軌道積木遊戲之科學教育意涵

一、積木遊戲與科學學習

幼兒喜歡透過遊戲的型態來學習，因此幼兒遊戲成為幼兒教育中不可或缺的教 學方式；回溯至盧梭於十八世紀肯定遊戲的價值，之後不同學派的學者也紛紛提出 遊戲對幼兒的論述，如：福祿貝爾與蒙特梭利都深受其影響；Piaget 認知發展學派 將｢遊戲視為同化作用｣，透過在遊戲反覆練習獲得行為或技巧，能以不同方式表徵，

有利於認知發展(Rubin et al.,1983；引自周淑惠，2013）；而有後皮亞傑之稱的 Vygotsky 提出，遊戲能增進幼兒思考與情緒的發展，透過想像創造或虛構的情境，

幫助發展最近發展區，以增進抽象思考能力的發展(陳淑敏，2005)。當代理論在科 學實證下皆支持以遊戲方式引導學習，有利於幼兒的認知與情緒發展。

然而，遊戲與科學如何做結合呢?馬祖琳(2014)將遊戲理論應用在科學學習上，

觀察到幼兒因為想玩滾彈珠遊戲而搭建積木溜滑梯，在搭建積木的歷程發現力學的 結構問題，而提出想法解決並實驗的思考過程。Ellen Booth Church 亦認為問題解決 是幼兒真實思考的方式，是遊戲時常會運用上的能力。因此，以『怎麼玩』引發問 題與解決問題的動機，是幼兒遊戲中常見的思考歷程。其過程中會運用創造力和批

判性思考，批判性思考包含：幼兒對生活中不合理的事物提出的疑問或將問題切成 部分，運用分類、分析、比較異同等方式來解決問題(黃世毅譯，2002)。

積木遊戲是幼兒常見的遊戲類型，創意軌道積木屬於物理知識關注物體力學運 動的類型，符合陳淑芳(2004)提出科學認知物理科學的範疇及科學教育學習內容之 判準。積木遊戲對幼兒｢肢體動作｣、｢語言｣、｢社會性｣、｢自我情緒｣、｢認知｣等方 面有幫助，且能統整幼兒於幼兒園教保活動課程暫行大綱中六大領域的發展 (戴文 青，2014；許惠欣，2014)；透過積木引發幼兒遊戲行為，符應 Vygotsky｢社會建構 論｣與 Piaget｢動態均衡論｣的精神，教育者應重視幼兒具有學習的主動性、探索學習 的目的性、給予做中學的機會，經過有循序漸進的階段、尊重個別差異，能讓積木 產生教育價值 (戴文青，2014) 。

因此，積木遊戲對幼兒基本科學能力提升有具體的幫助，以下分別就陳淑芳等 (2004)提出幼兒基本科學能力，包含：｢科學程序能力｣、｢科學認知｣、｢科學態度｣

說明如下：

(一)積木建構中的科學程序能力

科學程序能力強調教師有計畫的引導幼兒主動發現問題、尋找答案及解決 問題，習得科學探究的方法和精神(陳淑芳等，2004)。幼兒因為想玩滾彈珠遊 戲而搭建積木溜滑梯，在搭建積木的歷程發現有關力學的結構問題，提出想法 解決並實驗、思考的過程(馬祖琳，2014)，呈現幼兒系統解決問題及尋找答案 的歷程，與幼兒科學程序能力。教師給予幼兒遊戲行為正向的回饋與支持，讓 幼兒感受到認可與支持，有助幼兒專注在遊戲中 (陳淑敏，2005；吳幸玲，2011)。

然而，成人介入建構遊戲如以開放性的提問刺激幼兒擴散性思考，能引導幼兒 創造出不同解決問題的方法(Johnson et al.,1987;Rogers & Sawyers,1988；引自陳 淑敏，2005)。

