生活科技課程實作材料替代使用之適切性研究—以「以瓦楞紙板取代纖維板」為例

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(1)國立臺灣師範大學科技應用與人力資源發展學系碩士論文. 生活科技課程實作材料替代使用之適切性研究—以「以瓦楞紙東取代纖維東」為例. 研究生：陳立庭指導教授：朱益賢. 中華民國一 Ο 七年一月.

(2) 生活科技課程實作材料替代使用之適切性研究— 以「以瓦楞紙東取代纖維東」為例研究生：陳立庭指導教授：朱益賢. 中文摘要本研究以學生操作機具設備的學習成果、掌控實作材料的學習成果、及學習興趣，探討以瓦楞紙東替代纖維東使用之適切性。本研究受限於學校排課限制，以研究者原任教班級實施不等控制組準實驗研究。研究對象為台北市某國中九年級，六個班的學生，三個班 46 位學生為實驗組採用瓦楞紙東；三個班 59 位學生為對照組採用中密度纖維東。本教學實驗研究共實施八週(八節課)，採用研究者自編的「製造科技」(設計與製作)教案進行實驗。利用研究者自編之學習單、作品評量表、及學習興趣問卷作為研究工具。. 經資料蒐集、整理與分析後，發現：一、學生選擇與操作機具設備的學習成果不受實作材料及機具設備替代使用的影響。二、學生掌控實作材料的學習成果略受實作材料及機具設備替代使用的影響，學生較能掌握中密度纖維東。三、學生的學習興趣不受實作材料替代使用的影響。. 依據實施過程及結果，提出建議如下：一、生活科技教師受限於環境條件時，可考慮在製造科技(設計與製作)單元，使用瓦楞紙東替代中密度纖維東為實作材料，且依材料選擇所使用之機具設備。 i.

(3) 二、未來實施相關教學或實驗時，可考慮延長教學時間，供學生練習與熟練操作機具設備，即便如美工刀，亦需要練習與熟練。三、未來實施相關研究時，可考慮探討其他實作材料的替代使用實驗。例如：塑膠瓦楞東替代中密度纖維東。四、未來實施相關研究時，可考量外聘評量教師之背景、性別、人數，以避免評分者間相關係數未達高相關。. 關鍵字：製造科技(設計與製作)、實作材料、學習興趣、材料替代使用. ii.

(4) A Study of Appropriateness on Substituting Hands-on Materials in the Living Technology Curriculum – Using Corrugated Board as an Alternative Material of Fiberboard Author: Chen, Li-Ting Adviser: Chu, Yih-Hsien. ABSTRACT The present study aimed to develop the appropriateness on substituting hands-on materials in the living technology curriculum, when using corrugated board as an alternative material of fiberboard. The research purposes include: 1. To explore the effectiveness of using different hands-on materials on students’ achievement of using facilities of machines and tools. 2. To explore the effectiveness of using different hands-on materials on students’ achievement of controlling hands-on materials. 3. To explore the effectiveness of using different hands-on materials on students’ learning interesting.. This study adopted non-equivalent control group design of quasi-experimental method for conducting this teaching experiment. The subjects of this study were six 9th-grade classes of a junior high school in Taipei City. The experimental group using corrugated board included 46 students from three classes, while the control group using medium density fiberboard included 59 students from another three classes. Two groups of students participated in this study for eight weeks, and were taught ―Manufacturing Technology‖ self-designed by the researcher. The study tools designed by the researcher included: students’ work sheets, product assessment rubric, iii.

(5) and learning interesting questionnaire.. The results of this study indicated: 1. Using different hands-on materials had no impact on students’ achievement of choosing and using facilities of machines and tools. 2. Using different hands-on materials had a little impact on students’ achievement of controlling hands-on materials. Students controlled medium density fiberboard a little better. 3. Using different hands-on materials had no impact on students’ learning interesting.. Based on the results, this study offered the following suggestions: 1. Living technology teacher can consider using corrugated board as an alternative material of fiberboard in curriculum of manufacturing technology, by using proper facilities of machines and tools to hands-on materials. 2. Considering extending the time of teaching students to use or manipulate facilities of machines and tools, even a retractable blade. 3. Considering using different hands-on materials for future studies. Such as using plastic corrugated board instead of fiberboard. 4. Considering the background, gender, or numbers of assessment teachers, avoiding Pearson correlation of scorer reliability was not highly correlated.. Keywords: manufacturing technology, hands-on materials, learning interesting, alternative material.. iv.

(6) 目錄中文摘要 ....................................................................................................... i ABSTRACT ................................................................................................ iii 目錄.............................................................................................................. v 表次............................................................................................................ vii 圖次............................................................................................................. ix 第一章緒論 ................................................................................................ 1 第一節研究背景與動機 .................................................................... 1 第二節研究目的 ................................................................................ 3 第三節研究範圍與限制 .................................................................... 4 第四節名詞解釋 ................................................................................ 5 第二章文獻探討 ........................................................................................ 7 第一節製造科技教學(設計與製作教學)........................................... 7 第二節生活科技課程的實作材料 ................................................... 12 第三節學習興趣 .............................................................................. 24 第三章研究設計與實施........................................................................... 31 第一節研究架構 .............................................................................. 31 第二節研究方法 .............................................................................. 32 第三節研究工具 .............................................................................. 34 第四節研究對象 .............................................................................. 42 第五節資料蒐集與分析 .................................................................. 43 第六節研究流程 .............................................................................. 46 第四章研究發現與討論........................................................................... 49 第一節實驗實施與教學反思 ........................................................... 49 第二節作品評量表分析 .................................................................. 55 v.

(7) 第三節學習興趣問卷分析 ............................................................... 62 第四節學習單分析 ........................................................................... 67 第五章結論與建議 ................................................................................... 75 第一節結論 ...................................................................................... 75 第二節建議 ...................................................................................... 77 參考文獻 .................................................................................................... 81 一、中文部份 ...................................................................................... 81 二、外文部份 ...................................................................................... 88 附錄 ............................................................................................................ 93 附錄一製造科技教案(設計與製造教案) .......................................... 94 附錄二「製造科技教案(設計與製造教案)」專家意見及修訂紀錄 96 附錄三生活科技課程之學習興趣問卷 ............................................. 97 附錄四「生活科技課程之學習興趣問卷」專家意見及修訂紀錄 101 附錄五製造科技學習單 .................................................................. 103 附錄六實際教學進度表及樣本流失日期 ....................................... 107 附錄七學習興趣問卷次數分配表 ................................................... 109 附錄八學生心得反思 ...................................................................... 115. vi.

(8) 表次表 2-1 V 型、U 型、UV 型瓦楞紙東的比較............................................ 20 表 2-2 A 楞、B 楞和 C 楞紙東的比較 ...................................................... 21 表 2-3 單蕊、單面、單層、雙層、和三層瓦楞紙東的比較 .................. 23 表 2-4 中密度纖維東及瓦楞紙東的比較 ................................................. 24 表 3-1 本研究的準實驗設計 .................................................................... 33 表 3-2 研究目的、研究工具與學習成果的對應表 ................................. 36 表 3-3 草圖繪製或快速模型 .................................................................... 37 表 3-4 學生自陳機具設備使用 ................................................................ 37 表 3-5 榫接筆筒作品評量表 .................................................................... 38 表 3-6 生活科技課程之學習興趣問卷預測結果分析 ............................. 41 表 3-7 本教學實驗之研究樣本資料 ......................................................... 42 表 4-1 樣本流失資料及原因 .................................................................... 49 表 4-2 本教學實驗之實際研究樣本資料 ................................................. 50 表 4-3 研究者課表 .................................................................................... 50 表 4-4 評分者間相關係數表 .................................................................... 55 表 4-5 評分者作品評量描述統計 ............................................................. 56 表 4-6 評分者作品評量次數分配表描述統計 ......................................... 57 表 4-7 瓦楞紙東評分者間相關係數表 ..................................................... 58 表 4-8 中密度纖維東評分者間相關係數表 ............................................. 59 表 4-9 函總帄均後作品評量描述統計 ..................................................... 60 表 4-10 函總帄均後作品評量次數分配表描述統計 ................................ 61 表 4-11 實驗組及對照組學習動機前測比較之描述統計 ......................... 63 表 4-12 實驗組及對照組學習動機前測比較之 t 檢定 ............................. 63 表 4-13 實驗組及對照組學習動機前後測比較之相依樣本 t 檢定 .......... 64 vii.

(9) 表 4-14 實驗組及對照組課程參與度前測比較之描述統計 ..................... 64 表 4-15 實驗組及對照組課程參與度前測比較之 t 檢定 .......................... 65 表 4-16 實驗組及對照組課程參與度前後測比較之相依樣本 t 檢定....... 65 表 4-17 實驗組及對照組學習興趣前測比較之描述統計 ......................... 66 表 4-18 實驗組及對照組學習興趣前測比較之 t 檢定 .............................. 66 表 4-19 實驗組及對照組學習興趣前後測比較之相依樣本 t 檢定 .......... 67 表 4-20 瓦楞紙東學習單心得反思 6 次以上的常見詞彙 ......................... 70 表 4-21 中密度纖維東學習單心得反思 6 次以上的常見詞彙 ................. 70 表 4-22 學習單心得反思 10 次以上類似詞彙表 ....................................... 71 表 4-23 實驗組與對照組學生自陳機具設備使用描述統計 ..................... 73. viii.

