很多香港學生對抽象的數學概念不感興趣，認為難以在日常生活中應用，所以不願花時間學習數學。為了幫助學生掌握數學概念及增強學習動機，筆者的研究團隊聯同東華三院郭一葦中學共同開發互動式電子學習冒險遊戲應用程式——MATHero\'s Journey，鼓勵學生學習數學。
研究團隊留意到現今學生喜歡電腦遊戲的刺激感，所以根據「遊戲化理論」設計MATHero遊戲程式，加入視覺影音、場景設計和歷險挑戰等元素，提高學生學習數學的興趣及自主性。計劃獲優質教育基金資助，為4班中學一年級的學生進行交叉對照研究。學生分為實驗組（用MATHero學習）和控制組（照常上課），兩組於第一階段實驗前後接受數學測試，其後互換，進行第二階段實驗。綜合兩個階段的測試結果顯示，用MATHero的學生比其他學生的數學成績高16%。
自主度增 提升學習興趣
為甚麼這個程式能提升學生的數學成績？它又與傳統授課模式有何差別呢？筆者歸納為5大特色。首先，MATHero將教學內容串聯成為網上冒險遊戲，參加者以挑戰形式透過解決數學問題來擊敗怪物和拯救王國。學生在開始時建立虛擬化身投入遊戲身份，用「探索模式」尋找學校牆上的二維碼，透過各種情境資訊學習，在過程中了解數學與現實世界相關的應用，沿途解答數學多項選擇題累積分數，達到各項子目標（消滅怪物）。
另外，MATHero提供即時回饋和提示，逐步增加學習數學的自信心。舉一個問題例子，弓箭手正瞄準北面30米的半獸人，而半獸人西面30米有位邪惡的巫師，弓箭手怎樣做才能擊中巫師？
(A) 左轉30o，放箭 (B) 左轉45o，放箭
(C) 左轉60o，放箭 (D) 左轉90o，放箭
學生選擇答案後，MATHero便會給予即時回饋，指示學生答對或答錯。遊戲程式加入鷹架教學理論，學生可以用30分換取一般提示（Tan θ = 對邊/鄰邊），在提示輔助下運用數學概念答題。
第三，整個遊戲由學生自主，學生可按能力自由掌控答題的時間和策略。鷹架是可以調整的，就如以上題目，學生除了換取一般提示，更可用60分換取更明確的提示（Tan θ = 30/30）。通過提示，學生想像半獸人距離弓箭手和巫師各30米，三者形成45o–45o–90o的三角形（上圖），成功應用物理資訊來學習三角學並答對題目。
學生成功挑戰題目後會更有自信，願意花更多時間用MATHero學習數學。MATHero因應數學能力幫助學生學習，並給予難度適中的題目，最大限度地提升學習動力，讓同學忘我地投入數學遊戲。
第四，MATHero提供詳盡的解題及進度報告，總結學生於各主題、各等級的答題情況。排行榜功能鼓勵同學之間的良性競爭，學生可查閱排行榜，了解其他同學的學習進度。
自訂教學內容 因材施教
最後，老師亦可透過MATHero程式了解每位學生的數學能力和學習軌跡，調整教學以適應需求。
香港教育大學的數學教育專家為MATHero設計了500道數學題，題目分低、中、高3個難度等級，橫跨中一至中三數學課程的10個主題。於課堂內外，老師除了使用特定難度的題目作為教材或功課，達到因材施教的效果，亦可透過以下方法簡單自訂MATHero：
1. 添加課程內、外不同難度的數學題，如三角學或微積分；
2. 允許特定學生使用MATHero；
3. 用二維碼設置冒險場所；
4. 更改MATHero的參數：分數、等級、進度條、虛擬貨幣、徽章、學習儀表板、虛擬化身和回饋。
MATHero更設有毋須二維碼的「冒險模式」，供學生隨時隨地自主學習，提升終身學習的能力。「冒險模式」的元素包括對戰、間諜和策略，有助學生整合對數學的理解，增進其執行思維/元認知，於不同情況下靈活地應用數學。
MATHero應用程式運用遊戲化學習，滿足用家自主和成就的心理需要，提升他們的心理健康和學習數學的興趣，推動學生學習數學。如果讀者想體驗MATHero流動應用程式，可到http://matherolearning.link下載。
文：香港教育大學心理學系高級講師關月玲博士、數據分析及評估研究中心總監趙明明教授（翻譯：林思明）
本欄歡迎院校學者投稿，分享個人學術見解及研究成果，1400字為限，查詢及投稿請電郵︰[email protected]。
文章刊於《星島日報》2023年10月30日教育版專欄「大學之道」。
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