TWI607421B - 遊戲式教學暨學習系統 - Google Patents

Description

遊戲式教學暨學習系統

本發明係有關於一種遊戲式教學暨學習系統，尤指一種可將STEM教育概念融入教學內容，並以遊戲方式輕鬆進行學習之遊戲式教學暨學習系統。

按，現有台灣教育係發現學生常以舊有經驗或是嘗試錯誤方式來解決問題，無法一開始即應用與整合所學技能，其主要原因係現有台灣教育主要係以不同的科目進行教學，該分科教學方式雖可便利教師的教學及學生學習，但卻不易讓學習者了解學科與學科間的關聯，以致對知識統整性應用產生障礙，不利於思考能力養成。

因此，如何引導及觸發學生其知識整合能力係被各界探討，現有諸多學者提倡以STEM教育統整實作方式來進行跨學科的整合學習。該STEM教育係結合科學〔Science〕、科技〔Technology〕、工程〔Engineering〕及數學〔Math〕領域的整合性教育概念，STEM的教育特點係有助學生遠離零散、破碎的學習與機械式死記程序，把學生學習到的零碎知識與機械過程轉變成一個探究不同面向相互聯繫過程，而在STEM教育研究上，係發現學生在科際整合的STEM教育學習意願係高於單科學習，故STEM教育不僅可提高學生學習成效，也有助於觸發與引導學生統整科學、科技、工程與數學等的動機，以及促進學生提升思考 能力，激發創意概念，解決其所面對的問題；然，如何透過教學課程編排將STEM教育概念予以落實，進而觸發與引導學生統整學科知識，及學生提升思考能力等，仍是當前教學所難以解決的問題。

緣是，本發明人有鑑於現有教學方式過於單調乏味，無法有效將STEM教育概念落實於學習中缺失，乃藉其多年於相關領域的製造及設計經驗和知識的輔佐，並經多方巧思，研創出本發明。

本發明係有關於一種遊戲式教學暨學習系統，其主要目的係為了提供一種可將STEM教育概念融入教學內容，並以遊戲方式輕鬆進行學習之遊戲式教學暨學習系統。

為了達到上述實施目的，本發明人乃研擬如下遊戲式教學暨學習系統，係主要包含至少一教學端電子裝置、至少一學習端電子裝置及一教學暨學習整合平台，乃使該教學暨學習整合平台與該教學端電子裝置及學習端電子裝置以網際網路通訊連結，又使該教學暨學習整合平台其資料庫內建有一遊戲式課程資料槽，並於該資料庫內儲存有一網頁建構模組、一遊戲式課程編輯模組及一遊戲式課程學習模組，而該網頁建構模組係主要建構該教學暨學習整合平台之網頁環境，另該遊戲式課程編輯模組及遊戲式課程學習模組係分別連結有一遊戲式課程編輯頁面及一遊戲式課程學習頁面，且使該遊戲式課程編輯模組及遊戲式課程學習模組各與該遊戲式課程資料槽相連結，復使該遊戲式課程編輯模組設定有投入參與、探索、解釋、精緻化及評鑑之教學程序，並於該遊戲式課程編輯頁面對應顯示有投入關卡、探索關卡、解釋關卡、精緻化關卡及評鑑關卡。

如上所述之遊戲式教學暨學習系統，其中，該教學暨學習整合平台之資料庫內係進一步設有一遊戲素材分享資料槽，且使該遊戲式課程編輯模組與該遊戲素材分享資料槽相連結。

如上所述之遊戲式教學暨學習系統，其中，該遊戲素材分享資料槽係為無權限設定之開放式資料槽，以提供軟體繪製之地形、場景、物品及人物資料，於該遊戲素材分享資料槽中活動存取。

如上所述之遊戲式教學暨學習系統，其中，該教學暨學習整合平台之資料庫內係進一步儲存有一登入驗證模組，另使該教學暨學習整合平台包含有至少一註冊者，該登入驗證模組係驗證向該教學暨學習整合平台註冊並登入者其帳號及密碼正確性。