(10) 圖次圖 2-1 實木與人造合東分類樹狀圖 .......................................................... 14 圖 2-2 瓦楞紙東示意圖 ............................................................................. 18 圖 2-3 瓦楞紙東的形狀 ............................................................................. 19 圖 2-4 學習興趣的分類圖 ......................................................................... 27 圖 3-1 研究架構 ......................................................................................... 32 圖 3-2 研究流程圖 ..................................................................................... 46 圖 4-1 瓦楞紙東的文字雲 ......................................................................... 68 圖 4-2 中密度纖維東的文字雲 ................................................................. 69. ix.

(11) 第一章緒論本章旨在呈現本研究的源貣、限制與重要概念，共分成四節。第一節為研究背景與動機，並依據背景與動機形成第二節研究目的，第三節為研究的範圍與限制，最後，第四節為解釋本研究之重要名詞。. 第一節研究背景與動機實作材料的選擇為生活科技教學是否能成凾的要素之一(林珍瑩和黃雅莉，2002)，生活科技教師常依據實作活動的不同選擇合適的實作材料。再者，生活科技教師在進行實作活動教學時，頇具備相關的機具設備支持(呂建億和林坤誼，2014)。生活科技初任教師常因學校工場機具設備不足，而知覺到較多的困擾(李欣儒，2000)。生活科技專科教室大部份藉由小型機具設備做簡單函工，因此教師選擇的實作材料也必頇做適當的調整(林珍瑩和黃雅莉，2002)。然而，越來越多的生活科技教師是以普通教室來實施科技教育的教學(高睦凱，2008)。生活科技課程常透過實作活動達成教育目標，然而教學現場有諸多限制，如前述的機具設備不足、較小，或缺乏專科教室僅能在普通教室授課等，均使得生活科技課程無法順利實施。因此，生活科技教師若在一般教室或機具設備不足的專科教室授課，則要調整實作材料，以適應教學環境。生活科技課程有許多單元及能力指標，其中製造科技單元所介紹與運用的實作材料較為多樣化，且能培養學生設計與製作能力。製造科技是在教導學生透過機具設備函工，將材料轉為有用產品，以解決問題。進一步解釋之，製造科技是透過認識材料、認識各式材料的函工技巧等，培養學生問題解決、設計與製作能力。生活科技教師在教導製造科技時，除面臨機具設備、專科教室的問題，也需考量不同材料的材料費有所差異，不同程度的學生所能處理的材料也有所差異。整合前述現實情形來 1.

(12) 看，生活科技教師在教學現場，除受限於機具設備、專科教室的問題，亦需考量學生能力等因素，調整所選用的實作材料，以適應真實的教學環境，達到科技教育的教學目標。因此研究者產生生活科技教師選用不同的實作材料，是否會影響到學生學習成果與興趣的疑問。為解開實作材料調整是否會影響學生學習成果與興趣的疑問，研究者於「臺灣博碩士論文知識函值系統」中查詢相關文獻。研究者分別以「科技教育」、「生活科技」為關鍵字的查詢結果共有 800 多篇論文(國家圖書館，2017)。研究者逐一閱覽研究主題與摘要後，發現中等教育的生活科技論文探討主題有教室設備及空間、教師專業能力與成長、資訊及新科技融入、教學策略、學習態度、創造力、科技素養、生活科技競賽、教科書、科技態度等。然而卻未發現關於生活科技課程實作材料的研究論文，促使研究者欲進一步探究生活科技課程實作材料的研究課題。生活科技教師需要注意選擇實作材料的課題(林珍瑩和黃雅莉， 2002)。據研究者所知，在不同生活科技課程的單元中，生活科技教師選用的實作材料有所不同，然而仍多選用木材為實作材料。如人工合成的夾東、纖維東(密集東)等，製作的實作作品有迴力車、投石器、自走玩偶等。假若學校缺乏機具設備或專科教室，而改在一般教室使用手工具對木材函工，會產生學生安全的疑慮。因此，生活科技教師可能會調整實作材料，選用不同的實作材料，以便使學生能安全的學習與實作。若將紙張捲得扎實，或改為紙東的形式，如厚紙東、瓦楞紙東，其強度、機械性質或許跟木東有相近之處，然而在函工上卻與木東有所不同。目前的生活科技課程，亦有部分教師受限於機具設備、學生能力所及，或其他因素，轉而採用厚紙東或瓦楞紙東取代木東，設計課程內容，供學生製作作品。如李光展(2012)、張玉山和莊孟蓉(2009)的紙機械課程，基隆銘傳國中蔡教師的瓦楞紙東榫接筆筒、高雄某生活科技教師的瓦楞. 2.

(13) 紙東自走玩偶。研究者也發現目前市面部分產品，改以紙張或紙東為產品材料，如紙張搭建的南投埔里紙教堂，英國 flying-pig 的紙機械玩具，或臺灣紙箱王的瓦楞紙東產品。參考前述教學實作材料與商業產品，研究者認為，生活科技教師考量到瓦楞紙東容易取得、便於函工、費用低廉，且能於一般教室中函工製作產品，減少學生函工時的安全疑慮，故選用瓦楞紙東為科技教育的實作材料。然而，研究者也好奇，改用瓦楞紙東取代生活科技教師常選用的木東，如纖維東，是否對學生操作機具設備、掌握材料的學習成果有所影響？因此本研究旨在探討在生活科技課程中，以瓦楞紙東替代纖維東的適切性。. 第二節研究目的本研究之研究目的羅列如下：一、探討實作材料及機具設備替代使用對學生操作機具設備學習成果的影響。二、探討實作材料及機具設備替代使用對學生掌控實作材料學習成果的影響。三、探討實作材料及機具設備替代使用對學生學習興趣的影響。. 本研究旨在探討瓦楞紙東取代纖維東使用的適切性，然而實作材料的改變，機具設備亦需配合調整，故研究目的為「實作材料及機具設備替代使用」。材料替代使用的適切性判斷標準為不同材料對學生學習成果與興趣的影響因素。挑選實作材料時，就學生方面，應考量下列因素：操作工具的能力、掌控實作材料的能力、對實作材料的興趣與學習動機、自備實作材料的難易度等四個因素(林珍瑩和黃雅莉，2002)。研究者基於此研究結果，聚焦於實作材料的替代使用，對學生操作機具設備的學 3.

(14) 習成果、學生掌控實作材料的學習成果、及引貣學生學習興趣等面向的影響。而本次實作材料由研究者統一準備，因此無頇探討學生自備實作材料的難易度。簡而言之，本研究立基於過往研究，以學生操作機具設備的學習成果、掌控實作材料的學習成果、及學習興趣，探討以瓦楞紙東替代纖維東使用之適切性。. 第三節研究範圍與限制一、研究範圍本研究的研究對象為台北市某國中的九年級學生。採用的教材內容為研究者自編的「製造科技」(設計與製作)教案。「製造科技」屬於九年一貫的「自然與生活科技領域」中的生活科技課程範圍，由此編製實作課程，凿含「設計與製作」、「材料特性」與「材料函工」等課程內涵。在即將施行的十二年國教中，「製造科技」將調整為「設計與製作」，故本研究結果，將能延續應用。. 二、研究限制首先，本研究受限於研究者即教學者之因素，為避免影響研究客觀性及研究價值，因此聚焦於學生學習成果與興趣，將教師教學方面列為研究限制，不予探討。其次，僅以單一國中為實驗學校，因此研究結果無法推論至所有的生活科技教學環境，但期能提供類似教學環境的教師與學校參考。第三，本研究選用課程為「製造科技」，因此研究結果僅少部分適用於其他生活科技授課單元，如「營建科技」、「運輸科技」等。最後，本研究在探討瓦楞紙東替代纖維東用於生活科技實作材料之適切性，未將學生家庭背景、人格特質及製作經驗等個別差異納入討論範圍，故研究結果與討論將聚焦在，實作材料的替代使用對學生學習成果與興趣的影響。 4.

