學生對於創造性問題解決活動設計之表現分析

研究者從學生的訪談紀錄及學習單做分析，本研究共訪談 8 位學生（高分組 3 位、中分組 3 位、低分組 2 位），本節將針對訪談資料及學生學習單分析。以 下訪談代號「ABC」：A：S 代表學生；B：H：代表高分組，M：代表中分組，L：

代表低分組；C：1、2、3 代表學生編號。舉例：SH1：代表高分組的訪談學生 1。

本研究所選取的訪談對象，是以在「牛頓力學概念問卷」的後測成績及延宕 測成績隨機選取 8 位學生，分別延宕測成績分別分成高分組、中分組、低分組三 組。其中在「牛頓力學概念問卷」的延宕測得分分別見表 4-10 所示。

表 4-10 訪談學生成績與代號

學生 後測成績 延宕測成績 學生 後測成績 延宕測成績 SH1 77.50 80.00 SH5 80.00 75.00 SM2 67.50 47.50 SL6 32.50 22.50 SH3 72.50 67.50 SM7 57.50 47.50 SM4 77.50 55.00 SL8 32.50 20.00

從表 4-10 得知，訪談學生共 8 位學生，其中高分組學生 3 位為 SH1（後測 成績為 77.50、延宕測成績為 80.00）、SH3（後測成績為 72.50、延宕測成績為 76.50）、SH5（後測成績為 80.00、延宕測成績為 75.00），中分組學生 3 位 SM2

（後測成績為 67.50、延宕測成績為 47.50）、SM4（後測成績為 77.50、延宕測 成績為 55.00）、SM7（後測成績為 57.50、延宕測成績為 47.50）以及低分組學 生 2 位 SL6（後測成績為 32.50、延宕測成績為 22.50）、SL8（後測成績為 32.50、

延宕測成績為 20.00）。透過訪談選取的對象針對創造性問題解決活動內容做為 分析對象。

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一、發現困難階段

研究者從學生的日常生活中，切入牛頓三大運動定律中的「作用力與反作用 力」概念，是否已從活動中學習得此概念，大多數（7 名）的學生能夠回答正確 的「作用力與反作用力」的概念，其中一位學生忘記「作用力與反作用力」這個 概念，顯示，學生透過活動可以清楚得辨識這些活動皆是與牛頓力學中的「作用 力與反作用力」有關，也顯示學生在學者 Bloom 的認知領域分類的知識層次達到 知識或記憶能力。

研究者確認學生能說出「作用力與反作用力」概念之後，研究者開始導入學 生引導思考的部分，利用 5W1H（Who、What、Where、When、Why、How）之策略 要求學生從「作用力與反作用力」概念去找出自己日常生活中有沒有類似的現象 或概念，並說明之。透過學生能說出日常生活中「作用力與反作用力」的現象的 同時，也讓學生去察覺有關「作用力與反作用力」的問題並讓學生去解釋自己所 遇到的問題，及原因的產生。從訪談的學生來看，學生所舉例的項目，皆是以自 己有接觸過或看到的日常經驗為主，大多數的學生（6 名）能舉例與日常生活中 有關的經驗如與人互推、用球打牆壁、汽車拋錨時人在後面推、騎腳踏車的時候；

另外少數的學生（2 名）（SM4、SM7）無法從生活經驗中去提取。透過研究者對 學生的思考，學生（SL6）能夠舉例並且將例子作分析。研究者要學生從自己說 出的經驗去發現問題，學生無法透過所學的知識去思索為何球會反彈呢？認為球 反彈是一種常理，無頇思考。因此學生（SL6）並沒有達到發現挑戰這個階段。

學生（SH3、SL8）從騎腳踏車發現問題如鏈條生鏽、騎腳踏車上下坡、用球打牆 壁等這些經驗，學生能夠透過自己的所發現的問題去接受是屬於發現挑戰階段，

進一步解決問題的所在，是提供一種發現挑戰，讓自己能夠發現問題所在，並找 出達成的目標，完成目標或任務。例如：

T：請問一下在從這幾次活動，讓妳學到哪些概念，妳怎麼去應用這些概念？在妳生活中有 沒有這種經驗呢？

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二、尋找資料階段

研究者以發現挑戰階段中所發現的問題與挑戰，來持續進行學生創造性問題 解決第二階段的「尋找資料」的階段的分析探討。

在「尋找資料」階段是屬於 CPS 的三成分中的「了解問題」，學生透過日常 生活中發現「作用力與反作用力」的各式問題，即刻要讓學生去尋找可能性的資 料，因此利用設計活動課程來引導學生看到，或是模仿並也要求學生在活動學習 單上寫下自己發現的資料，培養學生的不同的思考角度，能讓「作用力與反作用 力」活動，有不同的啟發，知道學生的理解程度。

研究者利用活動設計的方式來讓學生「尋找資料」，如扭力船學生如何選取 材料呢？在選材料時，詴做的模型進行測詴發現什麼問題？將此活動讓學生去發 現資料及分析，最後將結果呈現的部分，例如氣球火箭，氣球會不會往前飛呢？

或是其他因素影響飛行的結果，讓學生去進行呈現結果，尋找影響其活動不同的 原因，造成不同的結果。

研究者在創造問題解決模式的發現資料活動設計，以聚焦問題，收集資料，

分析資料為主要的三個步驟，一開始要先讓學生聚焦問題，研究者先提出例如：

「活動一--扭力船：海賊王大花準備打造她的新船出航，請大家幫大花想想該如 何設計，船才能夠順利啟航呢？舉例：船的材質可能需要有什麼變化？請大家幫 大花想想在造船上會發生哪些問題呢？航行時可能遇到什麼問題呢？」

