運用問題解決教學於製造科技教學活動中

教材教活

運用問題解決教學於製造科技教學活動中

-=

宜、自 U 昌 隨著社會型態由工業轉向科技，工 藝課程也做了全面修訂，民團 83 年所公 布的國民中學生活科技課程標準，即是 將「工藝」正式更名為「生活科技」。現 行的課程設計，詮釋了生活環境中技術 的方法、發展、利用，以及其重要性， 提出以傳播、製造、營建與運輸為人類 的主要活動;基本上，課程內容己精確 地訂出選擇與發展，但除非教師能提供 正確的環境和機會給學生學習，否則將 很難有效地傳遞這些教材內容(林人 龍，民 85 )。製造科技是科技教育的學 習主題之一;在過去的工藝課程中，製 造相關活動所佔的比例相當高，但多以 單位行業形式，例如:木工、金主、陶 瓷主... .等方式呈現，且較強調工具的使 用、機具的操作與技能的熟悉(蔡錫 濤，民 84 )。然而， 誠如蔡錫濤所言: 「生活科技教學雖然和工藝使用類似的設 備與材料，但其課程內涵與理念卻有極 大的差異，過去在工藝課中以作業或成 品為導向的教學策略亦應加以調整。」 可見，生活科技課程已不便再使用過去 以「技能操作」或「成品導向」為主的教 學方式，而應該有所更改。

29

章順慧

目前所熟知運用於科技教育的教學 策略包括;概念性學習途徑(

conceptual

learning

approach) 、科際整合途徑

( interdisciplinary approach

)、社會/文 化途徑(

social / culture approach

)、問 題解決途徑 (problem

solving

approach) 、科技系統整合途徑

( integrating the systems of technology

approach)

，以及工業詮釋途徑

( interpretation of industrial approach)

等。其中「問題解決途徑」是科技教育界 現正流行的教學策略。事實上，問題解 決原是一種過程，本屬於高層次的技巧 或行為，然而目前不少教育學者已逐漸 應用它作為教學方法之一(林建仲和陳 長振譯，民 84 )。對科技教育而言，問 題解決教學不僅可讓學生體認做中學， 也具有培養心智思考技能的功用，真正 符合杜威試驗主義所主張的「知行合一」 的教育原則，同時亦具有科際整合與科 技系統整合教學的功能(曾秋森，民

84

)。再者，在生活科技課程標準中， 有關教學方法與教學細則內也曾明確提 出 I 教學活動的設計應以問題解決策 略為中心，

...

J

(教育部，民 84 )。由 此可知，問題解決教學的運用已成為生 2000 年 12 月 生活科技教育 33 卷 12 期

教材教法 活科接教學的重點，其目的 培養學生揖題解決之能力與斯 校華養，

];) fj讀過應未來的科技社曾 o

本文以下將分三方面來介起，首先

是針對問題解法教學進行揮針，但含

源、意義、步驟、使用於科技教育之理

臨與功能導;權 I話藍色製造科技教學活動 行探討，想舍良好製造科技活動話計 之理念、活動呈現方式等;最後間 IJ 提出 設計聽聽解決轉向教學語動的建議 施的話:意事項，故舉{男子來說明;筆 希望透 j晶本文能對往後的生;這科技教學 所幫動。 貳、問題解 j欠教學之探討 解解決教學之起源當擔 學家兼教育學家杜威;桂威認 目前是透 i的實踐的講程，使個 分的發展;那禹謂實踐的過程是鑫於實 際的生活，

];) 0建實或模攘的問題(個括

操作，[全鈞、知識性的、與道穗性的 題嘗試解決的數學方式，以達成解決問 、滿足學生需求，返問龍夠躊躇社會 改造鞋會 1 張玉山，民 84 拿大偉 ，民 87 )。不通在深入瞭解聞聽解決

教學之前，讓我輯先來界定一下「問緝 J

的含意。所謂「問臘 J '鼓字輯上的解釋 是有待解決的提難:吳讓邦等學者( 慾萍、奧順泊，民 78 )則認為 f 摺體或群體無禮逼到的一種需要解決的 情 j咒， r話這補情況並沒有研顯的途徑獎

