研究範圍與限制

一、研究範圍

本研究旨在探討國小學童創意發展、問題解決的歷程，主要的 研究範圍則包括「樂高學習」的創意發展／問題解決學習活動的教 學設計、教學策略，以及國小學童的創意發展、問題解決的歷程。

學習活動的設計，僅限於以 LEGO Mindstorms RIS 2.0 為教學媒體 的教學活動為主。

本研究重點在於創意發展歷程的討論與分析，期能針對創意學 習相關的課程教學提出具體的建議。因此，對創意發展其他的觀點 不加以深入探討及強行解釋。

二、研究限制

1.研究對象：本研究的研究對象為台東縣東海國小機器人科學社的 學生，學生成員為三、四年級的學童，他們均對 LEGO Mindstorms 機器人創作具有濃厚的學習動機與興趣，因此，本研究不推論 至其他地區國小三、四年級的學生表現。

2.研究時間：本研究受限於學校課程的安排，無法排入正式課程之 中，係以學校社團活動時間為實施時間，每週安排 2 小時，本 研究共計實施 60 小時教學。研究結果可能受到學習期間長短以 及教材內容深度與廣度的影響，故本研究結果在應用時，亦須 考慮此項因素。

3.本研究所使用的設備為「樂高機器人組件（LEGO Mindstorms RIS 2.0）」，每套設備價值為新台幣 11800 元，設備可說是相當 昂貴，非一般學生家長經濟所能負擔。因此學校向國立台東大

學美術產業學系施能木教授借用 LEGO Mindstorms RIS 2.0 組件 10 套供研究進行實施教學之使用。至於新一代樂高機器人組件

（LEGO NXT）不在本研究進行教學時所使用設備之列。

第五節 名詞解釋

一、樂高學習：本研究依據建造論的理論基礎與教學原理，利用「樂 高機器人組件（LEGO Mindstorms RIS 2.0）」為教學媒體，進行 教學分析，將分析所得的概念加以組合、歸納成大概念，然後 再進行教學分析，並且設計出一系列創意發展、問題解決的教 學活動。此教學設計內容為本研究所實施之「樂高學習」。

二、創意發展：根據韋氏字典（Merriam Webster’s Collegiate

Dictionary）的字義解釋，「創意」是指：1.有創意的資質，2.有 創意的能力。由上述字義的解釋可以知道「創意」的兩個要點 為：1.創意為一種與生俱來的天賦；2.創意可以是一種藉由培育 而造就的能力（陳龍安，1990：陳英豪、吳鐵雄、簡真真，1987）。 Feldhusen 和 Goh（1995）提出「創意」的四個要素：1.人(Person)：

創意的主體，涵蓋了個人的認知特質、人格、以及成長過程的 經驗等；2.過程(Process)：指「如何」產生結果的歷程，包括創 新的方法、不同的組合，以及對於既有知識經驗的新想法；3.

成品(Product)：創意思考產出的成品，必須是要創新，且對社會 有用或是有貢獻的；4.環境壓力(Press)：環境中那些壓力是可促 進創思表現？那些壓力是阻礙創意表現的因素？以上即常稱之 四 P。綜合上述內容，本研究所提的「創意」係指學童將個人發 展出的點子、想法，透過發想與腦力激盪的過程具體呈現於 LEGO Mindstorms 作品的表現上，具體解決指定的問題，而研 究者將這整個歷程稱為「創意發展」。

三、問題解決：本研究用來定義「問題」的一個標準訊息處理架構

（information-processing framework）乃由幾個狀態（state）所構 成：1.一個目標（goal）或是目的狀態（end state）；2.一個初始 的或是開始的狀態（starting state），也就是對問題所做的描述；

3.一些中間狀態（intermediate states），用來描述為達成該目標之 所有可能的解決路徑（solution paths）。而每一個解決路徑是由 一些個別的步驟所組成，這些步驟會將個體由開始的狀態運作 到其目標狀態（希望如是）。這整個包含初始、中間、及目標狀 態的過程即組成了一個「問題空間（problem space）」（Newell &

Simon，1972）。綜合上述內容，本研究所指的「問題解決」係 指：形成表徵、搜尋問題空間、以及評估解決方法等歷程。

第二章 文獻探討

第一節 建造論的理論基礎

LEGO Mindstorms 是經歷十五年的研發時間而在 1998 年開始發 售，它是著名的丹麥樂高集團（玩具製造商）與美國麻省理工學院媒 體實驗室（以學習及認識論著稱的研究機構）合作的計畫成果。同時，

Seymour Papert 是此認識論與學習研究群的領導者，有關 LEGO Mindstorms 的學習理論基礎主要根源於他所提出的建造論

（Construcionism），而此理論是以皮亞傑（Piaget）的建構理論為理 論架構來源。因此，本節將從建構理論的相關文獻進行探討，進一步 說明建造論的理論基礎與實施：

壹、建構論（Constructivism）

無論在哲學上、心理學上或教育學上，屬建構主義

（Constructivism）派別者採用「建構（Construct）」一詞，是指他 們對何謂知識（knowledge）與知識的形成（how knowledge is bluit）

有其特別的主張。而在教育上的建構主義可概觀的劃分為個人的建 構觀（personal construct）和社會的建構觀（social construct）兩大 主流（李詠吟，1998）。而此兩大主流最具代表性人物分別為皮亞 傑和維高斯基（Vygotsky），他們的建構理論特別受到教育學者們 熱烈地討論和研究（幸曼玲，1996；Steffe & Gale，1995）。因此，