在釐清問題的時，學生怎樣思考問題有哪些角度可去思考呢？學生看到問題 會先分析問題，第一、船是否會沉船？船是否會浮在水面？學生會採用不會沉船 的材質（珍珠板），也發現紙板材料會吸水只能玩一次，就會沉船；珍珠板因材 料中空容易吸水造成船身加重，減緩速度。研究者也發現學生會先確定哪種材質 適合水面活動後，才進行扭力船的改造。第二、扭力船的槳是否會卡住呢？船身 的尾端凹型邊邊，如果會卡住船才進行修剪，可以讓船進行活動。第三、學生發 現船槳的部分要設計大一點，才會產生前進的動力，速度才會快一點。第四、學

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生在設計前面的船頭形狀，如圓形、三角形、梯形等，會發現形狀會影響船前進 的阻力，改變設計。第五、學生透過扭力的方式，發現橡皮筋轉動會影響船的航 行的速度，橡皮筋轉得圈數越多圈，其扭力船的航行力越久。

發現學生在「尋找資料」階段與「發現困難」階段，學生透過在「發現困難」

階段，發現如騎腳踏車時，在腳踏車的鍊子塗上潤滑油減少摩擦力，是一種發現 困難經驗，連結到如何讓船跑得更快，或是讓船航行時減少阻力，是將問題聚焦 在如何讓船減少阻力或是摩擦力使得航行的速度較快。例如：

學生尋找資料的想法-SM-01 學生尋找資料的想法-SH-01 圖 4-3：學生尋找資料提出點子學習單表現-1

從圖 4-3 和圖 4-4 中，學生在尋找資料的時會假設不同的船有不同的造型，

每一種造型都具有自己的設計意義，在圖 4-3 中，學生（中分組學生 01，SM-01）

透過自己製作的點子去分析船的特性航行得快與慢。在圖 4-4 中學生（中分組學 生 02，SM-02）認為船的槳也是影響其航行速度，因此製作兩個或三個槳來加強 航行速度。因此，學生在尋找資料，也同時激發點子，來做為自己扭力船進行航 行比賽之應用。

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學生尋找資料的想法 -SM-02

學生尋找資料的想法 -SM-03

學生尋找資料的想法 -SL-01

圖 4-4：學生尋找資料提出點子學習單表現-2

最後，透過學生動手去做活動中，除了學生聚焦問題，要怎樣才能讓扭力船 浮在水面？實際的操作收集資料，再去分析，影響扭力船的會不會動的因素，修 改自己的問題，最後所發現的資料即是自己「尋找資料」部分。從活動所設計的

「發現困難」階段和「尋找資料」階段，學生將「發現困難」階段和「尋找資料」

階段結連，主要讓學生自己去從「發現困難」階段去聚焦問題的意義，再透過「尋 找資料」把問題的意義釐清，主要是「瞭解問題」。

三、發現問題階段

研究者以 CPS 活動課程之第二階段尋找資料來持續進行，來做為學生在第三 階段「發現問題」之分析探討。

「發現問題」階段是屬於 CPS 的三成分中的「了解問題」之一，主要讓學生 透過此課程中激盪出各種問題，釐清問題。因此，學生在此階段需盡可能提出在

「發現資料」中所遭遇的問題，並且釐清這些問題發生的情況及應有的結果，進 行觀察。因此學生在活動過程中必頇從自己嘗詴或「尋找資料」中提出觀察到的 疑問，並且從活動中知道問題所在，透過活動課程，學生經由自己製作的過程發 現的問題，並找出原因，激盪出解決方法。

研究者透過這幾個活動課程，讓學生自己發現在活動中哪些印象最深刻。從

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訪談內容去做分析，發現學生（SH1、SM2、SH3、SH5）在氣球火箭活動單元是印 象最深刻，其次是扭力船活動，最後是氣球車活動。學生對於「汽球火箭」活動 中認為不可思議的事是：第一，為何汽球火箭這樣就可以飛出去；第二，為什麼 氣球裡面的空氣是對空氣作用呢；第三，氣球火箭的第二個活動中，氣球上的吸 管與線會產生摩擦力，而造成速度變慢。

因此，由這些問題來觀看學生如何發現問題，由於學生來自不同環境，在先 備知識的理解上不同，看到事物的觀點就有不同。由學生（SH1）發現問題，為 什麼氣球火箭透過手去擠壓就會飛出去呢？由此可以得到學生不曉得「作用力與 反作用力」的概念，只認為這很神奇，卻沒有加以思索問題，學生仍有觀察其他 同學的製作再思考，卻沒有其他的想法出現。再來看到學生（SM2）所發現問題，

比學生（SH1）更具體，學生在進行活動課程發現問題是為什麼剪開後的氣球裡 噴出來的空氣是對外界的空氣作用，空氣怎麼對空氣作用，因此，可以推知學生 對於「作用力與反作用力」的概念已有存在，但是學生無法去確認空氣是有形還

比學生（SH1）更具體，學生在進行活動課程發現問題是為什麼剪開後的氣球裡 噴出來的空氣是對外界的空氣作用，空氣怎麼對空氣作用，因此，可以推知學生 對於「作用力與反作用力」的概念已有存在，但是學生無法去確認空氣是有形還