能培養學生研發能力的教案設計
─製作玩具「迷宮鋼珠台」
劉冠賢 國立臺灣師範大學工業科技教育系碩士生 壹. 前言 現代的世界是一個科技發達、資訊爆炸、快速變遷的新時代。大量的機器使 用、運輸工具的發明與演進、電力的發明與應用、電話與電視的發明、近50年來 電腦的發明與普及，改變了們的生活型態，科技的進步更實現了「地球村」的夢 想。所以，我們也應該了解科學與技術的發展對人類生活的影響，學會使用和管 理科學與技術以適應現代化的社會生活。尤其是與我們日常生活最接近的工具， 其簡單的科學原理，讓我們常常不經意忘了它們的存在。希望透過學習使我們不 但能善用更能了解各種日常生活工具所應用之科學原理，除了要知其然，更要能 知其所以然；由學習，推向理解並運用，進而期待充分發揚。也唯有如此，希望 提昇我國學生設計與發展能力之期望方能順利達成。 貳. 設計製作之教學活動對增長研發能力的好處 從能力的角度來看，研發能力也是一項基礎能力，它包括了：會研究、會發 問題、會解決問題、能做出判斷、會規劃流程、會設計製作、會檢討改良、對事 物具有洞察力等，當它配合各類專業技能，就可以應用到各種事物。這種綜合性 的能力，不是單靠上課教學就可以培養出來的，會讀書不見得會做事，而且傳統 教育的讀死書，對研發能力的培育無法產生太大的助益。只有配合科技教育(生 活科技)的教學，以及教學活動的訓練，針對研發能力來培育，才有可能。而動手製造在生活科技教學上佔有相當的比重。早期的工藝教育，著重於材 料的處理與加工，而目前生活科技教育課程，則加入了「設計」的新元素。而就 培養學生科技素養與問題解決能力而言，今日生活科技的課程實施引導中，具有 確實能引導學生，熟悉問題解決的流程與步驟的各種教學策略，並能提高學生對 其周遭科技事物的注意力與觀察力(王景祥，2000)。 參. 能增進學生研發能力的設計製作教學活動之設計要項 研究發展是重要的科技能力，國際科技教育學會(ITEA)所訂的科技能力標準 第十條明白列出，學生在設計方面的科技能力，應透過解決問題的活動，體驗如 何進行：故障檢驗、研究發展、創新改良、以及實驗(ITEA, 2003)。 我國教育部（2003）公佈的國民中小學九年一貫課程綱要中將科技教育的內 涵融入自然與生活科技學習領域，其中的「自然與生活科技學習領域課程綱要」 將科學與科技素養條列為八項：(1)過程技能、(2)科學與技術認知、(3)科學本質、 (4)科技的發展、(5)科學態度、(6)思考智能、(7)科學應用及(8)設計與製作。此第 八項「設計與製作」在第四階段（7-9 年級）之能力指標分述如下： 一、8-4-0-1 閱讀組合圖及產品說明書 二、8-4-0-2 利用口語、影像(如攝影、錄影)、文字與圖案、繪圖或實物表達創 意與構想 三、8-4-0-3 了解設計的可用資源與分析工作 四、8-4-0-4 設計解決問題的步驟 五、8-4-0-5 模擬大量生產過程 六、8-4-0-6 執行製作過程中及完成後的機能測試與調整 根據國民中小學九年一貫課程綱要中的能力指標歸納出幾個原則以方便進行工 具教學的挑選。 1.工具隨處可見，以便於解決生活中的問題。
3.學生可自己進行設計，故工具不但貼近生活，與學生無距離感，也方便學生熟 練使用。 本活動欲以兒時常玩的遊戲──「彈珠台」，引起學生學習動機引導學生 科技創造力概念落實於動手製作的活動中，進而對製造的世界有更深入的認識。 肆. 採用簡單手工具完成設計製作教學活動之教案：教學目標 一、認知目標 1. 使學生能瞭解產品設計的原理與步驟。 2. 使學生能瞭解玩具設計的定位與方法。 3. 了解木工手工具的基本使用方法及其功用。 4. 培養學生創造思考與解決問題的能力。 二、情意目標 經由基本的介紹, 能讓學生對木工工具不再陌生 ,對於木工工藝也可善用其工具, 不在受限於木工半成品的組合,而能訓練自行設計並完成所設計的作品, 並激盪 出學生無限的創意。 三、技能目標 1. 學會以木工基本工具的技巧。 2. 家中之家俱若有輕微損壞可自行運用手工具進行修理之工作, 達到 DIY 的樂 趣。 3. 在實習的過程中，培養學生的耐心與解決突發問題的能力。