得解決的辦法。另蚱，依科技教育觀念

藥構 (A

Conceptual Framework for

Technology Education

)搗定義，即是不 性、撥開及國難的事?青(曾秩森， 設惡毒)

30

於科技教育詩題的頹型，

Hatch

(1988) 曾將之劃分為高話請在(

welI-structured) 、半結體 1l

(s e m

卜

structured

)與低結構先(

i

11 “ struct 肝 ed

)

一一。高結構 I議性之問題，艾，牽涉的 範圍較容，且通常只賽 A 罷工E 確的 案。偶如:電壓伏特的算法、鑽繫速度 頭法.，. ...諱，這糟類型的問題只講使 簡單的法院即可解肘，盟1It對問題解

決能力之發展立在無太大幫助 O 半結構 f七

屬性之問題司能寄一種以上的答裳， 要使用啟發式的方法來解法問題;其步 驟為先讓學生療解問題，接著車十對其促 成因素進仟分析，歸自學生揖出可能的 解決方案，從中選出錯過寰的並諱佔結 果。例如:裝作一個能讓生蛋從樓頂擲 下並完好無缺的攜 2頁裝置、聽作一個 有{旱瘟效果的容器…...等。低結構在轟 龍之詞是自由於異有多種解答，故教師品 敲勵學多運用創造力胃題解決技巧 才能得品最能解決方翼 o 其步驟為先藉 額搓、聽喻等方式三重新定義問題，科 輪入一輪 λ 與型態分析(

morphologicaI

analysis) 進行問體分柄，接著採腦力擻 、麗，注列舉... .等方法去產生構想，之 後員自針對構想評倍並選搏，最後便是開 站執行。俱如:如何改善蟻窮的通訊網 路、如街使運輸更乎等效率...…等。 事實解問題的會意與穎型後，接著便 「問題解決 J 0 所謂問題解決，它可 視為為達成自標而運用位有效方法、策

略與議程(李大偉等，民 87)

0

Hatch

(1988

)恤指出，問題解決娃針對問題帶 找可行之解決方案的組程。吳譜邦等學 (吳 1J意萍、民!頓泊，民 78 )認為，問題 解決是運用個人舊書的經驗、知議與技

巧，來滿足未能解決之情境的要求。陳 玫良(民 84 )則從教學的角度出發來定義 問題解決， ~rr I 學生能認清問題本身及 相關的基本觀念外，更能找出它們之間 的桐關所在，進而達到問題被解決的目 的」 至於解題的步驟，由杜威所提出的 五項步驟最具代表性，即: (1)問題產生 (2) 瞭解問題提出假設(檢討假設(蛙 行驗證等。它不僅是科學研究的重要思 考模式，亦成為當前問題解決教學的主 要來源(張玉山，民 84 )。爾後亦有不少 學者陸續提出問題解決的步驟，其中與 科技教育相關的有 Hutchinson 於 1987 年為美國新澤西州科技教育委員會作的 研究報告內所提出的 IDesign

loop

model

J

'它包含九大步驟，即:(1)情境 的分析與調查 (2) 建構設計要點資料收 集 (4) 產生多種替代方案(選擇最佳方案 (6) 發展工作原型製作測試與評鑑 重新設計/完成等(如圖 1)( 林人龍，民

85

;李大偉等，民 87)

; Borchers

&

Mack(1993)( 引自林建仲、陳長振譯， 民 84 )提出的五項問題解決步驟，即: 分析與研究問題 提出初步構想 收集資料 提出多種解決方案 書頁#莘莘&: ~.去 (1)問題的陳述或定義(份析與研究可 能的解決方案 (4) 經由實驗、測試及檢 查，選擇出最佳之方案 (5) 確認或評量最 後的解決方案等。另外，科技教育概念 架構中也曾提出六大步驟， ~rr

:

(1)定義 問題 (2) 發展多個解決方案選擇一個解 決方案 (4) 實施與評估(重新設計解決方 案 (6) 解釋解決的方案等(曾秋森，民

84 )

