淡江大學覺生紀念圖書館 (TKU Library)
進階搜尋


系統識別號 U0002-1707201818400600
中文論文名稱 發展國小自然科電學單元之遊戲教材
英文論文名稱 Developing Game-Based Learning Tools for an Elementary School Science Class on Electricity
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 教育科技學系碩士班
系所名稱(英) Department of Educational Technology
學年度 106
學期 2
出版年 107
研究生中文姓名 何佩潔
研究生英文姓名 Pei-Jie Ho
學號 605730174
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2018-06-19
論文頁數 125頁
口試委員 指導教授-王怡萱
委員-陳志洪
委員-徐新逸
中文關鍵字 數位遊戲式  設計本位研究法  電學概念  自然與生活科技課程 
英文關鍵字 Digital game-based learning  Design-Based Research Method  Electrical Study  Science and Technology class 
學科別分類 學科別社會科學教育學
中文摘要 在現代資訊爆炸的時代,數位遊戲結合教學教材能提升良好的課堂活動,同時,讓學習者在玩遊戲的過程中,達到與教學者之間的知識交流並提升學習動機和學習表現。本研究希望應用設計本位研究法設計輔助國小高年級自然科單元之學習教材,並瞭解開發教材開發過程和對學習者之學習影響。
本研究目的有三:1.探討運用設計本位研究法設計電學數位遊戲教材不同階段成果和歷程對國小高年級學習者之影響。2.探討設計本位研究法設計數位遊戲教材對國小高年級學習者學習成效之影響。3.探討國小高年級學習者對電學遊戲教材之滿意度。本篇論文採用設計本位研究法,分為兩個階段,需求評估和實驗階段,實驗階段共邀請77位學生參與,研究者依照不同實驗階段的回饋進行遊戲教材修改和再設計,首先,針對學習內容和遊戲機制做修改,加入麵包板的相關內容並增加故事動畫和引導方式。接著,再針對遊戲介面和遊戲機制進行修改,加入三個關卡描述、記錄學習者編號資料頁面、修改角色走路姿勢。
根據研究結果如下:1.運用設計本位研究法透過實際教學現場,發現學習者產生學習的困難點,以便設計遊戲教材,步驟清楚且能夠實際瞭解到教學者與學習者的需求,也能應付在教學現場發生之問題,有效地達到學習者之學習成效。2.在實際教學現場實施遊戲教材後有助於提升學習者電學概念之學習成效。3.在實際教學現場實施遊戲教材後有助於學習者提升對於遊戲教材滿意度。
英文摘要 In this era of information explosion, combining digital games with education appears to be not only effective in terms of enhancing in-class interaction, but also helpful in terms of facilitating the exchange of knowledge between teachers, as well as increasing children’s motivation and academic performance. The aim of this research is to apply the Design-Based Research Method (DBR) to design supportive learning tools for fifth- and sixth-grade science classes, and to understand how the development of the learning tools influences students’ study.
Three purposes of the research are described as follows. First, to discuss the development and achievement in different phases of designing game-based learning tools for the study of electricity, and to analyze their influence on fifth- and sixth-grade students. Second, to discuss what kind of influence applying the DBR method to the design of digital game-based learning tools will have on fifth- and sixth-grade students’ study. Third, to discuss fifth- and sixth-grade students’ satisfaction with the game-based learning tools designed for the study of electricity. This research adopted the DBR method and was divided into two phases—requirement analysis and testing. We conducted three tests in total and invited 77 students to participate. Game-based learning tools were modified and re-designed according to feedback after each study, and changes were mainly made to the content of learning, the interface of the game, and the game console. The content of learning and the game rules were modified based on analysis of the data gathered during the first test, and we added in Bread Version content, animation, and an introduction. The interface and the game system were modified according to the results of the second test. We added three levels to the game and a page containing students’ data, and modified how characters walk. We also observed the actual teaching process and immediately solved any problems. After compiling and analyzing the data, we promoted the tools to teachers.
