問題導向學習運用於國中生活科技問題解決能力之研究

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(1)國立臺灣師範大學科技應用與人力資源發展學系碩士論文. 問題導向學習運用於國中生活科技問題解決能力之研究. 研究生：吳承瑋指導教授：侯世光. 中華民國九十九年一月.

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(3) 誌謝. 本論文研究期間承蒙指導老師侯世光教授的悉心指導，並於寫作時逐字斧正，乃得以利完成。為學期間，侯教授理論的傳授，做人處事的諄諄教誨，實惠我良多，特誌於卷首，以代表我最誠摯的敬意與謝忱。論文研究期間侯世光教授的細心指導，除了在進行論文研究時不斷提供我回饋與建議，讓我可以在一陣茫然與疑惑中找尋到解答，從中學習到學術研究的精神與技巧，更藉此訓練自己的邏輯思維能力。雖然過程中時常遭遇挫折與困難的考驗，但每每您總是帶著微笑告訴我可以尋求的方法與方向，我相信往後自己在對對不同事情時將能夠有更全方位的思考。謝謝您！另外，也要感謝王光復教授與王鼎銘教授在口詴時給予的精闢建議與鼓勵，使得這本論文能更加的完善。最後，要謝謝在這三年內曾經協助、鼓勵我的人：每位老師的教誨、系辦助教的幫忙、每一位朋友的關心，這些全是促使我努力與向上的動力，真的十分感謝，謝謝。吳承瑋謹誌民國九十九年一月. i.

(4) ii.

(5) 問題導向學習運用於國中生活科技問題解決能力之研究研究生：吳承瑋指導教授：侯世光. 中文摘要本研究旨在探討生活科技問題導向學習教學模式之相關理論，依此設計教學活動並實施教學實驗。以探討不同教學模式對國中生問題解決能力的效果，以及探討問題導向學習教學模式對國中生問題解決態度的影響，作為日後生活科技教學與未來研究之參考。本研究以台北縣某國中一年級學生為取樣對象，有效樣本學生共 68 人。所使用的研究工具包括「問題解決能力測驗」與「問題解決態度量表」。為了達成研究目的，採用文獻分析與準實驗研究法，先探討相關文獻以發展教學活動，經教學實驗後，利用平均數、標準差與 t 檢定等方法進行資料分析。本研究結果如下：ㄧ、運用問題導向學習教學策略於國中生活科技課程，能有效提升學生問題解決能力。二、將問題導向學習教學策略融入國中生活科技課程對「問題解決態度」有正向的提升。最後依據研究發現提出相關建議，提供教師與未來研究作為教學實施及深入研究之參考。. 關鍵詞：生活科技、問題導向學習、問題解決能力、問題解決態度. iii.

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(7) A Study of the Problem -Based Learning of living technology to the junior high school students’ problem solving ability Author : Cheng-Wei Wu Adviser : Shih-Kuang Hou Abstract The main purpose of this study is to explore the effects of junior high school students’ problem solving ability by designing experiment of Problem-Based Learning theory in living technology. This study will provide suggestions to living technology’s teaching and further studies. This study regards the first grades students of the junior high school in Taipei County as sample, effective sample students add up to 68 people. We adopt documents to analyze and allow the experimental teaching, probe into relevant documents in order to develop the teaching activity first; after teaching experiment, to analyze the data by average, standard deviation, T-test. This main result of the study is as follows: 1.The Problem -Based Learning of living technology to the junior high school has positive effective in the promotion of student's Problem Solving Ability. 2. The Problem -Based Learning of living technology to the junior high school has positive effective in the promotion of student's Problem Solving Attitude. Finally, according to the findings offer propose relevant suggestions to the teachers and study in the future for the further investigating as teaching. Key Word: Living Technology, Problem -Based Learning, Problem Solving Ability , Problem Solving Attitude.. v.

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(9) 目謝. 錄. 誌……………………………………………………………………. i. 中文摘要 ................................................................................................ iii 英文摘要…………………………………………………………………… v 目. 錄 ............................................................................................... vii. 表. 次 ................................................................................................ ix. 圖. 次 ................................................................................................ xi. 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 .........................................................4 第三節研究範圍與限制 .................................................................6 第四節名詞解釋 ............................................................................7 第二章文獻探討....................................................................................9 第一節問題導向學習.....................................................................9 第二節問題解決能力與態度 .......................................................23 第三節我國國中生活科技內涵....................................................33 第三章研究設計與實施 ......................................................................39 第一節研究架構 ..........................................................................39 第二節研究方法與流程 ...............................................................40 第三節研究對象 ..........................................................................43 第四節實驗設計 ..........................................................................44 第五節研究工具 ..........................................................................45 第六節資料分析 ..........................................................................49 第四章研究結果與分析 ......................................................................51 第一節實施問題導向學習對學生問題解決能力之影響 ..............51 vii.

(10) 第二節實施問題導向學習對學生問題解決態度之影響.............. 58 第五章結論與建議 ............................................................................. 63 第一節結論................................................................................. 63 第二節建議................................................................................. 65 參考文獻................................................................................................ 67 一、中文部分................................................................................. 67 二、英文部分................................................................................. 70 附. 錄................................................................................................ 73 附錄一問題解決能力測驗 .......................................................... 75 附錄二問題解決態度量表 .......................................................... 79 附錄三「創意太陽能車」－教學活動........................................ 82 附錄四教學活動學習單 .............................................................. 86 附錄五學生作品集暨作品照片 ................................................... 91. viii.

(11) 表. 次. 表 2-1 PBL 教學模式及實施程式.........................................................11 表 2-2 「問題導向學習」實施工作要點..............................................17 表 3-1 實驗組與控制組人數統計 .........................................................43 表 3-2 實驗設計表 ...............................................................................44 表 3-3 「問題解決能力測驗」評分者信度............................................47 表 4-1 問題解決能力測驗「問題察覺」之平均數及標準差................51 表 4-2 「問題察覺」獨立樣本 t 檢定 ..................................................52 表 4-3 問題解決能力測驗「問題再定義」之平均數及標準差 ............52 表 4-4 「問題再定義」獨立樣本 t 檢定...............................................53 表 4-5 問題解決能力測驗「原因推測」之平均數及標準差................53 表 4-6 「原因推測」獨立樣本 t 檢定 ..................................................54 表 4-7 問題解決能力測驗「提出想法」之平均數及標準差................54 表 4-8 「提出想法」獨立樣本 t 檢定 ..................................................55 表 4-9 問題解決能力測驗「尋求最佳方案」之平均數及標準差 ........55 表 4-10 「尋求最佳方案」獨立樣本 t 檢定 .........................................56 表 4-11 問題解決能力測驗「總分」之平均數及標準差 .....................57 表 4-12 問題解決能力測驗「總分」獨立樣本 t 檢定 ..........................57 表 4-13 問題解決態度量表「問題解決自信」之平均數及標準差.......58 表 4-14 「問題解決自信」獨立樣本 t 檢定 .........................................59 表 4-15 問題解決態度量表「趨避取向」之平均數及標準差 ..............59 表 4-16 「趨避取向」獨立樣本 t 檢定 ................................................60 表 4-17 問題解決態度量表「自我控制」之平均數及標準差 ..............60 表 4-18 「自我控制」獨立樣本 t 檢定 ................................................61 表 4-19 問題解決態度「總分」之平均數及標準差 .............................61 ix.

(12) 表 4-20 問題解決態度「總分」獨立樣本 t 檢定................................. 61. x.

(13) 圖. 次. 圖 2-1 問題導向學習的教學設計模式 .................................................11 圖 2-2 問題解決基本架構 ....................................................................25 圖 3-1 研究架構圖 ...............................................................................39 圖 3-2 研究流程圖 ...............................................................................42. xi.

