科學玩具

郭靜晃(1993)指出遊戲可促進兒童的認知發展為觀點的主要學者有 ： Piaget、 Vygotsky、 Bruner、 Sutton-Smith。

一、Piaget 理論

Piaget 的認知理論即指個體去適應環境的過程，亦即同化與調適之間的平 衡，而遊戲是一種不平衡狀態，且同化作用大於調適作用，所以孩子在遊戲 中 不用學習新的技巧，他們可以透過遊戲去練習並鞏固最新的技巧，進而達到熟練 的程度。

二、Vygotsky 理論

Vygotsky 認為遊戲可以直接促進兒童的認知發展，他認為兒童沒有抽象的 思想， 對兒童而言，意義與實體是不可分的，兒童沒有看到具體的事物便不瞭 解它，直到他們約 3-4 歲開始進入想像遊戲並開始使用物品來代替某些東西，此 時，意義與實體才開始分離，兒童具有表徵想像的能力才能區別意義與實體，因 此表徵想像性遊戲對兒童的抽象思考是很重要的，遊戲可以促進兒童的創造力與 變通力。

三、Bruner 理論

Bruner 認為從遊戲當中可以嘗試很多新的行為及玩的方法，以便日後應用 到實際生活情境，進而解決生活上的問題，遊戲因增加兒童行為的自由度而助長 了變通力，透過練習及過度學習的遊戲行為可以加以整合變成日後成熟的行為模 式，並學習解決問題的能力。

四、Sutton-Smith 理論

Sutton-Smith 認為遊戲中的「假裝是…」，可以幫助兒童打破傳統心理聯想 而增加新的想法，這種新的想法可以促進兒童廣收創意，以及將創意連結增加心 智的彈性，以幫助其成人後適應生活的目的，也就是國外教育哲學常鼓勵孩子打 破傳統，用新奇與創意來嘗試不同的情意和物體，以增加探究的科學精神 。

玩具並沒有特定形式或媒介，一條繩子、一堆土、一片青草，都可用於遊玩、

嬉戲(楊忠樵，2001；王美蘭，1994)。維基百科(Wikipedia，2015)則定義玩具 為「可以用於玩耍(play)的物件，玩玩具可以訓練兒童在人類社會中如何生活的 愉悅方式」。美國玩具工業協會(Toy Industry Association)生產的玩具有104 種的類別，種類繁多。參考Szymanski 和 Neuborne(2004)討論玩具的類型，以 及維基百科(2015)中對於教育的玩具(educational toys)的分類以及相關文獻，

將玩具歸納為以下七項：(1)角色玩具(character toys)：例如芭比娃娃、士兵 玩具。(2)建構玩具(construction toys)：例如傳統積木、樂高積木。(3)電子 玩具(electronic toys)：例如掌上型遊樂器、太陽能車、套裝機器人。(4)實物 模型(models of real objects)：例如交通工具、動物、玩具鋼琴等模型。(5) 解謎玩具(puzzles)：例如魔術方塊、拼圖。(6)科學實驗(science experiment)：

例如套裝的科學實驗組、原子模型組。(7)非結構性玩具(unstructured toys)：

例如玩橡皮筋、彈珠、筷子等等。但是Smirnova(2011)在討論「角色玩具 (character toys)」時，認為將玩具定義為「玩耍的物體(object)或工具(tool)」

可能過於狹隘，因為兒童在把玩玩具時，經常包含了超越該物體的想像力，如何 區分真實物體或虛擬物體?何者才是真正的玩具？因此Smirnova(2011)認為所謂

「玩耍的物體」包括了可知覺的實際物體，也包括任何兒童在玩耍時想像產生的 物體或人物。

玩具在兒童的發展過程具有相當重要的影響(Forschauer, 1993)，Cambre 和Hawkes(2004)在討論玩具的發展歷史，指出玩具可以培養兒童的創造力、問題 解決技能以及社交行為等等。Bybee 和 Landes(1990)則認為玩具可使用各種教 學階段，例如可以利用玩具增強學生的「投入(engagement)」，以個別或小組合 作進行「探索(exploration)」或「精緻化(elaboration)」。國內學者也指出玩 具具有不可忽略的教育功能，例如兒童的想像力與創造力則可以藉由玩具、教具 來激發(黃天中，1984)。高麗芷、王錦銘(2010)則認為把玩適當的玩具，可促進

除了文獻研究的重視，在九年一貫課程中也強調玩具的重要性，例如「自然 與生活科技」綱要中(教育部，2008)，與「玩具」相關的能力指標有：(1)2-1-3-2 製作各種不同的玩具，體會「力」有多種，力可使物體動起來，或使物體振動發 出聲音。(2)2-2-5-1利用折射、色散，電池、電線、燈泡、小馬達，空氣或水的 流動等來設計各種玩具。在想辦法改良玩具時，研討變化的原因，獲得對物質性 質的瞭解，再藉此瞭解來著手改進。(3)「自然與生活科技」學習領域之教材內 容要項：「421-2d-利用電線、電池接成通路驅動玩具馬達。」

玩具種類繁多，功能各異，文獻中尚未搜尋到學者對於玩具有完整的分類。

以教育的目的而言，Almqvist(1994)提出所謂「教育性玩具(educational toys)」。

Almqvis(1994)指出在1970年代之間有超過三百篇的研究，探討有關於「教育性 玩具」對於兒童的教育議題。

但是這些研究都沒有探討「教育性玩具」是否比「非教育性玩具」更有教育 價值？而部分研究(Roeder & Masendorf, 1979)指出大人的參與和指導，或是兒 童的智能發展是影響玩具教育功能的主要因素，而非玩具本身。但是在1980年代，

