臺灣化學教育
Chemistry Education in Taiwan《烘培咖啡》化學教育桌遊
温媺純、陳秀荷
n前言
許多研究資料顯示遊戲融入教學大多能正向改善學習者的學習動機、學習成就、學習情緒、學習態度或其他學習能力等等，各方資料也同時顯示台灣科學教育之桌遊的數量亦不多。因此，本文作者結合現代流行的咖啡文化與桌遊，綜合心流理論、成就系統與機制即訊息等等遊戲設計概念，初步發展出一套不需化學先備知識即可遊玩的化學教育桌遊《烘培咖啡》。期待玩家經過多次的遊戲體驗，能自我有所領悟與學習。
n桌遊介紹
(一) 《烘培咖啡》科學知識
本教育桌遊以烘焙的科學概念「物質受熱發生變化」為遊戲發展核心。烘焙的科學原理是利用熱能使物質發生物理和化學的變化。烘焙咖啡的行為即是將咖啡豆送入鍋爐中加熱，咖啡豆的溫度隨著加熱時間增加而升高，豆中各樣的物質因能量增加、彼此碰撞，而發生一系列化學變化，包含焦糖化反應，與梅納反應等等。物質的變化導致咖啡豆顏色改變和氣態物質的產生，咖啡豆體積也因此膨脹破裂。咖啡豆經烘焙後，產生一千多種的氣味物質，飄進我們鼻子裡，也就是我們聞到的咖啡香，可能感覺有堅果味、土壤味、水果香等等。
咖啡香的氣味物質主要是由碳(C)、氫(H)、氧(O)、氮(N)、硫(S)五種元素構成(謝雅玉，2017)。這五種元素位於週期表的右邊，屬於非金屬類，是生活中重要與常見的元素，而元素以不同的種類、數量和空間排列會組合成不同的氣味物質(如圖一)。我們聞到的咖啡香是綜合了各樣不同濃度的氣味物質，藉著每個人的嗅覺器官主觀感受到的結果。換句話說，有可能咖啡香在不同人聞起來會變咖啡臭哦！
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圖一：三張氣味物質卡 |
(二) 《烘培咖啡》教育方式
設計者在遊戲介紹時除了說明遊戲規則之外，同時將烘焙咖啡的科學知識帶入，使玩家了解烘焙咖啡的科學概念「物質受熱發生變化」，並具體觀察不同烘焙度的咖啡豆之顏色差異。
玩家在主要的遊戲行動中，需要將自己手牌與公開的物質資訊(如圖二)進行觀察與比對，思考如何給予三個提示才能有效幫助同伴迅速找出相對應的物質。34種氣態物質之間有結構相似者、元素數量相同者、元素種類相同者，物質的複雜成為遊戲的挑戰，在模糊不清的資訊中尋找解答達成遊戲目標成為了遊戲的樂趣。玩家重複體驗遊戲，每次拿到的手牌不同，不斷進行觀察與比對，便有機會產生自我領悟與有所獲得。
圖二：桌遊物件與公開的物質資訊
(三) 《烘培咖啡》設計方式
《烘培咖啡》是模擬烘焙的情境作為遊戲的情境，遊戲時間代表烘焙時間(如圖三)。玩家們花時間和心力從三個提示中找到與公開資訊相對應的物質，且須在遊戲的目標時間裡辨識完成，遊戲便進入尾聲，彷彿咖啡豆已烘焙到特定烘焙度可以下豆了。
設計者依據心流體驗遊戲設計模型(Kiili, 2006)、成就系統(Evans, Jennings, & Andreen, 2011)、機制即訊息(Romero, 2008)等遊戲理論，經多次測試與修改發展本教育桌遊。玩家遊玩時能專心與產生愉快，在沒有壓力與負擔下進行潛意識學習。
圖三：溫度、烘焙度、烘焙時間三合一指示牌
(四)《烘培咖啡》玩法介紹
1. 遊戲故事
在一個咖啡烘焙大師的交流會上，有一群不善表達的烘焙大師正圍坐著，一邊烘焙咖啡一邊交流著他們所聞到的烘焙味。大師們必須在幾個模糊不清地提示下，在烘焙時間內，一起合作找出所有人聞到的氣味物質，烘焙即可成功，否則一不小心可就焦黑囉！別忘記照顧隨時會來打擾大師，請教您各種問題的顧客唷！
2. 遊戲規則
