一、 設計教學素材來源
研究者與指導教授討論後，遂定以「化學」主題之科學遊戲為研究項目；研究者 利用台中教育大學圖書館、國立台中圖書館與家中遊戲相關藏書，搜尋有關「化學」
「自然與生活科技」
分段能力指標
依據
聚焦
「化學」的科學遊戲
融入
教學活動設計
實踐
教學法
教學行動
促進
創造性問題解決三成分六階段模式
蒐集坊間科學遊戲素材
精鍊教學活動設計
教師專業成長
圖 3-1-2 研究架構圖
主題之科學遊戲相關書籍，共取得相關科學遊戲書籍 25 本(如附錄一)。另一方面，研 究者亦由網路搜尋科學遊戲相關網站，並從這 5 個（如附錄一）網站中尋找與「化學」
主題相關之科學遊戲。再由蒐集到之科學遊戲中整理出與化學相關之科學遊戲共 108 個。
接著研究者將遊戲中有些活動內容、原理相同、類似或可以用其他物品取代的活 動歸納為同一類，聚焦出 18 個「化學」科學遊戲。接著再由 11 人組成之研究團隊(皆 為本所學生且在國小自然科教學有五年以上之經驗)，針對這 18 個「化學」科學遊戲 的安全性、器材取得容易性、趣味性、可否動手操作及是否出現在國小課程等項目進 行檢核，檢核結果如下頁表 3-2-1。表中是非問題，以「是、否」作為勾選之選項；至 於興趣或好奇心則採用分數填答，計分方式為 1~5 分，分數越高，代表愈能引起學生 之興趣或好奇心。
在檢核小組評分後， 研究者從 18 個的科學遊戲中，將檢核平均分數低於 4 分的 10 個遊戲，至任教學校讓學生實際操作，並詢問是否具有趣味性。結果「閃閃發亮、
我把東西變不見了、變色遊戲、製作膠水、生蛋去殼及粉筆作畫」這 6 個科學遊戲，
學生表示不好玩，因而將其剔除。另外指導教授依其經驗認為「紙樹開花及暖暖包」
經常被使用在教學上，因此也刪除，最後刪除了具有危險性的科學遊戲「水火同源」。
接著將剩餘的 9 個遊戲─燃燒、無字天書-1、無字天書-2、火山爆發、移動的色 彩、氣泡復活、有吹力的粉、膨糖、豆腐的奧秘進行編寫；編寫時因「火山爆發、有 吹力的粉、氣泡復活」三類科學活動操作過程中皆產生二氧化碳，將三者合併成一種 科學遊戲。所以，原先的 9 個就變成 7 個遊戲。編寫完成後再委託具化學專長之科學 教育博士針對科學原理、遊戲材料、及操作步驟等審核其正確性。科學遊戲設計聚焦 歷程如第 25 頁圖 3-2-1。
否(0) 否(11) 否(11) 否(11) 否(11) 否(11) 否(0) 否(0) 否(11) 否(11) 否(9) 否(11) 否(11) 否(0) 否(0) 否(11) 否(11) 否(10) 否(11) 否(11) 否(0)
暖暖包 是(11) 4.00(0.74) 是(0) 是(0) 是(0) 是(0) 是(0) 是(11) 我把東西變不見了 是(11) 3.82(0.83) 是(0) 是(0) 是(2) 是(0) 是(1) 是(11) 有吹力的粉 是(11) 3.64(0.64) 是(0) 是(0) 是(1) 是(0) 是(0) 是(11)
否(0) 否(8) 否(11) 否(11) 否(11) 否(11) 否(0) 否(0) 否(11) 否(11) 否(11) 否(11) 否(11) 否(0) 否(0) 否(11) 否(11) 否(11) 否(11) 否(11) 否(0)
變色遊戲 是(11) 3.91(0.90) 是(3) 是(0) 是(0) 是(0) 是(0) 是(11) 豆腐的奧秘 是(11) 3.55(0.66) 是(0) 是(0) 是(0) 是(0) 是(0) 是(11) 膨糖 是(11) 4.64(0.68) 是(0) 是(0) 是(0) 是(0) 是(0) 是(11)
否(0) 否(11) 否(11) 否(11) 否(11) 否(11) 否(0) 否(0) 否(11) 否(11) 否(11) 否(11) 否(11) 否(0) 否(0) 否(11) 否(11) 否(11) 否(11) 否(11) 否(0)
無字天書-2 是(10) 4.20(0.75) 是(0) 是(0) 是(0) 是(0) 是(0) 是(11) 粉筆作畫 是(11) 3.55(0.66) 是(0) 是(0) 是(0) 是(0) 是(0) 是(11) 氣泡復活 是(11) 3.18(0.94) 是(0) 是(0) 是(0) 是(0) 是(0) 是(11)
否(0) 否(11) 否(11) 否(11) 否(11) 否(11) 否(0) 否(0) 否(11) 否(11) 否(11) 否(11) 否(11) 否(0) 否(0) 否(11) 否(11) 否(11) 否(11) 否(11) 否(0)