基本上，教師在採用問題解決教學 時，其身份是引導者、啟發者與支援 者，在教學過程中藉著提出 W

h

0

What

、 When 、 Where 、 Why 、 How 等系列問題，刺激學生進行更深入之思 考。再者，問題解決教學應注重歷程的 呈現(即如何進行問題解決)而非最後的 成果(即得到正確的答案學生必須練 習找出自己的問題解決歷程與楷模範例 的問題解決歷程之關係，從實作經驗中 體會解題歷程與策略，並從中思索與學 習其訣竅，方能增進自身問題解決之能 力(王春展，民 86) ，而這也是教師運用 問題解決教學的最終目的。所以在基本 的架構步驟之下，其中的次步驟若分的 改進構想或重新設計 測試與評鑑 解決問題 發展設計工作 選擇最佳方案

圖 1 Hutchinson 提出的 Design

100D mode1

資料來源 引自李大偉等，民 87 ，頁 3 4 。

31

2000 年 12 月

轍材敦法 F臨緝，童子學生學習疆有助益;因為強 步驟的結果，將使使們養成，思考的習 慣，就能融 λE 常生活中(按玫良，民

84 )

運用問題解決教學轉蠶科技概

式，已成為自說推展科校教育的

教學觀態之一;其實早在工藝教育時 期，其自標(更包含了問題解決能力之培 養，這話 1981 年「彈克森站工藝課程建

議扒 Jackson's

Mill Industrial Arts Cur

“

riculum Theory

)提出的「發展館造，性的 問臨解決能力 J 即可看出(李大偉等，民

87

)。措辭光昭(民 82 )研究 1966~90

年的美國工藝/科技教育課程文駐在發

，其目標;為均含有地主黨問題解決的能 力(如表 1

)

DeLuca ( 1992 )

(引自林 '員訂)曾在研究中指出 r 問題解

決與科技發展有許多共通之處:在科技

教育中安排問題解決活動最大的體值在 使學生直接置對生活情境中的真實問

,

J其獲得未來所需的…些適應技能; 和傳統以技草草鶴中心的教學方式比較， 所不闊的是，問題解決活動提供學生連 立與許估設計，以及獲得知識嚮帶、處

課

手里

Schmitt

&

Pelley Study

(1

966)

IA Standards Project( 1980)

Jackson's Mill

(l

ACT)

(l

981)

理和應爵的機會 J 0 自此，但括

Waetjen 、 Lavoie 、 Winek 與 Borche的等

幾位美國科技教育學者均指出， 的科技教育課程中運用聞聽解決教 要是基於以下三點理由(特人龍，

85 )

一種手段或方

接受技措發明的 氣氛(

climate

)。換言之， i章響了一填新出技術與知識， 能以 -f臨黨背誦獨特的方式用於解 決其龍的技掉?問題。 解決是一線長、耍的 技能，技衛牲的問題解決 可使學生早日謂通去既有的知識， 並結含義的知識，連血肉化與評 估的技能去解決 O 三、摺聽解決教學能幫助學生應由許 多巴發境的豐雷發訊。 由此可見，科技教甫仁伊拉揖題解決 教學，要;學生詞閣解決與教科思考等能 力均大有助益;若再很讓教宵學者

Bloom 等人將人類認知領域層衣甚至分成

囂，由能站高依序為知識、理解、應

稱

具有「培養院聽解決_{能力 j 的教學目標}

O

O

。

Technology Education : A Perspective on Implementation( 1985)

_O

Technology

Educ以 ion

Curriculum K-12

,

Virginia

(l

988)

_O

A Conceptual Framework for Technology Education

(l

990)

_O

讀料來 j露:聽完皂，民 82 ，頁 1

0

2000 年 12 月

用、分軒、綜合、評蠶東看.

