以科學遊戲—泡泡為主題之教學活動之行動研究

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國立台中教育大學科學應用與推廣學系研究所碩士論文

指導教授：許良榮博士

以科學遊戲—泡泡為主題之教學活動之

行動研究

Action Research on the Science Game

“Bubbles” as the Theme in Science

Education Activity

研究生：張東瑋撰

中華民國九十六年十月

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以科學遊戲—泡泡為主題之教學活動之行

動研究

摘要

本研究之目的為依據遊戲理論，以科學遊戲「泡泡」為中心，發展、設計以科學遊戲泡泡為主題之科學教學活動，瞭解其教學成效，並期望提升學生的科學學習興趣。本研究以行動研究的方式，解決在發展與實施科學教學活動所遭遇的問題與困難，並呈現研究者在研究中的成長歷程。本研究以台中市某國小五年級學生為研究對象，從民國九十六年一月至五月，分三階段進行研究，再依據所收集到的資料進行分析。根據研究結果，研究者發現：（一）教學活動的設計，需要蒐集相關資料與尋求專家協助，並且在循環教學的過程中解決問題，在教學現場中還要能解決即時性問題；（二）「以科學遊戲為主題之科學教學活動」能有效提供學生學習興趣；（三）學生進行「以科學遊戲為主題之科學教學活動」之後大多能達成單元目標，且有助於科學過程技能的養成。（四）研究者在進行教學活動設計與教學後，對課程設計、相關原理有更深入瞭解，研究者之教學經驗與教學技巧也能向上提昇，且在訪談過程發現雙向溝通的重要。本研究最後針對科學遊戲為主之科學教學活動之設計、實施以及未來研究方向提出具體建議。 關鍵字：科學遊戲、行動研究、自然與生活科技、泡泡

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Action Research on the Science Game

“Bubbles” as the Theme in Science

Education Activity

Abstract

The purpose of this study is to use game theory, with the science game “Bubbles” at the center, to develop and design a science teaching activity with “Bubbles” as a theme, to understand the instructional efficacy, and hopes to elevate student interest in scientific learning. This study uses the method of action research to resolve the problems and difficulties in developing and implementing science teaching activity, and manifests the growth process of the researcher in this study. This study uses fifth grade students from an elementary school in Taichung City as research subjects. There are three stages of study between January and May of 2007, and the collected data undergoes analysis. According to results of the study, the researcher finds: (1) the design of teaching activity requires the collection of related information and help from experts, solve problems in the process of cycle instruction, and solve the real time problems that arise at the teaching site; (2) “science education activity with science game as theme” can effectively provide learning interest for students; (3) after students undergo “science education activity with science game as theme” they can generally achieve targets of the unit, and this helpful for the cultivation of

techniques in the scientific process. (4) After conducting design of instructional activities and teaching, there is greater understanding for the course design and related principles; the researcher’s instructional experience and techniques can be enhanced; the importance of bilateral communication is discovered in the process of interviews. Finally, this study provide several suggestions on the design, implementation, and future research for science education activities that emphasize science game.

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中文摘要……… Ⅰ 英文摘要……… Ⅱ 目次……… Ⅲ 表次……… Ⅴ 圖次……… Ⅶ 第一章緒論……… 1 第一節研究背景與動機……… 1 第二節研究目的與待答問題……… 3 第三節名詞解釋……… 4 第四節研究範圍與限制……… 4 第二章文獻探討……… 6 第一節遊戲的理論基礎……… 6 第二節科學遊戲的特徵……… 18 第三節科學遊戲與教學……… 21 第四節泡泡的相關科學原理……… 24 第三章研究方法與設計……… 27 第一節研究方法……… 27 第二節以「科學遊戲－泡泡」為主題之科學教學活動設計歷程……… 31 第三節研究情境與研究對象……… 34

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第二節第一循環教學活動………..….. 51 第三節第二循環教學活動……… 70 第四節第三循環教學活動……… 86 第五節教師專業成長……… 98 第五章結論與建議………. 103 第一節結論………. 103 第二節建議……….…… 107 參考書目中文部分……….... 110 翻譯書籍部分……… 112 英文部分……… 112 附錄附錄一學生科學學習興趣問卷……… 115 附錄二教案檢核表……… 116 附錄三單元目標檢核表……… 119 附錄四科學過程技能檢核表……… 120 附錄五行為目標檢核表……… 121 附錄六以科學遊戲—泡泡為主題之教學活動：活動一泡泡配方… 123 附錄七以科學遊戲—泡泡為主題之教學活動：活動二泡泡膜形狀 135 附錄八以科學遊戲—泡泡為主題之教學活動：活動三二維泡泡… 146 附錄九以科學遊戲—泡泡為主題之教學活動：活動四可觸摸泡泡 159 附錄十訪談資料舉隅……… 168 附錄十一學習單舉隅……… 171 附錄十二教學活動照片舉隅……… 172

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表次

表 2.1 遊戲的古典理論……….… 10 表 2.2 Piaget 的認知發展階段與兒童遊戲呈現形態對照表….………. 12 表 2.3 遊戲的現代理論的倡導者與對遊戲角色的看法………. 14 表 2.4 Lieberman 的玩性五種構念……….…. 15 表 2.5 遊戲（play）與規則遊戲（game）的比較……….. 16 表 2.6 遊戲對學習成就的影響……….. 21 表 3.1 晤談問題……….………. 39 表 3.2 質性資料類別代碼……….………. 43 表 4.1 檢核草案的專家背景……….………. 48 表 4.2 進行教學活動的三個班級基本資料……….…………. 51 表 4.3 協同研究教師背景資料……….…………. 51 表 4.4 第一循環教學活動簡要說明……….………. 52 表 4.5 第一循環教學活動「對教學活動之態度」指標各題平均與標準差.. 59 表 4.6 第一循環教學活動「是否喜歡學習活動」指標各題平均與標準差.. 60 表 4.7 第一循環教學活動「是否遭遇學習困難」指標各題平均與標準差.. 60 表 4.8 第一循環教學活動「是否專心學習」指標各題平均與標準差…….. 61 表 4.9 第一循環教學活動「是否積極參與發表討論」指標各題平均與標準差 ……….. 62

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表 4.15 第二循環教學活動「對教學活動之態度」指標各題平均與標準差. 76 表 4.16 第二循環教學活動「是否喜歡學習活動」指標各題平均與標準差. 77 表 4.17 第二循環教學活動「是否遭遇學習困難」指標各題平均與標準差. 77 表 4.18 第二循環教學活動「是否專心學習」指標各題平均與標準差……. 78 表 4.19 第二循環教學活動「是否積極參與發表討論」指標各題平均與標準差 ……… 78 表 4.20 第二循環教學活動學生科學學習興趣問卷得分敘述統計…….….... 79 表 4.21 第二循環教學活動協同教師單元目標檢核表填答結果………. 80 表 4.22 第二循環教學活動協同教師科學過程技能檢核填答結果….……… 82 表 4.23 第二循環教學活動行為目標評量結果……….………… 83 表 4.24 第三循環教學活動教學計畫……….……… 86 表 4.25 第三循環教學活動「對教學活動之態度」指標各題平均與標準差. 89 表 4.26 第三循環教學活動「是否喜歡學習活動」指標各題平均與標準差. 90 表 4.27 第三循環教學活動「是否遭遇學習困難」指標各題平均與標準差. 90 表 4.28 第三循環教學活動「是否專心學習」指標各題平均與標準差……. 91 表 4.29 第三循環教學活動「是否積極參與發表討論」指標各題平均與標準差 ……… 92 表 4.30 第三循環教學活動學生科學學習興趣問卷得分敘述統計…….….… 92 表 4.31 第三循環教學活動協同教師單元目標檢核表填答結果……….. 93 表 4.32 第三循環教學活動協同教師科學過程技能檢核填答結果….………. 95 表 4.33 第三循環教學活動行為目標評量結果……….…………. 96 表 5.1 三次循環教學活動學習興趣問卷結果比較……….. 104

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圖次

圖 1 雙親分子與水分子造成泡泡的原理……… 24 圖 2 正方體結構的架子所形成的泡泡膜……… 25 圖 3 二維泡膜的最短路徑……… 26 圖 4 四個城市間的最短路徑連接方式……… 26 圖 5 Kemmis 和 McTaggart 螺旋狀研究模式……… 30 圖 6 課程設計與科學遊戲的對照關係……… 32 圖 7 研究流程圖……… 41 圖 8 固定式壓克力柱組……… 47 圖 9 活動式壓克力柱組……… 47 圖 10 自然與生活科技教室配置圖……… 53

