本研究的主要研究動機所在基於研究背景與研究動機, 本研究欲先發展數位教學遊戲之設計方式, 並將該設計方式運用於自製數位教學遊戲, 藉由眼球軌跡追蹤儀進行歷程檔案的資料蒐集, 將研究的資料分析結果來驗證此教學遊戲之設計方式經由本研究結果可以提供未來在遊戲教學設計時的參考與指引, 設計出可以吸引學童

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蔓槐喻
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1 透過遊戲特性探討數位教學遊戲對學童之專注力影響孫培真國立高雄師範大學黃柏齊國立高雄師範大學林永紹國立高雄師範大學摘要隨著遊戲式學習的發展快速, 許多研究顯示透過遊戲式學習可以提升學童的學習動機與學習興趣進而提高學習成效, 但特別針對學童並設計出能夠吸引他們的喜歡遊戲式學習之研究則相對缺乏本研究以遊戲特性中的規則目標暨奇幻性質為例, 設計與開發出數位教學遊戲, 透過眼球軌跡追蹤儀器分析學習者的學習歷程, 瞭解學習者在遊戲式學習中的學習成效及專注程度, 並藉由分析結果來探討數位教學遊戲之設計與開發研究結果顯示, 在教學遊戲裡融入即時回饋機制及過關密技, 這些具有規則目標的遊戲特性, 能有效吸引學習者的注意力 ; 此外創造出能夠吸引學習者的場景, 來增加具有奇幻的遊戲特性, 也能引發學習者的動機經由本研究結果可以提供未來在遊戲教學設計時的參考與指引, 設計出可以吸引學童的遊戲式學習系統關鍵詞 : 遊戲式學習遊戲設計遊戲特性壹.緒論過去遊戲在我們生活一直扮演相當重要的角色, 在教育與學習中亦是如此 Ebner 整理過去學者對於遊戲的相關理論與研究, 提到數位遊戲是兒童認知發展和社會進程的重要組成部分 [1] 普遍的教育學者強調遊戲對學童的學習有許多的助益, 應被融入教學中, 透過遊戲結合教材的方式可克服教室中枯燥的學習, 因此關於遊戲式學習的研究, 大多皆以學生為例, 研究結果也都顯示透過遊戲式學習其學習成效優於傳統授課的方式 [2] [3] 即便遊戲式學習的進步快速, 但沒有適當的遊戲設計方法來吸引學習者的興趣, 學習者如何能有良好的遊戲式學習體驗然而大多關於遊戲式學習的研究, 多是研究者依據研究目的將設計好的教學遊戲對學習者進行教學研究, 鮮少從學生的角度出發探討如何將遊戲好玩特性設計至數位教學遊戲, 使數位教學遊戲具有能引發學習者動機的特色因此部分學者開始探討玩家為何會轉換遊戲 [4], Leddo 則發現到學生不喜歡教育遊戲的主因是這些被稱作教育遊戲的遊戲並沒有具備遊戲好玩因素 [5], 而相關文獻很少從遊戲特性角度去探討遊戲持續行為的影響因素 [6][7] 因此探討如何設計能使學習者有效學習數位教學遊戲即

