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研究生:蔡佳玲
研究生(外文):Jia-Ling Tsai
論文名稱:應用van Hiele 幾何思考層次理論於國小平面幾何圖形概念桌上遊戲開發之研究
論文名稱(外文):A Study of Applying van Hiele Geometric Thinking Level Theory to Developing the Board Game of Plane Geometry Concepts for Elementary School Students
指導教授:王學武王學武引用關係
指導教授(外文):Hsueh-Wu Wang
口試委員:魏德樂范丙林
口試委員(外文):Der-Lor WayPing-Lin Fan
口試日期:2013-12-24
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北教育大學
系所名稱:數位科技設計學系(含玩具與遊戲設計碩士班)
學門:電算機學門
學類:軟體發展學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2013
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:118
中文關鍵詞:平面幾何桌上遊戲遊戲式學習反覆式設計遊戲設計
外文關鍵詞:Plane GeometryBoard GameGame-Based LearningItarative designGame design
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平面幾何的學習是國小數學學習領域幾何單元中最基本的學習教材內容,教材發展以此延伸至立體形體與體積等空間概念的學習。若在平面幾何學習階段,學童對於教學內容無法充分了解,容易延續錯誤的幾何觀念而影響未來幾何教材的學習,再者,學童若在數學低層次教學內容的學習過程中有學習障礙或負面情緒,也容易影響未來數學高層次教學內容的學習成效。
本研究以van Hiele幾何思考層次理論為基礎,參考Evensen、Chan、Sanders與Nini等人之桌上遊戲設計流程-反覆式設計模式,設計一款能做為幾何單元教學輔助工具並融合遊戲式學習的桌上遊戲「我有一組」,搭配自製桌上遊戲設計統整課程教學活動教案「平面形狀與立體圖形」,以協助教學現場教師配合教科書進行教學活動。
研究對象以8位國小低年級教師(含資源班老師)作為專家群教師,遊戲檢測對象為7位國小低年級資源班學習低成就或輕度智能障礙學生。遊戲及教案內容由專家群教師反覆檢視後,在實驗過程中由專家群教師分別觀察7位學生實際試玩之狀況與反應,及本研究設計教案之教學流程。結果顯示學生在5分鐘學會遊戲操作,遊戲時間約為5分鐘,且對遊戲充滿興趣,明顯提升學童學習興趣,而短時間的講解及遊戲時間,符合教學現場教師應用於課堂活動之需求。
本研究自製之桌上遊戲「我有一組」適合國小學童在課堂中及課餘時間練習,協助國小學童在愉快的環境中學習幾何思考層次前期的空間概念,而搭配桌上遊戲設計之教學活動教案「平面形狀與立體圖形」可以讓教學現場教師參考如何將桌上遊戲「我有一組」應用於課堂教學中,其遊戲與教案的設計方法及過程可提供未來研究者設計教育性桌上遊戲之參考。
Learning of plane geometry is the most basic learning teaching materials in all geometry units of elementary mathematics learning field and is extended to learning of three-dimensional body, volume and other special concepts. Therefore, if students didn’t totally understand the teaching content, it would result in students’ incorrect geometry concepts which affected further learning of geometry teaching materials in the lessons to come. Furthermore, students’ learning performance in high-level teaching materials of math would be affected by those negative emotions or learning barriers which they had during previously learning low-level teaching content of math.
This study is based on van Hiele geometry thinking level theory and refers to interactive design pattern which Evensen, Chan, Sanders, Nini and etc. used in Board game design. Then, we design a Board game ‘I got One set’ which is integrated with game-based learning for teaching assistant tool of geometry unit. By using self-made board game design and course-teaching activity integration lesson plan ‘Plane Shape and 3D Graph ’, we can assist frontline teachers to do teaching activity effectively with textbooks.
We have 8 professional teachers, 8 junior-class teachers in elementary school, resource class teachers included and game examination targets, 7 junior-class students with low performance or mildly retarded students. The content of the game and lesson plan is reviewed by professional teachers many times. Moreover, during whole process, our research contains that real reactions and learning situations of 7 students observed by 8 professional teachers separately. Apart from this, it also has the teaching flow of the lesson plan design. Last but not the least, the examination results show that students can learn how to play game in 5 minutes and are very interested in playing a 5-min game. This obviously proved that it can promote students’ interest in learning. Besides, time for game explanation and play are both short. That is suitable for frontline teachers’ needs in lesson activities.
This self-made board game ‘I got One set’ in this research is suitable for elementary students to practice in class or off class which assists them to have pre-concept of geometry thinking level in happy environment. Additionally, with this course-teaching activity lesson plan, teachers can know how to apply ‘I got One set’ into their course teaching. The design processes of game and lesson plan can provide other researchers of educational board game design for reference as well.