無字天書-1 是(11) 4.27(0.62) 是(0) 是(0) 是(0) 是(0) 是(0) 是(11) 生蛋去殼 是(11) 3.55(0.66) 是(0) 是(0) 是(0) 是(0) 是(0) 是(11) 移動的色彩 是(11) 4.00(0.60) 是(0) 是(0) 是(0) 是(0) 是(0) 是(11)
否(0) 否(11) 否(11) 否(9) 否(11) 否(10) 否(0) 否(0) 否(10) 否(8) 否(8) 否(10) 否(10) 否(0) 否(0) 否(11) 否(11) 否(11) 否(11) 否(11) 否(0)
閃閃發亮 是(11) 3.27(0.96) 是(0) 是(0) 是(2) 是(0) 是(1) 是(11) 火山爆發 是(10) 4.10(0.83) 是(0) 是(2) 是(2) 是(0) 是(0) 是(10) 製作膠水 是(11) 3.73(0.86) 是(0) 是(0) 是(0) 是(0) 是(0) 是(11)
否(2) 否(10) 否(11) 否(11) 否(11) 否(11) 否(0) 否(4) 否(11) 否(2) 否(11) 否(11) 否(10) 否(0) 否(0) 否(11) 否(9) 否(11) 否(11) 否(11) 否(0)
紙樹開花 是(9) 4.00(0.74) 是(1) 是(0) 是(0) 是(0) 是(0) 是(11) 水火同源 是(7) 3.91(0.67) 是(0) 是(9) 是(0) 是(0) 是(1) 是(11) 燃燒 是(11) 3.55(0.66) 是(0) 是(2) 是(0) 是(0) 是(0) 是(11)
爆炸或劇烈的燃燒 酸鹼侵蝕 觸電可能 毒性物品 爆炸或劇烈的燃燒 酸鹼侵蝕 觸電可能 毒性物品 爆炸或劇烈的燃燒 酸鹼侵蝕 觸電可能 毒性物品
表3-2-1 18個科學活動檢核結果 檢 核 項 目 一、器材是否方便、經濟？ 二、能引起興趣或好奇心？ 三、出現在現行國小課程？ 四、 是否 潛在 危險 性？ 五、為動手操作的科學遊戲？ 檢 核 項 目 一、器材是否方便、經濟？ 二、能引起興趣或好奇心？ 三、出現在現行國小課程？ 四、 是否 潛在 危險 性？ 五、為動手操作的科學遊戲？ 檢 核 項 目 一、器材是否方便、經濟？ 二、能引起興趣或好奇心？ 三、出現在現行國小課程？ 四、 是否 潛在 危險 性？ 五、為動手操作的科學遊戲？ 註： 1.是、否的括號內數字為「人數」。2.第二項、能引起興趣或好奇心？的數字為平均數，括號內為標準差。
經審核修改後，研究者與指導教授討論編寫後的 7 個科學遊戲，發現「燃燒、無 字天書-1、無字天書-2、膨糖、豆腐的奧秘」不易提出創造性之問題，而將之刪除。
留下「移動的色彩、醋與小蘇打、有吹力的粉」三個科學遊戲，將其融入 CPS 各階段，
設計成三個教案，底下簡單介紹各遊戲的現象、操作方法及原理：
一、教學活動單元一 我的氣球比你大 遊戲一 火山爆發
方法與現象（如圖 3-2-2）:
1.將寶特瓶放於餅乾盒蓋上，加入約 2/3 瓶清水及 3～4 匙小蘇打，攪拌均勻。
2.滴入 2~3 滴紅色墨水並攪拌。
3.加入 1 匙醋（看反應情形），再決定是否繼續加入醋。
圖 3-2-2 火山爆發 主題確認(化學)
含有化學相關科學遊 戲書籍、網站 (25 本書、5 個網站)
化學相關科學活動 (108 個)
具焦成 18 個科學遊戲
11 位檢核小組檢核 (刪除 8 個科學遊戲)
撰寫成 7 個科學遊戲
化學博士審查原 理、方法…等
挑選三個科學遊戲
設計 CPS 融入科學 遊戲教學活動教案
兩位專家審查教案
圖 3-2-1 科學遊戲設計聚焦歷程
4.瓶中泡沫被推擠出來，沿著瓶壁往下流，狀似火山爆發。
原理:
小蘇打與醋作用後產生二氧化碳，將瓶中泡沫推擠出來。
遊戲二 有吹力的粉 材料:
1.發給各組材料：空寶特瓶一瓶、小蘇打粉(10 公克)、食用醋
（50 毫升）、氣球一個、軟木塞一個、玻璃管一根、橡皮管一 條、吸管、釘子。
2.請各組利用材料，將氣球吹大(如圖 3-2-3)。
競賽規則
1.請於時間內，利用所給的器材，吹出最大的氣球。(不可以用嘴巴或打氣筒)。
二、教學活動單元二 一泡沖天 遊戲一 氣泡復活
方法與現象
將瓶蓋打開，放入曼陀珠後，注意觀察產生的氣泡從瓶口 溢出(如圖 3-2-4)。
原理
曼陀珠作為汽水中 CO2的凝結核，使大量 CO2匯集在曼陀珠上，造成噴發之現象。
遊戲二 一泡沖天 器材
1.600ML 汽水一瓶、曼陀珠兩顆、釘子、吸管、剪刀。
2.利用所給的器材設計出噴得最高的裝置（如圖 3-2-5）。 競賽規則
1.那一組的汽水能噴得最高?
