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一、對創造歷程表現的影響

研究者發現,小組學生的問題解決歷程是知識不斷轉變的過程,由於受 到測試結果、範例刺激或同儕產品的影響而產生新的知識,進而改變產品原 有的設計和製作。本節創造歷程表現之討論著重在小組受範例知識影響的情 形。其後再以創造性問題解決(CPS)歷程的觀點,包括找出任務、發現資 料、發現問題、激發點子、找出答案和運用所選擇的解法等歷程,比較控制 組和實驗甲組的歷程表現差異。

「滑翔機」創意活動的任務是「製作一台可以在空中飛得久的滑翔機。」

研究者於活動一開始就提供「滑翔機範例」(如圖 4-3)給實驗甲組的三個小 組學生參考;控制組則按一般情況進行設計和製作,教師不提供範例,但仍 提供一般簡單的協助。

以科學原理來看,滑翔機的主翼設計必須合乎「伯努力原理」,因此研 究者將範例的主翼做成符合伯努力原理的結構設計:以主翼的翼斷面來看,

前三分之一處較厚,越往後面則越薄。當風從前往後吹時,上層空氣流過距 離較長,流速較快,壓力較小;而下層流過的距離較短,流速較慢,壓力較 大;壓力大的會往壓力小的一方移動,亦即主翼有一股由下往上的抬升力 量,是造成主翼上浮的原因。此外,滑翔機範例的「主翼」尚有其他科學知 識之設計,包括主翼的大小影響受風面積、上反角影響機翼上浮的穩定性、

向後張的角度影響飛行速度等,皆與滑翔機滯空時間的表現有關。研究者分 別將實驗甲組以及控制組受範例影響之歷程表現,分述如下。

(一)實驗甲組的歷程表現

1. 結構上先採用範例主翼的設計

以實驗甲組中的「偉哥隊」為例,「偉哥隊」大致上瞭解範例設計的功

用為何,但並不瞭解「主翼的後面為什麼要壓得比較扁」,對「伯努力原理」

也一知半解。

T:這是伯努力原理…你知道詳細內容是什麼嗎?

S03:我知道是伯努力原理,但不知道伯努力原理是什麼東西。

S17:太久忘記了。

T:有聽過伯努力原理?

S03:嗯!

T:但忘記怎麼用了?

T:不知道,反正先學就是了?

S12:對。

(偉哥隊 920403 賽後訪談)

研究者發現,雖然他們不太瞭解「伯努力原理」的定義為何,但他們仍 相信範例的此項設計應該有助於機翼飛翔,於是就先嘗試模仿某些設計。在

「發現問題」階段中,「偉哥隊」本身的認知受到範例設計的影響,因此對 問題的瞭解也較為明確。

「偉哥隊」的滑翔機前後共做了三部,在功能結構上大都採用範例主翼 之設計,不同的只是在造型方面做一些改變而已。其主要設計包括:

(1)「主翼後面有壓扁」:符合伯努力原理的上升力量。S03:「不太清楚為什 麼要壓扁,但是應該會讓飛機的翅膀往上升吧。」

(2)「主翼加大」:可增加受空氣阻力面積。S03:「機翼大,面積多,比較慢 可以滑翔比較多。」

(3)「兩側機翼上反約 15 度」:提昇空中飄浮的穩定度。S03:「可漂浮在空中 比較久。」

(4)「機翼不往後張,與機身保持 90 度」:減低滑翔速度。T:主翼怎麼不做 往後?S03:「戰鬥機的機翼都是往後,往後會飛比較快,我覺得飛得快沒 有用,只會飛遠。」

另外,以實驗甲組的「QQ 隊」為例,「QQ 隊」能大略說明範例設計所 隱含的知識為何,也認為範例設計應該有助於飛行。一開始 QQ 隊的主翼設 計幾乎與範例相同,只有尾翼稍大,中央平衡舵也比一般為高。

T:你們這部有參考這部(範例)的設計嗎?

S04:有啊!一開始我們本來要做別種的,但是看到老師的後,就覺 得好像不錯,所以就改成學老師的好了。

T:你們的主翼好像跟範例差不多?有哪些是自己設計的?

S04:翅膀(主翼)大部分一樣,但是老師的尾翼太小了,我們想要 做大一點。

T:太小了?這是你們自己的構想嗎?

S04:對啊,是我想的,我想說試試看!

(QQ 隊 920403 賽前訪談)

2. 透過實際測試以瞭解該設計的功能

從「功能結構」方面來說,偉哥隊的主翼設計不僅與範例設計相似,而 且也符合科學原理。由於國小六年級自然科尚未提及有關「伯努力原理」的 單元,學生對相關的科學原理知識缺乏通盤瞭解,只能靠閱讀科學書籍或由 師長以較淺顯易懂的方式解說,才有可能大致上理解這些科學知識。雖然此 時「偉哥隊」學生的知識尚未內化,透過模仿學習,並經過實際的測試和改 良之後,才能逐漸瞭解該設計的知識。而「偉哥隊」學生能適當的將此知識 運用在自己的滑翔機,並在造型和結構上加以變通,甚至在決賽中得到第一 名的成績。

T:覺得得到第一名的原因是什麼?

S03:我們主翼比較大,會上揚、受風的阻力比較大、可以增加一些 時間。

T:整體來說,你們受這台範例的影響大不大?