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第一章緒論

九年一貫課程實施以來，賦予教師彈性教學空間，展現學校本位課程發展及教師專業自主的理念。除了教科書，教師應廣泛應用各種資源設計科學教學，以達九年一貫的課程彈性化與學校本位以及教師發展課程的理想。長久以來，也有很多專家學者，將遊戲的精神納入所設計的教學活動中，使學習者能有效的提升學習成效與學習興趣。研究者在參與由台中教育大學許良榮教授所主持「泡泡世界科普展」中發現，參與的民眾和小朋友對泡泡此一活動展現濃厚的興趣，因此研究發展以科學遊戲-泡泡為主題之教學活動。本章分四節，分別說明研究背景與動機、研究目的與待答問題、名詞解釋、研究範圍與限制。

第一節研究背景與動機

研究者在國小任教數年，發現國小學童對「遊戲」有無法言喻的喜歡。「遊戲」是大家幼時的美好經驗，喜歡遊戲乃人類的天性（徐麗雪，民 90；陳忠照，民 89；Sanders, 1996），然而在一般人的心中，遊戲卻是負面價值大於正面價值的（吳志衍、楊裕富、李傳房，民 93；詹志禹，民 86），古語亦云：「業經於勤，荒於戲」。其實，許多遊戲中包含許多可探索的科學原理，楊淑朱（民 84）也指出，從觀察兒童的遊戲行為中，也可以發現兒童在遊戲中可以學習到許多技巧及獲得許多知識。而遺憾的是，在現行的課程中，並沒有很多讓小朋友在遊戲中快樂學習的機會（吳宏達、陳淑華，2005）。蘇育任（民 82）表示，在教學的過程中，為了達成學習的最佳效果，優良的教學設計應能使學生能直接有目的的參與各項活動，在活動中產生高度的興趣。綜觀在目前所實施的課程中，低年級生活領域課程的教材中有安排科學遊戲或活動，這些科學遊戲或活動包含了許多可探索的科學原理，但在我國低年級實施這些科學遊戲的過程中，並無深入了解其科學過程及原理，大部分的目的及教學目標均只在與現象的呈現與觀察，很可惜的是，這些活動在高年級並不會再出現，例如「泡泡」這個單元，在康軒版生活課程第一冊第一單元第三課，以及南一版生活課程第一冊第一單元第三課。

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教材內容的前段，通常是以現象作為引起動機，再經由實驗操作、討論、收集資料等過程深入探討，基本上是符合「活動本位」的理念，透過實做後再引出科學概念，並學習科學方法與培養科學態度（許良榮，民 93）。為了符合「生活科技」的領域內容，各版本的教材在每一單元的後段均加入許多「科學遊戲」、「玩具製作」、「動手做」的內容，表面上看來，教材內容活潑了、有趣了，但實際上這些內容通常是課程結束前，作為「點綴」、「彈性運用」的活動，學生在學習過程中，沒有因為這些遊戲引發學習動機，而只是在主要內容的學習結束後，「為遊戲而遊戲」。甚至因為時間運用、場地等因素，這些可有可無的活動被教師省略或刪除了。潘怡吟、王美芬（民 92）指出，自然與生活科技領域的教師教學，極少使用能增加學習興趣的遊戲型態教學。也有研究顯示，教室內的遊戲被教師接受的例子並不多見（楊淑朱，民 84）。目前國內科學教育的推行中，除了學校裡的教與學，還時常舉辦科學活動與科學競賽，其中例如台灣科學教育館所舉辦的「全國中小學科學展覽」、遠哲科學教育基金會所舉辦的「科學趣味競賽」、「國際數理奧林匹亞競賽」等，這些科學活動與科學競賽辦理多年，富教育性、多樣性、趣味性，能引發學生創造力與刺激學生的學習興趣，也為國人所熟知。但是，近年來教育改革中的多元入學方式，希望在學生入學時，採認其個別學習成果，這些科學活動的參與往往是加分的重點項目（邱月良，民 92）。因此學生在參加此類活動時，其態度和觀念已變質，也無從體驗這些活動原始設計時，提升科學學習興趣、增進科學技能等等立意（林堂麗，民 92）。科學遊戲或科學活動，若能在平時的教學中實施，或許較能避免此一問題。教育部在九年一貫課程修訂目的中明白的指出，九年一貫課程釋放課程決定權與

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坊間也有許多與科學遊戲相關的書籍。研究者發現，科學遊戲書籍內容常包含步驟（文與圖）、用具、原理、照片，小朋友或使用者只要「按圖索驥」即可完成科學遊戲，而原理的部分只靠文字敘述或圖片加以輔助。若無有經驗的教學者或家長陪同操作及解說，小朋友恐怕很難了解遊戲中的科學原理。這些科學遊戲若能經過有經驗的科學教學者發展成有系統的教學計劃，在課堂中實施，也許會比直接操作科學遊戲書籍中的科學遊戲，來得更有意義。拉泡泡是許多兒童幼時美好的經驗，許多人對泡泡都有美好的記憶。但是，我們對泡泡瞭解多少呢？研究者在參與由台中教育大學許良榮教授所主持「泡泡世界科普展」中發現，參與的民眾和小朋友對活動內容都有濃厚的興趣。物理學家凱爾文爵士（Lord Kelvin, 1824-1907）曾說：「吹一個泡泡，好好觀察它。你可以用一生的力量對它進行研究，並不斷獲得物理學的知識。」( 傅宗正、陳正平，民 90）。小小一個泡泡，不僅能帶來歡樂，更可把此歡樂作為學習科學的動力。科學課程若能以遊戲為出發點，以科學遊戲為呈現科學概念的主體，探討以科學遊戲為主題的科學原理，理應更能引起學習動機，引發學習興趣，進而培養在日常生活中發現科學、研究科學的能力。因此，本研究欲以科學遊戲為起點，發展以科學遊戲－泡泡為主題之科學教學活動，探討其科學原理，並期望能提昇學生之科學學習興趣。

第二節研究目的與待答問題

遊戲是什麼？許多學者表示，很難為它下定義，也缺乏一定的共識（段慧瑩、黃馨慧，民 89；郭靜晃，民 81；潘怡吟、王美芬，民 92； Reid, 2001）。由於科學遊戲為學生帶來的歡樂與學習，仍有不少教師運用科學遊戲來進行教學（林堂麗，民 92）。國內有很多研究是把遊戲「融入」課程中，本研究則是將遊戲作為課程的主體，因此，本研究希望能透過行動研究過程，探討發展以科學遊戲—泡泡為主題之教學活動，並解決在此過程中所遇到的種種問題。基於上述之研究目的，本研究的待答問題如下：

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（一）發展以「科學遊戲－泡泡」為主題之科學活動是否會遭遇困難，應如何改善？（二）學生對「科學遊戲－泡泡」為主題之科學活動之學習興趣的反應及學習成效為何？（三）在研究過程中，研究者有何專業成長？

第三節名詞解釋

一、科學遊戲

（一）科學遊戲是在有目標的情境下，彈性規則中進行的活動。（二）科學遊戲的活動過程中，必須包含二項以上的「科學過程技能」。（三）科學遊戲的設計需包含學習者動手操作的程序。（四）科學遊戲必須能有效提高兒童學習科學興趣。（五）具明確的判斷標準以判斷科學遊戲的完成，而在標準內，接納不同的遊戲結果。

二、科學學習興趣

本研究所謂之學習興趣，是指修訂自鄭嘉裕（民 93）所開發之科學學習興趣量表（附錄一）的評量結果而言。

三、學生學習成效

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第四節研究範圍與限制

在本節中主要分兩部分說明，一為本研究的研究範圍，另為本研究的研究限制。

一、研究範圍

本研究只探討以自然與生活科技為主之科學活動，採用以遊戲為主之科學活動。本研究以研究者所任教之學校—台中市某國小作為試教的對象，由於本研究所欲進行之教學活動，是小朋友在低年級曾經經驗過的科學遊戲，在高年級時再次進行此科學遊戲時並探討其科學原理，本研究中教學活動設計即以高年級學生為對象。

二、研究限制

本研究只探討以自然與生活科技為主之科學活動，採用以遊戲為主之科學活動，研究同時是為在研究情境中促進研究者的專業成長，因此並不宜做過多的推論。另外，本研究選擇國小低年級（一、二年級）在課程中所出現的「泡泡」此遊戲，設計成適合高年級（五、六年級）使用之科學活動，並針對高年級學生進行試教活動。研究結果並不宜推論至其他年段。在教學活動設計部分，考量試教時間與場地安排，本研究設計十節課的教學活動，較適合於彈性課程中，以外加於原本課程的方式進行。其結果不宜過度推論。