雖有學者提出遊戲與探索的差異，但遊戲卻是引導幼兒探索學習的重要方 式(Johnson,Christie&Yawkey,1987;Hughes,1991;引自陳淑敏，2005)。馬祖琳(2014) 在《幼兒創造性思考的表徵經驗》一書，紀錄幼兒運用單位積木搭建溜滑梯的 歷程，發現幼兒透過感官經驗形成物質心智模式，不需要知道重力加速度的科 學名詞，卻因為經驗洞察到高度與速度的關係。幼兒以觀察到的物理現象形成｢

感官認知模式｣與Piaget所提出的物理知識相互應，再次驗證建構遊戲對於心智 發展有其影響性；若將積木遊戲融入在幼兒探究的歷程，有助幼兒心智發展。

林佩蓉(2014)在《幼兒創造性思考的表徵經驗》書中以積木是孩子建構幾何 與結構力學基礎概念的秘密武器一文，歸納台灣幼兒探索積木的時期：｢邊玩邊 探索期｣無特定想法，隨意的探索中發現積木的物理特性及搭建的技巧、 ｢運用 積木表徵想法期｣在建構的歷程加入有主題的構想(如：溜滑梯)、 ｢堆疊與任意 組合中覺察幾何圖形的數量數量概念期｣以模仿主題外觀為主，直接找和外型相 似的積木取代，覺察到大小不同的積木可以彼此替代的數量問題，與Piaget數與 邏輯知識觀點一致。｢關注到如何搭建穩固的力學問題期｣能引發物理知識、｢思 考如何好玩期?｣幫助幼兒思考如何賦予積木特定的功能。幼兒在積木遊戲中不 斷堆疊科學程序的能力包含：｢觀察｣、｢比較｣、｢分類｣、｢紀錄｣、｢測量｣、｢實 驗｣、｢溝通｣、｢預測｣、｢表達｣、｢探索｣，習得科學探究的方法和精神(陳淑芳等，

2004)。

(二)積木建構與科學認知

戴文青(2014)在《幼兒創造性思考的表徵經驗》書中以介紹積木遊戲的教 育功能，其中與科學認知相關包含：｢學習做計劃｣、｢問題解決能力｣、｢數量圖 形空間與邏輯推理等數學概念的掌握｣…等。科學認知融入在科學程序能力與科 學態度中培養，但強調學習內容是貼近幼兒生活、可觀察、可操弄，幼兒感興 趣且能引發好奇心，生活中可運用，且對未來有延續性，並符合幼兒發展(陳淑 芳等，2004)，積木遊戲能符應科學認知學習內容之判準。

伽利略提出｢慣性定律｣讓我們知道物體移動時，力有等速率前進的特性，

能持續的運動滾動；如果速度改變便受外力影響，球體滾動受坡度高低影響滾 動速度，球往下滾速度變快，往上滾速度會減慢 (陳卓，1996)；而創意軌道積 木組蘊含相關力學原理。若藉幼兒玩積木時創造有意義、營造動手操作及主動 思考的情境；從解決問題中引導主動學習數字及建構的概念，能幫助認知等方 面的發展（黃世毅譯，2002；吳幸玲，2011)；對科學認知能力亦可能有所幫助。

(三)積木建構歷程中的科學態度

戴文青(2014)在《幼兒創造性思考的表徵經驗》書中以介紹積木遊戲的教 育功能，其中與科學態度相關包含：｢溝通與傾聽｣、｢自主性與自信心｣、｢挫折 忍受度｣、｢樂於嘗試｣、｢接受與尊重團體常規｣、｢樂於分享｣、｢分工合作｣、｢

尊重他人｣、｢利他行為｣……等。與陳淑芳(2004)等提出幼兒階段須養成的科學 態度皆有相似的部分，如： ｢樂於與他人合作｣、｢開放的心胸｣、｢感受發現的 樂趣｣、｢堅持與耐心｣..等。可發現積木遊戲可幫助幼兒獲得正向的科學學習態 度，並與他人正向的互動。

