如何妥善做好專題製作及動手做之教學
王光復 國立台灣師範大學科技應用與人力資源發展學系副教授 目 次 1. 前言 2. 從科技展覽,科學展覽,科普活動,談到科技教育 3. 增長科技能力的原則及方法為何? 4. 設計製作專題製作“動手做”類的教學活動之教學施教重點? 5. 設計製作,專題製作,及“動手做”類的教學活動其設計製作目標為何? 6. 理想的作品應具備的條件(評鑑標準)為何? 7. 如何用一個評量表來客觀評量研製成品之優劣? 8. 如何進行設計, 可考慮的幾個途徑為何? 9. 如何選擇研製主題? 有那些研製主題可以參考? 10. 作品完成後, 如何採用簡報在課堂上展示? 11. 作品完成後 如何撰寫其“教學指引說明”, 以便運用於教學? 12. 作品完成後, 如撰寫一篇文章, “對設計製作工作做一完整說明”之範例 13. 結論 參考書目 附錄(1): 科技課“教學活動設計”主題之選訂及評論 附錄(2):有關於“動手做”及“設計及製作” 之課程名稱,簡介及出處 壹、 前言 動手做的教學活動可以瀰補課堂純理論課之不足，使學生有機會練習運用科 技解決實際問題。以科技教育較領先的英美兩國為例，美國科技教育特別強調透 過動手做的解決問題活動，以增強科技能力（Brown, 2010）。另外，跨學科領域 的科技技育，美國科學科技工程數學教育（STEM），則特別強調專題製作式的 學習（Project-based Learning），在真實的情境中，透過團隊合作，解決現實世界 的實際問題（Laboy-Rush, 2009）。英國設計與科技課程(Design and Technology) 也採用專題製作及動手做的教學活動，這種教學活動可以融合純知識的探索與實 際科技事務的瞭解（Eggleston, 1996）。我國也是一樣，無論是在校修課的同學們，或已經擔任中等學校的教師，除 了課堂學習之外，每學期也都會經常面臨必須要從事：“專題製作”, “科學展覽”, “教具設計”, 或“動手做教學活動”等設計製作工作（吳百興、傅麗玉, 2009），而 且專題製作的成績往往也成為推薦甄選升學或謀職的重要參考（教育部, 2010）， 因此如何把這項設計製作工作妥善做好，顯然是一項很值得重視的工作。 但是很多人並不了解如何把這項工作正確做好，最常見到的情形是：一般人 在面臨專題製作時, 由於時間的壓力, 往往是依據第一個跑進腦子的念頭 （idea），立即開始採購和製作, 然後一邊做, 一邊修改, 往往因此造成時間,金錢, 及精力的浪費。因此, 建議大家, 先別著急著動手做, 先聽取一下本文對你的建 言，包括方向之指導和及經驗之分享。 本文會從為什麼要教 “科技”談起, 然後談到如何教, 如何增長科技能力, 如何進行設計製作,專題製作,及“動手做”類的教學活動之設計, 理想的作品應 具備的條件, 並呈現一個評量表以供客觀評量研製成品之優劣, 其次談到如何選 擇研製主題, 如何加工製作, 以及作品完成後, 如何採用簡報在課堂上展示, 如 何撰寫其“教學指引說明”,以便運用於教學, 最後更附一則短文來介紹一個設 計製作工作的實例. 盼望對大家的研製工作能有幫助。 貳、 從科技展覽,科學展覽,科普活動,談到科技教育 依據國際科技教育學會（ITEA），科技教育的目的, 簡單的說, 就是要增強 國民的科技能力, 使他更能：辨識,瞭解科技, 體認科技與人生；親近,適應,及使 用科技; 有效應用科技, 認識新科技及解決問題（ITEA, 1996）。科技教育的實 施，是要讓學生能練習對新科技產品及科技系統之：創造、發明、設計、改變、 發展、生產、應用、管理、維護、及其評估（Steinke and Putnam, 2010）。
目前除了在國民教育及中等教育的學校課程裏,已經開始推展科技教育(我國 是納入“自然與科技”課中), 另外也經常舉辦科技展覽, 科學展覽, 科普活動, 科 技商展, 等活動, 以協助推廣科技教育。 附帶一題的是, 科技展覽與科學展覽稍有不同, 科技展覽是展出創新的科技 方法, 科技技術, 科技產品, 科技設備, 及科技服務, 重點是新的方法, 解決了新 的科技問題. 而科學展覽則是展覽出, 對人類未知的問題, 提出對事實真象的看 法, 新的發現, 和新的解釋.
