[[alternative]]A research on usability of digital game-based App in learning physics

碩士[[abstract]]本研究藉由使用性測試來評估現有遊戲式物理學習App之介面設計與操作流程，透過文獻中發現遊戲式學習的發展潛力及使用性日趨重要的研究議題，探討並歸納使用者對於遊戲式物理學習App的期待與使用經驗，最後提出介面改善建議，提供未來遊戲式數位學習開發廠商參考，希望能夠有效地設計遊戲式物理學習App，進而幫助學習者在使用數位教材時能有更好的學習效果。 在本研究使用「3D互動虛擬實驗室」（徐新逸&周雲虎，2012）中的三款遊戲式物理學習App作為研究標的。研究方法採用使用性測試、問卷與訪談，研究對象為三位使用性專家與三十名國高中學生，分別進行啟發式評鑑與任務測試，並在任務前後進行訪談，分析並探討使用者的期待、經驗為何以及遊戲式物理學習App之介面問題為何，歸納遊戲式物理學習App介面設計之建議。 本研究得到的結論有： 一、使用者對於使用遊戲式物理學習App來學習物理抱持著正面的看法，但也有抱持否定的看法，必須謹慎地思考是否適宜使用此學習方式，以免產生反效果。 二、遊戲式物理學習App設計必須考量系統與使用者認知之間的差距，以及思考如何維持使用者對於遊戲式物理學習App的學習動機。 三、經由使用者與專家測試結果，歸納出遊戲式物理學習App軟體須修正支建議重點，以便有較佳的使用效能。建議重點如下：增加教學目標、主動說明操作方式、適時適當的提示與回饋、文字及圖像以使用者熟悉的語言及概念呈現、使用者遭遇困難時給予協助、降低系統錯誤率、凸顯重要的圖像與內容、提供簡捷的操作步驟、提供控制遊戲進度的自由、直覺的操作設計、支援多種解析度。[[abstract]]The study aims to investigate the effects of the usability test on the interface design and operating procedures of the digital game-based application in learning physics. Also the study summarizes users’ expectations and experiences of the digital game-based application in learning physics. In the final analysis, the study will give recommendations of the interface improvement to the developers for helping learners to enjoy more decent learning effect. The study took digital game-based applications of the 3D virtual laboratory project (Shyu & Chou, 2012) as research tools. The subjects were three experts in the field of the usability and thirty students who receive the secondary education and senior secondary education in Taiwan. The subjects took the usability test and filled in the questionnaire, also they finished the interview for compiling statistics and investigating results. The researcher conducted the heuristic evaluation and the usability tasks, giving interview to the subjects before and after the usability test as well. Last, the expectations, experiences and recommendations of digital game-based application in learning physics would be investigated and analyzed to refine the interface design and operating procedures of the digital game-based application in learning physics. The conclusions of this study were summarized in the following: 1.The users took both convinced and unconvinced points of view toward the digital game-based application in learning physics. In view of this, there is a need for the researchers and the developers to ruminate that whether the students should take the application to learn or not since the counter-effect may be occurred. 