國小高年級創造性問題解決教學活動設計

國小高年級創造性問題解決教學活動設計∼

以「自製簡易樂器」為例

翁昇宏 國立高雄師範大學工業科技教育所研究生 壹、 前言 生活科技課程的主要課程目標在培養科技知能、科技素養，以增進學生在問 題解決和創造思考的能力。教師的教學活動應運用各種教學策略和適當的教學方 法，以提升學生對科技學習的興趣。且教學應以學生活動為主體，引導學生依問 題解決流程進行設計與製作專題 (教育部，2000)。創造性問題解決策略為主的教 學，主要在培養學生循問題解決的程序，並發揮創意有效解決所遭遇到的問題。 本教學活動設計即學生經由觀察與實驗操作，了解聲音是由物體振動產生， 並從自行設計實驗的過程與結果中，來思考何種物質可以傳播聲音。經由自製簡 易樂器的方式，除了培養動手做的能力，還可以了解樂器各有不同的特色，及探 究音量大小與音調高低的決定因素。在了解聲音的變化的原理後，即可融入「設 計與製作」的歷程，此單元活動實施對象設定為國小高年級學生，引用創造性問 題解決教學模式實施教學。實施過程中希望能讓學生了解樂器發生的原理、建立 學生實際操作的能力、同儕間的合作學習、問題解決的能力及激發出生活中的創 意，擴充學生的生活經驗。 貳、 創造性問題解決教學模式 創造性問題解決（CPS）的發展歷程，雖然每位學者對創造思考歷程的階段 定義有所不同，但其實發展的過程卻很相似。它的發展肇始於 Alex Osborn與 Sidney Parnes 的發起， Osborn 在 1963 年《應用想像力》（Applied Imagination） 一書中提倡運用個人的創造力，認為創造力是可以經由訓練而提升盪，且主張運 用腦力激術來進行自由聯想，對任何想像並不給予評論，進而尋求多種可能的解 決方法。Parnes是發展自Osborn所倡導的腦力激盪法（brainstorm），其教學模式如

下圖所示： 創造性思考的兩種思考模式為擴散性思考（Divergent Thinking）和聚歛性思 考（Convergent Thinking），由此圖可看出問題解決的各步驟中，是以有系統的方 法，運用循序漸進地經歷六個步驟，然後找出解決的方案。這個教學模式強調創 造性思考，也就是說教師藉由課程和活動，提供創造性的環境，以激發學生的創 造性思考能力，表現出創造的行為，以增進其創造力的教學模式。 創造性問題解決（CPS）的六個步驟分述如下： 1. 發現困惑（Mess-finding）：從紊亂的事實中客觀審視、分析並呈現 問題。 2. 發現資料（Data- finding）：蒐集、整理相關資料。 3. 發現問題（Problem- finding）：思考可能的問題，並界定問題。 4. 發現構想（Idea- finding ）：利用擴散思考和聚歛思考，儘量提出可 能的解決方案。 5. 發現解答（Solution- finding）：客觀評量各個解決方案，並選出最可 性 發現 困惑 發現 資料 或 或 行 動 步 驟 聚 歛 擴 性 散 圖 1 Parnes 的創造性問題解決（CPS）教學模式 (引自陳龍安，1995) 發現 問題 發現 構想 發現 解答 尋求 接受 計 畫 新 的 挑 戰