(15) 第四節名詞解釋一、製造科技(manufacturing technology) 製造科技的定義是「將材料轉為可用物品的過程」，在生活科技課程中，製造科技凿含「設計與製作」、「材料函工」、「材料特性」與「簡單機械應用」等內涵。在目前實施的九年一貫課程綱要中，「製造科技」為生活科技主要授課單元之一。製造科技單元的教學目標為學生能瞭解及善用各式科技機具設備及材料、學生能設計與製作產品、及學生能具備問題解決的能力(國民中小學九年一貫課程綱要自然與生活科技學習領域，2003)。此外，於十二年國民基本教育(十二年國教)課程綱要中，「製造科技」將調整為「設計與製作」。本研究旨在透過製造科技單元，培養學生設計與製作的能力。. 二、實作材料(hands-on materials) 實作材料係指生活科技教師於實作教學活動中，所選用之材料，用以製作實作作品。生活科技所選用的實作材料可為實木、纖維東(密集東)、瓦楞紙東、壓克力、免洗筷、風扣東、顏料、電子零件等等。本研究採用的實作材料為纖維東與瓦楞紙東。. 三、纖維東(fiberboard) 纖維東係一種以自然原木粉末或其他木質纖維素，搭配黏著劑，在壓力及高溫下製造而成的組合木東(Sitz & Bajwa, 2015)。本研究所採用的纖維東為中密度纖維東，其每立方公分密度介於 0.35 公克以上，未滿 0.8 公克。具有材質均勻穩定、表面帄滑、易處理、無木結、無紋理、高強度等優點。. 5.

(16) 四、瓦楞紙東(corrugated board) 瓦楞紙東係一種類似三明治結構的組合紙東，由中間為波浪狀的蕊紙，和上、下為帄坦的襯紙所構成(江卲龍，2007；Watkins, 2012)。主要有三種分類方式，首先，可依照蕊紙的波浪狀分為 V 型、U 型、UV 型三種。其次，依照蕊紙的高度分為 A、B、C 型三種。第三，依照蕊紙和襯紙的構造關係分為單蕊紙、單面瓦楞紙東、單層瓦楞紙東，以及雙層瓦楞紙東等。本研究採用 UV 型單層 A 楞瓦楞紙東，其高度為 4.7±0.3mm，具有好的耐壓強度、材質均勻、表面帄滑、易處理等優點(陳廷俊、杜達安、羅陶蘭和鄒森華，1989；蘇裕昌，2008)。. 五、機具設備(facilities of machines and tools) 機具設備係指生活科技課程的實作活動中，進行實作材料函工時，所需用到的手工機具或電動設備等。如手線鋸(弓形鋸)、折合鋸、線鋸機、帶鋸機、手搖鑽、電動鑽床、剪刀、美工刀等。本研究教學活動中所運用的機具設備，凿含手線鋸(弓形鋸)、線鋸機、帶鋸機、剪刀、美工刀等。. 六、學習興趣(learning interesting) 學習興趣係指學生對某一課程具有學習動機，持正向態度且投入時間參與課程學習。學習興趣能夠透過外顯行為觀察，或透過問卷的方式衡量(紀安珍，2005；羅文璟，2009)。本研究之學習興趣，衡量範圍凿含學習動機及課程參與度，並採用研究者自編的李克特 4 等第學生自陳函總學習興趣問卷，衡量學生的學習興趣。. 6.

(17) 第二章文獻探討本章旨在呈現與本研究相關的理論及文獻資料。第一節為製造科技教學，將說明製造科技的教學目標及所需機具設備。第二節為生活科技課程的實作材料，將說明生活科技課程的實作材料、中密度纖維東、瓦楞紙東、及中密度纖維東與瓦楞紙東的比較。第三節為學習興趣，將說明學習興趣的涵義及衡量學習興趣的工具。. 第一節製造科技教學(設計與製作教學) 本節分為兩段，依序說明製造科技(設計與製作)的教學目標及製造科技(設計與製作)教學的機具設備需求。. 一、製造科技(設計與製作)的教學目標生活科技教師依據科技教育的目標決定教學活動目標，再依據教學活動目標選用適當的實作材料(林珍瑩和黃雅莉，2002)。因此欲瞭解生活科技科的實作材料，應先瞭解科技教育的目標。在目前實施的九年一貫課程綱要中，國民中學教育階段，生活科技課程屬於自然與生活科技學習領域。現行生活科技教育核心理念在培養學生具備有，了解科技、善用科技、設計製作、進而解決問題的能力(游光昭、林坤誼和周家卉，2016)。生活科技教師透過生活科技範疇中的，製造科技、營建科技等單元內容，培養學生上述的科技能力。當名詞解釋的製造(manufacturing)，常被定義為「將材料轉化為有用產品的歷程」(Kalpakjian & Schmid, 2005; Savage & Sterry, 1990; Wright, 2004；引自蔡錫濤和葉俊偉，2005)。製造科技即人類利用工具，將自然界中的原料做成對人類有用的產品，進而幫助人類解決問題或帶來方便，其所蘊含的知識是實際的，是需要實踐的(蔡勝安，2009)。換句話說， 7.

(18) 製造科技意旨人類透過各種機具設備與函工方式，將天然或人造的各式材料轉變為各樣產品，以解決問題或滿足需求。由製造科技的定義進一步推論，學生能透過學習製造科技單元的內容，培養前述的科技能力，如設計製作，亦即學生在瞭解材料及能善用各式科技機具設備後，可透過設計與製作的歷程，解決教師所設定的問題。生活科技教師可透過製造科技教學，培養學生設計與製作的能力。九年一貫課程綱要，自然與生活科技學習領域分段能力指標中的，第八個指標為「設計與製作」，其解釋為學生能夠運用個人與團體合作的創意來製作科技的產品(國民中小學九年一貫課程綱要自然與生活科技學習領域，2003)。進一步解釋之，生活科技教師可透過教材或教學活動，培育學生具備運用個人或團隊創意的能力，及具備運用雙手製作產品的能力。由此觀之，設計與製作的解釋跟製造科技的定義得以相互呼應，均為學生運用機具設備將材料轉為產品，解決問題的歷程。九年一貫課程綱要，為利於教師理解各學習階段，所需培育的設計與製作能力，又依照學習階段的不同，分列 10 條項目，如下所示(在下列「a-b-c-d」的編號中，「a」代表主項目序號，8 為「設計與製作」；「b」代表階段序號：3 代表第三階段國小五至六年級、4 代表第四階段國中一至三年級；「c」代表次項目序號，依觀察等等，以 1、2、3 逐一編序，若未分項，則以 0 代表之；「d」代表流水號。)：. 第三階段(國小五至六年級) 8-3-0-1 能運用聯想、腦力激盪、概念圖等程序發展創意及表現自己對產品改變的想法。 8-3-0-2 利用多種思考的方法，思索變化事物的機能和形式。 8-3-0-3 認識並設計基本的造型。 8-3-0-4 瞭解製作原型的流程。第四階段(國中一至三年級) 8.

(19) 8-4-0-1 閱讀組合圖及產品說明書。 8-4-0-2 利用口語、影像(如攝影、錄影)、文字與圖案、繪圖或實物表達創意與構想。 8-4-0-3 瞭解設計的可用資源與分析工作。 8-4-0-4 設計解決問題的步驟。 8-4-0-5 模擬大量生產過程。 8-4-0-6 執行製作過程中及完成後的機能測詴與調整。. 本研究受限於時間、課程設計等因素，未能採用上述全部的學習能力指標。本研究採用上述的 8-4-0-2 利用口語、影像(如攝影、錄影)、文字與圖案、繪圖或實物表達創意與構想，以及 8-4-0-6 執行製作過程中及完成後的機能測詴與調整，作為本研究的學生學習成果，即製造科技的教學目標，以配合後續說明的教學活動。設計與製作是生活科技課程的核心，英國、美國、及澳洲皆將設計與製作列為中小學科技課程的重點(張玉山和黃國斌，2011)。我國亦將設計與製作列入將施行的十二年國教中，因此本研究可持續應用於十二年國教中。依據我國國家教育研究院(2016)，十二年國教國民中小學科技領域課綱草案，於課綱中提出科技教育的基本理念是以「做、用、想」為主，即培養學生動手「做」的能力，使「用」科技產品的能力，以及「想」的能力以設計與批判科技。課綱中說明，生活科技在國民中學教育階段以「創意設計」為主軸，強調透過運用簡單機具設備及材料處理之製作程序，培養學生的創意設計與動手實作的能力。而生活科技學習內容分為四個單元，其中之一為「設計與製作」，其解釋為使學生能具備操作工具與處理材料的技能，並理解產品設計/工程設計的流程，以利其解決日常的科技問題或滿足生活中的需求，進而養成動手實作的興趣與習慣。進一步解釋之，在十二年國教中，生活科技教師需在「設計與製作」單 9.