2.The designers of digital game-based application must consider the differences between the system and the perception of the users, also the rumination toward the persistence of learning motivations on digital game-based application in learning physics should be taken as well. 3.There is a need for the refinements of 3D virtual laboratory’s digital game-based application in learning physics, including teaching objectives, the initiatively explanation on system to the operation of game, the timely and appropriate provision of tips and feedbacks, familiar languages and concepts which are presented in text and graphics to the users, proper assistances when the users encounter difficulties. Furthermore, the developers should reduce system errors, highlighting the important images and contents, providing a simple operating procedure, enabling the users to control the progress of the game at their pleasure, providing intuitive operation design, and supporting various resolutions on system.[[tableofcontents]]表次 vi 圖次 viii 第一章 緒論 1 第一節 研究背景與動機 1 第二節 研究目的與問題 4 第三節 研究範圍與限制 5 第四節 名詞釋義 6 第二章 文獻探討 8 第一節 基礎物理 8 第二節 遊戲式數位學習 12 第三節 使用性 17 第三章 研究方法與設計 25 第一節 研究流程 25 第二節 研究方法 26 第三節 研究對象 27 第四節 研究標的 29 第五節 研究工具 39 第六節 資料分析與處理 40 第四章 研究結果與討論 41 第一節 任務前之期待 41 第二節 任務後之經驗 44 第三節 遊戲式物理學習App之介面改善建議 97 第五章 結論與建議 121 第一節 研究結論 121 第二節 研究建議 126 參考文獻 129 附錄一 專家使用性檢核表 136 附錄二 遊戲式物理學習App訪談 145 附錄三 遊戲式物理學習App使用性任務 147 表次 表2-2-1遊戲類型與適合學習內容 13 表2-2-2國內遊戲式數位學習與自然科學領域學習相關之研究 16 表3-3-1專家名單與背景相關經驗 27 表4-1-1一般受試者任務前訪談問題一 41 表4-1-2一般受試者任務前訪談問題二 42 表4-2-1Newton Rabbit專家使用性檢核表結果 44 表4-2-2Newton Rabbit系統狀態的可見性之平均分數與標準差 45 表4-2-3Newton Rabbit系統與真實世界的關聯程度之平均分數與標準差 47 表4-2-4Newton Rabbit防範錯誤之平均分數與標準差 49 表4-2-5Newton Rabbit使用辨認比回想更佳之平均分數與標準差 51 表4-2-6Newton Rabbit美感及極簡設計之平均分數與標準差 52 表4-2-7Newton Rabbit技巧之平均分數與標準差 54 表4-2-8Newton Rabbit使用者愉悅及充滿尊重的互動之平均分數與標準差 55 表4-2-9Newton Rabbit使用者控制和自由之平均分數與標準差 56 表4-2-10Newton Rabbit受試者任務難易度回饋與完成率 57 表4-2-11Newton Rabbit一般受試者任務後訪談 58 表4-2-12Newton Rabbit之問題整理 60 表4-2-13Super Balance專家使用性檢核表結果 63 表4-2-14Super Balance系統狀態的可見性之平均分數與標準差 64 表4-2-15Super Balance系統與真實世界的關聯程度之平均分數與標準差 66 表4-2-16Super Balance防範錯誤之平均分數與標準差 67 表4-2-17Super Balance使用辨認比回想更佳之平均分數與標準差 69 表4-2-18Super Balance美感及極簡設計之平均分數與標準差 70 表4-2-19Super Balance技巧之平均分數與標準差 72 表4-2-20Super Balance使用者愉悅及充滿尊重的互動之平均分數與標準差 73 表4-2-21Super Balance使用者控制和自由之平均分數與標準差 74 表4-2-22Super Balance受試者任務難易度回饋與完成率 75 表4-2-23Super Balance一般受試者任務後訪談 77 表4-2-24Super Balance之問題整理 78 表4-2-25Crazy Tramcar專家使用性檢核表結果 80 表4-2-26Crazy Tramcar系統狀態的可見性之平均分數與標準差 81 表4-2-27Crazy Tramcar系統與真實世界的關聯程度之平均分數與標準差 83 表4-2-28Crazy Tramcar防範錯誤之平均分數與標準差 84 表4-2-29Crazy Tramcar使用辨認比回想更佳之平均分數與標準差 