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第二章文獻探討

本研究只在探討發展以科學遊戲「泡泡」為主題之教學活動，以及在此過程中所可能遭遇問題以及教師專業成長。因此，有必要闡述遊戲的理論基礎、科學遊戲的特徵，並且深入瞭解科學遊戲與教學的關聯，以及「泡泡」的相關科學原理。本章分四節，分別說明遊戲的理論基礎、科學遊戲的特徵、科學遊戲與教學、泡泡的相關科學原理。

第一節遊戲的理論基礎

一、遊戲的定義

遊戲是什麼？很難為它下定義（段慧瑩、黃馨慧，民 89；郭靜晃，民 81；潘怡吟、王美芬，民 92； Reid, 2001），關於遊戲，人們之間也很少共識（Sutton-Smith,1997）。人類不斷的進行遊戲的活動，近年來，國內的教育也有很多跟遊戲有關的口號，例如「做中學」、「遊戲中學習」等。但對於什麼是遊戲，很少有共識。潘怡吟、王美芬(民 92)曾對早期的國外教育家對於遊戲的看法作了整理與歸納： Frobel（1902）認為遊戲是是兒童自我主動的表徵，將內心世界的衝動及需要形之於外。Bruner（邵瑞珍譯，1997）認為遊戲是一種可以任意且有力表現出現時的模式，也可預習未來的實際生活。Piaget（1962）認為遊戲具有啟蒙作用，唯有將人類的智慧、思考及活動應用於遊戲中，才能瞭解遊戲的意義。Eisner（1982）認為遊戲可以讓兒童探索可能發生的經驗，是用以理解世界的途徑，是一項自然的童年活動。兒童在遊戲

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（民 92）也指出，遊戲是在自我實現，與生理和心理同時能夠滿足的過程中發生。遊戲也可以提供歡樂和祥和，能克服創傷並達成目標。由上述國內外學者所言，可以發現大部分的學者，都認為遊戲是歡樂的、可滿足的，能表現心理狀況，且具有理解現況、發展未來等特性。Freud 認為小孩的重複性（to and fro）動作就是一種遊戲，而這個遊戲至今一直重演（洪榮昭，民 94）。遊戲也可以促進兒童認知領域的發展。Piaget（1962）主張遊戲的目的，再讓兒童認識真實的世界，Vygotsky（1976）認為遊戲是促進兒童認知發展的要素，Singer 和 Singer(1990)認為遊戲對孩子有下列幾點幫助：（1）擴展語言和行動目標的連結，（2）發展一致性的目標，（3）形式事件的基模和草稿，（4）為解決問題而發展學習策略，（5）發展擴散思維的能力，（6）發展不同思維之間口語或邏輯轉會的流暢性。國內學者簡楚瑛(民 82)依據文獻資料，用三種方式來定義「遊戲」：（一）由心理特質方面來定義在心理特質方面， Piaget（1962）認為遊戲是一種行為，目的是在得到快樂，是一種無組織性的行為。Sutton-Smith（1979）則認為遊戲是一種自願參加、無目標導向的活動。另外， Garvey（1977）也認為遊戲的特性是好玩的、無外在目標的、是自願參加的。簡楚瑛（民 82）綜合上述各學者所論述，再根據個體的動機來源、目標導向、生理刺激和規則等特質，可將遊戲從一般行為中分辨出來： 1.遊戲是內在動機的行為。 2.遊戲強調手段或過程更甚於目的。 3.遊戲是種非真實性的行為。 4.遊戲行為和探索行為是有所區分的。（二）由可觀察到的行為類別來定義：遊戲可以運用特定行為標準，或直覺認同過程，由可觀察得到的行為類別，來進行區分。Piaget（1962）將遊戲行為分為三種類型：

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熟練性遊戲。這意指讓兒童練習已經存在基模中的事物。 2.表徵性遊戲：又可稱為想像性遊戲、裝扮遊戲、假裝遊戲。 3.規則性遊戲：強調共同決定規則。在活動過程中，競爭性強過彼此合作。（三）由情境方面來定義：根據會引起遊戲傾向的情境，以及會引起遊戲行為的情境來定義。近年來，有許多與遊戲相關議題的研究，對於遊戲，各專家學者仍有不同的觀點與解釋。雖然遊戲的定義多元且繁複，但經整理可以簡要地歸納，遊戲具內在心理與 外在活動的表徵，是人類生活的一部分，可以促進兒童認知發展與社會適應。

二、遊戲的理論

探究國內外相關的遊戲理論，可以讓我們更深入瞭解為什麼需要遊戲，以及更瞭解遊戲的形式與功能。根據許多研究的論述，遊戲理論目前可以分成兩大類，一為傳統理論，二為現代理論。 （一）傳統遊戲理論： 傳統遊戲理論又稱為古典遊戲理論，指的是十九世紀末、二十世紀初期時的理論。它嘗試以不同的角度來解釋遊戲存在的原因以及存在的目的。傳統遊戲理論多是以哲學式的反省為其立論基礎，而較少以實證研究來支持它的立論（簡楚瑛，民 82）。在傳統遊戲理論的派別方面，可分為四個派別：精力過剩論、放鬆和休閒論、重演論、練習論。而在這四個理論派別中，又可以再歸納分為兩類：一類為視遊戲為調整精力

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基本需要滿足之後剩餘精力的結果。小動物或小孩子不用為了生存負責任，所以精力會過盛。這些過盛的精力會從遊戲過程中疏散出來。後來學者 Spencer 提出，沒有目標引導個體能量消耗的活動就是遊戲；而有目標引導個體能量消耗的活動就是工作，而個體的能量是消耗有及沒有目標引導的活動（郭靜晃，民 86）。但是，這種理論無法解釋兒童在精疲力竭時，若再接受刺激或感到有新奇事物時，仍有想要玩遊戲的慾望。另外，精力的使用到底算不算是一種過剩的精力，與在對行為做解釋時的論點有關，有時我們解釋為好玩的行為，卻也可解釋為認真的行為。

2.放鬆及休閒論（The Relaxation and Recreation Theories of Play）：

遊戲是種休閒活動的理論，首創於十九世紀德國哲學家 Lazarus。Lazarus 認為在生活中，人會消耗腦力和身體上的能量，這會造成疲勞。人一旦脫離具有工作壓力的活動，加上充分的休息與睡眠。才能獲得個體能量上真正的恢復。因此遊戲與休閒活動，才能使個體恢復健康的功能（簡楚瑛，民 82）。 Patrick（1916）指出遊戲可以幫助個體使疲乏的心理得到鬆弛。他解釋在古老社會的工作環境需要大量的肌肉活動，例如：跑、跳、丟等活動，但是隨著環境改變，現代人工作的時候，需要高度集中注意力、具有抽象思考的能力以及需要手眼協調的精細動作能力，因此現代人比古老社會的人較容易引起工作壓力與神經失調等症狀。於是，現代人逐漸將古老社會中需要體力的勞力活動（例如釣魚和打獵），用來做運動及休閒之用，以解除這些失調的現代文明病。

3.重演論（The Recapitulation Theory of Play）：

重演論是由 Hall 和 Gulick 所倡導，他們是十九世紀達爾文學說的信徒，對 Hall

發現，胎兒的成長顯示人類由原生動物經過各個複雜的階段而成人類，兒童遊戲的階段性就是遵循人類的演進，透過遊戲，過去的動作、習慣以及精神逐漸的重演。另外 Gulick 認為現代人類的遊戲，就是早期種族或時代行為的反應。例如兒童玩水是煙先民在海邊的活動，而同儕遊戲如同原始部落民族的生活（林堂麗，民 92）。

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蔡淑苓（民 82）對於重演論也指出，在人類的歷史上大致是依序重演了動物時期（兒童爬、搖搖擺擺地走路）、野蠻時期（打獵、捉迷藏等遊戲）；遊牧時期（飼養動物）、農業時期（玩砂、挖土等遊戲）、以及部落時期（團體遊戲）。重演論的學者認為，透過遊戲，各種族有了表達的出口（簡楚瑛，民 82）。結果這些本能逐漸衰竭，因此個體可進而獲得更高、更複雜型式的行為，及現在所見成人之行為。但是重演論的學者無法解釋兒童玩太空船、坦克、雷射、手槍、超人等玩具或遊戲，這些玩物並沒有在先人的生活中出現。