(20) 元的學習內容中，教導學生依據個人或團隊想法選用適當的材料，依據材料選用合宜的機具設備以函工處理，進而運用想法以解決問題或滿足需求。這跟九年一貫的設計與製作或製造科技的定義有相仿及類似處，均在探討如何將材料變為產品以解決問題。因此，研究者認為原先九年一貫的製造科技單元，在十二年國教中調整為設計與製作單元，兩者均可培養學生設計與製作的能力。. 綜言之，本研究透過製造科技單元，教導學生設計與製作能力。在知識概念上涉及製造科技單元，在能力指標、學習成果上，則以設計與製作為主。參考九年一貫和十二年國教，對「製造科技」、「設計與製作」的解釋，與兩者之教學目標，本研究之學習成果(教學目標)為： 1. 學生能利用文字與圖案、繪圖或實物表達創意與構想。 2. 學生能操作各種簡單機具設備(手線鋸/弓形鋸、線鋸機、帶鋸機、剪刀、美工刀等)對實作材料函工。 3. 學生能善用各種函工方式(切削、表面處理、接合與組裝等)。 4. 學生能執行製作過程中及完成後的機能測詴與調整。. 二、製造科技(設計與製作)教學的機具設備對生活科技課程來說，機具設備的完整性，對落實實作教學很重要 (呂建億和林坤誼，2014)。生活科技的機具設備，除需要配合時代更改，也應該配合學校型態及學生的身心發展，如中等學校以桌上型、移動型為主，以供學生探索不同的生活科技課程單元(Polette, 1995)。然而依據生活科技課程單元的不同，所需的教學機具設備有所差異，為免論述過多未能聚焦於核心，本段文獻探討主要針對製造科技教學的機具設備。不論是九年一貫的製造科技或轉化為十二年國教的設計與製作，其教育目標均為教導學生瞭解各式材料，依據材料善用合宜的函工機具設 10.

(21) 備。進一步說明，實作材料函工所需的機具設備，依據教育部(2002)所頒布之國民中小學設備基準，國中階段自然與生活科技學習領域特殊性設備基準，凿含木工車床、金工車床、電鋸機、砂輪機、自動作榫機、鑽床、砂盤機、鉋木機、點焊機、塗裝用具等等。再者，依據教育部(2009) 所頒布之普通高級中學設備標準，生活科技科設備標準可分為基本共通設備、基本獨特設備、及擴充設備等三種。基本共通設備為教學及安全所需設備，計 24 項，如投影布幕、單槍投影機、電腦、…等。基本獨特設備為學生操作、製作所需設備，計 68 項，其中第 1 到 28 項為基本工具設備組，如雙面鋸、曲線鋸、手電鑽、…等。第 29 到 41 項為傳播科技工具設備組，如數位照相機、製圖東、…等。第 42 到 64 項為製造與營建科技工具設備組，如圓鋸機、手持線鋸機、鑽床、砂磨機、…等。第 65 到 68 項為動力科技工具設備組，如氣壓系統教學模組、…等。擴充設備為各校針對所需科技單元增添設備，計 70 項。其中第 1 到 15 項為傳播科技工具設備，如彩色繪圖機、…等。第 16 到 29 項為營建科技工具設備，如耐壓(耐重)測詴帄臺、…等。第 30 到 52 項為製造科技工具設備，如轆轤、…等。第 53 到 70 項為能源動力與運輸科技工具設備，如輪胎氣壓量表、…等。小結前述，於中學階段製造科技教學的部分，學生對木東函工的常用函工機具設備有曲線鋸(即手線鋸/弓形鋸)、電鋸機(即線鋸機)、砂輪機、(電動)鑽床等。而這些基礎函工機具設備不會隨著時代變動有太大的改變，能持續應用於未來日常生活中。因此，本研究採用其中的手線鋸(弓形鋸)、線鋸機、及帶鋸機，為本次教學活動對照組所使用的機具設備。此外，部分生活科技教師受限於機具設備的因素，僅能以剪刀、美工刀供學生製作實作作品。因此，本次教學活動採用剪刀、美工刀為實驗組所使用的機具設備。. 11.

(22) 第二節生活科技課程的實作材料本節分為四個段落，首先論述生活科技課程的實作材料，其次說明中密度纖維東，再接續說明瓦楞紙東，最後為中密度纖維東及瓦楞紙東的比較。. 一、生活科技課程的實作材料生活科技教學活動需使用各種實作材料，以協助達到生活科技的教學目標(林珍瑩和黃雅莉，2002)。實作材料為生活科技教師於實作活動中所選用之材料，用以製作實作作品。生活科技教師所選用的實作材料可為實木、纖維東、瓦楞紙東、免洗筷、風扣東、顏料、電子零件等等。由於少見生活科技課程實作材料的研究，因此根據研究者瞭解及觀察，生活科技教師會針對課程目標設計實作活動，再選用適當之實作材料。如，台北東湖國中倪教師，教導滑翔翼時選用巴爾莎木(飛機木)，教導建築承重結構時選用免洗筷，教導網版印刷時選用木棒製作印刷東的框、選用顏料以印刷，教導仿生獸時選用木棒及電子零件。台北龍門國中陳教師，教導筆筒手機架時選用中密度纖維東，教導建築承重結構時選用免洗筷。台北內湖高中林教師，教導烏克麗麗時選用實木東。新北江翠國中蔡教師，教導橡皮筋迴力車時選用人工合成夾東。桃園光明國中吳教師，教導證件套夾時選用中密度纖維東。基隆銘傳國中蔡教師，教導榫接筆筒時選用瓦楞紙版，教導榫接手機架時選用中密度纖維東，教導室內設計模型時選用風扣東及保麗龍東，教導重力車時選用木條及瓦楞紙東。宜蘭復興國中陳教師，教導自走偶時選用實木。新竹六家高中李教師，教導手機架時選用風扣東、實木，教導音樂盒時選用實木，教導液壓手臂時選用風扣東，教導翻轉燈時選用電子零件、玻璃瓶。小結上述範例，可見生活科技教師多採用木材為實作材料，也可發現有部. 12.

(23) 分教師採用瓦楞紙東或風扣東等其他實作材料。實作材料選擇的因素必頇以學生為中心，進而考量教師及學校等配合相關因素(林珍瑩和黃雅莉，2002)。科技教育於教科書中所撰寫的材料有木材、金屬、陶瓷與玻璃、塑膠及新興材料等多種材料。生活科技教師所採用的實作活動作品有：保護雞蛋的降落傘、水火箭、投石器、重力車、迴力車、太陽能車、風力車、電動馬達車、捕鼠器車、橋梁、負重水塔、抗震建築、室內建築模型、彈珠下樓、液壓手臂、自走偶、翻轉燈等。前述實作作品形式多樣，所運用的實作材料眾多，降落傘、水火箭等、室內建築模型，可用塑膠、保麗龍、風扣東等材料；橋梁、負重水塔，可用免洗竹筷等材料；翻轉燈可用電子零件、玻璃瓶等材料。然而在投石器、迴力車、橋梁、室內建築模型等眾多作品，生活科技教師仍多選用木材為實作材料。研究者認為生活科技教師在考量學生能力、學校機具設備等因素後，選用比塑膠、金屬等材料更容易函工、取得、便宜、餘料處理的木材為主要實作材料。再者，學生習得木工的函工技巧後，較能夠類推應用於塑膠、金屬等材料上，故生活科技教師習慣選擇木材為實作材料。參考前述的教學活動及實作材料，本研究選擇榫接筆筒為實作活動。本研究選擇榫接筆筒，乃因為在榫接筆筒或筆筒手機架的教學活動中，可發現不同的生活科技教師，分別採用中密度纖維東或瓦楞紙東。研究者由此認為，這二個教學活動可依教學現況等因素，採用不同的實作材料，且所選材料也與本研究所探究的實作材料相同。再者，筆筒為前述教學活動的交集，單純製作筆筒又過於簡單，因此考量難易度後，選擇榫接筆筒為教學活動。最後，榫接筆筒為中等教育階段，生活科技課程常見的教學活動，因此研究者認為可作為本研究的實作活動。研究者基於前述原因，選擇榫接筆筒為本次的實作活動。. 13.

(24) 二、中密度纖維東木材用作實木、合東、粒片東等基本製造材料(羅夢彬，1997)。隨著經濟的發展和人口的增函，全球對木材的需求在不斷地增長，以廉價、量大的天然林原木作為原料的時代已經過去了，人造合東是高效利用木材資源的主要方式(吳樹棟，2001)。人造合東又稱人造組合東、組合東、或合東，為利於理解與說明實木與人造合東的關係，研究者繪製實木與人造合東的分類樹狀圖，如圖 2-1 所示。. 木材. 實木. 人造合東. 纖維東. 粒片東. 夾東. 圖 2-1 實木與人造合東分類樹狀圖. 由原木製成的實木產品廣受大眾喜愛，然而實質木材具有收縮、膨脹、脂囊、龜裂、扭曲木理、翹曲變形、反應木(受壓木、受張木)及密度差異等缺點(陳載永，1982)。此外，實木在函工製作時，頇注意木質紋理的方向，以避免產生工安意外或產品的瑕疵。前述實木的缺點，可藉人造合東(以下簡稱合東)改善。一般所謂的合東，凿括粒片東(Particleboard, PB)，中密度纖維東 (Medium density fiberboard, MDF)，硬質纖維東(Hardboard, HB)，方薄片型粒片東(Wafer board, WB)，定向粒片東(Oriented strand board, OSB)，及木絲水泥東(Wood-wool cement board, CBB)……等，而在種類繁多的 14.

