應用樂高教學方案在國小生活科技課程對學童創造力影響之研究

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(1)國立台灣師範大學工業科技教育學系科技教育組博士學位論文. 應用樂高教學方案在國小生活科技課程對學童創造力影響之研究. 研究生指導教授. ：：. 施能木黃能堂. 中華民國九十七年七月.

(2) 中文摘要本研究旨在探討應用樂高教學方案在國小生活科技課程的可行性及其對學童創造力之影響。為達研究目的，本研究進行文獻探討，瞭解國內外建造論、創造力、問題解決等理論基礎，作為規劃樂高教學方案的依據。本研究採取準實驗研究法，以台東縣東海國小六年級兩個班級（各 35 名學童）為研究對象，隨機分派為實驗組與控制組。實驗組學童接受樂高教學方案教學，控制組學童接受傳統教學，教學實驗時間為期六週（24 節課）。本研究以簡單機械成就測驗、創造力實作評量表、威廉斯創造性思考活動、威廉斯創造性傾向量表、學習意見調查表及訪談大綱為研究工具，比較實驗組與控制組兩組學童在生活科技課程學習成效的差異及創造力的影響。本研究結論為(1)樂高教學方案適用於國小生活科技課程之教學；(2)樂高教學方案可提升國小學童在生活科技課程的學習成效；(3) 樂高教學方案可提升國小學童部分創造力的能力。. － i －.

(3) A Study of the Influence of Implementing LEGO Instructional Programs on Children’s Creativity at Elementary School Technology Curriculums.. Author : Neng-Mu Shih Adviser : Neng-Tang Huang. ABSTRACT This study aimed to investigate the practicability of the “LEGO Instructional Programs” and the learning efficiency in the elementary school’s technology curriculums and influences of children’s creativity while applying “LEGO Instructional Programs.” Quasi-experimental, control-group pretest-posttest design was used in this study. Two 6th grader classes with seventy students in total from Dong-Hai elementary school, Taitung County were selected as the research sample of this study. The classes were further divided into the experimental group and the control group. The experimental group received the instruction is based on “LEGO Instructional Program”; on the other hand, the control group received “Traditional Instruction.” After six weeks instructional methodology given (Twenty –four classes period), we compare with these two groups students between the learning efficiency of technology curriculums and influences of students’ creativities.. － ii －.

(4) The results of this study showed as follows: (1) “LEGO Instructional Programs” can be applied to the elementary school’s technology curriculums. (2) “LEGO Instructional Programs” can increase children’s instructional effectiveness at elementary school technology curriculums. (3) “LEGO Instructional Programs” can increase the part abilities of children’s creativity.. － iii －.

(5) 目. 錄. 中文摘要……………………………….…………..………………….i 英文摘要……………………………….…………..………………….…ii 目錄…………………………………….…………..………………….…iv 表次…………………………………………………...………...………vii 圖次……………..…………………...………………………...…..………x 第一章緒論第一節. 問題背景與重要性…………………………….……………1. 第二節. 研究目的與待答問題…………………………………….…4. 第三節. 研究方法………………………………………………….…6. 第四節. 研究範圍與限制………………………………………….…7. 第五節. 名詞釋義………………………………………………….…9. 第二章文獻探討第一節. 學習理論……………………………………….…………..11. 第二節. 創造力理論……………………………………………….41. 第三節. 問題解決與合作的學習………..……………………….…68. 第四節. 相關研究……………………………………………….…82. 第三章研究設計與實施第一節. 研究架構…………………………………….……………97. 第二節. 研究變項…………………………………………………98. 第三節. 研究假設…………………………………………………100. 第四節. 研究對象…………………………………………………101. 第五節. 研究程序…………………………………………………103. 第六節. 實驗設計…………………………………………………107. － iv －.

(6) 第七節. 教學設計…………………………………………………108. 第八節. 研究工具……………………………………………….…114. 第九節. 研究實施…………………………………………………120. 第五節. 資料分析…………………………………………………122. 第四章研究發現與討論第一節. 不同教學法對學習成效的影響…………….……………125. 第二節. 不同教學法對創造力實作的影響…………………….…129. 第三節. 不同教學法對認知領域創造力的影響…………………133. 第四節. 不同教學法對情意領域創造力的影響……………….…147. 第五節. 不同教學法對學習意見的影響……………………….…157. 第五章結論與建議第一節. 結論……...………………………………………………171. 第二節. 建議..………………………………………………….…177. 參考文獻一、中文部份………………………………………………….……181 二、外文部份…………………………………………………….…187. 附錄附錄一. 樂高 Mindstorms RIS 2.0 零件清單…………….…… 201. 附錄二. 「簡單機械－槓桿原理」單元教學活動設計(一般傳統教學版)………………………...…….......….……... 202. 附錄三. 「簡單機械－輪軸」單元教學活動設計(一般傳統教學版).......…………………………..…………………. 207. － v －.

(7) 附錄四. 「簡單機械－滑輪」單元教學活動設計(一般傳統教學版)……………………………..……………… 212. 附錄五. 「簡單機械－簡單機械的組合」單元教學活動設計(一般傳統教學版)……………………….……… 216. 附錄六. 「簡單機械－槓桿原理」單元教學活動設計(樂高教學方案版)………………………..……...….…… 220. 附錄七. 「簡單機械－輪軸」單元教學活動設計(樂高教學方案版)……….……...……………..……………… 225. 附錄八. 「簡單機械－滑輪」單元教學活動設計(樂高教學方案版)…………………………..………………… 230. 附錄九. 「簡單機械－簡單機械的組合」單元教學活動設計(樂高教學方案版)…………….………………… 234. 附錄十. 簡單機械教材內容………………………………... 238. 附錄十一. 作品實作記錄表…………………………………... 242. 附錄十二. 簡單機械成就測驗－預試試題的難度及鑑別度分析內容…………………………………………... 244. 附錄十三. 簡單機械成就測驗前測試題……………………... 247. 附錄十四. 簡單機械成就測驗－前測試題的難度與鑑別度彙整內容…………………………………………... 249. 附錄十五. 簡單機械成就測驗後測試題……………………... 251. 附錄十六. 簡單機械成就測驗－後測試題的難度與鑑別度彙整內容…………………………………………... 254. 附錄十七. 實作評量表及實作評量評分標準說明………...… 256. 附錄十八. 威廉斯創造力測驗研究同意書……………...…… 259. 附錄十九. 學習意見調查表………………………………...… 260. 附錄二十. 訪談大綱…………………………………………... 261. 附錄二十一學習意見調查表之感想及建議內容……………... 262 附錄二十二訪談紀錄彙整內容……………………………...… 270. － vi －.

(8) 表. 次. 表 2.1. Skinner 理論的摘要……………………………………........ 13. 表 2.2. Gagné學習條件論的摘要………………………………...... 15. 表 2.3. 訊息處理論的摘要………………………………………..... 16. 表 2.4. Piaget 認知發展論的摘要……………….………………..... 18. 表 2.5. Vygotsky 的心理發展之社會歷史論摘要………………..... 20. 表 2.6. Bandura 之社會學習理論摘要…………………………....... 22. 表 2.7. Weiner 歸因理論的摘要…………………………………..... 23. 表 2.8. 設計式教學模式(LBD)－教學策略與實施範例………...... 34. 表 2.9. 專題式學習模式(PBL)的實施程及教學策略……………... 38. 表 2.10. 創造力之人格特質與動機………………………………..... 44. 表 2.11. 創造歷程模式……………………………………………..... 46. 表 2.12. 拓弄斯「語文創造思考測驗」的內容……………………... 55. 表 2.13. 拓弄斯「圖形創造思考測驗」的內容……………………... 55. 表 2.14. 產品或作品的創造力指標比較…………………………..... 60. 表 2.15. 創造力與問題解決相關研究彙整………………………..... 86. 表 2.16. 樂高應用相關研究彙整…………………………………..... 92. 表 3.1. 本研究實驗設計模式……………………………………..... 107. 表 3.2. 「簡單機械」教學單元的主概念與次概念內容………..... 109. 表 3.3. 簡單機械成就測驗－前測試題雙向細目………………..... 115. 表 3.4. 簡單機械成就測驗－後測試題雙向細目……………......... 115. 表 3.5. 試題鑑別度指數之評鑑………………………………......... 117. 表 3.6. 評量項目與整體實作分數的一致性……………………..... 118. 表 4.1. 實驗組與控制組在「簡單機械學習成就測驗」前、後測之平均數及標準差……………………………………......... 125. 表 4.2. 實驗組與控制組在簡單機械學習成就測驗總分之迴歸係數同質性考驗摘要……………………………………......... 126. － vii －.