研究者將說明他們的教育觀點如後：

一、皮亞傑的建構觀點

在皮亞傑的理論中，認為知識是認知個體主動的建構，而不

是被動的接收或吸收。因此，知識是由互動中建構而來，學習是 一種將經驗有意義化的社會過程（黃國鴻，2000）。因此，皮亞 傑認為：認知是一種建構作用，人們為了適應生存中的環境，憑 藉著天賦或基模來認知外在環境，同時也藉由「同化」

（assimilation）、「調適」（accommodation）的作用，以建構出有 助於適應環境的知識。上述「同化」係指個體能將新知識納入既 有的認知基模（cognitive schema），而「調適」係指個體既有的 基模不能容納新知識，則必須改變認知結構，以建構出適應環境 的新知識（吳志緯，2002）。

根據上述內容的討論，我們可得知建構論（constructivism）

有三大原則：主動原則、適應原則與發展原則（詹志禹，1996；

von Glasersfeld，1989）。其進一步的說明如後：

1.主動原則：知識並非由認知主體被動地接受而來，而是由認知 主體建造而來。

2.適應原則：認知的功能是適應性的，是用來組織經驗世界，不 是用來發現本體性的真實。

3.發展原則：知識的成長是透過同化、調適及反思性抽取等歷程 逐漸發展而成，後續知識必須植基於先備知識且受限於先備知 識。

以上三大原則必須同時並存，因為，單純強調「主動原則」， 雖然可以跳脫傳統知識論中的「接受觀（received view）」，卻容 易墮入理性主義（rationalism）、天生論（innatism）以及觀念論

（idealism）等別一端的陷阱，必須輔以「適應原則」，才能使建 構論另闢蹊徑，在先天與後天之間尋找互動的可能。但是，若忽

略了「發展原則」，那麼建構將仍然不夠彰顯知識的動態性，而 且不足以說明知識成長與重建的歷程。總之，必須聯合三大原則 的內涵，才能使建構論的意義較為完整。

二、維高斯基的建構觀點

維高斯基認為：人類智慧的發展是來自於人與世界的互動，

也就是社會互動與社會經驗的結果。維高斯基強調社會文化在學 習歷程中的重要性，在歷史文化所發展的符號文字將影響學習者 的發展，同時他認為發展的過程是隨著學習而產生的（黃國鴻，

民 89）。

根據 Wertsh（1985）的解釋，維高斯基將人類心理能力發展 區分為兩個層次，透過原始的（natural）較低層次的能力，如基 本的注意和感官的知覺，個體在人際間的互動和學會使用語言工 具的歷程當中，便會產生思考，並且造成心靈的變化，亦即個體 重新再建構和組織意義，因而轉變到較高層次的心理能力（甄曉 蘭、曾志華，1997）。再者，維高斯基認為個人與外在社會互動 的結果，對於個人內在認知結構的塑造及促進認知發展，扮演著 重要的角色，個人認知結構是外在社會活動逐漸內化的結果。

在合作學習的過程中，學習者可透過能力較佳的學習夥伴鷹 架式的協助（scaffolded support）而發展成長（Vygotsky，1978）。

他進一步的提出近側發展區（zone of proximal development）的觀 點（如圖 1 所示），並且主張認知的發展必須要透過社會互動方 面的協助，學習者本身自我發展的能力有限，但是可以透過同儕 間的合作學習及有效的社會互動，提升個體認知發展的空間（鄭

晉昌，2002）。基於近側發展區的觀點，教師應該在學習者發展 之前，適時提供鷹架引導學習者發展潛能，讓他學得符號的意義 與應用。

圖 1 維高斯基（Vygotsky）近側發展區的觀念圖

總而言之，建構論的認知發展研究乃是脫離行為學派而導向個 體內在深層思維活動的探究，正如 Confrey（1991）所指出：建構 論對於知識建構的定義乃是基於皮亞傑的心智適應的原理，是一種 個人與環境互動的建構歷程。皮亞傑所闡釋的認知結構或基模的理 論，正是建構教學理念描述個體知識建構的內在運思活動之最佳寫 照。然而另一方面，維高斯基則從社會文化的層面出發，強調人際 間的互動及文化工具（語言或符號）的使用，也為建構教學理念闡 釋個體的知識建構提供了另一方面的重要基礎。

認知成長的總幅度

（近側發展區）

經由外力協助成長的幅度

不依賴外力協助 獨自成長的幅度

貳、建造論（Constructionism）

建造論（Constructionism）是由 Papert 所提出的學習理論，它 是 Papert 延續修正皮亞傑的建構主義（constructivism）而提出的，

也是 LEGO Mindstorms 的主要理論基礎，因此研究者將就建造論 的意涵、建造論的落實等兩部份進一步說明建造論如後：

一、建造論的意涵

建造論特別強調學習者必須有意識的從事某項公開事務的 建造。因此，此理論特別強調：1.學習是主動的歷程，知識不是 自然獲得的而是製造出來的，也就是學習者從經驗中主動建構知 識；2.當學習者熱衷於對個人具有意義的事物時，他對新知識的 建構是別有效率。其中，第一項觀點是建立於皮亞傑的建構理論

建造論特別強調學習者必須有意識的從事某項公開事務的 建造。因此，此理論特別強調：1.學習是主動的歷程，知識不是 自然獲得的而是製造出來的，也就是學習者從經驗中主動建構知 識；2.當學習者熱衷於對個人具有意義的事物時，他對新知識的 建構是別有效率。其中，第一項觀點是建立於皮亞傑的建構理論