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遊戲如何融入科普教育? 觀念、工具與教學案例

這個簡報是2015/12/19在國北教大舉辦的「桌遊設計x科普共玩」工作坊上課講義,參加的20多位學員主要為國中小學教師。首先討論將遊戲導入科普教育的一些想法,接下來介紹兩個遊戲設計理論,分別為Jane McGonigal和Stone Librande提出的,作為大家在構思遊戲的導引。最後介紹兩個結合遊戲的科普教育教學單元,分別由微軟研究中心提出的水資源,以及美國太空總署的太空生物學任務。在兩個案例我們可以看出,必須先針對教學內容有縝密的規劃,再構思如如利用遊戲的特性,引導學習者的動機和探索。主要作為娛樂用途的桌遊,和用於教學用的遊戲化教具彼此之間並沒有衝突,然而,將遊戲融入科普教育時,必須特別留心教學的本質和內涵。

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遊戲如何融入科普教育? 觀念、工具與教學案例

  1. 1. 遊戲如何融入科普教育? 觀念、工具與教學案例 南台科技大學 多媒體與電腦娛樂科學系 楊智傑 副教授 scatjay@gmail.com 桌遊設計X科普共玩工作坊
  2. 2. 教學模式先行
  3. 3. 問題1:確認你想教什麼? 綠蠵龜 再見登革熱 清領時期 人文地理 元素大亂鬥 職涯規劃 力學& 三角函數 核心教學理念? 現有教學資源? 如何進行教學? 科技大觀園 六組確認主題
  4. 4. 問題2:現行教學方式的侷限?  僅用講義課講解太枯燥  學生學習動機不足 你認為是什麼?
  5. 5. 問題3:真的有必要導入遊戲嗎?  隨處可及:電腦遊戲、手機遊戲、桌遊  聲光效果刺激、即時互動與回饋 遊戲好像很酷!
  6. 6. 關於遊戲 老師們心中的OS…
  7. 7. 我不玩遊戲,該從何下手規劃?  蝦咪係神魔之塔、龍族拼圖、LoL?  宋代博弈文化:「大裨聖教」或「牧豬奴戲」? 拋棄成見… 試著體驗遊戲樂趣!
  8. 8. 一定要做成很完整的桌遊?  在某些西方社會:桌遊是一種融入生活的文化 理解並萃取 遊戲吸引人的部份
  9. 9. 認識遊戲設計 兩個理論 Jane McGonigal 美國遊戲設計師,TED講者 珍妮小姐 史東先生 Stone Librande (美國?)Riot首席遊戲設計師
  10. 10. 遊戲的四大決定性特徵 目標 規則 反饋系統 自願參與
  11. 11.  玩家努力達成的具體成果  吸引玩家注意  調整玩家參與度  為玩家提供目的性 目標 珍妮小姐
  12. 12. 規則  為玩家如何實現目標做出限制  消除或限制了達成目標最明顯的方式  推動玩家探索未知的可能空間  釋放玩家的創造力  培養玩家的策略性思維 珍妮小姐
  13. 13. 反饋系統  告訴玩家距離實現目標還有多遠  通過點數、級別、得分、進度條等形式來反映  「等…的時候,遊戲就結束了」  讓玩家知道目標是可以達成的,讓他們有玩下去 的動力 啥!? 距離山頂還有…1000公尺 珍妮小姐
  14. 14. 自願參與  要求玩遊戲的人都了解並願意接受目標、規 則和反饋 絕對不是這樣… 珍妮小姐
  15. 15. 什麼是遊戲? Stone Librande (Riot遊戲設計總監) 提出的遊戲設計架構
  16. 16. 遊戲都有開始狀態和目標狀態  從開始到完成目標如果不費力,你不會覺得是遊戲  例如:玩個遊戲吧,誰先走到那邊就贏了…  太簡單了,你會覺得是遊戲嗎? 史東先生
  17. 17. 試著加點阻礙…形成對抗  達到目標的過程的阻礙也不能太大、無法克服  走到終點的過程中惡犬擋路、踩到香蕉皮會跌倒! 史東先生
  18. 18. 讓玩家運用策略來克服阻礙 or  找出方法越過障礙,繼續往目標前進  你要用棍子還是骨頭對付惡犬? 史東先生
  19. 19. 遊戲規則:定義開始、目標、對抗和決策  玩家透過互動輸入到遊戲中  遊戲再輸出反饋給玩家
  20. 20. 設計師的任務:巧妙而平衡所有要素  這個架構把遊戲拆解為不同要素  設計師調整每個要素  評分很高:某要素做的很好  評分很低:某要素有待加強!