如上所述之遊戲式教學暨學習系統，其中，該遊戲式課程資料槽係為有權限設定之資料槽，以提供向該教學暨學習整合平台註冊並登入者使用。

如上所述之遊戲式教學暨學習系統，其中，該教學暨學習整合平台之資料庫內係進一步儲存有一教學暨學習應用程式，以供該教學端電子裝置及學習端電子裝置下載安裝，以使該教學端電子裝置及學習端電子裝置直接與該教學暨學習整合平台通訊連結。

如上所述之遊戲式教學暨學習系統，其中，該投入關卡、探索關卡、解釋關卡、精緻化關卡及評鑑關卡係各包含有至少一關卡題目，該關卡題目其出題型式係包含影片、圖片、照片或文字。

如上所述之遊戲式教學暨學習系統，其中，該投入關卡、探索關卡、解釋關卡、精緻化關卡及評鑑關卡其關卡題目之題型係包含是非題、單選題或多選題。

如上所述之遊戲式教學暨學習系統，其中，該教學端電子裝置及學習端電子裝置係為一桌上型電腦、筆記型電腦、平板電腦或智慧型手機，另該教學暨學習整合平台係為一雲端伺服器。

藉此，本發明之遊戲式教學暨學習系統係可使教師依照STEM之5E教學模式依序設置有投入參與、探索、解釋、精緻化及評鑑等遊戲關卡，並使學員於各遊戲關卡中進行學習與測驗，據此，以令學員於遊戲中將STEM教育概念融入學習內容，達到有效提升學員創新思考能力與統整知識解決問題能力等效益。

(1)‧‧‧教學端電子裝置

(2)‧‧‧學習端電子裝置

(3)‧‧‧教學暨學習整合平台

(31)‧‧‧資料庫

(32)‧‧‧遊戲素材分享資料槽

(33)‧‧‧遊戲式課程資料槽

(34)‧‧‧網頁建構模組

(35)‧‧‧登入驗證模組

(36)‧‧‧遊戲式課程編輯模組

(37)‧‧‧遊戲式課程學習模組

(38)‧‧‧教學暨學習應用程式

第一圖：本發明之架構圖

第二圖：本發明之遊戲關卡設定狀態圖

第三圖：本發明之遊戲關卡編輯狀態圖

第四圖：本發明之遊戲關卡遊玩狀態圖

第五圖：本發明之遊戲關卡測驗狀態圖

而為令本發明之技術手段及其所能達成之效果，能夠有更完整且清楚的揭露，茲詳細說明如下，請一併參閱揭露之圖式及圖號：首先，請參閱第一圖所示，為本發明之遊戲式教學暨學習系統，係主要包含：至少一教學端電子裝置(1)，係可為桌上型電腦、筆記型電腦、平板電腦或智慧型手機等；至少一學習端電子裝置(2)，係可為桌上型電腦、筆記型電腦、平板電腦或智慧型手機等； 一教學暨學習整合平台(3)，係可為一雲端伺服器，乃使該教學暨學習整合平台(3)與該教學端電子裝置(1)及學習端電子裝置(2)，以有線寬頻或無線寬頻〔3G、4G、WiFi〕等網際網路通訊連結，又使該教學暨學習整合平台(3)其資料庫(31)內建有一遊戲素材分享資料槽(32)及一遊戲式課程資料槽(33)，另於該資料庫(31)內儲存有一網頁建構模組(34)、一登入驗證模組(35)、一遊戲式課程編輯模組(36)及一遊戲式課程學習模組(37)等程式模組，該網頁建構模組(34)係建構該教學暨學習整合平台(3)之網頁環境，該登入驗證模組(35)係驗證向該教學暨學習整合平台(3)註冊並登入者之帳號及密碼正確性，該教學暨學習整合平台(3)之註冊登入者係為使用該教學端電子裝置(1)之教師及使用該學習端電子裝置(2)之學生等，該遊戲式課程編輯模組(36)及遊戲式課程學習模組(37)係分別連結有一遊戲式課程編輯頁面及一遊戲式課程學習頁面，且使該遊戲式課程編輯模組(36)與該遊戲素材分享資料槽(32)相連結，另使該遊戲式課程學習模組(37)與該遊戲式課程資料槽(33)相連結，復於該資料庫(31)內儲存有一教學暨學習應用程式〔APP〕(38)，以提供該教學端電子裝置(1)及學習端電子裝置(2)下載安裝，以於安裝該教學暨學習應用程式(38)後，點擊其快捷圖案，即可直接連結至該教學暨學習整合平台(3)。

