本章依次說明本研究的問題背景與重要性、研究目的與待答問 題、研究方法、研究範圍與限制、名詞釋義。
第一節 問題背景與重要性
從建構理論的學習觀點而言，有意義的學習是包括操作具體的物 品，同時藉由個人的理解而產生新的概念（Papert，1990，1993；Piaget，
1972）。同樣的，有意義的學習是藉由先前知識體、新概念間認知結 構的互動而形成的（All, Huycke, & Fisher，2003）。在學習活動中操 作具體的物品，其目的在於可表現出學習者在問題的創意，以及建構 他們對真實社會的洞察力。因此，學習者能夠讓問題更加具體化，以 及建構出他們自身對於問題的理解。一個良好的學習環境將提供有趣 的、具挑戰性的學習活動，以鼓勵學習者進行創意的探索、改善解決 問題的技能，以及引導他們發展不同的問題解決方案及歷程。
再者，教學者可選取一套良好的學習輔具，並且嘗試去協助學習 者實現做中學的各種練習活動，但這過程中教學者最重要的工作是：
如何將學習理論的建構觀點與他所選的學習工具，實際對應到教學活 動設計的內容。田耐青（1999）認為：LEGO Mindstorms 可讓學習者 在課堂上中使用到高層次認知技巧，學習者可藉由具體操作 LEGO Mindstorms 的積木組合建立模型，然後透過程式設計賦與模型動作，
經過不繼的修正與改進以尋求最佳方案，進而學習創造、問題解決的 能力。有一些研究發現：在應用樂高的學習環境中，可促進學習者的 學習動機、增促進問題解決與創造的能力、達成良好的學習成效（吳 志緯，2002；李謀正，2005；林智皓，2007；洪秋萍，2005；許欣男，
2006；許雅慧,，2005；黃世隆，2004；黃國鴻，1999；劉洲，2004；
蔡學偉，2003；Jarvinen，1998；Sipitakiat & Cavalo，2003；Turbak &
Berg，2002）。
創造力與解決問題的學習歷程是一種認知學習的過程，須由學習 者主動建構，而運用「教學媒體」來教導創造力、問題解決能力可藉 由提升學習者的學習動機，使其主動參與學習活動而達到既定的效果
（楊美雪，1994）。而眾多教學媒體中，電腦的互動性、耐性及機動 性是較廣被接受的，因此諸多專家學者利用 LOGO 程式設計於創造 力、問題解決、認知策略等方面的研究（黃文聖，2001；Lowenthal, Marcourt, & Solimando，1998；Watson, Lange, & Brinkley，1992；
Yusuf，1995）。
而 LEGO 的 LOGO 是美國麻省理工學院 Seymour Papert 教授及 其研究團隊 1960 年代發展出的一種程式語言，目的在提供一種簡易 且功能強大的電腦語，以幫助兒童進行相關的學習，同時 Logo 所強 調的學習環境是結合建構主義、人工智慧而成的一種學習語言，它強 調發現、學習和思考的過程，因此在諸多的研究結果發現：LOGO 除 可培養學生有關作計畫（planning）、除錯（Debug）和問題解決等能 力外，它亦能提供符號表徵與視覺表徵的連結，並支持數學邏輯思維 的建立（Clements & Sarama，1997），及培養學童後設認知的能力。
但是，LOGO 語言所建構的知識與能力是屬於抽象的形式運思期，對 於認知層次仍處於具體運思期的小學生而言，他們必須藉由實物進行 思考，實有隔靴搔癢之憾（田耐青，1999）。因此，Papert 自 1984 年 起開始與樂高公司合作研發新的樂高產品，讓兒童可運用電腦程式控 制樂高的動作，經過 15 年的研發過程，樂高公司終於於 1998 年秋季
國小學童可藉由具體操作 LEGO Mindstorms 的積木組合建立模 型，然後透過程式設計賦與模型動作，經過不斷的修正與改進以尋求 最佳方案，進而學習創造、問題解決的能力，這可說 LEGO Mindstorms 的學習環境更勝於 Logo 的學習環境。再者，Wu（2002）曾利用 LEGO Mindstorms 進行「數學－科學－科技」統整學習的研究，結果發現：
它能充分支援統整學習的環境；學童皆能順利組合所需的機器人並解 決預定的問題，同時也能表現小組合作的決策形態與良好的互動關 係，如此讓創意與經驗能作最佳的連結。綜合上述所述，我們可知道 LEGO Mindstorms 可以做到：(1)可與建構學習理論作最佳的結合；(2) 可落實學童解決問題的認知歷程；(3)可讓學童將創造力具體表現在 機械人設計的成品上；(4)可使學童具有強烈的學習動機及與他人建 立良好的合作學習關係。
然而，有關樂高應用於教學的研究大多與科學教育、資訊教育等 領域觀點為主軸，且以科學創造力、程式設計、合作的學習等主題進 行研究（吳志緯，2002；李謀正，2005；林智皓，2007；洪秋萍，2005；
許雅慧,，2005；黃世隆，2004；黃國鴻，1999；劉洲，2004；蔡學 偉，2003；Sipitakiat & Cavalo，2003；Turbak & Berg，2002），鮮少 研究以科技教育領域觀點為主軸進行相關的研究。因此，實有必要以 科技教育為主軸，應用樂高於科技教學活動的設計，進行創造力、問 題解決等相關的研究，以便有助於科技教育的推動與實施。
