教師在教學歷程中所遭遇的困難及解決策略

研究者進行了一連串科學積木教學初體驗的研習與課程，藉此提升課程設計，

發現科學問題，學習如何引導學生解決科學積木遊戲學習的問題。經由初體驗的 歷練後，正式進行教學課程，遭遇許多的問題及解決策略。故本節分為「科學積 木初體驗」及「正式教學所遭遇的問題及解決策略」做討論。

壹、 科學積木遊戲教學初體驗

研究者在開始研究前並未接觸科學積木，為了盡早進入科學積木遊戲教學的 世界，開始了「科學積木遊戲教學初體驗」的歷程，這部份分為「參與科工館活 動，學習科學積木」及「進行試探教學，了解學生的反應」兩部份，初體驗的歷 程如圖 4-2-1 所示。

圖 4-2-1 科學積木遊戲教學之歷程圖 一、 參與科工館活動，學習科學積木

100 年 8 月 10 日研究者參加國立科學工藝博物館的科學積木相關活動，參與 學員皆為服務學校高中部學生，參與的目的是了解科學積木的課程設計，上午研 習內容是透過積木的組裝了解相關科學原理，例如透過「印章的製作」、「彈珠軌 道（下到上）」、「投石器」及「過關宣言」等組裝了解槓桿原理的應用。

下午的機關王實做時間，每組大約 3～4 位學生一組，我和一位莊老師同一組，

經過討論後，我們就分工合作各自負責自己的機關，最後再做連接，但是「機關 的連動」困擾著我，因為不知道下一關要做什麼，要如何啟動下一關，於是逆向

參與科工館活動 目的：學習科學積木

兩次試探教學

目的：了解學生的反映 及問題

1. 有趣可提升專注力

2. 高中生在機關連動中遭遇困難

1. 引起學生的注意力

2. 實作經驗協助解決機關連動的問題 初體驗反思

圖 4-2-2 研究者與莊老師合作的機關王(三角形表支點)

機關的連動說明如下：彈珠軌道(下到上)骨牌推倒支撐重鎚的積木重鎚 左手邊向下，右手邊向上，彈珠滑落彈珠軌道（上到下）滑輪組（改變力的 方向），拉倒支撐蹺蹺板的積木蹺蹺板投石器。

比賽開始後有點不知所措，跟莊老師一起討論後，還是沒有頭緒，

後來最後一關投石器開始做起，投石器是透過彈力將物品拋出，彈 力是往下的力，於是另一端會得到一個向上的力，為了使力平衡，

我透過蹺蹺板頂住投石器的向上的力，蹺蹺板另一端再用超長條積 木抵住，然後在超長條下綁一條棉繩，將棉繩連接到紙杯。紙杯是 準備接住從軌道躍起的彈珠，紙杯往下後，透過滑輪組改變力的方 向，拉動棉繩。我應用和蹺蹺板那一關相同的槓桿原理，將利用積 木將彈珠擋住，於是設計一個大型重鎚，在重鎚一端用超長條積木 抵住，再設計一個關卡讓超長條倒下就好了，最後連接到莊老師所 設計的骨牌和由下到上的彈珠軌道。【RD-20110810】

橡皮筋

1.彈珠軌道(下到上) 1.

2.骨牌

3.重鎚

4.軌道

5.滑輪組

6.蹺蹺板

7.投石器

二、 科工館活動後的反思

(一) 科工館的科學積木活動有趣可提升專注力

下午進行機關王比賽時，看著自己和莊老師做的機關連動起來時，覺得有趣 又很感動，終於體會到杜威的「做中學」樂趣，在製作的過程中，可以發現自己 很專注，遇到問題也會辦法來解決，相信學生在進行科學積木遊戲學習時也會有 同樣的體會。

(二) 高中生在機關連動中遭遇困難

經過研究者的實作及觀察各組學生的作品，很多在機關連動處不斷地失敗，

有些是機關不穩導致穩定性不佳或者找不到適合的槓桿支點，有使用骨牌機關的 組別也常常因為不小心碰到或震動的關係，造成現場驚叫聲連連。

在設計槓桿裝置的部份，研究者認為如何取得一個最佳的力平衡，又如何讓 這個力的平衡可以容易失衡，是需要注意的地方，例如槓桿的平衡性不佳，穩定 性就不好；槓桿另一端太重，又不容易使它失衡。

三、 進行試探教學，了解學生的問題及反應

在進行本研究正式教學前，研究者先進行了兩次試探教學，第一次為 100 年 9 月 5 日，時間為 50 分鐘，對象國一生，主要在介紹科學積木，藉此試探國中生的 反應；第二次為 100 年 11 月 19 日，時間為 8 小時，對象國中生，課程內容跟暑 假期間在科工館參與的機關王活動差不多，藉以了解國中生的反應及教學設計需 改進的地方。

(一) 第一次試探教學情形

為了知道國中生對科學積木的反應，研究者利用一堂課 50 分鐘時間，針對國 一新生介紹了科學積木。首先以簡報方式介紹科學積木與機關王的關係，一開始 以影片引起學生動機，介紹完機關王的由來後，就是輪到主角科學積木上場，學 生看見研究者拿出太陽能車、太陽能飛機及氣壓水動車時，都感到很興奮，研究 者也讓學生輪流操作，引起對科學積木的學習動機。