據此，當一教師欲進行遊戲式課程編輯時，係由其教學端電子裝置(1)經網際網路連結至該教學暨學習整合平台(3)之登入頁面，該登入頁面係包含有教師登入及學員登入之選項，繼該教師係選取教師登入選項，以自動轉進教師登入頁面，再於該教師登入頁面之登入帳號與密碼欄位分別輸入帳號及密碼後，續由登入驗證模組(35)驗證該教師之帳號及密碼正確性，若帳號與密碼正確，則自動轉進遊戲式課程編輯頁面，該遊戲式課程編輯頁面 係與該遊戲式課程編輯模組(36)相連結，而該遊戲式課程編輯模組(36)所連結之遊戲素材分享資料槽(32)為一無權限設定之開放式資料槽，任何人都可將其利用Unity3D等軟體繪製之地形、場景、物品及人物等檔案資料儲存於該遊戲素材分享資料槽(32)，以提供他人使用。

又該遊戲式課程編輯模組(36)係提供數個主題設定，以於該遊戲式課程編輯頁面下顯示有一遊戲主題設立頁面，請一併參閱第二圖所示，又使每個主題依STEM其5E教學模式之投入參與〔Engagement〕、探索〔Exploration〕、解釋〔Explanation〕、精緻化〔Elaboration〕及評鑑〔Evaluation〕之5個教學程序進行每一主題之關卡設定，以於該遊戲式課程編輯頁面依序對應顯示有投入關卡、探索關卡、解釋關卡、精緻化關卡及評鑑關卡等，該投入關卡、探索關卡、解釋關卡、精緻化關卡及評鑑關卡等程序設定係由簡漸難，當該教師進行各關卡之課程編寫時，請一併參閱第三圖所示，係可依課程編輯需要，連結至該遊戲素材分享資料槽(32)抓取所需之地形、場景、物品及人物等資料，依此，以提高課程編輯效率及便利性，當教師編排設定好其關卡中之地形、場景、物品，及玩家人物與非玩家人物〔NPC〕後，隨之，便可進行非玩家人物〔NPC〕對話旁白，以及關卡題目之編寫等，該非玩家人物〔NPC〕之對話旁白編寫係可寫入主題說明、任務引導、至少一關卡題目，以及與該關卡題目相關知識等，另該主題說明、任務引導、關卡題目，及與關卡題目相關知識也可於啟動某物品後觸發，而該關卡題目其出題型式係包含有影片、圖片、照片或文字對話等，並搭配是非題、單選題或多選題等題型，如此，係可於該關卡場景中隨機或有意義地安排數個非玩家人物〔NPC〕或物品等，以進行任務引導、問題提問及相關知識之提供，當該教師完成一關卡課程編輯後，係可點選該關卡編輯頁面之儲存鍵，以將其編輯後資料儲存至該教學暨學習整合平台(3)其資料庫(31)之遊戲式課程資料槽(33)中，而該關卡編輯頁面 也設有重設鍵與返回鍵，以分別提供錯誤之地形、場景、人物及對話、題目等刪除，以及資料儲存後返回前頁面等功能，當該教師完成其關卡編輯後，即可登出該教學暨學習整合平台(3)。

繼之，當該教師上課時，係可使其學員使用該學習端電子裝置(2)經網際網路連結至該教學暨學習整合平台(3)的登入頁面，此時，學員係可選取該登入頁面之學員登入選項，以自動轉進學員登入頁面，再於該學員登入頁面顯示之登入帳號與密碼欄位分別輸入其帳號及密碼，以由登入驗證模組(35)驗證該學員之帳號及密碼是否正確，若帳號及密碼正確，則會自動轉進遊戲式課程學習頁面，以與該遊戲式課程學習模組(36)相連結，且使該遊戲式課程學習模組(36)連結該遊戲式課程資料槽(33)，以讀取該遊戲式課程資料槽(33)內資料，並進行資料之運算，該遊戲式課程資料槽(33)為一有權限設定之資料槽，僅提供於該教學暨學習整合平台(3)註冊之教師及學員等登入後使用。