Anderson

( 1989

)認為融入幫題解決教學位科技教 對較揖層次的分析、結合與許鑑 知能力之發展是十分有幫助的(如

2)

0 參、製造草草技教學活動之探討 造科技通常被定義為?將原料轉 變為有用物品位程序 J (蔡錫禱，民 83

;

Wright

,

1993 ; Kalparkjian

,

1992 )

(引串

蔡錫誨，民 84 )。接接此定義可餐店， 日常現活中許多物晶都與製造科技息息 閻麗，換言之，它偶都是製站科技下的 物;人類生活與贊過科技能幫聾的此 可見」斑。因此，在軒技教育的四大 域中，製端科技擁有舉足輕重的瑋泣， 它與傳播、贊建、建輸等科接各自佔者 一庸之地。在 j過去的工藝教學， r 聽造 j Z竟是多數工藝教師的最愛，一方關是 j 形式來規畫1] 整 體課程，伊!如:金工、木工...簿， f更得 與製;最有輔之活動所估的比例亦相對地 提高;再者也是它比較容易進行教紹， 華夏季若寒安 i去 因為製造教學活動最符合傳設工藝教 的?講解一示範一練習 j 三部曲 o 以十三主 常見的座倚裝作為惘，教師可能 d 聞始 說明作業三E 閣，接著便發放材料，繼 詣講解工作程哼授如以示範，最後真可 開始進行製作不逞，當工藝教 育轉望為科校教會時 ， L京先強調技能操 作與成品的義學也跟著改變，敢沛代之 的是更注重概念的獲得和問題解決議程 的是現，至於熟練的技能與最後成品 (如椅子、書架....等)友聽不再是製造科 技教學活動的最終目的。 讓鎮濤(民 84 )指出，良好的教學活 要主要能有效地幫助學生學習所要教導學 科的通明內藹，聽過科技教學活動也是 如此。臼前科技教育羿常用的製造科技 系統架構(如矗立)是教師教學時最諧的 根據之而其中，各韻音5 分又包含于 A 些品要的要素。曾IJ 如:段入部分包含 人力資源、知識、材料、能源、廠房設 雄、資金、時間等七項要素;生產經存 部分包括取得資源、轉化賞，輝、生 品等三項，這當中，生 裝 2 詞題解決教學與詩詞領域層次、學習攝行為之體操

知頓蟻層次 i

認長u 鑽域層次

!

認知領域

1.知識 講述、背誦、謙、看 資訊

2. 理解

講述、示籠

累積

3. 應罵

( routine problem solving )

高層次技能

……… -7…………行

毒，分析 御自或闡體的問題解決

/

為 5. 綜合 個別或嘲體能懦題解決/ 問題決決 6e 薛鑑 研討、研究

,r

與批與思考 蠶料來源 Anderson ， 1989.pp. 尋。

33

2000 年 12 月 魚?并科技教符 33 每 12 期

教材教法 工方法又分鑄造、成形、切師、接合組 裝、調懂。輿塗裝等六蠅。至於管現程序 後的產出部分但含廢品、，曬料、 坡、污染源等問項(禁錫禱，民 82) c 依 照上 j辜的說明，製 j最科技之內攝便可用 投

入

究發展、生產管理、財務 、 γ 業聽話等五項要

_{國 3}

國 2 襲遣軍司接的系統架禮。 資料來濃:讓錯;書，民 8 毒，賣 1

9

期三鼓搗 非其耳環的

人力資源

結識 材料 能源 廠房設施 時關 即的 延握的 研究發 生產 財務管理 管理 關係 產品 廢斜

坡

源 關 3 觀海科技系統之啤酒。 來i 來:單:讓錫 j露，民 8

2

'頁 4 0 [2 震耳

₃₄

教材寧夏法 設計教

式除成

堆的襲造企囊，報解其意品的 諜報、對某項材料是喜佇割試、連 m 電腦換擺製造....等。蔡錫濤(皮話 4 )指 出，良好的製造科技教學活動應該能讓 機會親自操作、經臘、扮演或執 角色或活動，亦即以活動為導 生院接習得製議科技的組譜、 能 c 此外，活動 成果呈現，這樣 ;當然此成果不限於成

...

...等其他如 H 錄影嗜...等都可以 肆、輯題解決教學與襲這科技教懋連聲 提到，科技教育的教學草公 在培藥學生問題解決的能力mJ技能性 練臂，尤真是製造科技教學，稍一不 慎!對容易流於單純的成品鸚作以及子工 ;學舟，故教師在設計活動與教學時宜 特別注意。然而該如何設計問題解決導 冉的教學活動呢?