4.練習論（The Practice Theory of Play）：

練習論的觀點認為遊戲是個體練習和準備未來生活所需之技能。Groos（1914）認為遊戲具有適應的功用。遊戲不只是為了消除原始本能，更是為了加強兒童日後生活所需，因此遊戲可以說是一種成人活動的練習。Groos 注意到孩童遊戲隨著發展而有所改變，實驗性的遊戲（包括知覺和動作練習的遊戲）目的在幫助自我控制的發展，社會化的遊戲（包括打架追逐、模仿家庭、社會等遊戲）目的在促進人際關係的發展。 Mcdougall 認為遊戲是由本能需求所衍生的活動，兒童藉由這種安全的方法—也就是遊戲製造練習的機會，使生活的本能更臻完善，以利成人生活所需（簡楚瑛，民 82）。郭靜晃（民 86）指出，此派所被批評的是，沒有證據顯示孩童的遊戲皆為為未來生活所準備，也沒有證據顯示兒童有遇見日後生活技能為何的能力。根據以上四個理論之重點，整理歸納成表 2.1：表 2.1 遊戲的古典理論

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傳統遊戲理論倡導者遊戲的目的缺點精力測，大人應比小孩更需要遊戲，但事實並非如此重演論 Hall/Gulick 原始本能無法解釋孩童喜歡玩機器人、太空船等跟現代科技有關之遊戲練習論 Groos/Mcdougall 為日後成人生活所需準備沒有證據顯示孩童的遊戲皆為為未來生活所準備（改自郭靜晃，民 86）透過精力過剩論、休養鬆弛論、重演論和練習論的了解，可以清楚的知道，雖然傳統遊戲理論分別以精力調整（精力過剩論、休養鬆弛論）與人類本能行為（重演論和練習論）來解釋遊戲，但是傳統遊戲理論的四個派別，都是在說明為什麼會有遊戲，以及解釋遊戲的目的是什麼。不過，依據郭靜晃（民 81）指出，傳統遊戲理論比較強調哲學思想，而較不注重實驗結果。（二）現代遊戲理論：現代遊戲理論在一九二 0 年代之後陸續被發展出來，主要包括心理分析論、認知論以及其他特定的理論。這些理論不只是在解釋為什麼人要遊戲，更嘗試定義遊戲在兒童發展中的角色，並指出遊戲在某些狀況下的前因後果（郭靜晃，民 89；詹志禹，民 86）。

1.心理分析論（The Psychoanalytical Theory）：

心理分析論最早是由 Freud 所倡導，他認為遊戲在幼兒情緒發展過程扮演著重要的角色，遊戲不僅提供給兒童一個達成願望的機會，同時，也提供給兒童克服創傷事件的方法。脫離現實的限制，可以盡情地幻想空間，在虛擬想像的世界中，個人達到

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（1）自我觀（autocosmic）：自我的遊戲從出生開始，主要是身體的遊戲，包括肢體感覺、知覺的重覆探索、發出聲音等。（2）微視觀（microcosmic）：兒童藉著玩物與玩具，以舒展個體的自我需要。（3）巨視觀（macrocosmic）：開始發生是在兒童和同儕一起玩時，經由參與社會遊戲與單獨遊戲中學習。 2.認知論（Cognitive－developmental Theory）：認知論主要由瑞士心理學家 Piaget 和蘇俄心理學家 Vygotsky 所倡導的。倡導認知論的學者強調，認知的過程是受人的遺傳與其環境互動所影響（簡楚英，民 86；張春興，民 88）。依據 Piaget 的看法，遊戲是個體對環境刺激的同化（assimilation），使現實符合自己認知基模（cognitive scheme）的方式。也就是說遊戲是發生在個體處於不平衡狀態，而且是同化作用大於調適（accommodation）作用的環境中（郭靜晃，民 86）。兒童不必刻意去學習新技巧，但是可以透過遊戲去練習並鞏固最新的技巧，進而達到熟練的程度（徐麗雪，民 90）表 2.2 顯示 Piaget 的認知發展階段與兒童遊戲的呈現形態的對照：表 2.2 Piaget 的認知發展階段與兒童遊戲呈現形態對照表項目大約的發展時期遊戲型態感覺動作期與生俱來的本能反射運動 0~1 月感覺動作/熟悉性遊戲（即練習性遊戲）

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項目大約的發展時期遊戲型態三級循環反應 12~18 月感覺動作/熟悉性遊戲（即練習性遊戲）透過心理組合以創造新的方式 18~24 月感覺動作/熟悉性遊戲（即練習性遊戲）前運思期前操作的次階段 2~7 歲想像性/裝扮遊戲（即表徵性遊戲）具體運思期具體操作的次階段 7~11 歲有規則的遊戲（即規則性遊戲）形式運思期形式運思 11~15 歲有規則的遊戲（即規則性遊戲）（詹志禹，民 86；林堂麗，民 92）簡楚瑛（民 86）指出，蘇俄心理學家 Vygotsky 相信遊戲在兒童認知發展過程中扮演更積極的角色。Vygotsky 認為在遊戲中，兒童可以透過想像實現現實生活所不能完成的願望。在遊戲中，幼兒能實現現實生活中所不能實現的慾望（Liao,1991）。根據他的看法，幼兒無法從事抽象思考，主要是因為物體的意義是抽象的，而意義與物體是結合在一起的。但是，當幼兒從事假裝遊戲時（make-believe play），他運用一個實物來代表其他事物（例如用一根棍子代表馬），這時，這個取代物已經將「馬」這個意義分離出來，他可以獨立的想到取代物所代表的意義。在這個觀點上，Vygotsky 正好指出在兒童的抽象思考發展中，表徵遊戲（Symbolic）扮演著關鍵性的角色。而另一位心裡學者 Brunner 則認為在遊戲中的手段與方法，比遊戲的結果來的重要。他也認為，根據認知結構，遊戲是行為變化的來源（Rubin, Fein & Vandenberg,

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法時，就表示兒童已經將這遊戲的技能，運用到日常生活裡了。也就是說，遊戲能增加兒童行為的自由度並助長其變通能力。

3.其他特定理論：

D. E. Berlyne 從生物觀點作解釋，他把遊戲、好奇、創新等行為以一個系統的觀點來討論，提出了警覺理論（Arousal Modulation Theory）。根據警覺理論，個體中的中樞神經需要適當的刺激，刺激過多則需要減少刺激，以達恆定。遊戲就是一種尋求刺激的行為，刺激不夠，警覺程度提昇，遊戲便開始。若是個體增加了刺激，警覺程度便降低，遊戲就停止了（郭靜晃，民 86）。 Bateson 的遊戲理論則是強調遊戲的溝通系統。他倡導遊戲不是在真空中發生的，遊戲的內容會受到各層面情境的影響（郭靜晃，民 86）。郭靜晃（民 89）曾整理遊戲的現代理論，其整理的內容如表 2.3：表 2.3. 遊戲的現代理論的倡導者與對遊戲角色的看法遊戲理論與倡導者遊戲對兒童發展的角色心理分析論弗洛伊德（Freud）調節受挫經驗艾瑞克森（Erikson）接觸內在的自我，以發展自我能力認知論皮亞傑（Piaget）熟練並鞏固所學的技巧維高斯基（Vygotsky）由區別意義與實物來提增想像思考布魯納級桑頓-史密斯在思考以及行為上產生變通能力

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三、遊戲的特徵

依據上前文所述，遊戲的理論及定義很多，也有很多學者投入相關領域的研究。我們也許很清楚如何玩遊戲，但很難對遊戲下定義（段慧瑩、黃馨慧，民 89；郭靜晃，民 81；潘怡吟、王美芬，民 92； Reid, 2001）。但是，我們也可從遊戲的特徵來釐清遊戲，以做為本研究的參考。鄭良儀（民 88）就指出，現有的理論同意遊戲擁有某些特性，使得遊戲與其他各種行為得以區分開來。

Rubin, Fein & Vandenberg (1983)指出遊戲與日常的生活經驗有別，它的行為通常是沒有確切目的，是內在動機引起的，且對成長有正向影響。Gross（1914）認為遊戲是兒童心靈生活的一種方式，遊戲必須經過練習，經過練習可以使潛能發揮出來。 Lieberman(1977)曾將遊戲定義為玩性（playfulness），並視身體自發性、社會自發性、認知的自發性、喜怒的控制及幽默感五種構念，是兒童藉以表現遊戲行為的人格層面，亦為遊戲的特徵。郭靜晃（民 86）將 Lieberman 的玩性五種構念的特徵及表現整理如表 2.4：表 2.4 Lieberman 的玩性五種構念特徵表現表現歡樂笑聲、表現快樂和享受幽默感欣賞喜劇事件、對有趣的狀況、輕微的嘲弄有所察覺身體自發性充滿活力、全部或部分身體的協調認知自發性想向、創造及思考的彈性社會自發性能力與別人相處或進出團體張武升（民 93）也指出，遊戲具有自主性、靈活性、多樣性、情境性、愉悅性、趣味性等特性，並且能在幼兒的創造力發展中發生作用。林堂麗（民 92）根據國內外