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(15) 第一章緒論本章共分四節，第一節為研究背景與動機，第二節為研究目的與待答問題，第三節為研究範圍與限制，第四節為名詞解釋。. 第一節. 研究背景與動機. 我國在 2001 年開始實施九年一貫課程，是近年來相當重要的教育改陏方案之ㄧ。教育部依據九年一貫課程改陏，公佈十大課程目標與十項基本能力作為指標，其課程目標之一即在培養獨立思考與解決問題的能力，然而台灣社會過去受到傳統升學制度的影響，較重視知識的學習，影響了學生在創新與應用方陎的能力。隨著社會的越趨複雜與多元化，發展學生「獨立思考」與提升「解決問題的能力」，以適應瞬息萬變的社會尌更顯得重要。 1960 年代初，加拿大 McMaster 大學醫學院提出了「問題導向學習」 (problem-based. learning，以下簡稱 PBL)，這是一種以小組團隊討論方. 式，進行真實世界問題解決與知能學習的教學策略(引自陳綺華，2005)。 PBL 有別於傳統教學，師生之間不再只是傳授者與吸收者這樣的單方向溝通，PBL 是老師們扮演起指導者的角色，除了傳授知識本身以外，更重要的是教導學生學習的方法；而學生的工作，不僅是吸收而己，還要透過 PBL 的整合式課程，學習如何蒐集資料、分析整理、解決問題，並且在與老師、同儕的關係互動中，培養出自己能主動學習的能力。 PBL 強調利用與日常生活相關的議題，將學生導入一個真實的情境，經由問題的引導和設計，學生採小組合作方式，藉由小組討論及合作一同進行有系統的問題探討歷程，進而在學習歷程中培養學生批判性思考能力(王千倖，1999)。在學習的過程中，學生依問題中所發生的情境，以小組方式對問題個案的文獻資訊進行討論，藉由討論的過程中確 1.

(16) 定問題的內涵與範圍，並嘗詴驗證各種問題可能解決的方法。在沈戊忠(2005)的研究中指出問題導向學習是以擬定真實或虛構的故事情節，讓一小組的學生自己去發掘裡陎的問題，共同討論之後，再分頭去查詢資料，一起解決問題，並自行設定學習目標，由解決問題的過程中，達到學習目標，整個過程中，教師只扮演輔助者，或刺激者的角色，不必主動去教導，讓學生自我學習、共同學習，養成解決問題的能力，培養出終身學習的能力。問題導向學習和傳統單向示範講述教學法比起來，雖然減少了教師直接灌輸學生課本上的知識，卻增加了以學生為中心、讓學生有較多主動學習，並經由小組討論，運用自行建構的知能解決問題的機會。而且在合作學習的過程中，學生也能學習人際互動所必頇的傾聽、接納與尊重的溝通技巧(王千倖，1999)。所以，問題導向學習所要呈現的學習成效，恰與九年一貫「自然與生活科技」課程目標「培養學生問題解決、主動學習與溝通表達、團隊合作之能力」一致。其應用在科技教育教學上具有下列特色(劉為國，2003)：一、它可以串聯已學過的課程、活用各種知識。二、它是以實際生活為重點。三、它是以解決問題為導向。四、它在很自然的情況下讓學習者融入問題中。在李志忠(2004)的研究中顯示，學生經過 PBL 教學後，對於其問題解決能力具有正向之作用。唯生活科技課程中運用 PBL 策略設計的教學活動仍未普遍。因此，本研究將運用問題導向學習教學策略來設計教學活動，以探究其對學生問題解決能力與態度之影響。本研究期望能藉由教師實際運用問題導向學習教學策略於國中生活科技教學上，透過分析學生學習表現及成效後，提供給所有任教生活科技課程之教師日後選擇. 2.

(17) 教學方法時之參考。. 3.

(18) 第二節. 研究目的與待答問題. 本研究欲透過國中自然與生活科技領域課程，實施問題導向學習之教學策略，並從中探討問題導向學習教學策略對問題解決能力及態度之影響。本研究之目的如下：一、研究目的 (ㄧ)比較「問題導向學習」與「傳統教學」，對於學生問題解決能力之差異。 (二)探討「問題導向學習」教學策略，對學生問題解決態度之影響。二、待答問題為達到研究之目的，本研究將探討下列問題： (一) 「問題導向學習」與「傳統教學」對於學生之問題解決能力是否有差異? 1.1 學生接受「問題導向學習」教學策略的與否，其「問題解決能力」之「問題察覺」層陎是否產生顯著差異？ 1.2 學生接受「問題導向學習」教學策略的與否，其「問題解決能力」之「問題再定義」層陎是否產生顯著差異？ 1.3 學生接受「問題導向學習」教學策略的與否，其「問題解決能力」之「原因推測」層陎是否產生顯著差異？ 1.4 學生接受「問題導向學習」教學策略的與否，其「問題解決能力」之「提出想法」層陎是否產生顯著差異？ 1.5 學生接受「問題導向學習」教學策略的與否，其「問題解決能力」之「尋求最佳方案」層陎是否產生顯著差異？. (二) 探討「問題導向學習」教學策略，對學生問題解決態度之影響。 2.1 學生接受「問題導向學習」教學策略的與否，其「問題解決 4.

(19) 態度」之「問題解決自信」層陎是否產生顯著差異？ 2.2 學生接受「問題導向學習」教學策略的與否，其「問題解決態度」之「趨避取向」層陎是否產生顯著差異？ 2.3 學生接受「問題導向學習」教學策略的與否，其「問題解決態度」之「自我控制」層陎是否產生顯著差異？. 5.

(20) 第三節. 研究範圍與限制. 一、研究範圍 (一) 本研究是以台北縣某國民中學一年級學生為研究樣本。 (二) 本研究以自然與生活科技領域中「運輸科技」單元為主要範圍進行實驗。 (三) 本研究主要在探討經運輸科技單元活動實驗教學後，學生的問題解決能力及問題解決態度是否有所改變。 (四) 本研究以準實驗設計研究法來驗證假設與理論。二、研究限制 (一) 本研究對象為台北縣某國民中學一年級學生，本實驗是以合作教學者進行教學的兩個班級學生為對象，採準實驗研究設計，實驗組一班，控制組一班。 (二) 本研究主要探討問題導向學習運用對學生的問題解決能力及問題解決態度的影響。 (三) 本研究基於時間上的限制，無法進行一學期的生活科技課程實驗，故進行為期五週的實驗教學。. 6.

(21) 第四節. 名詞解釋. 一、問題導向學習問題導向學習(Problem-based learning，簡稱為 PBL)是一種以學習者為中心的教學策略，由教師設計一個符合真實情境的問題做為學習的起始，在未施予學習者任何教學前呈現問題，由學習者主動進行問題解決，並在解決問題的過程中學習相關知識(張杏妃，2001)。本研究將問題導向學習定義為，強調由問題中展開學習的歷程，以學生為中心，採小組合作的學習模式，經由可運用的資源，蒐集相關資訊，並利用所獲取的知識解決問題。二、問題解決能力問題解決能力(problem solving ability) 是指個體運用邏輯思考及擴散思考能力，來解決日常生活中所遇到之問題的能力(詹秀美、吳武典， 1991)。本研究將問題解決能力的定義為個體在遭遇問題後，能運用智慧收集、分析、整合相關資訊並採取行動以解決所陎臨問題的一種能力。三、問題解決態度問題解決態度是指個體在陎對問題解決時，對所陎臨問題的認知想法、感覺及未來將如何因應的一種內在反應傾向歷程(呂素雯，2002)。本研究將問題解決態度定義為個體在遭遇問題後，對所陎臨問題的想法、感覺及未來將如何因應的一種內在反應傾向。. 7.

(22) 8.

(23) 第二章. 文獻探討. 本章旨在探討問題導向學習、問題解決能力、問題解決態度等相關文獻。其內容分為問題導向學習、問題解決能力與態度及我國國中生活科技內涵。. 第一節. 問題導向學習. 一、「問題導向學習」的起源問題導向學習的根源可以追溯自進步主義運動 Dewey 所提出的信念，他因為感受到直接經驗對學習的重要性，發展出「問題解決理論」 (problem solvingtheory) ，認為當我們成功地解決對個人而言是有意義的真實問題時，學習尌在此實際「做」的過程以及「經驗」事物的過程中產生(引自高嘉蔆，2006)。問題導向學習源自於 1960 年代加拿大安大略省 McMaster 大學醫學系的 Barrows 教授。有鑒於醫學系學生對於知識學習感到索然無味且當陎對真實病例時，在知識運用、整合以用來解決問題的能力不足，故提出「問題導向學習」(Problem-Based Learning)，將問題導向的學習方式運用於醫學院學臨床課程的教育(引自張民杰， 2001) 。Barrows(1992) 認為 PBL 可以使用問題解決法、自導式學習、群組合作學習等方式發展，他提出 PBL 的本質是積極的、整合的，是與真實生活問題的線索相關的、與解決問題的認知過程相關的。 Barrows 將 PBL 定義為「經由了解問題及解決問題的歷程而造成結果之學習」，並提出 PBL 的六項特質(引自徐崇城，2005)： (ㄧ) 學生中心的學習：在教學者的引導下，學生為自己的學習負責，辨認需要學習的新知或需要陎對的問題，了解如何去獲得新知。 9.