(9) 表 4.3. 實驗組與控制組在簡單機械學習成就測驗總分之共變數分析摘要表……………………………………………......... 126. 表 4.4. 實驗組與控制組在「實作評量」之 t 檢定摘要…………...130. 表 4.5. 實驗組與控制組在「威廉斯創造性思考活動」前、後測各項分數之平均數及標準差…………………………......... 133. 表 4.6. 實驗組與控制組在認知領域創造力總分之迴歸係數同質性考驗摘要…......................................................................... 134. 表 4.7. 實驗組與控制組在認知領域創造力總分之共變數分析摘要………………………………………………………......... 134. 表 4.8. 實驗組與控制組在流暢力分數之迴歸係數同質性考驗摘要…......................................................................................... 135. 表 4.9. 實驗組與控制組在開放性分數之迴歸係數同質性考驗摘要............................................................................................. 137. 表 4.10. 實驗組與控制組在開放性分數之共變數分析摘要............. 137. 表 4.11. 實驗組與控制組在變通力分數之迴歸係數同質性考驗摘要………………………………………………………......... 138. 表 4.12. 實驗組與控制組在獨創力分數之迴歸係數同質性考驗摘要…......................................................................................... 140. 表 4.13. 實驗組與控制組在獨創力分數之共變數分析摘要…......... 140. 表 4.14. 實驗組與控制組在精密力分數之迴歸係數同質性考驗摘要……………………………………………………............. 141. 表 4.15. 實驗組與控制組在精密力分數之共變數分析摘要…......... 141. 表 4.16. 實驗組與控制組在標題分數之迴歸係數同質性考驗摘要…......................................................................................... 142. 表 4.17. 實驗組與控制組在「威廉斯創造性傾向量表」前、後測各項分數之平均數及標準差…………………………......... 147. 表 4.18. 實驗組與控制組在創造力情意領域總分之迴歸係數同質性考驗摘要………………………………………................. 148. － viii －.

(10) 表 4.19. 實驗組與控制組在創造力情意領域總分之共變數分析摘要………………………………………………………......... 148. 表 4.20. 實驗組與控制組在冒險性分數之迴歸係數同質性考驗摘要............................................................................................. 149. 表 4.21. 實驗組與控制組在冒險性分數之共變數分析摘要…......... 150. 表 4.22. 實驗組與控制組在好奇性分數之迴歸係數同質性考驗摘要………………………………………………………......... 150. 表 4.23. 實驗組與控制組在想像力分數之迴歸係數同質性考驗摘要………………………………………………………......... 152. 表 4.24. 實驗組與控制組在想像力分數之共變數分析摘要……..... 152. 表 4.25. 實驗組與控制組在挑戰性分數之迴歸係數同質性考驗摘要............................................................................................. 153. 表 4.26. 實驗組與控制組在挑戰性分數之共變數分析摘要…...….. 154. 表 4.27. 實驗組與控制組對「具備簡單機械基本概念」的看法…..157. 表 4.28. 實驗組與控制組對「喜歡這種教學方式」的看法………..158. 表 4.29. 實驗組與控制組對「教學內容有興趣」的看法…...…….. 158. 表 4.30. 實驗組與控制組對「能啟發創造思考能力」的看法…….....159. 表 4.31. 實驗組與控制組「簡單機械是很重要」的看法…………….159. 表 4.32. 實驗組與控制組對「有成就感」的看法………………….....160. 表 4.33. 實驗組與控制組對「能培養問題解決能力」的看法……….160. 表 4.34. 實驗組與控制組對「能表達自己意見」的看法…………….161. 表 4.35. 實驗組與控制組對「能找出問題的解決方法」的看法…….161. 表 4.36. 實驗組與控制組對「能與同組同學討論問題」的看法…….162. 表 4.37. 實驗組與控制組對「這門課有挑戰性」看法……………….162. 表 4.38. 實驗組與控制組對「這門課所投入精神」的看法…….….163. 表 4.39. 實驗組與控制組對「認真參與討論」的看法…………..... 163. 表 4.40. 實驗組與控制組對「認真作課堂作業」的看法…………….164. 表 4.41. 實驗組與控制組對「能發揮團隊合作精神」的看法……….164. 表 4.42. 實驗組與控制組對「學習方式是有幫助」的看法………….165 － ix －.

(11) 圖. 次. 圖 2.1 Vygotsky 近側發展區的觀念……………………………........ 28 圖 2.2 專案式學習模式實施的主要架構………………………........ 37 圖 2.3 創造力的系統理論模式…………………………………........ 50 圖 2.4 創造力發展的生態系統模式……………………………........ 52 圖 2.5 不同型態的問題空間……………………………………........ 69 圖 2.6 創造性問題解決模式……………………………………........ 74 圖 2.7 Glass 與 Holyoak 問題解決的四個階段…………..…......... 76 圖 2.8 合作型問題解決模式知識建構與重整的三階段………........ 79 圖 3.1 本研究之研究架構………………………………………........ 97 圖 3.2 研究實施程序的流程………………………………………… 103 圖 3.3 「簡單機械」單元的重要概念架構………………………… 111 圖 4.1 應用詹森－內曼法於流暢力的分析結果…………………… 136 圖 4.2 應用詹森－內曼法於變通力的分析結果…………………… 139 圖 4.3 應用詹森－內曼法於標題的分析結果……………………… 143 圖 4.4 應用詹森－內曼法於好奇性的分析結果…………………… 151. － x －.

(12) 第一章. 緒論. 本章依次說明本研究的問題背景與重要性、研究目的與待答問題、研究方法、研究範圍與限制、名詞釋義。. 第一節問題背景與重要性從建構理論的學習觀點而言，有意義的學習是包括操作具體的物品，同時藉由個人的理解而產生新的概念（Papert，1990，1993；Piaget， 1972）。同樣的，有意義的學習是藉由先前知識體、新概念間認知結構的互動而形成的（All, Huycke, & Fisher，2003）。在學習活動中操作具體的物品，其目的在於可表現出學習者在問題的創意，以及建構他們對真實社會的洞察力。因此，學習者能夠讓問題更加具體化，以及建構出他們自身對於問題的理解。一個良好的學習環境將提供有趣的、具挑戰性的學習活動，以鼓勵學習者進行創意的探索、改善解決問題的技能，以及引導他們發展不同的問題解決方案及歷程。再者，教學者可選取一套良好的學習輔具，並且嘗試去協助學習者實現做中學的各種練習活動，但這過程中教學者最重要的工作是：如何將學習理論的建構觀點與他所選的學習工具，實際對應到教學活動設計的內容。田耐青（1999）認為：LEGO Mindstorms 可讓學習者在課堂上中使用到高層次認知技巧，學習者可藉由具體操作 LEGO Mindstorms 的積木組合建立模型，然後透過程式設計賦與模型動作，經過不繼的修正與改進以尋求最佳方案，進而學習創造、問題解決的能力。有一些研究發現：在應用樂高的學習環境中，可促進學習者的學習動機、增促進問題解決與創造的能力、達成良好的學習成效（吳志緯，2002；李謀正，2005；林智皓，2007；洪秋萍，2005；許欣男， 2006；許雅慧,，2005；黃世隆，2004；黃國鴻，1999；劉洲，2004； 1.