6. 尋求接受（Acceptance- finding）：針對所選取的最佳方案，思考擬 定實施計畫，作為行動的依據。 創造性問題解決（CPS）的分階段解題模式，其最大的特色，是解決問題的 過程中每一階段都先有擴散性思考，再有聚斂性思考，是一種具目標導向的循環 過程，相當適合用來解決開放性的問題，以解決實際生活中各種問題。創造性問 題解決（CPS）的步驟按部就班、循序漸進，最終的目標是要達成「創意解決問 題及生活的挑戰」，讓學生能在生活中運用 CPS 的方法，正確的解決各種與生活 上相關的問題，建立解決問題的態度與自信心，進而影響週遭的人，讓大家做起 事來更有效率。 參、 創造性問題解決教學在國小生活科技之教學設計 一、單元名稱：自製簡易樂器 二、教學對象：國小五年級學生 三、授課時數：360分鐘（9節課） 四、教學單元目標 （一） 認識樂器各構造的功能，並能畫出樂器的構造簡圖。 （二） 知道樂器上有哪些構造和聲音的變化有關。 （三） 能將樂器簡化的想法，畫成自製簡易樂器的設計圖。 （四） 會根據簡易樂器設計圖，規劃製作程序並安排製作方法，完成簡易 樂器。 （五） 能將所學知識應用於生活中，以解決問題。 （六） 能夠養成分工合作的態度，並夠尊重別人的想法。 五、相關原理 樂器發出聲音的三大要素： （一） 響度：聲音的大小稱為「響度」，響度與物體的振幅，以及聽者和 振動的物體的距離有關；聲音的強弱用分貝來表示。

（二） 音調：聲音的高低稱為「音調」，物體每一秒振幅的次數稱為「頻 率」，頻率高表示音調也高，頻率低表示音調也低。 （三） 音色：各種樂器、東西所發出的聲音都不太一樣，每個人說話或唱 歌的聲音也不太一樣，這稱為「音色」不同。因為每種東西的質地、 構造不同，共鳴箱也不同，所以產生的音質也不相同；人的聲帶粗 細厚薄不同，頭腔、胸腔、腹腔的大小、形狀也不同，所以產生的 共鳴效果各異，因此每個人的聲音都不太一樣。 六、教學活動準備 （一）教師部分： 1. 蒐集相關樂器圖片、音樂、樂器及網頁資料。 2. 設計相關問題、學習單及記錄單 3. 運用合作學習，以3-6人為一組，進行小組合作學習。 4. 教師熟悉創造性問題解決教學模式，運用腦力激盪法提升學生創 意展現。 （二）學生部分： 1. 蒐集樂器相關圖片及樂器資料 2. 材料：準備吸管、寶特瓶、試管、玻璃瓶、厚紙板、玻璃杯、紙 盒、竹筷、棉線、氣球、鐵罐、釣魚線、鐵釘、橡皮筋。 3. 工具：剪刀、美工刀、透明膠帶、雙面膠、鐵鎚。 七、教學活動流程 節次 分鐘 教學活動要點 CPS教學策略 1 40 物體發出聲音的原因 發現困惑（Mess-finding） 2、3 40 認識樂器各構造的功能 發現資料（Data- finding） 4 40 樂器發聲部位及音色探索 發現問題（Problem- finding） 5、6 80 簡易樂器設計 發現構想（Idea- finding ）

7、8 80 簡易樂器製作 發現解答（Solution- finding） 9 40 簡易樂器大挑戰 尋求接受（Acceptance- finding） 八、教學活動設計 教學主題 自製簡易樂器 學習對象 國小五年級 學習領域 自然與生活科技 評量方式 發表、觀察、實作、學習 單 學習時間 9節 學習 目標 一、認識樂器各構造的功能，並能畫出樂器的構造簡圖。 二、知道樂器上有哪些構造和聲音的變化有關。 三、能將樂器簡化的想法，畫成自製簡易樂器的設計圖。 四、會根據簡易樂器設計圖，規劃製作程序並安排製作方法，完成簡 易樂器。 五、能將所學知識應用於生活中，以解決問題。 六、能夠養成分工合作的態度，並夠尊重別人的想法。 能力指標 【自然與生活科技】 1-3-1-1 能依規畫的實驗步驟來執行操作。 1-3-3-1 實驗時確認相關的變因，做操控運作。 1-3-4-1 能由各不同來源的資料，整理出一個整體性的看法。 1-3-4-3 由資料顯示的相關，推測其背後可能的因果關係。 1-3-4-4 由實驗的結果，獲得研判的論點。 1-3-5-4 願意與同儕相互溝通，共享活動的樂趣。 1-3-5-5 傾聽別人的報告，並做適當的回應。 【資訊教育】 2-2-2 了解電腦教室(或教室電腦)的使用規範；熟悉視窗環境軟體的 操作、磁碟工具程式的使用、電腦檔案的管理、以及電腦輔 助教學應用軟體的操作等。 4-2-2 了解網路使用規範。 4-2-3 會網路基本操作(包括 BBS,e-mail,www、ftp)。 5-3-1 能找到合適的網站資源、圖書館資源，會檔案傳輸。