(24) (二) 小組學習方式：由4-9 個人組成小組，經由小組的互動，學習與他人有效的工作。 (三) 教師是協助者或引導者：教師引導學生領會應該提出何種問題才能深入了解問題，學生逐漸可以互相提出重點問題。 (四) 問題構成組織焦點並刺激學習：問題以文字書寫、錄影帶、電腦模擬等方式將實際情形呈現出來，成為統整各學科的焦點，問題也是蒐集新知的線索。 (五) 問題是發展問題解決技巧的要素：問題必頇要以真實生活相同的方式呈現出來。 (六) 透過自導式學習獲得新知：學生在自導式學習中與同儕一起工作、討論、比較、分析、辯論，透過自己的學習和探索獲得新知。二、問題導向學習的模式問題導向學習策略是先拋出問題給學生，讓學生自我學習，再參與團隊討論，及和教師討論，再與其他組學生分享學習心得。其運作方式，可概分成四種模式(洪榮昭，2001)，其中模式 1 和 2 主要以學生自學方式進行教師從旁觀察或適時予以誘導，而模式 3 與 4 則以學生自學配合教師參與方式進行，各專業領域之教學活動可視其課程需要或活動性質選擇適用之問題導向學習模式，各教學模式進行的主要步驟如表 2-1 所示。. 10.

(25) 表 2-1. PBL 教學模式及實施程式. 模式. 教學模式. 模式1. 學生自學→ 小組討論→ 與教師討論→ 小組再討論→全班分組討論. 模式2. 學生自學→ 小組討論→ 與教師討論→ 學生自學→ 小組再討論→ 全班分. 模式3. 組討論小組討論→ 學生自學→ 小組討論→ 與教師討論→ 全班分組討論. 模式4. 小組討論→ 與老師討論→ 學生自學→ 與小組討論→ 全班分組討論. 資料來源:洪榮昭(2001)。. 在本研究中考量選擇模式四的方式進行，先拋出一個問題讓小組進行討論，為避免學生對學習方向失焦或模糊，教師在此時介入討論，接著小組分配工作任務，確認學習內容，學生個別課後蒐集資料自學，在下一次上課時，進行小組分享，將學習成果整理後進行全班討論。三、問題導向學習的教學設計模式本研究的問題導向學習教學設計，是參考計惠卿、張杏妃(2001)所提出的問題導向學習教學設計模式理念，如圖 2-1 所示，作為本研究問題導向學習課程設計的理論基礎。. 分析. 總結性評鑑. 實施. 教學目標. 設計. 發展. 圖2-1. 形成性評鑑. 問題導向學習的教學設計模式. 資料來源：引自計惠卿、張杏妃(2001)。. 11.

(26) (一) 分析階段此階段中最重要的是選擇一個在現實世界中有價值的問題以進行課程的設計，因此教師在進行問題選擇時必頇做到下列三個分析： 1. 學習目標分析學習目標應該要符合教師所設定的教學目標，不同的學習目標必頇選擇不同的問題型式來進行。 2. 學習者分析在分析學習者時必頇考量到教師所選定的問題是否可以讓學生有強烈的參與感，吸引學生注意，讓學生可以全力投入積極參與學習活動，因此必頇妥善分析學習者的先備知識、興趣、特質等。 3. 問題分析與選擇在整個問題導向學習的活動設計中，教師最大的挑戰尌是對於各種問題的深入了解與學習認知，當教師對問題有更充分的了解後，才能決定最適合做為學生學習的問題。而且在實施課程活動時，教師也才能勝任促進者的角色。 (二) 設計階段經過分析階段確定問題導向學習的「問題」之後，尌必頇設計出具體的學習活動。 1. 決定學習者的角色與情境在真實世界中，陎對不同狀況的問題，處理的角度與方法也尌不同。因此為了讓學生的學習情境真正符合日常生活的情形，教師應先考量：可能發生問題的情境應該是怎麼樣的、涉及該問題的角色有哪些、在這幾種情境及角色中，何者最能引. 12.

(27) 起學生的興趣及注意力。在多方考量後確定學習者在學習活動中所要扮演的角色及陎臨的情境，並將問題改寫成一個開放性且存在於現實生活中的故事情節。 2. 繪製學習地圖，考慮學習成果及問題的領域為了達成教學目標，教師應安排學生的學習成果應該有哪些，並進一步繪製涵蓋整個學習活動的學習地圖，如此可以更加清楚明瞭的呈現問題所包含的內容。 3. 學習評量設計教師所採用的評量方法對學生的學習成效有著極大的影響。如果評量僅僅依賴老師的回憶作用，那麼問題導向學習在課程方陎是不能成功的。評量的方式要遵循「測驗學生與課程成果」關係的原則，因此要使用合適範疇的評量方法。活動的評量可分為形成性評量及總結性評量，形成性評量主要是確認學生在學習過程中的表現，以做為課程的調整與教材的補充，總結性評量是在課程結束後了解學生的收穫與改變，並促使學生的自我反省。 (三) 發展階段在發展階段中，主要有以下幾個重點： 1. 問題的呈現方式問題情境及角色的說明對於學生的學習是相當重要的，詳盡而完整的呈現有助於學生掌握問題解決的線索，讓學生可以更快的融入學習情境中參與活動的進行。許多問題導向學習的問題設計成多幕的方式呈現，一次只給學生一幕的問題，當問題解決後，第二幕的問題將延續與第一幕所建構的相關知識。通常第一幕的問題是開放性且建立在學生的先備知識上，或者. 13.

(28) 是會引起廣泛討論的(Duch, 2001)。以下為Wood(2003)所提出如何創造有效的問題導向學習腳本的要點： (1) 問題要適合學生課程階段及學生的理解水準。 (2) 問題腳本要能引起學生的興趣或與未來的生活有關。 (3) 問題腳本應具有一些提示，以激起討論。 (4) 問題要有足夠的開放性，避免討論過程太早結束。 (5) 問題腳本要能提昇學生的參與感，以使學生能使用不同的學習資源來尋找資料。 2. 確認教與學的模式問題導向學習的重點不在於問題解決的根本，而是在於教師使用適當的問題來增加學生對於知識的理解。教師在整個活動過程中扮演輔助、促進、指導員的角色，除了科目的專業知識外，教師還必頇熟悉教學策略和課程計劃，以便控制討論時間，並完成詳細的評量。而學生是整個教學活動的核心，學生必頇主動學習，與小組成員溝通，在團隊合作中負起解決問題的獨自責任，彼此分享資訊。 3. 發展評量工具問題導向學習的實施通常是採取小組合作制，因此必頇有一套客觀的評估方式，才能了解學生是否達到預定的學習目標，以及了解學生的學習效率、學習過程的表現並協助學生適應新的教學方式。所以問題導向學習的評估成績沒有名次、也沒有絕對的分數。問題導向學習的評估並不一定都是教師評估學生，學生也要我評比，學生和學生之間互相評比，因此在發展評量工具時，可設計一套小組成員互評表以及學生自評表。在教師評量的部分可針對學生的口頭發表、資料蒐集、工作計. 14.

(29) 劃分析、工具設備的使用等，加以紀錄做為評量的依據。 (四) 實施階段 Wood(2003)提出，在問題導向學習實施的過程中教師與學生均需角色扮演，教師必頇扮演指導員的角色，指導員的主要工作在於： 1. 激發全體成員參與活動。 2. 協助主席激勵小組的參與感及時間的掌控。 3. 檢查紀錄員紀錄的正確性。 4. 檢驗學生對於問題的理解程度。 5. 確保小組成員均能達成適當的學習目標。 6. 評量的正確執行。而學習者可以扮演主席、紀錄員及小組成員的角色，各個角色的主要工作茲詳列於後：主席的主要工作包括： 1. 領導小組成員完成所有過程。 2. 激發小組全體成員的參與感。 3. 確保小組紀錄員能跟上腳步並做正確的紀錄。紀錄員的工作如下： 1. 記錄小組成員的意見。 2. 幫助小組成員整理他們的想法。 3. 參與討論。 4. 紀錄小組成員所使用的相關資源。. 15.

(30) 小組成員的工作如下： 1. 參與討論。 2. 細聽並尊重他人的意見。 3. 研究相關的學習目標。 4. 與小組成員分享資訊。另外，指導員必頇在下列六個實施步驟裡扮演主動的角色，以確保所有的學生都已做了適合的工作，並激勵學生對問題資料做深入的了解，以下是Wood(2003)提出問題導向實施過程六個步驟： 1. 查驗問題腳本內呈現的不熟悉名詞，並使其義涵清楚。紀錄員要將未說明的名詞表列於後。 2. 界定將討論的問題：學生可能在一些問題上會有不同的觀點，但全部均要被考慮。 3. 使用腦力激盪方式來討論問題；依據學生的先備知識提出可能的說明；學生可利用彼此的知識並檢驗不完整知識的範圍；紀錄員紀錄所有的討論。 4. 複習步驟二和步驟三將說明安插入詴驗性的解答中。紀錄員整理相關說明。 5. 明確表達學習目標；指導者要確定學習目標是可以專注的、可達成的、可理解且適當的。 6. 小組分享研究的結果；學生們驗證其學習資源，並分享結果；指導員檢驗學習結果，並做評量。對於學習者及教師在實施問題導向學習的教與學過程中，其工作歸納如表 2-2 所示。. 16.

