實施創造性問題解決融入國小自然與生活科技領域教學之行動研究

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國立台中教育大學自然科學教育學系碩士論文研究

指 導 教 授 : 黃 鴻 博 博士

實施創造性問題解決融入國小自然與

生活科技領域教學之行動研究

An Action Research of Practicing Creative Problem Solving in Science and Technology Learning Area in the Elementary School

研 究 生:吳 麗 珍 撰

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實施創造性問題解決融入國小自然與生活科技領域教學之行動研究 摘 要 本研究目的在探討「CPS 融入自然與生活科技領域」如何進行教學及遭遇的 問題與解決方法,從中促進研究者的專業成長。本研究採行動研究方式,以南投 縣一迷你小學四年級為研究對象,為期約四個月三單元教學,使用訪談、觀察及 文件收集等方法收集並分析資料。 其主要發現如下: 一、依Treffinger(2000)提出的計畫型和產品任務,計畫型任務長短期觀月計 畫,CPS 融入自然教學是可行的。設計要點是從資料、問題到計畫六個 步驟都需要。 二、特別的擴散思考策略如月亮想像畫的「透視轉移」等,可以增加學生點 子的數量。在學生苦思不出來後,再引導使用創意思考策略,接受度往 往會比較好。 三、遭遇的問題有時間不足、如何提升動手做的品質等,解決方法為跳過「接 受」「計畫」步驟,並在動手做前多一些擴散思考及延遲判斷。 四、研究者的專業成長:由充實專業知識、改變研究者信念,提升在以CPS 教學及編寫教學活動、自我反省改進和行動研究等方面的能力。 根據上述的結果,研究者針對活動設計、教師、未來研究方向提出具體建議。 關鍵詞:創造性問題解決教學、科學創造力、擴散思考

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An Action Research of Practicing Creative Problem Solving in Science and Technology Learning Area in the Elementary School

Abstract

This study investigated how to practice of creative problem solving (CPS) in science and technology learning field through action research, it tried to work on the obstacles encountered during the process and solution, and enhanced the researcher’s professional growth from the study. The research included three units implemented and lasts for four months. Gathering and analyzing data were evidenced by the interview, observation, and documents.

The critical findings are as follows:

1. Treffinger(2000) suggests planning task and product task,it’s practical to moon plan teaching action. All six stages need to be used.

2. Special creative thinking can increase quality of student’s ideas, as Shifting Perspective.

3. Encounter obstacles in the process of research─there is insufficient teaching time and how to promote the quality of hands-on activity. The solution of question costs more time in creative thinking before the children hands on and defer judgement, the two basic stages, such as “acceptance” and “plan action” are neglected.

4. Researcher’s growth in profession─through the enrichment of professional knowledge、changes of researcher’s belief、the researcher enhance CPS instruction、reflection and research method.

According to what mentioned above, the researcher makes some concrete suggestions about instructor, school and future research directions.

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內 容 目 次

中文摘要………..………….………..…….…I 英文摘要………...…II 內容目次………...…III 表目次…………..……….……….……….…….V 圖目次...………..………..…...…VI 第一章 緒論……….……….……..1 第一節 問題背景與研究動機………..…….…1 第二節 研究目的與問題………...…3 第三節 名詞釋義………...…4 第四節 研究限制……….……..5 第二章 文獻探討…….……….…….….…………...………...7 第一節 創造力與科學創造力的本質……...……….………….……….7 第二節 培育創造力與科學創造力的方法……….…11 第三節 創造性問題解決及其教學法……….15 第四節 創意思考策略……….35 第三章 研究方法……….………..………47 第一節 研究架構及研究方法的選取……….47 第二節 研究情境………..…………...49 第三節 研究流程與時程……….63 第四節 資料蒐集與分析……….………67 第五節 研究倫理……….…….…….……..………73 第四章 結果與討論………..….75 第一節 試驗期………75

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第三節 精熟期………..………...110 第四節 研究者教師專業成長………...…118 第五章 結論與建議………..……….…..…121 第一節 結論……….………..………...…121 第二節 建議……….………..….……..125 參考文獻……….……...129 一、中文部份……….……129 二、英文部份……….……135 附錄………..………137 一、CPS 三種補充表格……… ……….……...137 二、「月亮你好嗎」單元設計理念、流程、活動設計…………..……140 三、「奇妙的光」單元設計理念、流程、活動設計……….……..150 四、顏色之現象劇本………..………..…..158 五、「運輸工具與能源」單元設計理念、流程、活動設計…….……..159 六、「舊玩具新玩法」………..……….……….….167 七、教學計畫表………..……….………....168 八、激發點子策略一覽表……….…..…….171 九、科學創意競賽評分表………..….…..172 十、家長通知書……….……….174 十一、晤談逐字稿(部份)……….……….……..175 十二、晤談大綱……….……….……178 十三、學生概念圖….……….………. .….179 十四、觀察月形變化之習作記錄……….………..180