對一位從事科技教育的人(我國目前是生活科技教師), 不論是在學校裏教課, 或是要參加科技(科學)展覽, 他都需要有: 設計製作,專題製作,及設計動手做類 教學活動的能力. 理由將論述於下. 參、 增長科技能力的原則與方法為何? 增長科技能力的原則, 可簡單歸納為下列三點: [1]. 必需要靠体驗而非告知：科技方法和科技系統設備的作用, 都是有賴 操作及應用, 才能建立体驗的, 及才能真正了解的. 譬如, 觀看一個教學錄影帶, 甚至教師的講解, 並不能確保學生會就會使用一個新型機器設備, 但是輔以實習 課, 讓學生有機會實際操作練習去使用, 通過這種實踐活動才能真正學會(科技 能力才可能增強). [2]. 創新、改良、設計、及解決問題的能力, 必須要靠實作(動手做)及鍛 煉, 才能夠 “舉一反三”, 而應用到類似的情境, 產生 “學習轉移”的功效. [3]. 科技能力之中正確的科技態度, 諸如“注重系統總体效益”, “強調分 工合作及團隊合作”, “講求品質, 時效, 及精益求精”以及 “發掘問題不斷改良” 等, 也是需要透過各種教學活動才能培養. 另外, 增長科技能力的方法, 可簡單歸納為下列四種: [1].求解為主的教學活動（Inquiry-Based Learning）， 目的是針對疑惑未知, 去尋求解答; 主要是透過各種學習活動, 來搜集資料, 運用思考,以期鍛鍊增強資 訊及溝通的能力（McKenzie, 2004），又可分為下列七種活動方式: 1-1. 專題討論,及研擬方法策略 1-2. 閱讀資料再到課堂討論及分析 1-3. 調查實際情況及整理所搜集資料 1-4. 集資料再將大量發現予以歸納精簡 1-5. 搜集資料並發展一個簡單的資料庫 1-6. 閱讀手冊型錄說明書再進行 1-7. 操作及工作練習, 繪製工作記錄及工作圖說, [2]. 動手做(Hands-On)類的教學活動: 這類活動, 主要是希望打破傳統的 “講述式的教學”方式, 而讓學生透過“動手”活動,而進而能夠“動腦”思考, 學生有 機會親自動手操持到各種器材,工具,設備（Snyder, 2004)，是這個活動的特色. 它
可簡單分為: 2-1. 電腦應用類 - - 主要練習使用電腦, 學會其在圖文編輯出版,多 媒体,網路,電傳等方面的應用, 以充分提昇資訊與傳播之科技 能力. 2-2. 解決問題及設計製作類 - - 主要練習使用工具材料及新科技方 法來解決問題或設計新的科技運用方法, 以及指安排學生操持 使用各型工具完成加工裝配工作. 學生可觀察示範作品及工具, 材料, 參考其設計, 然後依建議之工作步驟方法, 嘗試設計及 製作各項作業使具有要求之功能. 在本類活動中也包含了 “裝 配測試”的活動, 此活動是為了充分認識工業器材元件設備,並 觀測其功能效應, 學生可閱讀操作手冊, 了解器材作用功能, 然後依建議之工作步驟方法, 試製及裝配, 再測試所製作品, 能否達到預期功能,兼可試驗以了解該器材之特性. 2-3. 操作運作維修類 - - 主要練習操縱各種較大型的機具設備,學會 如何設定,調整,校正,操作,運用, 以及維護,保養. 本類活動所謂 “操縱實驗”是指安排學生參照操作手冊所建議之實驗步驟方法 以達到實驗目的; 務期了解如何去操作試驗設備,操縱各種變 數,而找出“關係”或“差異”或探究出其“性能”. 另外, 在操作運作維修類中也包含了 “故障判斷”的活動, 此活動是 讓學生閱讀操作手冊, 了解故障判斷及檢修方法, 然後依建議 之步驟方法, 對試驗設備進行“操作,試用,及故障判斷,檢修, 務期了解系統設備組件機能及能使設備完全發揮其性能. [3]. 自己動手做(Do-It-Yourself)類的教學活動: 這類活動可豐富人生, 使 人在分工專精的科技社會, 仍有機會能發揮天性, 在不以賺錢為目的的情況下, 學習如何隨心所欲的改造日常生活周遭的環境事物. 使它更符合個人獨特的需 求, 這類活動可簡單分為: 3-1. 住宅建築裝修(Home Improvement)類 3-2. 車輛船隻選購及保養 3-3. 電工電子設備裝修
3-4. 庭院美化及裝修 3-5. 家電家具維護及環境清潔 3-6. 生活調劑及休閒 3-7. 給排水配管冷暖空調設備維修 3-8. 房地產及財務管理 肆、 設計製作,專題製作,及“動手做”類教學活動之教學施教重點? 以上所述的：設計製作學習活動, 或專題製作學習活動, 或“動手做 (Hands-On)類的教學活動”以及 “自己動手做(Do-It-Yourself)類的教學活動” 都 可以用在生活科技教學上, 來增強學生的科技能力。 生活科技課, 運用這類“動手做”類的教學活動, 可以是打破單向溝通, 不再完全依賴聽講來教學. 而是使學生 “動手做”, 透過活動來動腦思考, 從 工作中解決問題以學習, 以增長科技能力。也唯有透過動手做解決實際問題，才 能更深刻的了解科技之本質和作用（McCade, 1991）。 運用上述各類教學活動時, 常會採行下列的教學施教重點： 主動觀察或調查找出實情(不輕信別人傳言及事務表象). 積極搜集客觀資料及判別客觀証據,據以做出理性抉擇. 觀察操作以了解結構,運作情形,反應,性能(功能,特長), 作用, 觀察測量比較找出差異 分析有關之因素及操縱試驗找出其可能的“關係”及“效應”. 根據已知條件及原理規則, 推演可能發生的情形及預測可能結果. 針對己知問題,運用可用資源及物質(工具材料),發揮創造力,嘗試製作原 型或擬定策解決問題. 透過對工具及材料的操作，認識能源運輸製造營建資訊等科技，及了解 科技系統設備之性能、作用、影響. 參攷科技手冊或說明書, 嘗試安裝操作使用新發明的科技產品、或器材 設備、或使其發揮應有的功能. 學習使用符號,文字,簡單圖表, 把複雜的或抽象的概念,方法,步驟, 記錄 及表達出來. 伍、 專題製作（設計及製作）活動主題之選訂