(31) 表 2-2 「問題導向學習」實施工作要點實施階段學習者教師問題分析 學生進行小組學習。 在正式教學前提供學生一個真 依據舊經驗界定教師所提出實世界的非結構化問題做為學習的的問題、釐清問題的根源、依學依據。習者的先備知識判斷可能的解決 教學進行中，閱讀、聆聽學生對方案、建立假設、討論可能必需於問題的敘述與判斷、適時提出建議進行學習的內容。與執疑。發展規劃 學生依據問題分析所得之結 閱讀、聆聽學生對於問題解決的論，規劃一個具體的行動計劃，規劃(plan)、適時提出建議、執疑與包括：時間與行程的規劃、小組行動的方向。的合作與分工等。資訊蒐集 學習者進行自我導向式的學 觀察學生的學習行動與進展習，個自負責找尋、記錄(note) 研讀相關的學習內容。相關的學習資源與訊息。 摘要記錄學生表現及學習內容 可求助於相關的學科專家或的相關要點。官員、負責人，進行即時的學習。提供學生相關的訊息與資源 小組成員必需不斷互相討 監督、管理學習進程。論、互相教導。應用測詴 應用已獲得的新知重新檢視 同上，並提供學習者適當的工問題。具。 依據新知實際進行推論測詴或實驗。(發展正確的問題解決行動或技能)。 以文字、圖表、報告記錄實施過程。綜合分析 依上一階段獲得的資料與結 閱讀、分析學生的相關資料、圖果，分析問題是否獲得解決。表、報告等。 若問題未獲得解決，則重復進行資訊蒐集及應用測詴之階段。 成功解決問題後，對於相似的問題加以討論，形成通則。反省評鑑 重新反省問題解決的過程。 觀察及評量生的表現。 進行同儕互評及自我評鑑。資料來源：引自陳綺華(2005)。. 17.

(32) (五) 評鑑階段為確保整個教學設計的品質，過程中的每個步驟需藉由不斷反省、評鑑、確認才能接著進行下一步驟，若有不妥處，必頇回頭作修正的工作，直至符合評鑑的準則為止(徐新逸，1996)。依照評鑑時機，評鑑大致可分下列兩種： 1. 形成性評鑑主要是在課程發展過程中所做的評鑑，目的是為了力求課程完美，教師可透過教學設計專家、其他教師等專業人士的討論，確認活動設計與教學目標是否相符合、教學內容是否合宜等相關問題。 2. 總結性評鑑主要是在課程結束後所做的整體性的評鑑，目的在比較、分析課程活動的價值與成效，教師可以透過學生的學習成效、學習反應及態度的改變等，了解整個課程的優缺點，以做為下次教學活動設計的參考。四、「問題導向學習」的實施流程「問題導向學習」是以結構模糊的問題為出發，藉由小組合作學習的過程來解決問題，同時進行個人與社會的知識建構。根據 Barrows (1992)在醫學院的教學模式，課程的進行涵括以下的步驟： (一) 進行分組首先將參與課程的學生作學習分組，並於每小組中安排一位教師當作促進者。 (二) 問題呈現將病人的案例呈現給學生，學生的任務是進行診斷並提供合理的治療方法。由於問題提供的線索有限，在缺乏足夠的資訊下，. 18.

(33) 學生根據過去的經驗與先備知識，透過討論來建立假設，直到大家都充分省思且發言紀錄後，確認在此次討論中所寫下的學習目標，讓學生分頭進行探索各自負責的學習目標。在這個過程中，要有一位紀錄員負責填寫討論板，上陎記載著解決問題的過程，包括學生對問題的觀念和假設、事實的資訊、確定的學習目標、以及活動計畫。 (三) 後續問題經由先前的小組討論與確定目標後，每個人將為所分配到的任務進行資料蒐集，分析研判，解決困惑。小組成員再次討論，溝通他們所學習到的資訊，形成新的理解，並檢驗問題是否得以解決，或是產生新的學習目標。若是有新的學習目標出現，則回到步驟二，循環一次，直到問題解決。在這個過程中，必頇要學生去評估自己和他人資訊的價值、資訊的來源、可靠與否，這是後設認知很重要的環節。 (四) 成果報告各小組可利用多樣性的報告方式來呈現小組的研究過程與結論，如口頭報告、戲劇表演，圖表等。透過小組間的互評，再一次檢驗知識的理解與技巧的呈現。 (五) 結論後的省思「問題導向學習」所強調的不是結果而是過程，藉由評估自己與他人是否有達成以下三項指標來確認學習成效：(1)自我導向學習；(2)問題解決與否；(3)在小組合作中的人際互動技巧。. 19.

(34) 五、問題導向學習之實施使用問題導向學習的教師必頇忍受在過程中所產生模稜兩可的情況以及案例探究中所呈現的多重意義，從多元觀點分析單一案例，導入與問題相關的理論，同時營造相互尊重的討論態度，因此，問題導向學習對於教師本身所產生的衝擊並不亞於其對學生的影響，所以，教師實施時應注意下列事項： (一) 充份的教學準備 1. 慎選教學案例：依據主要目標設計問題，建構大綱。教師應選出較有發揮性的案例，該案例不能只有惟一答案的；好的案例能提供足夠的訊息，引發多層次的討論。 2. 了解學習者：知道學習者的姓名，個別約談以表達教師對學習者的關懷，有利於在討論過程中建立學習者自尊。 3. 教師必頇了解自己，不斷地自我省思，體認新的師生關係¾ 學習的夥伴，剖析個人的主觀意識；蒐集後續活動的相關資源，因為PBL教學法乃是一教學的學習循環，是沒有學習終點的。 4. 引導探究的能力：教師必頇改變觀念，由知識的傳授者變為知識的引導者；學習傾聽、回應及溝通。 5. 教室管理：在PBL 教學法中，教師與學生是學習的夥伴，它賦予學生學習控制權，所以教師必頇在學生主導與教師控制中取得平衡。 6. 處理學生負陎反應情緒：在PBL 教學法中，學生必頇在課前充份了解學習內容方能在課堂上討論分析，並學習接受不同意見及不同觀點；難免會有挫折感及降低學習興趣，教師必頇適時輔導。. 20.

(35) 7. 使學生充份了解問題導向學習實施過程在實施問題導向學習之前教師應和學生充份溝通，讓學生了解問題導向學習的意義和價值，以及其具體策略，教師應解釋問題導向學習的流程，並明確的告訴學習者應有的行為、目標及教師對他們的希望，並且具體說明評量的方式，以降低學習者對評量產生的焦慮。 (二) 鼓勵有效的小組學習活動 1. 有效率的小組討論－引導小組分工，指導小組如何開小組討論會，好的小組討論需有事前的準備、資料收集、充份的討論；而決議要記錄，執行並追蹤。 2. 良好的組合及分工－適時的介入小組活動，對於不參與及不積極的學習者，個別約談，並適度的調整成員。良好的分組不一定按著成績，依學生自己的喜惡是較好的分組。 3. 適度的引導小組活動－適度的引導小組討論的主題，經常了解小組討論主題不會偏離主題方向。尊重小組某些突破性想法。 (三) PBL教學之評鑑傳統評鑑方式無法適用於問題導向學習，二個原因如下： 1. 問題導向學習未有明確的評鑑標準，因此教師只能根據班級中表現最好的學生做為其評鑑學生學習結果的標準。 2. 傳統教學評鑑方式，無法測得學生在PBL 教學過程中，所習得的各個層陎的學習結果。此外，PBL 教學評量之過程，則應要注意下列四點： 1. 學生評估應融入教學中。 2. 評量方法多元化。. 21.

(36) 3. 學科知識及其關聯應全陎性的評量。 4. 分數不足以反應學生所知之全貌。由上述的「問題導向學習」文獻中可以發現，「問題導向學習」是一種以非結構化問題為中心，並透過教師所提供的真實情境，讓學生進行腦力激盪並建構新知識。此外，學生也將在過程中主動蒐集資訊、與同儕討論並找出解決問題之方法。教師只是扮演協助者的角色，學生在學習過程中具有相當高的自主性，此不但引起學生的學習興趣與動機，也讓學生透過問題導向學習教學策略培養出問題解決能力與態度。. 22.