  21. 21. 科普教育遊戲案例 微軟研究院 跨領域科技實驗室 我們身邊的水資源 水資源、天氣、生態系統 尋找太陽系中的生命 太空生物學任務 美國亞利桑那州立大學 美國太空總署
  22. 22. 我們身邊的水資源:工具與教育標準  2012年美國國家科學院K-12科學教育標準  科學與工程實務、橫貫概念、學科核心觀念  結合Kodu 3D遊戲軟體(網站連結) (介紹影片) 建造世界,創造生命 用視覺化程式撰寫規則 (類似MIT的Scratch)
  23. 23. 我們身邊的水資源:課程概要  水資源和天氣,與人類和生態系統息息相關  讓學生探索水資源如何在生態系統中,聯繫人類、 動物與天氣  以鮭魚在河川中的生態為例(延伸教材:教室中的鮭魚)
  24. 24. 單元1:引導探索活動  透過遊戲中虛擬鮭魚的視角  讓學生探索水在水下生態系扮演的角色  使用Kodu設計的3D小遊戲  關卡為鮭魚生存的不同階段  遊戲中建立深度、溫度、純度、流速和養份的模型
  25. 25. 單元2:重新混合  針對生態模型進行觀察與實驗  建立假設:水道、鮭魚、其他動物與人類行為之 間的關係  使用遊戲中現成的組件,混合成新的場景關卡 快速流速關卡 設定池塘中鮭魚食物來源
  26. 26. 單元3:建立自己的生態模型  用生態模型來顯示水、洋流、溫度和天氣模 式之間的關係  問題討論,回顧學生對水資源的先導知識  地球在一千年前的水比現在更多或更少?  地面上的水從哪裡來?  水如何進入海洋?  雲是什麼?是由什麼東西構成?  雨從哪裡來的?  雪是什麼?如何形成?  酸雨是什麼?如何形成的?
  27. 27. K-12科學教育標準:三大向度 學科 核心觀念 科學與工 程實務 橫貫概念 (美國國家科學院2012年)
  28. 28. 向度1:科學與工程實務 學科 核心觀念 科學與工程 實務 橫貫概念 1.提出問題(科學)和定義疑問(工程) 2.發展和使用模型 3.規劃並進行調查 4.分析與詮釋資料 5.進行數學和計算式思考 6.建構解釋(科學)和設計解答(工程) 7.根據證據提出質疑 8.獲得、評估和溝通資訊
  29. 29. • 水對有機生物體扮演的角色 • 水循環、汙染和水中生物 • 針對鮭魚產卵區,如果有更多工廠 • 母鮭魚會如何選擇產卵區? 3.規劃並進行調查 2.發展和使用模型 1.提出問題(科學)和定義疑問(工程) 科學與工程實務:我們身邊的水資源
  30. 30. 科學與工程實務:我們身邊的水資源 7.根據證據提出質疑 8.獲得、評估和溝通資訊 5.進行數學和計算式思考 • 計算消耗食物來源產生的能量 • 創造新的行為 • 使其更符合模型中的真實動物生活 • 討論遊戲中呈現的現象 • 遊戲和真實鮭魚生態圈之間的相似性 和差異? • 分享並討論彼此遊戲中建立的模型
  31. 31. 向度2:橫貫概念 學科 核心觀念 科學與工程 實務 橫貫概念 1.模式 2.因果關係:機制和解釋 3.尺度、比例和數量 4.系統與系統模型 5.能量與物質:流程、循環和守恆 6.結構和功能 7.穩定與變遷
  32. 32. 1.模式 2.因果關係:機制和解釋 4.系統與系統模型 7.穩定與變遷 橫貫概念:我們身邊的水資源 • 汙染、食物汙染、釣魚的影響 • 水的流速、魚類生存 • 捕食者與獵物 • 不同水道中的食物類型、水溫
  33. 33. 學科 核心觀念 科學與工 程實務 橫貫概念 向度3:學科核心觀念 物理科學 生活科學 地球與太空科學 工程、科技與科學應用 - 從分子到有機體:結構與過程 - 生態系統:互動、能量與動態 - 遺傳:繼承與特性的變化 - 生物演化:統一與分歧 - 地球在宇宙中的處境 - 地球的系統 - 地球和人類活動 - 工程設計 - 工程、科技、科學與 社會之間的連結 - 物質與其互動 - 動作與穩定:力量與互動 - 能源 - 資訊傳播科技中的波與其應用
  34. 34. 1.物理科學 學科核心觀念:我們身邊的水資源 • 地球系統(水作為系統) • 地球和人類活動 • 生態系統-互動、能量與動態 3.地球與太空科學 2.生活科學 • 物質與其互動(水循環)
  35. 35. 尋找太陽系中的生命 太空生物學任務 美國亞利桑那州立大學 美國太空總署
  36. 36. 課程規劃依據:5E學習環 投入 探索 解釋 精緻化 評鑑
  37. 37. 投入:想像你在規劃太陽系的探險任務  任務簡報:  同學們!校長宣佈你將進行一個非常複雜的任務  專案必須團體進行,甚至會和從未謀面的人共事  這個任務異常困難,你只有兩年的時間可以完成  你的夥伴有:太空總署任務專家、工程師、科學家  你會碰到的問題可能從來沒被發掘過  沒有壓力!不過大家都靠你了… 我們在任務中找尋什麼? 這任務將解答我們什麼問題?
