教學設計之歷程

第四章初探研究結果

第一節教學設計之歷程

研究者以「水的表面張力」為主題，設計一系列科學遊戲創造性問題解決教學活動，期能做為提昇學生對自然與生活科技的學習興趣，及提供學生激發創造力與問題解決能力的機會之參考。本節主要呈現行動研究初期，研究者透過文獻蒐集分析、科學遊戲設計素材聚焦、「問題解決任務」

的發展、CPS六大步驟相應活動設計及最後完成教案設計的歷程加以說明。

一、文獻分析與探討

研究者自決定以「科學遊戲」作為自然與生活科技學習領域之輔助教學，即對相關文獻進行蒐集與分析探討，其中多篇將科學遊戲應用於教學的相關研究分別指出科學遊戲教學活動有助於提升學生對科學的學習興趣、創造力及問題解決能力等（詳見第二章第一節，pp.15-18）。此一文獻分析歸納結果，除肯定科學遊戲在教育上的運用價值，亦增強研究者將科學遊戲應用於教學的信心。

再者教育部近幾年來，大力提倡「創造力教育」政策，許多單位紛紛舉辦科學遊戲競賽活動，並以培養學生的創造力作為活動目的；但有些科學遊戲活動類似嘉年華會，學生在歡樂之餘，並未受到進一步的教學引導而獲致相關能力，讓活動容易流於形式。許良榮（民90）即認為教師將遊

戲轉化為教學時，需經過事前的計畫，避免直覺的、試錯性的或是過度開放的玩耍，並指出課程設計或教學應具目標導向。故研究者進一步透過文獻資料的歸納整理，建立將創造性問題解決（CPS）教學模式融入科學遊戲教學之學理依據，並對CPS相關文獻做深入分析探討。CPS發展至今，可區分出六個主要模式（詳見第二章第二節），其中Isaksen 和Treffinger

（1987）所修正的第四時期三成分六階段CPS模式在圖示中除了清楚的描繪出問題解決的六階段歷程及將各階段在擴散思考與聚斂思考的指導要領上以文字詳加說明外，三成分的區分，更強化各階段的順序性，也更貼近一般人在解決問題時的解題程序，可供教師直接以其六階段的順序作為教學的流程以設計具目標導向的教學活動，所以研究者選擇以此時期CPS 模式作為融入科學遊戲教學設計的依據。

二、科學遊戲設計素材選納

（一）科學遊戲相關書籍搜尋

研究者在從事本研究之前，曾於台中教育大學圖書館接觸到科學遊戲相關書籍，發現這類書籍蘊含豐富的科學遊戲素材，所以在構思以科學遊戲設計教學之初，便決定自坊間科學遊戲書籍中尋找設計元素。為免有所遺漏，研究者透過網路搜尋引擎，對科學遊戲相關書籍作全面性的搜查（詳見第三章第五節，p.56），同時也親至台中縣市幾處大型圖書館及住家附近的圖書館進行搜尋，結果共獲致54本以動手操作為主的科學遊戲書籍。

有些無法在圖書館或一般書店取得的書籍，便透過網路書店購買，最後取得全部書籍。

（二）確認教學方式與設計主題

研究者與指導教授及協同研究教師討論，認為科學遊戲教學設計應以學生的生活經驗為中心，讓學生從最熟悉的事物中，發覺探索科學的樂

趣。研究者認為此一教學設計理念若以融入現行自然與生活科技教材的方式實施，受限較多，故選擇以外加課程的方式來進行教學活動，如此在進行教學設計時，能有較大的發揮空間以實踐設計理念，也可增加學生的課外知識。決定教學的方式後，便以日常生活常見的「水的表面張力」效應作為教學設計的主題。

（三）「基礎遊戲」選取歷程

在所蒐集的54本科學遊戲書籍中，有36本含有與「水的表面張力」效應有關之科學遊戲活動，研究者將書中這些活動頁面影印、裝訂，以方便檢索，並從中聚焦出十個遊戲類別（詳見第三章第五節，p.57），作為教學設計之「基礎遊戲」教材來源。此十個遊戲類別經以大四學生為對象，

進行初探教學後，將遊戲在原理解釋上難度過高者或相近者再加以去除或合併，最後被選用的「基礎遊戲」即是本研究所設計的五個單元教學活動中的「基礎遊戲」教學內容（詳見第四章，pp.63-65）。

（四）科學原理解釋之專家效度

不同的科學遊戲書籍對遊戲原理的解釋不盡相同，有些書籍甚至僅以

「水的表面張力」一語即完成解釋，對於物體與表面張力之間如何產生作用並未加以說明；而本研究所有遊戲均與水的表面張力效應有關，若每個遊戲之原理探究都只簡單以受水的表面張力作用加以解釋，則學習內涵將大為降低。因從事科學遊戲教學時，原理探究乃重要的一環，所以研究者除分析、綜合各書對相同遊戲的原理解釋說法，並進一步將歸納出之原理解釋建立專家效度。以「看誰面皮厚」（遊戲操作見p.42）這個基礎遊戲為例，在研究者所蒐集的科學遊戲書籍中，有7本書中含有此類型遊戲，

