教學過程及所遭遇的問題與解決方法

本節綜合統整研究者在積木關卡設計的教學過程，所遭遇的教學問題與 解決方式，分為以下三部份討論，「課程設計與實施」、「積木教學材料之 運用」以及「學生的學習」。

壹、課程設計與實施

積木關卡設計的教學活動在此研究中扮演重要角色，研究者從教案的開 發與設計發想之初，到實際實施初探教學到正式教學之間的課程修正與教學 設計上的省思，以時間順序整理發現的問題與解決方法。

一、積木關卡課程的教學活動設計 (一)教學活動設計的緣起

在 2010 年 1 月至 2011 年 7 月 31 日間，研究者參與黃鴻博教授計畫主持 的「學校本位節能減碳教育計畫」之子計畫二「國小階段節能減碳課程之開 發」。依照研究計畫中開發的國民小學各學習階段節能減碳素養目標與內涵，

如下所列：

1.認知地球氣候變遷、能源枯竭的事實、影響、成因與對策。

2.對節能減碳建立正向的態度與責任感。

3.在日常生活中實踐節能減碳的行為。

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4.以創新思考解決生活上所面對節能減碳問題。

研究者擔任設計計畫中，目標與內涵第四點「以創新思考解決生活上所 面對節能減碳問題」，發展以創新行動為原則的兩種「節能減碳教育」教學 活動設計(高、中年級各一件）。

會議決議先將能源相關套件找出來，規劃教學活動，中、高年級各別教 案，並將教學目標、科學概念引入。【研團-002-20101023】

經過與研究團隊中的教師討論與指導教授建議，課程活動設計以發展中、

高年級的創新問題解決教學來設計，其中高年級也就是本研究附錄一「節能 減碳，製造『積』會」之教學設計前身。課程活動設計架構如下圖 4-1-1 所 示。

圖 4-1-1 創新問題解決教學之課程活動設計架構

(二)教學活動設計結合機關王活動

依據研究者過去參與指導積木社團的經驗，其中高年級活動設計以進階 綠色能源種類介紹、進階能源實作與應用以及創新節能方法與行動等三方向 進行設計。活動設計中，在研究者的團體會議中建議加入節能減碳的素養，

並將針對的綠色能源積木的使用清楚說明。

會議決議在教案活動設計中加入節能減碳素養，並將綠色能源積木的應 用項目說明清楚。【研團-002-20101023】

因此，在課程的內涵上也以綠色能源實作與應用、綠色能源種類以及創 新節約能源方法等三種內涵作為主軸，並依據研究者的積木社團教學經驗，

清楚列出綠色能源應用的項目與種類，如圖 4-1-2 所示。

圖 4-1-2 創新問題解決教學之課程內涵

在課程內涵中，研究者根據團體會議討論，加入介紹積木的彈力應用(搭 配使用橡皮筋)、動位能轉換應用、機械能應用(齒輪、鏈條、輪軸、槓桿概 念)以及加入綠色能源積木套件，包含風力應用(風扇轉動讓磁生電，馬達產 生感應電流，讓 LED 燈亮)、氣壓水動應用、太陽能套件應用(光能轉換成化 學能，產生電流)等綠色能源積木項目到教案之教學活動中，並在創新節約能 源方法中，透過積木關卡的設計競賽，相互觀摩學習與討論，激發創新節約

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能源的想法。

經過研究者資料的蒐集，並將積木操作活動融入教案，培養學生問題解 決能力。經過研究者團體會議與幾位研究所同學和指導教授的討論與修正，

決定以機關王活動帶入教學活動，設計的課程活動以問題解決能力之培養為 原則，把應用積木關卡設計教學流程設計為設計問題、探究問題、設計與規 劃、組裝與執行、觀察記錄與再執行、評鑑與發表等六項教學流程(詳見第二 章第二節)，並根據問題解決步驟，設計了關卡設計紀錄單與關卡製作自評紀 錄單等學習單。因此，以綠色能源實作與應用的積木關卡設計教學活動因而 完成。在本研究中所實施的教學活動為高年級版本教學活動。

二、初探教學所發現問題與解決方法

經過研究者團隊會議的討論，設計出高年級的機關王活動教學，搭配節 能減碳教學導入積木操作活動，培養學生問題解決能力。初探教學活動實施 十一節課程，綜合研究者省思與專家建議，整理初探教學發現問題與解決方 法如下敘述。

(一)學生對積木套件的功能及輔助工具不熟悉

在執行初探教學活動一時，研究者展示各種不同的積木套件，包含氣壓 水動積木套件、風力發電積木套件、太陽能積木套件等，並預留時間讓各小 組實際操作(如圖 4-1-3 所示)。初探教學時發現有些第一次參與積木課程的 學生對於積木基本的操作尚未熟悉，如板手的使用、結合鍵與軸扣的使用差 異、軸與齒輪固定器之間預留縫隙等組裝技巧上的問題，而這些技巧必須隨 著實際操作積木的時間加長，才能越加熟悉。