(13) 蔡學偉，2003；Jarvinen，1998；Sipitakiat & Cavalo，2003；Turbak & Berg，2002）。創造力與解決問題的學習歷程是一種認知學習的過程，須由學習者主動建構，而運用「教學媒體」來教導創造力、問題解決能力可藉由提升學習者的學習動機，使其主動參與學習活動而達到既定的效果（楊美雪，1994）。而眾多教學媒體中，電腦的互動性、耐性及機動性是較廣被接受的，因此諸多專家學者利用 LOGO 程式設計於創造力、問題解決、認知策略等方面的研究（黃文聖，2001；Lowenthal, Marcourt, & Solimando，1998；Watson, Lange, & Brinkley，1992； Yusuf，1995）。而 LEGO 的 LOGO 是美國麻省理工學院 Seymour Papert 教授及其研究團隊 1960 年代發展出的一種程式語言，目的在提供一種簡易且功能強大的電腦語，以幫助兒童進行相關的學習，同時 Logo 所強調的學習環境是結合建構主義、人工智慧而成的一種學習語言，它強調發現、學習和思考的過程，因此在諸多的研究結果發現：LOGO 除可培養學生有關作計畫（planning）、除錯（Debug）和問題解決等能力外，它亦能提供符號表徵與視覺表徵的連結，並支持數學邏輯思維的建立（Clements & Sarama，1997），及培養學童後設認知的能力。但是，LOGO 語言所建構的知識與能力是屬於抽象的形式運思期，對於認知層次仍處於具體運思期的小學生而言，他們必須藉由實物進行思考，實有隔靴搔癢之憾（田耐青，1999）。因此，Papert 自 1984 年起開始與樂高公司合作研發新的樂高產品，讓兒童可運用電腦程式控制樂高的動作，經過 15 年的研發過程，樂高公司終於於 1998 年秋季在英、美以 LEGO Mindstorms 為系列名稱開始上市發售。. 2.

(14) 國小學童可藉由具體操作 LEGO Mindstorms 的積木組合建立模型，然後透過程式設計賦與模型動作，經過不斷的修正與改進以尋求最佳方案，進而學習創造、問題解決的能力，這可說 LEGO Mindstorms 的學習環境更勝於 Logo 的學習環境。再者，Wu（2002）曾利用 LEGO Mindstorms 進行「數學－科學－科技」統整學習的研究，結果發現：它能充分支援統整學習的環境；學童皆能順利組合所需的機器人並解決預定的問題，同時也能表現小組合作的決策形態與良好的互動關係，如此讓創意與經驗能作最佳的連結。綜合上述所述，我們可知道 LEGO Mindstorms 可以做到：(1)可與建構學習理論作最佳的結合；(2) 可落實學童解決問題的認知歷程；(3)可讓學童將創造力具體表現在機械人設計的成品上；(4)可使學童具有強烈的學習動機及與他人建立良好的合作學習關係。然而，有關樂高應用於教學的研究大多與科學教育、資訊教育等領域觀點為主軸，且以科學創造力、程式設計、合作的學習等主題進行研究（吳志緯，2002；李謀正，2005；林智皓，2007；洪秋萍，2005；許雅慧,，2005；黃世隆，2004；黃國鴻，1999；劉洲，2004；蔡學偉，2003；Sipitakiat & Cavalo，2003；Turbak & Berg，2002），鮮少研究以科技教育領域觀點為主軸進行相關的研究。因此，實有必要以科技教育為主軸，應用樂高於科技教學活動的設計，進行創造力、問題解決等相關的研究，以便有助於科技教育的推動與實施。. 3.

(15) 第二節研究目的與待答問題基於前述創造力與問題解決能力的養成、LEGO Mindstorms 的優點等研究背景，實有必要以利用「樂高機器人組合」（LEGO Mindstorms）為教學媒體，結合現在國小生活科技課程來設計相關的實驗教學課程，指導六年級學童應用樂高 Mindstorms 組件來組合、創造，如此便可讓學童利用科技為工具，來進行各類探索、實驗、實際問題的解決、知識創新的對話及反省思考等學習活動，以建構屬於個人創造力與問題解決的能力，並探討應用於國小生活科技課程教學的可行性。基於上述的研究動機，本研究的具體目的如下：一、發展適用於國小生活科技課程「簡單機械」單元的樂高教學方案與教材。二、比較「傳統教學」、「樂高教學方案」二者在國小生活科技課程實施成效的差異。三、比較「傳統教學」、「樂高教學方案」二者不同學習歷程對學生創造力發展的差異。四、根據研究結果，提出具體建議以作為改進國小生活科技課程教學與未來研究之參考。. 依據上述研究目的，列舉本研究的待答問題如下：一、適用於國小生活科技課程的樂高教學方案所採取的教學模式為何？教學策略為何？二、適用於國小生活科技課程的樂高教學方案所採取的教學設計為何？教學評量為何？. 4.

(16) 三、接受樂高教學方案的學童在學習成就表現上是否與接受傳統教學的學童有差異？四、接受樂高教學方案的學童在學習態度表現上是否與接受傳統教學的學童有差異？五、接受樂高教學方案的學童在創造力實作表現上是否與接受傳統教學的學童有差異？六、接受樂高教學方案的學童在創造力認知表現上是否與接受傳統教學的學童有差異？七、接受樂高教學方案的學童在創造力情意表現上是否與接受傳統教學的學童有差異？. 5.

(17) 第三節研究方法本研究為達成所訂定的各項研究目的，除了從事理論探討之外，並發展適用於國小生活科技課程之樂高教學方案，採用實驗研究法進行研究。下列係本研究所使用的研究方法：一、文獻探討法：蒐集國內外相關文獻資料，包括書籍、期刊、論文、電子資料庫、微縮片、電子期刊、網頁文獻等，作為本研究的理論基礎與研究架構設計之依據。同時，藉此探討建造論、創造力、問題解決、樂高教學應用等理論及應用情況。二、實驗研究法：本研究採取準實驗研究法，透過教學實驗的進行，探討六年級學童在接受樂高教學方案的教學後，在簡單機械的學習成就表現、創造力實作表現、創造力認知表現、創造力情意表現、學習態度等方面，是否與接受傳統教學的學童表現有所不同。三、訪談法：在教學實驗進行的過程中，針對接受樂高教學方案教學的學童進行訪談，以瞭解學童在樂高教學方案中的學習狀況和觀感，據以改進樂高教學方案的教學。. 6.

(18) 第四節研究範圍與限制為達成本研究目的，研究者以國小六年級自然與生活科技領域課程之教學為範圍，並立意探樣台東縣東海國小之班級為對象進行實驗教學，實驗採維持原班級建制之準實驗設計。在教學過程除實驗操弄之變項（教學方法）外，其餘條件則盡量加以控制，以提高實驗之內在效度。以下針對本研究之範圍與限制加以說明如下：一、研究範圍 (一)就研究對象而言本研究的研究對象為台東縣東海國小六年級二個班級，以不破壞原有班級為原則，隨機選取一個班級為控制組，另一個班級則為實驗組。 (二)就課程內容而言為配合樂高教學方案所選用的 LEGO Mindstorms 組件為教學媒體，而該組件提供各種不同積木零件：含減速箱、橫桿、平板、正齒輪、冠狀齒輪、齒條、各式輪胎、滑輪、輪軸、蝸輪、曲柄、凸輪、斜齒輪、差速器、積木拆除器、掛勾、各式連接栓各式造形積木等（如附錄一所示）。研究者就現有國小自然與生活科技教科書尋找適用且可發展的教學單元，僅發現四年級「運輸工具與能源」、六年級「簡單機械」兩個單元可用，但「運輸工具與能源」偏向於運輸工具與能源概要性內容的介紹，因此選擇「簡單機械」單元以充分發揮 LEGO Mindstorms 組件的特性。因實驗學校所選用教科書的出版商將「簡單機械」單元安排於六年級下學期實施，因此研究者於九十六學年度第二學期進行實驗教學，以國小自然與生活科技領域為實驗科目，並以 7.

