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。

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.

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

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