以下列出“科技課教學活動設計”及“科學展覽”，常見到所採用之教學活動主 題, 針對這些主題選訂之缺失,提供下列評論及參考改良意見： 活動主題 做法 偏差缺失之評論(critical analysis)及改良建議 播放影片, 討論, 講解 ♦ 學生僅被動接受; 欠缺動手, 也未能動腦解 決問題 搜集資料, 寫報告 ♦ 能培養搜集資料分析統整的能力,過度偏向 知識, 欠缺動手, 搜集資料, 做影音簡報,或 出版 ♦ 同上, 好處是能學習簡報製作及出版軟硬體 之運用, ♦ 欠缺對各類科技產品之認識及使用, 到校外運用數位機,製做影 音媒体 ♦ 好處是能學會使用媒体製作軟硬體之運用, ♦ 宜小心,別忘了加強製作主題深度思考之訓 練, ♦ 要精心籌劃研討的問題, 練習 有效使用資料庫 ♦ 能增強資訊科技應用能力, 及提昇學習求解 之效能及效率 練習 有效使用汽車或機車 ♦ 能增強生活上實用科技應用能力, ♦ 要能有實際動手操作機會,而非講課 練習 有效使用各類家用電 器 ♦ 能增強生活上實用科技應用能力 練習 能裝配各類組合家具 ♦ 能增強生活上實用科技應用能力 練習 有效使用各類訂票,訂 位,採購,拍賣,快遞,繳費,金 融,洽公等網路電子交易服 務系統 ♦ 能增強生活上實用科技應用能力 練習 各類資訊傳播電腦網 路視聽影音設備器具間之 接線 ♦ 能增強生活上實用科技應用能力 練習 油漆等室內裝璜工作 ♦ 能增強生活上實用科技應用能力 ♦ 宜小心,別變成職業技能訓練 練習 食物烹調, 炒菜,製餅, 餃子等; 測試煮蛋最佳加熱條件 ♦ 能增強生活上實用科技應用能力(熟悉新型 炊食器具設備) ♦ 宜小心,別變成職業技能訓練; 另若想測試, 則需備妥精密儀器, 練習 用木條或竹筷做橋樑 測耐重 ♦ 能增強對結構体的認識, ♦ 但材料及黏結方法往往產生誤導; 不如用採
或製作支架,支撐水塔等 重物 用教學軟体(認識橋樑結構),以模擬測試方 法,可更加強理解 如何 傾倒液態氮 如何 用量杯, 量出所需要 的水量 ♦ 僅介紹器具設備之操持(傾倒), 學習內容太 欠缺科技成分 測試比較 各類加熱器具之 效能 ♦ 除了認識加熱用之科技產品性能,兼可加深 認識熱能 如何 使用氣象感測儀,做氣 象預報 ♦ 除了認識測量儀器性能用法,兼可加深認識 氣象科學 練習 使用室內設計軟体 ♦ 除了認識設計軟体之性能用法,兼可加深認 識室內設計 練習 解決辦公桌或抽屜之 雜亂 ♦ 能体驗設計,發揮創意, 及改良工作流程方 法 製作都市模型(綠建築,土木 設施等) ♦ 能体驗設計,但剪刀膠水紙張之製作不宜過 度,因科技成分太低 設計製作 簡易衣物烘乾設 備 ♦ 能体驗設計製作,如果是想藉製作了解烘乾 設備之結構,則可以 ♦ 如果是想講求效果, 則自製電器,不但耗費 成本不低,效果不會理想, 若能選用最新科 技產品(烘乾器材設備)會更好. 練習 電腦之組裝,故障排 除,及檢修 ♦ 一般之故障判斷處置,值得教; ♦ 若想進行檢修,則因事涉專業技術,不易實施 設計製作 紙飛盤,紙飛機, 塑膠飛機 ♦ 能体驗設計製作,偶一為之可, 但科技成分 太低, ♦ 不如改教如何有效操控運用遙控飛機,車,船 研究如何調整改變 馬桶之 出水量 ♦ 能体驗測試及設計, 增強實驗及研究能力; ♦ 但在缺乏精密儀器及高級調整設備情況下, 所得會很有限. 設計製作 收儲用的箱體,木 盒，書架,書櫥, 或壓克力收 納盒 ♦ 能体驗設計,及手工具,電動工具之使用,及木 材或壓克力等加工; ♦ 但在缺乏精良機械工具設備情況下,產品品 質堪慮; 設計製作 橡皮筋或彈簧動 力機械 設計製作 鐵絲,紗網等製成 捕蟲器 ♦ 對低年級學生,可以採用,以培養動手做能力, 但科技成分太低, 練習 垃圾分類 ♦ 只強調抉擇, 不算動手做, 未能增強對新科 技的了解及運用
練習 動物之搬遷 ♦ 可認識各類搬遷工具設備,及注意事項; 實 際操作較難實施 用保特瓶自製不同出水量 的裝置 ♦ 可認識開口大小與出水量的關係; 未能介紹 水龍頭的科技發展 練習 機械或機車之拆裝潤 滑保養 ♦ 能体驗機械之拆裝組合,及潤滑維護保養 練習 腳踏車,機車之改裝 ♦ 能体驗機械機構之拆裝,零件安裝,金屬材料 加工; 設計製作 充電充滿警報 器;，電子小鳥,蜂鳴器,防盜 器 ♦ 可使体認基本電子電路之裝配; 練習 針線使用,縫紉,編 織，製作皮包,鎖鏈等吊飾 ♦ 偏向行業技術或休閒技藝 設計一般器具,如指甲刀,開 罐器,打氣筒, 修鉛筆器,茶 具,餐具等 ♦ 事涉專門的產品設計,與一般人所急需的科 技能力非密切相關, 陸、 動手做類的教學活動其設計製作目標為何? 專題製作及設計製作及動手做類的教學活動，對技教育而言, 主要是用來協 助科技教學, 使學生能更容易的認識新科技概念, 新科技產品, 新科技服務 （Snyder, 2004)， 以下列出一些可用來掌握的研製工作目標： 使認識及會選擇運用: 最新的科技產品, 科技,服務, 或科技概念 能依據說明書的指示來組合及分解，及說明該產品之結構及運作 會詮釋及評斷所搜集的資料(或比較各種不同的詞句說法)是否準確，是 否真實,是否有用; 能將科技產品做一性能的比較: 譬如家電設備,生活用具,等 能認識及運用常見的符號，譬如圖表符號、圖表、標幟、及螢幕符號， 來表達展示說明主要的構想; 設計之構想、流程、及結果 能展示如何以工具機械 如何的擴展人類的工作能力 能展示如何妥善安全而有效的應用各種手工具及電動機具及簡單機械 能展示如何完成某工作(譬如加工製作建構), 或解決某科技問題,
能採用電傳來與同伴、專家、及其他觀眾，進行協調、互動、及發表 能指導如何研擬解決方法: 譬如採用系統化方法(Apply a systems
approach to solve a problem) 來解決問題, 運用腦力激盪方法集思廣益, 妥善綜合(Interact safely)應用各科技資源及材料以解決問題等 使能瞭解分析及應用各類電腦軟硬体設備: 能使用各類科技系統(電話,電腦,數位相機,光碟機等)來傳播構想: 譬如 採用視聽媒体來呈現及說明科技系統,設備,及程序, 能採用科技圖說來 表達解決問題之構想, 及能採用科技設備(如電傳等)來搜集整理及傳播 資料. 使能運用知識及機敏來解決科技問題: 譬如能描述人類為何要創造科技 及運用科技, 能辦識及運用各類材料及資源以設計及構建一產品, 及能 妥善使用各類工具及機械(營建機電光電熱機生化等)及材料. 使能依據對社會環境之影響來評選合適的科技 柒、 理想的作品應具備的條件(評鑑標準)為何? 專題製作時，理想的研製作品, 發展出來後必須經過評鑑, 才能瞭解優劣得 失. 為什麼要評量呢 簡單的說, 就是想了解是否真正達到研究設計製作的目的. 以下列出一些理想作品,應具備之條件, 這些供評鑑的考核的著眼點, 也可 以說就是“評鑑標準”，包括： 主題要新穎: 介紹最新的科技. 介紹新科技產品性能,選購, 用法, 主題要切合生活: 和每個人都有關 要能解決問題: 一般人不會解決的 要能指導別人: 讓大家用該教具來學習你所指出點明的新科技 省錢,經濟, 最好廢物利用,在經費困窘下仍可負擔，且同時具環保效果。 方便保管：平時可收集於一紙箱，節省置放空間.