(19) 該學期教材自然與生活科技六下「簡單機械」單元為範圍，不包括自然與生活科技領域的其他單元。 (三)就教學法而言本研究控制組採用傳統教學法，實驗組採用樂高教學方案教學法。二、研究限制 (一)就研究範圍而言從文獻探討可知創造力是一個複雜的概念，涉及的層面相當廣泛，它所涉及的範疇皆與個人、歷程、產品、環境與壓力有關，而研究取向與能力觀點、個人特質觀點、歷程觀點、產品觀點、環境與壓力觀點、系統觀點等取向為主，但本研究強調創造力的重點在於能力觀點、產品觀點的解釋與分析，以驗證樂高教學方案教學是否能提升學童的創造力，至於其他研究取向不在本研究主要探討與討論的範圍內。 (二)就研究對象而言本研究以台東縣東海國小之六年級學生為實驗對象，進行樂高教學方案實驗研究。東海國小位於台東市區，學生之家庭社經背景大多屬於中等或中上階層，因此本研究結果僅限於推論至其他類似特性地區之學生時。 (三)就研究時間而言配合教學主題，本研究實驗教學的時間為期六週（24 節課），研究結果可能受到學習期間長短以及教材內容深度與廣度的影響，故本研究結果在應用時，亦須考慮此項因素。. 8.

(20) 第五節名詞釋義一、樂高教學方案教學本研究所稱之「樂高教學方案」，係指以 Papert 所提出的建造論為學習理論基礎，以 LEGO Mindstorms 為教學媒體，並以設計式學習模式（learning by design）所設計的教學方案。而「樂高教學方案教學」，係指根據樂高教學方案，所設計出一系列教材內容與教學活動。二、傳統教學一般教師常採用的教學活動型式，即在實施過程中教師依循教學指引內容來進行教師。教學的過程重視程序，通常以教師講述、操作示範、學生自行練習等步驟，逐步引導學生完成作品之教學。三、創造力本研究對創造力的定義係採取能力觀點、產品觀點，因此本研究所指的創造力，包括：認知領域的創造力與情意領域的創造力，以及作品的創造力等三項。有關本研究所定義的創造力之認知、技能與情意等三個向度的內容說明如下： (一)認知領域創造力：學童的認知領域創造力是採用威廉斯創造力測驗－創造性思考活動來量測，即利用此項測驗來進行前、後測，作為量評認知領域創造力的工具。 (二)作品的創造力：學童的實作（技能）創造力是根據 Besemer 和 O’Quin（1999）評定作品的創造力指標：新奇向度（原創性、驚奇）、問題解決向度（價值性、邏輯性、實用性、易了解）、精進及統合（基本品質、精緻性、好手藝）等，來評量學生們作品的創造力。. 9.

(21) (三)情意領域創造力：學童的情意領域創造力是採用威廉斯創造力測驗－創造性傾向量表來量測，即利用此項測驗來進行前、後測，作為評量情意領域創造力的工具。四、紙筆測驗本研究的紙筆測驗係指總結性評量，即以受試者在研究者自編之「簡單機械學習成就測驗」之前測、後測上的得分為指標，測驗內容包括自然與生活科技領域的「簡單機械」單元所有教材為範圍。五、實作評量實作評量（performance assessment）是介於一般認知結果的紙筆測驗和將學習結果應用於來真實情境中的實際活動之間，它是藉由學生完成某特定作業（task），來評量其學習狀況的一種途徑，以評量出一般紙筆評量所無法測得者。本研究中，係以受試者在研究者指定作業實作評量上的得分指標，而評定作品的指標係採用 Besemer 和 O’Quin（1999）評定作品的創造力之指標。. 10.

(22) 第二章. 文獻探討. 本研究主要在探討樂高教學方案應用在國小自然與生活科技課程時，所展現的創造力歷程與成果。為一步瞭解樂高教學方案的創意議題，以下將針對學習理論、創造力、以及樂高應用的相關研究，進行相關的文獻分析。. 第一節學習理論在學習理論這一節中，研究者將探討當代學習理論與教學應用，以及 LEGO Mindstorms 組件所應用的學習理論－建造論、教學模式等。茲將當代學習理論與教學應用、建造論的理論基礎、建造論的教學模式分別敘述如下：一、當代學習理論與教學應用學習理論的特點在於論述事件背後的心理動態歷程，因而提供了一項機制，幫助我們去瞭解那些在正式與非正式情境下與學習相關的事件之涵義。當代學習理論影響教學較為重要者，包括 Skinner 的操作制約、Gagné的學習條件論、訊息處理論、Piaget 的認知發展理論、 Vygotsky 的社會歷史論、Bandura 的社會學習論、Weiner 的歸因理論。選擇這七個理論的原因在於，它們各自闡述了教室內學習的重要心理機制。Skinner 詳述「增強」在行為改變上的角色；Gagn é則描述各種學習結果的重要內在歷程以及環境條件；Bandura 所描述的是人類的觀察學習，以及個體所知覺的自我－效能（self-efficacy）在學習中所扮演的角色；訊息處理論主要的重點在於個人知覺、組織並儲存訊息的歷程；Piaget 所闡述者則是個人. 11.

(23) 嬰兒時期到成年的邏輯思考發展過程；Vygotsky 的角度則在於文化對兒童思考歷程之本質與程度的決定力；Weiner 所強調的是個人界定成敗導因的歷程。這些理論都已被應用到教學的議題上（Gredler，1991）。有關各學習理論的簡要介紹如下所述： (一)Skinner 的操作制約 Skinner 的理論在一九三０年代為行為主義開啟一個新方向。在帕瓦洛夫所主宰的刺激－反應論點中，「線索」或是「驅動刺激」像就某種「堅決的力量」般，驅動了所有的行為（Skinner，1966），例如：嬰兒無意間搖動鈴鼓產生了聲音，於是他很快地又再搖它，一搖再搖達數分鐘之久，此嬰兒的行為頻率的增加，都是受到其行為結果的影響。 Skinner 的分析導致五十餘載的相關研究，而這套原理，在作看之下，顯著相當單純。但是想想其所應用的情境：善意的老師暫緩幫助某個學生，好讓他能夠表現出他的能力來（Skinner，1968a）。當這個學生顯現出氣綏的樣子時，老師很快便趨前幫他。對焦慮或缺乏安全感的學生而言，放棄困難的問題或面露沮喪，能夠招來大人的注意和幫助，在不知不覺中，不良的行為習慣便造成了。 Skinner 的研究開始於分析反射和其他行為之間的差異（Skinner，1968a），之後便著手於他的操作制約原理（Skinner， 1938，1953），後來才將注意力轉移到學校教育上，並發展所謂的教學機（Skinner，1961）以及教室教學工學（Skinner，1968a， 1968b，1973）、老化的分析（Skinner & Vaughan，1983）、文化與文化發展之描述（Skinner，1981，1987，1989），以及對受規範之行為的進一步分析（Skinner，1987）。他的成就包括：(1) 12.