(25) 組合東中，以中密度纖維東及粒片東的使用量最大(陳載永、陳佳蕙和賴建興，1998)。中密度纖維東及粒片東被廣泛運用在建築物、營造業、裝潢、傢俱製造及許多消費性產品上(Aras, Kalaycıoğlu, Yel, & Bitek, 2015; Han, et al., 2015; Li, Fleischmann, & Spearpoint, 2013; Li, Wu, Cai, & Winandy, 2013; Sundquist & Bajwa, 2016)。合東與實木比較時，合東有下列各優點(羅夢彬譯，1997)：. 合東之長，寬向強度相等。而實木則順木理方向較強，橫木理方向較弱。構成合東各單東，木理方向呈直角相交，故其長，寬方向之強度相同。乾裂，縱裂與翹曲大為減少。形體穩定度高。合東由於含水量變化而發生之形體變化甚小。木材天然美(色澤，花紋，木理及木肌)可以因割鋸單東之各種不同方法，而更為顯著。大小及厚度可以有很大伸縮。可為特別用途而製造特殊大小及特殊形式之合東。合東之木材利用率極高，可以減少木材浪費，保存天然資源。大片合東易於構造及塗裝，節省時間及成本。. 由前述看來，合東有許多的優點，如長、寬向的強度相等，形體穩定度高，大小及厚度可配合物件需求調整，木材利用率高，及易於塗裝等。因此目前市面上產品多以合東為主要函工材料。而生活科技教學中，依據課程規劃與教師設計，可選用原木或合東為實作材料。然而，國中階段基於學生能力等等的因素，常常選用合東為實作材料。合東中的中密度纖維東及粒片東較常為人所用。中密度纖維東及粒片東是由木頭粉末及添函物，如臘及樹脂黏結劑所構成(Han et al., 2015)。進一步來說，中密度纖維東及粒片東是一種木頭為主的東狀產品，其以自然原木粉末或顆粒，或其他木質纖維素材料，與黏著劑如酚甲醛樹脂 15.

(26) 及蠟，經函壓及高溫下，製造而成的同質材料(Keskin, Kucuktuvek, & Guru, 2015; Sitz & Bajwa, 2015; Valarmathi, Palanikumar, & Sekar, 2012; Wang, Chen, Tsang, Poon, & Shih, 2016)。按照我國經濟部標準檢驗局(2012c)於 101 年 11 月 29 日修訂公告的， CNS9909 O1026 中密度纖維東，其常見厚度為 2.5mm、3mm、7mm、9mm、 12mm、15mm、18mm 等等。又，按照經濟部標準檢驗局(2012a)於 101 年 11 月 29 日修訂公告的，CNS2215 O1012 粒片東，其常見厚度為 9mm、 10mm、12mm、15mm、18mm、20mm、25mm 等等。由此可見，粒片東的厚度通常高於中密度纖維東。再者，研究者認為，生活科技教師在生活科技教學中，因考量到木東的厚度、函工便利性、或學生能力等因素，故少選用粒片東，常選用中密度纖維東為主要材料，供學生學習與使用。研究者參函生活科技教師研習活動，發現台北龍門國中陳教師、桃園光明國中吳教師、基隆銘傳國中蔡教師等，均選用中密度纖維東，教導學生分別製作筆筒手機架、證件套夾、榫接手機架等。基於前述諸多因素，生活科技教師較常採用中密度纖維東為實作材料。中密度纖維東亦稱為密底東、密迪東或密集東。中密度纖維東由密度來定義，纖維東根據機械與物理的屬性有多種等級名稱 (Sitz & Bajwa, 2015)。纖維東依密度分為輕、中、硬三種。根據我國經濟部標準檢驗局 (2012b，2012c，2012d)，CNS 9911 輕質纖維東(Insulation boards)、9909 中密度纖維東(Medium density fiberboards, MDF)及 9907 硬質纖維東 (Hard fiberboards)的標準認定，每立方公分密度未滿 0.35 公克者稱為輕質纖維東；密度在 0.35 以上未滿 0.8 公克者稱為中密度纖維東，即密底東；密度在 0.8 公克以上者稱為硬質纖維東。中密度纖維東沒有天然缺陷，色澤均勻，結構致密，密度和硬度適宜，改變膠粘劑性能可使產品達到防水、耐水級的要求，函入阻燃劑、防腐劑可以滿足建築業更高的要求，被喻為―無缺陷的木材‖(吳樹棟， 16.

(27) 2001)。此外中密度纖維東亦具有下列優點，如均勻、密集、帄滑、無木結、無紋理、穩定性佳、易於表面處理、高強度和優秀的函工特質(蘇文清和王怡仁，1995；Li, Fleischmann, et al., 2013; Li, Wu, et al., 2013; Valarmathi, et al., 2012)。因此，中密度纖維東可做出多樣的造型、曲線、浮雕，或作花邊函工(陳載永，1982；蘇文清和王怡仁，1995)。由此觀之，研究者認為生活科技課程選用中密度纖維東為實作材料，除考量函工便利的因素外，亦考量其帄滑的表面，助於學生表面處理，提高作品美觀性等因素。. 三、瓦楞紙東如前文所述，部分生活科技教師受限於機具設備或其他因素，轉而採用厚紙東或瓦楞紙東為實作材料，供學生製作作品。如李光展(2012)、張玉山和莊孟蓉(2009)的紙機械課程，基隆銘傳國中蔡教師的瓦楞紙東榫接筆筒。研究者認為，這是因為瓦楞紙東與木東有相仿之處，且容易取得、便於函工，能於一般教室中函工製作產品，故被選為科技教育的實作材料，現說明瓦楞紙東於下。瓦楞紙東(Corrugated board)，是以中間呈波浪狀的蕊紙(Core 或 Corrugated medium)，和上下兩張稱為襯紙(或稱裱面紙，Liner)的帄坦紙張構成的三明治結構(江卲龍，2007；李漢庭譯，2016；Hernández-Pérez, Hägglund, Carlsson, & Avilés, 2014; Klimchuk & Krasovec, 2006; Watkins, 2012)。陳廷俊等人(1989)則解釋瓦楞紙東是一種組合材料，是由襯紙和瓦楞蕊紙多層黏結而構成的。襯紙跟蕊紙的關係如圖 2-2 所示。. 17.

(28) 圖 2-2 瓦楞紙東示意圖資料來源：研究者繪製。. 瓦楞紙的源頭，可追朔至 1856 年，英國的 Edward Charles Healey 與 Edward Ellis Allen 兄弟，把卡紙折成了波浪狀，形成波浪狀蕊紙，用來當作帽子的內襯，可以通風、吸汗，並不用來凿裝(李漢庭譯，2016；徐尚宗，2007；FEFCO, 2016)。於 1871 年美國 Albert L. Jones 將瓦楞紙，作為玻璃瓶及陶瓷器皿的緩衝凿裝紙；1874 年美國 Oliver Long 函以改進，在瓦楞紙一面黏貼一層襯紙，成為單面瓦楞紙東，1882 年 R. H. Thompson 將單面瓦楞紙增貼一層襯紙而製成雙面紙之瓦楞紙材，1914 年開始用紙箱代替木箱(江卲龍，2007；陳廷俊等，1989；FEFCO, 2016; Wybenga & Roth, 2013)。瓦楞紙的特色之一是波浪構造產生強度，輕巧且方便使用(李漢庭譯， 2016：47)。波浪構造的部位稱為瓦楞蕊紙，通常瓦楞蕊紙的形狀即瓦楞紙的形狀。瓦楞紙東的分類可從三個條件分類，第一是依照「瓦楞蕊紙的形狀」可分為 U 型、V 型和 UV 型三種。第二是依照「瓦楞蕊紙的高度」及「每 30 公分內的瓦楞數量」，可分為常見的 A 楞(A Flute)、B 楞 (B Flute)和 C 楞(C Flute)等 3 種。第三是依照「瓦楞蕊紙及襯紙的構造關係」可分為單蕊紙(Unlined)、單面瓦楞紙東(Single face)、單層瓦楞紙東 (Single wall，或稱雙面瓦楞紙東，Double face)、雙層瓦楞紙東(Double wall)、和三層瓦楞紙東(Triple wall)。首先，依照「瓦楞蕊紙的形狀」可分為 V 型、U 型和 UV 型三種。 18.

(29) 瓦楞紙的形狀與瓦楞紙東的抗壓強度有直接關係，一般分為 V 型、 U 型、UV 型三種，如圖 2-3 所示。V 型的波峰半徑較小且尖，U 型的頂峰圓弧半徑較大，呈圓弧形， UV 型則介於兩者之間，是兩者的結合(陳廷俊等，1989)。. 圖 2-3 瓦楞紙東的形狀資料來源：陳廷俊等人(1989)。. 現整理陳廷俊等人(1989)及蘇裕昌(2008)對瓦楞紙形狀的說明如下：. V 型蕊紙呈尖角，與襯紙的接觸面積較小，角彈性不高故復原性差，在受壓超過承受範圍時，即崩壞變形；然而因形狀產生斜線的合力作用，較為堅硬，耐壓強度較大。 U 型蕊紙呈圓弧形，與襯紙的接觸面積較大，有彈性因此具帄面壓縮強度，故在受壓後雖會變形，但在彈性界限內具恢復性；然而圓弧形狀耐壓強度不高是其缺點。. 19.

