教學設計

教學設計的過程中，必須透過「教材分析」、「教學分析」兩個 階段方能完成教學活動的設計。教材分析即對「所要教的內容」做結 構的解析，也就是分析教材內容的重要概念及其彼此間的關係，這個 層面的分析不僅要確切掌握學科知識的實質內涵，也要能應用該學科 的思維方法，及對學科中的基本本理念要有起碼的認識。

教材分析主要針對「教什麼」，而教學分析則必須考量「怎麼 教」。教師在進行教學前，必須將所要教授的教材內容轉換成教學流 程，而該流程並非只是時間先後順序的安排，它還需要有一個教學的 邏輯結構，而此結構必須有理論基礎做後盾。

本研究針對教學設計中的「教材分析」、「教學分析」的過程，

其內容分別敘述如下：

一、教材分析

本研究在選定自然與生活科技領域的「簡單機械」單元為 實驗教學的實施單元後，立刻對「簡單機械」進行教材分析，即 對所要教授的內容做結構的解析，以分析出教材內容的重要概念 及次概念，有關「簡單機械」的主概念、次概念的內容如表 3.2 所示：

表 3.2 「簡單機械」教學單元的主概念與次概念內容

表 3.2(續) 「簡單機械」教學單元的主概念與次概念內容

主概念 次概念 內容

齒輪 齒輪定義 依靠齒的嚙合傳遞動力的簡單機械；齒輪上的輪 齒相互扣住時，齒輪會帶動另一個齒輪轉動來傳 送動力，兩齒輪間平行、垂直或任何角度均可傳 動。

齒輪組 利用多個大小、齒數不同的齒輪，或再配合上鏈 條等組合而成的機械。

齒輪的功用 較有效地傳遞動力、改變動力方向、改變轉動的 速度。

齒輪與鏈條 將兩個齒輪分開，也可以應用鏈條等來帶動兩邊 的齒輪而傳送動力。

齒輪比 將原動齒輪齒數與被動齒輪齒數的比值；齒輪組 則將每一組的比值連乘。

機械組合 機械裝置 機械裝置都是由簡單機械組合而成，包括槓桿、

輪軸、齒輪、滑輪、鏈條……等，相互地連接構 成的複雜裝置。

傳動方式 軸承帶動方式 以輪帶軸、軸帶輪的方式傳送動力。

皮帶帶動方式 以皮帶的方式傳送動力。

齒鏈帶動方式 以齒輪、鏈條的方式傳送動力。

磨擦力 指兩個表面接觸的物體作相對運動時；物體間會 互相施加的一種物理力。

電力 應用發電機產生電力，來驅動電器用品運轉。

人力 應用人類肌肉的力量，來移動物體。

然後分析各個主概念、次概念其邏輯關係，以及彼此的教學 相互性，彙整出簡單機械的重要概念架構圖。有關「簡單機械」

單元的重要概念架構如圖 3.3 所示：

圖 3.3 「簡單機械」單元的重要概念架構

樂高教學方案可用的教學模式為 LBD 與 PBL，兩者皆以建造 論為理論基礎，因此 LBD 與 PBL 兩者在教學設計要項中，皆強 調以學習者為中心、具真實性的作業、合作的學習、多元回饋等 項目內容。兩者不同處在於：LBD 強調學習者應藉由產生、規劃 工作時程，以達成教學目標，它可在一個較短的時間來完成；而 PBL 強調學習者應進行複雜活動，它通常需要多個階段及一個較 長時間來完成。然而，本研究的教學時間為期六週（24 節課），無 法進行較長時間的教學，因此採用 LBD 教學模式來設計教學。

在教學設計過程中，必須遵守 LBD 教學環境的設計要項：(1) 真實性；(2)為設計活動而擬定的多樣的情境；(3)在開放性設計作 業中，讓強制式、鷹架式的競爭取得平衡；(4)對於學習者提供豐 富、多變的回饋；(5)討論與合作；(6)實驗與探索；(7)反應。在進 行教學分析時，必須將此 7 項設計要項納入參考因素，如此以讓 教學活動設計能符合此 7 項設計要項的精神。

在 LBD 教學模式中，本研究採取的教學策略為：(1)從第一 天起，讓學習者對付予的期望變得更清楚；(2)告知學習者明確、

暗喻的目標，及他們被評量的方式；(3)學習者是主動的知識建構 者；(4)教師扮演著協助者、鼓勵者的角色；(5)作業內容要讓學習 者能設計及建構一個可與他人分享的作品；(6)提供學習者豐富及 多樣的回饋。在教學評量的部份，除採取實作評量（製作作品）

外，亦包括小組作品的製作過程記錄（學習單）、成品展示與心得 分享等方式。

樂高教學方案與傳統教學兩者在教學分析過程中，皆將上述

兩者教學活動內容大致相同，且教案是採取平行方式設計。兩者 不同之處僅在教學進行時，製作作品所使用的實作材料與元件是 不相同，即樂高教學方案採用 LEGO Mindstorms 零組件為實作材 料與元件，而傳統教學則採用一般性的材料與元件。

同時，根據文獻探討的結果，問題解決歷程模式適合本研究 教學活動的設計，因此將此問題解決模式加入上述兩者教學活動 設計之中，即兩者教學活動皆融入問題解決的教學模式。有關傳 統教學的「簡單機械」單元的教學活動設計如附錄二－五的內容 所示；有關樂高教學方案教學的「簡單機械」單元的教學活動設 計如附錄六－九的內容所示；有關「簡單機械」單元的教材內容 如附錄十所示；有關作品實作記錄表（學習單）如附錄十一所示。