The results of the research are as follows. Firstly, applying the DBR method to the actual teaching process helped students reach their learning goals effectively, as we were able to identify the difficulties students were facing, and designed game-based tools according to their needs by following clear steps. We also got to know the teachers’ needs, and helped deal with problems which occurred in the classroom. Second, utilizing game-based learning tools in practice helped enhance students’ understanding of electricity. Third, utilizing game-based learning tools in practice helped increase students’ satisfaction with the game-based learning tools.
論文目次 目次
目次 vii
表次 ix
圖次 xi
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 研究目的與待答問題 5
第四節 研究範圍與限制 6
第五節 名詞解釋 7
第二章 文獻探討 9
第一節 電學概念學習 9
第二節 數位遊戲式學習 14
第三節 設計本位研究法 23
第四節 小結 27
第三章 研究方法 28
第一節 研究架構與流程 28
第二節 研究對象與實驗流程 32
第三節 教材設計 36
第四節 研究工具 44
第五節 資料分析 48
第四章 研究結果與討論 49
第一節 遊戲教材設計發展歷程 49
第二節 電學概念學習成效分析 68
第三節 遊戲教材評估滿意度分析 79
第四節 綜合討論 88
第五章 結論與建議 91
第一節 研究結論 91
第二節 研究建議 93
參考文獻 95
中文文獻 95
英文文獻 99
附錄 103
附錄一 第一次實驗電學概念前後測 103
附錄二 第二、三次實驗電學概念前後測 106
附錄三 第一次實驗電學概念學習單 110
附錄四 第二、三次實驗電學概念學習單 117
附錄五 第一次實驗電學遊戲設計之滿意度問卷 119
附錄六 第二、三次實驗電學遊戲設計之滿意度問卷 121
附錄七 第一次實驗訪談大綱 124
附錄八 第二、三次實驗訪談大綱 125


表次
表2-1-1 電學概念教學相關研究 11
表2-2-1 數位遊戲式融入自然科相關研究 17
表2-2-2 數位遊戲學習運用在電學科目 21
表2-3-1 國外學者對設計本位研究法之定義 23
表3-2-1 各階段實驗人數 32
表3-2-2 各階段觀察員人數與被觀察人數 33
表3-3-1 數位遊戲學習活動設計表 37
表3-3-2 數位遊戲活動特性及功能設計 38
表3-3-3 教材內容與學習任務之關聯性 40
表3-4-1 第一次實驗問卷各分量表分配 46
表3-4-2 第二、三次實驗問卷各分量表分配 46
表3-5-1 分析資料表 48
表4-1-1 教學端需求 50
表4-1-2 第一次實驗結果-學習內容 52
表4-1-3 第一次實驗結果-遊戲介面 52
表4-1-4 第一次實驗結果-遊戲機制 53
表4-1-5 第一版教材問題之觀察發現與修改方向 54
表4-1-6 麵包板練習題類型 57
表4-1-7 第二次實驗結果-學習內容 60
表4-1-8 第二次實驗結果-遊戲介面 60
表4-1-9 第二次實驗結果-遊戲機制 61
表4-1-10 第二次教材問題之觀察發現與修改方向 62
表4-1-11 第三次實驗結果-學習內容 66
表4-1-12 第三次實驗結果-遊戲介面 66
表4-1-13 第三次實驗結果-遊戲機制 67
表4-1-14 第三次教材問題之觀察發現與修改方向 68
