遊戲融入自然與生活科技教學活動設計--想飛的心

屏東教大科學教育 2007 年，26，76-83

遊戲融入自然與生活科技教學活動設計

—想飛的心

許鈺羚

國立屏東教育大學數理教育研究所研究生

壹、 前言

下課時，看見孩子嬉嬉鬧鬧的玩遊戲，臉上洋溢著燦爛笑容，代表著他們由衷感到 快樂，「玩遊戲」對他們而言是有意義的，從遊戲當中，他們投下心力，腦袋不停的運轉 著，努力鑽研如何達到「勝利」的方法，並將他們所想到的方法付諸實行，實驗不成功， 則再思考其它的方法來破解遊戲，這符合 Bruner、 Freud 、Erikson 等學者所提出的現 代遊戲理論：透過遊戲學生可以在思考及行為上產生變通能力，並可調節受挫經驗，且 在遊戲過程中發展自我能力（引自郭靜晃，1997）。 科學遊戲將科學活動和遊戲結合，讓學生從中體會科學原理，使教育達到「寓教於 樂」的目標（陳惠芬，2000）。「科學」可以啟發兒童的智慧，「遊戲」則帶來心靈的歡樂 （陳忠照，2000）。對學生而言，「玩科學」比「學科學」更有趣，科學遊戲所帶來的不 確定性更能激發學生的好奇心，藉著「衝突」和「解決」，讓學生呈現答案（David,Lustick， 2001）。 筆者所任教的學校正好位於機場附近，每天可以看到飛機起降的情形，壯觀無比， 鄰近的機場咖啡更是受歡迎，許多慕名而來的人們，來到這裡啜著咖啡，感受飛機起降 的震撼，放鬆心情、無比暢快，因此本次教學活動設計結合了學校本位課程-「想飛的心」， 讓孩子們從科學遊戲中獲得基本飛行原理概念，體會飛翔的感覺。

貳、 教學活動設計

一、 活動設計原則 本活動設計參照 David,Lustick（2001）所提出科學遊戲教學四個原則： （1）簡單化：透過遊戲能使學生很快的理解基本飛行原理。 （2）可參與：所有學生都能接觸活動，並且有機會去學習。 （3）有目標：學生不僅是「玩」，要從「玩」中獲得科學概念。 （4）不確定性：激起學生的好奇心，藉著「衝突」和「解決」，讓學生呈現答案。 二、 活動設計架構 如附錄（表一）。 三、 教學活動 （一）活動名稱：想飛的心 （二）活動目標（對照九年一貫能力指標） 活動一、想飛的心-飛行的原理 1.能舉出生活中飛行的例子。 2.能瞭解螺旋翼構造與飛行的原理。 2-3-5-4 藉簡單機械的運用知道力可由槓桿、皮帶、齒輪、流體(壓力)等方法來傳動 活動二、想飛的心-紙直昇機載重大作戰 3.能設計、做出個人獨創的紙直昇機。 8-3-0-3 認識並設計基本的造形 4.能探討、分享影響紙直昇機飛行的因素。