(24) 一種科學的哲學；(2)一種行為理論；(3)一套應用原理於自然情境中的系統（Kratochwill & Bijou，1987）。表 2.1 Skinner 理論的摘要基本要素. 定義假設行為改變是環境的條件與事件之涵數。學習以反應顏率之增加來界定的行為改變。學習結果新反應（行為）。學習要素區辨刺激（SD）－反應（R）－增強刺激（Sreinf）複雜學習之教學設計刺激－反應－增強序列的設計，用來發展複雜的反應。教學設計之主要課題刺激控制的遷移；增強之適切性與時機之掌握；避免運用懲罰。理論的分析理論的缺失 1.對複雜情境而言，此理論仍未臻完整；成功的分析有賴理論專家之技巧。 2.對複雜行為而言，反應頻率不足以做為評量學習的指標。對教學實務之貢獻 1.以行為的觀點來分析狀態，如對「動機」和「準備度」之分析。 2.分析教室中嫌惡控制之運用，以及教室內互動的情形。 3.個別化教學教材：教學機與電腦的應用。資料來源：吳幸宜譯（1994: 150）。. (二)Gagné的學習條件論 Gagné是深受二次世界大戰影響的心理學家之一。當時 Gagné被指派進行空軍心理研究計畫，於是致力於發展對各種人類技能的評鑑工具，包括雷達操作員、飛行員和轟炸人員的技能等。爾後的任務係隸屬空軍武器系統計畫的一部份，主要任務在於分析人類－機械系統，並預估武器系統所需的訓練裝備（Gagné，1987a，1989）。 Gagné對軍事訓練問題的研究指出，當時心理學的知識基礎並不足以用來發展訓練計畫。他進一步指出了三項有助於教學. 13.

(25) 的原理：(1)分析終點作業（final task）之組成元素，並針對各元素實施教學；(2)確保每項組成元素皆臻精熟；(3)適當排列組成元素，以確保在最佳狀態下遷移至終點作業（Gagné，1962a， 1962b）。 Gagné相信軍事訓練的分析程序也可應用到學校教育上，於是便著手於數學問題解決的分析。他意外觀察到某些學生所遭遇到的失敗，事實上是缺乏某些程序知識的結果，譬如不懂得如何約分（Gagné，1987a）。對終點作業次成分的分析，指出了學習階層（learning hierarchies）的概念，亦即先備技能的逐步習得（Gagné，1968a，1968b）。他界定了各種學科領域的學習階層，並應用到科學課程－「科學－一種歷程取向」的發展上。對教育問題：「在學校中所學為何？」的研究，導引出五種學習範疇的界定（Gagné，1972），亦即語文資訊（verbal information）、心智技能（intellectual skill）、認知策略（cognitive strategies）、動作技能（motor skill）、以及態度（attitude）等五種範疇。每個範疇代表不同的表現（performance），其學習方式也各不相同。界定範疇後，該理論進一步指出學習這五種能力所必須具備的內在狀態（Gagné，1977，1985）。此外，Gagné還提出支持學習者訊息處理歷程所需的環境條件，由環境所提供的學習支援即所謂的「教學事件」（Gagné，1987a，1987b）。. 14.

(26) 表 2.2 Gagné學習條件論的摘要基本要素. 定義假設發展是學習的累進效果所成；學習並非單一歷程，而且各歷程間彼此並不能互相涵蓋，或者融合為一。學習把來自外在環境之刺淚轉化為習得之新能力，所需之數個訊息處理階段。學習結果一種內在能力可由各類學習之特定實作表現展示出來。學習要素五類學習：語文資訊、心智技能、認知策略、態度，以及運動技能。內在學習條件：先備技能，以及九個訊息處理階段。外在學習條件：教學事件。複雜學習之教學設計為程序以及學習階層中的各技能順序，提供教學事件。教學設計之主要課題確認將學習之能力；目標的作業分析；適當教學事件之選擇。理論的分析理論的缺失對於未受特殊訓練的教師而言，較難實施此類教學。對教學實務之貢獻提供由簡到繁的教學設計機制；界定累進學習之心理歷程；說明並涵蓋人類學習的多樣性將教學事件與訊息處理之特定階段做一聯結。資料來源：吳幸宜譯（1994: 200）。. (三)訊息處理論訊息處理論的研究主旨在於探討個體察覺、組織和記取相關訊息的各種方式，從而描繪出當個體從事認知活動時的心智運作歷程和訊息產物（Anderson，1990）。目前，訊息處理的研究可在實驗室或教室進行。在實驗室的研究包括眼球運動、圖表的再認與回饋、一心同時二用的能力分析，以及對訊息知覺和記憶的干擾。另一方面，在教室進行的研究則有：(1)增進學生瞭解與處理跟學科相關訊息的方法；(2)教學生控制與評估本身對訊息處理與瞭解的努力；(3)教導解決問題的教學方法。. 15.

(27) 有一種觀點主張，研究應探討與真實生活相關的課題。這個觀點認為，狹隘的實驗室研究得到的是僅可用於實驗室的片斷資料。研究者應以嚴謹的方法來揭曉重要的奥秘，才能達到心理學探究人類本質的目的。. 表 2.3 訊息處理論的摘要基本要素. 定義假設人類記憶是數個複雜且主動的訊息組織體；記憶系統將訊息加以轉換以便貯存於長期記憶和日後的檢索提取。學習將來自環境的訊息轉換成認知結構的歷程。學習結果某種形式的認知結構；一般的看法是語音網路形式的結構。學習要素知覺、編碼和貯存訊息的長期記憶的歷程。複雜學習之教學設計教導學生問題解決的策略（如有系統的問題陳述、手段－目的的分析、次目標的運用。教學設計之主要課題將新學習與既有的認知結構相銜接；為學習和問題解決提供處理上的輔助。理論的分析理論的缺失學習並非訊息處理論主要的研究歷程，所以該理論在教育上的應用是間接的推論。認知歷程的電腦模式，其正確性尚待進一步的研究來證實。對教學實務之貢獻確認教學設計在將輸入刺激轉換成有意義符碼的歷程中的重要性。資料來源：吳幸宜譯（1994: 248）。. (四)Piaget 的認知發展理論 1920 年代，Piaget 在巴黎的比奈實驗室工作，他負責發展比西量表法文版的智力測驗問題，不過他對兒童答錯邏輯推理問題時所除述的理由很感興趣，於是以心理分析師所使用的開放式晤談技巧來研究兒童對這些錯誤答案的解釋。. 16.

(28) 當時，Piaget 提出了發展認識論（development epistemlolgy）－對兒童的智能成長有詳盡而創新的分析。Piaget 的著作中包括詳盡描述兒童思考歷程的六十餘本書籍和數百篇論文。 Piaget 的觀點跟其他看法的主要區別在於，他不把知識視為產品或實體，相反的，他認為知識是個不斷改變的歷程，而思考則是行動。Piaget 的理論有以下四個特色： 1.認為知識是不斷改變的； 2.重視個體與環境之互動在質上的差異； 3.研究題材的範圍很廣，即為說明思考性質的改變，必須分析人生每個階段的心智功能。Piaget 的理論是採發展觀點，敘述由嬰兒活動到成人推理歷程的心智生活（Piaget，1975）； 4.Piaget 採不同領域協同研究的方法，其理論架構涉及哲學、心理學和生物學三個領域。認知發展論是 Piaget 分析智能歷程的架構。一九七０年代， Piaget 晚期的著強調歷程的重要，包括重新探討個體在學習運作的自我調節歷程（所謂的平衡作用，equilibration）（Piaget， 1977）。此外，Piaget（1980）就生物適應與認知適應間的相似性提出更進一步的分析，確認內生的（endogenous）、外生的（exogenous）等兩種知識類型的存在。. 17.

