第三章 研究方法與設計
第四節 活動設計
本研究之科學創造性問題解決活動是以科學創意競賽活動的形式呈現。活動流程 以 Treffinger 等人（1994）提出之非線性三成份六階段的 CPS 模式為主，其中創造思 考方面輔以心智圖法的策略。活動內容參考相關科學創意競賽活動及研究者的經驗，
加以編修設計而成。
一、設計理念
在現今國民中小學九年一貫課程綱要（教育部，2003）實施的基本理念中強調，
教育之目的以培養人民健全人格、民主素養、法治觀念、人文涵養、強健體魄及思考、
判斷與創造能力，使其成為具有國家意識與國際視野之現代國民。因此，活動設計應 由知識轉變為能力，同時應以學生為主體，以生活經驗為重心。
Hatch（1988）亦指出問題解決是尋求適當解決問題方案的一種過程。將問題解決 歷程運用來設計教學活動，那麼師生間交互作用的活動歷程，應即是「問題解決」能 力增進的歷程（黃茂在、陳文典，2004）。Treffinger等人（1994）提出之非線性三 成份六階段的CPS模式的歷程為定位並找出一目標、任務或問題、發現資料、發現問題 並確定之、激發點子、找出答案、運用所選擇的解法等階段，本研究就把教學活動也 安排成這種歷程。
本研究的科學創造性問題解決活動是以科學創意競賽活動的形式呈現的活動。洪 志生（1983）指出科學競賽活動可以鼓舞學生科學研究的興趣，並激發潛能的表現。
洪文東（1997）也曾提出有計畫的提供科學創造性活動，使學生科學創造才能得以展 現，是一個可行的策略。科學創意活動是鼓勵「動手做」，激發點子，培養合作解決問 題的能力，具有挑戰性、趣味性、創造性以及解決真實問題的特性（黃鴻博，2000；
游詩蒂，2002）。由此，本研究的活動設計理念為：
（一）以學生為主體：以學習者為主體的活動，包括：作品的標準的選擇、運用
的策略、進行的方式、作品的解構……等皆由學生自行決 定。
（二）以生活經驗為重心：活動的設計生活化，凡活動內容、材料、作品……等，
所見、所取的皆為生活經驗所及。
（三）動手做為方式：學生在解決問題時，能由動手做的方式實際體驗活動中面 臨的問題，並加以解決，亦即「做中學」（Learning by doing）
的意思。
（四）挑戰性、趣味性為旨趣：活動設計有一定的難度，讓學生完成作品時產生 成就感。活動內容偏於趣味性，能讓學生不致乏 味，進而在趣味中體驗科學。
（五）創意思考為策略：活動設計在學生活動過程中，鼓勵學生進行有創意的點 子及策略，讓作品的呈現有不同的方式。
（六）科學態度為重點：在活動中，除了活動結果外，學生在過程中表現的科學 態度亦是觀察、評鑑的重點。
本研究活動設計依據設計理念發展適當的活動，在自然的教學情境與活動中達成 既定目標。其活動概念與九年一貫課程之十大基本能力精神符合如下：
（一）了解自我與發展潛能
從解決問題的學習活動歷程中，可讓學生了解自我的特質。
（二）欣賞、表現與創新
活動中採分組活動，提供了小組合作學習的機會，表現個人的專長並發揮創 意，完成作品。透過發表及競賽活動，幫助學生能彼此欣賞、觀摩學習，並對他 人的努力表示肯定。
（三）生涯規劃與終身學習
在科學創造性問題解決的學習活動中，可讓學生從集合小組成員的創意和在 合力完成作品的歷程中得到樂趣。
（四）表達、溝通與分享
在比賽及相互分享的學習活動中，能使學生學習如何傾聽他人的報告並做適 宜的回應，還能讓學生享受著和小組成員相互溝通、共享活動的樂趣。
（五）尊重、關懷與團隊合作
在比賽及相互分享的活動中，能使學生以合作學習的方式探究人與團體間的 關係，並學習珍惜友誼、尊重同學的情操。
（六）文化學習與國際理解
在活動中使學生體會自然科技活動亦是文化活動的一環，自然科技的運用會 影響人們的生活。
（七）規劃、組織與實踐
1.在問題解決及觀察的學習活動中，提供學生必須藉由小組合作來學習規 劃、組織與實踐的機會，共同觀察並描述產品中的各項因素如何影響產品 的運作及結果。
2.在彼此分享經驗的學習活動中，學生必將面臨選擇研討主題的問題，全組 同學、全班同學要如何進行協商，才能獲得大家滿意的研究主題。再者，
主題決定後，如何進行小組分工，共同完成報告，又是一個充滿著高難度 學習如何處事、待人的學習領域。
（八）運用科技與資訊
在學習活動中，學生必須學習應用電腦、網路及相關書籍資料，蒐集與研究 主題相關的重要資訊，以撰寫報告。
（九）主動探索與研究
