本研究藉由使用性測試來評估現有遊戲式物理學習App之介面設計與操作流程，透過文獻中發現遊戲式學習的發展潛力及使用性日趨重要的研究議題，探討並歸納使用者對於遊戲式物理學習App的期待與使用經驗，最後提出介面改善建議，提供未來遊戲式數位學習開發廠商參考，希望能夠有效地設計遊戲式物理學習App，進而幫助學習者在使用數位教材時能有更好的學習效果。
在本研究使用「3D互動虛擬實驗室」（徐新逸&周雲虎，2012）中的三款遊戲式物理學習App作為研究標的。研究方法採用使用性測試、問卷與訪談，研究對象為三位使用性專家與三十名國高中學生，分別進行啟發式評鑑與任務測試，並在任務前後進行訪談，分析並探討使用者的期待、經驗為何以及遊戲式物理學習App之介面問題為何，歸納遊戲式物理學習App介面設計之建議。
本研究得到的結論有：
一、使用者對於使用遊戲式物理學習App來學習物理抱持著正面的看法，但也有抱持否定的看法，必須謹慎地思考是否適宜使用此學習方式，以免產生反效果。
二、遊戲式物理學習App設計必須考量系統與使用者認知之間的差距，以及思考如何維持使用者對於遊戲式物理學習App的學習動機。 
三、經由使用者與專家測試結果，歸納出遊戲式物理學習App軟體須修正支建議重點，以便有較佳的使用效能。建議重點如下：增加教學目標、主動說明操作方式、適時適當的提示與回饋、文字及圖像以使用者熟悉的語言及概念呈現、使用者遭遇困難時給予協助、降低系統錯誤率、凸顯重要的圖像與內容、提供簡捷的操作步驟、提供控制遊戲進度的自由、直覺的操作設計、支援多種解析度。

The study aims to investigate the effects of the usability test on the interface design and operating procedures of the digital game-based application in learning physics. Also the study summarizes users’ expectations and experiences of the digital game-based application in learning physics. In the final analysis, the study will give recommendations of the interface improvement to the developers for helping learners to enjoy more decent learning effect. 
The study took digital game-based applications of the 3D virtual laboratory project (Shyu & Chou, 2012) as research tools. The subjects were three experts in the field of the usability and thirty students who receive the secondary education and senior secondary education in Taiwan. The subjects took the usability test and filled in the questionnaire, also they finished the interview for compiling statistics and investigating results. The researcher conducted the heuristic evaluation and the usability tasks, giving interview to the subjects before and after the usability test as well. Last, the expectations, experiences and recommendations of digital game-based application in learning physics would be investigated and analyzed to refine the interface design and operating procedures of the digital game-based application in learning physics.
The conclusions of this study were summarized in the following:
1.The users took both convinced and unconvinced points of view toward the digital game-based application in learning physics. In view of this, there is a need for the researchers and the developers to ruminate that whether the students should take the application to learn or not since the counter-effect may be occurred. 
2.The designers of digital game-based application must consider the differences between the system and the perception of the users, also the rumination toward the persistence of learning motivations on digital game-based application in learning physics should be taken as well.
3.There is a need for the refinements of 3D virtual laboratory’s digital game-based application in learning physics, including teaching objectives, the initiatively explanation  on system to the operation of game, the timely and appropriate provision of tips and feedbacks, familiar languages and concepts which are presented in text and graphics to the users, proper assistances when the users encounter difficulties. Furthermore, the developers should reduce system errors, highlighting the important images and contents, providing a simple operating procedure, enabling the users to control the progress of the game at their pleasure, providing intuitive operation design, and supporting various resolutions on system.

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　研究目的與問題 4
第三節　研究範圍與限制 5
第四節　名詞釋義 6
第二章　文獻探討 8
第一節　基礎物理 8
第二節　遊戲式數位學習 12
第三節　使用性 17
第三章　研究方法與設計 25
第一節　研究流程 25
第二節　研究方法 26
第三節　研究對象 27
第四節　研究標的 29
第五節　研究工具 39
第六節　資料分析與處理 40
第四章　研究結果與討論 41
第一節　任務前之期待 41
第二節　任務後之經驗 44
第三節　遊戲式物理學習App之介面改善建議 97
第五章　結論與建議 121
第一節　研究結論 121
第二節　研究建議 126
參考文獻 129
附錄一　專家使用性檢核表 136
附錄二　遊戲式物理學習App訪談 145
附錄三　遊戲式物理學習App使用性任務 147