(29) 表 2.4 Piaget 認知發展論的摘要基本要素. 定義假設智能跟生物系統一樣，逐步建構其運作所需之結構。知識是個體與環境間的互動。智能的成長受到四個因素影響（物理環境與社會環境、成熟與平衡作用）。認知發展由嬰兒期到成人期之邏輯思考的成長。認知發展的結果由先前的結構來建構新的結構（如動作模式、具體運思和形式運思）。認知發展的要素平衡作用調節之同化與調適。物理經驗與邏輯－數學經驗。邏輯思考之促進提供豐富的物體實驗之機會，加上同儕互動與教師發問的協助。教學設計之主要課題維持兒童與教育間的雙向關係；避免直接教學和直接糾正兒童的「錯誤」。理論的分析理論的缺失基本術語和定義難以理解。 Piaget 式課程較難實施與維持。未提及邏輯思考與基本學習（如閱讀）間的關係。對教學實務之貢獻關於兒童眼中的世界，提供一豐富的描述。提出當前課程的問題，尤其是把數學和科學當成「社會科知識」來教給學生。運用了常被引述之「發現式學習」的概念。資料來源：吳幸宜譯（1994: 301）。. (五)Vygotsky 的社會歷史論 Vygotsky 於一九一七年自莫斯科大學獲得法律學位，同時還對哲學、心理學與文學諸領域廣為涉獵。一九二四年一月六日是 Vygotsky 生命的轉捩點，當時帕瓦洛夫的反射論是為主流理論，而他在一個正式場合裡對著蘇聯第二神經心理協會批判帕瓦洛夫的反射論以及完形心理學。Vygotsky（1962，1978）認為，帕瓦洛夫對狗的研究以及柯勒的動物模式，都抹殺了動物與人類之間的關鍵差異。人類並不僅是充滿反射的皮囊（Vygotsky，1979a）。將動物與人類行為做一比對，動物行為只. 18.

(30) 包含兩組反應：天生的反射及後天學來的制約反射。相對的，人類行為包括三類經驗： 1.遺傳的經驗，較動物的本能反應為廣，包含了所謂的歷史經驗； 2.自他人經驗中形成的多向度聯結，Vygotsky 將此要素稱為社會性經驗； 3.獨特的經驗是人類適應環境的方式。動物對環境的適應是被動的，人類卻是主動的。動物只是「使用」環境，但人類卻改變環境以配合自身目的（Engels，1940）。例如蜘蛛織網與蜜蜂築巢的方式一成不變，相對的，織工與建築師是先在腦袋裡建造他們的作品，雙手的動作與材料的揉弄只不過是想像模式的體現。Vygotsky（1979a）將這類行為稱為「重復的經驗」，它促使人類發展動物所沒有的主動適應形式。在解說人與動物的差異後，Vygotsky 呼籲心理學家去描寫人類所獨有的成就發展。他認為只要心理學家進行人類意識所有向度的分析，則這個描述便可成功。藉此方法，人類自我意識的能力、類別知覺、自我管理的行為、邏輯性記憶，以及其他能力便可獲得了解。 Vygotsky 於一九三七年六月因肺結核病死去，享年三十七歲，在他生命的最末三年裏，他急速的步調完成手稿、文章及書籍。一九三六年當時共產主義中央委員禁止所有的心理測驗在蘇聯進行，而主要的心理學期刊也停止發行近二十年，一直到一九五六年後他的著作才獲得發表（Wertsch，1985）。 Vygotsky 理論的基本前提是，一個文化的符號與記號，尤其是語言，是瞭解複雜之人類行為的關鍵。文字是一種社會刺激，使個人能夠瞭解他自己就好像個人在瞭解他人一般. 19.

(31) （Vygotsky，1924，1979b）。因此就廣義而言，符號與記號是社會行為與個人思考的來源，換言之，人類心智活動是一種社會經驗的特例，對人類思考的瞭解必須以對社會經驗之機制的瞭解為基礎。 Vygotsky 關於認知功能的文化與歷史發展之概念在他去世時仍未臻完整。當時他所開始論述的議題包括心智功能間可能的階層關係，以及情感的發展和也在心智歷程中的角色。 Vygotsky 最廣為人知的貢獻在於他運用歷史的角度去分析人類心智功能的發展。. 表 2.5 Vygotsky 的心理發展之社會歷史論摘要基本要素. 定義假設人類行為動物行為的差異，就如同人類歷史發展與動物進化的差異。人類心智發展的歷程是歷史發展歷程的一部份。人類心理發展的顯著特徵，在於除外在刺激外，自已所創造的刺激。心理歷程並非靜態，而應該被視為處理轉變中的歷程。認知發展複雜心智功能的發展，不僅運用外在刺激，也運用創造出來的刺激。認知發展結果人際間行動的內化；精熟文化中的符號與記號，並學習使用它們以掌握自身行為。認知發展要素複雜心理功能，包括自我調節的注意力、類別性知覺、概念性思考，以及邏輯性記憶。複雜學習之教學設計透過與成人的互動建立共通的意義；在教學中創造潛在發展區域。理論的分析理論的缺失系統有欠完整；缺乏施行的具體方針。對教學實務之貢獻確認在認知發展中，被創造出來的刺激在心理上的貢獻；社會互動的重要性以及學習的社會性本質。資料來源：吳幸宜譯（1994: 344）。. 20.

(32) (六)Bandura 的社會學習論社會學習論早期的研究著重於行為楷模在利社會與反社會行為學習中扮演的角色（Bandura，1969，1971a；Bandura & Walters，1963；Walters & Parke，1964）以及楷模在行為改變中的角色（Bandura，1965，1971b），近年來更重要的是模仿媒體的影響，研究者認為由於大多數心理學理論是在通訊科技發達之前產生的，所以它們無法探討這種在現今社會的符號環境（媒體）所扮演的強勢角色（Bandura，1986）。目前，這個理論確認了數種影響學習的社會因素與認知因素，包括運用符號和從事具意圖與目的之行為的能力。人類可經由符號將其經驗轉成可引導日後行動的內在模式，而且他們也能在採取實際行動之前，象徵式地嘗試可能的行動方針（Bandura，1986）。個體自我調節與自我反省的能力對學習有關鍵性的影響。換言之，人類的行為大多是由內在標準所引發與判定，個體「監控自身想法，履行之或預期由之引發的事件，由結果來判斷其思考的適當性，並且依情況予以更改」（Bandura，1986）。. 21.

(33) 表 2.6 Bandura 之社會學習理論摘要基本要素. 定義假設學習是環境、個人因素和行為三者間的互動，其中牽涉到學習者的認知歷程。學習要素楷模之行為、其所得到的結果，及學習者的認知歷程學習結果語文符碼或視覺符碼，日後可能會也可能不會表現出來。複雜學習之教學設計除了基本技能之外，培養學習者的效能感和自我調節系統。教學設計之主要課題在實作練習前先做心理演練；在需要增強或懲罰時，不可忽略；避免過度運用懲罰。理論的分析理論的缺失在教室情境中，難以將自我效能與自我調節所需的事物連同其他教學要務一併施行。沒有探入探討一些在教室中常用的學習方式（例如從教科書中學習）對教學實務之貢獻詳細描述由大眾傳播媒體學來的態度與行為，更深入瞭解在團體情境中的增強與懲罰的機轉。資料來源：吳幸宜譯（1994: 394）。. (七)Weiner 的歸因理論 Weiner（1972，1980a，1985a）的理論結合了三種心理學的主要領域：動機、情緒以及歸因研究。這種取向是認知與情感的結合，並隷屬認知社會心理學的領域域（Weiner & Graham， 1984）。「歸因」一詞指的是個體對事件或結果所知覺到的原因，研究焦點在於個體如何解釋原因，以及這些解釋的含義。瞭解事件原因的重要性在於它有助於有效管理，並可指引未來的行為（Weiner，1985b）。原因的探索並不只侷限於人類歷史的某個階段，或者是一個特定的地理區域。 Weiner 較早的歸因理論針對個體對成敗的解釋提出四項主要歸因，並強調這些歸因結果與後續行為間具概念性的關聯（Weiner，1972，1979）。這四項歸因分別為能力、努力、作業 22.

