不同創思方法在不同的技術創新任務之應用效果---在國中生活科技課程的教學實驗

行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告

不同創思方法在不同的技術創新任務之應用效果──在國

中生活科技課程的教學實驗

計畫類別： 個別型計畫 計畫編號： NSC93-2511-S-003-036- 執行期間： 93 年 08 月 01 日至 94 年 07 月 31 日 執行單位： 國立臺灣師範大學工業科技教育學系(所) 計畫主持人： 李大偉 共同主持人： 張玉山 報告類型： 精簡報告 報告附件： 出席國際會議研究心得報告及發表論文 處理方式： 本計畫可公開查詢

中 華 民 國 94 年 10 月 31 日

行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告

不同創思方法在不同的技術創新任務之應用效果 —在國中生活科技課程的教學實驗 計畫編號93-2511-S-003-036- 執行期限 2004.08.01 至 2005.07.31 主 持 人：李大偉 台灣師大工業科技教育系(所) 共同主持人：張玉山 台灣師大工業科技教育系(所) 研究助理 ：張聖麟 台北市明湖國中 摘要 本研究旨在探討國中生活科技課程中，不同創思方法在不同的技術創新任務 下的應用效果。本研究以前後測的準實驗設計，在台北市一所國中的生活科技課 程進行教學實驗。實驗結果發現，技術創造力的表現會因創思方法有顯著差異， 其中，物際改變法在學生的作品創意總分、整體創意、樣式等 3 項分數，均顯著 優於接受「對照組」、「單一組」、「多重組」、「整體組」的學生，結構分數，顯著 優於接受「單一組」的學生，機能分數，亦均顯著優於接受「單一組」、「多重組」、 「整體組」的學生。接受「對照組」學生的機能分數，顯著優於接受「單一組」 的學生。材料分數的高低不會因學生所接受的實驗性質不同，而有顯著的差異。 最後，本研究根據研究結果，針對國中生活科技課程的實施與後續研究方向，提 出具體的建議。 關鍵字：技術創造力、創思方法、創造力

Effects of Creative Thinking Techniques on Technological Innovation --An experiment in Junior High Technology Curriculum

This study was to explore the effects of different creative thinking techniques on technological innovation tasks in junior high technology curriculum. A quasi-

experiment design and pretest-posttest design were adapted to the teaching experiment. There were about 700 junior high school students participated in this study from 15 classes. Analysis of Covariance was conducted to analyze data collected. The main three findings were: (1) The inter-object-change thinking technique had greatest effects on student’s technological product creativity. (2) Participant students performed effectively in product creativity aspects of function, style, and whole innovation. (3)The single-attribute-analysis thinking technique had a limited effect on student’s technological product creativity.

