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在電腦遊戲情境中進行科學探究學習

近十幾年來,全世界的科學教育改革都在強調科學探究(scientific inquiry)的重要性,如美國的「全民的科學(Science for All Americans)」計畫、國家科學教育標準(National Science Education Standards,簡稱NSES)、或如我國的九年一貫課程等,都將科學探究列為科學教育的重要目標,它的主要精神是希望學生在科學教室時,能透過主動地進行如科學家一樣的科學探究活動來學習科學知識,而不是被動地吸收科學知識或是進行那些已被過去科學家驗證過的科學實驗
 
 
 
近十幾年來,全世界的科學教育改革都在強調科學探究(scientific inquiry)的重要性,如美國的「全民的科學(Science for All Americans)」計畫、國家科學教育標準(National Science Education Standards,簡稱NSES)、或如我國的九年一貫課程等,都將科學探究列為科學教育的重要目標,它的主要精神是希望學生在科學教室時,能透過主動地進行如科學家一樣的科學探究活動來學習科學知識,而不是被動地吸收科學知識或是進行那些已被過去科學家驗證過的科學實驗。但是,要在一般的教室進行真實的科學探究活動往往會受到限制,因此近來,有許多研究機構開始嘗試運用電腦模擬的虛擬情境來讓學生進行科學探究活動,其中如美國哈佛大學的River City及印第安納大學的Quest Atlantis計畫便是很有名且成功的例子,這些計畫都是利用電腦3D技術去模擬一個擬真的環境,且讓該情境能如同現在時下的線上遊戲般,讓每位學生能藉由操控一個專屬的虛擬人物化身(avatar) ,在此環境中進行遊戲式的科學探究活動。

River City是一個致力於教導中學生科學探究技能的多人虛擬遊戲式環境,目前在美國及全世界上有一萬人以上的學生參與過此遊戲,它的虛擬世界是模擬十九世紀晚期一個河流旁的城市,在這城市中有商店、圖書館、小學、大學、醫院、及市民等,學生可操控自己的虛擬人物在此環境中探索,與電腦虛擬人物或各種不同的虛擬物件互動,而參與此遊戲的學生,主要是以三人或四人為一組,在此環境中進行探索有關為何這個城市的居民會生病的問題,而學生在此虛擬環境中進行約2至4週的合作探索後,最後將利用時間在正式課堂中與其他組共同討論各組的研究發現。如圖1是River City的介面,參與者可以看到3D的虛擬世界,可以跟自己的組員及電腦虛擬人物進行溝通交談,同時在此虛擬環境中也提供各種工具來幫助學生進行科學探究,例如有筆記本可以供學生紀錄,也有各種電腦模擬的實驗工具,如水質採樣工具、蚊子捕捉器、以及可進行實驗模擬的環境健康模擬工具等。

Quest Atlantis 跟River City一樣,也是一個致力於提供中學生進行合作探究的多人虛擬遊戲式環境,主要是透過參與Atlantis故事去執行一連串的任務,以拯救這個虛擬的Atlantis城的居民,使Atlantis避免滅亡,而目前在Quest Atlantis中已經發展出不同的虛擬場景,每個場景代表一個不同學習主題的虛擬世界,其中如Taiga Park是一個跟生物學主題有關的虛擬世界,主要是模擬有條河流經過的一個州立公園,在這條河流的魚類數量突然莫名驟降,所以學生在此虛擬世界中必須扮演公園的田野調查者,去蒐集證據以解決此問題。圖2是Quest Atlanti: Taiga Park的畫面,參與者可以看到3D的虛擬畫面,且可自由地在此擬真的世界中進行遊歷與探索,同時,可以跟電腦虛擬人物進行交談來蒐集各種線索,而在此虛擬環境中也提供各種虛擬的科學工具來幫助學生進行科學探究,例如有各種電腦模擬的實驗工具如水質採樣檢驗工具等,可讓學生進行水質的含氧量或pH值的檢測等科學模擬實驗,使學生能在從事此遊戲式的科學探究活動中學習到科學的相關知識,發揮寓教於樂的功能。

因此,此類的電腦遊戲式活動也不失為一種可有效實施科學探究學習的可行方式,目前如Quest Atlantis計畫已提供可讓人下載使用該遊戲,有興趣的老師或學生可以下載來體驗看看。(本文由科技部補助「新媒體科普傳播:遇見無所不在的生活科學」執行團隊撰稿)

責任編輯:張尹貞
審校:張惠博
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