研究設計理念與架構

本研究採用行動研究來探討科學積木遊戲教學促進國中生科學問題解決能力 之成效，透過計畫、行動、觀察、反省、修正的循環歷程來瞭解學生是否可以透 過動手玩科學積木來提升科學概念性知識及問題解決能力；同時藉由行動研究的 方式來促進研究者在研究歷程中的自我成長。

壹、 研究設計理念

一、 行動研究法

在教育上，行動研究能幫助行政人員與教師針對行政與教學上的現象，做深 入的探討及研究；應用在學校與教室的情境之中，有助於改善教學現場的實務工 作（蔡宗信，2007）。行動研究主要在診療或改善特定情境的教育實務問題，縮短 理論與實務的差距，是一種教育革新的手段（蔡清田，2000）。根據以上學者所述，

行動研究法有助於了解及改善實際的教學環境。

本研究透過行動研究法探討科學積木遊戲教學對國中生在科學原理上的瞭解 程度及問題解決能力的影響，並紀錄國一生在科學積木遊戲教學活動進行中所遭 遇的問題及解決方法，以準備未來發展校園特色創新教學，並提升教師的專業成 長，鼓勵校園教師參與相關教學活動。

二、 研究設計理念

在決定研究設計理念前，根據夏林清（1998）提出行動研究的幾個主要歷程 中，研究者首先要澄清本研究的起點，研究者本來想以學校推廣科學積木所辦理 的相關活動中以行動研究方式去探討，從活動中去發現問題，產生解決方案，解 決問題，經過循環的歷程來探討科學積木遊戲教學推廣於校園可能產生的問題，

並找出最適合推廣的方案，但由於牽涉問題層面廣，對象包含全校師生，還有教 學和行政可能產生的衝突問題，再加上每次參與活動的學生不一，包含外校學生，

導致研究上很難追蹤後續發展，所以研究者以本身所帶領的國一班級做為研究對 象，以科學積木遊戲教學對提升國中生科學問題解決能力的探討，分析整理出適

合本校學生的教學方案，及因應行政上支援程度，期望對未來科學積木遊戲教學 推廣校園有幫助。

本研究設計理念以科學積木為主要教材，遊戲競賽方式激勵學生學習動機。

透過動手做積木及遊戲學習，藉由本身或小組合作的方式，從實作中了解相關的 科學原理，從失敗中培養解決問題之能力。透過各種學生及教師回饋資料，分析 整理作為修正下次教學設計的依據，冀望科學積木遊戲教學可以提升學生在科學 問題解決之能力。

三、 採用行動研究的原因 (一) 研究者因素

研究者從小喜愛動手做，在大學時代就讀工業科技教育學系，該系課程有圖 學、電路學、電子學、木工、金工、能源動力...等相當多元，雖然在各工業科技相 關領域不專精，但都有一定程度的瞭解，對於本研究進行的科學積木教學活動，

興趣濃厚，不僅符合本身性向，亦可增進教師的專業成長，累積教學經驗。

(二) 研究背景因素

適逢教育部推動 12 年國教，學校以特色教學創新為重點，申請「高中職適性 學習社區教育資源均質化實施方案」，以「科學積木的科學學習」做推廣，因為研 究者本身為推廣團隊的一份子，在學校人力資源有限之下，做校園推廣應該會遇 到不少問題，如：學校行政支援度多寡，如何引起學生興趣，提高學習成就感…

等，故以科學積木當作研究主題，探討對學生學習成效的影響，以及修正教學策 略來適合研究對象，並供往後校園推廣時，有參考的可能。

(三) 研究問題因素

本研究蒐集相關文獻及國內相關網站資料，發現關於本研究所使用的科學積 木應用在教育的研究很少，但樂高積木應用在教育上的文獻較多，故研究者文獻 參考樂高積木的研究，並設計相關教學及活動，探討科學積木遊戲教學對國中生 科學問題解決能力的影響，並解決研究歷程中所遇到的困難，所以未採用純量化 或純質性研究，而採用由下往上的行動研究方法，強調以實務工作者的需求和立 場出發，對實際情境進行反省和修正，結合研究歷程中的過程和步驟，找出解決 或改善實務工作的困境（潘淑滿，2010）。

貳、 研究架構

一、 科學積木遊戲教學

本研究以科學積木為教材，結合積木的趣味性，採用遊戲教學方式，因應研 究者因素、研究問題及背景因素，採用行動研究探討科學積木遊戲教學對國中生 在科學問題解決能力的影響為何，以及對教師在專業成長上有何改變。透過文獻 探討整理與本研究相關的研究，透過合作學習及鷹架支持提升學生的學習興趣、

學習成就及持續其學習動機，藉由做中學使學生了解相關科學原理及提升科學問 題解決能力。

教學過程中採用學習單、科學積木問題解決表及科學積木作品設計表做為學 生的評量檔案，並於每個階段教學後實施問題解決能力自我檢核表測驗，了解學 生在科學問題解決能力的表現，做為資料分析整理用。

本研究教學活動共分為三個階段，分別是「簡單機械動起來」、「能源動力大 作戰」及「誰是全能機關王」，透過計畫、實施、評量、反思及修正的循環歷程，

來解決教學現場所遭遇的問題，以做為下一次教學設計及教學策略的參考，進而 提升學生的科學問題解決能力。

二、 學生學習成效

為了解學生對簡單機械相關科學原理的理解，研究者採用學習單及記錄觀察 資料來了解科學積木遊戲教學對學生的科學學習成效；另外透過問題解決能力檢 核表、科學積木問題解決表、科學積木作品設計表及相關錄音錄影檔來探討科學 積木遊戲教學對學生在科學問題解決能力上的影響。

三、 教師專業成長

藉由科學積木遊戲教學增進研究者在教學策略及教學設計上的成長，教學策 略上以遊戲教學為主，引起學生學習的興趣，教學設計是參考科工館相關科學積 木活動的教學內容，在教師指定任務範圍，鼓勵學生創作，並解決其所遇到的科 學問題。