第二章 文獻探討
第一節 科學遊戲與教學
第 二 章 文 獻 探 討
本研究主要是以科學遊戲「重心」為主題之教學活動，結合創造性問題解決(CPS) 教學模式，設計科學遊戲創造性問題解決教學活動。本章共分為四節，分別說明科學遊 戲與教學、科學遊戲教學之相關研究、創造性問題解決，以及創造性問題解決融入自然 科教學之相關研究。
第一節 科學遊戲與教學
本節首先從兒童發展的角度探討兒童與遊戲的密切關係，再專對科學遊戲部分多 加說明。
壹、兒童與遊戲
遊戲是兒童的天性，古今中外都很重視兒童的遊戲，中國明代學者王陽明在《傳 習錄‧訓蒙大意》裡道：「大抵兒童之情，樂嬉遊而憚拘檢，如草木之始萌芽，舒暢之 則條達，摧撓之則衰痿。」，說明依孩子喜歡玩樂的特性，教育他們，使其內心感到歡 樂，學習的進步情況就不會停止。早期西方教育學者如康美紐斯(Comenius，1592-1670)、
盧梭(Rousseau，1712-1778)、裴斯塔洛齊(Pestalozzi，1782-1827)、福祿貝爾(Froebel，
1782-1852)等都強調遊戲對兒童的重要性，他們反對用嚴格的紀律來訓練兒童，或以背 誦方式來教導兒童，反而視遊戲為兒童的學習，福祿貝爾更直接把遊戲視為一種兒童的 學習工具（吳幸玲，2003）。由此可知，遊戲是兒童成長時的一種自然傾向和需求，身 為教育者，應藉由遊戲瞭解孩子的需求和喜好，便可以加強積極、主動學習的內在動機，
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也能從遊戲中製造與他人溝通的機會 (Bergen & Fromberg, 2009)。
由於各學者對「遊戲」的定義其關注焦點不同，研究者將其主要區分為「自發的 內在動機」與「探索真實世界的媒介」兩大類：
一、自發的內在動機
趙育琳（2008）曾強調遊戲是強調內在動機、自發性、自由選擇、正向的情感、
創造刺激、主動參與及人格特質的向度。蔡宗信（2007）也認為遊戲是一種很複雜 的行為模式，它讓兒童能發自內心，自由且主動的探索生活中的經驗。除此之外，
Garvey (1991)
也認為遊戲是由兒童主動掌控的活動，因此對兒童而言，遊戲是快樂、充滿趣味且富有意義的。進一步來說，遊戲是沒有固定模式，主要是出自內在動機、
重過程輕結果、有歡笑及快樂等正向的影響，是主動參與，並能表達及釋放內在自 我的途徑（林堂麗，2003）。以上學者均將遊戲定義為自發的內在動機驅使所形成 的活動。
二、探索真實世界的媒介
Piaget（1962）主張，遊戲的目的在讓孩子認識真實的世界，並透過遊戲練習與鞏 固最新的技巧，進而達到熟練的程度。如果配合兒童的生理與心理發展階段，遊戲是促 進兒童認知發展的要素之一，從具體到想像式的遊戲，可以促進兒童的認知發展階段
(Vygotsky, 1976)。國內研究也發現，遊戲不只打發時間、發洩精力或促進生理動作的協 調而已，它同時還具有學習社會性、發表感受及引發互動的特質（何長珠，1998）。謝 甫宜與洪振方（2009）也提到科學遊戲就像一把用好奇心與玩趣打造的鑰匙，可協助學 童打開探索世界運作原理的大門。從多位學者的觀點可知，遊戲可作為探索外在世界的
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方式，我們可以從遊戲的歷程中看到他們如何解決問題，如何修正與發揮創意，學習未 來社會生活的能力。由此可知，研究者整理上述的遊戲的定義，認為遊戲是強調孩 子主動學習、磋商認知、循序漸進，也帶給兒童探索、練習和學習的機會。遊戲 不但給孩子帶來活潑、快樂的氣氛，且透過遊戲時的專注、思考訓練及自由的想像 空間，可提高創造力。
Moyles (1989)提出「遊戲學習螺旋式的發展」，他認為教學的第一階段是遊戲 的自由探索，第二階段由於某種程度的精熟，可以讓學童加入一些新的學習。遊戲 與學習之間呈現螺旋狀地不斷循環擴張，如果從指導式遊戲中探索自由遊戲，不斷 的擴大漣漪，然後又再回到加強與提升自由遊戲，使得學習逐漸延伸到兒童對外更 廣博的經驗，之後再升高到知識與技能的增加，參見圖 2-1。因此，這個遊戲學習 螺旋式的發展歷程，可說是融合了前面所提遊戲的兩種定義，既是自發內在動機的 表現，也能探索真實世界。
圖 2-1 遊戲學習螺旋圖。資料來源：
"Just Playing? The Role and Status of Play in Early
Childhood Education." by J. R., Moyles, 1989, Philadelphia : Open University Press,
p.16.