第二節 研究目的與待答問題
基於前述創造力與問題解決能力的養成、LEGO Mindstorms 的優 點等研究背景，實有必要以利用「樂高機器人組合」（LEGO
Mindstorms）為教學媒體，結合現在國小生活科技課程來設計相關的 實驗教學課程，指導六年級學童應用樂高 Mindstorms 組件來組合、
創造，如此便可讓學童利用科技為工具，來進行各類探索、實驗、實 際問題的解決、知識創新的對話及反省思考等學習活動，以建構屬於 個人創造力與問題解決的能力，並探討應用於國小生活科技課程教學 的可行性。
基於上述的研究動機，本研究的具體目的如下：
一、發展適用於國小生活科技課程「簡單機械」單元的樂高教學方案 與教材。
二、比較「傳統教學」、「樂高教學方案」二者在國小生活科技課程實 施成效的差異。
三、比較「傳統教學」、「樂高教學方案」二者不同學習歷程對學生創 造力發展的差異。
四、根據研究結果，提出具體建議以作為改進國小生活科技課程教學 與未來研究之參考。
依據上述研究目的，列舉本研究的待答問題如下：
一、適用於國小生活科技課程的樂高教學方案所採取的教學模式為 何？教學策略為何？
三、接受樂高教學方案的學童在學習成就表現上是否與接受傳統教學 的學童有差異？
四、接受樂高教學方案的學童在學習態度表現上是否與接受傳統教學 的學童有差異？
五、接受樂高教學方案的學童在創造力實作表現上是否與接受傳統教 學的學童有差異？
六、接受樂高教學方案的學童在創造力認知表現上是否與接受傳統教 學的學童有差異？
七、接受樂高教學方案的學童在創造力情意表現上是否與接受傳統教 學的學童有差異？
第三節 研究方法
本研究為達成所訂定的各項研究目的，除了從事理論探討之 外，並發展適用於國小生活科技課程之樂高教學方案，採用實驗研究 法進行研究。下列係本研究所使用的研究方法：
一、文獻探討法：蒐集國內外相關文獻資料，包括書籍、期刊、論文、
電子資料庫、微縮片、電子期刊、網頁文獻等，作為本研究的理 論基礎與研究架構設計之依據。同時，藉此探討建造論、創造力、
問題解決、樂高教學應用等理論及應用情況。
二、實驗研究法：本研究採取準實驗研究法，透過教學實驗的進行，
探討六年級學童在接受樂高教學方案的教學後，在簡單機械的學 習成就表現、創造力實作表現、創造力認知表現、創造力情意表 現、學習態度等方面，是否與接受傳統教學的學童表現有所不同。
三、訪談法：在教學實驗進行的過程中，針對接受樂高教學方案教學 的學童進行訪談，以瞭解學童在樂高教學方案中的學習狀況和觀 感，據以改進樂高教學方案的教學。
第四節 研究範圍與限制
為達成本研究目的，研究者以國小六年級自然與生活科技領域 課程之教學為範圍，並立意探樣台東縣東海國小之班級為對象進行實 驗教學，實驗採維持原班級建制之準實驗設計。在教學過程除實驗操 弄之變項（教學方法）外，其餘條件則盡量加以控制，以提高實驗之 內在效度。以下針對本研究之範圍與限制加以說明如下：
一、研究範圍
(一)就研究對象而言
本研究的研究對象為台東縣東海國小六年級二個班級，以 不破壞原有班級為原則，隨機選取一個班級為控制組，另一個 班級則為實驗組。
(二)就課程內容而言
為配合樂高教學方案所選用的 LEGO Mindstorms 組件為教 學媒體，而該組件提供各種不同積木零件：含減速箱、橫桿、平 板、正齒輪、冠狀齒輪、齒條、各式輪胎、滑輪、輪軸、蝸輪、
曲柄、凸輪、斜齒輪、差速器、積木拆除器、掛勾、各式連接栓 各式造形積木等（如附錄一所示）。研究者就現有國小自然與生活 科技教科書尋找適用且可發展的教學單元，僅發現四年級「運輸 工具與能源」、六年級「簡單機械」兩個單元可用，但「運輸工具 與能源」偏向於運輸工具與能源概要性內容的介紹，因此選擇「簡 單機械」單元以充分發揮 LEGO Mindstorms 組件的特性。
因實驗學校所選用教科書的出版商將「簡單機械」單元安 排於六年級下學期實施，因此研究者於九十六學年度第二學期 進行實驗教學，以國小自然與生活科技領域為實驗科目，並以
該學期教材自然與生活科技六下「簡單機械」單元為範圍，不 包括自然與生活科技領域的其他單元。
(三)就教學法而言
本研究控制組採用傳統教學法，實驗組採用樂高教學方案 教學法。
二、研究限制
(一)就研究範圍而言
從文獻探討可知創造力是一個複雜的概念，涉及的層面相 當廣泛，它所涉及的範疇皆與個人、歷程、產品、環境與壓力 有關，而研究取向與能力觀點、個人特質觀點、歷程觀點、產 品觀點、環境與壓力觀點、系統觀點等取向為主，但本研究強 調創造力的重點在於能力觀點、產品觀點的解釋與分析，以驗
從文獻探討可知創造力是一個複雜的概念，涉及的層面相 當廣泛，它所涉及的範疇皆與個人、歷程、產品、環境與壓力 有關，而研究取向與能力觀點、個人特質觀點、歷程觀點、產 品觀點、環境與壓力觀點、系統觀點等取向為主，但本研究強 調創造力的重點在於能力觀點、產品觀點的解釋與分析，以驗