科學遊戲設計素材聚焦歷程…

本節將就本研究教學設計之科學遊戲素材來源與取得歷程、進行初探 研究及如何將CPS融入科學遊戲以設計教學活動加以說明。

一、設計素材來源

坊間科學遊戲書籍琳瑯滿目，許多科學性電視節目，也集結節目精華，

出版書籍，以應觀眾需求，例如迪士尼頻道的「玩科學」節目，便出版了 兩輯「玩科學秘笈」。研究者在構思以科學遊戲設計教學之初，認為教師 可以利用坊間科學遊戲書籍豐富的素材為設計基礎，便著手進行科學遊戲 相關書籍的蒐集。

研究者先以下列方法，搜尋科學遊戲的相關書籍：

（一）利用奇摩搜尋引擎，以「科學遊戲＋科學實驗」為關鍵字查詢。

（二）利用 google 搜尋引擎的特殊功能，以「科學遊戲+科學實驗 site:kingstone.com.tw」為關鍵字，對金石堂網路書店做相關書 籍的清查。

（三）至國立台中圖書館、台中市立文化中心、台中縣立文化中心、台中 教育大學圖書館及住家附近的圖書館查尋。

利用上述方法查到 54 本以動手操作為主的科學遊戲書籍後，即透過 網路書店或至各圖書館取得書籍。

在書籍蒐集的同時，與指導教授及協同研究教師討論，認為教學設計 應以學生的生活經驗為中心，讓學生從最熟悉的事物中，發覺探究的樂 趣，而「水」是學生每日會接觸的平常物質，但其「表面張力」效應的奇 妙作用又非比尋常，遂以「水的表面張力」作為本研究科學遊戲教學設計 的主題。

確認主題後，便逐本、逐頁的審查所蒐集的書籍，其中有 36 本書（見 附錄一）中的科學遊戲活動，與「水的表面張力」作用有關，研究者便以 這 36 本書作為本研究發展科學遊戲問題解決教學活動設計之素材來源用 書，從中彙整出 111 個與「水的表面張力」有關的科學遊戲活動。

111 個活動中，有許多個活動內容是相同或類似的，研究者再將原理 解釋相同或類似的活動歸納為同一類，聚焦出十個遊戲類別，並賦予名稱，

分別為：文字大變身、看誰面皮厚、漂浮的金屬、滴水不漏、水上風光、

水上競速、匯集的水流、大壩潰堤、大風吹、伸縮簾幕等（各遊戲的操作 方法敘述於第二章第三節，pp.42-44）。

接著研究者分析以上十類科學遊戲活動在各書中的科學原理解釋，並 歸納出國小高年級學生可理解的說法，委請專家協助審查其正確性，以做 為教案設計中教師對學生解釋遊戲原理的依據。隨即以此十個科學遊戲為 教材對職前教師進行初探研究教學，並根據初探研究結果，對所聚焦之科 學遊戲素材作進一步之篩選與定案。

圖 3-5-1 科學遊戲設計素材聚焦歷程 搜尋科學遊戲書籍

（54本）

取得書籍

含有水的表面張力 相關科學遊戲書籍

（36本）

水的表面張力相關 科學活動（111個）

十個遊戲

科學原理分析

專家審查 確認主題

（水的表面張力）

設計素材定案 初探研究

二、初探研究

以下就本研究初探研究的目的、對象及進行時間加以說明：

（一）目的

本研究進行初探研究的目的如下：

1. 檢視自坊間科學遊戲書籍所聚焦的科學遊戲素材，在操作及難易度 上，是否適合用來設計國小高年級的科學遊戲教學活動。

2. 透過初探教學，驗證科學原理解釋的合理性。

3. 瞭解科學遊戲教學進行中可能遭遇之困難及問題。

（二）研究對象

研究對象為台中教育大學科學應用與推廣學系修習「國小自然科實驗 研究」課程的大四學生，男生 10 人，女生 24 人，共計 34 人。因本研究 所欲設計發展之科學遊戲創造性問題解決教學活動的教學對象為國小高 年級學童，故選擇國小「職前教師」為初探研究對象，以瞭解教師將科學 遊戲應用於教學的可行性。

（三）教學時間

本初探研究在 95 年 11 月份進行。研究者對初探研究對象進行為期三 週，共九節課的科學遊戲教學活動，實施方式為每週一次，每次三節課（150 分鐘）。

三、CPS 融入科學遊戲教學活動設計

本研究是以創造性問題解決（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」。 依據研究者個人的教學經 驗，認為教學者在課堂上有限的教學時間內，要引導學生自情境中，主動 尋找各種問題解決的機會及決定挑戰有其困難。為能掌握教學時間，及提

高學生的解題動機，所以研究者選擇以坊間科學遊戲書籍所聚焦出之有趣 的「基礎遊戲」操作示範，讓學生在觀看的驚奇中「發現困惑」；「發現資 料」步驟則是讓學生在動手操作及原理探究中整理、分析與歸納出重要的 資料；並設計明確的「問題解決任務」作為「發現問題」步驟，以降低學 生自行界定問題的困難；「發現點子」步驟則是鼓勵全班共同動動腦，集 思廣益，提出成功挑戰任務之所有可能的解決構想；此外，本研究將以小 組合作學習方式進行科學遊戲教學活動，藉由小組發揮團隊合作精神，透 過共同討論與動手操作試驗，評估解決構想的可行性，以「發現解答」；