增加學習趣味性, 能吸引學生, 且適合不同興趣味的學生. 方便使用, 方便教學. 簡單的說，專題製作及設計製作時應注意之原則包括： 實用耐用(可重複一 再使用); 有趣(足以人願意去用去學習); 安全; 精確(夠精密而不粗糙); 精緻(加 工製作精美); 有教育價值(可增強多種能力); 經濟(不太昂貴); 且講求環保。 以下列出一評量表, 可用來自我評量所設計製作的作品, 倒底好不好： 捌、 如何用一個評量表來客觀評量研製成品之優劣? 專題製作 作品成就 評量表 用以介紹“科技系統設備性能及科技方法之運用” 設計製作（專題製作）作品成就 評量表 2003/12/10 王光復 設計 本項評量 考核標準 (每項給 1~4 分) 得分 頗實用、切合實際需求、屬於日常生活用得到的科技; 所呈現工作情境頗接近(科技社會或工業界)真實情境 有教育價值、值得在教學上引用； 顯然能使學生做成了什麼, 及學到 了什應； 實習(學習)後，科技能力的確能夠有所增長 能介紹一些明確的科技概念給學生 能有效的宣導與展現教學主題 可仿照用來課堂上實際製作 可用來在課堂上操縱實際觀察、試驗、或實習 能使學生了解及運用新科技 能使學生練習解決科技問題。 能刺激思考(包括科學方法能力:如觀察,預測,分析,歸納等及科技應用 能力:如判斷,綜合,設計,及解決問題等)。 方便操作、方便實習 方便示範教學、 方便參照著來課堂上實施教學(動手做) 方便用來評量學生之學習成就 容易整理、收拾、收藏、保管、運送、啟用、維護。 能讓大部分學生感到很有興趣、很願意去用、去學; 能激發學習者的 學習動機。 學生對這項動手做的活動,覺得很有趣(有挑戰性,而且不覺得枯燥無聊) 問題大小適中, 符合國中高中程度、顯然可以成功學得 困難度對學生有挑戰性而又不致於太難
實習使用時其活動與方法能切合學習者狀況 能與學習者之舊經驗相連接，又不重覆 運用學習者瞭解的文字語言詞彙來表達 在費用的考量上、可行；(造價合理、所用經費適當) 在工場(或教室)教學空間場地的考量上、可行 在設備(含現有工具、器材)的考量上、可行 實施所耗時間、符合其內容價值；時間考量上、可行 配合使用之配件、消耗品、材料是否價廉經濟。 符合安全, 衛生, 環保, 等社會行為規則 以良好技法來呈現；能運用聲光效果等; 能大量參攷最新資料 工作量(投入心力、時間、產生結果總量) 內容及組織(品質精緻、有條理、有內涵)。 有創造性、原創性高，具獨創性; 能用自己的話來寫，用自己思想來 詮釋。 合計得分： 玖、 如何進行設計製作, 可考慮的幾個途徑為何? 設計製作時,主要是想研製出一件作品，它能運用 “動手做”來剌激 “動腦”, 因此, 一定要設計成讓學生用它來動手, 操作, 運轉, 測試, 研究, 記錄. 換言之, 教具在構思及設計發展時, 除了朝上上述能力目標及評量標準, 另可以考慮下列 幾個途徑: [1] 具有 “複製效應”的功能: 能設法複製一些在科技上已發現的現象或效應, 以方便操縱來實際觀察. [2] 具有 “具体呈現”的功能: 藉助於一般材料來把抽象的概念或較複雜的結構,以簡單的方式,具体的呈現 出來. [3] 具有 “產生機能” 的功能: 運用工具材料或零組件來製作出有用的東西. [4] 具有 “實驗比較” 的功能: 透過實驗來比較,以科學方法來找出差異或優劣. [5] 具有 “故障診斷或檢修”的功能 透過動手,以体驗 如何 做故障診斷或檢修 [6] 具有 “操作試用法” 的功能: 透過動手,以体驗 如何 操作、試用 [7] 具有 “照圖施工” 的功能: 透過動手,以体驗 如何照圖施工
[8] 具有 “設計以解決工程問題”的功能 透過動手,以体驗 如何設計以解決工程問題 [9] 具有 “呈現卓越設計或製作技能”的功能 透過動手,以体驗 如何呈現設計或製作技能。 [10] 具有其他能刺激思考(包括科學方法)能力的功能: 透過動手,以体驗 如何 進行觀察,預測,分析,歸納等及科技應用能力:如判 斷,綜合,設計,及解決問題等。 動手做，可以使學生學得較具体(而非只靠語言文字)，教學活動設計之主要 的著眼點是在教學時能刺激學生進行思考, 學習的完成主要的是靠”思考”而非 “記憶”. 換言之, 學習活動的目標是務期能夠幫助學生增長整合性思考能力。 以上參考資料(思考途徑)，僅供設計製作工作時參考，並不需要依照這種分 類來設計，重點是所設計的作品，要有用，可以讓學生們覺得很想學著也能夠做 出來，或是讓所有科技教師用來教學會覺得很好用、而能收事半功倍的教學效果。 很多年前, 剛有人發明小引擎時, 那時引擎很重(用於卡車及船), 當時前就 有人想發明把它裝在腳踏車上. 由於引擎太重, 都沒能成功, 但是從目前普遍應 用的機車, 我們可以知道那構想是可行的(但是仍是得等到引擎發展到很輕以後, 才能實現). 所以, 同學對設計不要懷抱太不切實際的理想, 否則由於忽略了設計時必須 考慮的 "限制"和"可行性", 非常可能到時候無法完成. 結果由於從開始就沒有 打定主意要完成什麼 (等於抱著心理: 可以完成, 也可以不完成), 對自己的一生 行事風格,將產生不良影響. 我們希望一件作品 成功的做出來, 而不是到時候未能完成, 變成只能把一 大堆空中樓閣的話呈現給全班; 所以為了督促同學用心且敬業: 對於那些一開始 就抱著,隨便做做應付交差的, 成績考核必須要打為 “不及格”. 因此:做小,做簡單, 做很容易的, 都可以(都沒有關係, 重點是有教具之教育 價值), 我們可以運用資料搜尋能力, 多方尋找別人的(對新科技產品性能用法的) 研究發現, 把它綜合用你自己的思想來統合起來.
