我國科學教育目前的重要目標之一，即為提高國民之科學素養，以期培養科 學創造力，進而提昇國家競爭力，而科學創造力應由兒童時期培養起（李賢哲、
李彥斌，2002）。
黃湫瑛（2003）指出，當某人認為創造即是一種思考的歷程時，會認為創造 力就是在做創造性思考時產生的能力或結果，於是將會運用這樣的思考過程來解 決問題，在這個思考的過程中會產生創造力，並且經由解決問題的過程得到問題 解決能力。官美君（2003）也有相同的看法，認為創造性問題解決是一種認知能 力、思考的策略與經驗以及分階段解題的能力，可說是個體經由思考而產生的解 決策略。
教育部在2008年指出，學習科學就是要獲得處理事務、解決問題的能力，因 此我們應該教導學生減少背誦的學習，透過創造性問題解決的學習過程，期可達 成此目標。
一、創造性問題解決的發展與內涵
創造性問題解決（Creative problem solving，CPS）最早是由Osborn提出，經 過約50年的研究與發展，對創造力的培育有重要的貢獻（Isaksen & Treffinger, 2004）。CPS的演進過程大致可區分為六個時期，分別說明如下：
（一）第一時期（1942～1967）：創造歷程七階段
早期的研究者認為創造力是天生的，但是Wallas於1926年提出的觀點卻認為 創造力不是與生俱來的，它可運用某些特定的技術與方法培養出來，Wallas將創 造的歷程分為四個階段：準備期（Preparation）、醞釀期（Incubation）、豁朗期
（Illumination）、驗證期（Verification）。Osborn受到此學說的啟發，在1952年 所著的《激發思考力》（Wake Up Your Mind）中，首次提到七個階段的CPS歷程，
分別為：
1. 定位（Orientation）：指出問題。
2. 準備（Preparation）：蒐集相關資料。
3. 分析（Analysis）：重組相關材料。
4. 假設 （Hypothesis）：找出基礎的理論。
5. 醞釀（Incubation）：找出解釋。
6. 綜合（Synthesis）：將所有的點子集合。
7. 驗證（Verification）：判定結論。
1953年，Osborn又於《應用想像力》（Applied Imagination）一書中，提倡利 用CPS和主張使用腦力激盪法。經過十年的努力，Osborn將七階段濃縮成三階段，
分 別 為 ： 發 現 事 實 （ Face-Finding ） 、 發 現 點 子 （ Idea-Finding ） 、 發 現 解答
（Solution-Finding）。
（二）第二時期（1963～1988）：五階段 CPS 訓練方案
這個階段的主要發展重心，在於強調問題的解決必須盡可能想出各種方法 來。在這25年中，也極力開發創造力的教學模式，許多的創造性問題解決教學方 案在這個階段陸續產生，其中尤以Parnes根據Osborn 的「腦力激盪策略」、Guilford 的「智力結構論」、Gordon 的「組織論」以及Malsow 的「需求及敏覺訓練策略」，
在1967年所提出的五階段CPS訓練方案（圖2-2-1），最能有效提高創造性思考力
（王如玉， 1999），其歷程主要為：
1. 發現事實（fact finding )：
運用5W1H（who、what、where、when、why、how）的策略，獲 得有用的資訊，在解決問題之前蒐集相關資料並檢視，進行整理與分析。
2. 發現問題（problem finding )：
蒐集所有相關資料後，找出問題的線索，這時可以開始分析問題的
成份，重新界定問題。
5. 尋求接納（acceptance finding )：
找出方法後，必須實際執行這個構想，以便確認此方法有效與否，
如果發現無效則必須回到前幾個步驟，重新找出適合的構想。
圖2-2-1 Parnes五階段CPS模式（譯自Isaksen和Treffinger，2004 )
（三）第三時期（1981～1986）：六階段 CPS 模式
過濾出重要的資料。