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表 目 次

表2-1-1 創造力定義之整理……….…..……8 表2-3-1 CPS 主要的版本……….…………18 表2-3-3 近十年國內有關 CPS 融入國小自然教學模式文獻之整理…….…...……35 表2-4-1 使用 CPS 基本原則……….………...…..38 表2-4-2 創意思考策略相關文獻之整理……….……….………….…..44 表3-2-1 調整後的課程進度表……….……….……...54 表3-2-2 與光、運輸工具能源相關科學遊戲書籍...60 表3-4-1 資料代碼及說………..…….…………..………72 表4-1-1 全班討論 CPS 補充記錄表………..…….….………80 表4-1-2學生產生點子過程的各種想像整………..………....…..…100 表4-1-3 科學創造力測驗量表之獨創性比較…………..…….………102 表4-1-4 兩種評分方式做比較…………..……….………..……..……102 表4-3-1 隨機組合產生運輸工具的結果…….………..….……….……..115

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圖 目 次

圖2-3-2 Osborn-Parnes 五階段 CPS 模式(V2.2)……….……..19 圖2-3-3 CPS 之 V 5.0 成份…….………..…………..…21 圖2-3-3 CPS 之 V 5.1 成份……….…22 圖2-3-4 CPS V6.1 架構圖………..….…………24 圖2-3-5 多產的思考之教學的模式……….…..….………33 圖2-4-1 擴散、聚歛點子的山型模式………..………….….37 圖3-1-1 研究架構………..……….……….48 圖3-2-1 研究場地………51 圖3-3-1 研究流程……….………..….…63 圖3-3-2 研究時間進度甘梯圖……….………..….………65 圖4-1-1 閱讀報告及書籍(部分)置情境………….………..………..77 圖4-1-2 全班點子表決結果及佈置情境………….………..……….84 圖4-1-3 使用自製觀測器夜晚測量月亮情形………….………..…….…91 圖4-1-4 使用自製觀測器白天測量月亮情形………….………..…….…94 圖4-1-5 第一次老鷹設計發明的產物:飛機………….………..…….…97 圖4-1-6 第二次老鷹設計發明的產物:鉛筆………….………..……..…96 圖4-2-1 尋找各種反光物品之情形………….………..……..………..…107

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謝 辭

終於又把人生一件大事完成了。念了三年的研究所,碩士畢業只是一 個象徵,實質上自己從中成長不少。滿滿的同窗情誼與師長諄諄教誨,點 滴都成為美好的回憶。 感謝指導教授黃鴻博老師,在個別差異中,仍盡心盡力指導,使我們 得以發揮潛能,完成學業。潛移默化我們的心性,使我們更堅定自己的心 志,做人處事更加圓融自在。感謝二位口試委員游淑媚教授、范瓊盛校長 的傾囊相授與不吝指導,使我的論文更加嚴謹。 感謝詹焜能學長、林錫堅校長、吳建德老師、蕭慶亮老師在百忙中鼎 力相助,對教學活動設計及實際教學活動的效化,使我的論文有可信賴度。 感謝家人的支持,讓我一路走來,雖辛苦卻也甜蜜。不善言辭的外子 獨自帶著兩個孩子返鄉過年,使我專心悠遊於學問、享受難得與世隔絕、 撰寫論文的讀書之樂;大女兒也來助一之力,說是要在學校寫完功課,回 家後幫忙照顧妹妹,使我安心寫論文,得此女,人生夫復何求?也難為婆 婆與媽媽,他們年紀大了,還要協助照顧小女兒,為我們操心與分勞,真 是謝謝他們。 感謝元斌、佑仲、姿葉及育樺,沒有你們的互相激勵與無私的分享團 結,恐怕畢業之路會更加遙遠與寂寞。感謝系主任許良榮老師及系上其它 教授和研究所同學,由於你們的協助,才得以成就我的論文。感謝任職學 校的吳秀玉校長、林錫堅校長讓我繼續擔任自然科任,得以結合教育理論 與實際教學,體悟更上一層樓,以及同事們在進修期間,給予極大的方便, 使我無後顧之憂。 承受這麼多的協助與關愛,何德何能? 教師的自我成長與期許,將會是對國家社會最好的回饋。