各書對此類遊戲的原理解釋如下：

< A書解釋> 水有時的確會這樣，好像它有層皮膜網住它的表面一般。也就是這個相同的力量使得形狀幾近圓形的露珠成形的。

< B書解釋> 水的分子在前後左右之間互相吸引，使水面形成一股強大的力量，足夠使水高出玻璃杯口而不溢出來。這股在水面相互牽扯的力量就叫做表面張力。

< C書解釋> 將迴紋針丟入水中時，水面應該會因為迴紋針的體積而上升。但由於水存在著表面張力，所以，水會像山一樣隆起，並不會溢出。表面張力很大，即使丟入相當數量的迴紋針，水面也只是隆起而已。

< D書解釋> 杯子看起來已不能再容納任何針，但表面張力使水不至於溢出來。

< E書解釋> 加入清潔劑的水，水分子之間的吸引力會降低，表面張力變小，容納的硬幣個數會減少。

< F書解釋> 因水的表面張力，使水高出杯面而呈山的形狀。

< G書解釋> 水的表面張力會發揮非常強的能力。十元硬幣的前端稍微用水沾溼，輕輕地放入杯子裡，杯子的水好像要溢出，但是水和水之間有強力的表面膜會互相拉引，水面就會隆起。所以，放進某一程度的十元硬幣，水也不會溢出。但是，如果在水中加入肥皂，表面膜的能力（表面張力）會減弱。此時，把十元硬幣放入水中，則水面不會隆起而會馬上溢出。

研究者將各書中的原理解釋，加以分析綜合，整理出以國小高年級學童的能力所能理解的說法，以供教學時對學生解釋遊戲原理之用。雖然遊戲的原理解釋是歸納自各書籍，但其正確性如何，礙於研究者的學科背景知識，對其正確性與完備性的判斷並無十分把握。為避免因錯誤的原理解釋而造成學生迷思概念的形成，乃委請台中教育大學自然相關學系的A教授協助審查研究者歸納出的原理解釋之正確性及完備性，以建立基礎遊戲的科學原理解釋之專家效度。研究者再根據專家的建議進行原理解釋的修正，以做為教案設計中教師對學生解釋遊戲原理的依據。

三、「問題解決任務」之開發

Coble和Hounshell（1982）指出為了引導小孩基本原理和提供機會練

習多樣技巧，教育遊戲（education games）是有效的策略，而絕大部分的教育遊戲，都有某些共同的特徵：遊戲者（player）將面對確切的目標、

完成任務、或者克服挑戰（引自許良榮，民90）。本研究自坊間科學遊戲書籍所聚焦出的「基礎遊戲」生活化、趣味化且蘊含科學概念，具有引發學生學習興趣與讓學生藉由動手操作主動建構知識的教育價值，但較缺乏讓學生有克服挑戰、發揮創意、及解決問題的機會。為使科學遊戲教學能更具學習的內涵，避免只是單純的引起學童興趣，研究者以「基礎遊戲」

的概念學習與操作技巧為基礎，結合小組合作學習方式，設計「問題解決任務」，擬讓學生在挑戰任務中，發揮團隊合作精神，展現創造力與問題解決能力，同時也檢驗學生在「基礎遊戲」中的學習成效。

為能激盪出更多的創思，研究者延請任教學校的甲老師與乙老師二位自然科教師共同參與「問題解決任務」的開發，透過不同觀點、經驗以收集思廣益之效。首先，研究者將各個基礎遊戲的操作方法與遊戲原理向甲、乙二位老師說明，並備齊材料，讓二位協同教師藉動手操作，以獲得設計靈感。然後研究者與二位協同教師，分別針對每個基礎遊戲，設計出 1~3個初步構想的「任務」，再由研究者對每個初步構想的「任務」進行試驗，檢驗其可行性，並從可行的任務中選出較佳者，加以精緻化成可以由小組競賽方式進行挑戰的「問題解決任務」。研究者即以「基礎遊戲」

及自其發展出之「問題解決任務」作為單元教學活動設計的主體（見表 5-1-1）。

表 5-1-1 科學遊戲創造性問題解決教學單元活動設計主體

單元單元名稱基礎遊戲問題解決任務一文字大變身文字大變身我是名偵探柯南二大壩潰堤 1.大壩潰堤

2.看誰面皮厚轟炸水城堡

三漂浮的金屬漂浮的金屬

1.鐵絲狂想曲 2.水上足球 3.跨海大橋四滴水不漏 1.滴水不漏（1）

2.滴水不漏（2）

1.乾坤大挪移 2.神奇聚寶盆五水上風光 1.水上風光

2.水上競速樹王爭霸戰

四、CPS融入科學遊戲教學活動設計

研究者選擇以Isaksen ＆ Treffinger（1987）之CPS模式融入科學遊戲教學活動，此CPS模式的流程，主要有六大步驟：「發現困惑」、「發現

在文檔中科學遊戲創造性問題解決教學活動發展-以「水的表面張力」為例 (頁 77-84)

第四章 初探研究結果

第一節 教學設計之歷程

第四章初探研究結果

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