表次 
表2-2-1遊戲類型與適合學習內容                                                                        13
表2-2-2國內遊戲式數位學習與自然科學領域學習相關之研究                        16
表3-3-1專家名單與背景相關經驗                                                                        27
表4-1-1一般受試者任務前訪談問題一                                                                41
表4-1-2一般受試者任務前訪談問題二                                                                42
表4-2-1Newton Rabbit專家使用性檢核表結果                                                   44
表4-2-2Newton Rabbit系統狀態的可見性之平均分數與標準差                       45
表4-2-3Newton Rabbit系統與真實世界的關聯程度之平均分數與標準差       47
表4-2-4Newton Rabbit防範錯誤之平均分數與標準差                                       49
表4-2-5Newton Rabbit使用辨認比回想更佳之平均分數與標準差                   51
表4-2-6Newton Rabbit美感及極簡設計之平均分數與標準差                           52
表4-2-7Newton Rabbit技巧之平均分數與標準差                                               54
表4-2-8Newton Rabbit使用者愉悅及充滿尊重的互動之平均分數與標準差   55
表4-2-9Newton Rabbit使用者控制和自由之平均分數與標準差                       56
表4-2-10Newton Rabbit受試者任務難易度回饋與完成率                                 57
表4-2-11Newton Rabbit一般受試者任務後訪談                                                 58
表4-2-12Newton Rabbit之問題整理                                                                     60
表4-2-13Super Balance專家使用性檢核表結果                                                  63
表4-2-14Super Balance系統狀態的可見性之平均分數與標準差                      64
表4-2-15Super Balance系統與真實世界的關聯程度之平均分數與標準差      66
表4-2-16Super Balance防範錯誤之平均分數與標準差                                      67
表4-2-17Super Balance使用辨認比回想更佳之平均分數與標準差                  69
表4-2-18Super Balance美感及極簡設計之平均分數與標準差                          70
表4-2-19Super Balance技巧之平均分數與標準差                                              72
表4-2-20Super Balance使用者愉悅及充滿尊重的互動之平均分數與標準差  73
表4-2-21Super Balance使用者控制和自由之平均分數與標準差                      74
表4-2-22Super Balance受試者任務難易度回饋與完成率                                  75
表4-2-23Super Balance一般受試者任務後訪談                                                  77
表4-2-24Super Balance之問題整理                                                                      78
表4-2-25Crazy Tramcar專家使用性檢核表結果                                                 80
表4-2-26Crazy Tramcar系統狀態的可見性之平均分數與標準差                     81
表4-2-27Crazy Tramcar系統與真實世界的關聯程度之平均分數與標準差     83
表4-2-28Crazy Tramcar防範錯誤之平均分數與標準差                                     84
表4-2-29Crazy Tramcar使用辨認比回想更佳之平均分數與標準差                 86
表4-2-30Crazy Tramcar美感及極簡設計之平均分數與標準差                         87
表4-2-31Crazy Tramcar技巧之平均分數與標準差                                             89
表4-2-32Crazy Tramcar使用者愉悅及充滿尊重的互動之平均分數與標準差 90
表4-2-33Crazy Tramcar使用者控制和自由之平均分數與標準差                     91
表4-2-34Crazy Tramcar受試者任務難易度回饋與完成率                                 92
表4-2-35Crazy Tramcar一般受試者任務後訪談                                                 93
表4-2-36Crazy Tramcar之問題整理                                                                     95
表4-3-1Newton Rabbit介面改善建議之重點                                                     104
表4-3-2Super Balance介面改善建議之重點                                                      113
表4-3-3Crazy Tramcar介面改善建議之重點                                                     119