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第一章 緒 論

本章分四節,首先第一節述明研究背景和動機,其次第二節探討研究的目的 和問題,第三節解釋界定對本研究重要的專有名詞,最後說明研究限制,表徵研 究者思考歷程及脈絡。

第一節 研究背景與動機

壹、 研究背景

二十一世紀是劇變時代,人類面臨以「腦力」決勝負的「知識經濟時代」。 創造力的培育,不僅是提升國民素質之關鍵,也為發展知識經濟之前提,所以成 為教育推動之重點。首要任務,應為草擬有利於建立創造力社會之教育政策,營 造創造力教育之課程及學習環境,孕育創意蓬勃之生態文化。 近年來教育部推動之九年一貫課程容許上課時數彈性,鼓勵自編課程與協同 教學,均提供創造力發展之空間(教育部,2002)。 培養台灣的自然資源有限,人力資源卻很豐富,可惜中華民國(R.O.C.)過去 常被譏為「仿冒王國」(Republic of Copy)。在這知識經濟時代如何提升人民的競 爭力?如何把「仿冒王國」轉化成「創意王國」(Republic of Creativity)?這是政 府與人民共同的課題,也是教育的重要使命(詹志禹,2003)。 又民國九十二年教育部正式公布「九年一貫課程綱要」(2003),自然與生活 科技學習領域的基本理念為:「學習科學,讓我們學會如何去進行探究活動:學 會觀察、詢問、規劃、實驗、歸納、研判,也培養出批判、創造等各種能力。特 別是以實驗或實地觀察的方式去進行學習,使我們獲得處理事務、解決問題的能 力。也了解到探究過程中,細心、耐心與切實的重要性。……..」而「科學與科 技素養」共八項,其中與創造力培育有關的有: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(簡稱「思考智能」),應用科學探究方

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法、科學知識以處理問題的能力(簡稱「科學應用」),以及如何運用個人與團體 合作的創意來製作科技的產品(簡稱「設計與製作」)。顯示創造力培育向下紥根, 明定在課程中。 教育部「創造力教育白皮書」(2002)中提到推動策略之一也明定創造思考為 教學課程目標之一,鼓勵中小學教師進行行動研究,將創造力課程教材融入各科 教學,視不同教育階段之需求,設計課程,故本研究正符合世界潮流及國家政策。

貳、研究動機

在2004 年 12 月,全球共 49 個國家的國二(八年級)、小四學生參與 TIMSS 2003 (Trend in International Mathematics and Scince 2003)的成果公布了,我國學生的

科學學習成就平均成績,排名第二,而在1999 年我國是全球第一名。但與 1999 年的調查研究成果比較,我國國二學生不喜歡理化和數學各增加20%及 16%,而 首次參加國小四年級學生方面,不喜歡自然科學和數學的學生比例也高出國際平 均值,顯示不管國二或小四學生,對於科學及數學的興趣和自我評價均明顯地偏 低。雖然二次科學成就我國似乎在世界各國居領導地位,但對科學學習態度,不 喜歡自然科學的比例高於國際平均值,所以,如何提升學生的學習意願和興趣是 我國教育上一個重要課題(陳新豐,2005)。 其實創造力的培育實應為所有領域的核心,因為教育目的是在培育學生有適 應未來的能力,不單只是知識的複誦,研究者在民國九十一年寒假期間,參加由 國立台中師範學院科學教育中心與南投縣教育局所主辦之「兒童科學創意活動推 廣教師研習活動」,也陸續參加過多場關於創意研習活動,在校內也曾利用彈性 課程、或融入自然領域辦理科學創意競賽。研究者認同「兒童科學創意競賽」的 活動理念,將科學創意競賽的活動內容融入平常自然領域的教學裡,作理論與實 務的結合,驗證與修改,使成為學校常態教育的一部份。

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研究者認為不論那一種教學法,只要能把學生教會,就是好的教學法。尤其 本校屬山區小型學校,學生普遍社經地位較差,各種學科成就低落,缺乏自信心, 易有偏差行為,如果可藉由自然領域實施創造性問題解決 (Creative Problem Solving,簡稱 CPS),使學生不僅可享動手創作之樂趣,愛上自然課,能主動學 習科學概念,還可以提升自信心,遷移到其它科的學習(如數學),以達到不放棄 一人的教育理想就太好了。研究者企圖在現行課程中尋求融入 CPS,一則符合九 年一貫課程分段能力指標,另一則激發學生的學習興趣、信心並培育學生創造 力,不致影響學生受教權利。

第二節 研究目的與問題

壹、研究目的

本研究旨在透過行動研究,以科學創造力培育為課程發展的主軸,發展融入 現行九年一貫課程「自然與生活科技」的課程。在實際的教學之歷程中,不斷去 反思、改進,藉以增進個人專業知能。故本研究目的如後述: 一、 發展CPS 融入國小自然與生活科技領域之教學活動。 二、 了解CPS 融入國小自然與生活科技領域,會遭遇到那些困難,及修正 的方法。 三、 促進研究者之教師專業成長。

貳、研究問題

依據以上的研究動機與目的,本研究針對如下做探討: 一、根據自然領域分段能力指標,研擬CPS 融入國小自然與生活科技領域 的教學活動如何設計?融入方式為何?