壹、緣起與目的 提升人力資源的素質，是缺乏天然資源國家提升國家競爭力最重要的途徑之 一。而人力資源的養成及本質的提升並非一蹴可及，必須透過長期的養成教育與 豐富的社會資源協助下，才能培養出具有優良素質的人力；在缺乏天然資源的國 家，均非常重視人才的培育，尤其面對競爭越來越激烈的時代中，對於具備創造 力的人才，其需求更是越來越高。 因此「創造力人才」是二十一世紀知識經濟時代最需要的人力資源。以現行 世界經貿強國之一－美國而言，美國善以科技來促進學校教育及激發年輕人創 造力之願景。而就台灣鄰近的新加坡、香港、馬來西亞、日本等國家而言，亦 均對創造力有高度的重視。其中，新加坡將創造力納為教育的三大重點之一， 並藉著政府由上到下的力量在中學教育上推行思考方案；而香港政府教育署則 積極發展創造力的教學；日本則是在近年已由「技術立國」的取向轉為「科技 創新立國」的取向。綜而觀之，培育有創造力之人力資源已逐漸廣受重視，故 面對新經濟時代的來臨，創新人才培育與人力素質的提升，將會成為重要的影 響關鍵。 本研究旨在以國中生活科技課程為範圍，探討不同創思方法在不同的技術創 新任務下的應用效果。因此，本研究的研究目的包括以下三項： 1. 瞭解不同創思方法在材料創新之應用效果。 2. 瞭解不同創思方法在機構創新之應用效果。 3. 瞭解不同創思方法在樣式創新之應用效果。 4. 瞭解不同創思方法在整體產品創新之應用效果。 貳、文獻探討 經過整理分析後，可以發現學者常以不同的思考向度來看創造思考方法，分 述如下： 1.從「創意的原則」的向度：提出創意引導的原則，例如暖身、延緩批判等。 2.從「創意的程序」的向度：針對問題解決的程序，或是達到創意目標的程 序來描述，例如「發現困惑、發現事實、發現問題、發現構想、發現解答、尋求 接納等策略」等。 3.從「團隊的技術」的向度：針對團隊歷程加以描述，指出創意小組成員間 的運作順序，例如六六討論、635 創思法、換卡法等。 4.從「改變的技術」的向度：針對如何改變的角度來切入，例如「他用、改 變、擴大、縮小、替換、重排、取代、組合」等。 5.從「改變的範圍」的向度：針對改變目標的範圍大小來切入，例如屬性列 舉是針對單一屬性來改變，型態分析是針對多個屬性來看，而關連法或強力組合 法則是將目標物與外界事物放在一起來思考。 本研究考慮生活科技教學特性，以及技術創新的本質，決定採用第五種分類 方式，依據「改變的範圍」，將創造思考方法區分為以下四類： 1.單一屬性法：利用屬性列舉方法，找出事物的屬性，再擇一加以改變，改 變的方法可以是「調變、改變、擴大、縮小、替換、重排、取代、組合」等。 2.多重屬性法：利用型態分析技術，將事物屬性以雙向細目表的方法列出， 再透過任意變化「調變、改變、擴大、縮小、替換、重排、取代、組合」的方法， 得到嶄新的構想。

3.整體改變法：利用缺點列舉、期望列舉、七何檢討法等，對事物整體提出 可改進的地方，再加以改變「調變、改變、擴大、縮小、替換、重排、取代、組 合」。 4.物際改變法：將標的事物與外界事物進行關連與改變，透過關連法、擬人 法、聯想、強力組合法等方法為主，再輔以基本的改變技術「調變、改變、擴大、 縮小、替換、重排、取代、組合」，來獲取創新的構想。 參、研究方法及實驗設計 一、研究方法 本研究採用準實驗研究為主要的方法。本研究透過不等組前後測實驗設 計，進行教學實驗。本研究在實施個人創造力的前測之後，依據創造思考方法將 學生分為對照組與實驗組，其中實驗組分為單一屬性法組、多重屬性法組、整體 改變法組與物際改變法組。 二、實驗設計 本研究為 5*3*3 的混合設計，自變項有創思方法（5 個水準），創新類型 （3 個水準），創新階段（3 個水準）。其中創思方法以及創新類型為受試者間變 項，而創新階段為受試者內變項，依變項為創新程度，控制變項為個人創造力及 科技認知。因此本研究至少共需 15 個班級，至少 600 位學生， 三、研究樣本 在學生方面，基於不影響學校行政運作與確認實驗教師對技術創造思考教 學知能的前提下，本研究以目的取樣的原則，在研究小組成員所任教的台北市某 國中三年級(即九年級)學生為主要樣本。每組分配 2-3 個班級，每班分為 6 組， 每組 6-8 位學生。每一實驗組或對照組學生人數皆高於 70 人。實際實驗共用 19 個班級，約 700 位學生。 在教師方面，本研究進行教學實驗的教師，由同一生活科技教師任教，該 教師為資深教師（任教年資具 20 年），目前就讀科技教育研究所博士班，資歷能 力皆可勝任。除了在教學前數度由研究小組進行創造思考教學研討，並備有實驗 教學的教案，隨時檢查教學的準確度。 四、研究工具 創造力前測工具：本研究實驗前測採用林幸台及王木榮修訂(1994)的威廉 斯 創 造 力 測 驗 。 該 測 驗 的 信 度 考 驗 方 面 ， 評 分 者 信 度 的 積 差 相 關 係 數 在.88~.99(p<.01)之間，重測信度的相關係數在.43~.81(p<.05)之間，內部一致 性的 Cronbach α係數在.40~.87 之間；效度考驗方面，和陶倫斯創造思考測驗的 相 關 係 數 在 .26~.54(p<.05) 之 間 ， 和 賓 州 創 造 傾 向 量 表 的 相 關 係 數 為.59~.80(p<.001)，各分量表的內部相關為.18~.75(p<.001)。 產品創意：實驗教學活動主要在設計一台「風力陸路載具」，產品創意的 評量項目係參考張玉山(2003)的產品創意量表修訂而來，並經專家座談加以確認 其適切性。主要的評分項目包括整體創意、樣式、材料、機能、結構等 5 項。在 評分者信度的相關係數方面，整體創意相關係數為.49(p=0.006)、樣式相關係數