在各項學習活動中，學生必須學習如何運用蒐集而來的資料加以整理、歸納，
並以清晰、易懂的文字來加以說明。
（十）獨立思考與解決問題
在各項的學習活動中，學生可學習如何對他組的報告提出自己的看法或修正 意見。
本研究之活動設計著重在學生在科學創造性問題解決活動的過程，活動方案以科 學創造性問題解決的活動設計方式，期能達到能力學習的目的，並與學生的生活經驗 緊密結合。在應用的同時，考量學校、社區的環境與學生的生活經驗及需求做彈性調 整，以符合實際活動教學與學習情境。
二、活動的實施
本研究活動的實施共分三個單元，分別為：超級聲砲、紙飛機和竹蜻蜓，三單元 作品皆以物理原理為主，且作品之動力皆為空氣。材料、設計、造型、結構……皆由 小組討論並動手完成，而Isaksen (1983)綜合相關文獻資料提出了營造成功的小組討 論氣氛的方法，其重點包含：(1)尊重接納其他成員、(2)能溝通鼓勵他人、(3)尊重每 個人對課程學習進度不同、(4)增強鼓勵個別產生特殊的想法及反應、(5)幫助同學、
(6)有足夠時間做發散及收斂討論、(7)鼓勵發散思考不批評、(8)提供溫暖安全的氣 氛、(9)支持他人所提的意見、(10)允許個人有選擇權力、(11)激勵成員產生問題、(12) 不要擔心想法和他人不一致（引自張俊彥、程上修，2000）。研究者依此在活動前告 知小組成員討論時必須遵守的討論規則如表3-4。
表3-4 小組討論的規則
1.尊重接納其他成員。 2.能溝通鼓勵別人。
3.尊重每個人對主題學習不同的進度。 4.鼓勵個別產生特殊的想法及反應。
5.能幫助同學。 6.鼓勵任何思考且不批評。
7.支持別人所提的意見。 8.允許每個人有選擇的權力。
9.成員相互激勵產生點子。 10.不要擔心想法和他人不一致。
11.每個人都能發表自己的想法。
每個單元皆進行三週六節的活動，在單元活動開始前一週，研究者向實驗組學童 告知單元名稱及任務，並請小組成員尋找相關資料。在每單元的第一週為小組討論設 計，並利用心智圖的策略激發點子，找出解決的方案，並完成作品設計圖。第二週為 小組依初稿所完成的最初作品做再次的修正，並完成修正之作品設計圖。第三週為小 組作品的競賽及填寫學習心得回饋單。本研究三單元九週共十八節的活動，其活動流 程如表 3-5。
表 3-5 活動流程表
日 期 項 目 內 容
95.02.17 心智圖練習（一） 心智圖使用說明 95.02.24 心智圖練習（二） 心智圖練習
95.03.03 超級聲砲（一） 學習單、作品設計圖（初稿）
95.03.10 超級聲砲（二） 學習單、作品設計圖（修正稿）
95.03.17 超級聲砲（三） 分組競賽、學習心得
95.03.24 紙飛機 （一） 學習單、作品設計圖（初稿）
95.03.31 紙飛機 （二） 學習單、作品設計圖（修正稿）
95.04.07 紙飛機 （三） 分組競賽、學習心得
95.04.14 竹蜻蜓 （一） 學習單、作品設計圖（初稿）
95.04.21 竹蜻蜓 （二） 學習單、作品設計圖（修正稿）
95.04.28 竹蜻蜓 （三） 分組競賽、學習心得
三、活動設計範例－超級聲砲
（一）活動名稱：超級聲炮
（二）競賽程序與場地 (1) 競賽程序：
1.以組為單位，現場製作聲炮作品。
2.分組對抗賽→修正→再對抗。
(2) 競賽場地：活動中心。
（三）競賽規則：
1. 第一階段分組對抗：兩隊相隔一定距離，分別點燃五支蠟燭，在一定時間內看 誰最快將對方燭火熄滅。
2. 調整與修正：經第一回合對抗，參賽者可以在限定時間內調整或修正聲炮。
3. 第二回合對抗：經由修正，兩隊再以相同方式競賽，最後累積二回合成績。
（四）用材料與規定（製作）：
(1)材料：保特瓶或塑膠空罐、寬透明膠帶、剪刀、美工刀、線香、蠟燭數根、氣 球。
(2)將保特瓶或空塑膠罐切去底部，利用寬透明膠帶或氣球將底部封住，形成一具 有彈性的皮膜。
(3)點燃一柱香，在塑膠瓶中央燒熔一小洞，插入線香使瓶內充滿白煙備用，即為 聲炮。
(4)將瓶口對準燭火，可利用彈、拍打使塑膠罐空氣衝出，不可以口吹或使用 手搧方式使蠟燭熄滅。
（五）評分方法
(1)將班級平均分成五組進行初賽，每組約 6~7 人，進行雙敗淘汰制，兩兩對抗。
(2)對抗賽每隊有二次機會，以熄滅對方燭火數量多或在最短時完全熄滅對方燭火 者勝利，輸者落入敗部。
(3)每組依序產生名次。
(4)每組前三名均可獲得獎勵。
（六）活動設計（如附件三）