SS：老師，那個超帥的，是怎麼做的阿。

S23：那個是怎麼動的，拿到太陽底下會動嗎？

T01：會呀，等一下下課就可以拿到太陽底下測試。

S19：老師，我們什麼時候要去做積木，是下禮拜嗎？【DV-20110905】

已經下課了，有學生跑來想繼續玩，尤其是 S19、S23 拿著太陽能車 到太陽底下試試看，看到車子可以動，覺得很神奇。【RD-20110905】

(二) 第二次試探教學情形

第二次的試探教學是配合校內均質化計畫舉辦的創意科學積木活動，研究者 擔任講師，教材的內容修改自 100 年 8 月 10 日參與科工館張美珍博士主講的機關 王活動，時間為 8 小時，助教為數學科陳老師，三位學生幫忙。

首先從簡報開始，緊接就介紹科學積木零件，參見附錄五，教完科學積木的 拆卸後，進行簡單機械的實作，示範作品參見附錄十八，下午進行機關王實作。

我先介紹機關王的由來，透過影片引起學生對科學積木機關連動的 興趣，並從最基本的積木元件介紹開始，示範如何使用工具板手來 拆解結合鍵，使用底盤結合器來連接底盤及 C 型軸扣的使用方法及 時機。

接著簡單的機械製作，例如：單擺、印章、彈珠軌道等。最後進行 分組競賽活動，我規定最後一個關卡必須為過關宣言，學生必須發 揮團隊合作將不同的關卡結合起來，透過一開始人為的啟動，使後 面的機關連動，最後順利啟動過關宣言。【RD-20111119】

四、 試探教學後的反思

(一) 科學積木遊戲教學可以引起學生的注意力

從兩次試探教學中研究者發現一開始學生對科學積木很好奇，在進行課程時 學生也很注意在聽，進行實作時，學生喜歡透過自己的想像力組裝各式各樣的造 型，有問題會主動來找老師詢問或者找同學幫忙。

(二) 在科工館實作的經驗協助解決機關連動的問題

國中生在研究者參與科工館活動時和高中生的問題一樣，在機關與機關的連 動有很大的問題，研究者在教學現場也是疲於奔命地幫學生解決問題，除了助教 數學科陳老師幫忙外，還好之前研究者有科工館的實作經驗。

綜合以上反思，發現科學積木遊戲教學可以引起學生的學習興趣，但在實作 機關王的部分卻遭遇不少的問題，或許是因為只有一天的課程，學生尚未熟悉科 學積木的科學原理應用，導致機關連動不順利。

貳、 正式教學所遭遇的問題及解決策略

研究者在本研究中的教學歷程主要遭遇問題及解決策略如下分為三個部份來 說明，分別為「教師在教學教材上所遭遇的問題及解決策略」、「學生在學習狀況 上所遭遇的問題及解決策略」及「教師在課程設計上所發現的問題及解決策略」。

一、 教師在教學教材上所遭遇的問題及解決策略

(一) 計畫改不上變化，科學積木經費未核撥，向科工館借用

九月開學後，由於學校申請的高中職均質化計畫經費尚未核撥，影響到本研 究是否可以順利進行，學校為了使開學後科學積木課程推廣順利，跟國立科學工 藝博物館借用 10 套基本款的科學積木箱，6 套能源動力箱以及 17 塊木製底板，學 校也透過其他計劃購買了 3 套基本款科學積木、6 套能源動力組、3 套軌道組及 3 塊木製底板，以解決上課教材問題。

T01：經費為什麼那麼晚?

T02：由於我們是縣立完全中學的關係，中部辦公室的計畫經費不能 直接撥給學校，要由縣政府核撥給我們學校。但因為縣府作業上的 關係，未能即時在 100 年下核撥，需等到 101 上才可以。

【IS-T02-20120523】

直到本研究教學課程於 101 月 4 月 23 日進行完畢後，計畫中的科學積木在 101 年 5 月 31 日到校，相關教材說明在 101 年 6 月 5 日到校，如圖 4-2-3 所示。

圖 4-2-3 完工後的積木教室及科學積木書籍 (二) 積木種類多，需做好分類

科學積木的基本款一箱就好 48 積木共 607 個，研究者進行第一階段教學使用 到 10 箱基本款積木，為了方便又快速讓學生領用材料，利用積木箱備有隔板的設 計，一個基本款積木箱可隔成 8 個空間，如圖 4-2-4 所示，但某些積木體積大數量 又多，如：大長方架、長方架及超長條等，再加上小零件放在積木箱不容易被隔 開且不易領取，如：結合鍵、鬆結合鍵、C 型軸扣及關節等，所以研究者另外拿容 器來放小零件積木，如圖 4-2-5 所示。

圖 4-2-4 將積木箱放隔板做積木分類 圖 4-2-5 小零件自備容器分類

為加速學生領用材料的速度，根據上課內容所需領用的積木數量在積木區貼 上紙張，紙張上面寫上數字，如果學生不夠用再讓他們去領取。上完課後，為了 使積木收拾快速，要求學生先把積木拆卸完畢後，不要急著歸還到積木區，先在 同組的桌子做好分類後，再一類一類拿到積木區，節省時間。

二、 學生在學習狀況上所遭遇的問題及解決策略

二、 學生在學習狀況上所遭遇的問題及解決策略