對於超過 30 個調查研究發現，50%的學生使用多媒體教學課程，學生平均的學習時數能被縮短：除此之外，學生使用互動式電腦輔助教學的科技比使用傳統方法學習的學生增加 33%到 70%的熟練度。陳明溥(1992)提到使用網站多媒體的方式，若能同時將教學策略適當融入，可提供不同的溝通方式，讓學生達到較佳的學習成效。. 貳、數位學習環境對學習成效與態度之影響遊戲式數位學習不僅提供了趣味性與娛樂性，同時也有助於學生於學習當中，包括引發學習動機、增加學習成效。有研究指出數位遊戲因本身的娛樂性質，可以成功地應用在教學中，激發學生的學習動機(Cagiltay, 2008)。由於數位遊戲使學生感知其環境非真實世界，在遊戲當中敢於冒險和參與在遊戲經驗中，而遊戲活動的自發性行為就來自於學生的內在動機(Martens, Gulikers, & Bastiaens, 2004)。且數位遊戲具備挑戰性、奇幻與引發好奇心等的特質可吸引學生沉浸在數位遊戲的世界裡，有以下特質吸引學生沉浸於數位遊戲之中(Malone, 1980; Prensky, 2001)：一、遊戲規則；二、清楚的挑戰目標；三、與學生的活動奇幻的連結；四、逐漸攀升的難度；五、互動性與學生的控制性；六、不確定的結果、及七、即時與建構的回饋。Oblinger (2004)也整理出數位遊戲環境在學習上的幫助有：一、遊戲支持多感官、積極主動、經驗的問題導向學習；二、有助於學生運用先前學過的知識，可以活化他們的概念；三、提供即時的回饋，使學生能夠測試他們的假設和從遊戲活動中學習；四、學生透過達成遊戲中的分數和目標進行自我評估。因此，學生能夠經由遊戲中所提供不同的元素中，提升學生的學習動機，並且使其能夠將注意力於學習活動當中，透過遊戲互動、即時回饋，讓學生能夠進行自 19.

(30) 我評估與知識建構。 Vygotsky (1978)曾提出在遊戲中使用象徵性事物，可以幫助學習抽象思考，而角色扮演的遊戲類型即是透過角色扮演的象徵方式，讓學生扮演遊戲中的角色，與遊戲中的非玩家角色進行互動；Bennett (1963)針對角色扮演在教育上的功能列出了幾項觀點：一、提供學生在一個無拘束的環境下，能盡情發揮自己真實的感受，並且能澄清價值；二、可幫助學生在面對不可預期的狀況發生時發展能有的彈性；三、讓學生能在扮演不同於自己的角色時，幫助思考其社會的責任，並能培養其責任感。亦可幫助學生瞭解人際之間的問題；四、在情境下學生雖可能犯錯或失敗，但對結果不會害怕，使之能嘗試也不會有所損傷。是以，透過角色扮演遊戲進行化學學習活動，學生經由遊戲中實際操作的過程，能夠將具體的問題情境中，順利以所學知識應用於問題解決中，除此之外，透過遊戲中的角色、任務物品…等遊戲相關設計，將原本較為抽象的化學概念象轉為具體的遊戲任務，促進學生對於知識概念之理解、降低化學學習之障礙。 Papastergiou (2009)調查遊戲式數位學習對於青少年學科上的影響，結果顯示，遊戲式數位學習比起非遊戲式數位學習導向能同時更有效提升學生的知識學習成效與動機。且過去有許多實證研究亦指出遊戲式數位學習結合數學、科學、語言、地理、電腦科學等學科顯示良好的成果，提升學生的學習動機與成效(Klawe, 1999; Papastergiou, 2009; Rosas et al., 2002; Virvou, Katsionis, & Manos, 2005)。. 參、數位學習環境於化學教育之應用對於國中學生而言，面對不同的教學情境與問題所產生的處理策略、解決問題的方式之中均隱藏著推理與概念發展動態過程的訊息(洪振方、蔡智文，2007)，而化學教育之學習最大目的在於學會如何獲得處理事務、解決問題的能力，但過去的研究指出，許多學生並未發展出足夠區辨物理和化學變化的能力，因而對化學學習感到困難(Watson & Dillon, 1996；Solsona, Izquierdo, & de Jong, 2003)； Lepper 與 Cordova (1992)發現利用故事情節結合挑戰的過程來讓學生配合課程解 20.