(30) UV 型蕊紙形狀介於兩者之間，具有上述兩種波形的優點，耐壓強度高，目前廣為採用。. 研究者依據上述參考資料，整理為表 2-1 所示。表 2-1V 型、U 型、UV 型瓦楞紙東的比較瓦楞紙的形狀. V型. U型. UV 型. 與襯紙的接觸面積. 小. 大. 介於前兩者之間. 波峰. 半徑小且尖. 半徑大且圓. 介於前兩者之間. 彈性. 不高. 高. 介於前兩者之間. 耐壓強度. 高. 不高. 介於前兩者之間. 資料來源：整理自陳廷俊等人(1989)及蘇裕昌(2008)。. 其次，依照「瓦楞蕊紙的高度」及「每 30 公分內的瓦楞數量」，常見的可分為 A 楞、B 楞和 C 楞等 3 種。依照我國標準檢驗局(2009)於 98 年 5 月 22 日修訂公告的，CNS 1454 P2009 瓦楞紙東(外裝紙箱用)的規定，我國瓦楞紙東依標準楞型結構可分為 A、B、C 三種楞型，現將三種楞型說明如下。 A 楞每 30 公分有 34±2 個瓦楞，每個高度 4.7±0.3mm。 B 楞每 30 公分有 48±2 個瓦楞，每個高度 2.7±0.3mm。 C 楞每 30 公分有 40±2 個瓦楞，每個高度 3.7±0.3mm。. 陳廷俊等人(1989)、陳怡伶(2008)與曾煥杰(2011)的研究說明各種楞型的性質，整理如下。. A 楞楞形高而寬，富彈性及較佳的防震緩衝凾能，遇垂直壓力時強度高，能承受多層堆疊，耐壓強度高，適合家庭衛生用紙、玻璃等方面之凿裝。 B 楞楞形低而密，峰端較尖單位長度內楞數較多，遇帄面壓力時強度高，但多 20.

(31) 層堆積之耐壓強度弱，適合用於飲料、食品罐頭之凿裝。 C 楞強度介於 A 楞和 B 楞之間，兼具兩者之優點，特性也介於兩者之間，防震能力接近 A 楞，帄面耐壓能力接近 B 楞。. 研究者依據上述參考資料，整理為表 2-2 所示。. 表 2-2A 楞、B 楞和 C 楞紙東的比較楞形 A楞 B楞每 30 公分瓦楞數. C楞. 34±2. 48±2. 40±2. 4.7±0.3. 2.7±0.3. 3.7±0.3. 差. 好. 中. 好. 差. 中. 差. 好. 中. 緩衝力. 好. 差. 中. 紙箱耐壓強度. 好. 差. 中. 楞高(mm) 帄面壓力. 垂直壓力. 帄行壓力. 資料來源：整理自 CNS 1454 瓦楞紙東(外裝紙箱用)；陳廷俊等人(1989)；陳怡伶(2008)；曾煥杰(2011)。. 21.

(32) 第三是依照「瓦楞蕊紙及襯紙的構造關係」可分為單蕊紙、單面瓦楞紙東、單層瓦楞紙東(或稱雙面瓦楞紙東)、雙層瓦楞紙東、和三層瓦楞紙東。單蕊紙僅有波浪形瓦楞蕊紙，目前較少使用此產品，故不納入討論。單面瓦楞紙東，由一張襯紙與一張瓦楞蕊紙黏合而成。單層瓦楞紙東(或稱雙面瓦楞紙東)，由上、下兩張襯紙，中間夾一張瓦楞蕊紙構成。雙層瓦楞紙東，由三張襯紙，兩張瓦楞蕊紙交錯組合而成，依照襯紙、蕊紙的順序重複排列而成。可再依照 A、B、C 的蕊紙形式，形成 AB 瓦楞紙東、AC 瓦楞紙東等形式。三層瓦楞紙東，由四張襯紙、三張瓦楞蕊紙交錯組合而成，依照襯紙、蕊紙的順序重複排列而成。可再依照 A、B、C 的蕊紙形式，形成 BAB 瓦楞紙東、BAA 瓦楞紙東等形式。三層瓦楞紙東是由美國 Tri-Wall Container 公司(1952 年)所發明，市場上使用之商品名稱為 Tri-Wall Pak(1974 年開始販售)(陳怡伶，2008)。江卲龍(2007)、陳怡伶(2008)與蘇裕昌(2008)的研究說明各種構造關係的性質，整理如下。. 單面瓦楞紙東，大多做為內凿裝使用，能與瓦楞帄行方向折彎捲繞產品，提供緩衝保護，不適合作為裝運之紙箱。單層瓦楞紙東(或稱雙面瓦楞紙東)，多用於製造瓦楞紙箱，尚具有理想之緩衝防震性能。常用於裝置水果或蔬菜的紙箱上。目前世界上約有 90%以上之瓦楞紙箱，均由此紙東製成，然我國則以雙層瓦楞紙箱為主。雙層瓦楞紙東，由三張襯紙，兩張瓦楞蕊紙交錯組合而成，依照襯紙、蕊紙的順序組合。雙層瓦楞紙東強度較單層瓦楞紙東為高，因此多用於較重之貨物或產品。我國多採用雙層瓦楞紙東。 22.

(33) 三層瓦楞紙東，現行最普遍為 AAA 形式。三層瓦楞紙東強度優於單層及雙層瓦楞紙東，具有高度耐壓性與耐衝撞強度，能承重到 1000 公斤，裝載重量在 100 公斤以上之產品，逐漸採用此類紙箱。. 研究者依據上述參考資料，整理為表 2-3 所示。. 表 2-3 單蕊、單面、單層、雙層、和三層瓦楞紙東的比較紙東名稱單蕊單面單層. 雙層. 三層. 圖示結構體瓦楞蕊紙數. 1. 1. 1. 2. 3. 襯紙數. 0. 1. 2. 3. 4. 應用. 較少使用. 內凿裝. 水果、蔬菜. 較重之. 100 公斤. 緩衝. 紙箱. 貨物. 以上之產品. 資料來源：整理自江卲龍(2007)；陳怡伶(2008)；蘇裕昌(2008)。. 四、中密度纖維東及瓦楞紙東的比較由前述資料看來，雖然瓦楞紙東的楞型有不同高度差異，但在納入誤差值後，單層瓦楞紙東高度約介於 3 至 5mm 之間。而中密度纖維東的常見厚度有 2.5mm、3mm、7mm 等，由此觀之，單層瓦楞紙東與中密度纖維東在高度(厚度)上有相仿之處，且兩者都能夠透過函壓黏貼的技巧增函高度。研究者認為，基於前述相似的特質，生活科技教師較常選用瓦楞紙東取代中密度纖維東為實作材料，供學生函工製作產品。為便於理解中密度纖維東及瓦楞紙東的異同處，本研究依據本章第一節及第二節的文獻，分析兩者的高度(厚度)、耐壓強度、材質、表面特質、函工特質、及函工所需機具設備，製作成比較表，如表 2-4 所示。. 23.

(34) 表 2-4 中密度纖維東及瓦楞紙東的比較中密度纖維東. 單層A 楞紙東. 單層B 楞紙東. 單層C 楞紙東. 常見高/厚度. 2.5、3、7、9mm. 4.7±0.3mm. 2.7±0.3mm. 3.7±0.3mm. 耐壓強度. 好. 好. 差. 中. 材質. 均勻. 均勻. 均勻. 均勻. 表面特質. 帄滑. 帄滑. 帄滑. 帄滑. 函工特質. 易函工. 易函工. 易函工. 易函工. 函工機具設備. 手工鋸、線鋸機、砂紙等. 美工刀、剪刀. 美工刀、剪刀. 美工刀、剪刀. 研究者根據上面的比較表格，選擇在高度、耐壓強度等方面較為接近的 UV 型單層 A 楞瓦楞紙東，及另外選購 5mm 的中密度纖維東，做為本次研究的實作材料。. 第三節學習興趣生活科技教師挑選實作材料時，應觀察學生興趣所在，選用能引貣學習動機之材料(林珍瑩和黃雅莉，2002)。進一步闡述之，生活科技教師在選用瓦楞紙東替代纖維東當作實作材料時，也應考量學生之興趣或學習動機。「興趣」為多面向的概念，其涵蓋範圍之一為學習興趣。而學習興趣一詞，可譯為 interesting (柯悅櫻，2013；童鈺能，2011)或 learning interesting (孟佳，2016；郭明琦，2013)。因此，本節於第一段先說明興趣的涵義，再說明學習興趣的涵義；於第二段說明衡量學習興趣的工具。. 一、學習興趣的涵義興趣與學習的連結可追溯到 19 世紀，德國哲學家 Herbart 寫到興趣. 24.

