颱風救災應變之科學探究評量研究

國

立

交

通

大

學

理學院科技與數位學習學程

碩

士

論

文

颱 風 救 災 應 變 之 科 學 探 究 評 量 研 究

A Study of Scientific Inquiry Assessment for Typhoon Disaster

Reaction Trainee

研 究 生：邱治濱

指導教授：曾憲雄 教授

颱風救災應變之科學探究評量研究

A Study of Scientific Inquiry Assessment for Typhoon Disaster

Reaction Trainee

研 究 生：邱治濱 Student：Chih-Pin Chiu

指導教授：曾憲雄 Advisor：Dr.Shian-Shyong Tseng

國 立 交 通 大 學

理學院科技與數位學習學程

碩 士 論 文

A Thesis

Submitted to Degree Program of E-Learning College of Science

National Chiao Tung University

in partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of

Master in

Degree Program of E-Learning June 2010

Hsinchu, Taiwan, Republic of China

摘要

本研究主要是將九年一貫科學教育課程教學目標、能力指標與科學相關能力 評量，利用網路探索與遊戲情境導引與模擬的特性，設計至遊戲式評量活動中。 然而要將課程導入至冒險式遊戲線上學習平台，對老師有很大的困難度。為了解 決以上的問題，本研究提出科學探究樹的方法，以評量颱風救災的科學探究應變 能力為例，根據概念圖發展科學探究樹，輔助設計評量學生不同的操作順序與操 作歷程所對應之各個能力面向，再套用不同情境來製作各個遊戲關卡。實驗設計 驗證使用冒險式遊戲學習是否能夠比文字型與小遊戲類型防災教育網站增加學 生對颱風救災知識、資訊收集以逃生之判斷能力以及提高學生使用的滿意度。以 苗栗縣某國小六年級兩班同學為對象，分為對照組與實驗組，前測成績沒有明顯 差異，研究結果發現，在後測成績的部分，實驗組比對照組的成績比較有明顯的 差異。實驗組學生科學探究行為呈現 4 種不同的科學探究行為模式，此四種行為 模式分別為「會有迷思概念且持續判斷錯誤」、「會反思並修正探究路徑」、「未 能收集資料直接進行正確探索」、「能夠收集資料並正確判斷逃生探索」。最後， 透過問卷分析發現學生對科學探究遊戲設計給予高的滿意度。 關鍵字：科學探究能力、冒險式遊戲、形成性評量、遊戲評量

Abstract

This research focused on the Nature Science education using adventure game as a learning platform. The simulated reality of game can reveal the scientific inquiry environments and enhance students’ interests for learning. However, designing and developing an educational scientific inquiry is difficult for teachers. In this thesis, the Scientific Inquiry Tree approach is proposed to assist teachers designing and developing the game for assessment. Firstly, organize the assessment goals as a concept map. Next, design the positive and negative decision paths for each concept and connect paths as the generalized Scientific Inquiry Tree. Finally, apply the scenario and possible results for each node of the Scientific Inquiry Tree. In the experiment evaluation, two groups of sixth year students participated as the control group and the experimental group respectively. In the experiment results, the pretest showed that two groups don’t have significant difference but the posttest showed that the learning achievements of experimental group are better than the control group. The experimental group performed four types of inquiry behaviors. The students’ learning satisfaction for the adventure games showed positive feedbacks.

Keywords: Scientific inquiry, game-based learning, portfolio assessment, game-based assessment

致謝

首先要感謝的是指導教授曾憲雄教授。在這兩年專班碩士學習過程中，最幸 運的就是在跟曾教授做研究的過程，在毫無頭緒或是有迷思時指引方向，像是一 盞明燈，讓我學習到資訊融入教學的研究方法、邏輯思考及如何表達的能力，這 將使我終生受用不盡。此外不管在學習研究方面或是做人處事，曾教授時常與我 們分享他過去寶貴的經驗，並且時時關心我們的進度，真的是非常感謝曾教授對 我們的耐心及用心。同時也要感謝我的口試委員，洪宗貝教授、梁婷教授和曾秋 蓉教授，他們給予了我相當多寶貴的意見，讓本論文更有意義與價值。 再來要感謝的是翁瑞鋒學長、林喚宇學長和所有實驗室的學長等，還有嘉祥 同學在這段期間內，即使他們很忙還是願意騰出時間與我討論並給我建議，協助 我修改論文和解決系統方面的問題，真的是非常謝謝他們！還有其他在身邊鼓勵 我的朋友們，雖然無法在此一一提及，但我心裡真的非常感激有你們在我身邊。 最後要謝謝我最愛的家人，總在背後默默支持著我，為我打氣鼓勵，是我能 完成這篇論文的最大動力，真的非常謝謝你們。日後，我會更加努力地繼續前進， 不辜負你們的期望。

目 錄

摘要……….i Abstract……….ii 致謝………..……….iii 表目錄………..……….v 圖目錄…….……….vi 第一章 緒論 ... 1 第二章 文獻探討 ... 3 2.1 科學探究評量的重要性 ... 3 2.2 科學探究評量應用在防災教育 ... 6 2.3 科學探究評量之相關方法 ... 9 第三章 科學探究冒險式遊戲評量之研究方法 ... 13 3.1 冒險式遊戲導入學科評量之方法 ... 13 3.2 科學探究樹 ... 15 3.3 科學探究樹之建構流程 ... 20 第四章 科學探究冒險式遊戲評量導入颱風防災應變 ... 23 4.1 冒險式遊戲評量的設計 ... 23 4.2 科學探究樹之應用 ... 29 4.3 冒險式遊戲評量的流程 ... 33 第五章 颱風防災應變冒險式遊戲評量實作 ... 35 5.1 冒險式遊戲劇情腳本設計 ... 35 5.2 冒險式遊戲平台的實作 ... 38 5.3 遊戲過程 ... 41 5.4 評量設計 ... 46 第六章 實驗與討論 ... 47 6.1 實驗設計 ... 47 6.2 科學探究行為量化分析與討論 ... 48 6.3 受測者問卷結果量化分析與討論 ... 52 6.4 受測者前後測結果量化分析 ... 56 第七章 結論 ... 58 參考文獻………….……….59 附錄一……….……….62 附錄二………….……….66 附錄三………….……….69

表目錄

表 1 決策樹的優缺點 ... 10 表 2 實作評量之分類 ... 12 表 3 九年一貫課程綱要有關「防災教育」之相關能力指標 ... 15 表 4 防災教材對應的防災能力指標 ... 16 表 5 冒險式遊戲線上平台紀錄學生操作颱風救災應變冒險式遊戲評量LOG ... 26 表 6 學生操作颱風救災應變冒險式遊戲評量中反思的LOG ... 27 表 7 學生操作颱風救災應變冒險式遊戲評量中概念的LOG ... 28 表 8 冒險式遊戲線上平台紀錄學生操作LOG分析 ... 48 表 9 颱風防救災應變評量的科學探究行為分析 ... 49 表 10 颱風防救災應變評量的高低組科學探究行為分析 ... 49 表 11 颱風防救災應變之科學探究反思行為量表-小林村 ... 50 表 12 颱風防救災應變之科學探究反思行為量表-林邊鄉 ... 50 表 13 颱風防救災應變之科學探究知識概念-小林村 ... 51 表 14 颱風防救災應變之科學探究知識概念-林邊鄉 ... 51 表 15 對照組與實驗組前後測結果量化分析 ... 56

圖目錄

圖 1 決策樹示意圖 ... 10 圖 2 冒險式遊戲導入學科評量之流程圖 ... 14 圖 3 颱風救災應變之科學探究知識概念圖 ... 16 圖 4 颱風防災應變之科學探究樹 ... 18 圖 5 颱風救災應變(土石流)之科學探究樹 ... 19 圖 6 冒險式遊戲平台產生評量流程圖 ... 23 圖 7 颱風救災應變評量迷思概念 (範例一) ... 24 圖 8 颱風救災應變評量迷思概念 (範例二) ... 25 圖 9 颱風救災應變之科學探究樹(土石流) ... 31 圖 10 颱風救災應變之科學探究樹(淹水) ... 33 圖 11 遊戲場景指令使用畫面 ... 36 圖 12 冒險式遊戲平台管理編輯畫面 ... 39 圖 13 冒險式遊戲平台編輯物件畫面 ... 39 圖 14 建立冒險式遊戲平台場景 ... 40 圖 15 建立冒險式遊戲平台物件與場景規則 ... 40 圖 16 產生冒險式遊戲 ... 41 圖 17 冒險式遊戲平台登入畫面 ... 41 圖 18 冒險式遊戲評量說明 ... 42 圖 19 選擇小林村或是林邊鄉角色 ... 42 圖 20 小林村狀況一遊戲畫面 ... 43 圖 21 在中央氣象局網站收集雨量累積圖 ... 43 圖 22 在小林村利用場景功能表由狀況一移動到狀況二的場景 ... 44 圖 23 在小林村狀況一中選擇沒有考慮到其它部分的決策 ... 44 圖 24 在林邊鄉探索中，未能正確探究而導致失敗的畫面 ... 45 圖 25 在小林村的探究過程中，完成正確探索的畫面 ... 45 圖 26 學生原始LOG紀錄畫面 ... 46 圖 27 實驗流程圖 ... 47 圖 28 問卷評量設計題目平均得點 ... 53 圖 29 問卷評量設計題目平均得點 ... 54 圖 30 問卷遊戲建議題目平均得點 ... 55