換言之, 我們一定要体驗你現在處境對自己的限制, 重新把研究題目縮的很 小, 而確保到時候能把作品做出來. 重點是, 讓我們的作品可以讓年青的學生 容易的用來學到新科技(懂得什麼事怎麼做, 變得可仿照來做而解決某一科技問 題,, 或增進某一方面的科技能力) 暫不想要創造什麼: 不要花時間去實地去研究該產品結構及去改良其功能 設計, 而應先去多方搜集別人(至少三位)己經研發出來的東西, 予以綜合整理. 重要的是先找資料, 看看別人做什麼? 怎麼做的? 別人做成功到了什麼程 度? 那些部分成功? 那些部分失敗? 成敗原因如何? 如果未能充分查看當代別 人的相關研究, 那麼就是"閉門造車"以及 "炒冷飯", 也是自我放棄嘗試去 "站在 今人的研發前沿往前突破". 壹拾、 如何選擇研製主題? 有那些研製主題可以參考? 研究製作工作的初期重點可以放在廣泛的收集好的構想(點子), 除了上網及 上圖書館搜集資料，搜集有關科學展覽及教具媒体展覽或競賽之資料 另可訪問 資深的生活科技(工藝)教師。 前己述及, 教具的主要功用, 是支援教學, 所以對科技教育而言, 主要是用 來協助科技教學, 使學生能更容易的認識新科技概念, 新科技產品, 新科技服務. 以下列出一些值得開發製作之科技教具之點子: 科技能力 技術工作能力 解決之科技問題 及 科技關鍵技術(Technological know-how) 及使用之工具器材設備或科技產品 會測量; 會使用各型電表 測量絕緣電阻,電阻,及是否導通; 測量電壓電流電功率功因電度(耗電量); 會使用三用電表檢測;電路； 使用雷射測量儀具； 會裝配; 會配線及配管; 會使用一般工具; 會完成電線之連接,固定, 完成氣壓配管, 油壓配管, 使達成特定功能; 完成瓦斯管路配管及瓦斯爐具之裝接 會裝配及進行實驗； 繞製變壓器, 製作及試驗；
能進行變壓器之串並聯接線，並試驗其變電效能； 會裝配各類傳動機 構 齒輪組 滑輪組機構 差速齒輪機構 擺動機構; 會裝配齒輪組,滑輪組機構,及變速齒輪組, 並測試其 變速效能: 會裝配差速齒輪組,行星齒輪組,及差動滑輪組機構, 並測試其性能 會裝配各類傳動機構,使完成旋轉與擺動等運轉方向 及速度之改變; 會操縱控制; 會裝接控制電路; 會完成配線,使無線電遙控電動門, 電燈, 家庭電器發 揮功用; 會完成紅外線控制配線, 使能操控: 電燈, 電動機, 警 報器等; 會看圖施工組裝; 套件(零組件); Fischer Technik 汽車套件: 組裝『模組動力車』; Fischer Technik 機構套件: 組裝簡單機械如吊車, 變速 箱, 挖土機; 會設計組裝; 樂高(LEGO)積木教 具 樂高基本套件(Lego Technic ) 樂高氣壓組件(Lego Technic ) 機電整合樂高套件(Fischer Technik) 組裝 各類機械,機構,或控制裝置, 譬如: “機械設備的 傳動”, 機械設備的傳動, 鐵路平交道, 電動輸送帶, 起重機, 車庫門裝置, 城門攻擊器, 調整式病床, 躺 椅, 娃娃車, 堆高機, 載貨用滑車, 升降布幕, 直昇機 等 設計與製作; 能設計一簡易實用之太陽能炊器(加熱器)；或 太陽能 集熱器 a solar collector.; 能設計一簡易實用之風車, 並比賽誰的轉得最快;或： 能設計一簡易風車當受風會轉, 並比賽誰的造型最奇 特； 能設計一簡易水車當受水流沖擊時會轉, 並比賽誰的 造型最奇特； 能設計製作或改良汽機車, 省能車, 太陽能車;太陽能 汽船; 省能船; 能設計製作模型飛機, 風箏, 滑翔翼, 汽球;
會設計製作一個有動力的滑翔翼：用美工刀,鉗,熱融 膠,等製作滑翔翼, 用馬達、翼片與電池輔助滑翔翼飛 行 會製作玩具車: 使用螺絲起子、膠槍、焊槍等工具,及 木材、塑膠、輪胎、螺絲、噴漆、瞬間強力膠、砂紙、 電池、防水亮光漆等材料 會設計製作電動玩具船: 使用鋸、刀、尺、廣告顏料, 木 板(或保力龍版)、色紙(或玻璃紙)、竹條、萬能糊等; 能設計製作一簡易實用之掛鎖匙吊板或吊架, 使全家 人能方便容易的取用所有的鎖匙； 軟体設計； 模型設計 如何設計製作一多媒体教學軟体, 介紹一簡易實用之 規定,方法,程序來管理個人的書房(尤其是書桌),或管 理全家的雜誌書報及雜物, 使全家整齊有序 如何設計製作一多媒体教學軟体(或製作一簡易模型), 介紹展示 船如何進出船塢；或介紹展示 船如何在不 同水位的運河中通行； 能設計製作立體停車場之模型； 如何設計製作一多媒体教學軟体(或製作一簡易模型), 介紹展示 地球各地時區與太陽轉動方向之關係；或 介紹展示 往復式蒸汽機之運轉原理；或介紹展示 熱 流体(如熱水)之熱量與流率如何測量? 規劃，設計； 軟体之應用 認識設計規範； 如何規畫一旅遊計畫； 如何從電腦網路中找到交通路徑(供開車往返)； 如何運用訂位及購票系統； 會設計及研擬建築物檢核表: 檢核項目需含建築結 構、水電、瓦斯、門窗、消防、家具等設備； 製造科技之實習 能設計製作一日常生活用之器具, 使用木工手工具,金 工手工具,塑膠工手工具,模具, 完成設計及製作. 能設計研製一簡易壓罐器； 能設計製作壓克力塑膠作品, 或壓克力相框, 使用手 工具,吹風機,壓克力板,及使用溶劑與膠結劑, 鑽床,砂 輪機, 直線加熱器等. 能設計製作陶瓷果盤, 包括設計、原型製作、石膏模 製作、半成品製作、上釉及燒製等。 能完成塑膠管施工: PVC 導線管之裁切, 加熱, 彎曲, 延長接, 能設計製作黑板板面清潔裝置設計製作(曲柄直進急
