第二章 文獻探討
第二節 創造性問題解決
CPS 可適當融入 科 學 遊 戲 並設計教學活 動，能有效提供學生學習興趣。
由上表可知科學遊戲融入科學課程教學對學生在學習科學態度、學習興 趣、學習動機、問題解決、科學過程技能的養成皆有正向的幫助。此外，科學 遊戲融入教學不只在學生方面產生正向的影響，同時對老師的專業成長也有助 益。林堂麗(2003)認為科學遊戲教學能提升教師在課程設計、教學及研究上的 專業成長。許芳雪(2004)表示教師在編擬實施科學童玩歷程中在教學準備、模 組課程設計、評量方式使用及教師角色扮演等均獲得專業成長。楊訪屏(2004) 從課程設計與實際教學情境中，歸納出教師在課程設計、教學策略應用、教師 角色改變上有專業成長的現象。蔡宗信(2007)在實施科學遊戲教學後發現教師 的設計能力、教學能力、研究能力均獲得提升。
第二節 創造性問題解決
一、 CPS 模式的發展沿革
1953 年 Osborn 在「Applied Imagination」一書的序中提及 Wallas 在 1926 年 所提出創造性成就行動模式，即準備期、醞釀期、豁然開朗期、驗證期，深深 啟發了 Osborn 對創造力的研究興趣。而 Wallas 的四階段創造歷程也確實影響了 當時的教育觀點，在此觀點下，創造力常被認為是天生的，而非後天可以培養 的。隨後的學者開始認為，我們應該可以利用一些特異的方法和步驟來刺激醞 釀期的活動，以提高靈光一閃的可能性 (湯君偉和邱美虹，1999) 。因此，Osborn
和 Crawford 於 1948 年正式發展創造力提升的計畫，在歷經 Osborn、Parnes、
Treffinger、Isaksen 和 Dorval 等人逐步的發展與修改，CPS 已成為一套有效提升 創造潛能與問題解決的方法理論。表 2-2-1 引用 Isaksen& Treffinger 在 2004 年 的文獻，將 CPS 理論演繹的歷程，依時期之不同分為主要六個版本。 outlook 、 ownership 、 outcomes 、 obstacles)和增進擴散性思考與聚
資料來源：譯自 Isaksen & Treffinger(2004)
二、 各時期 CPS 版本模式之內涵
(verification)，成為最初步的 CPS 模式，也就是 CPS(V.1)。之後在 Osborn(1963) 再版的「Applied Imagination」一書中，又將七個階段濃縮成三階段：發現事實 (fact-finding)、發現點子(idea-finding)和發現解答(solution-finding) ，也就是後來 的 CPS( V1.1)。
(二)第二版(V.2)：Parnes 五階段 CPS 模式
Osborn 和 Sidney Parnes 在 1965 年後，為促進學生了解和應用創造力而一 起工作。Parnes 在 Osborn 去世後發表了「Osborn-Parnes 創造性問題解決法」
(Osborn-Parnes approach to creative problem solving)，也就是 CPS(V.2)。之後，
Parnes 與其同事 Ruth Noller 又繼續不斷從事 CPS 的研究，最終將 CPS 模式修 訂成線性五階段 CPS 模式即 CPS(V2.2)，如圖 2-2-1。
圖 2-2-1 Parnes 和 Noller 所提出的 CPS(V2.2)模式 資料來源：譯自 Isaksen & Treffinger，2004
在 CPS(V.2.2)中，除首次將 CPS 模式以圖示呈現外，另一個特色就是該模 式在解題過程中，每個階段都先有發散性思考(收集所有可能的答案)，再有聚 歛性思考(找出最佳的答案)，而解答者可利用這五個階段有系統的解決問題，
而每個階段的任務內容簡述如下：
1. 發現事實(fact-finding，FF)：問題解決者可以利用 5W1H(who、what、where、
when、why、how)的策略，獲得有用的訊息與蒐集相關的資料，並在問題解
決前，檢視所有可用的資料，並進行整理分析。
2. 發現問題(problem-finding，PF)：當資料全部蒐集好，且問題的線索也都呈 現時，問題解決者可開始分析問題的每一個成分，重新安排問題的陳述，並 清楚的界定問題。
3. 發現點子(idea-finding，IF)：界定問題後，問題解決者可以先想像所有可能 解決問題的方法，並以書面方式條列呈現。
4. 發現解答(solution-finding，SF)：當問題解決者提出一連串的構想後，要在近 一不從這些構想中，找出最好、最可行與最合適的解決方法。
5. 尋求接受(acceptance-finding，AF)：找出最適當的解決方法後，問題解決者 必須實際執行這個構想，以確認方法的可行性，若無效就必須再重回上述步 驟，重新尋找適合的構想，並付諸實行直到問題解決。
(三)第三版(V.3)：Isaksen& Treffinger 六階段 CPS 模式
Isaksen 和 Treffinger 自 1978 年加入 CPS 的研究，他們認為 Osborn-Parnes 創造性問題解決法的架構只注重在擴散思考的訓練，較不重視聚散性的思考，
因此繼而將 CPS 模式修改為六階段即 CPS (V.3)。除了在第一步驟前增加「發現 困惑」，並把原模式中第一步驟「發現事實」修改為「發現資料」，同時強調擴 散性與聚散性思考在問題解決過程中的均衡運用。原有的圖示模式也由水平改 為垂直，見圖 2-2-2。
擴散層面 問題敏感 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 )， 發現 確認和分析最重要的資料。
由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 資料來源：譯自Isaksen & Treffinger，2004
