遊戲理解科學教學模式與教學反思 謝甫宜 洪振方 屏東教育大學學報，33，233-266。(2009) 遊戲理解科學教學模式與教學反思 謝甫宜 洪振方 屏東教育大學學報，33，233-266。(2009) 報告者：凌蘋 2011/07/20

壹、緒論 一、研究動機： Piaget(1962)曾指出， 「新鮮事都是如何發生呢？ 答案即是： 遊戲！ Lehmann(2008)主張， 學習動機若是來自孩童因為好奇、興趣或好玩，自發性地學習某個主題或從事某項活動時，產生「內發的趨力」屬於最強、持久與最有價值的動機。

二、研究目的與待答問題： (一)研究目的： 旨在發展「遊戲理解科學教學模式」，並與「教科書為本的教學模式」進行比較與分析，藉以瞭解在實驗處理後，兩組學生在科學概念學習與學業成就測驗之差異，以及遊戲理解科學教學模式對不同學業成績學生的影響。

(二)待答問題 1.不同教學模式下，兩組學生在科學概念學習的表現差異是否達顯著水準？ 2.不同教學模式下，兩組學生在學業成就測驗的表現差異是否達顯著水準？ 遊戲理解科學教學模式較適用於何種程度學業成就的學生學習呢？ 3.個案教師不同科學教學模式下，兩組學生在實際學習歷程表現之差異為何？

三、研究的重要性與研究限制： (一)研究的重要性： 學習者中心的科學教育漸漸受到重視，因而科學遊戲融入科學教學也蔚為風潮，但相關的研究卻很少。本研究探討的要旨，此有助於科學教師考量不同學業成就的學生，採用遊戲為本或是以教科書為本的教學模式進行科學教學之參考。 (二)研究限制： 教授的內容難易度以及範圍的廣度都會影響實驗的操作。

貳、文獻探討 一、科學遊戲的本質與意涵： Singer, Golinkoff, & Hirsh-Pasek(2008)指出， 對兒童而言遊戲就是學習，主張過度採用刻板的講述式教學會壓抑學生學習動機與自主學習的態度。 Piaget(1962)主張，「遊戲就是孩童的工作。」 Bruner(1983)主張，遊戲提供良好的機會讓兒童嘗試行為的統合，這種統合行為的能力，是在成人刻意安排的壓力下所無法達成的。

一般對於遊戲在實務上的討論有四種形式(Hirsh-Pasek, Golinkoff, Berk, & Singer, 2008)，包括： 1.物件的遊戲(Object play) 2.角色扮演的遊戲(pretend play) 3.體能上的或打鬧的遊戲(physical or rough-and- tumble play) 4.引導式的遊戲(guided play) 雖然大多數學者對於遊戲的定義不盡相同，但採用的都是遊戲的某些主要特徵，例如：主動參與而非壓迫、能自我掌控遊戲進行的「我能感」。

蘇秀玲與謝秀月(2007)主張，科學遊戲是讓兒童能從身邊取得的事物，並藉由親自操作或製作、探索原因、發現問題，進而了解科學原理。 科學遊戲在操作上的定義為，欲讓學生對抽象的科學概念感到興趣，達到科學概念學習之教學目標，所設計有趣的實作活動(hands-on)課程促進學生樂於探索與享受科學學習的樂趣，以期達到「寓教於樂」之教學目標的科學活動。

二、科學遊戲融入科學教學對於概念學習與學業成就之影響： 國內許多教師也應用科學遊戲進行課程設計，促進國小學童提升學業成就、理解科學概念與增進學習動機已有良好的成效(江淑瑩， 2005； 林義修， 2005； 林瓊音， 2006； 許良榮， 2004； 張淑惠， 2003； 楊訪屏， 2004)。 綜合上述研究成果，主要在於科學遊戲融入科學教學具有以下功能： 1.科學遊戲能提高學童學習興趣。 2.科學遊戲能協助學童建構科學概念。

本研究根據上述觀點而發展「遊戲理解科學教學模式」，旨在建構適合於國中學生階段的科學遊戲為本的教學模式與課程，並探討該課程對於學生學業成就的影響，以及提升哪種程度之科學學習成就的學生較有成效。

三、遊戲理解科學教學模式的發展： Thorpe, Bunker, & Almond (1986)在「體育」領域中提出「遊戲理解教學模式」(Teaching Games for Understanding Model, TGfU)。

本研究雖採用上述類似的遊戲觀點進行科學教學之理念，但是科學教學目標旨在促進學生科學概念之理解與應用，希冀學生能從本身投入遊戲活動中產生好奇心、發現問題、經實作與探索而享受與體驗學習科學的樂趣， 進而理解科學概念與提升學業成就， 並不需要採用具有競爭性的比賽方式。

根據上述的文獻探討與符合本研究之科學教學目標，發展六階段的「遊戲理解科學教學模式」(Science Teaching Play for Understanding Model, TPfSUM)，如以下圖二所示：

本模式的理念在於為理解科學概念而教學，透過教師指導學生理解科學概念而進行科學遊戲活動，讓學生發現與理解遊戲中蘊含的概念意涵，最終培養所有學生都能在遊戲中享受成功地學習科學概念的樂趣與經驗。

參、研究方法 一、研究設計： 本研究之研究樣本為常態編班的兩個普通班級，一班以TPfSUM進行教學的實驗組，另一班則以教科書為本進行教學的對照組，採用上一學期在「自然與生活科技領域」的段考成績為共變項，實驗處理後的第一次段考成績為依變項，目的為排除學生在進行實驗處理前，兩組學生在學業成績原本可能具有的差異。