第一章 緒論

自然與生活科技領域之防災教育，隨著近年來幾起重大地震與土石流災害的發生， 漸漸受到大家的重視，目前的防災教育也都比注重防災知識的教學與評量，對於學生本 身的防災的應變能力教學與評量有限，若是要學習防災的應變能力教學與評量，需要花 費很大的成本與心力，才能達到學習的效果與評量學生的迷思概念。故本研究主要應用 冒險式遊戲，以颱風防災應變為例，結合能力指標與紀錄操作歷程，希望透過冒險式遊 戲學習平台擬真與導引的特性，來加深學生體驗災害發生時各種狀況的應對經驗，透過 建構出颱風防災應變科學探究的評量平台，分析學生在颱風防災應變科學探究冒險式遊 戲評量中可能發生的迷失概念。 防災教育的推廣，已經是個刻不容緩的議題。而想要推廣颱風防災教育，首先要先 瞭解學生對於颱風常識的不足之處，以及學生對於颱風的原有知識。所以，要讓學生了 解颱風，並且建立颱風防救災的觀念，就要將颱風議題融入教材中，並且選擇良好的教 學策略，將科學探究技能融入教材中，設計特定的活動或問題，以培養學生解決問題的 基本能力，將颱風防災領域知識導入到網路學習平台，評量出學生的科學探究概念，是 一件不容易的事情。因為科學探究中的因果邏輯很難評量，所以希望可以利用冒險式的 遊戲引導與學生在問題解決時，是否能進行深度思考，加以分析進行正確的決策，也能 夠從中學習因果邏輯。以遊戲的互動性,加強學習融入感與接受度，也提高學生使用的機 會。設計並找出更好的方式，將形成性評量導入冒險式遊戲學習平台中的劇情。 一般的防災教育資訊網，大部份透過動畫、影片與文字遊戲來進行防災教育的學習， 聲光效果十足，能夠吸引學生的興趣，能夠學習到的幾乎都是颱風的相關知識，而且， 對於評量則是利用選擇題方式來做總結性評量，普遍都沒有做科學探究的因果邏輯評量， 對於實際發生災害的時候，並無法真正的發揮應變能力。網路探究學習的教學，讓學生 融入在情境之中，搜尋相關的知識，利用搜尋相關的資訊，擷取有用的資訊，解決問題。 冒險式遊戲線上平台提供模擬情境加上劇情導引學生學習防災知識，可以評量學生學習

的行為模式。在設計學生科學探究的因果邏輯評量部分，能夠用更簡單的方式導入到平 台上，讓學生在整個探究的過程中，培養對於災害的應變能力。 本研究提出科學探究樹的方法，以評量颱風救災的科學探究應變能力為例，找出所 要評量課程領域的教學目標，製作成概念圖，根據概念圖發展科學探究樹，輔助設計學 生不同的操作順序與操作歷程所對應之各個能力面向，再導入至遊戲平台。另外學生呈 現的各種科學探究行為模式分類，將概念轉化成可評量的探究模式。亦可分析學生的探 究行為將學生探究任務的過程量化分析，以驗證研究者之科學探究評量是否正確。遊戲 應用在教學上已經是廣被討論之議題，但實際應用在科學探究評量上，包含如何建構科 學探究樹，以及是否真正具有其效益，均為本論文所探討之議題。 本研究在實驗中，以颱風救災的情境，要以冒險式遊戲的線上學習平台，評量學生 因果的邏輯與應變的能力。透過遊戲互動模式,學生是否更具體了解並解釋不同決策的因 果關係，經過資料收集與概念圖的導引，以及各種的決策的因果關係，能夠降低迷思概 念，獲取正確的因果關係與概念。

第二章 文獻探討

隨著電腦技術發展，有許多研究提出透過電腦遊戲式平台輔助技能教學的各種模式。 本章將說明與本研究相關之國內外文獻探討，共分為三小節：第一節為科學探究活動的 重要性；第二節為科學探究評量應用在防災教育；第三節為科學探究評量之相關方法。

2.1 科學探究評量的重要性

探究學習是一種培養科學探究能力的方式，可以讓學生自己管理自己的知識經驗累 積來增進自己的探究與學習能力。使用探究學習的目的希望學生能夠運用結構化的推論 方式來使學生學習更好，而且可以提高學生的學習興趣，讓學生體會所學習到的定理與 原則。最後根據發現的資料加以整理，進而解決相關的問題(Looi,1998)。 探索學習主要有四個好處(Bruner,1961)：一、可以強化對訊息得組織和整合；二、 發現過程中主動的涉入與滿足；三、藉由發現式的學習，透過不斷的練習使學生有機會 發問與發現的技巧；四、主動的參與比被動的學習更能夠對問題有更多的了解，有利於 事後知識的記憶與提取。雖然這種學習方式有相當好的學習效果，然而實行上有很大的 問題，可能需要尋求其它的方式來解決。很難可以用團體的方式來進行教學。整個課程 過程進行中，太過於花費時間，而且學校有課程進度的壓力，加上學生的個人智力、反 應、觀察和組織能力不盡相同，教學進度更難以掌握。這種教學方式可以提高學生的學 習興趣，並且訓練學生的推理邏輯能力，但是遇到困難的問題時，學生容易產生迷思概 念，失去信心，降低學生的學習興趣。探究學習的使用，基本上需要學生具備有相當的 先備知識與技能，否則將沒有能力進行探索學習。上述現象確實有一定的普遍性，為了 要解決以上的問題，研究指出，探究學習需要老師引導與回饋，但是老師無法同時間兼 顧所有的學生，因此開始有人嘗試利用數位化教材與建構數位教學平台，讓老師從旁輔 助學生去學習，甚至利用平台的功能紀錄學生的探究過程，將來對學生的學習成效與探

究能力，可以進行分析，給予學習成效比較差的同學，進行補救教學，一方面也可充份 發揮數位學習在教學上的成效。

因為概念的理解是經由被規劃好的探究發生在活動的情境 脈絡，所以只有活動不 能保證有好的探究（Hinrichsen et al., 1999; NRC, 1996），而Bonnstetter(1998) 將探究視為一個漸進的過程，而這個漸進的過程是從傳統式動手做探究（traditional hands-on inquiry）到結構性探究（structured inquiry）、引導式探究（ guided inquiry）、學生中心探究（student directed inquiry）最後則是學生研究（student researc）本研究使用的冒險式遊戲學習則是採用引導式探究(guided inquiry)。 傳統科學教育重視學科邏輯架構及科學過程技能（process skill），教學活動以課程 標準和教科書為基礎訂定教學目標，教師依照教科書、習作及實驗手冊進行教學，學習 者大多僅是被動地接受資訊（Ajeyalemi, 1993），且教學內容往往只重視科學概念的精 熟與科學概念的演練，不重視學科間的聯繫，以致常與學習者平日的生活經驗脫節，無 法將獲得的知識與技能應用於真實情境的問題處理。D i a m o n d , B a r n e t t , T h o m a s & M u n r o ( 2 0 0 7 ) 採 用 指 導 式 的 遊 戲 協助 孩 童 學 習 如 何 抑 制 衝 動 的 行 為 與 反 應，包 括 注 意 力、問 題 解 決 與 抑制 情 緒 ， 主 張 在 引 導 式 遊 戲 的 情 境 下助 於 在 數 學 與 閱 讀 方 面 的 進 步 。 Butterfield與Nelson（1983）認為，真實生活中的科學經驗，牽涉各種學科知識、 技能與價值判斷，若學習活動只強調各學科本身概念或技能的學習，容易流於表面，學 習者可能很快就將學過的內容遺忘，無法遷移（transfer）應用學過的內容。由White 與Frederiksen(1998)提出「探究環」，將探究過程分為五個階段，分別是： 一、提出問題(Question) 。二、進行預測或提出假說(Predict)。三、計畫並執行實 驗(Experiment)。四、分析資料及形成科學定律或模式(Model) 。五、將科學定律及 模式應用至其他情境中(Apply)。這五個步驟形成一個循環，並且在進入下一個循環 之前，學生應該要進行反思，審視他們所學習的知識是否有所限制、以及在過程中是 否有所不足。White 和Frederiksen（1999）指出，在電腦輔助的探究課程中若加入合 作探究與反思學習教學策略，更能夠促進學生在科學探究能力的學習，尤其對低學習成