二、創意軌道積木的應用

創意軌道積木的創立回朔到 1970 年，當時創辦人林董事長畢業於師大體育系的 創辦人，擔任體育老師幾年後，因為喜歡接受挑戰開啟創業之路；過程中因面對失 業與經濟困境，遇到玩具積木代工商的好友後，除了想起兒時喜歡以積木創作的經 驗，並連結自己的教育背景，發現積木可以幫助幼兒發展學習與智力的市場；1976 年成立台灣某實業股份有限公司(陳苡任、謝明德，2012)。

創辦人的畢生願望是｢創造能使小朋友發揮潛能，變化最多的積木，快樂中獨 立思考與創新能力，模仿後能創新是積木特效；從動手做中發現科學概念｣(參考智 高積木官網)。陳苡任、謝明德(2012)提到創意軌道積木創辦董事的觀念，主張積木 需具備教育意涵，強調以簡單的零件排出許多的作品，並培養幼兒組合、思考和創 新的能力，變化性高就成為創意軌道積木面對樂高強敵的主要武器；框架式的結構 積木，可依照自己的需求組合建構，且大小方便使用者組裝(黃文昌，2012)。因此，

創意軌道積木具有可依照幼兒需求而在建構遊戲的歷程中，透過簡單的零件變化，

培養幼兒思考與探究能力之特色。

創意軌道積木六面可隨意組合，可創造九億多種變化，相較於樂高的變化性大 (黃文昌，2012)；且特別強調科學知識與教育的意義，主張｢教材玩具化、玩具教材 化｣，並培養問題解決能力與創造力(參考智高積木官網)；與幼兒基本科學能力、幼 兒園教保活動課程暫行大綱中希望幼兒透過科學活動習得問題解決能力相符。

本研究主要以創意軌道組積木作為幼兒參與建構遊戲之媒材，積木零件包含：

直道、彎道、斜坡等軌道、軌道連接器、長方架積木、橢圓積木、圓棒、檔板，每 個積木皆有凸凹的設計及三種球體，讓幼兒可以多樣組合(參考智高積木官網)；幼

兒能運用軌道與連接器或圓棒連接，或以長方架積木、橢圓積木組合架高，讓球能 在軌道上滾動時能發現坡度與滾動的物理知識，並在建構的歷程獲得基本科學能 力。

三、積木遊戲融入科學教學

最近許多國外研究以幼兒工程啟蒙教育 (early childhood engineering)來討論幼 兒建構遊戲行為。Meeteren 和 Zan (2010)指出，因經濟危機與氣候變遷影響人們更 關注科學、技術、數學、教育集合稱之 STEM 系統，主張幼兒是小小工程師，教師 創造一個情境(如：斜坡和路徑)，可引導幼兒自然的接觸工程，建構中習得程序能 力，幼兒解決問題的探究歷程可促進社會、情緒發展，並養成具系統思考習慣的幼 兒。Ashbrook(2013)分享運用遇見工程的教學策略，看見幼兒如何在自然情境中探 究工程設計，像工程師一般地展開工作，並結合口語表達與理解、數學技能和概念、

身體動作等領域的內容，培養幼兒主動觀察、探索生活的能力。

Draxler (2013)亦指出國外將 STEM 工程啟蒙教學，推廣到各地小學及高中的教 室；且觀察到無數幼兒能透過玩耍進行工程探究的行動，發現即早讓學生擁有工程 建構的經驗，能在探究物理知識的歷程，培養解決問題能力已是時代趨勢，但目前 國內未有以工程啟蒙教育觀點探討幼兒建構遊戲行為之研究，是國內科學教育之方

Draxler (2013)亦指出國外將 STEM 工程啟蒙教學，推廣到各地小學及高中的教 室；且觀察到無數幼兒能透過玩耍進行工程探究的行動，發現即早讓學生擁有工程 建構的經驗，能在探究物理知識的歷程，培養解決問題能力已是時代趨勢，但目前 國內未有以工程啟蒙教育觀點探討幼兒建構遊戲行為之研究，是國內科學教育之方