當該學員進入遊戲式課程學習頁面後，首先係點選其有興趣學習之主題，以由遊戲式課程學習模組(36)讀取該遊戲式課程資料槽(33)內之該主題相關資料，並於頁面上顯示該主題所屬之投入關卡、探索關卡、解釋關卡、精緻化關卡及評鑑關卡，學員係可依其學習所需按照投入關卡、探索關卡、解釋關卡、精緻化關卡及評鑑關卡之順序依序學習，也可不按照順序，而由其中某一關卡開始學習，當學員點選關卡圖案後隨之進入該關卡的遊戲頁面，請一併參閱第四圖所示，於該關卡遊戲頁面係顯示有地形、場景、物品，及玩家人物與非玩家人物〔NPC〕等，學員係可操作其玩家人物於該遊戲關卡之地形、場景中尋找可觸發關卡任務及題目之物品或非玩家人物〔NPC〕，當學員於一物品或非玩家人物處觸發關卡題目後，請一併參閱第五圖所示，即須回答該關卡問題，當其回答該問題後便可得到分數，答對則給分，答錯除不給分外 也可扣分，當學員將該關卡中題目全部找出並答覆完畢後，該遊戲式課程學習模組(36)即會於該遊戲關卡頁面上顯示挑戰成功畫面，並顯示該學員在該關卡中獲得分數，而後自動轉進下一關卡。

於此，利用該輕鬆有趣的遊戲式課程設計，即可將教學內容依照STEM其5E教學模式之投入參與〔Engagement〕、探索〔Exploration〕、解釋〔Explanation〕、精緻化〔Elaboration〕及評鑑〔Evaluation〕等5個教學程序，自然地融入於學員的學習內容中，以引導學員發現現象、探索問題，及讓學員在學習過程中有較多主動參與機會，例如：於該投入參與〔Engagement〕階段，教師係可以引發學員的興趣、好奇心與反應為主，以了解學員對某一領域知識想法及理解程度，並以提出有趣問題及使用與欲教導之課程內容相關影片、圖片或照片等進行教學內容之實施，而學員則可將其所知道知識寫出，也可向教師提出問題，以盡量讓學員對課題感到興趣，繼之，再進入探索〔Exploration〕階段，於探索階段，教師係主要鼓勵學員學習與操作，並提出問題之探討，給予學員探究方向，故課程內容設計上係針對問題提出引導，並提供文字、影片、圖片或照片等資料，來讓學員發現、探究新現象，而不直接提供問題答案，學員於該階段係可自由思考，並提出新的預測與假說等，另於解釋〔Explanation〕階段，教師則主要鼓勵學員以先前經驗為基礎，解釋、說明學習到的新知識，並要求學員提出證據作為論證，故於課程設計上係主要引入及定義重要名詞、數據與推論，並利用圖片、照片或影片等資料進行說明，而學員則注意該新知識的解釋，並設法接受及瞭解該解釋，以學習到新的知識，另於精緻化〔Elaboration〕階段，教師係主要提供學員應用學習到的新知識擴展到新情境中，故於課程設計上，係將該新知識與實務現象相連結，以解釋新知識的運作機制，而學員對教師提供的問題，則以新習得知識來解決問題，復於評鑑〔Evaluation〕階段，教師係主要以了解學員知識的進展作為評鑑，而於課程設計上則以深入、 多元的問題進行評量，學員則可於該評量中更了解其學習情況，據此，以將STEM教育概念有效落實至教學內容，並於遊戲中輕鬆達到促進學員思考能力，激發新創意概念及統整學習到各學科知識來解決問題能力等效益。

前述之實施例或圖式並非限定本發明之遊戲式教學暨學習系統實施樣態，凡所屬技術領域中具有通常知識者所為之適當變化或修飾，皆應視為不脫離本發明之遊戲式教學暨學習系統專利範疇。

綜上所述，本發明之實施例確能達到所預期功效，又其所揭露之具體構造，不僅未曾見諸於同類產品中，亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求，爰依法提出發明專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。