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二、應用CPS 融入特殊領域─國小自然與生活科技領域,會遭遇到那些困 難?解決方式為何? 三、教師的專業成長如知識、信念、能力等有那些增進?

第三節 名詞釋義

本研究中重要名詞說明如下:

一、

「自然與生活科技」課程(Science and Technology Curriculum)

指教師開發符合教育部九十二年二月二十七日台國字第0920028081 號公布 之「國民中小學九年一貫課程綱要-自然與生活科技學習領域」內涵的課程(教育 部,2003;Ministry of Education,n.d.)。

二、科學創造力(Scientific Creativity)

在自然科學領域內,運用自然科學知識及技能,解決科學的問題,解決的歷 程或結果表現出獨創性、流暢性、適切性,是為「新穎」和「價值」,即為科學 創造力(詹志禹,2003;黃鴻博,2000;洪文東,2003)。

三、創造性問題解決(Creative Problem Solving,簡稱 CPS)

指Treffinger, Isaksen & Dorval(2000)提出的第 6.1 版 CPS。除了三成份六階

段,還包括後設認知管理元件「計畫你的目標」成份(Planning Your Approach component)(包括評估任務(appraising task)和設計過程(designing process)階段),共 四成份八階段。結合了後設認知和謹慎的過程計畫管理。強調彈性選擇工具、階

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本研究主要依據Treffinger (2000)及 Treffinger 等人(2000)提出的 Treffinger 和 Feldhusen(1998)多產的思考(productive thinking)教學模式,配合 CPS 六步驟的補 充記錄單(supplementary pages),來進行 CPS 學習和運用。在「點子擴散思考」階 段教導學生使用Michaklo(2001)的思考策略(thinking strategies)。

第四節 研究限制

本研究有以下三種的限制,所以對研究結果及範圍不宜做過多的解釋及推 論。現依研究者限制、範圍限制、結果限制分述如後: 一、

研究者的限制

質的研究在每個階段都依賴研究者的技巧、訓練、洞察力和能力,人的因素 在質的研究和分析中既是最偉大的力量,也是根本弱點所在(吳芝儀、李奉儒譯, 1995)。雖然研究者是自然科任教師,平時教學即有多次科學創意競賽融入課程 之經驗,但於行動研究過程中身兼研究者與教學者雙重角色,對正式研究方法如 觀察、晤談、分析解釋等「質性」研究方法,仍恐有所不足,只能對教學歷程及 結果提供趨近事實之描述。 二、

研究範圍的限制

本研究之範圍,只限於本校既有之康軒版本,因研究學校學生人數少,研究 者又為自然社會科任橫跨四五六年級教學,雖經事先挑選較適合的年級及單元實 施,但有時限於教學時數,在考量學習連貫性,會借用社會課時間或與其它年級 併班上課,可能不符合一般教學常態模式。

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三、

研究結果的限制

行動研究(action research)目的,在讓研究者研究自己問題,以解決某方案等一些 特定問題,採立即偵察式質的研究,為特定時間中特定方案,其結論不超出特定環境之 外(吳芝儀、李奉儒譯,1995)。故本研究結果僅限於本研究下的特定時空、人事地 背景下的解釋與結論,不宜做本研究外的概括性推論。

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第二章 文獻探討

本章分成共五節探討相關文獻,以做為本研究之理論支持:第一節將探討創 造力、科學創造力的本質;第二節針對培育創造力與科學創造力的方法提出說 明;第三節述明CPS 創造性問題解決之歷史沿革及適合國小學生的教學方法;第 四節提出創意思考策略等。

第一節

創造力與科學創造力的本質

現代心理學家對創造力(creativity)的性質、過程、因素等研究和培養等問題 日趨重視,愈益引起社會國家的重視。但如果從心理學史的演變過程來看,創造 力的研究是長期受到忽視。

壹、創造力

一、創造力在心理學發展過程: 在創造力心理學研究的前三十年,社會和學校教育並未受到重視,自 1950 年Guilford 提出創造力一詞,人們把它視為一組特殊的人格特質如動機、擴散思 考等,後二十年才開始注意到環境因素如家庭學校對創造力的重要(Niu & Sternberg, 2003)。 二十世紀初,心理學研究重點是心理過程,如感覺知覺、反應等。到了1920 年,格式塔心理學創始人德國心理學家韋特海默在「創造性思惟」一書中分析兒 童、成人和名人如愛因基坦的創造性思惟後,才逐漸受重視。30 年代,人格心理 學興起,美國社會心理學米德和奥爾波特把自我(self, ego)概念引入人格心理學 後,有關人性中創造力的研究就更引人注意。50 年代,創造心理學脫離人格心理 學,成為獨立一支。美國心理學家Guilford 於全美心理學會發表就職講話的題目, 即創造力。60 年代,把以往智力測驗多為低級思惟記憶問題,少用高級思惟的概 括類推問題,忽視發現新情況和創造新事物的能力這種情形,由美國芝加哥大學