就的學生更為顯著。（Krajcik, Blumenfeld, Marx, Bass, Fredricks & Soloway, 1998; Moore et al., 2001; NRC, 1996）所提出了學習者進行探究學習的六個要素： 一、提出問題：在進行探究教學時，可由教師先提一導引問題（driving question）， 學生再由導引問題中去提出、形成自己的問題。Chiappetta（1997） 指 出，問題可以刺激思考和行動，是探究過程中的核心部分，唯有當學生 依照個人的興趣而形 成問題時，他們較可能參與這些他們認為有意義 的活動。Krajcik 等人（1998）也指出一個好的導引問題能刺激學生對 他們所生活的世界進行批判性的思考，在提問的過程中，學生也會利用 自己的背景知識判斷事物的價值性和可行性。 二、擬定研究計畫：學生進行研究設計，諸如變數的決定、材料設備的選擇、資料收集 的方法等，都在這個步驟中決定。能擬出研究計畫是探究學習的一個重 要過 程，因為當學生找出研究某一問題的收集資料策略和研究流程時， 這時學生已經 能整合科學概念和科學過程（Hinrichsen et al., 1999）。 三、進行研究：學生依據研究的設計來進行研究，並在研究進行時執行觀察、進行測量 和紀錄資料（Krajcik et al.,1998）。 四、收集資料：除了執行研究時所獲得的資料，探究活動的資料來源可是多重管道的。 Chiappetta（1997）指出科學探究不只是經由動手做的活動建構知識， 有許多 科學家從事的探究是與閱讀和與他人溝通有關。在探究的過程中， 科學教師必須幫助學生從不同的來源獲得資訊。閱讀文章、教科書、剪 報或從網際網路獲得不同資訊對學生來說都是有益的，因為學生具有相 關的第一手經驗。 五、分析資料：在這步驟中，學生將所收集來的資料，經由自己的理解和思考轉化成 研 究的發現，並且提出研究的結論。在此之後，教師若能加以提供學生在 新的情 境中應用他們對事情理解的機會，則可以幫助學生發展概括的

六、展示成果：公開展示發現、作品，可以讓學生們藉由彼此的互動，澄清想法，而 教師也可藉此機會提供回饋給學生。Krajcik等人（1998）認為展示是 一個能讓全體學生從彼此的想法和討論中獲益的機會，大家可以貢獻個 人的知識和收集的知識去建立學習社群。同時 Krajcik 等人也提出， 公開展示作品對教師來說將有兩個重要的挑戰，其一就是去找出方法來 幫助學生有效的呈現報告和思考所有的研究發現，其二則是教師必須找 出方法提供持續的建設性回饋幫助學生修正他們的任務和發展他們的 理解。 謝 甫 宜、洪 振 方(2009)主張 合 適 的 科 學 遊 戲 課 程 設 計 融 入 科 學 教學，提 供 學 童 在 科 學 遊 戲 的 實 作 活 動 中 學 習 科 學 概 念，探 索 自 然 現 象的 規 律 性 或 因 果 關 係，從 自 由 遊 戲 中 的 問 題 發 現，逐 步 透 過 教 師 指 導學 童 之 概 念 學 習 的 鷹 架 ， 進 而 協 助 學 童 統 整 概 念 與 提 升 科 學 學 習 成就 。教育部國中小九年一貫課程綱要與冒險式遊戲學習的實施要項；自然與 生活科技之分段能力指標，包含「過程技能」、「科學與技術認知」、「思考智能」、 「科學應用」等項目與冒險式遊戲學習之需求相符。科學探究應該包括以學生為中心的 專題，學生應該主動的參與探究的過程以及意義的建構，在教師的指導下，有意義的瞭 解課程中所傳達的科學的概念Schwartz, Lederman &Crawford(2004)。

2.2 科學探究評量應用在防災教育

防災教育的目的在於提升民眾對災害的認知，培養民眾具備良好的防災素養，以 強化社會抗災能力，減輕人民與社會的災害風險（教育部，2004）。藉由學校教育，從小 提升國民對災害的認識，並了解災前準備 和緊急應變的重要性，當災害發生時，能 知 道防範、減低及因應災的方法與技能，並培養學生面對災害時正確的態度、覺知與 應 變能力，選擇適宜的應變措施來減輕可能的災害並保護自己與家人。 我國現行教育體系下，並沒有正式災害防治（Disaster prevention）或減災 （Disaster mitigation）之課程安排。關於天然災害的知識，大多是在中、小學自然 科學與社會學科教材中，且其重點在於天然災害成因及其對社會經濟的衝擊；關於天然

災害的減災和身為國民面對天然災害該如何應變等重要防災素養，甚少在課本及課堂中 提及。相關之教師所接受的訓練也不足，因此將防災、減災主題融入九年一貫課程中進 行課程規劃與教學評估，是刻不容緩的事宜。 學習科學與技術的探究方法和基本技能，並能應用所學於當前和未來的生活。培養 愛護環境、珍惜資源及尊重生命的態度，都是九年一貫課程自然與生活科技領域的課程 目標。了解天然災害的概念，進而維護自身生命財產的安全和此兩目標的內容精神是不 謀而合。中小學防災教育的目的，在於培養學生良好習慣，使其具備基本防災素養。教 育部（2004）提出小學生應具備的防災素養，旨在培養學生具備防災素養，其中防災素 養包括： 一、防災知識：學生需對天然災害有所認識後，才能知道如何防範、減低及 因應天然災害。 二、防災技能：具備防災的相關能力，如在日常生活中能夠規劃災害 逃生計劃、應變和處 理天然災害的危機、或準備救難維生包等相關技能。三、防災態度： 能夠覺知天然災害發生的必然性、對天然災害的發生持有正確的態 度和價值觀、能夠 身 體力行防災的準備和宣導。 許瑛玿等 （ 2002 ）提到學童在颱風知識存在區域差異，其中台灣東部地區國中 學童在防災知識的表現最不理想 ， 但北、中、南地區則無顯著差異。在國小方面，則 出現城鄉差異，台北市學童的颱風防災知識顯著高於台北縣的學童 ( 黃皇明和許民陽， 2003)。學校在推行防災教育時，應該加強學生的防災知識，如此便能更加增強學生的 防災技能與防災態度。學生對於災害恐懼感越高，防災知識、技能越顯著，因此具有危 機意識的學童，在防災教育課程中能得到較佳防災知識與技能。對於實施防災教育持肯 定支持態度，實施防災教育的各項活動中，學生認為受益最多的活動是戶外防災體驗及 觀看防災影片。 國內學者曾經以國小學童為對象進行天然災害知識與態度調查研究。劉建華（2005） 等人以自編評量工具「颱風與豪雨防災知識及態度調查問卷」，對全國國小六年級學童 進行抽樣調查，以了解全國國小學童對於颱風豪雨等天然災害知識及態度之現況。研究 結果發現關於颱風、豪雨防災知識方面，全國學童平均答對率約六成；在防颱與防豪雨

童並沒有顯著的差異；在防災態度上，都會區的學童較非都會區的學童正向。研究中也 指出學生家長教育程度愈高，學童科學態度愈正向。 過去學習防災教育的概念應用通常倚賴實際的操作演習，這種方式成本較高。冒險 型遊戲(Adventure Game)提供一個虛擬的環境讓學生在其中做中學，並強調利用觀察與 判斷的能力在遊戲中達成各種關卡，因此很適合作為防災教育的學習。然而由於冒險型 遊戲通常含有多線式複雜的劇情，因此製作一個冒險型遊戲對老師而言是一個很大的負 擔。另一方面，學生在遊戲裡下的判斷以及執行的動作皆是基於他們的知識概念，因此 老師可藉由遊戲進行形成性評量。一個 Adventure Game-Based Formative Assessment 的 架構來幫助老師建構出可進行形成性評量的冒險型遊戲。在遊戲編輯的部分，我們提出 一套 adventure game script 的方法，透過互動式導引的方式引導老師填寫我們定義的 劇本，並將各個教學目標串聯出一個多線式的遊戲劇情。 冒險式遊戲可以提供模擬環境為學習者提供報告和經驗，讓他們必須嘗試解釋，吸 收，並且結合他們現有的知識。實現這的一種方法，是讓使用者使用一種模擬環境進行 科學探究。這個環境可以幫助學生從各種的情境與狀況， 為他們提供交互式控制和其 他鷹架幫助他們操作模擬，以便他們根據問題或是狀況，能執行各種的決策， 然後使 用他們回答問題並且解決在其他劇情裡的問題。研究人員已經確認那透過探究學習，在 這樣的模擬環境，能支援學習的有效性，而且能夠理解和轉移到其他解決問題狀況的學 習能力。Moore等人（2001）認為網際網路的運用可減少幾種傳統課室中進行探究的困 難，其中包括有限的課室時間、課室經營的困難、評量面臨的挑戰等。所以，利用網路 進行探究教學，是個值得嘗試的方向。在遊戲的設計上，（Merill, 1996）提出了四項準 則“無暴力”、“屬娛樂性遊戲”、“明確的限制使用者進行遊戲的方式”、“需有競爭 或挑戰”。因此玩家必需遵循遊戲 規則不斷的解開各種謎題來完成遊戲。遊戲設計的結 構雖然都是環繞在起點（S）至終 點（E）的方向設計，其中每個圓點（○）代表關卡， 而箭頭（→）則是關卡劇情的串接順序，若是箭頭為雙向箭頭則代表所連接之2個關卡 當進行到下一個關卡之後，玩家能夠在回到上一個關卡。