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貳、科學遊戲
科學能啟發兒童的智慧，遊戲則帶來心靈的歡樂（陳忠照，2000）。學生可以從 遊戲中體會科學原理。以下分別針對科學遊戲的定義、科學遊戲的設計原則與教學原則 進行討論。
一、定義
李秉彝（1972）認為科學遊戲是一種利用科學原理，卻有教育意義而具有好玩、
神奇的趣味，又能訓練科學思想與態度，啟發創造發明的活動。牟中原（1999）在「動 手玩科學」一書的推薦序中指出科學遊戲是科學活動與遊戲的結合，寓教於樂，將趣味 找回來，學生可以從遊戲中體會科學原理。吳幸玲（2003）引述 Hawkins 的觀點認為，
科學學習中有一個階段就是「任意玩弄科學器材」，讓孩子以遊戲的態度接觸科學，
兒童會從中獲得很多。許良榮（2004）則是認為科學遊戲蘊含科學原理或科學概念的活 動，且活動的必要條件是參與的兒童會認為「好玩」，才有高度意願想參與。林堂麗
（2003）根據各學者對科學遊戲的看法，與 Piaget 對遊戲分類的理論基礎，加上 考量九年一貫課程之需求，定義科學遊戲如下：（一）科學遊戲是結合科學原理進行 的「規則性」遊戲；（二）科學遊戲是在有目標與解決問題情境下，彈性規則中進行的 活動；（三）科學遊戲的活動過程中，必須包含一項以上的「科學過程技能」；（四）
科學遊戲的設計需包含學習者動手操作的程序；（五）具明確的判斷標準以判斷科學遊 戲的完成，而在標準內，接納不同的遊戲結果；（六）科學遊戲教學之流程，需蘊含（imply）
三項以上「自然與生活科技」學習領域之分段能力指標。
綜合學者專家對科學遊戲的觀點，研究者將本研究所指的科學遊戲定義如下：
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（一）科學遊戲需包含科學概念，本研究以「物體的重心」為科學遊戲教學設計的核 心概念。
（二）科學遊戲的設計需包含讓學生動手操作的程序。
（三）科學遊戲必須引發兒童對科學學習的興趣。
二、科學遊戲設計與教學原則
設計科學遊戲時，遊戲的素材與資源的選擇上也是一大考量，許良榮、黃佳媛、
楊婷婷（2010）也認為有其應考慮的原則：
（一）器材的取得是否方便、經濟，使每位學生都能實際操作、參與。
（二）遊戲效果是否有明顯的效果，能引起學童的興趣。
（三）分析遊戲內容與教學目標之關係，以確認遊戲的教學價值。
（四）教師應先自行試驗操作，確認遊戲操作上的可行性、安全性與效果。
我們可以發現，遊戲導向的教學設計應以學生作為出發點，讓學生能有更多的參 與機會，能實際的操作、探究，同時也要考量學生的能力，設計出讓學生感興趣及符合 能力的活動，不宜設計出太難或太簡單的教學活動，學生才不會因此失去學習態度（蘇 秀玲、謝秀月，2006）。郭騰元（2000）針對如何設計科學遊戲，他提出了以下幾個要 點：
（一）能讓學習者感到驚喜；
（二）能用簡單的科學原理解釋；
（三）製作方法簡單；
（四）所用的材料是很容易從家裡、文具店或五金行取得的；
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（五）容易改變或改進。
國外學者 David (2001)也談到科學遊戲的設計必須符合簡單化(simplicity)、參與性
(participation)、有目標(goals)、懸疑不確定性(suspense)等四個簡單的原則。許良榮（2001）
則是強調將遊戲轉化為教學，教師必須有事前的計畫，應避免直覺的、試錯性的或是過 度開放性的玩耍遊戲，畢竟我們的課程設計或教學有目標導向的特性，屬於 Moyles 遊 戲學習螺旋圖（圖 2-1）中的「指導式遊戲」，因此在設計科學遊戲教學活動時應把握 以下原則：
（一）趣味性：
選擇的教學主題或探究主題，需讓學生感到有趣、好奇，才能提高學生對於課 程的參與度與學習意願。
（二）生活化：
科學教學應與生活結合，以生活化、社會化為目標進行教學活動，幫助人與自 然間緊密的結合。
（三）配合學生學習階層：
設計時應考慮教學對象的先備知識、學習經驗與能力等，設計適合各認知發展 階段學生學習的教學活動。
（四）釐清學習目標：
建議參考「十大基本能力」與「分段能力指標」，釐清教學設計所能達成的目 標。
（五）安全性：
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學生進行操作前，教師必須先留意操作過程是否有安全上的風險或應該做哪些 防患措施。
（六）問題解決：
設計時可增加主動探究的機會，「問題解決」是相當值得運用的教學策略之一。
（七）小組合作：
透過小組合作的學習方式，讓學生分享彼此的經驗或意見，並從中學習相互協 助與尊重他人意見的科學態度。
（八）多元評量：
可根據九年一貫課程綱要，採多元化方式實施，以觀察、測驗、口頭發問、實 作、檔案評量等多元方式評量學生的學習情形。
綜合以上各家學者對科學遊戲設計原則的意見，本研究在釐清學習目標與考量學 生能力後，以生活化的取材設計趣味的科學遊戲，過程中首重安全，並設計讓學生有機 會進行問題解決與小組合作的機會。
在科學遊戲教學原則方面，李秉彝（1972）提出進行科學遊戲教學時，需注意若 干指導方法：
（一）遊戲進行前：
教師應在遊戲前先準備所需的用具，且在指導科學遊戲時，需先說明遊戲的名 稱、方法，不必說明原理，等兒童做完遊戲後，讓他們自己發現，自己發表，然 後教師再行補充整理。
（二）遊戲進行時：
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應先採「靜」或「思考」的遊戲，再進行「動」的遊戲為宜；老師的示範及解答 問題時，要簡單明瞭；遊戲時應訓練兒童有條不紊、動而不亂的習慣；注意兒童 安全教育的實施。
（三）遊戲結束後：
應指導兒童收拾用具，養成物歸原處整齊清潔的習慣。
許良榮（2008）也談到科學遊戲融入教學需要經過教學者的過濾與組織，避免只 是單純的引起學生興趣，而缺乏學習的內涵，必須把握的重要原則之一是讓學生有「動
許良榮（2008）也談到科學遊戲融入教學需要經過教學者的過濾與組織，避免只 是單純的引起學生興趣，而缺乏學習的內涵，必須把握的重要原則之一是讓學生有「動