86 表4-2-30Crazy Tramcar美感及極簡設計之平均分數與標準差 87 表4-2-31Crazy Tramcar技巧之平均分數與標準差 89 表4-2-32Crazy Tramcar使用者愉悅及充滿尊重的互動之平均分數與標準差 90 表4-2-33Crazy Tramcar使用者控制和自由之平均分數與標準差 91 表4-2-34Crazy Tramcar受試者任務難易度回饋與完成率 92 表4-2-35Crazy Tramcar一般受試者任務後訪談 93 表4-2-36Crazy Tramcar之問題整理 95 表4-3-1Newton Rabbit介面改善建議之重點 104 表4-3-2Super Balance介面改善建議之重點 113 表4-3-3Crazy Tramcar介面改善建議之重點 119 圖次 圖2-3-1系統接受性模式 18 圖2-3-2學習曲線圖 19 圖2-3-3影響使用性因子 20 圖3-1-1研究流程圖 25 圖3-4-1Newton Rabbit起始畫面 30 圖3-4-2Newton Rabbit關卡一畫面 31 圖3-4-3Newton Rabbit關卡二畫面 32 圖3-4-4Newton Rabbit關卡三畫面 33 圖3-4-5Newton Rabbit結算畫面 33 圖3-4-6Super Balance起始畫面 34 圖3-4-7Super Balance關卡選擇畫面 35 圖3-4-8Super Balance關卡一畫面 35 圖3-4-9Super Balance關卡二畫面 36 圖3-4-10Super Balance關卡三畫面 36 圖3-4-11Crazy Tramcar起始畫面 37 圖3-4-12Crazy Tramcar遊戲畫面 38 圖3-4-13Crazy Tramcar結束畫面 38 圖4-2-1Newton Rabbit系統狀態的可見性之回答結果 45 圖4-2-2Newton Rabbit系統與真實世界的關聯程度之回答結果 47 圖4-2-3Newton Rabbit防範錯誤之回答結果 49 圖4-2-4Newton Rabbit使用辨認比回想更佳之回答結果 51 圖4-2-5Newton Rabbit美感及極簡設計之回答結果 52 圖4-2-6Newton Rabbit技巧之回答結果 54 圖4-2-7Newton Rabbit使用者愉悅及充滿尊重的互動之回答結果 55 圖4-2-8Newton Rabbit使用者控制和自由之回答結果 56 圖4-2-9Super Balance系統狀態的可見性之回答結果 64 圖4-2-10Super Balance系統與真實世界的關聯程度之回答結果 66 圖4-2-11Super Balance防範錯誤之回答結果 67 圖4-2-12Super Balance使用辨認比回想更佳之回答結果 69 圖4-2-13Super Balance美感及極簡設計之回答結果 70 圖4-2-14Super Balance技巧之回答結果 72 圖4-2-15Super Balance使用者愉悅及充滿尊重的互動之回答結果 73 圖4-2-16Super Balance使用者控制和自由之回答結果 74 圖4-2-17Crazy Tramcar系統狀態的可見性之回答結果 81 圖4-2-18Crazy Tramcar系統與真實世界的關聯程度之回答結果 83 圖4-2-19Crazy Tramcar防範錯誤之回答結果 84 圖4-2-20Crazy Tramcar使用辨認比回想更佳之回答結果 86 圖4-2-21Crazy Tramcar美感及極簡設計之回答結果 87 圖4-2-22Crazy Tramcar技巧之回答結果 89 圖4-2-23Crazy Tramcar使用者愉悅及充滿尊重的互動之回答結果 90 圖4-2-24Crazy Tramcar使用者控制和自由之回答結果 91 圖4-3-1Newton Rabbit改善建議圖 97 圖4-3-2Newton Rabbit改善建議圖 98 圖4-3-3Newton Rabbit改善建議圖 98 圖4-3-4Newton Rabbit改善建議圖 99 圖4-3-5Newton Rabbit改善建議圖 100 圖4-3-6Newton Rabbit改善建議圖 101 圖4-3-7Newton Rabbit改善建議圖 101 圖4-3-8Newton Rabbit改善建議圖 102 圖4-3-9Newton Rabbit改善建議圖 102 圖4-3-10Newton Rabbit改善建議圖 103 圖4-3-11Newton Rabbit改善建議圖 104 圖4-3-12Super Balance改善建議圖 106 圖4-3-13Super Balance改善建議圖 107 圖4-3-14Super Balance改善建議圖 107 圖4-3-15Super Balance改善建議圖 108 圖4-3-16Super Balance改善建議圖 108 圖4-3-17Super Balance改善建議圖 109 圖4-3-18Super Balance改善建議圖 110 圖4-3-19Super Balance改善建議圖 110 圖4-3-20Super Balance改善建議圖 111 圖4-3-21Super Balance改善建議圖 112 圖4-3-22Super Balance改善建議圖 112 圖4-3-23Crazy Tramcar改善建議圖 114 圖4-3-24Crazy Tramcar改善建議圖 115 圖4-3-25Crazy Tramcar改善建議圖 115 圖4-3-26Crazy Tramcar改善建議圖 116 圖4-3-27Crazy Tramcar改善建議圖 117 圖4-3-28Crazy Tramcar改善建議圖 118 圖4-3-29Crazy Tramcar改善建議圖 119[[note]]學號: 601730160, 學年度: 10