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對創造力做系統對比研究,首先制定創造力測驗,用以探明大學生、青少年的創 造潛能。從此創造力的研究、培養等方面,遂益引起社會重視。目前,世界各國 學術界對創造心理學的研究正處於深化過程中(吳福元,未知)。 二、創造力的意義和內涵: 創造力和智力一樣,它是每個人都有,如同智力低是愚笨,創造力低是普通。 智力測驗檢定出的天才很少,高創造力的人也是如此。Guilford 認為創造力是我 們多元智力領域中,任何一個領域中的最高運作層次。 創造力高的人兼具有擴散思考(divergent thinking)、聚歛思考(convergent thinking)二種能力。擴散思考有三個特點:流暢性、變通性、獨創性。在創造性 活動中,是沒有現成答案的。Guilford 認為擴散思考是創造力重要部分。但也有 人認為擴散思考和聚歛思考兩者同樣重要,擴散思考較優異者,無充分證據顯示 較具創思能力(簡茂發,2000;吳福元,未知)。 創造力是現代教育經常被討論主題,自1950 年全美心理學會會長 Guilford 倡創造思考研究以來,有關文獻大量增加,但仍對「創造」一詞定義莫衷一是。 主要有二種說法:視創造為「能力」或「歷程」 表2-1-1 創造力定義之整理(整理自簡茂發,2000) 代表人物 主 張 J. P. Guilford 思考分成擴散和聚歛。前者與創造力有關,解決問 題,能多方面思考。 J. W. Getzels 與 P. V. Jackson 創造是一種認知形式,即修正已知,探索未知,並 進而組成的能力傾向。 能力說 D. W. Mackinnon 創造者記憶與應用能力均超出常人,能明辨事理, 相出解決問題的辦法適當,並使新舊知識融會貫通 而加以應用。

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G. Wallas 科學、藝術創造過程可分為四階段:準備、醞釀、 豁朗、驗證 I. A. Taylor 創造歷程必經四階段:暴露、潛伏、豁朗、執行 G. F. Kneller 五階段:洞察、準備、醞釀、豁朗、驗證 歷程說 Torrance 創造思考是一序列過程: 1. 包括問題的缺陷、知識的鴻溝、遺漏的要素及 不和諧之察覺。 2. 進而發覺困難,尋求答案,做推測及假設 3. 對假設求證、再求證或修訂假設,再求證 4. 將結果提出報,傳達於人 Treffinger 等人 (2000)認為適應力(adaptability)、創造力、小組合作和想像力 是成功和生存的必要條件。創造力和發明的研究,對個人、小組、組織都是非常 重要的。 Csikszesntmihalyi 提出創造力產生的三個面向:穩定文化領域(domain),含 有文化的系統符號(如物理學、心理學領域等)、社會學門(field),決定選擇那些 創造的事物,以及個人,產生點子或產品。所以創造力是依賴環境的,在個人、 學門、領域三因素間交互作用,驅使文化演化。並認為創造的發生不是具有多少 創造的天才而已,也牽涉到符號系統的進入難易度、社會系統接受度等,使創造 實現的是社會不是個人(Niu & Sternberg, 2003;吳靜吉,2001;李乙明、李淑貞 譯,2005)。

黃鴻博(2000)認為判斷一件事物的創意應首先考量創新、實用及改良的效 果。詹志禹(2005)認為從思考歷程來看,創造力比較仰賴擴散思考而非聚歛思考; 從產物來看,必須 具有「新穎」和「價值」兩大條件;從人物來看,人人都具 有創造,只是程度、領域不同而已。陳龍安(2005)歸納各家說法認為創造最重要

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概念是「不同」和「更好」。雖創造力定義好幾種,但當創造力的結果、歷程、 人、環境等分開考慮,許多衝突就不見了(李茂興譯,1998)。 小結:研究者認為,在小學生階段最起碼的創意是要能做出與自己過去不同 的作品,並珍惜該作品的價值,進而發展出與大家不同的獨創性。所以在教學過 程中,儘量鼓勵學生多動腦思考,增加點子的數量(流暢性),從中找出適切性(解 決方法)及獨創性(與自己過去、與其它人不同)的點子。

貳、科學創造力

創造力是很難下定義的,所以也沒有統一的定義。許多研究者結合二種或更 多的創造的過程、創造的產品、具創造性個人及創造性的環境來定義創造力,Hu & Adey(2002)以前面創造力一般項目來定義科學創造力。 Einstein 較喜愛心理符號,認為是較語言(文字口說)能「複製」和聯結「想像」。