(1)‧‧‧教學端電子裝置

(2)‧‧‧學習端電子裝置

(3)‧‧‧教學暨學習整合平台

(31)‧‧‧資料庫

(32)‧‧‧遊戲素材分享資料槽

(33)‧‧‧遊戲式課程資料槽

(34)‧‧‧網頁建構模組

(35)‧‧‧登入驗證模組

(36)‧‧‧遊戲式課程編輯模組

(37)‧‧‧遊戲式課程學習模組

(38)‧‧‧教學暨學習應用程式

Claims (10)

1. 一種遊戲式教學暨學習系統，係主要包含至少一教學端電子裝置、至少一學習端電子裝置及一教學暨學習整合平台，乃使該教學暨學習整合平台與該教學端電子裝置及學習端電子裝置以網際網路通訊連結，又使該教學暨學習整合平台其資料庫內建有一遊戲式課程資料槽，並於該資料庫內儲存有一網頁建構模組、一遊戲式課程編輯模組及一遊戲式課程學習模組，而該網頁建構模組係主要建構該教學暨學習整合平台之網頁環境，另該遊戲式課程編輯模組及遊戲式課程學習模組係分別連結有一遊戲式課程編輯頁面及一遊戲式課程學習頁面，且使該遊戲式課程編輯模組及遊戲式課程學習模組各與該遊戲式課程資料槽相連結，復使該遊戲式課程編輯模組設定有投入參與、探索、解釋、精緻化及評鑑之教學程序，並於該遊戲式課程編輯頁面對應顯示有投入關卡、探索關卡、解釋關卡、精緻化關卡及評鑑關卡。
2. 如申請專利範圍第1項所述遊戲式教學暨學習系統，其中，該教學暨學習整合平台之資料庫內係進一步設有一遊戲素材分享資料槽，且使該遊戲式課程編輯模組與該遊戲素材分享資料槽相連結。
3. 如申請專利範圍第2項所述遊戲式教學暨學習系統，其中，該遊戲素材分享資料槽係為無權限設定之開放式資料槽，以提供軟體繪製之地形、場景、物品及人物資料，於該遊戲素材分享資料槽中活動存取。
4. 如申請專利範圍第1項所述遊戲式教學暨學習系統，其中，該教學暨學習整合平台之資料庫內係進一步儲存有一登入驗證模組，另使該教 學暨學習整合平台包含有至少一註冊者，該登入驗證模組係驗證向該教學暨學習整合平台註冊並登入者其帳號及密碼正確性。
5. 如申請專利範圍第4項所述遊戲式教學暨學習系統，其中，該遊戲式課程資料槽係為有權限設定之資料槽，以提供向該教學暨學習整合平台註冊並登入者使用。
6. 如申請專利範圍第1項所述遊戲式教學暨學習系統，其中，該投入關卡、探索關卡、解釋關卡、精緻化關卡及評鑑關卡係各包含有至少一關卡題目，該關卡題目其出題型式係包含影片、圖片、照片或文字。
7. 如申請專利範圍第6項所述遊戲式教學暨學習系統，其中，該投入關卡、探索關卡、解釋關卡、精緻化關卡及評鑑關卡其關卡題目之題型係包含是非題、單選題或多選題。
8. 如申請專利範圍第1項所述遊戲式教學暨學習系統，其中，該投入關卡、探索關卡、解釋關卡、精緻化關卡及評鑑關卡係各包含有至少一關卡題目，該關卡題目之題型係包含是非題、單選題或多選題。
9. 如申請專利範圍第1項所述遊戲式教學暨學習系統，其中，該教學暨學習整合平台之資料庫內係進一步儲存有一教學暨學習應用程式，以供該教學端電子裝置及學習端電子裝置下載安裝，以使該教學端電子裝置及學習端電子裝置直接與該教學暨學習整合平台通訊連結。
10. 如申請專利範圍第1至9項中任一項所述遊戲式教學暨學習系統，其中，該教學端電子裝置及學習端電子裝置係為一桌上型電腦、筆記型電腦、平板電腦或智慧型手機，另該教學暨學習整合平台係為一雲端伺服器。