伍. 採用簡單手工具完成設計製作教學活動之教案: 教學器材 一. 教師提供每組設備與材料 400mm*25mm*3mm 木條 1 支 250mm*100mm*2mm 合板 1 片 6mm 鋼球 1 顆 60mm*30mm*1mm 飛機木 1 片 A4 大小賽璐璐片 1 片 100 號砂紙 數張 手搖鑽 1 支 手線鋸 1 支 尖嘴鉗 1 支 斜口鉗 1 支 二.學生自備材料 學生可依各組需求，準備適合之材料，如保麗龍膠、吸管、水彩、彈簧、 牙籤…等。 陸. 採用簡單手工具完成設計製作教學活動之教案: 實施方法 1、活動時間與各組人數：若情況許可，可調整為一人一組，活動時間為八節課 400 分鐘。 2、實施對象：實施對象由國小至高中皆可，唯須依實施對象的需求，調整活動 時間與教學內容。 3、在動手製作作品時，有時在一般教室實施會有諸多限制，教師在實施此一教 學活動時，必須事先安排好教學地點及使用工具。
5、學生在製作過程，常有許多出人意表的創意，教師可適時從旁引導，輔助他 們能落實其珍貴的想法。 一.教學實施流程 時間 分配 教學內容 備註 兩節 課 老師介紹玩具基本概念，並引導學 生進行創意思考，繪製創意設計圖。 1. 引導思考： (1) 玩具設計給不同人玩， 是否需要不同的設計？ 如給幼兒玩與給國中生 玩的差別？ (2) 洞口愈多愈好玩嗎？ (3) 坡度愈大愈好玩嗎？ 設計玩具有什麼需要注意 的事項？ 兩節 課 解說、示範手工具的使用方法並示 範組合黏合，砂磨的方法。以及進 行製作。 兩節 課 解說、示範賽璐璐片的使用方法。， 再次引導思考其玩具挖洞、路線、 坡度、外觀與影響玩具好玩程度的 原因。修改「轉轉球迷宮」設計圖。 引導學生再深思：除了教師展 示的玩具作法外，是否有別種 機關設計？ 可讓學生分享上週課後收集 的資料。 兩節 課 1. 進行最後修整，教師評分、同學自 評與互評。觀摩較佳作品，並引導 學生討論。 讓學生互相討論其特色為 何？若身為消費者，願意購買 的玩具有什麼特色？
二.評分要點 評鑑項目 評鑑內容 作品實用度(45%) 1. 「鋼珠迷宮」的結構精密度。 2. 「鋼珠迷宮」的設計完整度。 創意及造型(45%) 1. 「鋼珠迷宮」結構獨創性。 2. 「鋼珠迷宮」設計獨創性。 3. 「鋼珠迷宮」使用材料獨創性。 其他(10%) 1. 團隊合作 2. 設計圖完整性 三.作品圖例 圖七 圖八 柒. 結論 而生活科技中針對研究發展能力所進行的教學目標主要是為了，培養學生肯 動手做的態度，利用實作讓學生進行思考，養成親自動手的習慣，熟悉工具的使 用，學生主動學習。故最好能與生活作結合，讓學生在私底下都能進行設計與製 作，並於生活中培養動手操作的習慣，創意設計與製作往往與日常生活密切結
修、椅子的設計等等均需要使用手工具。正確的使用觀念需於學生時期給予教 育，透過教學活動的進行培養學生了解手工具的正確使用技巧、收拾習慣、安全 衛生觀念等等，讓學生從教學活動與實作過程中學習是非常重要的一部份。
參考文獻
王景祥。(2000)。國中生活科技課程問題解決教學策略之實驗研究—以製造科技 課程為例。國立台灣師範大學工業科技教育學系碩士論文，台北。
教育部（2003）。國民中小學九年一貫課程綱要。2009年1月20日。取自 http://www.edu.tw/eje/content.aspx?site_content_sn=4420
ITEA(2003). Advancing excellence in technological literacy: Student assessment, professional development, and program standards. International Technology Education Association. Reston, VA: Author.