AVG 大至有三種類型(Rollings, 2003)：一、早期的 AVG 結構。二、以故事情節導 向的 AVG 結構。三、動作冒險遊戲的結構。冒險遊戲強調故事線索的發掘，主要目的是 考驗玩家觀察力與分析能力，有時候會讓人感覺很像角色扮演遊戲，其不同的地方是 AVG 中的角色能力並不會隨著遊戲的進 行而有所變動。而在系統上提供出這些獨立的遊戲腳 本供使用者選擇時，就會好像是在選擇前往某個故事情境般，讓使用者感覺像是以現實的 世界去體驗到不同的遊戲情境。

2.3 科學探究評量之相關方法

『決策樹為一流程圖狀的樹狀結構，每一內部節點為對屬性的測試，分支代表測試 結果，最下面的葉狀節點為分類到的類別。』簡單而言，決策樹利用一樹狀結構表 示相 關屬性的對應因果關係。典型的決策樹如圖3所示。決策樹為資料探勘常用的工具之一， 相較於其他探勘工具有其獨到之處，例如非黑箱的建構過程讓人對於決策規則容易理解 等，當然每一探勘方法都有其優勢以及不足的 地方。決策樹的優缺點如表1以決策樹來 記錄知識的方法已經廣泛的被應用在各種領域﹐這種分類的方式企圖以樹的結構將人類 的思考過程模型化。棌用決策樹來表現知識的學習系統﹐有很多策略必須考慮﹐包括訓 練的資料的使用方法﹐以及架構決策樹的方法，是一個可以建構樹狀結構方法，用來幫 助我們將資料分類。在一般的資料結構中的樹一樣有節點與樹葉，每一個節點都被安排 一個適當的測試，然後利用該測試結果決定資料，將再利用此一節點的那一棵子樹作為 分類的條件繼續做決策，最後透過節點中的測試達到問題分析的目的(邱美珍，1996)。

圖 1 決策樹示意圖 表 1 決策樹的優缺點 優點 缺點 模型容易被瞭解 對於連續性資料預測性較差 容易產生可瞭解的規則 有遺失資料出現的情形較難處理 可以處理連續型以及非連續 型的資 料 在資料庫中屬性間有關聯性時容 易 在處理過程被忽略 處理非連續型資料較好 預測結果較其他分類方法佳 本研究所使用冒險式遊戲評量系統，可以記錄學習者對整個課程的所有學習歷程， 例如學習者上線總時數、操作總步數與操作步驟等，而這些資料量通常非常大而且不容 易以傳統的統計方法加以分析，所以本研究除了以傳統統計方法來分析學生認知結構資 料外，同時也利用「資料探勘」(Data Mining)技術中的決策樹(Decision Tree)功能來 處理本研究中學生的概念繪製歷程資料。所謂資料探勘就是一種能從大量資料中快速發 掘潛在而有用知識的新型資料分析技術，其主要技術包括關聯分析（Association

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Yes

Analysis）、自動群集偵測(Cluster Analysis)、決策樹(Decision Tree)等方法，以 自動或半自動的方式，來勘查、分析大量資料，並從中發現有意義的模式(Michael, & Gordon, 2000)。其中，決策樹的目的則是用來找出有用的分類規則(Jiawei Han & Micheline Kamber, 2001)。所以，本研究利用資料探勘決策樹技術從收集的資料中找 出有用的分類規則，分析學習者的探究行為能力與類型。

概念構圖(Concept Mapping)是由Novak（Novak & Gowin, 1984）等學者發展出來 的建構工具。概念圖由概念節點和概念間的連接語所組成，兩個概念節點和節點間的連 接語構成命題，概念在概念圖中以階層關係存在。而且概念構圖也能提供先備知識的評 定和迷思概念的診斷，所以概念構圖可促進學習者進行有意義學習。概念圖是以概念節 點和概念間的連接語所組成，兩個概念節點和節點間的連接語構成命題，概念在概念圖 中以階層關係存在。 概念構圖在使用上不但是一種強大的學習工具，也是一種良好的評量工具，而且概 念圖對確認學生想法是否正確，也是非常有效的(Mintzes, Wandersee and Novak, 2000)。 概念構圖在研究上的應用主要有以下三項： 一、可顯示學習者的迷思概念： 學生的概念圖，代表著學生對整個認知概念的了解，其中概念的階層位置和概念間 連結語的選用情形，都可顯示出學生的迷思概念。 二、可審視學習者的概念改變情形： 概念構圖課程可以持續的進行，學生每次的構圖活動中，都可感受到自己的成長。 比照多次的概念圖就可知道學生的概念改變。 三、由一些主要的關鍵連結可區別出學習者學習程度： 學科中的某些觀念，常存有一些比較重要的概念。在整張概念圖中，我們可以明確 知道學習者是否完全學會了課程概念。 本研究以國小六年級自然科學颱風救災應變課成為依據，利用颱風救災應變概念圖 架構做成冒險式遊戲評量，然後平台提供導引功能使學習者評量學習所有概念，讓學習

者能夠在所有的狀況中，完成評量所有的概念，包含反思、誘答與迷思概念，平台也會 紀錄相關的歷程，以供老師做為了解學生學習狀況的工具。 評量讓教學者檢視學習者成果，藉此採取補救措施或改變教學策略來提昇教學效果。 但因為教學受時間、空間與社會風氣的影響，評量方式多以傳統紙筆測驗為主，但傳統 評量的試題容易出現缺乏彈性、內容窄化、且只評量到片段的知識，評量過程易被忽略 等缺點，因此，在此提出另一可行的評量稱為「實作評量」（蔡清田，2008）。實作評 量是非紙筆測驗的評量類型，評量內容以學生實際完成一件特定任務或工作後針對其表 現進行評分。實作評量依測驗情境真實度的高低分為五種類型如表2：（Gronlund,1993） 表 2 實作評量之分類 類 型 範 例 1.紙筆表現（paper-and-pencil performance） 撰寫完成一份實驗報告 2.辨認測驗（identification test） 辨認科學探究活動中的可變變因及應 變變因 3.結構化表現測驗（structured performance test） 依說明步驟，操作實驗 4.模擬表現（stimulated performance） 利用電腦模擬系統，將實驗工具佈置 好，並進行模擬實驗 5.工作樣本（work sample） 於實驗室中進行實驗 依表2所示，冒險式遊戲評量在實作評量之分類中為第4類型，除了可以呈現情境模 擬並且導引評量的平台外，更增加了遊戲性與真實性，讓評量亦能達到學習到正確概念 與反省的能力。

第三章 科學探究冒險式遊戲評量之研究方法

一般傳統線上科學探究活動屬於傳統評量的一種，學生在網站上進行學習之後，經 由線上回答問題以進行判斷，因此傳統線上科學探究活動也屬於總結性的評量，無法評 量出學生的科學探究能力。但由於颱風救災應變科學探究活動需要評量學生因果的邏輯 與應變的能力，而且對於學生探究過程中之科學探究表現不易評量。因此，本論文針對 上述問題進行探究。本章節將提出本研究建立科學探究樹的評量模式，並依照該模式， 使用冒險式遊戲線上學習平台，建構颱風救災應變科學探究評量遊戲。