Johnson ( 1987 )

(引 皂槳雄，員 87 )曾要;此擅自一接相麗 接

材聽

陶

料

設計研發

生產管理

銷售管理

叫的務管理里

工;

叫嚷

成的接 ZE 裝

_又告h 會可品 裝法

方

要 項加 鱷 4 製造科技鞍懋般對矩障 制來頭:蔡輯:囂，民 8

4

.首 2

0

35

2000 年 l2 月 卡拉活科技教育 33 卷口開

撤材教;去 建議: 二、設 一、提供 活當能 練習 o 生不熟悉的活動。 力單圍內的活動。 多種類型的摺題，確保 問題前非只是技能的 四、教導各種問題解決的策略與解 問闊的整體計畫。 五、利用鵲般性的設備及作議題題， !吏學生體驗定義及解決 、在嘗試最後答案前，要學生臨力 話建議出各種解答。 七、主動及開放建鼓勵改革及部造性 觀念和解答。 八、教鷗在學生解決問題時不要太早

fr 入。

九、提供學生守 l 導恆的問題以便

的興睡起參與。

十、集中數學於高層次的思考挂籠， {7帳目:分析、綜合、 、建棋是興時間家討論、練習與 鑑問題，以及解決問題的簧

峙。

十二、在問題解決後， 鑑解決問題過程中

率及效果的方法。

，上連i玄學運議對教師 在設計製造科技教學活動具有相當的參考 雷值;以「臨鱗製作 j 來說，指{言不少教 師乍聽到其作業名稱可能以路與原先的工 教學沒有幫樣;但黃龍堂(民 87 )指 缸，輯同的作業名稱可能是傳統工 與活動，也可以是完全符合科 技教宵概念的教學活動與游程，差別只在 於教師無達朗的教學策略。 i導銳的工藝教 ，教師可能針對此作業一連椅製作略加

36

說明後，體發放材料讓嘉興生進行製作，

後大家長rr!乏現出的是 í

樣一樣 J 的作

。在製作的游程中，學生被按求重讀技 能操作，而教師許分的故攝也會以最後成 ;雖然亦有採取所謂時 f 重 J '不過多半是針對學生的技衛操作能 力。事實上，這種教學模式對培養學生 題解決位能力立在無實質幫助;因為整幢過 讓學生連用思考去解法某摳摺題， 他們不曲是按醫站工製作出某亭、物品而

己!

7 問題解決教學 J f買不同于; 在進行製作之前，教攝即可混過發罵自守 式，讓舉生思考研製作的廠將&:\須考 的要項，使主主選一步瞭解與題重點所 在。例如:夸聽筒用者的身富、 年齡可協助考慮有關尺寸、材，典、 型、結構…...等相體盟黨;使用場無 格調要點(戶外或戶|句、周定或攝

..

...等)可協助考慮有鷗特質、重 、接合方式與表面建裝... .叮嚀相關因 素 c 聽由此問題引導議程，讓學 現實，情境中設計與農作鹿椅有關的 素，這而設計血符合 i每件的隨椅(黃能

，民 87 )。學生在此階段還發讀自行

相罷資軒據分析，

j;

J

f要進持設計: 爾後再復設計好的控精工作圖中，

出最佳的方案，按著才惡行製作。

者，製作過程中遲至目前別難或問題，

生 i涂了記錄下裝蚱，還必讀蠢蠢想辦法

解決;當眾，若真的是學生能力無法解

決的，教歸亦&:'須讓時伸出攬子幫助他

們。軍i 泣聲個 i國程中教軒所扮演的角 色，不再是主導者，輯是之前所說的啟 發者、引導者與支讀者， í 學生 j 才是此 教學活動的

教材教法

勢|處理;

二

(農議科技之概念

問聽解決技能

i 回損 H

5 聽}擺好問題之模式。 商料來源:做閥 Hatch ，

1988

, pp

, 95 。 至於評鑑，則 學習歷程的自呈現，熙 攘重要的。伊i 如:設計盟的 r:þ問題出環與解決的記錄…..， 外，成品的詩分也可說其當鵲 (每件是否達封來給分。伊!如: 2于是給身高 180 公分、體 的人乘堂，或是攜帶 的... ...等。是故，最後 鹿椅都是不 a 樣的，因 考的路線就不同，當然結 會相同。從仁述這個實例 解決教學比傳統工藝教 考:事實上，早期的製 為人豆豆痕由便是學 研計， 符抖