(34) 困難度，以及運氣。接著是界定這些主要歸因的向度和特質，這些向度會影響個人對事的情緒性反應，如驕傲或羞愧等，同時也影響到個體對未來結果的預期（Weiner，1980b，1982）。早期研究是在實驗室中進行，直到最後十年，教室中的研究才逐漸增加。所研究內容包括不同的教室目標結構對學生競爭意識的影響（Ames & Archer，1988；Dweck，1989；Elliott & Dweck，1988），以及改變不良動機型態的方案（Dweck，1989）。此外，動機模式還被應用在成就之外的領域，包括助人行為、寂寞、抽煙等領域。. 表 2.7 Weiner 歸因理論的摘要基本要素. 定義假設尋求瞭解是行為的主要動機；歸納是對結果之複雜的資訊來源；透過對先前結果導因的知覺，未來的行為有部份已被決定。動機預期、自尊、從事成就性活動之傾向，皆受到歸因結果的影響。歸因歷程先界定結果為成功或失敗，再確認出導因來。結果的性質、特定的歸因，以及歸因的向度，皆對後續情緒與期望有所影響。動機的要素主要歸因：能力、努力、作業難度、心情或健康、運氣、他人；向度：制握控制、穩定性、可控制性。複雜學習之教學設計為減除習得的無助感，發展方案，將失敗歸因由缺乏能力扭轉為缺乏努力。教學設計之主要課題教師對成敗歸因所造成的影響；教師所傳遞的歸因線索；影響自尊與努力的歸因。理論的分析理論的缺失尚未發展出明確的實施程序。對教學實務之貢獻確認出教室中造成失敗的事件，以及事件與兒童之信念和行為的心理性聯結。確認出存在學習之競爭本質的問題。提供對教室中情緒事件的研究與分析架構。資料來源：吳幸宜譯（1994: 444）。. 23.

(35) 綜合上述七個與人類學習相關的理論為研究者與教育工作者帶來新的思考。其中，Skinner 的原理延續行為主義的傳統，強調環境條件與事件對行為改變的影響力；訊息處理論延續由完形心理學所發起的認知角度；Gagné的條件論是一種互動理論，學習者的認知歷程與環境中和學習相關的事件產生互動作用。這三個理論直述學習的重要基本歷程，因此可被稱為學習歷程理論。相對於學習歷程理論，Piaget 與 Vygotsky 所發展的觀點並未直接闡述具體事項的學習歷程。此兩套觀點各自以一種特定方式界定人類思考的本質，然後再描述發展到最高層次所必須的歷程，因此將它們歸成認知發展理論。 Bandura 的社會認知論和 Weiner 的歸因理論皆可說是社會情境理論，闡述社會中影響知覺與行為的各種訊。Bandura 所強調的是環境、個人因素以及行為之間的互動；相對的，Weiner 的焦點則在於個體的認知，以及對成敗的情緒性反應。這七個學習理論皆根據各自對學習本質以及認知發展的假設，發展出一套原理原則。此外，每個理論都對不同的教室課題多所啟示，也對人類學習的瞭解所有貢獻。然而，就本研究採用的教學媒體 LEGO Mindstorms 其設計的原理為建造論（Construcionism），它是結合教育上的學習理論與教學策略，同時建立自 Piaget 的建構理論之上，因此認知發展理論較適合作為本研究的學習理論基礎。二、建造論的理論基礎 LEGO Mindstorms 是經歷十五年的研發時間而在 1998 年開始發售，它是著名的丹麥樂高集團（玩具製造商）與美國麻省理工學院媒體實驗室（以學習及認識論著稱的研究機構）合作的計畫 24.

(36) 成果。同時，Papert 是整個認識論與學習研究群的領導者，有關 LEGO Mindstorms 的學習理論基礎主要根源於他所提出的建造論，而此理論是以 Piaget（Piaget）的建構論為理論架構來源。因此，研究者將從建構論的相關文獻進行探討，進一步說明建造論的理論基礎與實施如下： (一)建構論無論在哲學上、心理學上或教育學上，屬建構主義（Constructivism）派別者採用「建構（construct）」一詞，是指他們對何謂知識（knowledge）與知識的形成（how knowledge is bluit）有其特別的主張。而在教育上的建構主義可概觀的劃分為個人的建構觀（personal construct）和社會的建構觀（social construct）兩大主流（李咏吟，1998）。其中，心理學家 Piaget 和維高斯基（Vygotsky）的認知發展理論，特別受到教育學者們熱烈地討論和研究（幸曼玲，1996；Steffe & Gale，1995），常與建構主義的主張相提並論。因此，我們將說明他們的教育觀點如后： 1.Piaget 的建構觀點在 Piaget 的理論中，認為知識是認知個體主動的建構，而不是被動的接收或吸收。因此，知識是由互動中建構而來，學習是一種將經驗有意義化的社會過程（黃國鴻，2000）。因此， Piaget 認為：認知是一種建構作用，人們為了適應生存中的環境，憑藉著天賦或基模來認知外在環境，同時也藉由「同化」（assimilation）、「調適」（accommodation）的作用，以建構出有助於適應環境的知識。上述「同化」係指個體能將新知識納入既有的認知基模（cognitive schema），而「調適」係指個體 25.

(37) 既有的基模不能容納新知識，則必須改變認知結構，以建構出適應環境的新知識（吳志緯，2002）。根據上述內容的討論，我們可得知建構論基本上有三大原則：主動原則、適應原則與發展原則（詹志禹，1996；von Glasersfeld，1989）。此三大原則的進一步說明如下： (1)主動原則：知識並非由認知主體被動地接受而來，而是由認知主體建造而。 (2)適應原則：認知的功能是適應性的，是用來組織經驗世界，不是用來發現本體性的真實。 (3)發展原則：知識的成長是透過同化、調適及反思性抽取等歷程逐漸發展而成，後續知識必須植基於先備知識且受限於先備知識。上述三大原則必須同時並存，因為，單純強調「主動原則」，雖然可以跳脫傳統知識論中的「接受觀（received view）」，卻容易墮入理性主義（rationalism）、天生論（innatism）以及觀念論（idealism）等別一端的陷阱，必須輔以「適應原則」，才能使建構論另闢蹊徑，在先天與後天之間尋找互動的可能。但是，若必略了「發展原則」，那麼建構將仍然不夠彰顯知識的動態性，而且不足以說明知識成長與重建的歷程。總之，必須聯合三大原則的內涵，才能使建構論的意義較為完整。 2.Vygotsky 的建構觀點 Vygotsky 認為：人類智能的發展是來自於人與世界的互動，也就是社會互動與社會經驗的結果。Vygotsky 強調社會文化在學習歷程中的重要性，在歷史文化所發展的符號文字將影響學習者的發展，同時他認為發展的過程是隨著學習而產生的 26.

(38) （黃國鴻，2000）。根據 Wertsh（1985）的解釋，Vygotsky 將人類心理能力發展區分為兩個層次，透過原始的（natural）較低層次的能力，如基本的注意和感官的知覺，個體在人際間的互動和學會使用語言工具的歷程當中，便會產生思考，並且造成心靈的變化，亦即個體重新再建構和組織意義，因而轉變到較高層次的心理能力（甄曉蘭、曾志華，1997）。再者，Vygotsky 認為個人與外在社會互動的結果，對於個人內在認知結構的塑造及促進認知發展，扮演著重要的角色，個人認知結構是外在社會活動逐漸內化的結果。在合作學習的過程中，學習者可透過能力較佳的學習伙伴鷹架式的協助（scaffolded support）而發展成長（Vygotsky， 1978）。他進一步的提出近側發展區（zone of proximal development）的觀點（如圖 2.1），並且主張認知的發展必須要透過社會互動方面的協助，學習者本身自我發展的能力有限，但是可以透過同儕間的合作學習及有效的社會互動，提升個體認知發展的空間（鄭晉昌，2002）。基於近側發展區的觀點，教師應該在學習者發展之前，適時提供鷹架引導學習者發展潛能，讓他學得符號的意義與應用。. 27.