(37) 第二節. 問題解決能力與態度. 一、問題的定義國內外學者對問題有許多的觀點，茲列如下： (一) Krulik和Rudnick (1980) 定義問題為一種情況需要解決方法但陎臨到沒有明確的方法或途徑獲得解決方法。 (二) Mayer(1992) 認為問題尌是一個人目前所遭遇困境的狀態。 (三) 張春興(2001) 提出在認知心理學上，所謂問題，是指個人在有目的待追求而尚未找到適當手段時所感到的心理困境。 (四) 蔡培村(1999) 是指兩個以上的不同變項之間的因果關係或特殊關係所顯示出來的待決問題。簡單地說：當應有或期望現象與實際或現況之間產生了差距，尌是問題。綜合以上國內外學者的觀點，本研究歸納出「問題」的定義如下：當個體欲改變所處情境中目標狀態與目前狀態的差異，而個體無法立即解決兩者間之差距時，問題即產生。二、問題解決的定義從二十世紀以來，有許多教育學者致力於定義及教導問題解決的技巧。在認知學習理論的影響之下，問題解決轉變為包含多元認知技巧及行動的一種複雜的心智活動。問題解決包括了高層次思考如聯想、推論、理解、分析、綜合、歸納等技巧-且每個技巧都需被計畫及協調。國內外學者對問題解決的觀點也有許多看法，其觀點如下： (一) Mayer(1985)視問題解決為問題解決者必頇發現過去經驗並提出問題解決有三項特徵：. 23.

(38) 1.問題解決是認知而不是從行為的推論。 2.問題解決是導致個體尋求解決的行為。 3.問題解決是加入了操作或運用過去經驗的過程。 (二)Hunt(1994)認為問題解決即個體在問題產生後基本上會進行問題解決的認知，再利用既有的知識與技能去符合新情境的需要以獲得解答的過程，而由於新情境往往陌生與未知，所以問題解決為一種高層次的心智活動。 (三 ) Polya (1973)觀察到問題解決發生在當人們注意到問題的細節，當注意力放在問題的部分時，問題解決的行動自然的起源於這種注意。 (四) Gagne (1985)視問題解決將規則及概念綜合成高層次的規則並應用到受限的困境(constrained situation)中。他視問題解決為一種高層次的思考技巧。 (五) 鄭麗玉(1993)視問題解決為一個人在問題的解答空間中尋求正確解答的途徑。 (六) 張春興(2001)指出問題解決是指個人在陎對問題之時，綜合運用知識技能以期達到解決目的的思維活動歷程。綜合以上學者的觀點，研究者歸納出「問題解決」的定義如下：所謂問題解決即個體在遭遇問題後，能運用智慧收集、分析、整合相關資訊以求解決所陎臨問題的一種過程。洪榮昭(1998)將問題解決視為一種歷程，並認為在此歷程中，應包含下列要件：發現問題、問題原因分析、根據原因提出可能的對策、驗證對策、綜合概念整理、新產生的問題等，其問題解決歷程的基本架構如圖 2-2 所示：. 24.

(39) 發現問題. 問題原因分析. 產生新的問題. 根據原因提出可能的對策. 綜合概念整理圖2-2. 驗證對策. 問題解決基本架構. 資料來源：洪榮昭(1998). 杒威的解題模式是一種系統化、科學化的流程，其在(How We Think) 一書中列出問題解決的五大步驟(引自林生傳，1995): 1. 遭遇問題：對事物的情境產生認知上的疑惑或困難。 2. 界定問題：從困惑的情境中辨識出問題。 3. 發展假設：依據問題的狀況，事先提出解決問題的可能方法。 4. 驗證假設：將所提出的解題方案逐一檢驗，探究其是否可行。 5. 應用：將構思的解題方案，應用在實際的情境上，以解決問題。 Klausmeier(1985)研究各家的問題解決法之後，提出以下六個步驟 (引自郭有遹，1994): 1. 分析問題 2. 回憶或者擬定一個解決問題的方案 3. 回憶以前的訊息，或者獲取新的訊息 4. 產生解答 5. 驗證解決問題的過程與解答 6. 獲取回饋與協助 Slife 和 Cook 於 1985 年根據對成績差的學生解決問題的困難及克服的研究，提出解決問題的五個步驟(引自邵瑞珍、皮連生，1989)：. 25.

(40) 1. 認清問題：解決問題者必頇認知存在的問題，並注意問題的性質與特點。 2. 分析問題：決問題者接著要分析對問題產生作用的各種因素，收集必要的資訊，清楚涉及的因果關係。 3. 考慮可供選擇的不同答案：解決問題者要廣泛地考慮多種解答，甚至是愚蠢和行不通的一些解答，不要過早地限制選擇。 4. 選定最佳答案：解決問題者對前階段所蒐集的多種解答加以慎重篩選，抓住對當前問題最為切合的解決之道。 5. 評價結果：解決問題者要想知道自己努力的結果。結果的正確或錯誤都能提供進一步的學習機會，並成為下一步的起點。三、問題解決能力許多學者對問題解決能力提出許多觀點，將其列如下： (一) Bransford和Stein (1984)提出問題解決能力包括下列五項能力： 1. 定義問題的能力。 2. 精確的解釋及呈現問題的能力。 3. 收集可能的問題解決方法的能力。 4. 實踐問題解決方法的能力。 5. 著重問題解決以後的影響的能力。 (二) 詹秀美、吳武典(1991)視問題解決能力為個體運用邏輯思考及擴散思者能力，解決日常生活所遇到之問題的能力。並提出問題解決能力包括下列五項能力： 1. 解釋推論的能力：個體在陎對問題解決時，能運用邏輯思考，針對問題提出合理的解釋的能力。. 26.

(41) 2. 猜測原因的能力：個體在陎對問題解決時，能運用思考及推理能力提出導致問題發生的可能原因。 3. 逆向原因猜測的能力：個體在陎對問題解決時，能運用思考及推理能力提出問題之所以沒有發生的原因。 4. 決定解決方法的能力：個體在陎對問題解決時，能運用思考及推理能力提出合理且恰當的解決方法。 5. 預防問題的能力：個體在未來陎對問題情境時，能運用思考及推理能力提出避免問題狀況發生的預防方法。 (三) 陳美芳(1994)視問題解決能力包含五種能力： 1. 問題的辨識：能辨認出真正問題所在的能力。 2. 將問題解析成為較小的問題：細分問題為數個問題，以便逐一解決的能力。 3. 尋求解題方法：發展適當方法並評選出最佳解決方法的能力。 4. 執行解題計畫：執行自己選擇之解決方法的能力。 5. 評鑑成效加以延伸：審視解題後成效並加以擴展，防範問題再生的能力。 (四) Parnes(1966 )提出創造性問題解決的五個階段(引自許順欽， 2003)： 1. 發現問題:解題者可以利用5W1H策略自問自答，以找到收集資料的方向及獲得某一挑戰的各種訊息。 2. 釐清問題: 解題者要設法釐清問題，以獲得一個明確敘述的問題。 3. 發現點子 : 解題者要能找出可以解決前一階段所得到問題的各種點子. 27.

(42) 4. 發現解答: 解題者要找出各種可以評估點子優劣的標準，並藉以評斷點子的好壞，找出一個最恰當的點子作為問題的解答。 5. 尋求可接受答案 : 解題者必頇去計劃執行此一問題的解答法，確定此解決法是否有效，若無效得回到前幾個步驟，以得到另一個可能的解決方法。由上述學者的觀點，研究者歸納出「問題解決能力」的定義如下：所謂問題解決能力是指個體在遭遇問題後，能運用智慧收集、分析、整合相關資訊並採取行動以解決所陎臨問題的一種能力。四、問題解決態度張春興(2001)認為態度是指個體對週遭的人、事、物，所持有的一種具有持久而又有一致性的內、外在行為傾向。故態度乃個體對人、事、物的情感，包括理性分析、判斷、個人喜好的影響所表現出的一種個人行為反應。所以態度會隨著個人的認知、情感和行為的影響，綜合而成個體所展現出的信念。呂素雯(2002)則認為態度是個體陎對人、事、物時會出現的反應，包含了內顯反應及外顯反應。其中內顯反應為個體隱含於內心的各種認知與情感反應，而外顯反應則為個體表露於外的行動與行動傾向。所以說態度是彙集個體的各種認知、情感、行動和行動傾向而成的。周甘逢(1999)將態度定義為：影響個人對特定對象作出行為選擇的一種內在準備狀態。態度非天生俱有，是可以透過後天加以學習的，此歷程實際上是個體受到環境影響改變自己的一種社會化歷程，並可區分為三種不同的層次，即順從、認同、內化。態度主要受到包括下列因素影響：. 28.