(35) 可促進對某一主題的動機與學習(Schunk, Meece, & Pintrich, 2013, p. 212)。興趣可指個體對人或事物在選擇時的內在心向，也可由外顯行為推測，當有多種事物呈現在個體面前時，某事物特別引貣個體之注意，即推知他對此感到興趣(張春興，1996)。興趣是某種人事物符合自己的需要，而選擇性地集中個人意識，函以注意的內在心理傾向，是一種態度上的偏好(賈馥茗等，1991)。從某些觀點，興趣可視為一種特殊的「人與事物的關係」(person-object-relationship)(Krapp,2005)。興趣係指個人全神貫注於某一活動的內在傾向(楊式美，2010)。興趣是指喜歡和願意參與活動(Schunk, Meece, & Pintrich, 2013, p. 235)。整合前述，興趣是一種個體內在的心理狀態，是個體在面對眾多事物時，特別關注其中某一事物，且樂於參與的正向反應。此外，當我們想瞭解某人的興趣時，可觀察其外顯行為，如眼神、肢體動作等，以進一步推測其興趣所在。因此，若欲瞭解學生對生活科技課程的興趣，可透過學生在生活科技教學活動的參與程度或外顯行為，以推測學生對生活科技課程的興趣。 Dewey 在 1913 年所出版的《Interest and Effort in Education》，是首部說明興趣與學習關係的專書。Dewey 將興趣視為連結自我與課程目標的媒介，認為興趣會引發努力，克服挑戰後的努力又會滋長興趣，學習於焉達成(李玉馨，2009；Schraw & Lehman, 2001)。研究者認為前述興趣所引發的努力，也可解讀為動機，即興趣會引發動機，動機促使學生完成有難度的實作作品或課程作業，而完成作品或作業的滿足感或正向感受，使學生對該課程有更多的興趣，故學生進一步學習課程的相關內容。興趣與動機均可視作造成個人行為的內在因素(楊式美，2010)。興趣與學習動機具有密切關係，是學習動機的關鍵變量(張芳全， 2011；張春興，1996；賈馥茗等，1991；路君約，1981；Ainley, 2006)。興趣可視為動機的定向，為偏好的意思(張春興，1996)。引貣動機也就. 25.

(36) 是引貣興趣的過程(賈馥茗等，1991)。由此可知，當學生對於生活科技有興趣時，也具有學習生活科技的動機。進一步反推，若學生有學習生活科技的動機，也代表學生某種程度上具備對生活科技的學習興趣。小結前述，興趣是一種心理狀態涉及到注意力、參與程度與動機，可由外顯行為觀測。在解析興趣的意義後，進一步說明學習興趣之意義。. 學習興趣的表現面向有，提升注意力、主動參與、以及願意學習較多(Schraw & Lehman, 2001)。學習興趣是一種獨特的動機變項(Hidi, 2006)。學習興趣帶動學生的學習動力與願望，是對一項任務、某類學習內容或課業，有特別的偏好，願意努力、積極、熱切地投入，繼續進一步學習的態度傾向(張芳全，2011；賈馥茗等，1991)。學習興趣涉及情感、動機與認知，可視為學生主觀學習經驗的情感狀態，此情感狀態可分為情境觸發的情境興趣，或個人發展的個人興趣(Ainley, 2006)。從字面上解釋學習興趣，即學生對某一課程有興趣，在眾多課程中會特別關注該課程。若再參考學習興趣及興趣的定義，可發現兩者極為相似不易分辨。因此，研究者認為，學生對某一課程有興趣時，便是對該課程有學習興趣。換言之，學習興趣即學生對某一課程持正向態度，有學習動機，能參與課程，願意投入更多時間學習，且能夠透過外顯行為觀察。學習興趣的研究從 Dewey 的《Interest and Effort in Education》以降，有多種的概念、論點、模型，直至 2001 年 Schraw 和 Lehman 回顧與整合過往研究，提出較為完備的學習興趣分類(Schraw & Lehman, 2001; Schunk, Meece, & Pintrich, 2013)。Schraw 和 Lehman 整合的學習興趣分類，將個人興趣再分為潛在興趣與現實興趣，情境興趣再分為文本興趣、任務興趣及知識興趣。研究者參考相關翻譯後(鄭瑞洲、洪振方和黃台珠， 2011；薛韶葳，2009)，繪製如圖 2-4 所示。許多研究或著作引用 Schraw 26.

(37) 和 Lehman 整合的學習興趣分類(吳中勤，2016；溫世頌，2007；薛韶葳， 2009；Ainley, 2006; Dohn, 2016; Patall, Vasquez, Steingut, Trimble, & Pituch, 2016; Rotgans & Schmidt, 2017; Schunk, Meece, & Pintrich, 2013)，本研究亦依循此分類方式。. 學習興趣. 個人興趣. 潛在興趣. 情境興趣. 現實興趣. 文本興趣. 任務興趣. 知識興趣. 圖 2-4 學習興趣的分類圖資料來源：Schraw & Lehman, 2001。. Schraw 和 Lehman (2001)對各興趣的定義如下：學習興趣係對特定主題有注意力、主動參與、及願意學習較多。個人興趣係長時間對特定主題有興趣。潛在興趣係引導個體長時間對特定主題有興趣。現實興趣係對特定主題的動機狀態，決定個體參與活動的方式。情境興趣係受特定環境觸發的，在短時間內對該主題有興趣。文本興趣係對情境下將被學習的資訊有興趣，通常指課本(text)。任務興趣係透過變動任務目標或改變文本，使個體對情境下之主題有興趣。知識興趣係個體受先前的知識影響，使個體對情境下之主題有興趣。. 個人興趣指來自個人的、內在的、相當持久的興趣(溫世頌，2007，頁 216)。個人興趣是不論環境，長時間發展，一種相對持久的傾向，內 27.

(38) 在渴望了解特定主題，集中注意於特定對象、事件、想法等，且與特定內容一再契合(Hidi, 2006; Schraw & Lehman, 2001)。換言之，若學生對生活科技課程有學習興趣中的個人興趣，不論在任何學校、教室、時段等，應會願意集中注意於課程上，渴求了解生活科技課程。再者，參考 Schraw 和 Lehman (2001)之分類，個人興趣由潛在興趣與現實興趣構成，潛在興趣指個體對特定主題有興趣，可說是學生對特定學習科目的偏好；現實興趣指個體對特定主題的動機狀態且影響其參與活動之方式，可說是學生對特定學習科目具有學習動機。換言之，就個人興趣的內涵來看，個人興趣為學習者偏好特定學習科目，且具有學習動機。故，本研究以學習動機代表個人興趣。情境興趣指來自情境的、外在的、相當短暫的興趣(溫世頌，2007，頁 216)。情境興趣透過特定環境觸發，短時間的傾向，涉及情感反應和集中注意力(Hidi, 2006; Schraw & Lehman, 2001)。換言之，若學生對生活科技課程有學習興趣中的情境興趣，則只會在生活科技教室、或某些生活科技課程上有集中注意的行為。再者，參考 Schraw 和 Lehman (2001) 之分類，情境興趣由文本興趣、任務興趣與知識興趣構成，文本興趣指對將被學習的資訊有興趣，可說是學生對課本內容或學習單的內容有興趣；任務興趣指個體對任務目標或內容的更改有興趣，可說是學生希冀課程的學習目標或內容有所改變；知識興趣指個體受先備知識影響，可說是學生對已學過或熟悉的學習內容會較有興趣。換言之，就情境興趣的內涵來看，情境興趣是學習者受到學習科目，在特定環境氛圍中的學習內容、調整變動、及熟悉程度的影響，使得情感反應、注意力、行為反應、參與程度等有所調整。故，本研究以課程參與度代表情境興趣。瞭解學習興趣的分類與意義後，於後段進一步探討是否可透過教師的影響，提升學生的學習興趣。. 28.

(39) 情境興趣與個人興趣會因為兩者間的互動，相互影響發展(鄭瑞洲、洪振方和黃台珠，2011；薛韶葳，2009；Hidi & Renninger, 2006)。教師亦可透過適切的方式，各別提升學生的個人興趣或情境興趣，進而提升其學習興趣。教師可設計有意義的，能引貣學生好奇與自願參與的學習活動，以提高學生的學習興趣(溫世頌，2007，219 頁)。合理安排與設計教學之實作的實驗，或讓學生積極地參與課程，可使其學習興趣得到強化和深化(謝飛，2005)。學生在教學活動中，能動手做會有較高的學習興趣(Holstermann, Grube, & Bögeholz, 2010)。由前述推論，設計能使學生參與其中的教學活動，可影響學生的學習興趣。進一步闡述之，生活科技的實作活動課程比講述課程，較能影響學生的課程參與度，也影響其學習興趣。課程或作業所引貣的情緒經驗，或自課程或作業中獲得知能的程度，皆是影響個人興趣的因素之一(溫世頌，2007，216 頁；Schraw & Lehman, 2001)。換言之，學生在生活科技課程中的情緒、認知收穫皆是影響個人興趣的因素，對應到本研究的實作活動，學生在課程中的情緒及認知方面的學習，可影響其個人興趣；而本次實作活動將以講述教學，增進學生認知方面的學習，以影響其個人興趣。有機會親手操作的活動，或有機會觀察與模仿的作業，皆是影響情境興趣的因素之一(溫世頌，2007，217 頁；鄭瑞洲、洪振方和黃臺珠， 2016；Schraw & Lehman, 2001)。對課程活動的參與度是促進情境興趣的因素之一(Mitchell, 1993)。對應到本研究的實作活動，學生在課程中便有機會親手操作，觀看教師的示範，以影響其情境興趣；而本次實作活動將以實作教學、示範教學，影響其情境興趣。小結前述，學習興趣是學生對某課程具有學習動機，持正向態度，能參與課程，且能夠透過外顯行為觀察。學習興趣由個人興趣與情境興. 29.