回運動機構) 能源動力運輸科技 之實習 會設計製作及測試,操縱;運用燃爆的氣体推力來拋射 物体 會設計製作及完成各類動力裝置之操縱,測試,實驗：如 熱氣球之昇力實驗；水火箭實驗；氣壓火箭實驗；各 型機翼之昇力實驗；各型船身之阻力實驗；帆船動力 實驗；氣墊船之實驗等； 能設計製作及操縱一小型機械手臂(運用針筒取代氣 油壓缸以推動搖桿,驅動轉軸,及啟閉夾頭)； 能運用機械手臂, 練習操作及運用機械手臂於製造或 搬運. 會設計製作能運動的車船飛機等，並採用各類不同的 動力，譬如：用手推動、靠彈簧彈射、靠壓縮空氣吹,、 靠電池及小電動機, 螺旋槳推動等，使它跑得最遠、 跑得最快、跑得最直、載得最重、飛得最久、飛得最 遠、、 會設計製作一模型橋樑, 使它能承受(懸掛重物)得最 重? 會設計製作計一個奶粉罐(內穿橡皮筋及重塊), 使能 爬坡； 營建施工之實習 能設計製作水泥花壇: 利用厚紙皮及保麗龍為模型， 以水泥為材料，製作迷你花壇； 能完成油漆: 使用空氣壓縮機和噴槍,毛刷,滾筒,刮刀, 塗料。 能設計製作室內佈置模型: 測量及繪製牆、門、窗、 設備等構件, 整理成平面、立體圖, 並製作模型. 能設計製作都市社區模型: 可採材料,設備如: 硬紙板, 美工刀,木條,剪刀,各色紙張,膠水,樹脂,強力膠,海綿,棉 花,尺,鉛筆,原子筆,保麗龍, 手鋸線,線鋸機,壓克力,鑽 床,繩線,切割墊,鐵絲等. 能設計製作陶瓷茶壺: 設計茶壺的造型,並繪製設計 圖, 練習茶壺製作成型---素燒--上釉--釉燒； 會測試,操縱,及實驗 會設計製作及完成各種測試,實驗：生化科技與水耕實 驗；海水淡化實驗等； 能進行電動機車性能之測試； 能測試比較各類加熱器具之效能； 家電修護 日光燈及室內配電之故障檢修 家庭電器之檢修
抽水馬桶之故障檢修 抽水機及給水加壓泵之故障檢修 壹拾壹、 作品完成後, 如何採用簡報在課堂上展示? 專題製作及設計製作活動之作品完成之後，應該採用文字來加以記述，亦即 運用書面報告,將製作設計構想及方法,記錄下來． 另外，為了要有效流通研究 心得及對全班分享工作經驗，較常用的方式，是採用電腦軟体(譬如 PPT)在課堂 上向全班展示． 以下所列的,是專題設計製作報告展示用,電腦媒体(譬如 PPT)簡報之建議格 式： 名稱: 用簡單的名稱來涵蓋專題設計作業(或教學活動)內容; 簡單,好叫, 能有效表達教具之功能作用. 製作目的(對科技能力之作用)及問題之界定(釐清): 詳細說明問題的重 要性及性質及希望解決的地方: 簡述將啟迪增長何種科技能力;給學習者 什麼樣的機會來“動手”? 現有之類似作品之優缺點分析比較, 你所改良設計之特點(有何不同之 處及其理由); 所介紹 “新科技”的教具或活動之價值: 能介紹什麼“概念,性能,作用” 及“使用步驟方法” 安排學習活動的構想: 如何使學生能感興趣, 富挑戰性, 但有能力容易 完成,又使有成就感. 如何評量使用者是否能達到你的設計構想: 如何有效,客觀,又方便,快捷 的完成評量, 又能激勵學習. 所曾參攷資料之書目,出處,及網頁(出版者及網址) 壹拾貳、 作品完成後 如何撰寫其“教學指引說明”, 以便運用於教學? 上節談到，專題製作及設計製作活動之作品製成之後，應將製作設計構想及 方法,記錄下來．如果我們所研製的作品，可以用在生活科技課堂教學裏，那麼
我們應該在書面報告裏增加“教學指引”的部分，所謂「教學指引」就是告訴別人, 你所設計的作品具, 有什麼用, 以及怎麼用。 以下列出「教學指引」的結構要項： [1]單元名稱: 用簡單的名稱來涵蓋活動內容, 譬如: <例子>應用氣壓及液壓的三軸機械 手臂. [2]教學活動簡述: 1. 簡述將啟迪增長何種科技能力. 2. 說明本單元在全部課程中的地位以及與其他單元的關係,重要的概念及教 學內容概述. [3]教學目標: 1. 具体說明希望學生能夠增長什麼科技能力? (對增長科技能力之作用) 例如: 會分析__？__在_？_上所扮演的角色, 會查閱圖表且詮釋其意義, 會 繪製圖表，設計_？_ , 設計_？_ 圖樣。會解決_？_的_？_問題, 會製作 _？_. 2. 指出採用下列哪一種科學研究方法: (1) 主動觀察或調查找出實情 (2) 積極搜集客觀資料及判別客觀証據 (3) 觀察操作以了解結構,運作情形 (4) 觀察測量找出差異或比比較優劣 (5) 操縱試驗找出“關係”及“效應”. (6) 根據已知條件及原理規則, 推演及預測 (7) 製作原型或擬定策略(方法,程序)解決問題. (8) 操作工具材料以認識能源運輸製造營建資訊等科技 (9) 安裝操作使用新科技產品使發揮應有功能. (10) 使用符號,文字,圖表,記錄表達複雜或抽象的概念,方法,步驟. [4]所用器材及教學資源: 1. 教學所可能用到的器材及教具(含媒体): 宜採器材表方式呈現(如下表). 品名 規格 數量 備註 2. 如何預備器材 3. 教學上可用的參考書,參考資料及網頁(印出物或網址): 文字講義或成冊 之參考資料. [5]課前準備: 1. 思考如何安排教學情境及完成場地設備之準備: 詳細列出預期之情境,