3.1 冒險式遊戲導入學科評量之方法

傳統的防災教育經常集中於學習的陳述性的知識。學習者學習做真正的防災訓練， 需要比較高的費用，而在這個過程中，很難學習到知識。為了降低高額的費用，因此學 習者可能從在模擬環境過程中做學習，基於遊戲的學習，剛好可以為學習知識的過程中， 提供好機會。而 RPG 遊戲提供學習者成為一個具體的角色經驗。不過，防災教育的學習 知識過程中，強調決定被在真正的情境裡做。冒險式遊戲要求學習者嘗試和在遊戲中的 決定，並且不同的決定可以導致不同的結束。因此，冒險式遊戲確切適合在防災學習。 因此本研究使用知識工程實驗室所發展冒險式遊戲線上學習平台，雖然如此，仍然有關 於以前基於遊戲學習研究的一些問題，因為遊戲腳本是由複雜的因果關係組成，問題是 許多教師，很難建造一場遊戲，特別是冒險式遊戲。要設計複雜的劇情示有困難的，本 研究為了減低老師的設計遊戲的劇情與導入學科評量難度，設計了冒險式遊戲導入學科 評量之流程。 將冒險式遊戲導入學科評量之流程如圖 2，分為兩階段設計與製作，第一階段為遊 戲劇情腳本設計與編寫，第二階段為導入冒險式遊戲平台編輯與製作。首先防災之式概 念圖設計，將九年一貫相關的指標，透過概念圖的方式，將科學探究應變能力分為幾個 次要概念，以及各個概念之間的連結。再來是建構科學探究樹，利用這些概念構圖，設

計科學探究樹，將概念轉化成可評量的探究模式。在編寫劇情任務腳本部分，以腳本流 程方式預設學生可能的操作順序、迷思概念、反思能力與程度操作歷程等各個面向之探 究行為，以提供冒險式遊戲評量架構。本冒險式遊戲線上學習平台，主要以科學探究樹 方式，做為設計評量因果邏輯的模式。在冒險式遊戲的線上學習平台架構下，設計評量 學生救災應變能力的規則。為了能對應遊戲場景與探究樹，在此按照科學探究樹的因果 邏輯，將場景與物件根據腳本給與編號，便於連結冒險式平台的控制規則。接下來則是 按照編號實際建立物件與場景，以颱風救災的情境來設計一連串的故事情節，最後則是 導入冒險式遊戲平台控制規則，導引學生思考發生狀況時，應該收集哪些資料，利用這 些有用的資料，佐證自己的思考邏輯，並且預測可能會發生情形，做適當的防災應變處 理。評量學生對災害發生的應變能力，也會設計誘答的部分，測驗一些迷思概念與反省 思考的能力。 圖 2 冒險式遊戲導入學科評量之流程圖 本研究是透過冒險式遊戲平台，應用在颱風救災應變的的課程，紀錄學生進行引導 式的探究式學習與評量，將學生的探究過程以量化的方式表示，紀錄成科學探究的相關 系統 LOG 紀錄檔案。主要觀察與紀錄的項目包含資料收集、災害發生原因、發生災害 的應變，三個科學探究項目。依據科學探究樹的評量模式下，在資料收集的部分，本研

究依據遇到狀況的時候，是否能夠收集相關的資料，做最正確的判斷;在災害發生原因 的部分，本研究依據是否了解發生各種災害的原因，進而觀察各項正確的資訊;再發生 災害的應變的部分，本研究依據災害發生時，了解應該採取哪些應變措施才能夠讓自己 處於安全的狀態，以作為學生科學探究能力的判斷。 本研究亦可了解學生在科學探究過程中，根據科學探究樹的架構，搭配學生科學探 究的相關 LOG 紀錄檔案，給予學生科學探究的診斷評量，讓學生知道自己的科學探究 的歷程與概念是否正確，讓老師知道學生的迷思概念，針對這些部份，給予適當的補救 教學，進而學習到正確的概念。

3.2 科學探究樹

本研究使用概念圖將能力指標分成數個評量觀念，將擬傳達給學生之智識，透過操 作或背景知識規劃等方式，結合九年一貫課程綱要有關「防災教育」之相關能力指標如 表 2 以及「防災教材對應的防災能力指標」如表 3，於科學探究評量活動中，進行設計。 透過概念圖的方式，將颱風救災的科學探究應變能力分為「資料收集」、 「災害發生 原因」、 「發生災害的應變」等等幾個面向，設計出一個科學探究樹，能夠評量出學 生科學探究歷程與應變能力。 表 3 九年一貫課程綱要有關「防災教育」之相關能力指標 領域 序號 指標內容 自然與 生活科 技 1-1-4-1 察覺事出有因，且能感覺到它有因果關係 2-3-4-2 認識天氣圖上的高、低氣壓線、鋒面。觀察(資料搜 集)一個颱風的興衰 健康與 體育 5-3-3 規劃並演練緊急情境的處理與救護的策略和行動。 綜合 4-3-1 認識各種災害及危險情境，並實際演練如何應對。

表 4 防災教材對應的防災能力指標 指標 對應防災能力指標 1-1-2 能說出颱風災害對人類及環境造成的影響。 2-1-2 在平日即能說出生活周遭因颱風造成哪些種類的災害。 2-2-6 能知道災害發生時，個人應具有的應變知識。 3-1-3 能敘述存在於環境中颱風災害發生的原因與產生的傷害。 4-1-3 能具有防颱災害應變並處理危險和緊急狀況的能力。 4-2-5 能歸納不同區域性災害發生的原因提出可能的解決方法。 本研究將颱風救災應變之科學探究評量，以颱風造成的主要災害為主要概念，其中 包含兩大災害，一者為土石流，二者為洪水，以這兩個主要災害做為次要的概念，包含 雨量大小、衛星雲圖、地形避難路線、河川水位、土石流潛勢區等概念的組合 如圖 3，以此概念結合引導式探究，設計科學探究樹的評量模式，利用冒險式遊戲平台， 編輯成一連串的劇情腳本，可以評量學生學習的科學探究行為模式與颱風救災應變能力 等相關概念。 圖 3 颱風救災應變之科學探究知識概念圖

定義：科學探究樹 T=(C,A,R)

 C:探究概念

 A:結果概念與行為模式註解

 R: C → C or C → A 概念間的連接代表可以探究的路線

以颱風救災應變(土石流)之科學探究樹如圖 5，說明 R 的探究連結

探究名稱

探究路線連結

探究行為敘述

探 究 範 例

R1 C1 → C1-1 狀況決策反應探究 一整天下大雨，都沒有停 過，怎麼辦? ↓ 我應該考慮撤離 至避難中心 R2 C1 → C1-2 迷思概念探究 一整天下大雨，都沒有停 過，怎麼辦? ↓ 我應該待在家裡 等待救援，守候家園 R3 C1-2 → C1 反思探究 我好像沒有考慮到 其他部分 ↓ 一整天下大雨，都沒有停 過，怎麼辦? R4 C1-2 → A1 錯誤決策結果探究 對啊!下雨天出門 是危險的 ↓ 發生土石流 小林村被埋沒 R5 C2 ↔ C3 狀況之間探究 接下來會不會繼續下雨? ↓ 小林村會不會發生 土石流，怎麼判斷?

R6 C4 → A4 正確決策結果探究 你要怎樣撤離到 避難中心? ↓ 按照土石流防災網 避難地圖撤離 R7 A → 探究行為診斷 探究結果分析 成功躲過土石流災害 ↓ 可以判斷土石流的資訊、未 能了解如何撤離至安全地 點、會有反思的想法。 以概念圖為架構來設計科學探究樹，是為了要解決冒險式遊戲線上學習平台中， 探究流程不好設計的問題，還有老師對於評量科學探究的因果邏輯也是困難。首先要 定義科學探究樹，利用決策樹的模式，建立整個科學探究的模式與評量方式，讓老師 比較容易設計遊戲劇情，以及評量概念圖中的正確概念。如果概念圖有所增加或修改， 則可以在災害資料收集、發生災害判斷與災害應變與結果中三個面向的科學探究樹， 增加或修改狀況與問題的情境，給予相關探究的決策，以評量學生的增修概念。以下 為颱風防災應變之科學探究樹如圖 4 圖 4 颱風防災應變之科學探究樹

圖 5 颱風救災應變(土石流)之科學探究樹 例 1 颱風救災應變之科學探究樹，以莫拉克颱風中造成小林村滅村以及林邊鄉的淹水為 情境，藉由冒險式遊戲，在探究任務過程獲得知識，並從探究任務的過程中，培養收集 資料、解決問題和救災應變能力，確保個人安全且適合國小六年級學童之課程，並以評 量其在颱風防救災認知及應變上的能力。以颱風就在應變之科學探究樹為例，將颱風所 帶來的主要災害為主要的概念，分為土石流與洪水，將兩種主要概念設計兩個不同的情 境，根據兩個概念發展各自的延伸概念，利用情境與導引的方式，設計不同的狀況，可 以用決策樹的方式，讓概念之間藉由探索的過程來做連結，其中設計不同的反思情形， 讓學生能夠進行高層次的思考，若有迷思概念也可以藉此導引至正確的探索路徑，倘若 還有持續的迷思概念，則會到導引至錯誤的結果，並且在結果的地方給予探究行為的診 斷，在下次探索的時候，可以根據此診斷，做出正確的探索結果。 颱風救災應變(土石流)之科學探究樹如圖 5 ，說明 R 的探究行為與概念的連結  C1 → C1-1：颱風下雨可能造成的災害與雨量達到撤離標準的判斷之間的概念連結， 有互相影響的概念。