遊戲融入自然與生活科技教學活動設計—想飛的心 1-3-1-2 察覺一個問題或事件，常可由不同的角度來觀察而看出不同的特徵 1-3-5-4 願意與同儕相互溝通，共享活動的樂趣 5.能藉由討論、實作的過程培養科學的精神。 5-3-1-1 能依據自己所理解的知識，做最佳抉擇 6-3-2-3 面對問題時，能做多方思考，提出解決方法解決問題 （三）教學內容 1.對象：六年級學生。 2.活動時間：4 節，160 分鐘。 3.教學材料：桃花心木種子、竹蜻蜓、紙竹蜻蜓。 4.學生準備材料：各類紙材、各類支架材料、225 號長尾夾。 5.活動進行方式 活動一、想飛的心-飛行的原理 1.教師提問：在日常生活中看過哪些會「飛」的例子？由學生自由發表生活經驗。 2.教師提問：為什麼這些東西會飛呢？由小組討論後並分享意見。 3.教師展示桃花心木種子，學生觀察桃花心木種子落下飛行的姿態，並觀察種子的構造， 提出自己的發現。 4.教師拿出童玩-竹蜻蜓，學生觀察構造並嘗試讓竹蜻蜓飛起來的方法。 5.教師講解竹蜻蜓的飛行原理：竹蜻蜓的葉片並沒有和水平面平行，而是傾斜一個角度， 旋轉時，葉片將空氣向下推，形成一股強風，而空氣也給竹蜻蜓一股向上的反作用力， 也就是上升的力量，當上升的力量大於竹蜻蜓的重量時，竹蜻蜓就會向上飛起來了。 6.教師提問：如何讓竹蜻蜓飛得又高又遠？由小組討論、提出假說，實驗並分享實驗結 果。

7.教師歸納結論：當我們給予竹蜻蜓的旋轉力越大，竹蜻蜓就會飛得愈高愈遠。補充： 竹蜻蜓的葉片傾斜角愈大，上升的力量就愈大，飛得愈高。葉片的面積愈大，空氣的 浮力也愈大，竹蜻蜓也會飛得愈高。 8.教師教導學生製作簡易的紙竹蜻蜓，由學生拿出身邊的任意紙材，完成作品並試驗飛 行。 9.進行紙竹蜻蜓飛行比賽，學生比較不同紙材、不同大小的紙竹蜻蜓對旋轉速度和空中 停留時間長短的影響。 活動二、想飛的心-紙直昇機載重大作戰 1.學生挑戰任務：做出能在空中停留時間最長的紙直昇機。 2.教師講解規則：不限紙材和支架材料，紙直昇機負載一個 225 號長尾夾，從教學大樓三 樓釋放，葉片需能旋轉落下，在空中停留時間最長者獲勝。 3.學生發揮創意，設計獨一無二的紙直昇機，完成作品後試飛並改良。 4.進行紙直昇機載重競賽，取出前十名優勝者，大家共同給予鼓勵及表揚。 5.學生分組探討影響紙直昇機旋轉速度，以及在空中停留時間長短的因素，與大家分享 小組討論結果。 6.教師綜合歸納結論，學生完成學習單。

參、 教學活動成果討論

一、舉出生活中飛行的例子 由於本校非常接近機場，因此學生在舉出會「飛」的例子時，很快的便說出「飛機」、 「直昇機」、「噴射機」、「戰鬥機」等飛行器的例子，當然也會說出「麻雀」、「小鳥」、「蚊 子」等動物名稱，「飛盤」、「飛船」、「飛碟」等「飛」字輩的物體，在老師沒有限定範圍 的情況下，學生能舉出許多飛行的例子，由此引出他（她）們知道的部分，可看出學生 的先備概念，對於飛行物的認定，有些學生認為只要能在空中飄的物體就是飛行物，例 如：蒲公英的種子，有些學生則認為需要具有一對翅膀的物體才是飛行物，例如：鳥類、