圖次 
圖2-3-1系統接受性模式                                                                                        18
圖2-3-2學習曲線圖                                                                                                19
圖2-3-3影響使用性因子                                                                                        20
圖3-1-1研究流程圖                                                                                                25
圖3-4-1Newton Rabbit起始畫面                                                                           30
圖3-4-2Newton Rabbit關卡一畫面                                                                       31
圖3-4-3Newton Rabbit關卡二畫面                                                                       32
圖3-4-4Newton Rabbit關卡三畫面                                                                       33
圖3-4-5Newton Rabbit結算畫面                                                                           33
圖3-4-6Super Balance起始畫面                                                                            34
圖3-4-7Super Balance關卡選擇畫面                                                                    35
圖3-4-8Super Balance關卡一畫面                                                                       35
圖3-4-9Super Balance關卡二畫面                                                                        36
圖3-4-10Super Balance關卡三畫面                                                                      36
圖3-4-11Crazy Tramcar起始畫面                                                                         37
圖3-4-12Crazy Tramcar遊戲畫面                                                                         38
圖3-4-13Crazy Tramcar結束畫面                                                                         38
圖4-2-1Newton Rabbit系統狀態的可見性之回答結果                                       45
圖4-2-2Newton Rabbit系統與真實世界的關聯程度之回答結果                       47
圖4-2-3Newton Rabbit防範錯誤之回答結果                                                       49
圖4-2-4Newton Rabbit使用辨認比回想更佳之回答結果                                   51
圖4-2-5Newton Rabbit美感及極簡設計之回答結果                                           52
圖4-2-6Newton Rabbit技巧之回答結果                                                               54
圖4-2-7Newton Rabbit使用者愉悅及充滿尊重的互動之回答結果                   55
圖4-2-8Newton Rabbit使用者控制和自由之回答結果                                       56
圖4-2-9Super Balance系統狀態的可見性之回答結果                                        64
圖4-2-10Super Balance系統與真實世界的關聯程度之回答結果                      66
圖4-2-11Super Balance防範錯誤之回答結果                                                      67
圖4-2-12Super Balance使用辨認比回想更佳之回答結果                                  69
圖4-2-13Super Balance美感及極簡設計之回答結果                                          70
圖4-2-14Super Balance技巧之回答結果                                                              72
圖4-2-15Super Balance使用者愉悅及充滿尊重的互動之回答結果                  73
圖4-2-16Super Balance使用者控制和自由之回答結果                                      74
圖4-2-17Crazy Tramcar系統狀態的可見性之回答結果                                     81
圖4-2-18Crazy Tramcar系統與真實世界的關聯程度之回答結果                     83
圖4-2-19Crazy Tramcar防範錯誤之回答結果                                                     84
圖4-2-20Crazy Tramcar使用辨認比回想更佳之回答結果                                 86
圖4-2-21Crazy Tramcar美感及極簡設計之回答結果                                         87
圖4-2-22Crazy Tramcar技巧之回答結果                                                             89
圖4-2-23Crazy Tramcar使用者愉悅及充滿尊重的互動之回答結果                 90
圖4-2-24Crazy Tramcar使用者控制和自由之回答結果                                     91
圖4-3-1Newton Rabbit改善建議圖                                                                       97
圖4-3-2Newton Rabbit改善建議圖                                                                       98
圖4-3-3Newton Rabbit改善建議圖                                                                       98
圖4-3-4Newton Rabbit改善建議圖                                                                       99
圖4-3-5Newton Rabbit改善建議圖                                                                     100
圖4-3-6Newton Rabbit改善建議圖                                                                     101
圖4-3-7Newton Rabbit改善建議圖                                                                     101
圖4-3-8Newton Rabbit改善建議圖                                                                     102
圖4-3-9Newton Rabbit改善建議圖                                                                     102
圖4-3-10Newton Rabbit改善建議圖                                                                   103
圖4-3-11Newton Rabbit改善建議圖                                                                   104
圖4-3-12Super Balance改善建議圖                                                                    106
圖4-3-13Super Balance改善建議圖                                                                    107
圖4-3-14Super Balance改善建議圖                                                                    107
圖4-3-15Super Balance改善建議圖                                                                    108
圖4-3-16Super Balance改善建議圖                                                                    108
圖4-3-17Super Balance改善建議圖                                                                    109
圖4-3-18Super Balance改善建議圖                                                                    110
圖4-3-19Super Balance改善建議圖                                                                    110
圖4-3-20Super Balance改善建議圖                                                                    111
圖4-3-21Super Balance改善建議圖                                                                    112
圖4-3-22Super Balance改善建議圖                                                                    112
圖4-3-23Crazy Tramcar改善建議圖                                                                   114
圖4-3-24Crazy Tramcar改善建議圖                                                                   115
圖4-3-25Crazy Tramcar改善建議圖                                                                   115
圖4-3-26Crazy Tramcar改善建議圖                                                                   116
圖4-3-27Crazy Tramcar改善建議圖                                                                   117
圖4-3-28Crazy Tramcar改善建議圖                                                                   118
圖4-3-29Crazy Tramcar改善建議圖                                                                   119

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