創意積木於青少年節能減碳教育推廣之研究

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工程科技與教育學刊第九卷第四期民國一○一年十二月第 510～517 頁

創意積木於青少年節能減碳教育推廣之研究

黃文良1_、陳冠寧1_、葉增雄1_、王貳瑞2 1_{國立高雄應用科技大學電機工程系} 2_{國立屏東科技大學工業管理系} E-mail：bwh@kuas.edu.tw

摘要

本文針對節能減碳教育議題深入探討，研擬創意積木輔助教學活動設計，目的希望使用新穎具有創意的教學模式，讓學生寓教於樂可以輕鬆自在地學習，從中獲得正確的節能減碳觀念。文中開發出許多具有創意的積木輔助教具及相關教學活動教案，對於國內學校日益重視的節能減碳教育工作，可提供教師實質的教學參考。關鍵詞：能源教育、節能減碳教育、創意積木、LEGO、做中學

1. 前言

這幾年經由世界各國許多單位、組織、媒體的大力報導與呼籲之下，全球暖化與氣候變遷已是現今國際關注的二個重大議題。由各國頂尖科學家組成之聯合國政府間氣候變遷問題小組（Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC）[1]在 1990、1995、2001 及 2007 年分別召開會議，其中第四次「氣候變遷評估報告」內容中，特別指出人類使用化石燃料所排放的溫室氣體如二氧化碳等，是造成全球暖化的主要原因。另外，前美國副總統高爾[2]所參與製作的氣候變遷紀錄片「不願面對的真相」（An Inconvenient Truth），亦清楚說明工業化對全球暖化與人類生存的影響，其與 IPCC 共同獲得 2007 年的諾貝爾和平獎，理由是「喚醒了人們對由氣候變遷所帶來的危機意識」。此外，世界各國媒體開始關注氣候變遷現象，多方報導世界各地的異常氣候以及有關南極冰棚融化之現象，讓此議題開始廣為一般民眾所知，而人們也因為受到異常氣候的劇烈天災影響，生命與財產飽受損害及威脅，更間接地讓此議題快速加溫。目前世界各國已逐漸將全球暖化及氣候變遷議題的重要性，提升至國家安全層級，因此節約能源、發展再生能源及減少二氧化碳排放量等工作，已經不是「要不要做」的問題，而是「何時開始才不會太遲」的議題。我國順應國際情勢，於 2008 年行政院核定通過永續能源政策綱領，推動淨源節流政策；並於同年 9 月通過節能減碳行動方案，開始大力宣導「節能減碳」政策。從此與其相關之人、事、物，在短時間內即如雨後春筍般的出現，不管是節能減碳無悔十大宣言、節能減碳達人或是節能減碳的產品，一下子似乎所有東西都與節能減碳相關。行政院隨後成立節能減碳推動會[3]，其中下設節能減碳教育組，由教育部負責推動，因此節能減碳之風開始吹進校園，各級學校紛紛重視節能減碳教育及相關活動，瞬時之間國內節能減碳已經成為全民運動。節能減碳風氣來的如此迅速，我國民眾似乎理所當然地接受此一新的能源政策，但對此名詞意涵及具體行動，大多數僅知其中大概，至於詳細內容卻難說個明白。對於節能減碳教育的內容，多數教師普遍還以為是能源教育或環境教育之延伸課題。一般民眾觀念不甚清楚，因此需要廣加宣導，至於學校教育單位更需有積極作為，將此議題融入既有課程之中。其中青少年時期為培養觀念、態度及行為的最佳教育階段，因此是推廣節能減碳教育的理想實施階段。不過由於我國國情極為注重升學，關於正規學業外的教學活動缺乏重視，一些節能減碳相關的教學活動設計寥寥無幾，無法提供相關資料給有興趣的教師作為教學參考。

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創意積木於青少年節能減碳教育推廣之研究 511 有鑑於此，本研究針對節能減碳教育之內涵做一深入探討，試圖由青少年熟悉的創意積木玩具延伸思考，設計符合節能減碳教育推廣之教學活動教案，並實際至國中小學推廣測試，一方面希望藉由本研究呼籲學校及教師重視節能減碳教育，另方面期能做為實際教學活動之參考範例。