為.47 (p=0.009)、材料相關係數為.34 (p=0.07)、結構相關係數為 4. .37 (p=.04)。 五、資料處理 本研究以共變數分析為主要的統計方法，並以創造力測驗為共變量，排除 個人創造思考能力的影響，分析學生小組的產品創意。如共變數分析檢定結果達 到顯著水準，則進一步進行事後多重比較（Tukey）。 肆、資料分析 一、作品創意總分 由表 4.1 不同實驗性質學生在作品創意總分的共變數分析摘要表可以得 知，排除共變項（個人創造力測驗總分）的影響力後，自變項（不同實驗性質） 對依變項所造成的處理效果達到顯著水準，其 F＝5.79*，表示作品創意總分的 高低會因學生所接受的實驗性質不同，而有顯著的差異存在。由於共變數分析檢 定結果達到.05 的顯著水準，必須進一步進行事後多重比較，表 4.2 所示主要依 據是以調整後的平均數為組間成對差異，經過事後比較結果，接受「物際組」學 生的作品創意總分，均顯著優於接受「對照組」、「單一組」、「多重組」、「整體組」 的學生。 表4.1. 不同實驗性質學生在作品創意總分的共變數分析摘要表 變異來源 SS df MS F p 組間（組別） _{197.70 4 49.43 5.79}* .00 組內（誤差） _{734.11 86 8.54} p*<.05 表 4.2. 不同實驗性質學生在作品創意總分的事後比較 差異的 95%信賴區間(a) (I)組別 (J)組別 平均數 差異(I-J) 標準誤 顯著性 (a) 下限 上限 1 2 2.14 1.22 .08 -.28 4.56 3 .32 1.02 .75 -1.70 2.34 4 .98 1.01 .34 -1.03 2.98 5 -2.15* .99 .03 -4.11 -.19 2 1 -2.14 1.22 .08 -4.56 .28 3 -1.82 1.11 .10 -4.03 .38 4 -1.17 1.16 .32 -3.46 1.13 5 -4.29* 1.03 .00 -6.33 -2.26 3 1 -.32 1.02 .75 -2.34 1.70 2 1.82 1.11 .10 -.38 4.03 4 .66 .97 .50 -1.27 2.59 5 -2.47* .88 .01 -4.23 -.71 4 1 -.98 1.01 .34 -2.98 1.03