(31) 決任務的方式將可以改善學生的學習成效，強調出遊戲情境的重要性。所以若將探究式學習與角色扮演遊戲相互結合，可讓學生透過扮演情境中的角色去蒐集資訊、解決任務來建立自我的認知架構，要比傳統的講述法和單純的數位教材要來得更有成效，因此，如何使用創新的資訊科技融入教學，並且運用得當，藉由其娛樂性以引發兒童與青少年的學習動機，比起傳統講授教學，可帶來積極的影響 (Casazza & Ciccazzo, 2006)。有研究結果指出，遊戲可作為一個有效的學習工具，尤其對於學生概念理解和問題解決方面皆有正面成效(Ke, 2008)，除此之外，Barab 等人(2009)的研究也指出，當學生處於沉浸式遊戲環境中，對於學習化學有相當的幫助。透過操控遊戲中的虛擬角色，並與遊戲中的非玩家角色對話，比起在傳統教科書內容或是敘述性的文字內容，更具有顯著表現。由此可見，遊戲能有效地提升學生的學習動機以及對學習內容的興趣(Ke, 2008)。因此，本研究將使用角色扮演遊戲、圖文式網頁兩種不同之學習環境，期望學生能透過學習歷程中的操作、互動，從中習得化學酸鹼中和單元概念，以達到提升學習成效並且改善對於化學酸鹼中和單元概念之學習態度。. 21.

(32) 第三節. 回饋策略. Wood、Bruner 與 Ross (1976)延伸 Vygotsky (1978)社會認知發展論，發展出鷹架學習理論，鷹架主要為一種暫時性的支架，扮演著支持學生學習的角色，而回饋策略為鷹架學習理論當中所發展出來的概念，本節就回饋策略定義、回饋策略在學習成效與學習態度之影響與回饋策略於數位學習環境之應用分別進行討論。. 壹、回饋策略定義 Vygotsky (1978)社會認知發展論中提出「近側發展區 (Zone of Proximal Development，簡稱 ZPD)」概念，而 Wood、Bruner 與 Ross (1976)延伸其概念發展出鷹架學習理論，其主要意義是指：學生內在的心理能力之成長有賴教學者或能力較強的同儕協助，而這種協助應該建立在學生當時的認知組織特質上，鷹架為一種提供協助來幫助學生，直至學生能夠自行學習或是操作之方法，曾明勤 (2002)將其整理出提供的六種支援：一、可引發學生參與課程內容；二、能夠明確的指出學生所欲學習事物的關鍵特徵；三、提供課程相關範例供學生觀摩學習；四、減輕學生的認知負荷；五、進行學習活動方向管理；六、協助並且掌控學生於學習過程中之錯誤或是挫折。鑒於過去研究可得知，當學生在學習的歷程中，可透過鷹架給予適當的支持，使其促進將學習的過程之經驗內化。因此，應用鷹架理論於教育實務上，可提供提示、回饋…等方法，以提升學生對於課程學習之教學策略。有研究者彙整出以下十一種鷹架教學策略，分別為(陳定邦，2003)：一、直接教學(Instructing)：以老師為中心，隨時監控學生的進步情形並給予適當的教學與指教。二、討論(Discussion)：以學生為中心，老師給予問題，經過學生間之討論後，得到階段性的結論以及支持此結論的論據。. 22.

(33) 三、示範(Modeling)：由一演練範例讓學生可以觀摩、學習，透過示範方式，能夠幫助學生觀察專家的思考過程或是問題解決方式，以反思學生本身的認知結構，進而改善學習成效。四、練習(Practicing)：把某種動作、教材，反覆操練，以養成機械的正確反應。五、提問(Questioning)：當學生面對問題時，引導學生一層層提問，找出核心問題並提出解決策略。六、線索(Cueing)：學生進行學習探究時，給予線索幫助邏輯思考。七、提示(Prompying)：教學者藉由引導學習內容，給予相關知識內容、關鍵字，協助學生進行批判思考、解決問題。八、澄清(Clarification)：協助學生察覺並確定自己或他人的價值，在面對問題時，能有很明確的看法，以尋求較為合理的解決方法。九、回饋(Feedback)：對於學生進行學習內容時，針對給予反映其能力表現的資訊，如：相關知識內容，以協助學員作進一步的改善由學生作答之回應。十、嘗試錯誤(Trying and Error)：以學生為中心，讓學生直接進行問題解決，由碰到問題、解決問題之過程中成長，在錯誤中學習。十一、鼓勵與讚美(Encouraging and Admiring)：學生在進行學習時，老師給予適當的鼓勵與讚美以提升學生自信心，使其對於科目之學習興趣、動機提升。由前面的敘述中可得知，回饋策略為所有鷹架策略方法中其中之一，當學生完成學習活動時，主動給予相關知識以校正或是支持，並逐漸使學生能夠獨立思考、發展問題解決之能力。有研究者指出進一步指出，透過鷹架策略來輔助學生，學習活動中有更多與學生互動的機會(Tharp & Gallimore, 1991)，而當中使用資訊融入教學進行整個學習活動，主要之教學以電腦為中心結合多媒體，不僅可以在視覺上提供圖形、動畫、影像和文字等媒介，在聽覺上則包括語言、立體音效和音樂等多樣化的媒介，希望能夠透過具有互動的特性，學生可培養出主動、個別化的學習歷程，進而達到個別化、因材施教的教育目標(吳沂木，1999)。本研究希望能夠使用資訊科技，如：角色扮演遊戲、網頁，整合各項動態與靜態的學習 23.