 C1 → C1-2：颱風下雨可能造成的災害判斷上有迷思概念。  C1-2 → C1：雖然有迷思概念，但是經由反思的問題能夠回到正確的探索路徑。  C1-2 → A1：既有迷思概念，也不能經由反思的問題回到正確探索路徑，對於整個 颱風救災應變中，導致失敗的結果。  C2 ↔ C3：判斷颱風天氣的衛星雲圖與土石流發生的依據概念之間的連結，沒 有相對的關連性概念，可以雙向進行。  C4 → A4：最後的探索過程中，正確且完成了所有的狀況，成功躲過了災害，給予 成功的結果  A _{→ 探究行為診斷：不管是成功或是失敗的結果中，都會給予學習者在這次探究過} 程中的行為診斷

3.3 科學探究樹之建構流程

設計科學探究樹之建構流程如下： 步驟 1.：(1).找出所要評量該學科的主要教學目標，包含與教學目標相關主次要的概念、 先備知識以及可能發生的迷思概念， (2).利用在教育部九年一貫的課程綱要與科學探究相關的能力指標。 步驟 2.：(1).利用概念圖的優點與網路科技的方便性，有系統的傳遞課程中的某一主題 概念知識。 (2).藉由概念圖的階層性與關連性的原則，引入概念導引的原則，從基礎到困 難或是發生時間等順序，從上位概念到下位概念。 步驟 3.：(1).由於概念圖有其階層性與關連性的原則，利用資料探勘決策樹的技術，將 主要概念設計成一個狀況，這個狀況與導引的問題都有關連性， (2). 根據概念圖關連性，在每個狀況之間做連結，在每個狀況的設計中有包 含了收集資料、反思的能力、誘答和容易產生迷思概念等。

步驟 4.：(1).將所有的狀況與決策項目，根據對應的概念圖的階層性與關連性，組織成 科學探究樹， (2).在每個狀況探索結束，都會給探究的結果， (3).根據探索的路徑，給予結局，產生個人的探究行為診斷。 例 2 颱風救災應變(土石流)之科學探究樹建構流程如下： 步驟 1.：找出颱風救災應變(土石流)教學目標。 九年一貫防災相關能力指標 防災教材指標 察覺事出有因，且能感覺到它有因果關係 能說出颱風災害對人類及環境造成的 影響。 認識天氣圖上的高、低氣壓線、鋒面。觀 察(資料搜集)一個颱風的興衰 在平日即能說出生活周遭因颱風造成 哪些種類的災害。 規劃並演練緊急情境的處理與救護的策 略和行動。 能知道災害發生時，個人應具有的應 變知識。 認識各種災害及危險情境，並實際演練如 何應對。 能敘述存在於環境中颱風災害發生的 原因與產生的傷害。 能具有防颱災害應變並處理危險和緊 急狀況的能力。 能歸納不同區域性災害發生的原因提 出可能的解決方法。 步驟 2：繪製颱風救災應變概念圖。 .

步驟 3. 將颱風救災應變(土石流)概念圖轉化成狀況與問題。

步驟 4. 將颱風救災應變(土石流)根據狀況與問題的探究行進路線，產生結局與探究行 為診斷。

第四章 科學探究冒險式遊戲評量導入颱風防災應變

4.1 冒險式遊戲評量的設計

冒險式遊戲線上平台主要提供模擬情境加上劇情，導引學生學習防災知識，可以評 量學生探索學習的行為模式、反思能力與各領域之間的概念如圖 6。根據科學探究樹的 架構，將學生科學探究中因果邏輯評量部分，能夠用更簡單的方式導入到平台上。 圖 6 冒險式遊戲平台產生評量流程圖 一、行為評量：冒險式遊戲評量主要就是利用場景的移動與物件的決策連結，經由根據 科學探究樹的因果邏輯所設計，導引學生在各種狀況與問題情境中，根 據科學探究樹的探索路徑，可以讓老師評量出學生是否能夠正確且完整 的完成探究行為。 二、反思評量：由於學生在使用遊戲評量的時候，難免會一時的錯誤探索，不管是因為 操作錯誤還是概念上有迷思，都可以設計一道機制，讓學生做反思或是 做更深層的思考讓學生回到正確的探索路徑，如果不能回到正確的路徑， 經由後台的紀錄，也知道評量學生在學習科學探究上有哪些問題，並加 以補救教學。 三、概念評量：由於遊戲評量的劇情設計是根據科學探究樹所連結概念，引導學生能夠

樹的決策，評量學生每個狀況所代表的概念，情境問題也可讓學生對於 主要概念，是否能夠正確了解。每個狀況之間的探究路徑，能夠評量學 生對於概念之間的連結性，達到評量科學探究的因果邏輯。 利用冒險式遊戲平台中的 LOG 紀錄與颱風救災應變之科學探究樹比對，可以評量學 生的科學探究的迷思概念。如圖 7 在土石流的科學探究樹中，學生的操作歷程紀錄顯示， 學生在衛星雲圖的判斷有迷思概念，也因為無法經由反思問題情境，回到正確的探索路 徑，最後造成發生土石流的結果。另外如圖 8 在土石流的科學探究樹中，學生的操作歷 程紀錄顯示，學生因為在逃難過程中，因為沒有按照避難圖逃難，沿著溪流逃難，對土 石流防災應變迷思概念，也因為無法經由反思問題情境，回到正確的探索路徑，最後造 成發生土石流遭受埋沒的結果。 圖 7 颱風救災應變評量迷思概念 (範例一)

圖 8 颱風救災應變評量迷思概念 (範例二) 冒險式遊戲線上平台中，在後台中紀錄了學生的 LOG 如表 5，LOG 紀錄的項目，主 要包含了操作時間、動作、場景名稱以及物件名稱。以下將針對各項目代表的資訊說明： 一、操作時間：學生的實際操作時間，格式：年/月/日 時:分:秒。 二、動作：拿取、察看與使用物件的動作，例: 移動、拿取與察看。 三、場景名稱：顯示狀況、結局與問題情境的場景，例：C1(小林村)、c1-2-q、CA4… 等等。 四、物件名稱：角色想法與收集的資訊物件，例：c1-2、c1-2-2 、C1-2-2-1…等等。 遊戲畫面中的主要場景，都有一個場景名稱，畫面中有不同的物件，當你在畫面中觀察 場景(C1)與物件名稱(C1-2)，若是認為(C1-2)是對的物件，就可以選取(takeItem)物件 (C1-2)，選擇了該物件，就會移動(gotoScene)到所設定的場景(C1-2-q)，可以依照時間 做為主要的排序，看到學生整個操作的歷程，根據這些操作歷程，對照設計的颱風救災 應變之科學探究樹，可以分析和發現學生的探究行為、反思概念與各個主要概念之間的 連結是否正確，做為評量學生的颱風救災應變與科學探究能力的依據。

表 5 冒險式遊戲線上平台紀錄學生操作颱風救災應變冒險式遊戲評量 LOG

操 作 時 間

動 作

場 景 名 稱

物 件 名 稱

2010/15/22 02:15:37 gotoScene(移動) 遊戲說明 2010/15/22 02:15:38 takeItem(拿取) 遊戲說明 進行角色選取 2010/15/22 02:15:42 gotoScene(移動) 角色選取 2010/15/22 02:15:57 takeItem(拿取) 角色選取 M1(小林村角色) 2010/16/22 02:16:00 gotoScene(移動) C1(小林村) 一整天下大雨，都沒 有停過，怎麼辦? 2010/16/22 02:16:06 takeItem(拿取) C1(小林村) c1-2我應該考慮撤 離至避難中心 2010/16/22 02:16:09 gotoScene(移動) c1-2-q 怎麼判斷需 要撤離雨量的標準? 2010/16/22 02:16:21 takeItem(拿取) c1-2-q c1-2-2 雨量累積圖 沒有超過 350mm 2010/16/22 02:16:25 gotoScene(移動) c1-2-2-q這種雨量是 否會造成很大的災 害，需要撤離嗎? 2010/16/22 02:16:46 takeItem(拿取) c1-2-2-q c1-2-2-1我好像沒 有考慮到其他部分 2010/16/22 02:16:49 gotoScene(移動) c1-2-q 怎麼判斷需 要撤離雨量的標準? 2010/16/22 02:16:54 takeItem(拿取) c1-2-q c1-2-1 雨量累積圖 超過 350mm 2010/16/22 02:16:57 gotoScene(移動) C2(小林村) 接下來會不會繼續 下雨? 2010/17/22 02:17:02 takeItem(拿取) C2(小林村) c2-2衛星雲圖顯示 本地雲量很多，還 會一直繼續下雨 2010/17/22 02:17:05 gotoScene(移動) C3(小林村) 小林村會不會發生 土石流，怎麼判斷? 2010/17/22 02:17:09 takeItem(拿取) C3(小林村) c3-2本地是位於土 石流潛勢區必須馬 上撤離