認為「想像」和「創造性思考」是科學創造力過程的面向之一(Hu & Adey, 2002)。 Hu & Adey(2002)把科學創造力定義為一種智力或能產生獨創性有自己或社 會價值產品的能力,必需仰賴於科學知識和技能,是一種固定和連續發展的結 構,所以青少年和成熟科學家有相同科學創造力心智結構。認為科學創造力之不 同於一般創造力,是因為有創造性的科學實驗、創造性的科學問題發現和解決、 創造性的科學活動。他分析文獻中科學創造力的概念和意義,建構出科學創造力 結構模型(Scientific Creativity Structure Model, SCSM)。分成過程(思考和想像)、特 質(流暢性、獨創性、變通性)、產品(技術性產品、科學知識、科學問題、科學事 蹟)三面向。

洪振方(1998)則分為從心理學科學史、科學哲學、和社會建構論等觀點探討

科學創造力,認為「問題的發現與探索」是啟動科學創造性思考的動力,「豐富

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是科學創造性思考的精華,而「邏輯地論證」是科學創造性思考具有適切性的保 證。科學創造性思考的成果,並不是既存知識的再生(reproduction),而是既存知 識的重組(restructuring)。思考實驗(thought experiment)與類比方法是科學工作中進 行創造性思考普偏採用的方法。 洪文東(1997,2002,2003,2005)認為創造力在不同知識領域,會有不同領 域的創造力。科學上的創造力,除具有流暢力、變通力、獨創力等,再從創造的 個人、歷程、產品、環境分別做討論,認為科學的創造者,依科學素養,用適切 思考方法,經歸納演繹假設之邏輯推理歷程,理性客觀進行實驗探究與驗證,發 現新的理論發明等。所以科學創造力,一般人都有,只是層次高低不同,如小學 生從顯微鏡發現水滴中有草履蟲,對他而言是創造的表現,因為是第一次、前所 未有;但相對於牛頓發現「地心引力」對人類生活的幫助,當然是有明顯差異。 但因為科學的創造力之不同於一般創造力,主要在其科學探究過程中強調的「邏 輯性」,透過「科學的問題解決過程」才能突顯科學創造力的獨特性。科學創造 力必須根植於既有的科學專業知識上,透過基本的科學過程和適當的科學態度, 進一步創新,想出別人想不到的,做出別人做不到的新奇事物的能力,如此才是 有意義、適切、有價值的。 洪蘭(2005)認為科學創造力除了包括想像力、邏輯推理能力、背景知識、觀察 力外,還有「正確解釋」現象的能力及設計實驗的能力。如果細分,複雜思考研 究的科學家與複雜思考教學的科學家,兩者人格有明顯差異,前者被認為具掠奪 性,後者則溫和群居(李乙明、李淑貞譯,2005)。Sternberg & Lubart(1995)認為人 類的成就無不從思考而來,運用適切思考方式是發展創造力必要條件,科學創造 力更涉及思考特性如流暢性、獨創性、變通性等,其中以流暢性(點子總數量)、適 切性(中肯切題)、獨創性(適切又與眾不同)最為具代表性。每個人科學素養不同,

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再加上個人人格特質與思考特性不同,而有不同層次的科學創造力表現 (洪文 東,1998,2000,2002)。 洪文東(2003)提出以「產品」定義科學創造力,從演化「變異」和「選擇」的 觀點,也就是「新穎」和「價值」的兩個向度,定義青少年學生創造性產品的必 要條件。 簡言之,科學創造力就是在既有的科學知識、科學過程技能上,加以創 新研發,產生新的科學概念或製造出新奇事物的能力(黃鴻博,2000)。 小結:綜合以上,研究者認為在自然科學領域內,學生運用自然科學知識及 技能,解決科學的問題,解決的歷程或結果表現出獨創性、流暢性、適切性,是 為「新穎」和「價值」,即為科學創造力。

第二節

培育創造力與科學創造力的方法

以下分一般的創造力及在科學上的創造力共二節探討培育的方法。

壹、培育創造力的方法

在提升創造力運動的過程中,「教育」是最基礎的力量(吳靜吉,2001)。學校 是培育創造力的基本教育途徑,教育者對於兒童創造力培養的教育觀點、學校的 管理和班級編排及培養兒童創造力所需的教師素質等都是基本因素,對兒童創造 力培養具有重大影響。如改變成注重兒童主動性的教學法、建立新型師生關係, 鼓勵大膽質疑與創新、透過實際活動、建立安全自由的團體氣氛等,都可以培育 學生的創造力(董奇,1995)。 創造力的發展,根據大多研究顯示,是後天環境和教育的結果,人類創造發 明所需的擴散思考,是可以經由練習和教學予以增加(陳英豪、吳鐵雄和簡真真, 1994)。Amabile 認為社會環境如教室氣氛、學校校環境都能幫助或抑制個人創造