自從Isaksen 和Treffinger 六階段CPS 模式提出後，許多研究者將其運用於 教學研究上，成果頗豐。
擴散層面擴散層面擴散層面 問題敏感擴散層面 問題敏感問題敏感問題敏感 聚斂層面聚斂層面聚斂層面 聚斂層面
從生活經驗、角色與情境中尋找困惑。 發現 接受挑戰，做有系統性的回應。
困惑
收集資料（資訊、感想和感覺等 )，由 發現 確認和分析最重要的資料。
不同的觀點與訊息去暸解。 資料
激盪出可能的主問題和次問題。 發現 選擇一個問題。
問題
針對問題，發展與列出可能的構想。 發現 選出最有趣或最有可能的點子。
點子
找出可能的評估標準來檢查和評價點子 發現 選擇幾個重要的評估標準來評價點子。
解答
考量執行過程中可能的助力與阻力， 尋求 聚焦於最有可能的點子並準備行動。
找出可能的執行步驟。 接納
新挑戰
圖2-2-2 Isaksen和Treffinger六階段CPS模式（譯自Isaksen和Treffinger，2004 )
（四）第四時期（1987～1992）：三成份六階段 CPS 模式
這個階段的發展重心，主要在於教學現場的實務應用，以發展出有效且適合 各種教學情境的CPS教學模式。1987年開始，Isaksen和Treffinger著手修改CPS的 架構，使之更實用、更符合真實的情境。1992年，他們提出更加完整的教學流程，
將六階段的CPS模式進一步歸納為三成份六階段，三個成份分別為：瞭解問題、
產出點子與計畫行動，六個階段分別為：發現困惑、發現資料、發現問題（屬於 第一成份：瞭解問題）、發現點子（屬於第二成份：產出點子）、發現解答、尋 求接納（屬於第三成份：計畫行動）。此時的流程圖仍以線性垂直為主。（見圖 2-2-3）
本研究的探究能力定義為界定問題的能力、設計規劃的能力、實作驗證的能 力、分析解釋的能力、溝通辯證的能力，與此階段的CPS模式中的三成份六階段 有所重疊，界定問題即是第一成份──瞭解問題，設計規劃即是第二成份──產 出點子，實作驗證、分析解釋與溝通辯證與第三成份──計畫行動吻合。
此一模式開發出來後，許多學者將其運用於不同的教學情境中，發現該模式 不僅適用於各種情境中，而且對於特定任務需求可以更方便的運用，比過往的模 式更符合使用者的需要，和一般人解決問題的模式相近。
基於上述兩個理由，本研究採取Isaksen和Treffinger(1987)所修正的三成分六 階段的CPS教學模式融入科學遊戲教學活動設計。
發現 成份一：瞭解問題 困惑 擴散：找尋問題解答的可能性。
聚斂：對問題解決建立一般的目標性。
發現 擴散：檢視多樣的細節，從許多角度去看待發現的困惑。
資料 聚斂：找出最重要的資料去引導問題的發展。
發現 擴散：考量許多可能的問題。
問題 聚斂：考量或選擇一個特定的問題。
發現 成份二：產出點子
點子 擴散：提出許多各式各樣特別的想法。
聚斂：找出定義問題的可能性、替代或可供選擇的有趣的潛在可能。
發現 成份三：計畫行動
解答 擴散：發展評估標準以分析和重新找出問題的可能性。
聚斂：選擇使用一個評估標準，用以挑選、鞏固和支持問題解決。
尋求 擴散：考量執行過程中可能的助力與阻力，找出可能的執行步驟。
接納 聚斂：聚焦於最有可能的點子並準備行動。
圖2-2-3 1992年版的三成份六階段CPS模式（譯自Isaksen和Treffinger，2004 )
（五）第五時期（1990～1994）： 三成份彈性循環的 CPS 模式
1980年代以來，科學教育受到建構主義的影響，眾多學者認為這是科學教學 走向世界觀，受到其影響，Isaksen和Dorval在1993年將原本的CPS流程修改為循 環模式（圖2-2-4）。區塊間的虛線代表的是流程可以由教學者彈性調整，各區塊 中的空白格子，可依不同的使用者、任務和情境選擇需要的步驟（發現困惑、發 現資料、發現問題、發現點子、發現解答、尋求接納）。
圖2-2-4 三成份彈性循環的CPS模式（譯自Isaksen和Treffinger，2004 )
（六）第六時期（1994～）：CPS 系統化架構模式
在這個階段中，有效的把任務評估和歷程規劃整合於CPS中，並對CPS使用 了更詳細的語言做說明。