較多的研究專注於玩具對於自然科學、數學和空間概念的學習。研究發現某些玩 具(建構玩具，construction toys)能夠促進兒童的科學、數學或空間概念。由 此可見，玩具除了在科學學習具有值得重視的功能，如何設計恰當的、具有科學 教學功能的玩具，更是值得我們重視的課題。

「玩具(toys)」是伴隨兒童成長過程中不可或缺的物件(Swiniarski, 1991)，

因此在教育的功能也廣為學者所肯定，例如賀慧玲(1992)指出玩具帶給孩子歡樂、

陪伴及自主，能敏銳幼兒感覺、激發幼兒好奇心、增進幼兒的記憶力、想像力、

培養幼兒的審美能力和增進幼兒的注意力。李戊益(2002)也認為玩具對兒童成長 學習的過程有莫大的影響力，可以促進學童在學習過程中快樂的學習。因此不少 學者認為利用科學玩具從事科學教學， 讓學童在快樂中學習科學原理，有事半 功倍的效果(賴慶三、王錦銘，2010；方金祥，2009)。Goldstein(1994)指出 80 年代有不少關於教育的研究發現，玩具可以刺激兒童對於科學、數學或是空間概

念的理解。Sarquis, Hogue, Sarquis 和 Woodward(1997)也認為由於科學玩具 貼近學生的真實世界，能有助於學生的科學學習。

有鑑於科學玩具的教學價值，不少學者提出各種玩具在科學教學的建議 (Taylor, 1989； Watson & Watson, 1987)。Stein 和 Miller(1997)指出使用 玩 具 教 導 基 本 的 科 學 原 理 有 其 特 殊 的 成 效 ， 有 助 於 科 學 概 念 的 學 習 。 O'Brien(1993)認為玩具可以協助將科學中抽象的概念，轉化為學生真實生活經 驗的具體概念。Guemez, Fiolhais 和 Fiolhais(2009)則認為在物理教學中，

無論以講述或示範，玩具皆可以引發學生的學習動機，並促使學生以科學觀點玩 玩具。

O'Brien(1993)和 Almqvist(1994)指出任何玩具都可以具有教育功能，換 言之，只要能達成培養學生理解科學概念、正向科學態度、養成科學方法，以至 於解決問題能力、科學探究能力等等，都可以成為一種「科學玩具」。以此觀點，

本文認為「科學玩具」是一種目標導向的定義，而非玩具本質的定義。亦即任何 物件只要能設計為達成科學教學之目標的玩具，就可稱之為「科學玩具」。

但是無論如何，成為「科學玩具」的首要特徵是：好玩！亦即必須吸引學 生的興趣，願意主動的進行操弄。 O'Brien(1993)在論述科學玩具的教學設計時，

就指出首先必須考慮學生是否會覺得該玩具是好玩的(this toy to be fun)？

Morris(1995)也強調以玩具結合趣味以及物理(toys combines fun and physics)。

因此在設計科學玩具時，應先確認玩具呈現的現象，能否引起學生的興趣，這也 是「教具」與「玩具」的最大差異。本研究所採取的科學玩具設計原則也將參考 自許良榮等人(2013)提出的設計原則:

1.趣味性：現象或結果能引起學生的興趣？所謂「興趣」是指玩具的操弄 現象或結果能引起學生驚奇，會有主動性把玩的傾向。

2.器材的取得是否方便、經濟：避免需要經過訂製或是過於昂貴，亦即科 學玩具所需的材料儘量以家庭常備物品，或是在五金行、文具店能購買

3.為提升「科學教育」的價值性，設計的玩具必須蘊含科學原理或概念，

避免單純「角色扮演」、「虛擬」、「知覺反應」或「形狀辨認」等玩具。

4.應避免在現行的課程中出現過的項目，因為如果該玩具已經在教科書中 介紹，則沒有必要重複發展，以避免資源浪費。

5.刪除具潛在危險性之科學玩具：例如可能具有爆炸、劇烈燃燒、酸鹼侵 蝕、觸電可能、毒性物品等危險性的操作。

6.應明確建議每項科學玩具的科學概念的難易程度、操作的困難度，提出 適合的年齡學習階段。

由以上文獻探討，歸納本研究的主張與研究方向如下：

1.由文獻分析不同學者對於科學探究所包含的面向，歸納在國小階段應具 備的科學探究能力包括了：(1)提出探究問題；(2)形成假說；(3)設計實 驗；(4)蒐集與分析資料；(5)解釋資料；(6)下結論與溝通。

2.如何提供教師合適的教學設計，以降低或克服教師在時間與精力、教學 進度、教學習慣、主觀感受等等的問題，是科學探究中急需要改善的問 題。

3.在國小宜以「引導式探究」進行探究教學，由教師引導學生進行學習，

並以日常生活中的現象為問題的脈絡，以促使學生連結先前經驗。

4.本研究認為應以「明示教學」的方式設計科學探究教學，引介學生學習 科學探究的各項能力，促使對國小學童而言是「有意義的探究學習」。 5.增進教學活動對於學生的吸引力與好奇心，是促進學生學習科學探究的 最佳原動力。因此本研究以科學玩具為設計科學探究教學的素材，讓學 生在「玩玩具」中進行學習。