2 1.17 1.16 .32 -1.13 3.46 3 -.66 .97 .50 -2.59 1.27 5 -3.13* .92 .00 -4.97 -1.29 5 1 2.15* .99 .03 .19 4.11 2 4.29* 1.03 .00 2.26 6.33 3 2.47* .88 .01 .71 4.23 4 3.13* .92 .00 1.29 4.97 p*<.05 (1:對照組；2:單一屬性法；3:多重屬性法；4:整體改變法；5:物際改變法) 二、整體創意 由表 4.3 不同實驗性質學生在整體創意分數的共變數分析摘要表可以得 知，排除共變項（個人創造力測驗總分）的影響力後，自變項（不同實驗性質） 對依變項所造成的處理效果達到顯著水準，其 F＝4.51*，表示整體創意分數的 高低會因學生所接受的實驗性質不同，而有顯著的差異存在。由於共變數分析檢 定結果達到.05 的顯著水準，必須進一步進行事後多重比較，表 4.4 所示主要依 據是以調整後的平均數為組間成對差異，經過事後比較結果，接受「物際組」學 生的整體創意分數，均顯著優於接受「對照組」、「單一組」、「多重組」、「整體組」 的學生。 表4.3. 不同實驗性質學生在整體創意分數的共變數分析摘要表 變異來源 SS df MS F p 組間（組別） 5.46 4 1.36 4.51* .00 組內（誤差） 26.02 86 .30 p*<.05 表 4.4. 不同實驗性質學生在整體創意分數的事後比較 差異的 95%信賴區間(a) (I)組別 (J)組別 平均數 差異(I-J) 標準誤 顯著性 (a) 下限 上限 1 2 .02 .23 .92 -.43 .48 3 .04 .19 .82 -.34 .43 4 -.05 .19 .79 -.43 .33 5 -.54* .19 .01 -.91 -.17 2 1 -.02 .23 .92 -.48 .43 3 .02 .21 .92 -.39 .44 4 -.07 .22 .74 -.51 .36 5 -.56* .19 .01 -.94 -.18 3 1 -.04 .19 .82 -.43 .34 2 -.02 .21 .92 -.44 .39 4 -.09 .18 .60 -.46 .27

5 -.58* .17 .00 -.91 -.25 4 1 .05 .19 .79 -.33 .43 2 .07 .22 .74 -.36 .51 3 .09 .18 .60 -.27 .46 5 -.49* .17 .01 -.83 -.14 5 1 .54* .19 .01 .17 .91 2 .56* .19 .01 .18 .94 3 .58* .17 .00 .25 .91 4 .49* .17 .01 .14 .83 p*<.05 (1:對照組；2:單一屬性法；3:多重屬性法；4:整體改變法；5:物際改變法) 三、樣式創新 由表 4.5 不同實驗性質學生在樣式分數的共變數分析摘要表可以得知，排 除共變項（個人創造力測驗總分）的影響力後，自變項（不同實驗性質）對依變 項所造成的處理效果達到顯著水準，其 F＝4.31*，表示樣式分數的高低會因學 生所接受的實驗性質不同，而有顯著的差異存在。由於共變數分析檢定結果達 到.05 的顯著水準，必須進一步進行事後多重比較，表 4.6 所示主要依據是以調 整後的平均數為組間成對差異，經過事後比較結果，接受「物際組」學生的樣式 分數，均顯著優於接受「對照組」、「單一組」、「多重組」、「整體組」的學生。 表4.5. 不同實驗性質學生在樣式分數的共變數分析摘要表 變異來源 SS df MS F p 組間（組別） 8.75 4 2.19 4.31* .00 組內（誤差） 43.62 86 .51 p*<.05 表 4.6. 不同實驗性質學生在樣式分數的事後比較 差異的 95%信賴區間(a) (I)組別 (J)組別 平均數 差異(I-J) 標準誤 顯著性 (a) 下限 上限 1 2 .34 .30 .25 -.25 .94 3 .09 .25 .71 -.40 .59 4 .17 .25 .50 -.32 .66 5 -.51* .24 .04 -.99 -.03 2 1 -.34 .30 .25 -.94 .25 3 -.25 .27 .35 -.79 .29 4 -.18 .28 .53 -.74 .38 5 -.85* .25 .00 -1.35 -.36 3 1 -.09 .25 .71 -.59 .40 2 .25 .27 .35 -.29 .79 4 .07 .24 .75 -.39 .55 5 -.60* .22 .01 -1.03 -.17