Isaksen 、 Dorval 和 Treffinger 在 2000 年 將 CPS 修 改 為 系 統 化 的 架 構 （ 如 圖 2-2-5），將三大成份改為四大成份；且為了讓使用者更清楚的瞭解CPS，Isaksen 等 人 亦 修 改 各 流 程 的 用 詞 ， 讓 CPS 的 使 用 並 將 三 大 成 份 修 改 為 瞭 解 挑 戰
（Understanding the Challenge）、產出點子（Generating Ideas）與準備行動（Preparing for Action）。瞭解挑戰又分為建構機會（Constructing Opportunities）、探索資料
（Exploring Data）與架構問題（Framing Problem）；準備行動又分為發展解答
（Developing Solutions）與建立認同（Building Acceptance）；規劃方法又分為評 估任務（Appraising Tasks )和設計流程（Designing Process )。
圖2-2-5 2000年版的系統化CPS模式（譯自Isaksen和Treffinger，2004 ) 綜觀 CPS 的發展，自Osborn、Parnes發表理論後，接著Isaksen、Treffinger 等 人繼續投入發展，使CPS模式日臻完善，在科學教育上受到相當的重視與運用。
茲將其主要的發展與運用整理如表2-2-1。
表2-2-1 CPS 的發展
主要階段/
代表人物
議題或需求 結果
第 一 時 期 （ 1942~1967 ） /Osborn
對於創造歷程給予明確的定義 產生了CPS的初步模式和初級指 導方針與激發點子的工具
第二時期（1963~1988）
/Parnes
發展有效促進創造力的教學課程 發展了許多創造性學習方案及產 生CPS教學素材
第三時期（1981~1986）
/ Treffinger及Isaksen
學習和應用CPS時，個體的差異和 情境的差異所造成的影響
在問題解決的第一個步驟增加發 現挑戰（Mess-Finding），也強調 擴散思考與聚斂思考在問題解決 時的均衡運用
第四時期（1987~1992）
/Isaksen和Treffinger
注重教學現場的實務應用，以發展 第五時期（1990~1994）
/ Isaksen和Dorval
受到建構科學主義的影響 將原本直線式的CPS流程，修改為 較彈性的循環模式，供教學者彈性 運用
第 六 時 期 （ 1994~ ） / Isaksen、Dorval 和Treffinger
有效的把任務評估和歷程規劃整 用於資優教育上的研究(Schack, 1993；Treffinger ＆ Isaksen, 2005)，Parnes與 Brunelle(1967)分析與CPS相關的研究，發現90％的研究顯示出CPS教學能有效的 提昇學生的創造力。而學生的問題解決能力在實施CPS教學策略後有顯著提昇 (Cramond, Martin, & Shaw,1990；Harris & Blank,1983)。在Torrance於1972年和1983 年分析創造力教學策略的相關研究，在300多篇的研究中發現CPS的教學模式約有 89％的成功率，由此可知CPS適用於不同的教學情境（引自Schack, 1993）。
而國內近年來對於創造性問題解決模式亦逐漸重視，將CPS或修正之CPS教 學模式運用於教育上的研究日益增多，如鄭英耀、王文中和張川木（2003）發展 之CPS的延伸模式，將其命名為「創意思考教學模式（creative thinking instruction model,簡稱CTIM )」分為六個步驟的循環模式（如圖2-2-6 )，其中「瞭解挑戰」
的階段是由教師設計情境，進而引導學生發現問題，「產出點子」的階段由教師 引導學生提出假設，「準備行動」階段分為設計驗證、解釋結果、推廣應用。
的階段是由教師設計情境，進而引導學生發現問題，「產出點子」的階段由教師 引導學生提出假設，「準備行動」階段分為設計驗證、解釋結果、推廣應用。