2 本研究的主要研究動機所在基於研究背景與研究動機, 本研究欲先發展數位教學遊戲之設計方式, 並將該設計方式運用於自製數位教學遊戲, 藉由眼球軌跡追蹤儀進行歷程檔案的資料蒐集, 將研究的資料分析結果來驗證此教學遊戲之設計方式經由本研究結果可以提供未來在遊戲教學設計時的參考與指引, 設計出可以吸引學童的遊戲式學習系統一.遊戲式學習貳.文獻探討過去學者提及數位遊戲不僅代表了社會的進程, 同時也是兒童認知發展的重要一環 [8][9] 研究指出以數位遊戲為基礎的電腦遊戲相較於普通的電腦輔助教學, 更能有效的促進兒童的認知學習, 並且幫助還能兒童在透過數位遊戲的過程中發現更多解決問題的方式, 以增進問題解決能力 [2] 教育學者普遍認為電腦遊戲具有很強的吸引力 [10] 透過電腦教育遊戲可以提高學生的學習興趣, 並進一步提高他們的學習動機 [11][12][13] 因此關於遊戲式學習的相關議題不僅受到教育界學者的重視, 同時也被廣泛應用於各種學科的實驗研究中, 如數學 [14][15] 自然科學 [16] 社會科學 [17][18] 地理 [19] 語言 [20] 空間概念 [2] 二.遊戲好玩特性隨著遊戲式學習的蓬勃發展, 教學遊戲的設計技巧更顯得重要過去多數的研究是針對教學內容設計成教學遊戲, 鮮少從玩家的角度探討如何設計能吸引玩家以滿足玩家的玩樂需求 Malone & Lepper 提及個人的內在動機是在遊戲設計時最需要考慮的因素, 並認為內在動機是由四個遊戲特性所組成 [21] Garris 根據過去的相關研究並整理出了六項遊戲好玩特性, 奇幻性 (fantasy) 規則 / 目標 (rules/goals) 感官刺激 (sensory stimuli) 挑戰性 (challenge) 神秘性 (mystery) 控制權 (control)[22] 同時也針對了這六項遊戲特性作出進一步的定義挑戰性 (challenge) : 使用者可望的最佳程度挑戰, 不能太過簡單或是困難奇幻性 (fantasy): 一種與現實分隔, 讓使用者在部分不真實的經驗產生互動好奇心 (curiosity): 好奇心是來自於個人, 並且能驅動學習感官好奇指的是對新穎感引起興趣, 而認知好奇是指對於現存知識中所缺少的知識感到興趣感官刺激 (sensory stimuli): 在遊戲世界中體驗到不同於現實世界的感知, 而遊戲中不曾或很少感受過的音效動態圖形等感官刺激, 可以有效的吸引玩家注意規則 / 目標 (rules/goals): 規則指的是在遊戲內部的時間與空間中的限制, 這些規則描述了遊戲當中的目的, 規則與目標必須要盡可能的明確當回饋沒有達到以確立的目標時, 個人會企圖縮減之間的差距控制權 (control) : 控制是指行使權力有能力管理或是控制某些事物遊戲能夠喚起個人的控制, 當使用者遵循去選擇策略活動的直接管理能夠做出決定直接影響結果本研究根據上述以玩家的角度為出發點, 藉由遊戲特性中的規則目標暨奇幻性質為例, 設計與開發出數位教學遊戲, 藉此提升學習者的學習興趣與學習動機

3 參.數位遊戲式學習系統開發本研究之遊戲式學習系統以 Adobe Flash 及 Action Script 3 程式語言進行開發, 採用市面常見射擊遊戲架構結合數學教材設計而成, 學習者毋須額外練習即可輕鬆掌握遊戲技巧, 透過個人電腦即可進行遊戲式學習本遊戲式學習的教學教材為國中一年級數學課程認識負數概念為確保本研究的實驗品質, 盡可能降低外在變數的干擾, 在教材分量的比重上, 藉由詢問相關領域專家來估算高年級學生學習此份教材的學習狀況而根據專家建議結果的指出, 對於國小高年級生學習此份教材需花六分鐘同時透過某國小數學老師實測一個班級的結果也顯示大多數國小高年級學童平均會花費六分鐘來學習此份教材在遊戲的設計上, 採用教材融入遊戲中, 使受測者進行九分鐘的遊戲式學習為了提升學童對於數位教學遊戲的動機及興趣, 在遊戲的場景設計上, 有別以往的藍天白雲的背景及傳統飛機造型, 本研究採用了具有萬聖節特色的場景加上充滿神秘風采的蝙蝠, 來增加遊戲中的奇幻性其二有別於傳統教學遊戲的教學內容呈現方式, 本研究藉由學童喜歡獲勝的特性在遊戲過程中加入可以提昇答題數量的過關秘技來將教材與遊戲作結合, 使學童為了獲得高分而將注意力放置在教學內容中整個遊戲過程中, 遊戲畫面上方也會有即時答題正確量的回饋機制及答案小提示, 透過這些設計技巧都能使遊戲具有規則目標的特性, 藉此增強學童持續遊玩教學遊戲的興趣與動機肆.實驗設計一.研究對象研究對象包括台灣高雄市某所小學高年級的學生, 共十五名學生自願參加了這項研究二.研究工具本研究之研究工具, 可分為兩個部分, 問卷及眼動儀前者用來探討學生的學習成效, 透過傳統的前後測問卷評量學生在遊戲式學習後學習成效有無顯著提升, 藉此探討本研究之假設, 透過遊戲特性融入至教學遊戲裡是否能提升學童的學習成效後者用來探討學生在遊戲式學習過程中的眼動情形, 進一步的衡量受測者的專心程度, 透過先進科技的眼動儀取代傳統的問卷能夠更直接的了解學生在遊戲式學習中生理與心理最直接的反應因此本研究的在研究工具上的運用可分為三個部分, 實驗開始前的前測問卷實驗時記錄受測者眼動情形的眼動儀及後測問卷本研究使用眼動儀測量小學生進行遊戲式學習時的眼動情形受試者不必配帶任何護目鏡電線或其它感測裝置實驗進行除了使用系統去測量眼球運動之外, 本研究透過此系統得到的眼動資料, 並進行後續的資料分析與輸出而本研究使用之分析系統後續可針對靜態圖像 (Image) 網頁 ( Web) 以及動態影像 (Video) 等不同素材進行眼動實驗操作, 本研究之實驗素材以動態影像形式呈現, 使用眼動儀分析系統中應用程式 (Application) 的設定去分析三.實驗過程