表4-2-1 第一次實驗電學概念學習成效描述性統計 69
表4-2-2 第一次實驗電學概念學習成效成對樣本t檢定 69
表4-2-3 第一次實驗學習單 69
表4-2-4 第一次實驗實作完成度 71
表4-2-5 第二次實驗電學概念學習成效描述性統計 72
表4-2-6 第二次實驗電學概念學習成效成對樣本t檢定 72
表4-2-7 第二次實驗學習單 72
表4-2-8 第二次實驗實作完成度 74
表4-2-9 第三次實驗電學概念學習成效描述性統計 75
表4-2-10 第三次實驗電學概念學習成效成對樣本t檢定 75
表4-2-11 第三次實驗學習單 75
表4-2-12 第三次實驗實作完成度 77
表4-2-13 質化訪談 78
表4-3-1 第一次實驗整體評價描述性統計分析結果 80
表4-3-2 第一次實驗可玩性與可用性描述性統計分析結果 80
表4-3-3 第一次實驗可遊戲性描述性統計分析結果 81
表4-3-4 第一次實驗故事情節描述性統計分析結果 82
表4-3-5 第二、三次實驗學習內容描述性統計和獨立t檢定分析結果 83
表4-3-6 第二、三次實驗滿意度描述性統計和獨立t檢定分析結果 84
表4-3-7 第二、三次實驗遊戲介面與機制描述性統計和獨立t檢定分析結果 86
表4-3-8 遊戲教材滿意度質化訪談 87

圖次
圖3-1-1 研究設計架構圖 28
圖3-1-2 研究流程圖 31
圖3-2-1 實驗流程圖 35
圖3-3-1 遊戲教材流程圖 39
圖3-4-1 學習單內容 42
圖3-4-2 學習單實作學習任務 43
圖4-1-1 第一版的遊戲架構圖 51
圖4-1-2 第二版的遊戲架構圖 55
圖4-1-3 麵包板的影片介紹 56
圖4-1-4 總測驗關卡的介紹 58
圖4-1-5 各關卡回饋 58
圖4-1-6 引導和結尾動畫 58
圖4-1-7 NPC的修改畫面 59
圖4-1-8 前導影片關卡介紹 63
圖4-1-9 輸入編號畫面 63
圖4-1-10 大地圖箭頭引導 63
圖4-1-11 技能關卡箭頭引導 64
圖4-1-12 新增回上一題按鈕 64
圖4-1-13 新增下一題按鈕閃爍 65
圖4-1-14 角色走路狀態 65
圖4-4-1 遊戲設計修改階段 89
參考文獻 王嘉禧(2011)。蝴蝶虛擬飼養遊戲融入國小自然科教學之設計與研究-以[昆蟲的一生] 單元為例。國立新竹教育大學資訊科學研究所碩士論文,新竹市。
林靜雯、邱美虹(2009)。探究學生串聯電路認知特徵演化歷程之跨年級研究。教育科學研究期刊2009,54(4),139-170。
邱寶萱(2014)。遊戲式探究學習模式與學習型態對國小生外來種生物概念學習之影響(未出版之博士論文)。國立臺灣師範大學資訊教育研究所碩士論文,臺北市。
柯兆欣(2011)。競賽式遊戲學習系統導入國中自然與生活科技領域之研究。臺北科技大學技術及職業教育研究所碩士論文,臺北市。
柯智仁(2014)。數位遊戲教學對國小六年級學童學習「電力與節能」之影響。國立臺北教育大學自然科學教育學系學位論文,臺北市。
張韶宸、陳志鴻、李欣諭、黃國禎(2016)。結合概念圖與遊戲策略對國小學童自然科行動學習成效之影響。Workshop Proceedings of the 20th Global Chinese Conference on Computers in Education 2016,145-152。
張宏嘉(2002),國小學童學習電學可能產生之迷思概念探討,台北縣五華國小教師進修研究論文。
許瑛昭、莊福泰、林祖強(2012)。解析設計研究法的架構與實施:以科學教育研究為例。教育科學研究期刊2012,57(1),1-27。
許雅雁(2012)。數位遊戲式輔助教學對八年級學童科學態度和學習動機之影響初探─以「大氣壓力」單元為例。國立臺北教育大學理學院數位科技設 計學系玩具與遊戲設計碩士班碩士論文,臺北市。
施佳君(2012)。發展國小高年級加減混合運算數位化教學方案歷程之研究。國立臺北教育大學理學院數學暨資訊教育學系碩士論文,臺北市。
教育部(2008)。國民中小學九年一貫課程綱要。取自http://teach.eje.edu.tw/9CC2/9cc_97.php?login_type=1&header
曾虹瑋(2016)。數位遊戲式學習對於輔助學生自然與生活科技領域之學習成效與學習態度之研究。中興大學資訊管理學系所碩士論文,臺中市。