(四)第四版(V.4)：Isaksen& Treffinger 三成份六階段 CPS 模式
在 Isaksen 和 Treffinger 提出六階段的 CPS 模式後，許多學者紛紛將此模式 運用於各種情境的教學研究中，發現下幾點結論：
1. CPS 可以用不同方式運用於各種情境下，簡而言之，CPS 是可行的。
2. 人們利用 CPS 提升效能，以符合面對不同群體、任務與情境的需要，但仍
有許多無法回答的問題。簡而言之，CPS 還可以以不同的方式修改得更好。
3. CPS 被有效的運用於許多因素交互作用的動態歷程，包括個人、成果、情境 與方法的作用。簡而言之，CPS 是一種是於運用於各種不同型態下的工具。
4. 針對特定任務的需要，人們會選擇 CPS 模式中的過程幫助他們解決問題。
簡而言之，人們喜歡用自然、適合自己的方式去運用 CPS。
5. 一般人將 CPS 運用於了解問題、產生點子並計畫或付諸行動。簡而言之，
人們常使用 CPS 的部份步驟來滿足他們的需求。
因此 Isaksen&Treffinger(1987)又將六階段 CPS 模式組合出三個不同的成 分，包括瞭解問題(發現困惑、發現資料、發現問題)、產出點子(發現點子)與計 畫行動(發現解答、尋求接納)，並將圖示以顏色與線條繪畫以分別出三個區塊 作為區隔，是為 CPS(V.4)，見圖 2-2-3。
在這個模式中，他們強調CPS每個階段的展開及結束之前，個體主要的思考方 式分別是發散思考和收斂思考，發散思考的運用規則是「延緩判斷」(deferred judgment)，收斂思考的運用規則是「肯定判斷」(affirmative judgment)，這兩條規 則是貫穿整個CPS的基本規則，掌握這兩條規則，即掌握CPS的精隨(洪振方，2003)。
發現 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 產出點子
點子 擴散：提出許多各式各樣特別的想法。
聚斂：從有可能性、潛在性的選擇中找出適合的方法。
發現 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 Isaksen 和 Treffinger 三成份六階段 CPS 模式 資料來源：譯自Isaksen & Treffinger，2004
(五)第五版(V.5)：Isaksen& Dorval 三成份彈性循環 CPS 模式
受到認知科學與結構主義的影響，Isaksen 和 Dorval 在 1993 年進一步將先 前使用的線性流程更改為利用各種幾何圖形彈性循環的架構表示。在 CPS(V. 5) 中，將三個主要成分：暸解問題、產生點子、計畫行動分成每一個「標誌」
(symbol)，而每個標誌都有輸入與輸出，且彼此間是動態的變化。問題解決者可 以不需要按照所有的步驟進行，CPS(V.5)無疑是給問題解決者更加彈性應用的 空間，見圖 2-2-4。
圖 2-2-4 1993 年版 CPS(V.5)的三成分模式 資料來源：譯自Isaksen & Treffinger，2004
(六)第六版(V.6)：Isaksen& Dorval 三成份彈性循環 CPS 模式
此階段的發展加入兩個重要的成分，一個是在 CPS 架構中，加入更有效的 規劃方法，即「任務評估」與「設計流程」兩個面向；另一個則是使用更自然、
更容易讓人理解的語言說明。Isaksen、 Dorval 和 Treffinger 在 2000 年時將 CPS 的三大成分修改為：瞭解挑戰(understanding the challemge)、產生點子(generating idea)和準備行動(preparing action)，每個成分裡又包含不同的階段，詳見圖 2-2-5 所示。
產出點子
瞭解問題 計畫行動
圖 2-2-5 2000 年 CPS 系統化架構模式 資料來源：譯自Isaksen & Treffinger，2004
由上所述，可以發現CPS經由Osborn的開創，與往後50年學者的研究與發展，
已成唯一套實用且有效提升創造潛能與問題解決的方法(Christie & Kaminski，
2002；Schack，1993)。
綜觀CPS教學模式的發展沿革與內涵後，本研究根據前一章中提到，將科學 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 的能力和溝通辯證的能力，與CPS(V.4)模式中的三成份六階段相符，如：界定問 題即是第一成分－瞭解問題；設計規劃即是第二成份－產出點子；實作驗證、分 析解釋與溝通辯證則與第三成份－計畫行動吻合。
同時為兼顧教師與學生在尚不熟悉CPS的教學模式情況下，CPS(V.4)的三成 分六階段與其他版本模式相較，在架構上並無顯著差異，且提供了較完整且清楚
的教學步驟及過程。基於上述理由，本研究決定採取這個時期的CPS模式融入科 學遊戲教學活動設計。
三、 CPS 應用於教學的相關研究
研究者透過文獻蒐集，對國內外有關 CPS 模式應用於教學的研究結果進行 整理分析，歸納出以下幾點：
1. CPS 可提升學生問題解決的能力
呂素雯(2002)以六年級學生為對象，實施自然科創造性問題解決教學，發 現透過 CPS 教學能夠顯著增進國小六年級學生的問題解決能力。洪川富(2005) 以五年級學童為對象在自然與生活科技領域實施 CPS 教學，發現實驗組問題解 決能力顯著優於對照組。洪文東(2003) 以準實驗研究法對國小五年級 32 名學 童進行修正後創造性問題解決(RCPS)的教學處理，結果發現單元教學活動後，
學生科學創造力與問題解決能力有顯著之進步。
2. CPS 可提升學生的創造力
Parnes 等人曾在水牛城州立大學，運用五階段的 CPS 模式，進行為期兩年
Parnes 等人曾在水牛城州立大學，運用五階段的 CPS 模式，進行為期兩年