二、遊戲理解科學教學模式之課程設計： (一)遊戲理解科學教學模式之課程設計與教學流程： 活動一、「果汁發電」之教學流程： 本活動教學目標為學習解離說與電解質概念，藉以分類與解釋能否導電的溶液， 與進一步探討影響電解質導電優劣的成因。 活動二、「自動氣球」之教學流程： 本活動教學目標為學習酸與鹼等概念，統整上一個活動所習得的電解質概念，分析與解釋酸性與鹼性溶液的解離情形與進一步探討其水溶液的濃度。

茲將上述「酸、鹼、鹽」單元之三項科學遊戲活動，統整為符合TPfSUM的課程設計， 如圖五所示： 活動三、「隔空滅火」之教學流程： 本活動教學目標為學習酸鹼中和原理與其產物，與進一步探討如何配置酸鹼濃度以進行酸鹼中和實驗與驗證酸鹼中和之產物。 茲將上述「酸、鹼、鹽」單元之三項科學遊戲活動，統整為符合TPfSUM的課程設計， 如圖五所示：

三、研究樣本： 個案教師：物理教育背景，教學年資10年。 個案班級：為個案教師八個班中任選兩班，一為實驗組(男生15人、女生17人)，一為對照組(男生16人、女生16人)，各有32位學生。 個案學校為採用常態編班與地屬偏遠的鄉下學校，多數學生對於數學與自然科也感到學習無助感。

四、研究工具： (一)科學概念學習測驗： 題目經彙整專家意見後，他們一致認為該份「科學概念測驗卷」確實能測量出學生對「酸、鹼、鹽」之科學概念的理解。 在表面效度方面，請鄰近國中之四位國中二年級不同程度的學生閱讀該測驗卷，以檢視試題敘述是否符合受試者閱讀程度，結果四位學生皆能在閱讀上理解試卷所要施測的內容。 而預試的結果顯示，科學概念學習測驗之Cronbach α值為.873， 顯示此量表的信度值頗高。

(二)科學學習成就測驗： 本研究採用參與預試的樣本為方便取樣，以高雄縣某國中兩個常態編班之班級各37 位學生， 共有74位學生在學習完「第1章酸、鹼、鹽」後進行「科學學習成就測驗」之預試，「科學學習成就測驗」總測驗卷之Cronbach α值為.945，表示此量表的信度值甚高。

(三)研究日誌： 觀察重點聚焦在以下具體的教學表徵： 1.教師引導學生學習科學概念的過程。 2.教師引導學生實作與討論的過程。 研究者根據研究日誌與觀察教學影帶的內容進行比較與分析，藉以探討在本研究中兩種科學課程對科學學習有何差異。

肆、研究結果 一、不同教學模式下，兩組學生在科學概念學習之差異：

二、不同教學模式下，兩組學生在科學學習成就之差異：

得分若低於57 分的學生，TPfSUM 之學習成就分數優於「教科書為本的教學模式」，統計考驗達顯著水準p=. 000< 得分若低於57 分的學生，TPfSUM 之學習成就分數優於「教科書為本的教學模式」，統計考驗達顯著水準p=.000<.05； 而介於57~100分之間的學生在兩種教學模式下， 科學學習成就測驗的差異未達統計上的顯著水準(p>.05)。因此，TPfSUM 比教科書為本的教學模式較適於提升多數學生的學業成績。

三、兩種科學教學模式對學習科學概念的影響： 經觀察個案教師在TPfSUM與教科書為本的教學模式中， 發現兩種教學模式造成兩組學生在概念學習上最大的差異處，可歸納為以下三點： 1.教科書採食譜式的實驗步驟，且較單一，而TPfSUM則較趣味且較有彈性。 2.教科書易造成低成就學生缺乏自信和學習動機，但TPfSUM讓所有學生都有參與及表現的機會。 3.教科書偏講述， TPfSUM則是讓學生在做中學。

本研究中，TPfSUM 的實驗組學生比教科書為本教學模式的對照組學生， 表現出更樂於探索、學習科學概念與分享。 Slavin(2003)主張，提高學習的內在動機要讓學生對教材感到興趣，再用生動方式呈現教材以便滿足與增加學生對學習內容的好奇心。

伍、研究結論與建議 一、研究結論： (一)在科學概念的學習方面。 (二)在科學學習成就方面。 (三)兩種教學模式的教學反思。 TPfSUM 之課程融合科學概念與問題解決之學習，讓每一位學生都樂於參與實作與營造成功的學習經驗，在提升科學概念與科學學習成就有莫大的助益，優於僅採用食譜式驗證教科書中科學知識的實驗活動。

二、研究建議： (一)科學概念學習方面： (二)科學學習成就方面： 一些重要卻難以設計的課程內容，有代後續研究改進或做為探討的問題。也提供教師增進學生概念學習方面， 設計科學遊戲活動課程與科學教學上的參考。 (二)科學學習成就方面： 本研究建議，科學教師必須兼顧與掌握學生在科學學習中的認知、情意與技能層面的成長。

(三)TPfSUM對科學學習的影響： 遊戲與學習內容不可只獨善其一，而是應該互相配合著實施。 綜合上述，建構以遊戲為本的科學教學模式如TPfSUM，當我們思考以指導式的遊戲活動融入教學時， 對學童而言「遊戲＝ 學習」(Singer, et al., 2008)， 必須設計適合學生程度與具有概念連貫性的科學遊戲活動，融入教學模式作為科學教學目標之指引，方能同時兼顧學童在科學學習中享受成功經驗與樂趣， 亦能在遊戲情境中學習科學概念與提昇科學學習成就。