S03、S12、S17:大。

T:你覺得那個部分影響你們最大?

S17:ㄟ….我們的翅膀(主翼)跟老師的類似。

T:你們是全部模仿老師的嗎?還是有其他變化?

S03:有些構造是跟老師學的,但我們有做一點小改變。

T:怎麼會想要學老師的?

T03:我想老師的應該會比較「強」吧!

(偉哥隊 920403 賽後訪談)

在「QQ 隊」方面,其初次作品經幾次試射後表現不佳(S04:有學老師 的設計,但表現不好。),後來他從飛行姿勢判斷,認為可能是尾翼太大造成 重心偏後,使滑翔機無法前進,於是把尾翼改成與範例尾翼大小差不多,但 形狀不同,表現才有改善。

T:你們後來有做修正嗎?哪裡有修正?

S04:有啊,尾翼不一樣,我們這次用比較小的。

T:怎麼想要做小的?有參考別人的嗎?

S24:好像大家都做小的,老師的也是小的。

T:這台飛得好嗎?跟第一次比起來哪一個比較好?

S04:這次的比較好吧,比較不會飛到一半就掉下來。

(QQ 隊 920403 賽後訪談)

QQ 隊初期受範例的影響,滑翔機的主翼結構設計大致上與範例相似,

但卻不完全相同。而尾翼的設計學生認為「自己的構想比較好」。所以小組 有自己的創意想法,也會去權衡或選擇認為比較有利的設計,比較重要的設 計(如主翼設計)仍會以範例設計為主,較小部分或與自己想法不合的範例 設計,則較傾向於以自己的創意想法為主。最後,當產品測試功能不彰時,

還是會回頭參考範例的設計,並適當的在樣式造型方面做些改變。

3. 信賴教師提供的範例

由以上訪談亦可發現,「偉哥隊」學生認為教師提供的「範例滑翔機」

具有相當程度的正確性或可信賴性。他們認為,教師會在範例上做此項設

計,一定有它隱含的道理,由此更增強學生採用此設計的動機。因此,即使 他們不甚瞭解該項設計之科學原理為何,但範例提供了「具體可見」的實品 設計,使學生一目了然,仍具提示相關知識的作用。

4. 能內化範例設計的知識

外觀上,氣動車範例僅只是一個普通的作品。但「偉哥隊」前後做的三 架滑翔機,在結構上大都採用範例之設計,僅形式上稍有不同而已(如圖 4-9)。研究者認為其認知已能內化範例設計的知識,並且相互調和,以致於

「偉哥隊」能透過實做測試,將範例結構設計的知識普遍運用在自己的產品 設計中,亦即範例隱含的知識以和他們的認知想法產生有意義的連結。

圖 4-9 「偉哥隊」參賽的滑翔機

(左圖為初期產品,右圖為參賽產品)

範例實品是提供基本知識表徵方式,由以上以上討論中發現,提供範例 不但可以協助學生瞭解問題的表徵,對問題解決較有助益;此外學生也可以 透過產品測試而將範例設計知識加以內化,認知不協調時還可以自己的認知 想法為主,或進一步加以變通。研究者認為是小組解決創造性問題較有效率 的方式。

5. 已具備相關認知經驗的小組表現

漸理解範例所隱含的知識。

研究發現,無論此兩者的知識型態為何,皆讓學生較能瞭解問題表徵,

並根據各部設計重點逐一探究。而小組也會從模仿中盡可能產生變通的想法 和設計,對問題解決的表現較佳。

(二)控制組的創造歷程

本節研究的控制組有兩個小組,分別是「飛翔隊」和「新寶納多隊」,

教師均不提供他們範例,但提供一般基本的協助。以「飛翔隊」第一台滑翔 機為例,在造型方面他們認為這台的「翅膀形狀是三角形」、「然後翅膀又很 小」、「然後重量又很重」、「尾翼也很小」…。在機能結構方面,主翼沒有符合

「伯努力原理」的設計,也沒有「上反角」的設計,機翼略「向後」、機翼

「不夠大」等,這些都較不符合科學原理的設計(910403 觀察記錄)。

「飛翔隊」主翼形狀的造型是三角形的,認為「可能是流順吧!因為有些 戰鬥機的翅膀是三角形的。」初賽之後他們修改部分的設計,如「三角形的主 翼變大了」和「後面的尾翼也變大」而已,其他的造型和機能結構設計都未加 改變。研究者發現,由於缺乏適當的知識提供,使得「飛翔隊」的瞭解問題 階段的認知不夠,因此只能進行較簡單的設計和修正,整個歷程在「機能結 構」方面的設計少有變化。

研究者在控制組的「新寶納多隊」也發現以上類似的情形。其小組學生 缺乏產品所涉及的相關知識,在瞭解問題的階段只能自己摸索探究,且需從 較多的創意激發、設計、製作、測試、改良中找出較佳的問題解決方案。另 外,在想法遇到瓶頸時,也容易因為缺乏相關知識的輔助而減低問題解決的 能力和表現。

(三)比較實驗甲組和控制組之歷程差異

本節目的在比較有提供範例和沒有提供範例對小組創造歷程表現有何 差異,研究者根據前述之控制組和實驗甲組的歷程分析,並以 Treffinger 等 人於 1994 年進一步提出的創造性問題解決(CPS)歷程階段,分別加以比較,