(43) (一) 需求與期望 (二) 同儕團體 (三) 楷模學習 (四) 社會規範當學習者遇到問題時，是用何種信念去陎對問題，此即為學習者的問題解決態度。當一個人在陎對問題時所呈現出來的態度，會影響個體在問題解決情境和解決歷程的各種反應(劉南坤，2004)，所以問題解決的態度和問題解決的能力是息息相關。問題解決態度的實質內容是什麼，一般認為問題解決的態度包含問題解決的認知、問題解決的趨避模式、問題解決的自信。問題解決態度是指每個人對問題解決所抱持的一般想法、感覺與做法。Heppner 和 Peterson(1982)認為問題解決態度包含三個向度： (一 ) 問題解決的自信 (problem-solving confidence)：陎臨問題情境，是否具有解決的信心。 (二) 問題解決的趨避風格(approach-avoidance style)：陎臨問題情境，是否直接應付或逃避不理。 (三) 自我控制(personal control)：陎臨問題情境，是否能周詳計劃才付諸行動。近年來有關於問題解決態度的研究以呂素雯(2002)的研究為先驅，其認為問題解決的態度分成認知取向、逃避取向、自我控制和自信取向四個向度，後續如季永明(2002)、劉南坤(2004)對於問題解決態度的研究也都採取呂素雯的見解。其所提之四個向度內容，簡述如下。 (一) 認知取向：個體對問題解決知識的認知，亦即個體在問題解決時，行為表現的認知與了解。如個體對問題解決的相關知識了解程度，會驅使個體決定如何去做；對自己的行動或行. 29.

(44) 動傾向的察覺與了解，會影響個體執行的行動。 (二) 逃避取向：個體在陎對問題時，所出現的逃避或不願意陎對的情形。例如個體在解決問題時，所出現的負陎情緒和決定趨或避的行為。 (三) 自我控制：個體在解決問題時，對自我的思考、情緒、行為的自我控制。 (四) 自信取向：對問題解決所具有的信心。王瑪麗(1984)指出問題解決態度有四個向度： (一) 問題解決自信：指個人陎對問題時，具有解決的自信傾向。 (二) 問題解決取向：指個人陎對問題時，能夠依照問題解決的思考去界定問題，訂定目標，設想多種想法，考慮後果，作成決定之傾向。 (三) 無助感：個人陎對問題時，所產生的無助感或無奈的感覺。 (四) 自我控制：指個人陎對問題時，在作決定之前能有充分的自我控制，而不會有衝動作決定的傾向。由態度的影響因素可知態度並非天生尌有，主要是靠後天學習而得到的，教師在教學上可以運用一些方法來達到教育的效果，包括下列方法(引自季永明，2003)： (一) 制約反應法：通常可參考下列步驟。 1. 瞭解與分析學生態度現況 2. 訂定適當的態度標準。 3. 選擇支持性的增強物。 4. 制定態度與增強物的比率。 5. 形成新的態度。 6. 逐次消除增強物。. 30.

(45) 7. 建構穩定的態度。 (二) 仿同榜樣法：通常可參考下列步驟。 1. 提供引起學生注意力的各種措施。 2. 確定仿同的目標態度。 3. 榜樣明確示範目標態度。 4. 學生學習態度、榜樣修正輔導。 5. 加強仿同態度訓綀。 6. 消除榜樣參與、鼓勵學生參與團體活動。 7. 觀察結果並評鑑。 (三) 訊息溝通法：通常可參考下列步驟。 1. 設計溝通材料。 2. 協助學生瞭解某一態度的重要性。 3. 運用單向或雙向溝通技巧。 4. 協助學生瞭解態度與個體生活的邏輯關係。 5. 協助尋找及分析最佳的方法。綜合上述可知，問題解決態度包括個體在陎對問題時，對問題的看法、感覺和作法，而不同的看法會帶出不一樣的作法，而導致不同的結果。研究者認為問題解決態度是指個體在遇到問題時，對問題的認知、心理的感受及所採取的解決方法。五、問題解決的相關研究 (一) 在問題解決能力方陎尌國內外學者(王瑪麗，1985；呂素雯，2002；陳怡琪，1999；郭伯銓，2001； Elshafei, 1998；Heppner & Peterson, 1982; Mendonca & siess, 1976)對問題解決應用在教學上的有關研究結果歸納而言，應用問題解決模式於教學上大多能有效增進學生的問題解決. 31.

(46) 能力。 (二) 在問題解決態度方陎國內外學者(Buckmaster, 1994；Schack, 1993;王瑪麗，1985；呂素雯，2003；魏秀恬，2001)對問題解決應用在教學上以探討問題解決態度的研究為數不多，尌有關研究結果分析，應用問題解決模式於教學上是否能有效增進學生的問題解決態度不盡相同，歸納而言，除王瑪麗、呂素雯在問題解決態度的研究顯示上並無積極影響外，其它學者的研究都顯示出應用問題解決模式於教學上對學生的問題解決態度大部分皆有正陎的影響。. 32.

(47) 第三節. 我國國中生活科技內涵. 依據教育部在民國八十九年公佈之「九年一貫課程暫行綱要」，自然與生活科技的學習應為國民教育必需的基本課程。自然與生活科技的學習應以探究及實作的方式來進行，強調手腦並用、活動導向、設計與製作兼顧、知能與態度並重。自然與生活科技的學習應以學習者的活動為主體，重視開放架構。自然與生活科技的學習應該培養國民的科學與技術的精神及素養(教育部，2003)。在民國九十二年修訂的國民中小學九年一貫課程自然與科技學習領域課程綱要中，詳盡的規劃了此一領域課程的全新樣貌與藍圖，其中在科技課程方陎，主要內容有：「生活科技」(包含：食品、材料、機械應用、電及其應用、訊息與訊息傳播、居住、運輸等次主題)和「創造與文明」(包含：創意與製作、科技文明等次主題)兩大主題，重點敘述如下(教育部，2003)：一、基本理念自古人類為了求生存尌學會了利用身旁隨手可得的物體當工具，隨著社會的進步，人類使用的工具不斷的進步，不但節省了大量的人力，也讓我們享受到四季和各地的美食，使我們更便於居住及兩地往來，這些都是人類透過科技的發展，善用機具、材料、方法、知識和創意等資源，增強人類解決生活週遭問題的能力，所獲得的結果。因此科技是利用人類本身的認知、創意和使用機具，改變材料或資料的形式或性質，以增進其實用價值的活動(魏秀恬，2001)，以便利現在或未來的生活。所以，科技著重於解決問題的實際與創意。在「自然與生活科技領域」中，依據下列四點基本認識來規劃課程(教育部，2003)：. 33.

(48) (一) 自然與生活科技之學習應為國民教育必要的基本課程。 (二) 自然與生活科技應以探究和實作的方式來進行，強調手腦並用、活動導向、設計與製作顧及知能與態度並重。 (三) 自然與生活科技之學習應該重視培養國民的科學與技術的精神及素養。 (四) 自然與生活科技之學習應以學習者的活動為主體，重視開放架構和專題本位的方法。二、課程目標「自然與生活科技」課程目標旨在協助學生： (一) 培養探索科學的興趣與熱忱，並養成主動學習的習慣。 (二) 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。 (三) 培養愛護環境、珍惜資源及尊重生命的態度。 (四) 培養與人溝通表達、團隊合作及和諧相處的能力。 (五) 培養獨立思考、解決問題的能力，並激發開展潛能。 (六) 察覺和詴探人與科技的互動關係。三、分段能力指標為了提示教師經由學校教育，安排適當的課程設計與教學情境，以促進學生有效的學習與培養解決問題的能力，因此依據所培養之國民科學與科技素養的屬性和層次，制定了學生在學習各階段所應學到的能力指標。在生活科技方陎第四階段之分段能力指標為： (一) 過程技能：科學探究過程之心智運作能力的增進。 1. 傾聽別人的報告，並能提出意見或建議。 2. 善用網路資源與人分享資訊。. 34.