(39) （近側發展區）經由外力協助成長的幅度認知成長的總幅度. 不依賴外力協助獨自成長的幅度. 圖 2.1 Vygotsky 近側發展區的觀念資料來源：鄭晉昌（2002: 173）。. 總而言之，建構論的認知發展研究乃是脫離行為學派而導向個體內在深層思維活動的探究，正如 Confrey（1991）所指出：建構論對於知識建構的定義乃是基於 Piaget 的心智適應的原理，是一種個人與環境境互動的建構歷程。Piaget 所闡釋的認知結構或基模的理論，正是建構教學理念描述個體知識建構的內在運思活動之最佳寫照。然而另一方面，維高斯基則從社會文化的層面出發，強調人際間的互動及文化工具（語言或符號）的使用，也為建構教學理念闡釋個體的知識建構提供了另一方面的重要基礎。 (二)建造論的理論與教學應用 1.建造論的意涵建造論是由 Papert 所提出的學習理論，它是 Papert 延續修正 Piaget 的建構論而提出的，此理論特別強調學習者必須有意識的從事某項公開事務的建造。因此，建造論特 28.

(40) 別強調：1.學習是主動的歷程，知識不是自然獲得的而是製造出來的，也就是學習者從經驗中主動建構知識；2.當學習者熱衷於對個人具有意義的事物時，他對新知識的建構是特別有效率。其中，第一項觀點是建立於 Piaget 的建構論之上，而 Paptert 加以擴充而成為建造論（Resnick，1996）。建造論的基本理念是「從做中學」，強調學習者要從事創作外在的或可與人共享的作品。學習者所從事的活動並非都可以算是學習的活動，最重要的是此項活動要具備豐富的學習內容（learning-richness）的本質。學習者在從事建構活動之時，可以隨時參照其成果的進展而獲得靈感與引導，並可以更具體地去操作此項實物。透過這項逐漸成形的作品，創作者可以指著某實質的一部份回溯其過去的思考，並規劃出未來的活動。此外，在設計的過程中，學習者除了規劃之外，更可藉實際動手做去測試其設計過程中的創意。在學習者的作品發展過程中，他會不斷的修改，甚至推翻原有的想法，而非只是執行公式化的程序（Roth， 1998）。再者，由於電腦科技高度的發展，Papert（1988）所提的建造論除強調「從做中學」的觀念外，並且認為「形式運思」的思考風格不一定優於「具體運思」的思考風格，因而提出認識多元論的主張，強調在具體的操作過程中，也可以相同的學習效果（吳志緯，2002）。因此，Papert 所提出的建造論是建立於兩個不同的建構（construction）觀念：一是學習是主動的建構新知識，而不是被動的接受；二是透過對事物的操弄，並且進一步的展現、發展，或與. 29.

(41) 人分享而達到個人有意義化的建構學習（Papert & Harel， 1991）。McGrath（2000）認為：Papert 所提的建造論是結合 Piaget 的建構論與 Lego 組件的操作而成的。換句話說， Papert 的建造論是涵蓋 Piaget 的建構論，再加上能夠讓學習者主動操作的實物（如 Logo 程式，或 LEGO 積木）。 Papert 和 Harel（1991）指出建構論與建造論的差異在於：建構論認為知識是由學習者建構，而非教師所提供；建造論認為精進的創意通常會發生在學習者投入某些事物的建造、或與他人分享經驗時。建造論也支持建構論的觀點：學習者是一個主動的知識建構者，然而也強調在外在作品的建造，因這樣可讓學習者分享彼此間的創意。雖然沒有外在作品的創作，學習者仍然可以建構且表達知識，但有更多的證據顯示藉由外在作品的創作，學習者可以有更互動，以及分享他們所瞭解的事物及想法。 2.建造論的教學應用建造論在教育上兼具有學習理論與學習策略的特性，它建立於 Piaget 的建構論。建造論認為知識不是簡單地由教師傳達給學生們，而是學習者主動的心智建構，學習者不僅是獲取創意（ideas）而且是開創出自己的創意（Paper， 1993）。因此，建造論主張：應該讓學習者主動地參與一些外在作品的創作，同時讓他們有機會表達自己的看法，及與他人分享想法，如此新的創意極有可能會被創造出來。因此，在以建造論為基礎的學習環境中，教師所扮演的角色是協助者的身分，來指引學習者依其學習途徑進行學習活動；而學習者必須完成指定的作業以達成教學目 30.

(42) 標，如此他們可以探究、產生、解決問題。所以，基於建造論所建置的學習環境必須包含下列要素（Han & Bhattacharya，2001）： (1)陳述具有發展可能的評分檢核表（rubrics）。 (2)解說作業的對談過程。 (3)探究在完成作業過程中所用到的多樣化策略。 (4)學習者彼此間的詢問、學習討論。 (5)完成作品的展現。 (6)讓創意得以修正與發展的專案（project）。 (7)學習者間的合作（collaboration）。 (8)學習者能與外面世界的技術專家一起做事。 (9)學習者能從事真實世界的工作。換言之，以建造論為主的學習環境，一開始就設定課程／單元目標與期望是重要的，如此學習者會清楚瞭解他們試著要獲得的內容及表現的程度。而多樣的策略就是允許學習者利用不同的方法，以解決他們所遭遇的問題；藉由展現作品及學習的討論結果，學習者可獲得回饋而來修正他們的計畫或作品；與真實世界有關的應用，可讓學習者真正學到在有意義情境（meaningful context）中所發生事物的處理程序。在教室的教學情境中，建造論能被落實在兩種教學模式（Han & Bhattacharya，2001）：(1)設計式學習模式（learning by design，簡稱 LBD）；(2)專案式學習模式（project-based learning，簡稱 PBL）。因為此兩者同樣受到建造論的理論與策略的導引，因此它們彼此間有許多共同的特性，即兩. 31.

(43) 種教學模式皆是以學生為中心的學習環境，學習者被賦予更多的學習責任，同時學習者有更多機會參與對他們有意義的真實世界中的工作。然而，此兩者不同之處在於參與者被期望完成作業的類型。在 LBD 中，參與者被期待完成一個事先有選定觀眾的作業，而這觀眾可能是同儕、老師、或家長，所以作品可能是一個人可完成的創作，或者是必須小組共同合作的作品；而在 PBL 中，作業是一個需要長期完成的專案，或者必須與其他人共同合作的作品，但它是不需要設計出一個有預設觀眾的學習環境。三、建造論的教學模式研究者將針對上述建造論的教學應用內容，進一步再探討建造論的教學模式－設計式學習模式（簡稱 LBD）、專案式學習模式（簡稱 PBL），茲將兩者教學模式的意涵與目標、學習環境的設計要領、教學策略與範例分別敘述如下： (一)設計式學習模式 1.LBD 的意涵與目標 LBD 的理論基礎源自於建造論，它強調學習的價值在於藉由產生、規劃工作時程，或者投入其他類型的設計工作而達成。設計的過程會產生一個豐富的學習情境（context），因此 LBD 的價值在於學習的過程及其成果、作品。再者，LBD 的本質在於意義的建構，所以學習者創作出的物品、作品即代表他的學習成果，而這學習成果必須對他是有意義的。. 32.