的

韻

有

辛 iiiL

技

叫斗 e 主 nt

被迫

製

船川

實施問題解 j欠教 是問題惠該串誰決定?教師?學生?邊 是雙方一起法定 o .i這宮的作法是串教攝 決定，當然告司接舉三位程度變方一起來 決定(曾教森，民 84 )。持者，問題的價 值也不容忽誼。由於科技的基本 f 輸入、處理、輸出 J '所以好的問題聽 起含這幾個項目。其中，所謂的輸入可 視為問題的範闢;攬古之，它應該以製 造科技為主。在處理程序上，應包含製 造科技之概念與問題解決技能，在輸出 方面需要高多種方案可供潛擇，陌最後 還應有回饋的打為(如圈 5) 0 1此好，說 問題的額空訂立苔，可先 j寒蟬 q三結構化屬 性之嵩題，言'1 總學生熟悉問題解決的步 驟，再.D)j豆搭構{仁醫惜!聽聽進行教學， 讓學生告發揮的空筒。一般來說，不再 類聖的問題可讓學生學習研本冉的能 力，用 .DJ 安排教學活動將盡蠶蠱溫 ( 1壞攻良，民 84

)

二、適當的教學評磁 評鑑的功用為了瞭解教師教學成效 與學生學習效果，不同教學方式所攝取 的評鑑方法自然不讓相悶。開題解決教 學是希望培養學生問題解決 的能力，是故 Hatch

(

1988 )

37

2000 年 12 月 育 33 巷口期

教材敦法 題解決教學 有效，可進學生的三方 面表單來評量，即{國人的成長(

personal

的效果，詞語命進行某些段插上的加 工，該注重的應是解決問緝的這段 墓 ro

w th

了呈現?最完美 j

程。 {昆、無古龍 問題解決能力是今後科技教宵發 的重點之一，教歸買書、改變原來傳統的 藝教學方式， J其磁 λ 問題解決乏教學 式讓學生舉習聞聞解決的能力;藉著守 l 學生進行思考、作決策來使學生學習 如持自行解決周選擇?通制的問題。 之，問題解決教學可讓學生接實館 體驗出發，揉哥哥人賴之需求與問題， 運耳機異、材料、資頭等來謀求解決之 表 3 簡體解決教學之語雖細問

、個人的成

*領導 *聽說合作 *錯力作業的能力

*努力的成果

*認知上的諒解 、~程的許鑼:學生在晶程中的說獻程度 *善用時間並潭守將問限制 *構想的控

*收集資

*嘉措詞題解決之技能

*講懇的執行

、產出的評鑑;學生在北活動的鑫串程要 *正確的技檔(

technically accurate )

*配合設計的標準

( consistent with deign criteria )

*與背景知識有聽位筆

( documented regarding background )

*與程序害麗的

( documented regarding procedures )

*劉新的解決方案

輩學i 來輝、: Hatch ， 1988.pp.94 。

。然而，目臨時題解決教學在生活科 技上還麟推展諧段，彈問是多數教師 習於往日的工事教法，即 f 講解、示 範、練習 J 對學生而言，事實難養成其 題解決與批判思考之籠力。因此建議 報交活科技教師，本妨多參與摺聽 ?學與研習，瞭解問題解決教學之內溫 方法，方能確實運用於生活科技課程 中。另一方筒，也要多設計有鸝問題解 決導爵的教學活動， 1陸學生瞭辦科技系 統的教學為何 ， tJ 攝說投昔工藝教學的 接童手，如此將能運輸扭轉學生的學 念與習慣，進需提高在生活科技課程中 實施問題解決的教學法。

讓學者文獻

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教材教 j去

,

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,

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0

84)

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,

í 生活科技」新課程 的解沒問賠策略 o 中學工審教育，

28

( 9)

,

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1)

,

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37th

yearbook of the Counci1 on

Technol-ogy Teacher

1三 ducation(pp.87-9 我)

.

Peori

器， IL

Glencoe Division

,

Macmi11an/McGraw國 Hil l.

(作者為台灣師大工技系碩土統研究生)

2000 年 12 月