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1.遊戲無固定模式、具彈性的。不能由外在行為或字義來區分。 2.遊戲出自內在動機，所進行的活動受個體激發，無外在行為目的。 3.遊戲是重過程輕結果，因此遊戲是富於變通，而不是一成不變以追求目標行為的。 4.遊戲是自由選擇。但是當年紀漸長，這一因素就不是那麼重要。 5.遊戲具有正向的影響。通常視遊戲就是歡笑、愉悅及快樂。 6.遊戲是主動參與活動。而被動、消極或無所是事都不能算是遊戲。因此，根據上述各學者的意見，我們可以發現遊戲有幾項特徵：無固定模式、出自內在動機、重過程輕結果、自由選擇、具有歡笑及快樂等正向的影響、是主動參與的、是探索、表達及釋放內在自我的途徑。另外，遊戲一詞在英文中所對應的字詞通常有二，一為 play，另一則是 game。方永泉（民 92）指出，在中文裡，「play」比較接近「遊」，「game」比較接近「戲」，但在中文裡，遊戲一詞是兩個字連用，因此若看到「遊戲」一詞，並無法區分為遊或戲。陳淑敏（民 88）在研究中將 play 與 game 分為遊戲與規則遊戲。研究中並引述心理學家 Piaget 的看法，規則遊戲是指兒童在遊戲時依照彼此所商訂的規則進行遊戲，此種遊戲傾向於強調某種技巧，遊戲中友伴之間常是彼此競爭而非合作關係，友伴之間的交談相對也較少。然而遊戲係指遊戲時，兒童未商訂共同遵守的規則，且不強調某種技巧，遊戲時也常是合作的友伴關係，並透過交談以進行遊戲。陳淑敏（民 88）在研究中並引述 Avedon 和 Sutton-Smith 兩位學者的意見，將遊戲（play）與規則遊戲（game）加以比較。其差異性整理如表 2.5 表 2.5 遊戲（play）與規則遊戲（game）的比較

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遊戲（play）與規則遊戲（game）的在特徵上有所不同，在教學上的意義則為遊戲傾向合作學習，而規則遊戲則傾向互相競爭。但是本研究之以科學遊戲為主題之教學活動設計，所選擇的遊戲是具有科學原理，並適合學童在彈性的規則中，能有效提高兒童學習科學興趣。因此本研究之科學遊戲不侷限在界定遊戲（play）與規則遊戲（game）特徵。

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第二節科學遊戲的特徵

鄧文華（民 84）曾針對科學與遊戲之間的關係，下了一個概略的定義：「科學是一個提供人了解這個世界的遊戲。玩的時候，必須遵守一套稱之為科學方法的遊戲規則。」日本研究遊戲專家津田妍子（1999）建議科學遊戲最好不要單獨使用，可儘量和其他領域做連結以便進行。牟中原在「動手玩科學」一書的推薦序文指出，科學遊戲就是把科學活動和遊戲結合，寓教於樂，讓同學可以從遊戲中體會科學原理（蕭次融、羅芳晁、房漢彬、施建輝，民 88）。林堂麗（民 92）亦指出，科學遊戲就是希望學生可以在一邊遊戲一邊體會科學原理的過程中學習，因為在玩的同時也是在進行實驗。因此透過進行科學遊戲思考科學方法及原理，會深刻地記住科學原理，並從科學遊戲中知道更多。同時，科學遊戲最好是選擇身邊許多隨手可取得的材料，以人人都可製作、可操作的遊戲項目，支援和輔助每一位兒童都能由此喜愛科學，養成探究科學的精神和能力。陳忠照（民 89）亦指出喜歡遊戲乃人類的天性，而「科學」可以啟發兒童的智慧，「遊戲」則帶來心靈的歡樂。他建議以週遭環境的生活素材，運用簡易的科學原理進行親子互動的遊戲，以培養孩子成為一位既明理又知性的現代國民。蕭次融（民 88）則指出，科學遊戲就是把科學活動和遊戲結合，寓教於樂，讓同學可以從遊戲中體會科學原理。就其範圍而言，廣義上包羅萬象，舉凡物理遊戲、化學趣味遊戲、動手做活動、數學遊戲、科學玩具、益智童玩、生態遊戲等皆屬於科學遊戲的範疇。郭騰元（民 89）則以其豐富之教學經驗與研究，觀察並發現有些遊戲是古今科學家的設計，但是小朋友對於科學遊戲的玩法跟科學家不一樣。他就根據下列原則，設計出符合學童學習的科學遊戲：

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是「依物質的性質及法則，使之對科學關心，數字產生興趣的遊戲」。藉由玩弄有形物，而變化出新的有形物，即為科學遊戲。其界定如下： 1.重點不在製作，而在「玩」製成的東西，以及製作過程之點點滴滴。 2.製出的東西要會轉、會動。如飛機要會飛，水車要會轉，草笛要會響。因為唯有如此，才能達到遊戲的目的。只有美麗的外觀，而不會飛的飛機，不會轉的水車，不會響的草笛，就達不到科學遊戲的目的。這就是科學遊戲與繪畫（造形）遊戲不同之處。 3.使其對物品的形狀關心。由大小、穿孔、打摺等位置關係的指導，使幼兒對數量、圖形的理解開始萌芽。林堂麗（民 92）依據各學者對科學遊戲的看法，與 Piaget 對遊戲分類的理論基礎，並考量九年一貫課程之需求，定義了科學遊戲： 1.科學遊戲是結合科學原理進行的「規則性」遊戲。 2.科學遊戲是在有目標與解決問題情境下，彈性規則中進行的活動。 3.科學遊戲的活動過程中，必須包含一項以上的「科學過程技能」。 4.科學遊戲的設計需包含學習者動手操作的程序。 5.具明確的判斷標準以判斷科學遊戲的完成，而在標準內，接納不同的遊戲結果。 6.科學遊戲教學之流程，需蘊含（imply）三項以上的「自然與生活科技」學習領域之分段能力指標。綜上所述，學者專家們對於科學遊戲的觀點並不盡相同，但仍可歸歸納出來，科學遊戲即是以遊戲為框架，在遊戲中進行科學活動，以期能體會科學原理。科學遊戲要選擇身邊隨手可取得的材料，最好是人人都可操作的遊戲項目，協助每一位兒童都能由此喜愛科學，養成探究科學的精神和能力。由於科學遊戲能吸引學童的興趣，近來坊間有不少有關科學遊戲的書籍，而與科學遊戲特徵類似的「科學競賽」，在國內也是經常舉辦。本研究依據各學者對科學遊戲的看法，配合自然與生活科技的分段能力指標，參考林堂麗（民 82）對科學遊戲一詞的定義，將使用於設計教學活動的「科學遊戲」界定為：

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2.科學遊戲的活動過程中，必須包含二項以上的「科學過程技能」。 3.科學遊戲的設計需包含學習者動手操作的程序。 4.科學遊戲必須能有效提高兒童學習科學興趣。 5.具明確的判斷標準以判斷科學遊戲的完成，而在標準內，接納不同的遊戲結果。本研究界定之科學遊戲乃是在具有教學目標的彈性規則下，動手操作完成的科學遊戲，且必須能有效提高兒童學習科學興趣。因此，在以科學遊戲為主題之教學活動的設計內容中，特別注意教學活動的過程，教學活動是否能有效提高兒童的科學學習興趣。

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第三節科學遊戲與教學

已有許多學者提出遊戲與教學的關連與價值，Plato 認為遊戲是開始兒童教育最好的方式(Dearden, 1968; Humphrey & Humphrey, 1991)。Bippert ＆ Bezuk（2003）特別指出遊戲對學習成就的影響，其意見整理如表 2.6：

表 2.6 遊戲對學習成就的影響

途徑(pathway) 定義(definition) 方法(approaches)

認知的（cognitive）基本知識可獲的依賴性思考以挑戰的推論性作業/活動以促進思考社會性（social）具同理心發揮的與人互動喜歡與人在一起工作和討論機會心理性（psychological）情感的自我管理表現出對任何事（發生）正確、積極的看法生理性（physiological）身體、健康與飲食的自我控制表現出合理性的飲食與運動倫理性（ethical）道德知覺的尊重與關懷表現出責任感探究民國八十九年教育部訂定之國民中小學九年一貫課程綱要中自然與生活科技學習領域的課程目標，可發現其中有許多有關科學遊戲與教學的連結關係： 1.培養探索科學的興趣與熱忱，並養成主動學習的習慣。 2.學習科學與技術的探究方法和基本知能，並能應用所學於當前和未來的生活。 3.培養愛護環境、珍惜資源及尊重生命的態度。 4.培養與人溝通表達、團隊合作及和諧相處力。 5.培養獨立思考、解決問題的能力，並激發開展潛能。 6.察覺和試探人與科技的互動關係。教育部依據自然科學學習領域培養的國民科學素養，依其屬性和層次分列為：