4 1 -.17 .25 .50 -.66 .32 2 .18 .28 .53 -.38 .74 3 -.07 .24 .75 -.55 .39 5 -.68* .23 .00 -1.13 -.23 5 1 .51* .24 .04 .03 .99 2 .85* .25 .00 .36 1.35 3 .60* .22 .01 .17 1.03 4 .68* .23 .00 .23 1.13 p*<.05 (1:對照組；2:單一屬性法；3:多重屬性法；4:整體改變法；5:物際改變法) 四、材料創新 由表 4.7 不同實驗性質學生在材料分數的共變數分析摘要表可以得知，排 除共變項（個人創造力測驗總分）的影響力後，自變項（不同實驗性質）對依變 項所造成的處理效果未達到顯著水準，其 F＝.83，表示材料分數的高低不會因 學生所接受的實驗性質不同，而有顯著的差異存在。 表4.7. 不同實驗性質學生在材料分數的共變數分析摘要表 變異來源 SS df MS F p 組間（組別） 1.94 4 .49 .83 .51 組內（誤差） 50.39 86 .59 p*<.05 五、機能創新 由表 4.8 不同實驗性質學生在機能分數的共變數分析摘要表可以得知，排 除共變項（個人創造力測驗總分）的影響力後，自變項（不同實驗性質）對依變 項所造成的處理效果達到顯著水準，其 F＝4.64*，表示機能分數的高低會因學 生所接受的實驗性質不同，而有顯著的差異存在。由於共變數分析檢定結果達 到.05 的顯著水準，必須進一步進行事後多重比較，表 4.9 所示主要依據是以調 整後的平均數為組間成對差異，經過事後比較結果，接受「對照組」學生的機能 分數，顯著優於接受「單一組」的學生，且接受「物際組」學生的機能分數，亦 均顯著優於接受「單一組」、「多重組」、「整體組」的學生。 表4.8. 不同實驗性質學生在機能分數的共變數分析摘要表 變異來源 SS df MS F p 組間（組別） 31.59 4 7.90 4.64* .00 組內（誤差） 146.44 86 1.70 p*<.05

表 4.9. 不同實驗性質學生在機能分數的事後比較 差異的 95%信賴區間(a) (I)組別 (J)組別 平均數 差異(I-J) 標準誤 顯著性 (a) 下限 上限 1 2 1.13* .54 .04 .05 2.21 3 .23 .45 .61 -.67 1.14 4 .57 .45 .21 -.33 1.46 5 -.63 .44 .16 -1.51 .24 2 1 -1.13* .54 .04 -2.21 -.05 3 -.90 .50 .07 -1.88 .09 4 -.57 .52 .28 -1.59 .46 5 -1.76* .46 .00 -2.67 -.86 3 1 -.23 .45 .61 -1.14 .67 2 .90 .50 .07 -.08 1.88 4 .33 .43 .44 -.53 1.19 5 -.87* .40 .03 -1.65 -.08 4 1 -.57 .45 .21 -1.46 .33 2 .57 .52 .28 -.46 1.59 3 -.33 .43 .44 -1.19 .53 5 -1.20* .41 .01 -2.02 -.38 5 1 .63 .44 .16 -.24 1.51 2 1.76* .46 .00 .86 2.67 3 .87* .40 .03 .08 1.65 4 1.20* .41 .01 .38 2.02 p*<.05 (1:對照組；2:單一屬性法；3:多重屬性法；4:整體改變法；5:物際改變法) 六、結構創新 由表 4.10 不同實驗性質學生在結構分數的共變數分析摘要表可以得知， 排除共變項（個人創造力測驗總分）的影響力後，自變項（不同實驗性質）對依 變項所造成的處理效果達到顯著水準，其 F＝2.96*，表示結構分數的高低會因 學生所接受的實驗性質不同，而有顯著的差異存在。由於共變數分析檢定結果達 到.05 的顯著水準，必須進一步進行事後多重比較，表 4.11 所示主要依據是以 調整後的平均數為組間成對差異，經過事後比較結果，接受「物際組」學生的結 構分數，顯著優於接受「單一組」的學生。 表4.10. 不同實驗性質學生在結構分數的共變數分析摘要表 變異來源 SS df MS F p 組間（組別） 5.74 4 1.44 2.96* .02 組內（誤差） 41.67 86 .49 p*<.05 表 4.11. 不同實驗性質學生在結構分數的事後比較 平均數 標準誤 顯著性 差異的 95%信賴區間(a)