2. 青少年節能減碳教學活動設計

節能減碳教育的內涵應以能源教育之節約能源理念，加上環境教育的愛護地球思維，此外為了符合解決全球暖化核心問題，應加強對於「二氧化碳與碳足跡」、「全球暖化所造成的生態衝擊」以及「節約能源的方法與技術」等項目特別加以說明。因此，節能減碳教育的內涵應該包含：全球暖化之現象及防範、能源基礎、節能方法與技術、低碳生活、綠色能源、碳足跡、及永續地球等議題。節能減碳教育的目標，主要促使人們認識全球暖化的現象，體認其對人類社會與自然生態威脅之迫切性與嚴重性，並提供有關能源節約及減少碳排放的知識與技術，期使人們取得共識及為減緩全球暖化盡一份心力，以維護地球之氣候及生態平衡。本文針對青少年節能減碳教育的範疇，特別設計出積木輔助教學活動，此教學活動是以創意積木為主要教學工具，利用積木的高可塑性，製作出各種不同之教具，讓一些抽象之節能減碳教學觀念，可藉由創意積木教具讓學生明白的更透徹。活動內容分成老師講解與學生實作兩個部分。老師講解的部分是以做好的積木教具來做解說，依照不同的教具可以做不同的觀念說明。學生實作的部分則是讓學生分組，並給予分配好之積木材料，讓學生依照說明書來製作指定的項目，完成後再進行對應觀念之說明。例如我們可以利用積木教具來做基礎觀念的強化教學，像是介紹能量、能源比較抽象或不容易看到的觀念，針對能量轉換進一步解說，也可以解釋電能如何地產生，並說明講解簡單的機械結構。本文強調之輔助教學活動是依據杜威做中學的原理，讓學生在動手製作的過程中學習主題觀念，其特色是積木的組裝具有很大的靈活性，可以製作出非常多種的教具，並可讓學生盡情發揮創意，而且由於教具看的到、摸的到，也可以實際動作，因而大幅地增添學生的學習興趣。設計製作一個良好的教學活動並不簡單，其良窳程度通常需要衡量參考許多因素，以下列出流程並說明如下： 1. 選訂教學主題 首先決定教學的內容方向，然後訂出單元主題，內容部份可分成多個小主題，但是要考量彼此的關連性，才能讓學生連貫地學習，並且要斟酌單元內容的份量，才不致於造成授課時間不足的現象。 2. 訂定教學目標 決定教學內容方向後，依照內容訂定出該單元之教學目標，訂定時要考量預設對象的年級程度，避免無法達成實際教學。設定教學目標後，教師對於該單元教學重點將會一目了然，且製作成單元教案時，可作為其他老師的參考。 3. 設計積木教具 根據單元教學主題，設計對應的積木教具，輔助教學活動進行。設計積木教具時，避免過於龐大、複雜，造成學生組裝不易。對於比較複雜的教具，則可考慮當作教師示範教學使用，提供教學輔助加深學習印象。