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2. 科學與技術認知：科學概念與技術習得。 3. 科學本質：對科學本質的認識。 4. 科技的發展：瞭解科技如何創生與發展的過程。 5. 科學態度：處世求真求實、感受科學之美與力和喜愛探究等之科學精神與態度。 6. 思考智能：資訊統整、對事物做推斷與批評、解決問題等整合性的科學思維能力。 7. 科學應用：應用科學探究方式、科學知識以處理問題的能力。 8. 設計與製作：運用個人與團體合作的創意來製作科技的產品。根據上述之課程目標，是為了使學生能夠建立科學知識與技能；透過科學方式探討與辨正，養成科學思考與科學處理能力；認識知識建立的本質，與養成提證據、講道理的處事態度等等科學素養，並提升其科學學習興趣。由上一節所述，科學遊戲具有這些特徵，而這些課程目標，就可藉由科學遊戲與教學的結合來達成。許義宗（民 70）對於科學遊戲如何進行於教室中進行，有清楚的說明。一為師生一起遊戲。二為目的明確，方法正確，三為要有鼓勵與適時指導。另外，在國外學者對教學上的建議，Green（1974）指出，遊戲的功能不僅在於鼓舞學生，也對訊息的保留有直接和絕對的關係。Trollinger（1977）對遊戲應用於學習中指出下列八項見解： 1.藉由遊戲過程中，對有價值的正確知識的使用，是遊戲所要教導的實際知識。 2.某些遊戲能夠提高學生的批判性思考和作決策的技巧。 3.人們對遊戲的活動參與，能夠提昇知識的記憶。 4.在模仿的遊戲中，教師的角色已經從知識的模仿者轉變為知識的推動者、資源

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8.遊戲也許能夠適當的結合（meet）不同種類的課程需求。由以上文獻可以得知，遊戲應用於教學上，具有正向的評價。由於科學遊戲能吸引學童的興趣，有其潛在的教學價值，近年來坊間也許多與科學遊戲相關的書籍，而與科學遊戲特徵雷同的「科學競賽」也經常舉辦。就科學遊戲之題材而言，可以說琳瑯滿目。但是，有些科學遊戲是單純教學生如何做出成品（例如草笛）；有些科學遊戲則是單純使用於競賽（例如水火箭）；另外，有些則未具備「科學探究(scientific enquiry)」的特徵(林堂麗，民 92)。因此，並非所有科學遊戲內容都適合於教學活動上。拉泡泡是許多兒童幼時美好的經驗，但是，我們對泡泡瞭解多少呢？物理學家凱爾文爵士（Lord Kelvin, 1824-1907）曾說：「吹一個泡泡，好好觀察它。你可以用一生的力量對它進行研究，並不斷獲得物理學的知識。」(傅宗正、陳正平，民 90 )小小一個泡泡，不僅能帶來歡樂，更可把此歡樂作為學習科學的動力。本研究由上節「科學遊戲」的界定，依據根據陳忠照（民 92）所提出的科學遊戲創意教學設計流程：情境關注、探索發現、創造省思三個流程，配合「自然與生活科技」學習領域之分段能力指標，選擇「泡泡」此一具有潛在教學價值的科學遊戲，設計以科學遊戲為主題之教學活動。

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親水端

疏水端水分子

第四節泡泡的相關科學原理

國外已經有不少以 Bubble 為主體的網站(國內尚未見此類專門網站)。柏克箂加洲大學出版的相關書籍如「Bubble-ology」(Lawrence Hall of Science，2005)；「The science of soap films and soap bubbles」(Isenberg，1992)，也包含相當豐富的參考資料。本節針對與本研究所設計教學活動相關之泡泡原理進行討論。當我們在進行拉泡泡的遊戲時，通常會使用肥皂水等清潔劑。清潔劑的成分是酯酸鹽類，一端具有極性，極性端在水溶液中和水分子之間有很強的吸引力，稱為親水端；另一端則是不具極性的長碳鍊，長碳鍊端在水溶液中不溶於水，稱為疏水端（或稱親油端）；此類分子稱為「雙親分子」( 傅宗正、陳正平，民90)。清潔劑分子在水中會團聚成一個個「微胞」，親水端向外連接水，疏水端向內。當我們在吹泡泡的吸管等器具上沾上清潔劑的溶液，向內吹出空氣時，泡泡內的兩層肥皂分子夾少量的水溶液構成泡泡膜，肥皂水等清潔劑能幫助保持膜維持較大的厚度。而泡泡膜上的清潔劑分子層可以減緩內部液體的蒸發，避免泡泡太快變薄。雙親分子與水分子造成泡泡的原理如圖1所示：

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肥皂等清潔劑和水分之間的吸引力，比單純水分子與水分子之間的吸引力小，所以肥皂水溶液的表面張力大約只有純水的三分之一( 傅宗正、陳正平，民90)。當泡膜表面受到擾動而擴張時，也就是我們在「吹泡泡」時，表面的肥皂分子間的距離加大，水補充進來，補充進來的水使這一小部分泡膜的表面張力變大，增大的表面張力會使泡膜局部表面內縮，形成球形泡膜。由於自然界大部分的系統會傾向於使本身的能量盡可能地低，這也就是達成系統最穩定的狀態。泡泡會成球形，是由於球形結構的表面積最小，而泡泡傾向於採取表面積最小的形狀，使表面能最低最穩定(王雲五，1980)。泡泡傾向於採取表面積最小的形狀，可使用類似圖2的正方體結構的架子來觀察所形成的泡泡膜（許良榮、吳筱婷，民95）。在這個正方體架子所形成的泡泡膜總表面積約為六個面之總表面積的70.7%。(正四面體則約只有60.4%)。特別的是，每個泡泡膜接觸面必然成為120度。其他形狀的立體架子所形成的泡膜更為複雜，但都會傾向最小面積，以達整個系統的穩定。圖2 正方體結構的架子所形成的泡泡膜泡膜表面積傾向最小化，如果利用肥皂水、兩塊透明的壓克力板子和一些小棒子，就可以發現，二維泡膜也會傾向最小路徑如圖3。假設要在A、B、C、D四個城市間建連通道路，總路徑最短的是如圖4的連接法，其中每個線段的交角都是120° 。如果增加連接點數或其他限制條件，最短路徑的數學問題會變得更加複雜；但是因為泡膜會傾向最短路徑，我們可實際操作上述的肥皂水、兩塊透明的壓克力板子和一些小棒子

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圖 3 二維泡膜的最短路徑圖 4 四個城市間的最短路徑連接方式國內已有廠商販售可觸摸泡泡，許良榮（民 93）在仿效過程，試驗過白膠(萬能糊)、三秒膠、膠水，並且變動各種比例，最後發現以黏貼紙張的膠水即可完成。方法是用清潔劑(一般洗碗精即可)，添加文具店買來的膠水(體積比約 1：5，不必加水)，均勻混合後，靜置一段時間，讓攪拌產生的小泡泡消失後，即可製作出可觸摸泡泡的泡泡水。在配製過程中，膠水與洗碗精攪拌後，會產生乳化現象(很多小泡沫)，可靜置數小時，小泡沫就會消失，如果過於粘稠，可以加很少量的水或酒精。

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第三章研究方法與設計

本研究根據研究目的，採用行動研究法，透過發展以及進行以泡泡為主題之教學活動的歷程，瞭解學生在進行以科學遊戲為主題之教學活動的學習興趣反應及教學成效。本章分六節，分別說明研究方法、以「科學遊戲—泡泡」為主題之科學學活動設計歷程、研究情境與研究對象、研究工具、研究流程、資料收集與分析。

第一節研究方法

本研究分兩部分，第一部份發展以「科學遊戲－泡泡」為主題之科學教學活動，第二部分採用行動研究法，在實際進行教學後，取得學童科學學習興趣問卷、協同教師單元目標檢核表、科學過程技能檢核表、學習目標檢核表、晤談資料、學習單、錄影帶等質性資料並加以分析。

一、行動研究法

本研究的第二部分所採用的行動研究，在於結合實務工作者與研究者，應用於特定學校或情境中的問題，以解決實務工作中的問題。行動研究的焦點，不強調理論的發展，也不著重普遍的應用，而是注重及時的應用（王文科，民 79）。且使用與教學有關之行動研究，需在研究者所能掌握的範圍、需是研究者所專注的對象並願意去尋求變革者（蔡美華譯，2003）。依據蔡清田（民 89）對於行動研究，指出其主要特徵有： 1. 行動研究以實務問題為主要導向。 2. 重視實務工作者的研究參與。 3. 從事行動研究的人員就是應用研究結果的人員。 4. 行動研究的情境就是實務工作情境。 5. 行動研究過程重視協同合作。 6. 強調解決的立即性。 7. 行動研究的問題或對象具有情境特定性。