(1) 由第一位回應咖啡問答的玩家作為遊戲的起始玩家，於開始遊戲時按下手機計時器。
(2) 起始玩家選擇手上一張氣味物質卡給予三個提示，一個是物質的元素種類、一個是某元素的數量、一個是用一段話描述物質的形狀結構。提示完畢後，其餘玩家從公開資訊版圖中找出相對應的物質。成功找出後將該氣味物質卡置於版圖上，若失敗則丟棄該卡牌，並從氣味物質卡牌庫中重新抽出一張。而後逆時針輪流換下一位玩家給予提示。
(3) 每猜出兩張氣味物質卡，就有一位顧客來打擾。第一個回應咖啡問答卡的烘焙大師於咖啡問答卡(如圖四)的牌庫中抽出一張牌，並按照牌面文字所述以口語重述一次，其餘玩家負責回答，任一玩家答對即可繼續進行猜測氣味物質的遊戲，並將烘焙大師標記依逆時針移至下一位玩家。
(4) 當遊戲時間抵達一爆與二爆的烘焙時間時，所有玩家停止手邊行動，玩家輪流將氣體小球從排氣的入口吹送至出風口(如圖五)，代表排氣成功，繼續進行烘焙任務。若一爆失敗，則烘焙溫度升高，直接進入二爆，將氣體小球從入口再重吹一次，若再失敗，則烘焙焦黑，遊戲失敗。
圖四：三張咖啡問答卡
圖五：玩家輪流吹送氣體小球使之順利在排氣管紙條內移動
n 遊玩成果
《烘培咖啡》經不同年齡層，28位女性、31位男性，共59位玩家測試。玩家在設計者介紹遊戲規則後開始遊戲，設計者並不參與遊戲討論，只負責說明遊戲玩法與烘焙咖啡豆的過程。遊戲後玩家填寫心流體驗問卷(滿分5分)與學習測驗卷。
玩家遊玩時的心流體驗調查結果佳。問卷結果整體平均為4分，且無性別上的差異。結果顯示，玩家在遊玩過程能專心，並認為遊戲難易度適中；學習測驗卷的結果則顯示：60%以上的玩家，知道咖啡豆裡的物質會受熱分解而產生氣體，並對物質由元素排列組成的事實能有初步認識。測驗結果亦無性別上的差異。另外，從質性資料(如圖六)中也可窺見此桌遊能激發玩家的腦力與創意，在不知不覺中帶領玩家進入化學的世界。
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圖六：玩家在遊戲互動過程中的部份對話 |
n 結論與建議
本教育桌遊具有遊玩與學習的功能，可單純作為遊戲使用，或是搭配課程內容作為教學活動的一部分。另外，有鑑於遊戲遊玩成果顯示心流體驗的結果與學習目標達成度無顯著相關，因此若要使用本桌遊作為與課綱有關的教學，作者建議教學者可搭配課程相對應的教材，以輔助學生能更深入、清楚有邏輯地進行學習。最後，遊戲版權屬設計者。若需使用遊戲進行教學，歡迎與本文作者聯繫。
n 參考文獻
謝雅玉（譯）（2017）。咖啡香味的科學（原作者：Choi Nak Eon）。臺北市：方言文化。（原著出版年：2015）
Brenda Romero. (2009, April 29). Re: TRAIN [Web blog message]. Retrieved from http://brenda.games/train/
Evans, M., Jennings, E., & Andreen, M. (2011). Assessment through achievement systems: A framework for educational game design. International Journal of Game-Based Learning, 1(3), 16-29.
Kiili, K. (2006). Evaluations of an experiential gaming model. Human Technology, 2(2), 187-201.