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黃文良、陳冠寧、葉增雄、王貳瑞 512 4. 規劃競賽活動 針對不同的單元積木教具，可規劃出不同的比賽活動，目的是在競賽過程中，讓學生學到不同的知識，增加學習的趣味性及多元性。規劃比賽活動時，可以依照單元的教學目標，進行活動設計。活動規劃時要注意避免準備過程複雜而不易執行的活動，盡量以簡單、有趣的方式作為設計方向。另外，比賽活動盡量設計成表格紀錄之方式，方便活動進行及容易掌握時間。例如，辦理太陽能車的競賽活動，若要同時一起比賽，則因各組完成組裝時間可能不同，將造成比賽執行的困難；若改為記錄各組於固定距離的耗費時間方式，則先組裝完成之組別即可先行測量，並不會影響整個活動的進行。 5. 製作補充教材 以單元主題範圍尋找相關資料，並製作成多媒體教學投影片，可作為該單元的補充教材。由於積木呈現的知識內容比較有限，故利用預先製作之補充教材輔助教學，可強化課程相關知識傳授。此部份需要注意的是，教材製作盡量要以該單元主題為中心，學生學習印象會比較清楚。 6. 設計學習評量 完成一個教學過程後，透過回饋機制方可知道學習成效，並作為教學方法之改進與修正，此回饋機制即學習評量。學習評量設計可分為兩類，學生部份係針對單元之重要觀念作測驗，確認學生有無掌握該單元之重點；另一為教師部份針對該單元或教學模式之評量，因此種教學模式相當新穎，希望藉由評量進一步明白學生對該課程的接受程度，及作為將來是否繼續施行之參考。 7. 實際施行 透過課程的實際執行，可以檢視出該單元教案的問題所在，不管是課程份量或是活動安排恰當與否，皆可經由實際教學獲得驗證，並作為修正單元教案之重要依據。 8. 檢討及修正 經過實際執行之後，將執行教學活動所遇到的問題彙整，並列出相關解決方案，然後再進行單元教案內容之修整。 9. 編撰正式單元教案 經過實測且修正後之教案，即可將其正式編撰成一完整單元，日後如要上相同課程，或是其他教師要執行此課程時，即可參照正式單元教案來執行。在編撰正式單元教案時，需要將教學內容詳細描述及解說，像是除了原本的單元主題與教學目標之外，單元之主要觀念及活動進行方式均需詳細說明，另外，關於積木教具則需要列出材料清單以及組裝步驟等。

3. 創意積木之教學應用

坊間有許多積木商品曾經伴隨許多人走過孩童快樂時光，傳統木製積木屬於建構式玩具，而創意積木則屬於組合式玩具。二者不同之處在於前者是透過堆疊、搭蓋、建構等遊戲方式，在技巧上著重積木平衡，讓孩童透過抓、握、拍、扔等動作來訓練肢體協調能力；至於組合式積木則除了堆疊、搭蓋及建構等方式相同以外，因積木之間的組裝，需要對準並出力才可以結合，故可更容易增加孩童的肢體協調性，此外組合式積木在創意的表現上也較建構式積木容易發揮，是一種很適合遊樂及學習的玩具。文中採用的創意積木是知名 LEGO 公司[4]產品，該公司起初只是單純提供孩童堆疊組合的積木玩具而已，但後來推出有別於傳統四方形的積木，出現齒輪、轉軸、輪胎、鏈條、連接桿等工程結構的積木，甚至還開發出馬達、電線、電燈、太陽能電池等特殊組件，結果讓 LEGO 積木的變化性及教育性大幅度提升，

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創意積木於青少年節能減碳教育推廣之研究 517 圖 3 積木教學推廣成果一圖 4 積木教學推廣成果二

5. 結論

本研究針對青少年節能減碳教育，提供極富創意之積木輔助教學活動，目的是希望利用有別於傳統的教學模式，讓學生以更輕鬆且主動的方式學習，可迅速地獲得正確節能減碳基礎觀念。根據本研究成果，作出以下幾點重要的結論： 1. 節能減碳教育風氣方興未艾，國內教育學者需要集思廣益，釐清教學重點並且及早投入相關教學活動設計，俾能順應國際情勢及跟上教育潮流。 2. 本文率先應用創意積木於青少年節能減碳教育，經由實際教學後證明此模式具有優良之教學成效，尤其是將積木輔助教具使用於基礎能量與能源觀念方面，其教學效果更優於傳統教學模式。 3. 研究中曾多次至國中小學實施，教學活動經驗將可在其他學校推廣節能減碳教育時做為改進參考。

參考資料

[1] Intergovernmental Panel on Climate Change, http://www.ipcc.ch/, 2010

[2] Al Gore 原著，張瓊懿、欒欣譯，不願面對的真相，商周，2007

[3] 經濟部能源局節能減碳推動會，http://www.moeaboe.gov.tw/Policy/ReduceCO2Emission/default.html，2010 [4] LEGO education, http://education.lego.com/, 2010

[5] 施能木，樂高組件對國小學童學習生活科技課程簡單機械單元之影響研究，生活科技教育，42 卷 2 期，3-26 頁， 2009

[6] Hansen M. W., The Lego business model, Keynote Speech for the IDC07, Interaction design and children, June 6-8, DK, Aalborg, 2007.