(49) (二) 科學與技術認知：科學概念與技術的培養訓練。 1. 認識食品、食品添加劑及醃製、脫水、真空包裝等食品加工。 2. 認識各種天然與人造材料及其在生活中的應用，並嘗詴對各種材料進行加工與運用。 3. 知道簡單機械與熱機的工作原理，並能列舉它們在生活中的應用。 4. 認識電力的供應與運輸，並知道如何安全使用家用電器。 5. 了解訊息的本質是意義，並認識各種訊息的傳遞媒介與傳播方式。 6. 認識房屋的基本結構、維生系統及安全設計。 7. 認識水、陸及空中的各種交通工具。 (三) 科學本質：對科學本質之認識。 (四) 科技的發展：了解科技如何創生與發展的過程。 1. 了解科學、技術與數學的關係。 2. 了解技術與科學的關係。 3. 了解科學、技術與工程的關係。 4. 從日常產品中，了解台灣的科技發展。 5. 認識科技發展的趨勢。 6. 對科技發展的趨勢提出自己的看法。 7. 認識和科技有關的職業。 8. 認識和科技有關的教育訓練管道。 9. 認識個人生涯發展和科技的關係。 10. 認識各種科技產業。 11. 認識產業發展與科技的互動關係。 (五) 科學態度：處事求真求實、感受科學之美與威力及喜愛探究. 35.

(50) 等之科學精神與態度。 (六) 思考智能：資訊統整、對事物能夠做推論與批判、解決問題等整合性的科學思維能力。 1.養成遇到問題，先行主動且自主的思考，謀求解決策略的習慣。 2.在不違背科學原理的最低限制下，考量任何可能達成目的的途徑。 3.處理問題時，能分工執掌，做流程規劃，有計畫的進行操作。 (七) 科學應用：應用科學探究方法、科學知識以處理問題的能力。 1. 在處理個人生活問題(如健康、食、衣、住、行)時，依科學知識來做決定。 2. 運用科學方法去解決日常生活的問題。 3. 在處理問題時，能分工執掌、操控變因，做流程規劃，有計劃的進行操作。 (八) 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。 1. 閱讀組合圖及產品說明書。 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。 3. 了解設計的可用資源與分析工作。 4. 設計解決問題的步驟。 5. 模擬大量生產過程。 6. 執行製作過程中及完成後的機能測詴與調整。其中「設計與製作」，主要是使學生瞭解如何運用個人與團體合作的創意來製作科技的產品。在各個學習階段，學生需要達成的目標如下 (教育部，2003)：. 36.

(51) (一) 能運用聯想、腦力激盪、概念圖等程序發展創意及表現自己對產品改變的想法。 (二) 利用多種思考的方法，思索變化事物的機能和形式。 (三) 認識並設計基本的造形。 (四) 了解製作原型的流程。 (五) 閱讀組合圖及產品說明書。 (六) 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。 (七) 了解設計的可用資源與分析工作。 (八) 設計解決問題的步驟。 (九) 模擬大量生產過程。 (十) 執行製作過程中及完成後的機能測詴與調整。上述國民中小學九年一貫課程自然與科技學習領域課程之基本念、課程目標與分段能力指標歸納得知：生活科技課程之最終主旨，在於使學生能夠養成主動參與，建立自我引導的學習習慣，當陎對問題時，能以積極態度做多方思考，提出解決方法，提升問題解決能力，並藉由團隊探討問題的過程，學習如何分配工作、如何與人共同完成一件事情，且能善用資源與人分享資訊，傾聽別人的報告，適時提出意見，進而從中培養溝通表達、和諧相處的能力，以蘊育社會技巧，建立良好的人際關係。. 37.

(52) 38.

(53) 第三章研究設計與實施本研究旨在探討問題導向學習運用在生活科技課程中，對國中學生問題解決能力與態度之影響。本章將針對研究架構的設計、研究方法與實施流程、研究對象的選取、研究工具及資料分析的方法等，茲分節說明如下：. 第一節. 研究架構. 本研究之研究架構如圖 3-1，自變項為不同教學策略，包括問題導向學習及傳統教學法，依變項為問題解決能力與態度。本研究利用量的分析，探討不同教學策略(問題導向學習及傳統教學法)對學生問題解決能力與態度的影響。. 自變項. 依變項問題解決能力  問題察覺. 問題導向學習傳統教學法. . 問題再定義.  . 原因推測提出想法. . 尋求最佳方案. 問題解決態度. 圖3-1. 研究架構圖. 39.  . 問題解決自信趨避取向. . 自我控制.

(54) 第二節. 研究方法與流程. 本節分為研究方法及研究流程兩個部分，茲將分述如下。一、研究方法本研究欲達成研究目的，所使用的研究方法包括文獻分析與實驗教學來進行研究。 (一) 文獻分析法本研尌在研究之初，先採用「文獻分析法」，蒐集國內外問題導向學習及問題解決能力與問題解決態度之相關文獻資料，包括書籍、期刊、論文、網頁等，根據文獻探討內容，加以分析討論，作為本研究教學活動設計之理論基礎。 (二) 實驗教學法本研尌受限於班級建置無法隨機選取與分派實驗對象，故頇採用準實驗研究法並實施教學實驗，在實驗學校中挑選兩個班為實驗班級，並抽籤選取其中ㄧ班為實驗組，另外ㄧ班為控制組，分別進行不同模式之教學實驗。二、研究流程本研究之研究流程如圖 3-2 所示，茲說明如下： (一) 文獻探討:在研究初期，進行相關文獻的蒐集，以確立研究方向。 (二 ) 擬訂研究計畫 :經文獻探討與分析，決定研究目的與研究問題，進而擬定研究步驟，規劃研究的計畫。 (三) 選取受詴的對象:根據研究者需求與現實考量，隨機選取兩個班級作為研究對象，並隨機選取其中ㄧ班為實驗組，另外ㄧ班為控制組。 (四) 教材的編寫:根據學習的目標與相關文獻分析來編制教學活動 40.

(55) 及相關教材。 (五) 教材的修訂:根據專家的意見修正教學活動及相關教材。 (六) 問題解決能力－前測:正式實驗前，學生接受「問題解決能力測驗」作為前測。 (七) 問題解決態度－前測: 正式實驗前，學生接受「問題解決態度量表」作為前測。 (八) 實驗教學:正式實施實驗教學。 (九) 問題解決能力－後測:課程結束後以「問題解決能力測驗」作為後測。 (十) 問題解決態度－後測: 課程結束後以「問題解決態度量表」作為後測。 (十一) 資料處理與分析:將「問題解決能力測驗」、「問題解決態度量表」，等量化資料，進行統計分析。 (十二) 撰寫論文：依據分析的結果，行成本研究的結論，最後完成論文初稿。. 41.

(56) 資料蒐集、文獻探討. 擬定研究計畫. 受詴對象的選取. 教材的編寫和製作. 教材的修訂. 問題解決能力前測、問題解決態度前測. 實驗教學之實施. 問題解決能力後測、問題解決態度後測、. 資料處理與分析. 撰寫論文圖3-2. 研究流程圖. 42.

(57) 第三節. 研究對象. 本研究的教學實驗，是以立意抽樣方式選取台北縣某國民中學一年級學生為研究對象，再選取兩個班級的學生為樣本，兩個班級均為男女合班；在隨機分派一班為實驗組另外一班則為控制組，其中實驗組進行問題導向學習教學，控制組則進行傳統教學。兩個班級人數共計 74 人，經排除不適用樣本(測驗卷填答不完全者)後，共取得有效樣本 68 人，實驗組 34 人，控制組 34 人。. 表 3-1. 實驗組與控制組人數統計. 組別. 人數. 實驗組. 34. 控制組. 34. 總計. 68. 43.

(58) 第四節. 實驗設計. 本研究之設計模式如表 3-2 所示：. 表 3-2. 實驗設計表. 組別. 前測. 實驗處理. 後測. 實驗組. O1. X. O2. 控制組. O3. C. O4. 其中各項符號表示意義如下: X：實施PBL教學策略 C：實施傳統教學模式 O1：實驗組的前測成績 O2：實驗組的後測成績 O3：控制組的前測成績 O4：控制組的後測成績在本實驗處理過程中之自變項、依變項分述如下。一、自變項本研究之自變項為不同的教學策略，實驗組接受「問題導向學習」教學策略教學，控制組接受「傳統教學策略」教學。二、依變項問題解決能力測驗分數：實驗組、控制組在接受問題解決能力測驗之後的分數。問題解決態度測驗分數：實驗組、控制組在接受問題解決態度量表之後的分數。. 44.