相對應 能力指 標 活動 主題 (教學階段) 階段目標 教學活動 教學資源 節數 教學策 略 【自 然】 1-3-1-1 1-3-5-4 1-3-5-5 一 【 發 現 困 惑】 能運用腦力 激盪原則來 思考問題， 解決所欲到 的問題 1.教師展示各種不同的樂 器，並聆聽 CD 唱片之樂 器演奏之聲音，請學生思 考同的樂器為何要如此設 計。（擴散性思考） 2. 運用腦力激盪法，各組 討論出「樂器」應具有之 特點。 3.共同討論發現困境的內 容及感受到的挑戰。 4.討論結果發表。（聚歛 性思考） 1. 不 同 發 音 構 造 之 樂器 2. 樂 器 聲 音之CD唱 片 3. CPS 學 習 單一 1 CPS1 腦力激 盪 法 【自 然】 1-3-5-4 1-3-5-5 【資 訊】 2-2-2 4-2-2 4-2-3 5-3-1 認 識 樂 器 的 聲 音 及 構造 二 【 發 現 資 料】 藉由網路及 圖書館資料 了解樂器的 構造及功能 1.教師指導學生上網及圖 書館資料蒐集的技巧。 2.欣賞各組蒐集的相關圖 片資料。（擴散性思考） 3.各組資料彙整報告。（聚 歛性思考） 1. 網 際 網 路 2.圖書館 3. CPS 學 習 單二 2 CPS2

【自 然】 1-3-1-1 1-3-4-1 1-3-4-3 樂 器 發 聲 部 位 及 音 色 探 索 三 【 發 現 問 題】 能透過樂器 或圖片觀察 樂器發聲的 原理 1.欣賞各類樂器相關圖片 資料。 2.學生觀察後提出樂器發 出聲音的必要條件及其音 色的差異。（擴散性思考） 3.各組討論出製作樂器的 主題，並報告其結論。（聚 歛性思考） 1.樂器、圖 片 2.CPS 學 習單三 1 CPS3 【自 然】 1-3-1-1 1-3-5-4 1-3-5-5 簡 易 樂 器 設計 四 【 發 現 構 想】 將所想到的 「自製簡易 樂器」構想 畫出設計圖 1.自製簡易樂器介紹（附 件2） 2.請學生思考並畫出具創 意的設計圖。（擴散性思 考） 3.請學生討論彙整，並應 用於該組的自製簡易樂 器。（聚歛性思考） 1.附件 2 之 自 製 簡 易 樂器介紹 2. CPS 學 習單四 2 CPS4 【自 然】 1-3-1-1 1-3-3-1 1-3-5-4 1-3-5-5 簡 易 樂 器 製作 五 【 發 現 解 答】 依據設計圖 製作簡易樂 器並操作修 正 1.利用材料、工具製作簡 易樂器。 2.各組依照樂器發聲的效 果討論修改的方式。（擴散 性思考） 3.各組討論，依結果修正 樂器。（聚歛性思考） 1. CPS 學 習單五 2 CPS5

【自 然】 1-3-1-1 1-3-3-1 1-3-4-4 1-3-5-4 1-3-5-5 簡 易 樂 器 大 挑 戰 六 【 尋 求 接 受】 能欣賞並參 考別組作品 的優點 1.進行各組樂器評比。 2.各組討論參賽樂器的優 缺點。（擴散性思考） 3.各組依討論結果再次修 正。（聚歛性思考） 1. CPS 學 習單六 1 CPS6 肆、 評量方法 一、 教師評鑑表： 單 元 名 稱 自製簡易樂器 班級： 座號： 姓名： 評 分 項 目 得 分 1.是否專心聆聽及積極參與討論 10％ 2.是否能與組員分工合作完成任務 10％ 3.是否瞭解物體發出聲音的原因 10％ 4.認識樂器各構造的功能 10％ 5.樂器發音部位及音色探索 20％ 6.是否能完成簡易樂器設計圖 10％ 7.是否能根據樂器設計圖完成簡易樂器製作 20％ 8.是否能於檢討後修正樂器 10％ 總分 100％