遊戲融入自然與生活科技教學活動設計—想飛的心 飛機，因此，如欲更清楚瞭解學生的概念是否正確，教師可以限定舉例的範圍，例如： 舉出無生命的飛行物體、有生命的飛行物體、植物界中會「飛」的例子等，甚至可以讓 學生討論「飛」的定義，藉此引出更多概念。 二、瞭解螺旋翼構造與飛行的原理 進行桃花心木種子的觀察時，學生發現種子的外形就像一隻翅膀，僅有一隻翅膀就 能夠讓種子旋轉飛行落下，原來翅膀並非平坦，而有凹凸、厚薄之分，再來進行竹蜻蜓 操作活動時，學生發現給予竹蜻蜓旋轉的力量越大，竹蜻蜓旋轉的速度越快，飛得越高 越遠，在實驗中玩得樂此不疲呢！紙竹蜻蜓製作不限定紙材，學生利用身邊的廢紙或計 算紙來做紙竹蜻蜓，每個人的紙竹蜻蜓大小、重量、比例都不一致。試驗飛行的時候， 同儕間互相比較，發現紙材輕薄一點、螺旋翼大一點，紙竹蜻蜓在空中停留的時間會比 較長；另外也發現螺旋翼的大小、比例不均衡時，紙竹蜻蜓無法順利旋轉落下，學生並 不瞭解確切的原因，僅能推測大概與氣流有關，需依靠教師的介入與說明才能瞭解螺旋 翼的飛行原理，由此可以得知學生對於飛行的先備概念不足，空氣的浮力原理對學生而 言是陌生的概念，需要老師的講解方可釐清竹蜻蜓的科學原理。 三、設計、做出個人獨創的紙直昇機 桃花心木的觀察、竹蜻蜓的操作，以及紙竹蜻蜓的製作與試飛，經由這些前置經驗， 每個學生都能產生想法，設計並做出自己獨創的紙直昇機。在考慮選用紙材和支架時， 大部分學生以減輕重量為首要條件，選擇圖畫紙、西卡紙、吸管等材料，甚至還有學生 在紙直昇機上黏上一層棉花，認為棉花很輕可以幫助紙直昇機飄浮在空中；然而，棉花 有重量，此舉也增加了紙直昇機的重量，學生這部分的迷思概念是需要釐清的，但我們 能看出學生會想出很多方法試著解決問題，這仍是值得肯定與鼓勵的。 四、探討、分享影響紙直昇機飛行的因素 學生們結伴一同進行紙直昇機試飛實驗，無論試飛成功或失敗，他們會互相建議和 交換意見，例如：「紙太軟了啦！不夠硬，難怪不能撐住長尾夾」、「太重了，掉下去的速 度太快」、「折的角度還要再大一點」、「風太大了，墜機了」等，這幾句話是活動進行中 時常聽到學生之間溝通的話語。無論這些想法和分享是有效建議或無效建議，同學之間 的確不吝於彼此交換意見，也許單憑個人對現象的解釋和看法，也許是個人實驗之後的 經驗提供，透過分享、探討影響紙直昇機飛行的因素，不斷進行改良並試飛，讓學生得

五、討論、實作的過程培養科學的精神 從學生討論、分享經驗、提供建議、改良紙直昇機、實際操作試飛、試飛失敗重新 再來，這種種歷程使學生培養了科學的精神--努力不懈、失敗了再試驗、思考解決問題、 以及創新的想法與設計。科學精神不僅適用於科學學習，更加能應用於日常生活處事， 學生能從中學習實事求是，務實生活並創新生活，這對他們而言，豈只有科學學習的成 果，更是人生一大收穫呢！

肆、 教學感想與建議

一、讓孩子多發表 由於本校非常接近機場，因此學生在舉出會「飛」的例子時，很快的便說出「飛機」、 「直昇機」、「噴射機」、「戰鬥機」等飛行器的例子，當然也會說出「麻雀」、「小鳥」、「蚊 子」等動物名稱，「飛盤」、「飛船」、「飛碟」等「飛」字輩的物體，孩子天馬行空的想法 也無可厚非，能夠引出孩子越多想法和概念越好。若孩子於發表中呈現迷思概念，教師 也能即時引導並修正其錯誤觀念。 二、讓孩子多看、多聞 都市的孩子平日極少觀察自然生態，桃花心木種子對他們而言少見又稀奇，他們感 到非常驚訝，植物為了繁殖竟然可以發展出這麼多型態，對孩子而言又是一項科學的新 發現。竹蜻蜓算是七、八十年代的童玩，市面上也幾乎看不到了，孩子對竹蜻蜓的印象， 大多認為是電視上的卡通人物--小叮噹頭上插的飛行道具，玩過竹蜻蜓之後，孩子了解 原來是葉片施予空氣的推力、空氣給予葉片的反作用力，還有竹蜻蜓本身的重量，這三 力的合力讓竹蜻蜓飛了起來。孩子深刻體會這一項簡單的玩具所富含的科學原理，也體 認到瞭解原理之後，更能夠抓住操作的技巧。