冒險式遊戲評量依據學生操作的歷程對應於颱風救災應變之科學探究樹中，以如 表 4 為例，可以分成下列三種形成性的評量如圖 9，並加以說明： 一、行為評量：操作時間從 2010/16/22 02:16:00 一直到 2010/17/22 02:17:46 完成任 務如表 5，所有的探究的時間排列與學生操作的動作，可以看出學生在做 決策的探究路徑，是否依據科學探究樹的決策規則，進行探究，並且分 析學生的整個探究行為，給予學生科學探究行為的評量。 二、反思評量：操作時間 2010/16/22 02:16:06 在 c1-2-q 的問題情境中如表 6，選取 c1-2-2 的物件，根據科學探究樹的決策，是有迷思概念，但是在接下來 的 c1-2-2-q 的問題情境中，會有反思的設計，學生在這個情境中選取了 c1-2-2-1，可以經由反思過程，回到正確的探究路徑。 表 6 學生操作颱風救災應變冒險式遊戲評量中反思的 LOG 2010/17/22 02:17:12 gotoScene(移動) C4(小林村) 你要怎樣撤離到 避難中心? 2010/17/22 02:17:14 takeItem(拿取) C4(小林村) c4-2 按照土石流防 災網避難地圖撤離 2010/17/22 02:17:17 gotoScene(移動) CA4(結局) 2010/17/22 02:17:46 takeItem(拿取) CA4 (探就行為診斷) CA4 成功躲過 土石流災害

操 作 時 間

動 作

場景名稱

物件名稱

2010/16/22 02:16:09 gotoScene(移動) c1-2-q 怎麼判斷需 要撤離雨量的標準? 無 2010/16/22 02:16:21 takeItem(拿取) c1-2-q c1-2-2 雨量累積圖 沒有超過 350mm 2010/16/22 02:16:25 gotoScene(移動) c1-2-2-q這種雨量是 否會造成很大的災 害，需要撤離嗎? 無 2010/16/22 02:16:46 takeItem(拿取) c1-2-2-q c1-2-2-1我好像沒 有考慮到其他部分

三、概念評量：操作 2010/17/22 02:17:05 在 C3~CA4 的狀況情境中如表 7,所有的決策 (takeItem)代表一個概念是否正確，每個狀況中的情境，也有主要的概 念，概念間的連結，可以經由場景之間的變換(gotoScene)，之到學生的 概念連結是否概念連結上的問題。 表 7 學生操作颱風救災應變冒險式遊戲評量中概念的 LOG 2010/16/22 02:16:49 gotoScene(移動) c1-2-q 怎麼判斷需 要撤離雨量的標準? 無 2010/16/22 02:16:54 takeItem(拿取) c1-2-q c1-2-1 雨量累積圖 超過 350mm 2010/16/22 02:16:57 gotoScene(移動) C2(小林村) 接下來會不會繼續 下雨? 無

操 作 時 間

動 作

場景名稱

物件名稱

2010/17/22 02:17:05 gotoScene(移動) C3(小林村) 小林村會不會發生 土石流，怎麼判斷? 無 2010/17/22 02:17:09 takeItem(拿取) C3(小林村) c3-2本地是位於土 石流潛勢區必須馬 上撤離 2010/17/22 02:17:12 gotoScene(移動) C4(小林村) 你要怎樣撤離到 避難中心? 無 2010/17/22 02:17:14 takeItem(拿取) C4(小林村) c4-2 按照土石流防 災網避難地圖撤離 2010/17/22 02:17:17 gotoScene(移動) CA4(結局) 無 2010/17/22 02:17:46 takeItem(拿取) CA4 (探就行為診斷) CA4 成功躲過 土石流災害

4.2 科學探究樹之應用

莫拉克颱風應變評量是以科學探究樹評量模式為設計依據，使用知識工程實驗室所 開發的冒險式遊戲線上學習評量，結合颱風相關背景知識與應變能力等相關指標做為背 景。主要的教學目標:一、讓瞭解颱風會造成的主要災害。二、會收集有關颱風救災的主 要資訊。三、能夠正確判斷雨量累積圖、衛星雲圖的天氣資訊與標準。四、能夠針對天 氣的資訊，做救災應變的處理。五、會收集有關發生土石流與淹水等災害相關的資訊。 六、能夠在發生災害的時候，按照避難地圖逃到安全的地點。 根據教學目標設計，以颱風造成的災害種類土石流與洪水來區分為兩個情境，以去 年發生的莫拉克颱風為主要的事件，土石流則以小林村為主要情境，洪水則以林邊鄉為 主要的情境。土石流防災教育的學習設計，依據教學目標、概念圖與科學探究等相關指 標，發展颱風救災應變探究樹，利用劇情引導學生進行探索。洪水防災教育的學習設計， 所發展的颱風救災應變之科學探究樹則亦同。另外學生能透過反思發展後設認知，這些 科學探究表現亦與九年一貫課程所欲達成目標相符。 例 2.以土石流的災害為情境的設計，一共分為四個狀況如圖 9，是根據概念圖所設計的 狀況，每一個狀況代表所對應的概念是否可以正確學習與探究。以下為每個狀況所對應 的概念與評量設計： 狀況一：颱風帶來的雨量如何判斷所帶來的災害會有立即危險性與應變措施。主要是評 量學生在觀察颱風帶來很多的雨量時，是否譨夠收集中央氣象局的雨量累積圖， 並且根據雨量累積圖的雨量，判斷是否會發生嚴重的災害，對此採取撤離的應 變的措施。當學生想繼續留在原地的時候，亦有讓學生進行反思的問題，可以 讓學生回到採取撤離措施，若還是決定要繼續留在原地，則會有發生土石流造 成小林村被淹沒的結局，也可以知道學生無法判斷雨量累積圖資訊的迷思概 念。 狀況二：颱風所造成的天氣變化，如何觀察衛星雲圖，判斷天氣往後的變化。主要是評

區是否還會持續發生大雨機會，以至於發生土石流災情，若是選擇衛星雲圖與 雨量沒關係，亦有讓學生進行反思的問題，可以讓學生回到另一個選項，接著 進行探索，若還是選擇沒有關係，則會有發生土石流遭受埋沒的結局，可以知 道學生無法判斷衛星雲圖資訊的迷思概念。 狀況三：我所在的區域，如何判斷會不會發生土石流。主要是評量學生可以收集土石流 防災網的土石流潛勢區，並且根據土石流潛勢區的資訊，判斷學生所在的區域 是否會發生土石流。根據土石流潛勢區資訊，做出正確判斷可以進行下個狀況， 若認為還是不會發生土石流，亦有讓學生進行反思與誘答的問題，可以讓學生 回到另一個選項，接著進行探索，若還是選擇不會發生土石流，則會發生土石 流遭受埋沒的結局，可以知道學生無法判斷土石流潛勢區資訊的迷思概念。 狀況四：發生土石流時，應該如何安全逃離該地區。主要是評量學生可以收集土石流防 災網的各地避難地圖，並且根據避難地圖的資訊，逃離小林村，則會出現成功 逃離小林村的結局。若是認為要沿著溪流旁道路走，亦有讓學生進行反思與誘 答的問題，可以讓學生回到最後正確的結局，若還是選擇不會發生土石流，則 會發生土石流遭受埋沒的結局，可以知道學生無法利用正確的方式逃離小林村 的迷思概念。

圖 9 颱風救災應變之科學探究樹(土石流) 例 3 以洪水的災害為情境的設計，一共分為四個狀況如圖 10，也是根據概念圖所設計的 狀況，每一個狀況代表所對應的概念是否可以正確學習與探究。以下為每個狀況所對應 的概念： 狀況一：颱風帶來的雨量如何判斷所帶來的災害會有立即危險性與應變措施。主要是評 量學生在觀察颱風帶來很多的雨量時，是否譨夠收集中央氣象局的雨量累積圖，