曾耀霆(1999)。國小學生電學概念之研究。國科會專題研究成果報告,NSC88-2511-S153-009。
楊文金(1993)。多重現實與電學概念理解研究。科學教育學刊,1(2),135-160。
楊明獻(2010)。改進國中理化課程教學-以「電壓與電流」單元為例。科學教育月刊2010,328期,29 - 44。
楊智強、洪振方、林日宗(2015)。運用不同電子元件教學探討電流方向心智模型之改變-以四年級學習者補救教學為例。課程與教學季刊2015,18(2),169-200。
陳建達(2012)。探討融入數位遊戲學習在國小五年級學童『全球暖化與節能減碳』概念學習成效之研究(未出版之博士論文)。國立台北教育大學理學院自然科學教育學系研究所碩士論文,臺北市。
陳龍川(1992),花蓮師院學習者簡單直流電路迷思概念類型及其分布調查,花蓮數理教育學報,第1期,65-80。
陳義勳(2006)。國小五年級學習者電學概念改變之研究-以南港地區某國小為例。科學教育研究與發展,2006專刊,43-60。
陳義勳(2010)。國小自然與生活科技教學學習與評鑑。台北市:五南圖書出版公司。
侯世榮(2013)。遊戲式教學應用於國小六年級自然科教學之研究-以聲音與樂器單元為例。大葉大學管理學院碩士在職專班碩士論文。彰化縣。
楊國源(2009)。以RPG設計軟體應用於國小自然科教材之研究。康寧大學資訊傳播研究所碩士論文。台南市。
廖家瑜、連啟瑞、盧玉玲(2013)。國小學童月亮數位遊戲學習之發展與學習成效之評估。科學教育學刊,21卷3期,P317 - 344。
鄭介豪(2015)。遊戲式學習系統建置與教學成效分析: 以國小自然科學之教學應用為例。國立屏東大學資訊科學系碩士班碩士論文。屏東縣。
趙靖怡(2013)。探究式數位遊戲與學習風格對國小學習者地震防災學習之影響(未出版之博士論文)。國立臺灣師範大學資訊教育研究所碩士論文,臺北市。
謝甫宜、洪振方(2009)。遊戲理解科學教學模式與教學反思。屏東教育大學學報,33,233-266。
翁穎哲、譚克平(2008)。設計研究法簡介及其在教育研究的應用範例。科學教育月刊2008年,04月,307期,15-30
鐘建坪(2010)。引導式建模探究教學架構初探。科學教育月刊2010年,05月,328期,2-18。

Ang, C.S., Avni, E. & Zaphiris, P. (2008). Linking pedagogical theory of computer games to their usability. International Journal on E-Learning,7(3), 533-558.
Annetta, L. (2012). Learning science through video games and simulations. Science Education, 96(3), 566-568.
Anderson, T., & Shattuck, J. (2012). Design-based research: A decade of progress in education research? Educational Researcher, 41, 16-25.
Barab, S., & Squire, K. (2004). Design-based research: Putting a stake in the ground. Journal of the Learning Sciences, 13(1), 1-14.
Baroody, A. J. (1987). Children's mathematical thinking: A developmental framework for preschool, primary, and special education teachers. New York, NY, US: Teachers College Press.
Bell, R., L. Smetana, and I. Binns. (2005). Simplifying Inquiry Instruction- Assessing the Inquiry Level of Classroom Activities. The Science Teacher, 72(7), 30-34.