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力。發展學生的創造力應被視為重要的教育目標,甚至應在學生的週課表中排進 教如何是創造的創造力和創造思考教學(Niu & Sternberg, 2003)。

教育部「創造力教育白皮書」(2002)提出推動創造力教育的原則,如「全觀 原則」─人人皆能創造,開發大眾創意潛能;個別與集體的創造力並重;創造力 教學應情意、知識、技能並重;創造力的評鑑,應結果與過程並重;「銜接原則」 ─各階段教育對象不同,教材也應隨學生與環境改變而調整;「動機原則」─讓 學生樂於創意學習,以激發內在動機為終極目標;「體驗原則」─應強調體驗, 從做中體驗,享受創造之樂趣。使學習者親身體驗創造之樂趣、創造的歷程與創 造的意義;「融入原則」─創造力課程與教材應融入各科教學,視不同教育階段 之情境與需求,設計課程,並考慮當地文化,就地取材,發現當地之創意元素, 使學生從日常生活中體驗並發揮創意等。 吳靜吉(2001)認為創造力的培育需要親自體驗,必須在開放自由、分享互動 的氣氛中體驗,體驗過程也需要紀律與堅持、團隊合作。詹志禹(2003)認為小學 生要能創造出自己前所未有的產品及珍惜自己作品,這二個階段是不可或缺的學 習歷程。而要能創造出與眾不同的獨特產品及獲得社群認同是參與社會文化創造 的開始,是前二階段長期培養演化的結果。洪蘭(2005)認為要提升創造力應從大 量「閱讀」增加背景知識做起。 黃鴻博(2000)認為學校教育要能「製造創意思考的環境」、「培育創造能力的 教學方法」,改變傳統評量、指導學生遇有問題要多獨立思考提出超常的觀念。 升學考試被中學教師與學生評為創造力頭號殺手,從演化論觀點,它也是最具支 配性的一個選擇壓力(詹志禹,2003) ,在現實升學掛帥的台灣教育體制下,如果 可以建立起公正客觀評量指標,讓創造力訓練及培育理論可以真正落實到教學, 使創意成為所有領域的課程核心(吳思華,2003;鐘蔚文,2005)。 「中國大百科智慧藏」(吳福元,未知)也提出培育創造力的方法有:激發求

(22)

知欲和好奇心,培養豐富想像力、善於發現問題能力,重視思維的流暢性、變通 性、獨創性,發散聚歛二種思考都要培養,因為創造活動全程需要經此二種思考 多次循環才能完成等。 站在教育立場,創造力人人皆有,是可以經由適當的創造思考教學策略加以 培育(洪文東,1997,2003)。創造思考的教學模式有 Willians 創造與情意教學模 式、Guilford 創造思考教學模式、Parnes 創造性問題解決 CPS 教學模式、泰勒發 展多種才能創造思考教學模式、創造思考教學三段模式、陳龍安愛的「問想做評」 (ATDE)創造思考教學模式(陳龍安,2005,2002;洪文東,1998) 小結:研究者同意「創造力是可以培育的」,所以嘗試融入現有課程的以培 育小學生的創造力。研究者除營造自由開放教學氣氛外,也規定學生閱讀相關主 題之科學讀物。除鼓勵學生親自體驗、動手做外,還要在解決問題的點子、方法 上不斷使用地使用擴散思考、聚歛思考,以激發科學的創意。最後表現在科學作 品或解決科學問題歷程,與自己過去不同或與其它人不同上。

貳、培育科學創造力的方法

我們認為兒童具有創造力,卻不能與成人一樣可以進行科學的創造發明。他 們的特點有:不斷發展變化、較為簡單初級、表現領域廣泛、自發性強、創造性 想像為主。雖然兒童創造的產品不具什麼社會價值,但對兒童整生而言,它是未 來創造的基礎;可以使兒童獲得滿足和樂趣,對人格發展有正面影響;增強領導 能力(董奇,1995)。 傳統中國教育不鼓勵創意,孩子被教導成沒有自己的看法,安份守己、中規 中矩的環境,阻礙了科學的真正進步。必須對科學原創力重視的重要,才能擺脫 一直用外國科技的創造發明,而沒有真正追趕過去(洪蘭,1999)。 近二、三十年

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來,培養學生的科學創造力,已成為世界各國科學教育的趨勢(洪文東,2000)。 洪振方(1998)認為創造力不必是要去評估它多寡或宣稱某種教學法會增益 它,認為應是要把握激發科學創造力原則,營造創意空間。而激發的原則有如發 展豐富的科學知識基礎、尋找相似問題、警覺習慣想法的限制、突破習慣的想法、 嘗試並列兩個看似無關的理念,並尋求兩者的關係及其意義、認知見習科學家探 索問題的思考過程、從互動的反思討論中激發創造力等。提供科學創意故事或介 紹閱讀科學家傳記或帶領參觀科學創意展覽,提供適當思考問題、激發學生變通 性、對問題的敏感性、集中全力探索發現反思討論來解決疑難得知識,是可以增 進學生科學創造力的。 適合培育青少年科學創造力的教學模式,應包括想像其它觀點等激發學 生創意的技能、示範創造力與創意教學評量等支持創意的環境、容忍曖昧發 揮優勢等人格特質的培養(Sternberg & Williams, 996,引自洪振方,2003)

