遊戲式學習融入橋樑結構教學之應用
| 策展人： | 彰化縣大同國中丁子宴老師 |
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| 策展單位： | 教育大市集執行團隊 |
| 活動時間： | 2023-03-27 |
| 活動地點： | 彰化縣大同國中 |
| 適用領域： | 自然科學領域-物理、科技領域-資訊科技 |
| 上傳日期： | 2024-03-25 |
課程介紹Chamillard（2006）指出在教學活動裡加入遊戲的元素，藉由簡單的遊戲來進行學習，能夠提升學生的學習動機及投入，於是許多教學者紛紛在教學過程中加入遊戲來輔助學生學習，希望增加其學習動機，讓遊戲式學習（Game-based Learning）的概念應運而生，透過遊戲的趣味引起學習興趣，學習內容又能完全符合教學所需。
在國中階段科技領域生活科技課，「結構」為七年級課程的主軸之一，需要教導學生關於生活中常見的結構體及其相關應用，同時作為建立力學概念的基礎；因此，本活動以「橋樑結構設計」為例，融入Prensky（2007）所提出的遊戲式學習特性，包含：娛樂性、遊戲性、規則性、目標性、人機互動性、結果與回饋、適性化、勝利感、衝突競爭性與挑戰性、問題解決、社會互動、圖像與情節性等，並搭配教育大市集中的兩筆教學資源「結構在生活中的運用」與「結構與應用課程：達文西拱橋與桁架橋的相遇」，讓學生可以透過科技工具，藉由遊戲的方式進行學習，在遊戲機制中獲得成就感，引發高度的內在動機並產生學習興趣（HogleJ. G. , 1996；Stamatios J Papadakis, 2018）。
核心素養： 科-J-B1 具備運用科技符號與運算思維進行日常生活的表達與溝通
學習內容： 生A-IV-2 機構與結構的應用
學習表現： 生s-IV-1 能繪製可正確傳達設計理念的平面或立體設計圖
生s-IV-2 能運用基本工具進行精確的材料處理與組裝
二、教學流程引導階段
● 介紹生活中常見的結構體（如：椅子、桌子、建築物、橋樑等）
● 設計學習單讓學生運用五感觀察與體驗找出生活周遭的穩定結構並描繪出來
| 示意圖 | 教學說明 | 遊戲式學習元素 |
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透過分組活動讓學生可以組成社群，共同體驗與觀察找出生活周遭的穩定結構，產生緊密的互動。 | 社會互動 |
設計階段
● 說明橋樑課程活動的遊戲機制（以組為單位進行組內合作與組外競爭）
● 繪製橋樑設計圖並使用線上模擬軟體進行驗證，找出最適切設計
| 示意圖 | 教學說明 | 遊戲式學習元素 |
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將上課簡報做成遊戲形式的UI介面，可提供學生一種遊樂的臨場感，提高其學習熱情與高度的樂趣。 | 遊戲性 |
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重視玩家體驗，擅用「鏡頭」敘事。先安排後面的知識露出，讓學生對解法感到好奇，再運用具結構性的學習內容，使學生依循規則進行遊戲並在遊戲中學習。 | 規則性 |
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讓桁架橋負重挑戰賽具備明確的目標，而目標推動學生獲取標的（代幣＝分數）並贏得勝利。 | 目標性 |
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瞭解玩家（學生）的神經反應，藉由抽象或具體、間接或直接的表現形式和多樣化的故事情節（過關道具、得分機制等），使學生逐漸融入活動中。 | 圖像與情節性 |
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以組為單位繪製桁架橋設計圖，可提供方格紙讓學生以1:1畫出桁架橋架構，並進行零件拆解。接著使用WBPD軟體模擬，讓學生透過電腦軟、硬體操控與互動增加遊戲學習體驗。 | 人機互動性 |
製作階段
● 各組依設計圖進行設計放樣
● 每週順利完成進度的組別可獲得抽卡機會（工具卡、材料卡、加分卡）
| 示意圖 | 教學說明 | 遊戲式學習元素 |
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依照學生的能力不同，給予不同難度的任務與進度（如：仿作、創作等）。 | 適性化 |
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增加遊戲腳本深度，讓學生在競賽中感受到興奮，並提供技能樹解鎖（如：每週順利完成進度的組別，可抽卡，包括工具卡、材料卡、加分卡），使學生更融入遊戲中。 |
衝突競爭性
與挑戰性 |
競賽階段
● 各組推派一員擔任橋樑載重競賽闖關者
● 依據結果分析是否達成遊戲目標，並檢討找出關鍵因素
● 填寫組內互評表與活動回饋單
| 示意圖 | 教學說明 | 遊戲式學習元素 |
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提高玩家支配感，讓學生可在測試修正後快速分析遊戲成敗的關鍵因素，並獲取知識與反思的機會。 | 結果與回饋 |
三、教學省思與回饋橋樑設計是常見的結構專題，但傳統的教學活動在繪製設計圖、零件拆解、設計放樣等步驟，學生常常無法由抽象概念轉化成具體想法，造成學習動機、學習成就不足，容易放棄；因此若教室硬體允許且課堂時間允許，適當加入橋樑模擬軟體的測試或是改變教學型態與策略，便有機會改善此狀況。
當遊戲式學習要融入各課程時，教師須依據學習內容選擇適合的工具，結合有教學意義的學習活動並考量如何進行評量及如何導入系統等因素，再創造觀察與體驗的環境給學生。而進行遊戲式學習時，教師必須注重學生在學習上的「任務」與「互動性」，才能在遊戲過程中讓學生有更深入的思考與討論，而非單純的遊戲娛樂，便能將遊戲中的體驗轉為學習成果。
3. Chamillard, A. T. (2006). Using student performance predictions in a computer science curriculum. ACM SIGCSE Bulletin, 38(3), 260-264.
4. Hogle, J. G. (1996). Considering games as cognitive tools: In search of effective" edutainment.". ERIC Clearinghouse.
5. Prensky, M. (2007). Digital Game-Based Learning. New York: McGraw-Hill.
6. Stamatios J Papadakis (2018). The use of computer games in classroom environment. International Journal of Teaching and Case Studies, 9 (1) :1
領域/議題國中 自然與生活科技
國中 資訊教育