Brown, A. L. (1992). Design experiments : Theoretical and methodological challenges in creating complex interventions in classroom settings. The Journal of the Learning Sciences, 2 (2), 141-175.
Collins, A., Joseph, D., & Bielaczyc, K. (2004 ). Design research: Theoretical and methodological issues. The Journal of the Instructional Sciences, 13(1), 15-42.
Design-Based Research Collective (2003). Design-based research: An emerging paradigm for educational inquiry. Educational Researcher, 32(1), 5-8.
Demircioglu, H., Demircioglu, G., & Calik, M. (2009). Investigating the effectiveness of storylines embedded within a context-based approach: The case for the Periodic Table. Chemistry Education Research and Practice, 10(3), 241-249.
Federation of American Scientists (2006).Summit on educational games: Harnessing the power of video games for learning. Washington, D.C: Federation of American Scientist.
Fujita-Stank, P.J. & Thompson, J.A.(1994). The effects of motivation and classroom environment on the satisfaction of noncredit continuing education student. ERIC Document Reproduction Service No. ED :3730646.
Garris, R., Ahlers, R., & Driskell, J. E. (2002). Games,motivation,and learning: A research and practice model. Simulation & Gaming, 33(4), 441-467.
Hogle, J. G. (1996). Considering Games as Cognitive Tools: In Search of Effective Edutainment, in University of Georgia Department of Instructional Technology. Neville, D. O. (2010). Structuring Narrative in 3D Digital Game ‐Based Learning Environments to Support Second Language Acquisition. Foreign Language Annals, 43(3), 446-469.
Apter, M. J. & Kerr, J. H. (1993). Adult Play: A Reversal Theory Approach. The Journal of Mind and Behavior. 14(1), 81-83.
Lepper, M. R. & Malone, T. W. (1987). Intrinsic motivation and instructional effectiveness in computer-based education. Aptitude, learning, and instruction. 3, 255-286.
Arnold, M. & Millar, R. (1987). Being constructive: An alternative approach to the teaching of introductory ideas in electricity. Journal International Journal of Science Education, 9(5), 553-563.
Kim, B., Park, H. & Baek, Y. (2009). Not just fun, but serious strategies: Using meta-cognitive strategies in game-based learning. Computers & Education, 52(4), 800-810.
Prensky, M. (2001). Digital game-based learning. New York: McGraw-Hill.
Pines, A. L. & West, L. H. T. (1986). Conceptual understanding and science learning: An interpretation of research within a sources-of-knowledge framework. Science Education, 70(5), 583-604.
Tsai, F. -H., Yu, K. -C., & Hsiao, H. -S. (2012). Exploring the Factors Influencing Learning Effectiveness in Digital Game-based Learning. Educational Technology & Society, 15(3), 240-250.
Erhel, S. & Jamet, E. (2013). Digital game-based learning: Impact of instructions and feedback on motivation and learning effectiveness. Computers & Education, 67, 156-167.
Shavelson, R. J., Phillips, D. C., Towne, L., & Feuer, M. J. (2003). On the science of education design studies. Educational Researcher, 32 (1), 25-28.
Wang, F., & Hannafin, M. J. (2005). Design-based research and technology-enhanced learning environments. Educational Technology Research and Development, 53(4), 5-23.
Windschitl, M. (2003). Inquiry projects in science teacher education: What can investigative experiences reveal about teacher thinking and eventual classroom practice. Science Education, 87(1), 112-143.
Wu, W. H., Chiou, W. B., Kao, H. Y., Hu, C. H., & Huang, S. H. (2012). Re-exploring game -assisted learning research: The perspective of learning theoretical bases. Computers & Education, 59(4), 1153-1161.
論文使用權限
  • 同意紙本無償授權給館內讀者為學術之目的重製使用,於2023-07-24公開。
  • 同意授權瀏覽/列印電子全文服務,於2023-07-24起公開。


  • 若您有任何疑問,請與我們聯絡!
    圖書館: 請來電 (02)2621-5656 轉 2486 或 來信