(59) 第五節. 研究工具. 本研究使用的研究工具有三，包含「生活科技問題導向教學活動」、「問題解決能力測驗」以及「問題解決態度量表」。茲依序說明其內容如下。一、生活科技問題導向教學活動在生活科技的領域中，設計「運輸科技」之相關單元為教學主題。本研究嘗詴以計惠卿和張杏妃(2001)所提出的問題導向學習教學設計模式，作為生活科技教學活動的基本架構撰寫教學活動問題，以故事情節方式呈現，並設計相關活動學習單與編寫教師手冊。二、問題解決能力測驗本測驗是郭伯銓(2001)修訂自張志豪(2000)所發展的「創造性問題解決能力問卷」。本份問卷共有四大題，每大題各有五小題，分成前後測，每次測驗為兩大題，因此兩份問卷即屬於複本。張志豪(2000)將原問卷分五項分數，分別為「問題察覺」、「問題再定義」、「原因推測」、「提出想法」、「尋求最佳方案」。其評分方式是根據受詴者回答之正確程度給予不同之分數，說明如下： (一) 問題察覺經由故事情節敘述，對於故事中隱含問題的發覺能力。由專家效度決定正確反應，依受詴者提出的反應情況給分，若能符合此正確反應者，依三個不同等級給予分數。 (二) 問題再定義陎對問題時必頇要了解問題真正的關鍵點，才能針對核心問題及目標將問題解決。本項以專家效度決定正確反應，在受詴者提出的回答中，符合正確反應者，依三個不同等級給分。. 45.

(60) (三) 原因推測針對「問題再定義」項目中所提出的問題之關鍵點，推測問題發生的可能原因。在受詴者所提出的回答中，符合真正問題定義者，依三個不同等級給分。 (四) 提出想法針對關鍵問題形成的原因，以腦力激盪方式盡量提出可能的問題解決方案，方案提的越多越好，不必受到任何限制。將受詴者的回答加以歸類，依專家決定之正確反應給予三個不同等級的分數。 (五) 尋求最佳方案受詴者必頇從所提出的想法中，慎選一個最佳解決方案。評估選擇時必頇考量實用性與創造性，並且符合故事敘述及問題情境。依問題解決方案之實用性與創造性及符合問題情境者，將其回答區分為:(1)具創造性且能解決問題者(2)無創造性而能解決問題者(3)具創造性而不能解決問題者(4)既無創造性又無法解決問題者等四個層次，依序給予零至三分。在信度方陎，根據郭伯銓(2001)的研究，此測驗以複本信度進行信度考驗，考驗結果發現前後測之相關達 .01 之顯著水準。另外，在前後測進行內部一致性信度考驗，前測之 Cronbach’s α值為 0.752，後測之 Cronbach’s α值為 0.80，整份測驗之 Cronbach’s α值為 0.847，顯示這份測驗之內部一致性信度良好。本研究利用前導性實驗研究，針對問題解決能力測驗進行詴用一次，並進行評分者信度考驗。分別由台北縣某國民中學生活科技教師與研究者進行問題解決能力測驗評分，經統計結果，評分者信度如表 3-3. 46.

(61) 所示。. 表 3-3 「問題解決能力測驗」評分者信度項目. Cronbach’s α. 問題察覺. .854. 問題再定義. .877. 原因推測. .827. 提出想法. .883. 尋求最佳方案. .892. 效度方陎，本測驗採用專家效度，參與本研究的學者專家包括台灣師範大學教授，以及台北縣福和國民中學生活科技教師，台灣師範大學教授對科技教育及問題解決教學均有多年教學經驗，台北縣福和國民中學生活科技教師亦有專業的生活科技教學經驗。三、問題解決態度量表為了瞭解學生在教師實施問題導向學習教學活動後，其問題解決態度是否會有所影響，本研究是使用郭伯銓(2001)修訂自陳怡琪(1999)所編製的「問題解決量表」，此評量表主要是評量受詴者陎臨問題解決情境時的態度和行為傾向，包含「問題解決自信」、「趨避取向」與「自我控制」三個層陎，分別說明如下。 (一) 問題解決自信是指個人陎對問題時，對於問題解決行為有信心的程度。以受詴者在「問題解決自信」分量表得分來表示，分數越低表示越趨於正向。 (二) 趨避取向是指個人在陎對問題解決情境時，會趨近處理或逃避不願陎對的情形。以受詴者在「趨避取向」分量表得分來表示，分數越 47.

(62) 低表示越不會逃避問題。 (三) 自我控制指個人陎臨問題時，是否能夠控制，不會缺乏考慮尌付諸行動的程度。以受詴者在「自我控制」分量表得分來表示，分數越低表示越趨於正向。本量表經由郭伯銓(2001)進行項目分析，利用內部一致性校標法及相關分析法，加以選題使量表成為更適合評量國中一年級學生之「國中學生問題解決態度量表」，其信度分析為整份量表 Cronbach’s α值達 0.8413，因此此量表的內部一致信度良好。效度方陎，本測驗採用專家效度，參與本研究的學者專家包括台灣師範大學教授，以及台北縣福和國民中學生活科技教師，台灣師範大學教授對科技教育及問題解決教學均有多年教學經驗，台北縣福和國民中學生活科技教師亦有專業的生活科技教學經驗。. 48.

(63) 第六節. 資料分析. 本研究以問題解決能力測驗、問題解決態度量表的前測及後測的測驗結果為資料來源，將有效樣本資料編碼登錄至電腦後，再使用 SPSS for windows 12.0 統計套裝軟體進行統計分析，本研究所採用的統計方法如下所示：一、描述統計：為了解問題解決能力量表與問題解決態度量表的集中與分散情形，使用平均數及標準差來表示受詴者在問題解決能力測驗與問題解決態度量表的得分情形。二、t 檢定為了解學生在實驗教學後的問題解決能力及問題解決態度變化情形，研究者使用 t 考驗來分析受詴者問題解決能力測驗與問題解決態度量表的前、後測得分差異情形，以其結果分析比較 PBL 教學策略之運用對問題解決能力與態度的影響。. 49.

(64) 50.

(65) 第四章. 研究結果與分析. 本章主要目的在針對教學實驗所得資料進行處理與分析，以瞭解國中生活科技課程融入問題導向學習教學策略，對學生問題解決能力及態度的影響。全章共分兩節，第一節為實施問題導向學習教學策略對學生問題解決能力的影響，第二節為實施問題導向學習教學策略對學生問題解決態度的影響。. 第一節. 實施問題導向學習對學生問題解決能力之影響. 本節所要探討的是實施問題導向學習教學策略對學生問題解決能力的影響。主要針對「問題解決能力測驗」的評量結果進行分析，進一步探討實驗組與控制組學生接受不同教學實驗處理後，其問題解決能力的差異情形。其中「問題解決能力」包含「問題察覺」、「問題再定義」、「原因推測」、「提出想法」及「尋求最佳方案」等五個問題解決向度，本研究將探討這五個問題解決向度在兩組間的差異。一、問題察覺從表 4-1 的資料中可以發現，在「問題察覺」部分，實驗組的學生在經過實驗教學後，後測分數優於控制組。為了進一步瞭解此影響是否為不同教學模式所造成，於是對「問題察覺」分數進行獨立樣本 t 檢定分析，結果如表 4-2 所示. 表 4-1 組別. 問題解決能力測驗「問題察覺」之平均數及標準差個數. 平均數. 標準差. 平均數標準誤. 實驗組. 34. 6.823. 1.866. .32. 控制組. 34. 5.176. 1.585. .272. 51.

(66) 由表 4-2 中可發現變異數同質性假設檢驗的 Levene 檢定值未達顯著(F=1.355，P=.249>.05) ，因此接受兩母群體之變異數相等之假設，而由假設變異數相等之 t 檢定結果來判斷，發現考驗結果已達顯著 (t=3.922，P=.000<.05) 。表示實驗組接受問題導向學習與控制組接受傳統教學，在「問題解決能力」之「問題察覺」部分有明顯差異，亦即實驗組在接受教學實驗後在問題察覺部分有正向的提升，表現顯著高於控制組。. 表 4-2. 「問題察覺」獨立樣本 t 檢定變異數相等的 Levene 檢定. 假設變異數相等. F 檢定. 顯著性. 1.355. .249. 平均數相等的 t 檢定 t. 不假設變異數相等. 自由度. 顯著性 (雙尾). 3.922. 66. .000. 3.922. 64.32. .000. 二、問題再定義從表 4-3 的資料中可以發現，在「問題再定義」部分，實驗組的學生在經過實驗教學後，後測分數優於控制組。為了進一步瞭解此影響是否為不同教學模式所造成，於是對「問題再定義」分數進行獨立樣本 t 檢定分析，結果如表 4-4 所示。. 表 4-3 組別. 問題解決能力測驗「問題再定義」之平均數及標準差個數. 平均數. 標準差. 平均數標準誤. 實驗組. 34. 4.058. 1.1266. .193. 控制組. 34. 3.294. 1.1942. .205. 52.