二、 配合創造性問題解決教學編製以下的學習單，記錄學生的學習過程： (附件1) 學習單名稱 評分重點 1. CPS學習單一--CPS-1. 發現困惑 詳實記錄各樂器的特點，並能提出較佳的困惑點 2. CPS學習單二--CPS-2. 發現資料 利用網際網路、圖書館資料等蒐集資料之呈現 3. CPS學習單三--CPS-3. 發現問題 針對所蒐集到的資料，提出需要解決的問題，並討 論出問題的主題 4. CPS學習單四--CPS-4. 發現構想 簡易樂器設計圖具創意 5. CPS學習單五--CPS-5. 發現解答 製作簡易樂器的過程及樂器的效果、討論、修改 6. CPS學習單六--CPS-6. 尋求接受 根據自己的簡易樂器，再觀摩其他組的作品，設計 出最佳自製簡易樂器設計圖 7. 「自製簡易樂器」自 我評量表 詳實記錄自我的學習過程及感想 伍、 教學建議事項 （一）學生使用工具時須注意操作安全。 （二）在教學過程中，宜多讓學生腦力激盪激發出創意的想法，因此在節 數安排上盡量充裕，讓學生有充分的時間思考，避免匆促而無法達 到預期的效果。 （三）各分組討論時，老師要注意各組學生的反應，注意每位學生是否都 能充分參與討論，並且給予適當的方向引導。

（四）在學生設計與製作簡易樂器的過程當中，以學生為本位，教師只是 整個活動輔助角色。而教師應視情況予以協助，並鼓勵其繼續思考， 盡量不要直接告訴他應該怎麼做，而是使用腦力激盪及合作學習的 方式，來讓孩子們思考如何解決所面臨的問題。 （五）為了激發出學生的創意，老師需營造輕鬆、有趣、活潑與互動佳的 教學情境。因此，老師要多給學生肯定與讚美，用鼓勵代替責罰， 並靈活運用比賽及獎勵的方式給予孩子正增強。 （六）設計製作簡易樂器時，如果缺乏科學原理的依據，很容易被轉化成 美勞課程。因此，教師一定要強調樂器發聲的原理。 （七）注重擴散性思考和聚斂性思考能力的訓練，激發學生創造思考的能 力，讓學生小組合作的腦力激盪方式，提出不同的見解與創意來解 決問題。 （八）因為教學的時間有限，老師可於上課前提供學生相關網站相站、書 籍資料，使學生於上課前閱讀相關資料，對主題也有更多的了解並 進入狀況。 陸、 結論 學校教育要能從教學中透過思考、討論來培養學生創造思考、解決問題的能 力(林美嬌，2005)。而創造性問題解決教學單元在課程的活動設計非常注重創造 力的培養，並提供學生問題解決的機會，讓學生能在課堂中充分體會手腦並用的 樂趣，對於提高學生創造力及問題解決態度有良好的效果。因此，身為教育工作 者的我們，必須時時接受創意的新知，創設有利於學生的學習環境，注重發散思 維能力的培養，培養學生創造力的人格，鼓勵學生與有創造力的人接觸，在學習 的過程中得到最大的助益。

參考資料 教育部（2000）。國民教育九年一貫課程綱要，「自然與生活科技」課程綱要。 教育部編印。 湯偉君（1999）。創造性問題解決模式對國三學生科學學習的影響。國立台灣師 範大學科學教育研究所碩士論文，未出版，台北市。 陳龍安（1995）。創造思考教學的理論與實際。台北：心理出版社。 林美嬌（2005）。創造性問題解決教學在國小生活科技之應用。生活科技教育月 刊，38(3)，62-79。 王美芬（2008）。自然與生活科技5下。台北：康軒文教事業。