遊戲融入自然與生活科技教學活動設計—想飛的心 三、適當的競賽讓孩子更積極 紙直昇機載重競賽對學生而言極具挑戰性，他們想盡各種辦法減輕作品的重量，測 試螺旋翼彎折的角度，在正式比賽前不斷的試驗、改良作品，期望能夠在比賽中得到名 次。因此，我認為，適當的競賽能激發孩子的動力與潛能，促使他們更積極努力，有的 孩子因為試飛地點選擇錯誤，作品不慎掉到水溝裡，仍然有毅力、有耐心的重做一個， 在一次次的試驗當中，孩子獲得更多非課堂上所能學習到的知識和體悟，當我聽到孩子 開心的告訴我，他的作品在空中停留的時間比上次多一秒時，我真的很感動！ 四、遊戲融入教學使學習更有趣 以遊戲的方式讓孩子接觸科學，更能激發孩子學習與研究科學的興趣，孩子將興致 勃勃的參與科學討論，若教師一味的在課堂上講述科學知識，學生容易感到枯燥乏味， 漸漸地對科學失去學習的動機。因此，期望讓孩子感到科學很有趣，可以運用他們熱愛 「遊戲」的心理，也可以從中「玩」出科學原理來。然而，「遊戲」讓孩子感到興奮不已， 因此活動中難免出現失控的狀態，教師適時的維持秩序，善加掌握教學現場的流程與氣 氛，將能讓每個孩子在良好的學習環境中獲得成長。 五、掌握教學重點 遊戲融入教學時，「遊戲」只是輔助的工具或方法，「教學」才是本質。因此，教師 在教學活動過程中需掌握教學重點，避免學生「玩」完遊戲後只覺得有趣，而沒有得到 科學知識的收穫。此外，在教學過程中，教師可以運用、融合多元的教學方法，以彌補 單一教學法的不足之處，學生將可以獲得更完善的學習。

伍、 結語

在九年一貫課程中，自然與生活科技領域強調學習應以探究和實作的方式來進行， 強調手腦並用、活動導向、設計與製作兼顧及知能與態度並重，因此，教師們竭盡心力 設計科學實驗活動，讓學生透過實作後再引入科學概念，達到「做中學」的目的，原則 上符合「活動導向」理念，卻難免落入「食譜式」的實驗教學，過於強調正確的結果與 答案，將可能降低孩子的學習熱忱和興趣。相反的，科學遊戲提供歡樂、沒有壓力的學 習情境，讓孩子透過主動的探索、觀察以及與同儕間的互動、討論去建構知識，當遊戲

過程中遇到難題，更能培養孩子獨立思考、解決問題的能力，甚至能激發潛能，發揮創 造力。

參考文獻

許良榮（2004）。從科學遊戲到科學教學。國教輔導團雙月刊，44（2）。 陳忠照（2000）。圓一個快樂童年的夢-親子科學遊戲的實施。國民教育，40（5）。 教育部（2003）。九年一貫自然與生活科技學習領域課程綱要。台北市，教育部。 Mintzes, Joel J.著；黃台珠等譯（2001）。促進理解之科學教學 : 人本建構取向觀點。台 北市，心理出版社。 蘇秀玲（2005）。科學遊戲融入國小自然學童的科學態度與問題解決能力之研究。國立台 南大學自然科學教育學系研究所碩士論文（未出版）。

David , L .（2001）.Fun and games science . The science teacher.68(3), 58-61.

附錄（請參考電子全文版）

表一、活動設計架構 想飛的心學習單 孩子的紙直昇機