如何佈置, 如何準備, 如何展示, 如何教…. 2. 事先計劃好示範講解等教學之步驟及注意事項(含安全注意事項): 包括 講解題綱, 發問之問題, 可能解答, …包含學生及教師準備教學時所需之 資料及活動。 [6]活動安排: 1. 依單元目標而設計，並依單元內容採用不同的教學方法, 教學活動之工作 步驟, 時間安排。 2. 發給什麼器材, 發給什麼文字資料(或講義), 如何指揮活動順利進行. 3. 可設計採行 “啟發”, “觀念建立”, “靈活應用” 三階段. [7]概念及問題: 1. 教學研討之主題, 主要概念, 說明學習的目的. 2. 啟發什麼觀念, 介紹什麼概念, 解釋什麼名詞或定義 3. 問題之界定(釐清):詳細說明問題的重要性及性質及希望解決的地方;可能 提出的對策; 最佳的抉擇及其理由. [8]學習方法步驟: 1. 學習活動進行步驟,方法之說明. 2. 指明每人的學習工作內容, 如安排實驗,看圖,討論,尋求解答等. 3. 協助找出可能提出的對策: 預先設想可能的解決方案, 4. 分析各方案的優缺點, 比較找出最佳的抉擇, 並能說出理由. [9]對學生的指示及評量: 1. 規定工作內容, 重點, 標準, 完成的時限等. 2. 指定作業(含家庭作業)的構想 3. 公佈學生作品或意見, 供討論, 或觀摩, 評估優缺點, 提出改良建議. [10]教學輔導及進行: 1. 說明如何進行輔導,如何補救,是否安排什麼後續活動,是否保留學生的作 業或作品供日後複習或教學之用等。 2. 指定作業(含家庭作業)的構想: 如何使學生能感興趣, 富挑戰性, 但有能 力容易完成,又使有成就感. [11]學習評量: 1. 將採用什麼方式來評量, 2. 可採測驗題及標準解答. 3. 可設計自我評量 4. 思考如何有效,客觀,又方便,快捷的完成評量, 又能激勵學習. [12]參考資料: 指出資料來源,並進一步提供教師及學生與單元重點相關的文獻資料及練習 作業。 [13]附錄: 1. 凡屬大量數據、推導、或其他冗長備考之資料，不便刊載於正文者，如
原始資料（raw data）等，均可分別另起一頁，編為附錄。 2. 由主編負責撰寫全書之序及編輯大意, 包括下列要項: 課程設計之依據, 學習原理, 課程總目標, 課程架構, 編寫過程, 各單元 主要內容綱要, 適用對象, 課程時數及適用時機, 教學上的應用方法建議. 期望透過妥善的教材設計及有效的科技思考的教學，能將我國科技人才的素 質，提升到與先進國家並駕齊驅的地步。 --- 壹拾參、 作品完成後, 如撰寫一篇文章, “對設計製作工作做一完整說明”之 範例 以下就是依照上節的格式，所完成的一專題製作的書面報告範例, 它的主題 是設計一簡單教具,用來解釋 “油氣壓動力”之性能, 可供國中及國小學生上課時 應用, 謹供參考. 動手做,來瞭解氣油壓動力 1998/10/8 王光復 --- 1. 前言 2. 什麼是氣壓動力 3. 如何製作一個氣油壓動力玩具 4. 如何操縱實驗 5. 結論 前言 在日常生活裏, 我們比較容易看到動力的二大來源, 是電動機和引擎, 例如 家中的洗衣機,電扇等各種電動器具, 都是靠電動機帶動, 而路上跑的各型機車, 汽車則是由引擎來驅動; 但是除了這兩類, 難道就沒有其他實用的動力來源了 嗎? 答案當然是: NO. 實際上, 目前人類生活, 有很大的一部分動力, 是採用氣 油壓動力. 尤其是工業生產上, 各種機械設備(如表一)幾乎都用到氣油壓動力, 對於這麼普遍使用的動力, 我們特地採用一個簡單的教學活動,來幫助年青同學 們對它產生進一步的認識(瞭解其性能).
表一. 氣油壓動力可運用於各類工業生產機械 食品飲料/農業畜 牧 機械 紡織/皮革/製鞋 機 械 木工/土木建設 機 械 造紙/印刷 機械 化工/塑膠/橡膠 機 械 礦冶/金屬冶鍊 設 備 搬運/運輸/振動 機械 切削/焊接/切割 機械 成型/NC/特殊 工 具機 車床,銑床,沖床 鑄造/鍛造/沖壓 機械&成品 工 具/刀具/模具 消防,管路系統&機械 元件 油/空/氣/液 壓機械& 元件 流體/冷凍/空調 設備 乾燥/磨碎/稱量/包裝 機械 熱處理/表面處理 設 備 家用/電氣/醫療/精 密機械 金屬加工/機械修理 服務業 金屬製品 & 建材 五金 環保/自動化/整廠 設備 服務業用機械設備 什麼是氣油壓動力 本文想介紹的教學活動,是採用常見的針筒和小木條,設計製作一個簡易的機 械手臂(如圖 1-2 所示), 並透過操作實驗, 來探究氣油壓動力"是什麼","如何用來 推動東西",以及"如何改變推動的快和慢". 在還沒介紹這個簡單作業前, 先讓我們來看一個美國中學教科書上類似作 業(如圖 1-1 所示), 從這個作業, 可以看容易的瞭解氣油壓動力的作用情形. 當我們嘗試推動針筒時, 我們可以觀到: 施力(作用力)的大小, 可以由拉伸 開的彈簧秤的讀數可以出來. (推得越用力, 則彈簧秤指數越大). 但是推力,大並不代表動力大; 並需推的快(推得急)而且推得用力, 使上方木 板仰起的快而且較有力, 此時所產生的動力才越大. 換言之, 我們可以得到的結 論就是: [1] 氣壓和油壓都可以產生動力, [2] 當推力大且速度快時才是動力大.