4 參與實驗受測學生主要目的為學習認識正負數此教材出自於國中一年級上學習數學課程, 為確保受測者在參與實驗前皆未學習過此單元在實驗前, 先以問卷方式詢問受測者是否學過此教材在班上數學的成績, 同意參加本次實驗的學生, 共十五人在實驗開始前, 受測者將先完成一份基本資料填寫以及前測問卷前測內容為本次實驗的數學教材題目, 共十題, 目的為了解學生對於此份教材的認知及用來與後測問卷進行比較了解學生學習成效完成基本資料填寫及前測問卷之受測者, 在執行任務前將先進行眼動儀的校正, 操作員操控眼動儀擷取受測者眼球位置, 直到儀器擷取到受測者瞳孔完成校正, 在此過程將會淘汰瞳孔無法備儀器擷取之受測者完成眼動儀眼球校正者, 便直接透過本研究所製作的教學遊戲進行遊戲式學習, 實驗流程共九分鐘完成學習活動後, 離開眼動儀儀器, 接受後測問卷來衡量他們的學習成效, 才算完成本次實驗伍.分析與討論一.學習成效分析由十五位參與實驗的受測者分別在前測評量及後測評量兩階段學習成效測驗之結果來看 ( 表 1), 整體來看受測者之後測分數皆高於前測分數, 將兩階段成績以獨立樣本 t 檢定 (t-test) 進行檢核後發現, 學生在前後測之學習成效表現則呈現顯著差異之情形 (p <.05), 可看出後測平均分數顯著優於前測顯示從學童的角度, 透過遊戲好玩特性來設計數位教學遊戲能有效提高學生的學習成效表 1. 前後測學習成效比較敘述統計與比較結果組別平均數標準差 f p 前測評量 * 後測評量二.學習專注度分析 - 熱區圖與軌跡圖為了觀察受測者在遊戲式學習的專注度, 並探討藉由過關秘技的方式凸顯規則目標的遊戲好玩特性是否能使受測者將注意力集中在教材上, 因此我們分析了過關秘技的整個螢幕熱區圖及軌跡圖熱區圖係指從個人的總注視在螢幕上持續時間變化的顏色反映紅色或橙色斑點代表地方參與者已累計總注視時間較長, 而藍色代表參與者的地方已累計總注視時間較短由熱區圖 ( 圖一 ) 可以看出受測者在遊戲式學習的過程中花費大量時間在注視過關秘技裡的教學內容軌跡圖係指透過數字由少至多將個人在時間內眼球所掃過的視角軌跡, 分別記錄下來由軌跡圖 ( 圖二 ) 結果顯示受測者花費大量時間在過關秘技的過程中, 眼球軌跡是有在教學內容的文字上徘徊, 綜合以上熱區圖與軌跡圖的眼動記錄均呈現出受測者在遊戲式學習的過程中是有專注在看本教學教材