(34) 環境，結合回饋策略協助學生建立完整的知識概念，豐富學生的感知、促進學習興趣，最終提升學習成效之目的。貳、回饋策略在學習成效與學習態度之影響張春興(1996)指出，所謂的回饋策略即為，學生在完成某一知識單元或是完成一項學習活動後，其對於學習結果了解之反應，進而進行後續的修正，以增進學習效果的一種策略。在教育的情境中，回饋即是幫助學生修正學習策略以及目標與實際所表現之間的不一致，直到達成學習目標，也就是說學生可透過回饋進而獲得修正目標的資訊，而在下一個學習情境或是學習單元，學生有能力去改變學習策略(Shin & Alexander, 2000)。彭月茵(2001)發現，透過回饋可提升學生之學習成效與動機，學生對於使用回饋策略對於工作表現上持有正面態度，相較於無使用回饋之學生，在學科學習表現上也有明顯的提升；有研究指出實施回饋對於學生在知識建構與知識理解部分有正向的幫助，而結果也顯示出回饋可減少學生對於考試壓力與焦慮感，並有效提升學習動機(李天生，2008)，但過去的研究中，對於採取不同的回饋對於學生之學習成效與態度部分尚未有定論，因此本研究採用不同的回饋策略，期望學生透過不同的回饋策略(資訊性回饋、績效性回饋)能夠有效提升學生學習化學酸鹼中和單元概念之學習成效和學習態度。. 參、回饋策略於數位學習環境之應用遊戲式學習模式源起於 Csikszentmihalyi (1975)提出沈浸理論(Flow)，其理論主要意義為，如果人們在進行活動時可以完全投入於情境，而忽略所有不相關的事物，即進入沈浸的狀態，而換作為學習，若能使學生完全沈浸學習活動當中，其學習成效與學習態度必定有相當正向之表現。因此，Garris、Ahlers 與 Driskell (2002)提出了遊戲式學習模式，強調讓遊戲設計者瞭解學生學習行為模式及學習過程，最大目的在於設計一學習環境使學生能夠沈浸於學習當中，期望學生能夠. 24.

(35) 在整體學習過程中產生最佳的學習經歷，達到學習成效。 Garris、Ahlers 與 Driskell (2002)所提出遊戲式學習模式，由圖 2-1 所示，主要可從三個部分來看，分別為投入(Input)、過程(Process)、產出(Output)。首先是投入(Input) 的部分，此部分包含教學內容與遊戲特性，教學內容方面需針對不同科目設計相關學習內容，接著從此特點引發遊戲循環進入過程(Process)部分，此部分包含有使用者判斷(User Judgments)、使用者行為(User Behavior)與系統回饋 (System Feedback)。從使用者判斷來看，透過遊戲的方式，引發學生學習興趣、享受遊戲帶來樂趣及建立學生自信心，此階段主要欲提升學生之學習動機，透過遊戲目標來讓學生更感興趣涉及任務時，則進入下一個階段：使用者行為(User Behavior)，此階段學生由遊戲中之挑戰來激發持續於遊戲活動上，進而達到沈浸於整個學習歷程當中，而最後進入系統回饋(System Feedback)，系統給予學生回應，進行相當程度之互動，使其有反思之機會。最後當遊戲學習循環結束時，將提供任務報告(Debriefing)，主要是連結遊戲循環和學習結果，目的在於討論並檢討學生在此遊戲學習過程中錯誤地方，希望透過這樣的遊戲式學習模式，使學生能夠完全專注於學習當中以達到學習成效(Garris, Ahlers, & Driskell, 2002)。. 圖 2-1 數位遊戲式學習模式 (Garris, Ahlers, & Driskell, 2002). 本研究將數位遊戲式學習模式概念融入於實驗所採用的兩種不同學習環境，. 25.