並且根據雨量累積圖的雨量，判斷是否會發生嚴重的災害，對此採取撤離的應 變的措施。當學生想繼續留在原地的時候，亦有讓學生進行反思的問題，可以 讓學生回到採取撤離措施，若還是決定要繼續留在原地，則會有發生發生水災， 房屋遭受淹沒的結局，也可以知道學生無法判斷雨量累積圖資訊的迷思概念。 狀況二：颱風造成的天氣變化，如何利用衛星雲圖判斷天氣往後的變化。主要是評量學 生可以收集中央氣象局的衛星雲圖，並且根據衛星雲圖的資訊，判斷此地區是 否還會持續發生大雨機會，以至於發生土石流災情，若是選擇衛星雲圖與雨量 沒關係，亦有讓學生進行反思的問題，可以讓學生回到另一個選項，接著進行 探索，若還是選擇沒有關係，則會有發生遭受淹水的結局，可以知道學生無法 判斷衛星雲圖資訊的迷思概念。 狀況三：我所在的區域，如何判斷會不會發生淹水情況。主要評量學生可以收集水利署 防災資訊網的淹水警戒資訊與河川水位警戒區，根據防災資訊網的資訊，判斷 此區域是否會發生淹水情形，若是選擇不會發生淹水情形，亦有讓學生進行反 思的問題，可以讓學生回到另一個選項，接著進行探索，若還是選擇不用再撤 離，則會有發生家裡發生洪水你被大水沖走的結局，可以知道學生無法判斷防 災資訊網的資訊的迷思概念。 狀況四：發生淹水時，應該如何安全逃離該地區。主要評量學生可以根據各縣市的規畫 避難地圖撤離，若是選擇沿著大馬路撤離，亦有讓學生進行反思的問題，可以 讓學生回到另一個選項，接著進行探索，若還是選擇沿著大馬路撤離，則會有 發生在逃難中遇到淹水，導致受困的結局，可以知道學生未能了解如何安全撤 離的迷思概念。

本研究設計如何將科學探究樹的設計導入至冒險式遊戲線上平台主要流程： 一、設計任務腳本的主要理念有概念連結、探究活動、反思問題與結局呈現。 二、將劇情腳本編輯至冒險式遊戲平台規則如下：  建立所有需要使用的場景、物件圖片與文字。  將流程圖中的決策選項、問題與狀況順序性給與場景與物件編號。  問題與狀況建立為場景畫面，決策選項則建立為物件。 三、根據流程圖中的流程與編號關係，建立各決策選項之的關連。按照科學探究樹的因 果邏輯，設計物件與場景編號，便於連結冒險式平台的控制規則，有助於設計者 修改與編輯劇情關連列表，由設計者設定幾個學生可能在探究上的的歷程，當作 評量的依據，利用平台擷取學生的紀錄歷程，對照設定的歷程給予個人的診斷報 告書。 四、遊戲設計與評量，遊戲設計過程中，遇到各種狀況的設計，以移動場景的方式，可 以自由選擇進行探索。 評量診斷以各種狀況的探究歷程，為主要評量項目。 五、如果遇到修改任務腳本，一樣必須根據腳本建立新增或修改的場景、物件圖片與文 字，根據流程圖中的決策選項、調整問題與狀況順序性給與場景與物件編號，新 增或修改連結冒險式平台的控制規則。

第五章 颱風防災應變冒險式遊戲評量實作

本研究設計是利用颱風防災應變的科學探究樹，發展冒險式遊戲的任務腳本，做為 遊戲的內容，每個狀況都有對應的概念，任務腳本之間的狀況，也有概念的連結，形成 科學探究的行為，以利於分析颱風防災應變能力與評量學生的科學探究能力。所有的腳 本的狀況，亦有設計反思的問題，針對學生容易產生的迷思概念，給予問題可以驗證學 生是否了解此概念，也可以防止學生因為操作錯誤，回到正確的探索路徑。整個颱風防 災應變冒險式遊戲評量，在整個探索過程中，最後會根據你的探索路徑給予結局，並且 顯示出這個結局，以及所對應的科學探究診斷評量。 利用颱風防災應變科學探究知識概念圖，做為概念的的行為模式之紀錄，以科學 探究樹方式，做為設計評量因果邏輯的模式，在冒險式遊戲的線上學習平台架構下，設 計評量學生颱風救災應變能力的規則。按照科學探究樹的因果邏輯，設計編號，便於連 結冒險式平台的控制規則，讓老師根據學生的操作歷程，評量學生在颱風防災應變科學 探究能力與因果邏輯。

5.1 冒險式遊戲劇情腳本設計

利用颱風防災應變之科學探究樹的決策，依照颱風造成的主要災害，分為兩個情境 設計，由於兩個收集資料與災害的原因的探究行為是相同的，所以兩個情境的劇情腳本 設計，這個部份是相同的劇情，只有發生災害的應變，是不同的劇情設計。這兩個情境 各由一位不同的角色，導引學生做整個冒險式遊戲評量的科學探究，土石流的情境是模 擬一位住在小林村的村民，淹水的情境是模擬一位住在林邊鄉的村民，主要的背景是莫 拉克颱風造成的最嚴重災情的兩個地方，發生大雨的時候，應該如何收集資料，根據收 集的資料，判斷是否會發生嚴重的災害，遇到發生災害的時候，是否能夠針對災害，做 出對自己與家人安全最正確的應變措施。至於冒險式遊戲劇情腳本的設計，可以分為三 個區塊設計：

一、遊戲評量本身操作的設計： 應該先從遊戲說明開始進行，讓學生能夠了解，如何使用這套冒險式遊戲評 量，這樣才能讓學生容易的使用這套評量，也不會降低學生使用的意願。本研究 設計之遊戲評量，操作的部分，主要是兩個部份：一個是物件功能表，可以將游 標移在物件上使用滑鼠左鍵叫出物件的功能表如圖 15，目前使用的兩個功能為「拿 取」和「查看」，拿取功能主要用在拿取收集的資料以及選取這個物件，而查看 功能可以在訊息區顯示這個角色的想法或是收集資料的內容。另一個是場景功能 表，可以使用畫面下方的指令叫出場景的功能表如圖 11，目前都有使用到所有功 能，「我的物品」是可以隨時看到自己所收集的資訊，「移動」是可以到東、西、 南、北四個方向所設定的場景，這個地方的設計，是讓學生可以移動到各個狀況 的場景，以及隨時可以看到遊戲說明的地方，「觀察場景」是可以讓訊息區再次 顯示狀況與問題情景的內容，所有的取消則可以關掉功能表。 圖 11 遊戲場景指令使用畫面

接著設計腳色，讓學生容易與虛擬情境合為一體，模擬當時的情境，讓自己 能夠在不受任何實際災害威脅與最低成本下，獲取救災相關知識與經驗，將來面 對實際的災害發生，可以馬上展現自己所學習到的防災應變的能力。 二、遊戲的主要狀況與結局： 冒險式遊戲評量根據兩個情境，分別將主要狀況設計為四個，前兩個狀況在兩個情 境中是相同的，但是後面兩個狀況依據不同的災害，會有不同的應變措施，所以各自設 計了兩個不同的狀況。先就共同的狀況說明，狀況一：是一整天下大雨，都沒有停過， 怎麼辦?設計讓學生到中央氣象局收集雨量累積圖資訊，判斷災害會發生的機率，根據 災害發生的機率高低，採取相對應的應變措施。狀況二：接下來會不會繼續下雨?設計 讓學生到中央氣象局收集衛星雲圖資訊，判斷天氣的好壞，做好是否要撤離的準備。 另外兩個狀況分兩個情景說明，土石流災害的情境中，狀況三：小林村會不會發生 土石流，怎麼判斷?設計讓學生到土石流防災網收集土石流潛勢區與土石流警戒區資訊， 能夠正確判斷所在地的發生土石流的機率，進而決定應該採取的應變。狀況四：你要怎 樣撤離到避難中心?設計讓學生到土石流防災網收集該地區的避難地圖，根據避難地圖 做為正確的撤離資訊，安全的撤離至避難中心。淹水災害的情境中，狀況三：林邊鄉會 不會發生淹水，怎麼判斷?設計讓學生到水利署防災資訊網收集淹水警戒與河川水位警 戒區資訊，能夠正確判斷所在地的發生淹水的機率，進而決定應該採取的應變。狀況四： 你要怎樣撤離到避難中心?設計讓學生到縣市政府收集該地區的避難地圖，根據避難地 圖做為正確的撤離資訊，安全的撤離至避難中心。 在所有情境中的各種狀況設計，若是能夠按照正確的探究路徑，可以到狀況四的結 局，即為成功的結局，若是在其它狀況中因為走向錯誤的路徑，則會給與失敗的結局。 若是學生進行冒險式遊戲評量當中失敗，則需要再一次進行遊戲，完成所有正確的探 究。 三、狀況的問題情境： 在每個狀況中皆有設計問題情境，主要是讓學生在做冒險式遊戲評量時，能夠經由