5 圖 1. 熱區圖圖 2. 軌跡圖陸.結論與建議透過觀察受試者的眼球運動是一種直接獲得受試者學習歷程的直接證據數位遊戲是一個非常吸引人的高互動媒體, 讓為數眾多的學生, 不論是大學生中學生甚者是小學生投注許多的時間在遊戲上本研究透過遊戲特性, 探討數位教學遊戲開發設計, 利用自行開發之數位教學遊戲於國小學童上, 希望學習者在遊戲式學習過程中保持專注, 並提升對數位教學遊戲的樂趣研究結果顯示 (1) 利用本數位教學遊戲於國小學童學習數學未知的單元上, 可有效提昇學習者之學習成效 (2) 在學習歷程方面, 本研究在數位教學遊戲裡融入即時回饋機制及過關密技, 這些具有規則目標的遊戲特性, 能有效吸引學習者的注意力 ; 此外創造出能夠吸引學習者的場景, 來增加具有奇幻的遊戲特性, 也能引發學習者的動機總結以上結果, 數位教學遊戲開發策略應首著重遊戲特性與教材的結合, 針對學童喜歡的遊戲特性進行設計, 以迅速提升學童對數位教學遊戲的動機及興趣依據本研究之發展歷程及發現, 研究者提出以下建議供以未來相關研究方向之參考, 其一, 鑑於本遊戲學習系統對於國小學童有顯著之效果外, 未來相關研究人員可關切如何適用於其他年齡層學習群眾之遊戲學習模式議題 ; 其二, 本研究僅針對國中認識正負數單元進行實驗探究, 在數學科各單元特性相異的情況下, 本研究結果對整體數學科之推論上未免偏頗, 是故建議未來之研究可以完整數學科內涵進行橫向縱向整合, 得提供學習者更為廣泛且連貫之概念學習以遊戲設計者的立場而言, 數位教學遊戲可將較生硬的教學教材, 藉由融入在有趣的遊戲裡透過遊戲本身提供的奇幻性目標規則感官影音神秘性挑戰感控制權等特性, 使學習者體驗著有趣的學習歷程, 進而提昇其學習成效, 是本研究期許之最終目標

6 柒.參考文獻 [1] Ebner, M. and Holzinger, A. Successful Implementation of User-Centered Game Based Learning in Higher Education: An Example from Civil Engineering Computers and Education, (49:3), pp: , 2007 [2] Hwang, G. J, Wu, P. H., Chen, C. C., An online game approach for improving students learning performance in web-based problem-solving activities. Computers & Education, 59, , 2012 [3] Hung, P. H., Hwang, G. J., Lee, Y. H., Su, I. H., A cognitive component analysis approach for developing game-based spatial learning tools. Computers & Education, 59, , 2012 [4] Hou, C.Y., Chen, C.C., Chen, H.G. and Chen, Y.C., Migrating to new virtual space: exploring online game switching through demographic migration theory, Proceedings of Hawaii International Conference on Systems Sciences, Hawaii, Jan,2009 [5] J. Leddo, An intelligent tutoring game to teach scientific reasoning, Journal of Instruction Delivery Systems, 10 (4), pp , 1996 [6] Sherry, J., Lucas, L., Greenberg, K.B.S. and Lachlan, K., Video game uses and gratifications as predictors of use and game preference, Proceedings of Mass Communication Division, International Communication Association Annual Convention, San Diego, CA, 2003 [7] Wang, C.K.J., Khoo, A., Liu, W.C. and Divaharan, S., Passion and intrinsic motivation in digital gaming, Cyber Psychology and Behavior, Vol. 11, No. 1, pp , 2008 [8] Kim, B., Park, H., & Baek, Y., Not just fun, but serious strategies: using meta-cognitive strategies in game-based learning., Computers & Education, 52(4), ,2009 [9] Yien, J. M., Hung, C. M., Hwang, G. J., & Lin, Y. C., A game-based learning approach to improving students learning achievements in a nutrition course., Turkish Online Journal of Educational Technology, 10(2), 1 10, 2011 [10] Griffiths, M. D., & Davies, M. N. O., Excessive online computer gaming: implications for education., Journal of Computer Assisted Learning, 18, (2002) [11] Burguillo, J. C., Using game theory and competition-based learning to stimulate student motivation and performance., Computers & Education, 55(2), ,2010 [12] Dickey, M. D., Murder on Grimm Isle: the impact of game narrative design in an educational game-based learning environment. British Journal of Educational

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六到八歲兒童, 設計並發展一套以 van Hiele 幾何思考層次理論為基礎的悅趣化學習數位教材, 取名為米德玩形狀, 同時探討低年級學童在使用本數位教材之後, 在平面幾何的

六到八歲兒童, 設計並發展一套以 van Hiele 幾何思考層次理論為基礎的悅趣化學習數位教材, 取名為米德玩形狀, 同時探討低年級學童在使用本數位教材之後, 在平面幾何的應用悅趣化數位教材於國小學童平面幾何學習成效之研究 Using a Game-Based Learning Courseware to Study the Learning Effects on Plane Geometry of Elementary Students 范丙林 1 王學武 1* 李家瑩 2 1 巫家瑜 1 Department