(I)組別 (J)組別 差異(I-J) (a) 下限 上限 1 2 .37 .29 .21 -.21 .94 3 -.04 .24 .88 -.52 .45 4 .02 .24 .94 -.46 .50 5 -.42 .24 .08 -.88 .05 2 1 -.37 .29 .21 -.94 .21 3 -.40 .26 .13 -.93 .12 4 -.35 .28 .21 -.90 .20 5 -.78* .24 .00 -1.27 -.30 3 1 .04 .24 .88 -.45 .52 2 .40 .26 .13 -.12 .93 4 .05 .23 .82 -.41 .51 5 -.38 .21 .08 -.80 .04 4 1 -.02 .24 .94 -.50 .46 2 .35 .28 .21 -.20 .90 3 -.05 .23 .82 -.51 .41 5 -.43 .22 .05 -.87 .00 5 1 .42 .24 .08 -.05 .88 2 .78* .24 .00 .30 1.27 3 .38 .21 .08 -.04 .80 4 .43 .22 .05 -.00 .87 p*<.05 (1:對照組；2:單一屬性法；3:多重屬性法；4:整體改變法；5:物際改變法) 伍、結論與建議 從創思方法來看，不同創思方法對創新任務類型的影響如下： 1.不同創思方法在產品創意總分的影響：「物際組」學生的產品創新總分，顯 著優於接受「對照組」、「單一組」、「多重組」、「整體組」的學生。 2.不同創思方法在產品整體創新之應用效果：「物際組」學生的產品整體創新 分數，顯著優於接受「對照組」、「單一組」、「多重組」、「整體組」的學生。 3.不同創思方法在樣式創新之應用效果：「物際組」學生的樣式創新分數，顯 著優於接受「對照組」、「單一組」、「多重組」、「整體組」的學生。 4.不同創思方法在材料創新之應用效果：不同的創思方法不會對材料創新結 果產生顯著影響。 5.不同創思方法在機能創新之應用效果：物際改變法的效果明顯優於單一屬 性法、多重屬性法、及整體改變法，而對照組的效果反而比單一屬性法來 得好。 6.不同創思方法在結構創新的應用效果：接受「物際組」學生的結構創新分 數，顯著優於接受「單一組」的學生。 茲針對上述研究發現，討論如下： 1.接受「物際改變組」學生的作品結構分數，顯著優於接受「單一組」的學 生，機能分數，均顯著優於接受「單一組」、「多重組」、「整體組」的學生。 所以，物際改變法的創意效果在各方面均優於其他的創思方法。有可能是 因為國中學生對於事物間的組合思考與聯想思考能力，發展較為成熟，對 於單一事物的抽象分析思考能力，相對地較為薄弱與困難。因此，對國中

學生而言，生活科技教師宜多利用物際創新思考方法，引導學生進行創作。 2.接受「對照組」學生的機能分數，顯著優於接受「單一組」的學生。有可 能是因為國中學生對於結構機能的設計，尚未具有足夠的經驗，因此，引 導其透過單一屬性的創意思考方法，反而會產生混淆或壓抑的負面作用。 依據皮亞傑認知發展期理論(張春興，1996），可以得知學生年齡雖然已經 達到形式運思期，但是仍然表現出喜好或習慣於具體運思期的特徵，即運 用具體經驗思維以解決問題。 3.材料分數的高低不會因學生所接受的實驗性質不同，而有顯著的差異。這 點研究結論和前一項「結構創新」的結論有相通之處，就是創新任務較為 抽象，生活經驗較欠缺時，學生較不容易發揮其創意。因此，在國中階段 的創新教學活動中，宜以機能創新、樣式創新、整體主題創新等三方面， 引導學生進行創思，比較容易有具體的成效。 本研究透過實驗研究方法，探討不同創造思考方法對不同創新類型任務，所產 生的影響。發現對於國中生而言，物際改變思考方法產生最大的創意效果，而賦 予學生的創新任務中，又以機能創新、樣式創新、整體主題創新等三方面最為適 合。此外，研究中並未針對學生的創意構想到創意產品之間的變化與關係，以及 實作經驗對產品創意的影響等，進行分析。這些重要課題，都值得在後續研究中， 加以深入探討。 陸、參考文獻 邱皓政（2000）。量化研究與統計分析。台北：五南書局。 張春興（1996）。教育心理學：三化取向的理論與實踐。台北：東華書局。 張世慧（2003）。創造力－理論、技術／技法與培育。台北：張世慧。 Amabile, T. M. (1983). The Social Psychology of Creativity. New York:

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