  38. 38. 很酷的太空生物學(Astrobiology)  研究太空中生命的起源、演化、分佈和未來  任務:尋找現在或以往在星球或衛星上的生命
  39. 39. 美國太空總署-太空生物學中心  透過研究與科技,試圖回答下列三大問題 生命如何開始和演化? 宇宙其他地方有存在生命嗎? 地球上生命的未來將何去何從?
  40. 40. 和學生討論下列這些關鍵字的意義 過去與現在可居住的 (Past and present habitable) 化學 (Chemistry) 水 (Water) 能量 (Energy) 生物標記 (Biosignatures) 星球原生的 (In situ on planet) 攜回樣本 (Sample return)
  41. 41. 太空生物學中心:目標之二  確認在我們的太陽系中,是否存在過去或現 在可居住的環境、生命誕生前期的化學或是 生命的跡象。  確認任何可能含有液態水、化學成份、能量 來源的環境,得以支撐生態系統  探索地殼材質和星球大氣,是否有過去或現 在的生命存在證據
  42. 42.  確認如何辨識早期地球存在的生物標記  從地球的古老樣本、星球原生或攜回地球的 樣本中 ,找出能夠揭露和描繪過去或現存生 命特色的跡象  遙測星球的大氣和表面  使用遙測科技辨認生物標記 太空生物學中心:目標之七
  43. 43. 探索:建立任務目標  學生團隊先討論可能的任務 目標  並選定任務目標卡  以歐羅巴(木衛2)的地下海 洋為例  卡片描述  為何地下海洋是不錯的目標?  我們應該尋找什麼生物標記?  我們應該找尋什麼類型的生 命?
  44. 44. 探索:尋找什麼生物信號? 碳13 這種碳在生命存在(或 曾經存在)時會被發現 結構 岩石中保留的微小 或巨大的化石 化學 生命可能存在時, 會被發現的礦物、 化合物或分子結構
  45. 45. 探索:兩份學習單 極端生物 描述、範例地點、範例顯微圖片 生物標記 描述、範例與圖片
  46. 46. 探索:決定任務類型  四種選擇:飛越星球、繞行(星球/衛星)軌道、固定 式登陸器、移動式登陸器  卡片上分別描述優缺點
  47. 47. 探索:完成「確認任務目標」學習單  分組討論並回答下列問題  學習單問題 1. 解釋你為何挑選此項目標 2. 解釋為何你挑選這些生物標記  提示:可以看一下你的任務卡片 3. 解釋你為何挑選此項任務類型(飛越、軌道、 固定登陸、移動登陸)
  48. 48. 探索:圖板與卡片放置位置
  49. 49. 探索:確認特別事件與任務 特別事件(紅色) 增加任務的額外變數 任務細節(金色) 任務目標、任務類型、生物標記
  50. 50. 探索: 太空船設計  你的任務預算是:美金2.5億  你必須平衡太空船的重量  不能超過火箭的載重量  必須產生太空船所需的推進力
  51. 51. 桌遊 or 遊戲化教具 娛樂 vs. 學習 比較兩者的差別…
  52. 52. 結論:遊戲融入科普教學  我們似乎不應只是再設計另一套桌遊  老師們試著多玩桌遊、電子遊戲或其他玩具  遊戲,應該是一種文化,融入大家的生活  翻轉教育、遊戲化教學不是萬靈丹  理解遊戲吸引人之處,巧妙地、適度地應用 在教學或學習  如何教?教什麼內容才是最重要的!!
  53. 53. 更有彈性的遊戲化教具?  回憶一下珍妮小姐和史東先生的理論  理解遊戲必須具備的要素  目標、規則、反饋系統、自願參與  開始狀態、目標狀態、對抗、決策、規則、互動  掌握好核心教學內容和策略
  54. 54. 遊戲系統、遊戲設計套件  遊戲系統:由一些組件構成,可用來玩各種遊戲  標準的撲克紙牌:最知名的遊戲系統  可玩上百個不同遊戲  Piecepack套件  下載連結:piecepack.org  4個pdf檔案:Arms, Crowns, Moons, Suns  4套圖案分別為長矛、皇冠、 月亮、太陽
  55. 55. Piecepack桌遊配件  板塊(tile)x24片  一套6片,正面是圖案和數字(0-5)  另一面是十字區分的4個小方格  雙面籌碼(token)x24個  一套6個,正面是圖案、背面是數字  可放進板塊背面的方形  雙面都有標記,指出瞄準的方向  小棋子(pawn)x4個  每套1個,可放進板塊背面的方形  六面骰(dice)x4個  數字0-5,每套1個
  56. 56. 感謝各位的聆聽! 歡迎有空來台南養胖自己~

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