(36) 角色扮演遊戲與圖文式網頁，而皆將化學酸鹼中和單元相關概念融入於中。在遊戲特性方面，結合 Malone (1982)所提到遊戲之特性：奇幻性(Fantasy)、挑戰性 (Challenge)、控制(Control)，使遊戲以更多元、豐富的方式呈現整體學習活動，引起學生的學習興趣；網頁則利用漫畫情境，吸引學生對於化學酸鹼中和單元教學活動之注意，並提升學生對於該科目之學習動機。林錦雪(1995)和程似錦(1997)在使用電腦融入自然科學之研究中，其結果皆顯示使用電腦進行學習課程相較於一般的教學「老師講授，學生聽講」的上課方式，其學習效果有明顯的進步。此外，在學習態度方面，電腦組織學生對於科目的積極度與參與度，皆比一般教學來的正向。綜合以上所述，遊戲式學習模式對於學生之學習成效有一定正面之效益，因此本研究將針對以上所提之遊戲式學習模式融入化學酸鹼中和單元，期望透過與過往不同的學習方式能夠有效提升化學酸鹼中和單元概念之學習成效及學習態度。. 26.

(37) 第四節. 性別. 性別屬於個別差異(Individual Differences)的一種，影響學生在學習歷程中對於科技使用之資訊感知、認知處理、學習策略與學習結果。本節將針對性別對於學習成效與態度之影響加以討論。. 壹、性別於學習成效與態度之影響性別為個別差異之其中一因素，個別差異係指每一個人和其他人不論在心理上或是生理上都存在著差別的現象，這種差別現象就是每一個人獨具的特徵。性別角色在心理學上係指人格的特質，主要是個人透過自我的行為所表示初的一種行為型態，也就是說，性別為社會建構之男性、女性角色，而性別角色的轉變，常與社會及政治環境有關，隨著環境背景的改變，性別角色轉變的情形也有所不同。隨著時間的變化，工業化時代、、都市化的演進，亦到女權主義的興起，男女之間所扮演的角色已不再是固定的型態，不過因為過往已形成對於性別的固定印象，卻會阻礙男、女兩性在今日社會中的發展(關永馨，1987)。可見性別上的差異是影響人類行為與態度的因素之一。由過去的研究發現，有關於性別差異對電腦遊戲及科技使用之影響目前仍無一致性之定論，因此仍值得深入探究(Prensky, 2003)。Anderson (1989)對 145 為非電腦科系的大學生進行電腦資訊傳遞及態度上改變二者關連性研究，發現男性的電腦態度不論是在電腦教之前或在電腦教學結束之後，均較女性來的高；Chu (1992)研究學生對於電腦態度、電腦經驗與電腦應用之看法，根據問卷所回收的結果得知，男性對於電腦的態度優於女性；Von-Holzen 與 Price (1990)對大學生進行為期長達五年的電腦態度、技能追蹤問卷調查，發現性別會影響電腦的技能和態度，男性在這兩方面之表現也皆比女性優異；Papastergiou (2008)研究指出男性與女性經由相同的遊戲進行學習活動，而其學習成效表現並無顯著差異；Wang 與 Chen (2008)研究結果顯示，女性個性相對於男性較為順從，在學習成效表現上. 27.

(38) 顯著優於男性，不過也有研究者發現性別差異對於學習成效有不同的結果，期研究結果發現，男性在科技相關之課程表現顯示優於女性，除此之外，男性相對於女性抱持著較高之學習興趣(Chen, 2005; Demirbas & Demirkan, 2007; Wang & Chen, 2008)。Prensky (2003)研究也發現，女性對遊戲的使用時間持續增加當中。因此目前有關於男女之性別變項對電腦遊戲或科技使用之研究仍有需要進行更深入探討，本研究將探討性別差異對不同的學習環境下(角色扮演遊戲、圖文式網頁)，對於學生使用不同回饋策略(績效性回饋、資訊性回饋)來進行化學酸鹼中和單元之學習活動，其學習成效以及學習態度之差異，並加以討論其可能影響的因素，接著探討性別差異對學生所造成影響的研究及其可能的原因，以破除傳統刻板印象對性別的偏見。. 28.