圖 3-2-3 有吹力的粉
圖 3-2-4 氣泡復活
圖 3-2-5 一泡沖天
三、教學活動單元三 移動的色彩 遊戲一 我最好色
方法與現象
1.分給各組水彩(紅、黃、藍)，請各組以 1:1 之比例兩兩混 合，找出混合後的顏色（如圖 3-2-6）。
2.請將三原色利用不同比例混合，找出混合後的顏色。
原理
顏色主要是由色彩三原色(紅、黃、藍)依照不同所比例調成的，不同比例會調出 不同顏色。
遊戲二 移動的色彩 方法與現象
1.將濾紙裁成寬三公分之長條。
2.拿綠色水性奇異筆在距離濾紙底端約 1 公分處點一小點。
3.將濾紙固定於盛水容器內，並緩慢加入水（水面需低於奇異筆點的小點）。
4.水爬升至濾紙 2/3~3/4 高處將濾紙移出盛水容器。
5.濾紙上會出現兩至三種顏色。
原理
彩色筆的顏色主要是由色彩三原色(紅、黃、藍)依照不同比例所調成的，且因為 各種顏色在水的作用下，會有不同的移動速度，因而造成濾紙上會有不同色塊的 產生。
遊戲三 我是柯南 器材
1.彩色筆、圖畫紙、萱紙、粉筆、尺、小刀、剪刀、膠帶、酒精、
去光水。
圖 3-2-6 我最好色
圖 3-2-7 我是柯南
2.利用所發的器材，找出分離效果最好的材料（如上頁圖 3-2-7）。 競賽規則
1.請於時間內找出效果最好的組合。
2.將效果最好的結果呈現在黑板上，由班級同學投票，票數最多者為優勝。
二、 CPS 融入科學遊戲教學活動設計
本研究是以 CPS 教學模式融入科學遊戲以設計教學活動。CPS 流程主要包含六大 步驟：「發現困惑」、「發現資料」、「發現問題」、「發現點子」、「發現解答」、「尋求接納」。 因此在設計教案時，為了配合六大步驟，而將教學流程分成八個部分：「基礎遊戲」、「發 現困惑」、「發現資料」、「發現問題」、「問題解決任務」、「發現點子」、「發現解答」與
「尋求接納」。
研究者將 CPS 六大步驟與教學設計相互對應，結果如表 3-2-2，並配合九年一貫
「自然與生活科技」的分段能力指標，設計科學遊戲創造性問題解決教學活動教案(見 附錄二)。另委請兩位專家(兩位皆為科學碩士，畢業於科學相關係研究所，且在國小 任教多年之自然教師，其中一位更具有設計創造性問題解決（CPS）模式融入科學遊 戲經驗之科學教師)依據教學活動設計檢核表（見附錄三）內的項目對教案進行審查，
以提供教學設計修訂的意見。
表 3-2-2 CPS 六大步驟對應相關教學活動 三大階段 CPS 六大步驟 教學活動
一、發現困惑 基礎遊戲
二、發現資料 動手玩一玩、原理探究 瞭解問題
三、發現問題 問題解決任務
產出點子 四、發現點子 動一動腦
五、發現解答 小組合作 計劃行動
六、尋求接納 分組競賽、綜合活動