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9. 行動研究所獲得的結論只是用於特定實務工作情境的解放，其目的不在於做理論的一般推論。

10. 行動研究的結果除了實務工作情境獲得改進之外，同時也使實際工作人員自身獲得研究解決問題的經驗，可以促進專業成長。

Altrichter, Posch 和 Somekh（夏林清譯，民 86）對於行動研究，指出其主要特徵有： 1. 行動研究由新社會情境的人來針對社會情境進行研究。 2. 行動研究發起於每日教育工作中所產生的實際問題。 3. 行動研究必須和學校的教育價值及教師的工作條件具有相容性。 4. 行動研究提供進行研究與發展實務的一些簡要策略與方法。 5. 明確與特定的方法或技巧並不是行動研究的特色，相反的，行動研究是一種持續不斷的努力。 6. 每一個行動研究方案都有自己的特點。根據上列敘述可知，行動研究是由實務工作者發起，為解決實務情境所發生問題之研究工作。行動研究方法具彈性，且研究結果不宜過度推論，但可解決立即性的問題。本研究之研究主題及目的，起於研究者的工作情境，且研究為解決實際工作中的問題，因此本研究適宜採取行動研究法作為本研究的研究方法。

二、本研究採用行動研究法的理由

本研究所關注之設計以「科學遊戲－泡泡」為主題之科學教學活動，即為研究者

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視與提倡，學生接觸科學遊戲的機會大增，學生大多對於課程中所伴隨之科學遊戲有很大的興趣。然而，什麼樣的科學遊戲活動內容既能達成教學目標，又能兼顧其「遊戲」帶來歡樂的本質？這些疑惑成為研究者自我檢討與省思的重點。在生活領域的課程中，甚至是大部分的人幼時美好回憶中，有許多有趣的、令人印象深刻的遊戲，這些遊戲很多包涵了可深入探索的科學原理。研究者在校園中即發現，大部分的小朋友在低年級時會接觸到「吹泡泡」單元(康軒版、南一版、仁林版生活課程中均有此單元)，大部分的小朋友在吹泡泡時，對於泡泡的形成、形狀充滿了好奇與樂趣，而「吹泡泡」中隱含的許許多多的科學原理，在吹泡泡的活動進行中也會使用許多科學過程技能，然而，這個單元在中高年級並不會再出現，如果能將這些樂趣轉化成追求科學知識的動力，相信對科學的學習必定有事半功倍的效益。因此，為解決此一教學現場中，研究者所欲瞭解與解決之問題，設計適宜的科學活動，並在實際教學現場中實施與改進，進行行動研究可使研究者立即解決，並可於持續的努力中獲得專業成長。 （二）研究問題與目的的因素 本研究欲發展以「科學遊戲－泡泡」為主題之科學活動，並於實際運用後，瞭解其是否能提高學生學習興趣，以及期間所遭遇之問題。教學活動的發展並非一朝一夕，也非一擊可成，需經過長時間的擬定、實施、修正、再實施、再修正的過程。蔡清田（民 89）提出行動研究的計畫為發展性的反省彈性計畫，是一種持續不斷的努力。因此，本研究以行動研究來發展以「科學遊戲－泡泡」為主題之科學活動，即可用於解決實際發展教學活動時所遭遇的問題並隨時檢核予修正。

三、本研究之行動研究的實施步驟

有不少學者對於行動研究的實施步驟有不同的看法（朱仲謀，民 93；蔡清田，民 89；陳惠邦，民 90：夏林清等譯，民 86），但行動研究皆包含了循環的特色。為了說明本研究的進行方式，本研究修改 Kemmis 和 McTaggart 於 1988 年提出之螺旋狀研

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第二節

以「科學遊戲－泡泡」為主題之科學教學活動設計

歷程

一、參考資料來源

本研究欲發展之以「科學遊戲－泡泡」為主題之科學教學活動，研究者收集國小教科書、坊間科學遊戲等相關資料後著手設計。研究者在參與關於課程設計的各項研習活動中，以及實際教學現場中，累積了課程發展的相關經驗。另外，國立台中教育大學許良榮教授所主持之國科會計畫—泡泡世界科普展，也給研究者相當大的啟示。這些資料綜合所成，成為此教學活動設計之基礎。

二、教案設計原則及歷程

本研究的活動設計流程是根據陳忠照（民 92）所提出的科學遊戲創意教學設計流程：情境關注、探索發現、創造省思三個流程，然而，陳忠照所使用的三個流程分別由不同的科學遊戲組成，雖然各個科學遊戲中具有關連性，然而卻無法深入探討其原理。本研究使用此三個流程於同一科學遊戲的設計中，希望能使學童在享受遊戲的歡樂之餘，還能聚焦特定之科學原理，以求深入探討。另外，陳忠照所提出的第三個流程：創造省思，以研究者的經驗來看，對於剛接觸科學遊戲的學生實有困難。為避免造成學生過多的挫折感，本研究將創造省思改為分享省思。在設計教學計畫時，研究者也需時時注意是否與本研究定義之科學遊戲相符（詳見文獻探討第二節），圖 6 顯示課程設計流程與本研究所定義之科學遊戲的對照關係。

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圖 6 課程設計與科學遊戲的對照關係科學遊戲設計流程情境關注探索發現分享省思本研究定義之科學遊戲 1.科學遊戲是在有目標的情境下，彈性規則中進行的活動。 2.科學遊戲的活動過程中，必須包含二項以上的「科學過程技能」，含基本方法與統整方法各一。 3. 科學遊戲的設計需包含學習者動手操作的程序。 4. 科學遊戲必須能有效提高兒童學習科學興趣。 5.具明確的判斷標準以判斷科學遊戲的完成，而在標準內，接納不同的遊戲結果。

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3.單元時間：每一個活動二～三節課，每節課 40 分鐘。本研究所設計之科學活動屬於外加式，適合在彈性課程或課餘實施。 4.單元設計：每一活動分為三個活動流程進行。 5.活動流程一：情境關注。激起參與興趣，觸動學習動機，促使尋求問題之所在，或關注問題的方向，是教學活動的開端，也是「情境關注」這個階段的重點（陳忠照，民 92）。本研究為發展以「科學遊戲－泡泡」為主題之科學活動，其中之主要目的即為以遊戲所帶來的樂趣，激起學生的關注，引發學生的學習興趣。因此，本研究在設計教案時，「遊戲」的本身就是情境關注。 6.活動流程二：探索發現。探索發現是指學童從事摸索探究活動，進而發現事物的規律性或自然的法則之過程（陳忠照，民 92）。在此一階段，正是由單純的「遊戲」到「科學」的過程。本研究所定義之科學遊戲需包含之科學過程技能，最主要即在此階段透過課程設計來達成。 7.活動流程三：分享省思。當孩子經歷一連串的學習活動後，適當的發表結果、澄清與討論是必要的，在自省與分享的過程中，所學才能更精緻、更豐美。同時，遊戲的幼稚、不成熟等負面評價（吳志衍、楊裕富、李傳房，民 93；詹志禹，民 86），也能在此階段有所提升。更進一步，可以作為繼續學習的目標與方向，往創新的境界邁進。本研究即以此三個活動流程，設計泡泡配方、泡泡膜形狀、二維泡泡、可觸摸泡泡四個教學活動。

四、教學活動設計之檢核

本研究所設計之教學活動計畫、學生科學學習興趣問卷、科學教學活動檢核表、學生單元目標檢核表，在設計完草案後，交由六位專家檢核，六位專家分別為兩位教育大學教授、四位有教學活動設計經驗教師以及實際教學經驗豐富的教師作檢核。檢核時除了所附之科學遊戲設計檢核表、教學活動設計檢核表逐項檢核之外，還可依照