附件 1 CPS 學習單一--CPS-1. 發現困惑 年 班 組別 姓名 樂器能發出美妙的聲音，是經過多少人精心研究，且經過長時間的修改、調 整，才能有今天的美妙樂曲。而你知道各種樂器為何要這樣設計呢？而樂器之間 又有什麼樣的共通點跟相異之處？現在讓我們一起來動動腦、發揮創意設計一個 自製的簡易樂器。 請各組合作討論，把你們所感受到在製作簡易樂器時的「問題困惑」記錄下來： 樂器的種類、發聲的部位和方式為： 請依據上表的記錄把你們所感受到的「問題困惑」記下來： 1. 2. 3. 4. 現在大家應該對「樂器」有更進一步的認識了，接著我們要從各方面來蒐集更多 的資料。請同學們到圖書館、網路等等去查閱相關資料，也可利用課餘和假日期 樂器種類 發聲方式 發聲部位 特點

CPS學習單二--CPS-2. 發現資料 年 班 組別 姓名 利用網際網路、圖書館等等方法所蒐集到有關樂器的構造及功能的資料，請 填寫在以下的表格中： 項目 樂器名稱 構造 發聲部位及 原理 造型特色 （可以用畫、剪貼） 資料來源 你覺得這些樂器中，你最喜歡、最想要學習的的樂器是哪些？ 項目 樂器名稱 喜歡的原因

CPS學習單三-- CPS-3. 發現問題 年 班 組別 姓名 我們搜尋了相當多關於樂器方面的資料之後，接下來我們就要利用這些資料 來發現問題。 請各位同學填在下列的空格中。 ◎運用我們所蒐集的資料，需要解決的問題有： 例：樂器的種類的不同，發聲的原理也不相同。 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. ◎經過分組討論後，我們發現問題的主題為：

CPS學習單三-- CPS-4. 發現構想 年 班 組別 姓名 請各組同學利用腦力激盪法，發揮最大的創意，於日常生活中隨手可得的材 料中，設計出簡易的樂器，除了畫出設計圖外並說明其特色。 項目 簡易樂器設計圖（含特色說明） 1 自製簡易樂器名稱： 特色說明： 2 自製簡易樂器名稱： 特色說明： 3 自製簡易樂器名稱： 特色說明： 4 自製簡易樂器名稱： 特色說明： 5 自製簡易樂器名稱： 特色說明：

CPS學習單三-- CPS-5. 發現解答 年 班 組別 姓名 經由簡易樂器設計圖的繪製，現在我們分組實作簡易樂器的製作，在製作的 過程、成品操作及不斷的修改後，你是否可以找出影響樂器發聲的原因，將影響 樂器發聲的原因加以評估分析，即可做出一個最佳的樂器了。 自製簡易樂器名稱：（ ） 評估分 析 影響樂器發 聲的原因 結論

CPS學習單三-- CPS-6. 尋求接受 年 班 組別 姓名 參觀及聆聽了其他組別的自製簡易樂器報告之後，請各組再次修正，並設計 出本組最佳的自製簡易樂器的設計圖，作為製作時的依據，也請詳細列出材料及 詳細做法說明。 （ ）設計圖 材料： 作法說明：

「自製簡易樂器」自我評量表 年 班 組別 姓名 自我評量 學習主題 評量項目 太棒了 再加油 不太好 物體發出聲音的原因 CPS-1. 發現困惑 1.能運用腦力激盪法，討論出 「樂器」應具有之特點。 認識樂器各構造的功能 CPS-2. 發現資料 2.善用網路及圖書館資料了解 樂器的構造及功能。 樂器發聲部位及音色探索 CPS-3. 發現問題 3.會整理並運用所蒐集的「樂 器」相關資料，決定出問題的主 題。 簡易樂器設計 CPS-4. 發現構想 4.能畫出具創意的設計圖。 5.會利用材料、工具製作簡易樂 器。 簡易樂器製作 CPS-5. 發現解答 6.能依照樂器發聲的效果討論 修改的方式。 簡易樂器大挑戰 CPS-6. 尋求接受 7.各組依討論結果再次修正，並 設計出最佳的設計圖。 8.能仔細聆聽組員的發表。 9.能踴躍發表自己的想法。 小組團隊合作 10. 對 於 別 人 的 指 正 能 虛 心 接 受。 請寫下此活動的心得與收穫（100字以上）