圖 4-1-3 展示積木套件與實際操作

活動一課程剛開始，有些學生對於積木操作基本的技巧，還不熟悉。

教室中還預留著足夠數量的太陽能馬達機械入門組，每個人發一份，

自己動手操作實際組裝，增加組裝的技巧與經驗，在教學活動一裡，

應該建議加入基礎積木套件練習的時間，每一節都預留時間操作，方 便後續的課程推展。【手札-001-20110124】

(二)學生對任務內容感到陌生

在教學活動二中，學生知道要操作積木，但對機關王競賽方式不熟悉，

因此，在初探教學活動二之教學內容中需引起學生興趣，一方面了解競賽規 則與方式，一方面提起學生在製作上的興趣。

(三)學生填答紀錄單不夠完整

經過一連串教學課程中的教學活動，初探教學實施課程時，填寫學習單 時間在教學課程的活動二以及活動三之中，研究者發下關卡設計紀錄單與關 卡製作自評紀錄單，並要求學生在製作關卡時，將所遇到的問題記錄下來。

在寫關卡設計紀錄單時，小組能確實填寫設計發想的內容，但實際初探教學 時研究者發現，在填寫關卡製作自評紀錄表時，學生因全心投入在討論並動 手修正積木關卡的製作問題，導致習寫關卡製作自評紀錄單未能記錄完整關 卡製作歷程。

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組別在設計關卡時，因為距離發表作品的時間即將截止。變成小組沒有 太多時間把關卡修正的歷程完整紀錄，只有在關卡設計之前紀錄原始設 計關卡。在往後的教案修正中，需多些時間讓小組討論完成。

【手札-003-20110126】

(四)學生未能在預期時間內完成製作

初探教學實施過程中所設計的四項教學活動中，活動一(綠色能源種類介 紹)與活動二(綠色能源積木設計與應用)教學形式除了教師教學講解與分組 討論外，還有綠色能源積木套件的操作，研究者教學時課堂時間充裕，小組 討論與關卡設計時間也充足。但在活動三(綠色能源積木落實與發表)與活動 四(綠色能源實作與實際應用競賽)中，課程著重小組進行關卡製作，過程中 除了要完成指定的三種綠色能源關卡，另外需進行其他兩關的關卡製作，製 作關卡過程中如遇難以解決的製作問題時，需重新評估並修正關卡設計。因 此在活動三與活動四課程中，每一個小組都希望呈現最完整的關卡設計，許 多關卡反覆操作且細微調整，花費許多時間，造成原先每週設計的一小時的 課程時間，無法滿足學生製作時間的需求。

操作關卡製作與課程活動三、活動四的流程時，每一節課(60 分鐘) 的時間，時間上有些匆促。可以將每一節課的時間延長到 90 分鐘，

讓每一組有較充裕時間除錯關卡問題與設計製作新的關卡。

【手札-003-20110126】

(五)積木作品與套件說明書對學生關卡製作輔助性有限

在初探教學結束之後的訪談中，研究者發現到小組設計與製作關卡作品 時，雖然會參考放置在教室前方的積木作品與相關積木套件說明書，但對學 生製作機關王作品而言，可以模仿的部件較少，小組製作關卡時所要摸索花 費的時間較長。

(六)教學設計的修改

針對教學時所遇到問題，提出省思並與團隊教師討論提出以下教學修正 方式，敘述如下。

1.關卡設計前加入工具與積木零件熟悉活動

研究者在積木教室中預留了太陽能馬達機械入門組，每位學生一份，得 以在初探教學的活動一課程中，加入基礎的積木套件練習時間，讓學生動手 按照套件說明書的指示仿作。在仿作的過程中，訓練學生基本積木技能，如 扳手 A 端、B 端的使用，分辨結合鍵、軸扣或自轉軸的使用時機與差異，實 作了解組裝長軸與齒輪固定器預留空隙可以減少積木之間的摩擦力，鏈條的 組裝技巧等，方便關卡呈現的技巧(如表 4-1-1 所示)。

表 4-1-1

基礎積木套件組裝技巧

圖示 組裝技巧說明

板手 A 端設計專為拔起結合鍵，板手 B 專為拔起自轉軸的設計。

結合鍵為積木與積木之間的鍵結的 重要零件。軸扣為類似結合鍵功能的 零件，組裝上多了能轉動的優點。自 轉軸的上端可以組裝齒輪類的積木。

鏈條零件有分正面與負面，鏈條需同 一面朝上組裝。

資料來源：研究者自行整理。

在教學中加入基礎積木套件的組裝練習，讓學生操作積木與組裝技巧上

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更加熟練，避免出現低階的組裝問題。在學習開始之初，先試行仿作說明書 上的積木，培養組裝技術，對於學習也比較有成就感。

2.積木教學影片的應用

在教學時研究者使用之前參與教師研習時，講師所分享的影片做為引起 動機影片。此媒材為 Youtube 網站上點閱率相當高的類似魯比高堡機器(Rube Goldberg Machine)的影片，教學時播放引起學生討論並反覆看過好幾次。研

在教學時研究者使用之前參與教師研習時，講師所分享的影片做為引起 動機影片。此媒材為 Youtube 網站上點閱率相當高的類似魯比高堡機器(Rube Goldberg Machine)的影片，教學時播放引起學生討論並反覆看過好幾次。研