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教學計畫所列內容提出意見及改進方法。

第三節研究情境與研究對象

行動研究是一種特定情境下進行的研究方法。因此對研究情境與研究對象的認識，將有助於研究進行及結果分析。本研究之研究對象來自台中市某國小，學校周圍多為商業區，學區家長社經地位與教育程度不高，但由於市區學校有很多越區就讀的情況，這些越區就讀的學生家長的教育程度較一般家長為高，雖然家長普遍對學生很關心，但在與老師溝通的方式、以及對小朋友的教育方式就有很大的差異。全校共 34 班，由於重劃區的興起，舊社區的沒落，班級數年年減少。學校教師年齡平均 33 歲，學校有四間自然與生活科技專科教室，其中有兩間是一般教室改為專科教室，教室較為狹小；另兩間自然與生活科技專科教室在教室興建時即規劃為專科教室，因教室內設備完善，設有兩台電視、投影機、實驗桌、螢幕、洗手台、櫃子、黑板。本研究所進行之教學活動即在此兩間教室之一進行。由於學校歷史悠久，因此自然與生活科技教具、各項器材與設備很多，但多是舊課程（84 年版）時期的教具，且不堪使用。受限於經費，無法添購新器材。在進行自然與生活科技課程時，老師常得發揮巧思，把舊器材重新利用，以敷輔助教學之用。學校自然與生活科技領域的教學多為兼任行政工作的教師擔任，因此同一年級經常有多位老師任教，同時，由於行政工作繁忙，自然與生活科技領域的任教教師多認為教學準備工作的時間不足。本研究之研究對象為五年級三個班級，學校編班是依照上一學年之領域學習成

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第四節研究工具

本研究為行動研究，因此，研究者即研究工具，另外，本研究為了解學生學習興趣，以及瞭解學習目標的達成，使用了學生科學學習興趣問卷、單元目標檢核表、科學過程技能檢核表、行為目標檢核表等工具，同時，在實施教學活動後，針對學生進行晤談以瞭解及改進教學計畫。以下為依序說明研究者的經驗與理念與立場、研究者的立場與角色、學生科學學習興趣問卷、單元目標檢核表、科學過程技能檢核表、行為目標檢核表、晤談問題。

一、研究者的經驗與理念

研究者畢業於國立台北師範學院數理教育學系自然組，大學期間，對於與國小自然科課程相關之課程很有興趣，也選修了相關課程。同時，九年一貫課程正在試辦，對於新課程的研發及試驗，當年有許多相關研究。在學校老師的帶領下，有幸參與了「國小教師『自然與生活科技』課程統整與學校本位研習進修」之研究、「國民小學九十年代「自然與科技」新課程單元模組發展研究」：「地球與資源以及 2001 年世界地球日教學活動實務手冊」等國科會計畫研究，對於課程與教材的編寫略有所窺。畢業後，研究者到台中市服務，也曾指導學生參加科學展覽。在實際的教學中，體會到一個完整學計畫需要縝密的規劃與不斷的改進，才能在不同的教學環境中發揮效用。研究者越是投入教學，越是深感自己所學的不足。因此決定繼續進修，進入台中教育大學自然科學教育研究所就讀。為了豐富自己的教學，讓小朋友喜愛科學、樂於學習，研究者對於教材內容中的科學遊戲一直十分留意。而在帶領學生學科學的過程中，也時時提醒自己，希望能以提升學習興趣、增進科學技能、提高學生能力為目標。

二、研究者的立場與角色

研究者在本研究中先要進行以科學遊戲為主題之教學活動的研發。根據教育部九

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師必須具備設計部分課程與教材的專業能力（盧秀琴，民 94）。研究者本身為教師，教師根據自己需要設計多樣化的教學，不僅是九年一貫課程精神，更能以實際經驗設計出符合教師使用的教學活動。除了是教學活動的設計者，研究者同時為本研究發展之教學活動的實際執行者。在教學過程中，執行並檢核教學活動中的設計是否恰當，以作為教學活動修正的依據。另外，在教學活動的實施過程中，嘗試以科學遊戲為主題的教學，施教者也可以從中獲得經驗，促進專業成長。

三、學童科學學習興趣問卷

為瞭解學生在進行以「科學遊戲－泡泡」為主題之科學活動後之學習興趣，本研究參考相關文獻，修訂鄭嘉裕（民 94）所發展之「學童科學學習興趣問卷」。該問卷所提供的選項僅有「是與否」的分別，然而本研究所欲瞭解之學生學習興趣，應有其程度上的差異，因此以 Likert 式五點量表來替代原有的二分選項。另外，把內容重複的第 4 題、第 19 題刪除，且把原始問卷的第 3、13、14、16 題中，分成內容單純化的兩題（第 3 題：我覺得這次課程中所進行的活動很浪費時間，老師應該直接告訴我們答案就可以了。第 13 題：進行這次的課程活動時，我常覺得無聊，希望趕快下課。第 14 題：進行這次的課程活動時，幾乎都是老師在講解，我很少發問或回答問題。第 16 題：進行這次的課程活動時，老師大都在講解，很少傾聽我的想法。），完成適合本研究之學生科學學習興趣問卷（見附錄一），以期能瞭解學生的學習興趣。在計分方法上，本問卷內容採 Likert 式五點量表，由受試者就每一題所述內容，

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四、單元目標檢核表

本研究設計四個以科學遊戲—泡泡為主題之教學活動，在此四個教學活動中，除了以九年一貫自然與生活科技的能力指標為教學目標，更以實際教學活動的內容設定了單元目標（附錄六）。在教學活動進行中，研究者為求更加瞭解教學活動目標、內容、流程等項目的實際執行情況，在每一循環的教學活動商請兩為協同教師作教室觀察。其中，單元目標的達成與否便是協同教師的觀察項目之一。因此，本研究依據所設定之單元目標，設計單元目標檢核表（附錄三），供協同教師作教室觀察的單元目標檢核之用。單元目標檢核表的項目依據教學活動計畫中所列之單元目標，協同教師根據實際觀察的情況，在檢核等第：「優」、「良」、「可」、「差」、「劣」五個等第中擇一打勾，做為單元目標的檢核。

五、科學過程技能檢核表

根據美國 SCIS 課程提出的科學過程技能中，包括基本方法與統整方法。基本方法有：觀察、分類、應用時空關係、測量、運用數字、傳達、預測、推理；統整方法有：控制變因、解釋資料、形成假說、下操作型定義、實驗（陳忠照，民 92）。本研究所定義之科學遊戲，需包含基本方法與統整方法各一。本研究依據教學活動內容，設計適合之科學過程技能的學習，融入教學活動中。本研究為了解學生科學過程技能的學習狀況，設計科學過程技能檢核表（附錄四），由協同教師填寫。協同教師在實際觀察教學活動之後，在學生有使用的科學過程技能項目上打勾。在協同教師填寫完畢後，研究者與協同教師並根據科學過程技能檢核表的填答結果作討論，以求更加瞭解協同教師所實際觀察的學生科學過程技能。

六、行為目標檢核表

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在以科學遊戲—泡泡為主題之教學活動中，研究者根據單元活動內容設定了單元目標，同時，依據每一單元的單元目標，設計了行為目標，且在行為目標中列出了檢核的方法（附錄六）。研究者考量此行為目標的檢核方法有實作評量、學習單評量，較適合教學者實施，因此設計了行為目標檢核表（附錄五），供教學者於教學後填寫，以作為行為目標的檢核。行為目標檢核表分為兩部分。第一部份依據教學活動計畫中所列之行為目標，檢核等第分為：「優」、「良」、「可」、「差」、「劣」五個等第，讓教學者擇一打勾，做為行為目標中實作評量的檢核。另外，在行為目標所列之學習單評量部分，則在批改學生學生的學習單後，依據通過人數算出通過的比率，以此作為瞭解學生行為目標的達成依據之一。

七、晤談問題

晤談的目的是在於更深入了解及研究過程及研究樣本，對於以「科學遊戲－泡泡」為主題之科學活動之學生學習狀況，以及教師在教學進行中的問題。晤談的工具有晤談問題綱要、錄音設備等。協同教師晤談內容主要為學生科學過程技能檢核表、行為目標檢核表的填答結果，根據以上兩種檢核表的填答結果，以及協同教師在教學進行中所做的觀察，與消約這作深入的探討。學生晤談綱要是由主題以及問題所組成。主題是根據課程內容以及學生學習情況所擬定。每個主題之後有數個問題，並依照晤談情形作調整，於實際實施教學後，隨機於班上抽取三位同學進行晤談。晤談問題內容如表 3.1：

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表 3.1 晤談問題主題問題一、最喜歡的教學活動內容。 ◆說說看，這次的教學活動中有哪些內容？ ◆你最喜歡哪一部份？為什麼？二、教學活動中學到的部分。 ◆這一次的課程，你學會了什麼？ ◆你在這個遊戲的過程中，有遭遇什麼困難？ ◆你是如何解決這些困難的？三、和平常的課程比較。 ◆這一次的教學活動，你覺得和平常的自然與生活科技課程有什麼不一樣？ ◆你覺得科學遊戲的課程對你的學習有幫助嗎？四、其他 ◆你希望再繼續玩不同的科學遊戲嗎？為什麼？

以科學遊戲—泡泡為主題之教學活動之行動研究

國立台中教育大學科學應用與推廣學系研究所碩士論文

指導教授：許良榮 博士