附件 2 自製簡易樂器介紹 自製吉他1：在鐵罐邊緣釘穿幾個小洞，用鐵絲把鐵罐綁在木 條的一端，然後在木條的另一端釘上一排釘子，最後在每根 釘子上都綁上釣魚線，線的另一端拉緊，綁在鐵罐上原先穿 好的小洞上，就完成了自製吉他，可以調整釣魚線的粗細或 鬆緊來改變音調的高低。 自製吉他2：在一塊木板上丁一個釘子，準備一條鋼絲當作 弦，將鋼絲的一端固定在釘子上，木板上放置2根短木棍讓鋼 思橫跨在上面，鋼絲另一端則懸掛一個重物，一個簡易吉他 就完成了。另外準備一根短木棍作為改變「弦」長短的工具， 用手撥動不同長短的「弦」，就會聽到高低不同的聲音。 吸管笛：拿一枝大吸管，並剪下約15公分備用；在筷子的另 一端用橡皮筋固定一團棉花，並將棉花沾濕，從吸管下端塞 入即可完成。吹奏時只需拉動竹筷，改變管內空氣柱的長度， 即可發出高低不同的聲音。 波浪鼓：準備一個小紙盒、1枝竹筷、兩個珠子及細棉線，將 兩個小珠子固定在細繩子上，並使其不會掉落，將串有珠子 的繩子另一端固定在紙盒兩側上，在紙盒底部插入竹筷後固 定，波浪鼓便完成了，轉動竹筷便可使繩子上的珠子敲擊紙 盒，而可發出如同波浪鼓的聲音。 氣球鼓：準備一個圓形開口容器和氣球，將氣球尾端剪下， 套在圓形開口容器上，並以橡皮筋綁在圓形紙筒上固定氣 球，用手輕拍鼓面或拉彈鼓面便可發出聲響。可更換不同大 小的圓形容器，使發出的聲音大小不同，改變鼓皮的鬆緊， 發出的聲音高低便不同。

紙筒琴：收集一些質地、大小相同的硬紙筒，裁成長短不同 的紙筒，再用繩子依序一個個懸吊起來。另外用一枝筷子插 上一塊軟木塞，作為敲打紙桶的鼓槌，這樣紙筒琴就完成了。 多弦琴：將一塊薄木板或硬紙板裁成三角形，把它豎立在一 個長方體的硬紙盒背面，在三角形板上的斜邊切幾個缺口， 用幾條橡皮筋繞過盒子，再分別嵌入缺口，就完成了一個簡 單的多弦琴。 試管樂器：將幾支試管排放在試管架上，試管內裝不等量的 水，向試管內吹氣，會聽到高低不同的聲音。 簡易排笛：準備大吸管數支，將吸管剪成不同的長度，用膠 帶將吸管黏接固定，再用膠泥封住管口，在吹口處吹氣，會 聽到高低不同的聲音。 吸管伸縮喇叭：把一個杯子裝八分滿的水，用一根粗吸管插 入水中，當嘴向吸管內吹氣，就會聽到聲音，若調整吸管插 入水中的深度，則會聽到高低不同的聲音。 鐵釘鋼琴：拿一塊木板，將相同的鐵釘依深淺的順序逐一釘 入木板中，使鐵釘看起來一根比一根短。另外再準備一塊小 木塊，釘上一根釘子，演奏時用這小木塊上的釘子輕敲木板 上其他幾根鐵釘，就可以聽到高低不同的聲音。