(39) 第三章. 研究方法. 本章旨在探討使用不同的學習策略(資訊性回饋、績效性回饋)、並在不同的學習環境(角色扮演遊戲、圖文式網頁)下，針對不同性別(男、女)的國中二年級學生，學習化學酸鹼中和知識概念的學習成效(知識理解、知識應用)，暨其學習態度之影響。本章共分成七小節，以下分別就研究對象、研究設計、實驗流程、研究工具、研究程序、資料分析及預試問卷信度分析等分別說明。. 第一節. 研究對象. 本實驗之研究對象為台北市國中二年級學生，研究樣本係在該校二年級的十七個班級中，隨機抽選八個班作為本次教學實驗活動。該校所有的班級均為常態編班，且所有的學生均接受過電腦相關課程，具備基本的電腦操作技能(例如：基本的網頁操作)。教學實驗以班級為單位，將隨機所抽選出的八個班級再隨機分配為四組，分別為「績效性回饋遊戲組」、「資訊性回饋遊戲組」、「績效性回饋網頁組」，以及「資訊性回饋網頁組」，共計 267 人，經去除回答不完整及極端值的無效問卷，之後有效問卷共計 260 人。教學實驗時間自 2012 年 2 月 27 日至 2012 年 3 月 16 日止，為期 4 週的教學活動實驗，每週一節 45 分鐘，每班各 180 分鐘。本教學實驗之分組及各組人數分配表，如表 3-1 所示，有四個班級的學習環境隨機分配為角色扮演遊戲，另四個班則為圖文式網頁。在角色扮演遊戲的學習環境方面，其中二班學生的學習策略分派為「績效性回饋遊戲組」，亦即學生在進行遊戲中的問題時，將提供詳盡的對錯回饋，學生可經由遊戲中的回饋進行，獲取酸鹼中和概念相關知識；另外二班的學習策略則為「資訊性回饋遊戲組」，亦即進行問題後，系統只單純提供對錯回饋，學生必須自我探索遊戲，並且完成任務。圖文式網頁的學習環境方面，其中二班學生的學習策略分派為「績效性回饋網頁組」，亦即進行網頁的問題階段，網頁將提供詳盡的對錯內容，學生可藉 29.

(40) 由網頁所提供的回饋，從中獲取酸鹼中和概念相關知識；另二班的學習策略為「資訊性回饋網頁組」，學生進行網頁中的問題階段時，回答內容後網頁不提供詳盡的回饋，只有單純的對錯回饋，學生必須自我探索網站，並完成整體知識概念的理解。. 表 3-1 教學分組及各組人數分配表性別學習環境. 學習策略績效性回饋資訊性回饋績效性回饋資訊性回饋. 角色扮演遊戲圖文式網頁總計. 30. 男. 女. 合計. 36 32 29 32. 31 33 32 35. 67 65 61 67. 129. 131. 260.

(41) 第二節. 研究設計. 本研究採用因子設計(factorial design)之準實驗研究法，探討不同性別(男、女) 的國二學生，在不同的學習環境(角色扮演遊戲、圖文式網頁)中，使用不同的學習策略(績效性回饋策略、資訊性回饋策略)，對學習化學酸鹼中和概念的學習成效及學習態度之影響。以下就學生性別以及整體教學環境活動中，使用不同的學習策略之研究設計及實驗教學活動分別敘述如下。. 壹、研究設計架構圖本研究之研究設計與研究架構圖如圖 3-1 所示。. 自變項. 依變項. 一、不同學習環境. 一、化學酸鹼中和單元學習成效.  角色扮演遊戲.  知識理解.  圖文式網頁.  知識應用. 二、不同學習策略. 二、化學酸鹼中和單元學習態度.  績效性回饋.  學習意願.  資訊性回饋.  教材內容  教材連結能力. 三、性別.  教材易用性. 男.  學習動機. 女. 圖 3-1 研究設計架構圖. 本研究的自變項有三，分別為「學習環境」、「學習策略」與「性別」。「學習環境」依據學習活動之進行方式，分為角色扮演遊戲與圖文式網頁兩種方式；「學習策略」依據不同的學習回饋方式，分成績效性回饋以及資訊性回饋兩種不同的回饋策略；「性別」依據各班的學生的性別不同，分成「男生」與「女生」. 31.