最後以小組競賽方式完成任務挑戰，此小組競賽活動的執行即為「尋求接 納」步驟。

研究者以上述 CPS 六大步驟對應相關教學活動設計的構想（見圖 3-5-2），並配合九年一貫「自然與生活科技」的分段能力指標，初步設計 科學遊戲創造性問題解決教學活動教案，並委請專家及本研究中的甲、乙 二位協同研究教師協助教案審查，並提供教學設計之修訂意見。

CPS 六大步驟

基礎遊戲示範 1.發現困惑

3.發現問題 4.發現點子 5.發現解答 6.尋求接納 2.發現資料

動手玩一玩

問題解決任務 動動腦 小組合作 競賽活動 原理探究 科學遊戲教學活動

圖 3-5-2 CPS 融入科學遊戲教學活動設計

第六節 資料整理與分析

本節將對研究歷程中所蒐集到的資料種類、編碼方式及分析方法加以 說明。

一、 資料種類

（一） 教學錄影

每次教學，由協同教師進行教學現場的全程錄影，記錄教學實際情 況，事後研究者再將錄影內容轉成文字資料，並加以編碼，利於呈現教師 的教學歷程、學生的學習反應和研究歷程遭遇的問題。

（二） 教學札記

研究者將試驗教學及整個研究歷程中的觀察、反省思考與心得感受 等，以文字記錄下來（見附錄五），隨時審視、檢討，除可供教學設計與 實施的改進依據，亦可供日後研究的參考。

（三） 協同觀察記錄

協同研究教師全程參與研究者的試教過程，於每一單元教學後，書寫 教學觀察記錄（見附錄六），就教學內容是否達到教學目標、學生上課反 應及觀察心得，提供研究者課程修正與教學方法改進的意見。

（四） 學生文件

包含學習單、單元意見心得單、活動意見調查表。研究者配合單元教 學活動設計，於每個教學單元中，設計學習單，讓學生在活動過程，配合 教學書寫，以利學習評量。此外每單元教學結束時，讓學生填寫單元意見 心得單，在完成全部（共五單元）教學時，再讓學生填寫活動意見調查表，

目的皆在瞭解學生的學習情況與感受。

（五） 訪談記錄

丙-1-2-960129

第 1 階段教學，編號 12 號學

與協同研究教師討論 記錄

96 年 2 月 12 日與協同研究教 師討論記錄

協同 960212

註：1.本研究的質性呈現資料對話中，各代號所代表的人物說明如下：「S」表示 大部分學生，「SS」表示一些學生，「OS」表示某位學生，「S12」表示 12 號學生；「研」表示研究者；「甲」「乙」「丙」各表示甲、乙、丙三位協同 研究教師；「師」表示指導教授。

2.第一階段試教對象為參與科學遊戲育樂營活動的學生，來自五、六年級不 同的班級，研究者將學生依年級、性別做異質分組，共分為 6 組，每組 各 6 人，再依學生所分配的組別及座位順序賦予 1~30 的編號；第二階段 試教對象為六年九班學生，學生編號則與其在班上的座號相同。

三、資料分析

研究者在研究歷程中不斷收集資料、進行分析，以形成初步的結論，

再進一步收集更多的資料、進行分析，形成進一步的結論。使用了持續比 較及三角校正法來分析資料。

（一）持續比較

研究者在不同階段的不同面向有不同的資料蒐集，均按屬性加以分 類，計分為教學錄影、教學札記、協同觀察記錄、學生文件與訪談記錄等 五個類別，各類資料，再按時間順序排列，加以編碼。每一筆資料的獲得，

都成為下一次行動的參考資料，在這樣持續比較的過程中，考證研究者所 設計的科學遊戲創造性問題解決教學的可行性。

（二）三角校正法

三角校正法是比較資訊之用，以決定是否有證據存在，即在共同的發 現或概念上，找尋資訊的聚合性，就廣義而言，三角校正法乃在評估資料 是否充分（王文科、王智弘，民93）。本研究採用了資料的三角校正、人

員的三角校正、方法的三角校正、時間的三角校正，說明如下：

1.資料的三角校正

本研究的資料來源有教學錄影、與學生訪談、與指導教授晤談、與協 同教師討論、教學札記、學習單、單元意見心得單、活動意見調查表、協 同教師的教學觀察記錄等，透過多種來源的資料，來詮釋分析同一主題。

2.人員的三角校正

研究者在各階段歷程中，將自己的想法、做法、教學設計、教學過程、

反省思考與心得及分析的結果向指導教授及協同研究教師報告與討論，獲 得批判與回饋。透過與不同立場人員的互相討論、交換心得，進而澄清自

反省思考與心得及分析的結果向指導教授及協同研究教師報告與討論，獲 得批判與回饋。透過與不同立場人員的互相討論、交換心得，進而澄清自