摘要 i
Abstract ii
目錄 iv
表目錄 viii
圖目錄 ix
第一章 緒論 1
第一節 研究動機 1
第二節 研究目的與待答問題 6
壹、 研究目的 6
貳、 待答問題 7
第三節 研究範圍與限制 7
壹、 遊戲內容 7
貳、 實驗對象 7
參、 研究限制 7
第二章 文獻探討 9
第一節 van Hiele幾何思考層次理論 9
第二節 國小數學幾何單元之課程內容需求分析 17
第三節 遊戲式學習 19
第四節 桌上遊戲相關研究 22
壹、 桌上遊戲的意義與發展 22
貳、 桌上遊戲的種類 26
參、 桌上遊戲的遊戲機制 29
肆、 桌上遊戲在教育上的益處 31
伍、 桌上遊戲設計流程 34
陸、 現有遊戲分析 39
第五節 小結 47
第三章 研究設計 49
第一節 研究方法 50
壹、 專家諮詢法 50
貳、 觀察法 50
第二節 實驗對象與場域 51
壹、 實驗對象 51
貳、 實驗場域 51
第三節 研究工具 51
壹、 遊戲設計諮詢表 51
貳、 遊戲設計修正建議表 52
參、 教室觀察紀錄 52
肆、 「我有一組」桌上遊戲 52
伍、 國小數學學習領域統整課程「平面形狀及立體圖形」 52
第四節 「我有一組」桌上遊戲雛型設計 53
壹、 資料蒐集 53
貳、 創造 53
第五節 「平面形狀及立體圖形」教案雛型設計 58
壹、 資料蒐集 58
貳、 創造 67
第四章 桌上遊戲設計實作 69
第一節 自製桌上遊戲測試與評估 69
壹、 遊戲測試 69
貳、 外部測試 71
第二節 教案測試與評估 71
壹、 專家訪談與評估 71
貳、 外部測試 74
第三節 外部測試 74
壹、 預試一、檢討、修正 74
貳、 預試二、檢討、修正 75
參、 正式實驗一、檢討、修正 75
第五章 研究結果 81
第一節 桌上遊戲「我有一組」 81
第二節 「平面形狀及立體圖形」統整課程活動設計教案 84
第六章 結論與建議 85
第一節 結論 85
壹、 自製桌上遊戲之遊戲類型與設計流程 85
貳、 搭配van Hiele幾何思考層次理論設計之幾何圖形概念桌上遊戲 86
參、 搭配van Hiele幾何思考層次理論設計之幾何圖形概念教學活動 86
肆、 研究發現 87
第二節 未來建議 87
參考文獻 89
中文文獻 89
英文文獻 94
附錄 101
附錄一、遊戲設計諮詢表 101
附錄二、遊戲設計修正建議表 102
附錄三、參與學生家長同意書 103
附錄四、教學活動簡案(第一版教案) 104
附錄五、自行研發桌遊:「我有一組」 108
附錄六、國小數學學習領域統整課程教學計畫 109
附錄七、專家群教師訪談情形 115
附錄八、預試實驗情形 116
附錄九、預試實驗情形 117
附錄十、正式實驗情形 118

表目錄
表1 近3年國內有關輔助國小數學單元教學遊戲設計之文獻整理 4
表2 FUYS(1988)等人羅列的VAN HIELE層次的描述和學生反應的例子 14
表3 第一階段(國小一至二年級)分年細目 17
表4 國小低年級各版本幾何單元 19
表5 桌上遊戲歷史演化表 24
表6 桌上遊戲分類方式及其類別中各項遊戲敘述 27
表7 BOARD GAME GEEK網站中的51種桌遊遊戲機制 30
表8 在桌上遊戲中可學到的能力 32
表 9 桌上遊戲在教學現場發揮的情形 33
表 10 學者對於遊戲要素關鍵點與PRENSKY不同看法之處 35
表 11 國小數學教科書康軒版之幾何課程單元教學目標整理 59
表 12 國小數學教科書翰林版之幾何課程單元教學目標整理 60
表 13國小數學教科書南一版之幾何課程單元教學目標整理 61
表 14 國小數學教科書仁林版之幾何課程單元教學目標整理 62
表 15國小數學教科書牛頓版之幾何課程單元教學目標整理 63
表 16國小數學教科書部編版之幾何課程單元教學目標整理 64
表 17國小數學教科書之幾何課程教學內容比較 65
表 18 國小低年級幾何層次與教學內容對應關係 66
表 19 本研究自製桌上遊戲流程與VAN HIELE幾何思考層次理論對應表 77
表 20 配合自製桌遊研發之教學活動與VAN HIELE幾何思考層次理論對應表 79

圖目錄
圖1 桌遊SENET及在MERKNERA墓穴中玩SENET的壁畫 22
圖2 ZIMMERMAN的反覆式設計流程圖 35
圖3 桌上遊戲設計的遊戲設計研究模式 37
圖4 圖像辨識遊戲的採用模式 38
圖5 7 ATE 9 40
圖6 UNO 42
圖7 SET 44
圖8 SET遊戲規則說明 45
圖9 本研究自製之桌上遊戲與教學活動教案設計流程 49
圖 10 第一版桌遊設計之平面形狀紙牌 55
圖 11 第一版桌遊設計之立體圖形紙牌 56
圖 12 第二版桌遊設計之平面形狀紙牌大、中、小圖示比例 57
圖 13 第三版桌遊設計之立體圖形長方體紙牌 70
中文文獻
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