一、蒐集科學遊戲素材
研究者在確定研究主題之後，即透過下列方式蒐集相關科學遊戲素材：
(一) 蒐集科學遊戲相關書籍與網站
研究者先透過網際網路，以「科學遊戲」為關鍵字搜尋科學遊戲相關書籍與 網站，接著至台中教育大學圖書館、台中市文化中心或各書店取得書籍，並下載
前測 實驗處理 後測 延宕測
實驗 組
探究能力測驗、
概念認知測驗
CPS 融入之科學 遊戲教學活動
探究能力測驗、
概念認知測驗
探究能力測驗、
概念認知測驗 控制
組 探究能力測驗 探究能力測驗
科學遊戲網站，從收集的資料中，選擇與「力」概念相關的科學遊戲（如附錄十 四）。
(二) 聚焦科學遊戲
研究者將找到的科學遊戲分類，相同原理或類似的活動歸為同一類。在這麼 多的遊戲當中，研究者發現平衡鳥、動力橡皮筋及一柱擎天這三種遊戲的器材方 便經濟，容易取得，遊戲進行時容易引發學生的創意，而且可以延伸較多的探究 活動，因此研究者選擇這三個科學遊戲作為研究中的主要遊戲。
二、CPS 融入科學遊戲教學活動設計
研究者閱讀相關文獻，瞭解CPS的內涵及特性後，認為CPS發展的第四時期 之模式和一般人解決問題的模式相近，因此以這個時期的CPS模式作為融入科學 遊戲教學活動設計的依據。此時期的CPS模式包含三成份六階段，三成份分別為 瞭解問題、產出點子與計畫行動，六階段為發現困惑、發現資料、發現問題、發 現點子、發現解答、尋求接納，前三階段屬於「瞭解問題」，發現點子屬於「產 出點子」，最後兩階段則為「計畫行動」。配合CPS的三成份六階段，研究者設 計相對應的教學活動階段（見表3-2-1 )。
表3-2-1 CPS三成份六階段所對應的科學遊戲教學活動階段
CPS三成份 六階段 科學遊戲教學活動階段 發現困惑 引起動機：教師演示
發現資料 動手玩玩看
瞭解問題
發現問題 原理探究
產出點子 發現點子 問題探究：教師提問 發現解答 問題探究：學生實作與討論 計畫行動
尋求接納 問題探究：小組分享 問題探究：小組競賽
研究者以選擇的三個科學遊戲為素材設計教學活動。透過教師示範不可思議 的遊戲作為開始，引起學生的困惑和探究動機，此為「發現困惑」的階段。接著 讓學生從動手操作的過程中蒐集資料，讓學生自行發現什麼樣的設計會與老師示 範的情形相同，或有更進一步的發現，此為「發現資料」的階段。接下來研究者 提出「此現象的科學原理為何?」的問題，讓學生發現可能的科學原理，由於國 小高年級學生自行界定問題的能力尚不足，常有天馬行空、偏離主題過遠的情形 發生，因此利用明確的問題降低學生摸索的困難，此為「發現問題」的階段。隨 後根據科學遊戲的各項衍生問題作為繼續探究的方向，此為「發現點子」的階段。
動手實作的過程即針對問題進行探究，透過小組合作及討論的方式，合力找出解 答，此為「發現解答」的階段。最後透過發表活動或競賽活動，讓學生分享心得 和省思自我的發現是否有所缺漏，此為「尋求接納」的階段。
除了以CPS六階段對應教學活動流程外，研究者與指導教授討論出適合國小 高年級學生的學習目標及學生可以理解的原理說明方式，並配合九年一貫「自然 與生活科技」的分段能力指標，設計CPS融入科學遊戲之教學活動教案、活動學 習單及概念認知測驗。完成初步設計後，研究者與指導教授討論其適切性，並委 請具有科學教育碩士背景的專家及兩位協同教師（見第三章第四節 )，審查三份 教案的科學原理及教學流暢程度，活動學習單的編排及難易度是否適中，概念認 知測驗是否能評量學生在教學活動中的學習情況，提供之意見作為教學修訂的依 據，「教學活動設計檢核表」請參見附錄。研究者針對這些建議再次修改教案，
並將疑義之處提出來與教授討論，以完成教學活動設計。
三、搜尋及選擇探究能力測驗
研究者為了瞭解實施CPS融入科學遊戲之教學活動後，學生的科學探究能力 表現為何，首先到國家圖書館之全國博碩士論文網查詢探究能力測驗的相關論 文，而後整理蒐集到的十多篇文獻，將其中的評量工具分類，大致可分為四類：
學生探究能力知覺自我評量（採李克氏量表者或開放式問題填答）、「學生填答情 境題組題，由老師評斷學生探究能力」的評量、晤談式問卷評量、概念圖評量。
以上蒐集整理的評量工具中，第二類「學生填答情境題組題，由老師評斷學 生探究能力」的評量，用以評量分析國小中高年級學童是否達到科學探究能力指 標的要求，是由國立屏東教育大學的教授所承接之國科會計畫所設計的多元評量 工具，有八位國小「自然與生活科技」領域教師參與研究，透過與科學探究有關 之能力指標分析、教材分析、學生經驗分析、文獻探討等方式共同開發設計之，
已應用於實際教學情境中，其品質及有用性相當高。研究者認為此類評量工具所 評量的內容與本研究欲知的學生探究能力相符，與指導教授的討論後，決定選用 高慧蓮（2005）和陳博文（2007）所設計之評量表，作為本研究瞭解學生探究能 力之工具藍本。研究者考量學生能力及作答時間，挑選其中符合五大探究能力面 向的幾題，並且商請專家及協同教師協助審閱，並定時與指導教授討論修訂方 向，為了確認初步編製之探究能力測驗的內容與題意能夠吻合，研究者實施初探 教學，根據學生的作答與訪談紀錄，再次修改會讓受試者誤解的題目，以供正式 教學之用。