圖 1-1 測驅動橫桿使仰起之作用力大小 如何製作一個氣油壓動力玩具 上述這個作業製作起來材料費較貴,且較較費時,而且不容易觀測到"速度變 化"的情形, 為了克服上述的缺憾, 作者特別設計了一個較容易製作且頗有教學 價值的作業,如圖 1-2 所示. 首先我們把材料表列出來, 如表二所示: 表二. 完成圖 1-2 作業所需之材料表(一份作業之需要量) 品 名 規 格 數 量(附單位) 備 註 針筒 附塑膠管及節流閥 2 組 木板 10 * 24 * 2 公分 1 片 教師可視情況修改尺寸 木條 3 * 4 * 15 公分 1 片 教師可視情況修改尺寸 木條 2 * 3 * 12 公分 1 片 教師可視情況修改尺寸 鉸鏈 3 公分寬, 1 組 教師可視情況修改尺寸 木螺絲 1.5 公分 4 木螺絲 約 2.7 公分 1 或鐵釘 吊鉤 長約 3 公分,木工用 1 重塊 附懸繩 1 可採鐵塊塼塊等代用 塑膠紮帶 長約 15 公分 2 熱熔膠槍 AC 110V, 附熱熔膠 本項:可供約四人共用
工作步驟如下: [1]. 把吊鉤旋入桿桿端,供懸掛重物. [2]. 把直柱和橫桿用鉸鏈連接起來. [3]. 把直柱固定於底板, 可用螺絲釘或鐵釘. [4]. 把兩個針筒用塑膠管連接起來, (中間要串接有"節流閥"), [5]. 把其中一個針筒用紮帶綁在直柱上, (也可用熱熔膠來固定), [6]. 在橫桿端的釣鉤上懸掛重物, 以供實驗. 如何操縱實驗 在這個作業中,學生利用兩組針筒及導管, 一個直立的木柱以及一個橫桿(用 鉸鏈固定於直柱之上), 製成一個動力傳導及驅動的機械(系統), 針筒之一端是固 定於直柱之側, 而在橫桿之正下方. 不論針筒及導管之內是否灌注清水, 只要 “抽”或“拉”針筒的把手, 則遠端的針筒就會驅動橫桿(使之仰起或俯下). 特別值得提出的: 本作業之製作及實驗目的(以及想探討的概念問題)是: [1]. 使學生從動手做中學到如何操作手工具, [2]. 使學生由設計製作之中,學習如何解決間題, [3]. 使學生透過操作實驗, 充分了解氣油壓如何運用於產生推拉之作用力. 針筒 鉸鏈 直柱 橫桿 圖 1-2 驅動橫桿仰俯 針筒 底座
根據上述目標, 本作業的操作步驟及想研究的問題為: [1]. 當懸掛不同重量的重物時, 我們所需的在針筒上的推拉力量是否相同? [2]. 我們可以比較, 當針筒面是和空氣或是充水時, 兩種情況有何不同. [3]. 如果調整塑膠管所串接的"節流閥"開口的大小, 則在相同推拉的力量時; 橫桿仰俯的速度(快慢)是否相同? [4]. 到底是針筒裏為空氣時,還是貯有清水時,能夠產生較大的推拉的力量? [5]. 到底是針筒裏為空氣時,還是貯有清水時,較容易調整速度?以及調整"位 置"? 總而言之, 本作業的製作及實驗,是為了使學生獲得第一手的學習經驗. 使 學會如何安排工作, 如何運用工具,如何進行實驗, 如何探索氣壓及液壓動力; 包 括動力是如何傳遞的, 驅動機構的結構是如何組成的, 以及從操作之中比較氣壓 及液壓(即針筒之中是否灌注清水兩種狀態之下)其速度及位置控制之效果有何 不同等等. 結論 透過簡單的操作實驗, 學生操持基本工具, 進行製作及實驗之能力得以增強; 更可藉以實際了解氣壓及液壓動力, 建立有用的科技概念, 例如:如何產生推拉 的作用, 如何調節快慢, 如何藉助導管做長距離之傳遞(而且導管可以隨意扭曲 改變行進方向角度)等. 學生從操作中可思考很多平常想不到的問題, 從而建立求真的科學精神,以 及探索科技方法(Know How), 並增長其解決實際問題的能力. 參攷書目 (節略) ───────────────────────────── 壹拾肆、 結論 撰寫本文目的是在針對未來的生活科技教師，對其練習設計與製作(專題製 作)工作，提供方向之指引，及方法之說明，使同學能以此為基礎, 發展出非常有
用的好作品。 本文會從動手做之教學活動，科技展覽,科學展覽,科普活動,談起，談到為 什麼要教 “科技”？然後談到：增長科技能力的原則及方法為何？設計製作專題 製作“動手做”類的教學活動之教學施教重點為何？設計製作,專題製作,及“動 手做”類的教學活動其設計製作目標為何？理想的作品應具備的條件(評鑑標準) 為何？如何用一個評量表來客觀評量研製成品之優劣？如何進行設計, 可考慮 的幾個途徑為何？如何選擇研製主題? 有那些研製主題可以參考？作品完成後, 如何採用簡報在課堂上展示？作品完成後 如何撰寫其“教學指引說明”, 以便 運用於教學？ 最後，並撰寫一篇文章當做範例，來說明，作品完成後, 如何「對設計製 作工作，做一完整說明」。提供給全体科技教育同仁和廣大生活科技在校同學參 考。務期在進行設計製作及專題工作的過程中，掌握正確方向，設計出高品質的 作品，增強自己的專業能力，也同時因研發出有用的教學輔助工具，更可嘉惠未 來的學子，及對我國的科技教育教學技術產生貢獻。
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