(42) 兩個組別。本研究之依變項有二，分別為「學習成效」與「學習態度」。「學習成效」改編自南一出版社參考書中自然與生活科技之單元目標測驗題，包括知識理解及知識應用兩部分，主要為了解學生使用角色扮演遊戲或圖文式網頁，能否學習化學酸鹼中和單元之概念。「學習態度」則參考翁凱昕(2005)發表之「線上遊戲式學習對創造力之影響」一文中的「學習態度問卷」量表，包括學習意願、教材內容、教材連結能力、教材易用性及學習動機五個向度，其目的為了解學生經由角色扮演遊戲或圖文式網頁方式進行學習活動後，學生對於整體課程之看法與感受調查。. 貳、整體教學活動中在不同的學習環境中，使用不同的學習策略之實驗教學活動設計一、學習領域與目標依據國民中小學九年一貫課程綱要自然與生活科技學習領域，分段能力指標的第四階段(國中 1-3 年級)2-4-5-5 認識酸、鹼、鹽與水溶液中氫離子與氫氧離子的關係，及 pH 值的大小與酸鹼反應的變化。是以，本研究之學習目標是讓學生了解何謂電解質、酸鹼物質、與酸鹼中和反應的相關概念，如圖 3-2，包括：(一) 電解質；(二)酸與鹼；(三)酸鹼濃度；及(四)酸鹼反應與鹽類，以符合上述國民中小學九年一貫課程目標。. 32.

(43) 非電解質電解質. 電解質解離說常見酸、鹼. 酸&鹼. 酸鹼世界. 生活應用酸鹼濃度. pH值定義酸鹼中和. 酸鹼反應&鹽類常見鹽類圖 3-2 化學酸鹼中和單元知識內容架構圖. 二、角色扮演遊戲學習活動設計過去的研究發現，商業遊戲擁有綺麗的畫面、音效以及奇幻等的元素，這些元素可引發學生的內在動機，進而促使學生專注於數位學習活動(Amory et al., 1999; Karakus, Inal, & Cagiltay, 2008)。因此本研究採用市售之商業遊戲 Starcraft II 所提供的遊戲編輯器(World Editor)設計製作本研究之化學酸鹼中和角色扮演遊戲，讓學生在進行數位遊戲學習活動時，擁有日常課後玩商業遊戲般的學習動機。遊戲主要將化學中和概念融合學習活動中，並以角色扮演遊戲(Role Playing Game, RPG)的方式進行，透過與非玩家角色的對話、非玩家角色所提供的資訊內容與蒐集指定物品的過程中所得到的資訊性提示傳遞學習概念。學生若要完成學習任務，必須要判斷所蒐集的物品是否正確才得以完成任務，且於每個階段以選擇題來測驗學生是否有吸收知識。Starcraft II 遊戲編輯器(World Editor)擁有設定遊戲流程製作、影片製作可為遊戲提供豐富的情境，編輯器畫面如圖 3-3 所示，編輯器中提供許多功能，以供編輯、製作遊戲，圖中最上方為工作區，主要可以進行遊戲. 33.

(44) 的載入、存檔、執行以及其他編輯相關的工作皆可由此區操作；左下方為觸發器，主要功能為編輯遊戲的腳本、人物角色相關設定；右方為資料區，主要為調整角色、怪物之細部設定，如走路速度、掉落物品機率、人物與怪物名稱設定…等。. 資料區工作區. 觸發器. 圖 3-3 遊戲所使用之編輯器畫面. (一)遊戲規則本研究所使用的化學酸鹼中和遊戲為角色扮演類型之遊戲，遊戲開始時有動畫幫助學生了解遊戲故事背景以及遊戲目標，結束時有鼓勵學生闖關成功之結束動畫與勝利畫面。 1. 學生在遊戲中若是想再次瞭解故事的背景，遊戲會提供故事背景選單，使其可以根據學生需要來決定是否再次閱讀遊戲的故事背景。 2. 遊戲中依據採集原料和方式的不同有不一樣的場景，分別有採集金屬元素、非金屬元素、打擊妖怪(為了拾取掉落物品)、蒐集混合物等主要場景，學生從 NPC 取得任務後，必須前往這些場景進行蒐集的動作。 3. 完成任務的條件是蒐集任務所要求之物品，可以透過採集、打擊妖怪後拾取掉落的物品(因完成任務條件的部分物品需打擊妖怪才能獲取)、合成物品(若是任. 34.