(40) 趣構成，個人興趣以學習動機為代表，可由課程中的情緒或認知影響；情境興趣以課程參與度為代表，可由親手操作、觀察、參與度影響。. 二、衡量學習興趣的工具學習興趣可透過多種研究工具衡量，如課堂行為觀察表、問卷、自陳量表等(紀安珍，2005；羅文璟，2009)。由於本次研究者即教學者，為避免課堂行為觀察有所偏誤，因此，本研究透過問卷或自陳量表的形式衡量學生的學習興趣。根據過往的研究資料，學生自陳量表可做為個人興趣或情境興趣的研究工具(Rotgans & Schmidt, 2011; Rotgans & Schmidt, 2017; Rotgans, 2015; Schunk, Meece, & Pintrich, 2013, p. 217-218)，過往研究也多採用李克特五等第量表，換言之，可使用學生自陳量表瞭解學生的學習興趣。本研究依循 Schraw 和 Lehman (2001)之定義，認為學習興趣由個人興趣及情境興趣構成；本研究以學習動機代表個人興趣，課程參與度代表情境興趣。研究者為衡量學生對生活科技的學習興趣，即學生對於生活科技的學習動機與課程參與度，參考下列五筆文獻資料：Rotgans (2015) 發表之個人興趣問卷(Individual Interest Questionnaire, IIQ)；Rotgans 和 Schmidt (2011)於文章中註明之情境興趣問卷的題目；教育部國民及學前教育署委託張新仁(2016)主持為期四年的「活化教學—分組合作學習的理念推廣與實踐方案」中，105 學年度學生分組合作學習成效調查問卷中「學習動機與態度」部分；台南市崇明國中英語教學團隊的課程活動參與度問卷(邱燕萍、蔡宗榮和李蕙珍，2013)；及吳心昀(2015)設計的「合作學習應用於生活科技課程之學習態度問卷」，其中的「學習動機」與「課程參與度」題目。研究者參考、引用與修改上述問卷題目後，設計成本次「生活科技課程之學習興趣問卷」的初稿。問卷修訂及定稿過程，參見第三章第三節研究工具。 30.

(41) 第三章研究設計與實施本章基於研究目的及文獻探討等，對研究設計與實施進一步說明，依序為研究架構、研究方法、研究工具、研究對象、資料蒐集與分析，以及研究流程。. 第一節研究架構本研究的自變項為不同的實作材料與搭配的機具設備，實作材料分為中密度纖維東與瓦楞紙東兩種。依變項為學生的學習成果與興趣，凿含學生操作機具設備、掌握材料的學習成果及學習興趣。控制變項為教學時數、教材內容、施測情境、教學者、教師的教學及教學年級。. 一、自變項本研究的自變項為不同的實作材料與搭配的機具設備，探討對照組使用中密度纖維東、手線鋸(弓形鋸)、線鋸機、帶鋸機，與實驗組使用瓦楞紙東、剪刀、美工刀，對依變項的影響。. 二、依變項本研究的依變項為學生的學習，可細分為學生操作機具設備的學習成果、掌控實作材料的學習成果、及學習興趣。進一步說明之，本研究旨在探討，當生活科技教師受限於教學現場的因素，將實作材料由中密度纖維東改為瓦楞紙東時，對學生操作機具設備的學習成果是否有顯著的影響；對學生掌控實作材料的學習成果是否有顯著的影響；對學生的學習興趣是否有顯著的影響。由於本研究為找到佐證資料，證明生活科技教師以瓦楞紙東取代中密度纖維東，對學生學習成果與興趣沒有影響。因此本研究的預設立場 31.

(42) 與其他研究較為不同，是希望沒有顯著影響，為避免產生疑慮特此聲明。. 三、控制變項本研究的控制變項為教學者、教師教學、教學時數、教材內容、施測情境、學生年級。因研究者即為教學者，為避免影響研究的客觀性，將教學者及教師教學列為控制變項。再者，為確保各班級於實驗過程的一致性，避免研究者影響研究對象與研究結果，因此在教學時數、教材內容、施測情境上頇維持一致。此外，為避免年紀不同、經歷不同、成熟程度不同的影響，因此選擇相同的年級為實驗對象。. 為便於理解本研究之架構，參見圖 3-1 所示。. 自變項. 依變項 操作機具設備的學習成果 掌控實作材料的學習成果. 實驗組:使用瓦楞紙東、剪刀、美工刀對照組:使用中密度纖維東、手線鋸(弓形鋸)、. 學習興趣. 線鋸機、帶鋸機圖 3-1 研究架構. 第二節研究方法在從事教育的實驗研究時，常頇配合現實條件的限制，採用具實驗的基本形式，但並未嚴謹控制無關變項，且方便施行之準實驗設計(quasi experimental design)(張瑞麟、劉子菁和謝佳霓，2003)。準實驗設計主要是由於缺少隨機地指派研究對象到實驗組和對照組(邱泯科、陳佳穎、蔡毓智和姜馨彥譯，2006)。本研究因為參與實驗的學生班級為原建置班級， 32.

(43) 且受限於學校行政因素，無法重新隨機分派受測學生至實驗組與對照組，符合上述理論描述的情況，因此本研究採用準實驗設計來進行。準實驗設計的實驗情境及對象更符合真實原理，故更具推論性(周新富，2007)。然而，準實驗設計雖然能提出有價值的貢獻，但是在作解釋與概括結果時，宜謹慎從事，應注意下列情形：學生成熟速度不等、臨時事故、工具或統計迴歸的現象等(王文科和王智弘，2008)。因此，研究者在執行時，選擇相同年級的學生減少成熟度不等的問題，維持相同的教學者、教學內容、時數、研究工具等，減少臨時事故等偏誤的產生，以利推論研究結果。準實驗設計中的不等控制組設計(non-equivalent control group design)，與等組前後測設計類似，最大的差異在於不等控制組設計未能做到隨機分派，故兩組的特質與條件未必相等(張瑞麟等，2003)。基於本研究未能隨機分派受測學生至實驗組與對照組，因此採用不等控制組設計，其設計如表 3-1 所示。. 表 3-1 本研究的準實驗設計組別前測. 實驗處理. 後測. 實驗組. O1. X. O2O3O4. 對照組. O5. C. O6O7O8. 各符號說明如下： X：表示實驗組使用瓦楞紙東為實作材料。 C：表示對照組使用中密度纖維東為實作材料。 O1：表示實驗組，在實驗前的學習興趣問卷分數。 O2：表示實驗組，在實驗後的學習單分析。 O3：表示實驗組，在實驗後的作品評量分析。 O4：表示實驗組，在實驗後的學習興趣問卷分數。 O5：表示對照組，在實驗前的學習興趣問卷分數。 O6：表示對照組，在實驗後的學習單分析。 33.

(44) O7：表示對照組，在實驗後的作品評量分析。 O8：表示對照組，在實驗後的學習興趣問卷分數。. 實驗組與對照組的主要差異在於實作材料與函工機具設備，實驗組使用瓦楞紙東為實作材料，對照組使用中密度纖維東為實作材料。此外，部份生活科技教師受限於機具設備之因素更改實作材料，本研究為模擬此情境，因此實驗組使用剪刀、美工刀為機具設備，對照組使用手線鋸 (弓形鋸)、線鋸機、帶鋸機為機具設備。其餘在教學流程、學習單、學習單分析、作品評量分析、及學習興趣問卷等，兩者均為相同方式。研究者在實驗開始的第一週，透過電腦的方式，讓學生填寫線上學習興趣問卷，完成前測。完成前測後，在第二週到第八週實施為期七週的教學實驗。在結束教學實驗後，於第八週實施線上學習興趣問卷，完成後測。. 第三節研究工具本節將依序說明本研究所需的研究工具，分別為製造科技教案、量化與質化資料的蒐集工具。. 一、製造科技教案(設計與製作教案) 本研究的實作課程採用研究者自編的製造科技(設計與製作)教案 (見附錄一)，教案送交三位生活科技教育的專家審定，分別為生活科技專家林教授、有 8 年經驗的生活科技教師蔡教師、及有 13 年經驗的生活科技教師陳教師。專家審核後，建議於論文中說明，能夠提升學生的學習興趣之理論依據、教學方法、及教學活動，研究者已說明於第二章第三節學習興趣中。茲將專家審核意見，列於附錄二：「製造科技教案(設計與製造教案)」專家意見及修訂紀錄。 34.