培養學生的科學創造力,最根本要從學校教育著手,擺脫傳統教學的束縛, 提倡各種激發科學創造力的教學策略。汪榮才(1998)認為創造需要長期培育,所 以應在正常教學情境中,讓學生有較長時間去收集資料、醞釀靈感、執行計畫等 進行創造性問題解決。王千倖(1999)則認為「合作學習」和「問題導向學習」是 培養學童科學創造力的最佳策略。在此之前需要先培養科學教師的創造性教學能 力,營造有利創造的環境和使用創造思考教學策略。唐偉成、江新合(1999)提出 以Vee 圖理論結合科學過程技能與科學知識的教學模式,參與教師認為對提昇學 生的科學創造思考能力是有幫助的。何偉雲(2000)強調多練習對既有知識的「修 正─重組」,可提升學童的科學創造力。李賢哲(2001) 及李賢哲、李彥斌(2002) 認為培養學童「動手做」的興趣,可以增進學生的科學創造力,所以於紙飛機創 造性教學活動的動手做過程中,並加重科學過程技能的訓練,來培育科學創造 力。黃萬居(2001)以 STS 設計開放式教學活動,提供學生多元、多角度思考及多

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元解題方式之情境,培育科學創造力。連啟瑞、盧玉玲(2005)以「心念構圖」及 「語詞句型」提升學生探究性問題的能力及品質,也提升了科學創造思考的能力。 洪文東(1997)認為提供合適教學環境,激發學生好奇心,引導探索自然,動 手操做,並且老師要能計畫提供科學創造性活動,運用適切教學策略,啟發學生 思考及培養科學創造力。又於2001 及 2000 提出修正 CPS 成為 RCPS(修正的創

造性問題解決法 revised creaive problem solving)或保留 RCPS 的擴散功能及 CSTS(創造性 STS 教學模式 creative STS teaching model)的「探索」、「解釋」功

能,形成整合的科學創造教學模式SCT,可以提升學生科學創造力。他在 2003、 2005 年提出可經由學童問題解決歷程培養科學的創造力,「問題解決能力」需具 備的三種思考能力:創造思考力、批判思考力與推理思考力,可以RCPS 教學模 式有效提升問題解決能力和科學創造力。

第三節 創造性問題解決及教學策略

本節先對創造性問題解決一詞與問題解決(problem solving)做比較,既而對 它的歷史發展和精神更進一步的說明,再與探究做區別,使更清楚了解CPS。最 後述明CPS 的教學法,及整理分析現有 CPS 融入教學的文獻。

壹、創造性問題解決

先嘗試定義「問題」、「問題解決」及「創造性問題解決」,最後二者再加以 比較。 一、問題解決和創造性問題解決 (一)問題:「問題」是一種心理狀態。即指一個人在事情發展過程中,意識 到新目標或情境不如預期或有新的因素介入引發改變,而產生企圖求處理、解決 的心理狀態。

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它與question 不同。problem 是指疑難問題,不是用「是」或「否」簡答方 式就可以解答的。依據問題的表徵來分析其性質,有明確或不明確、有靜止或動 態、想解決困惑、有答案固定或不固定 、有取得資源、有時間短不覺存在、有 長時間、有較困難等種類。(張春興、林清山,1992;黃茂在、陳文典,2004) (二) 問題解決:指人們運用既有知識技能等來處理問題,使達到預期狀態的 心智活動歷程。 不同時期各家提同各種說法,可整理分成行動表徵或心理活動歷程來探討 (黃茂在、陳文典,2004): 1.依行動表徵來細分處理問題的歷程:有杜威Dewey(1910)的察覺問題(產生 困惑)定義問題(確認現在狀態和擬設四標態狀)發展假設檢驗假設最佳選 擇構思策略、Sternberg(1999)提出問題解決環概念:問題的鑑別、問題的定義 與描述、策略的陳述、組織問題的訊息、來源的分配、監控、評估等。 2.依心理活動的過程去分析:有 Wallas(1926) 將解決問題的心理活動分成 準備期醞釀期豁朗期驗證期、Osborn-Parnes traition of CPS 即是 1966 年 Parnes 提出眾所皆知的 CPS 五階段:發現事實 fact-finding, FF發現問題

problem-finding, PF發現點子 idea-finding, IF發現解答 solution-finding, SF尋 求可被接受的解答acceptance finding, AF 等。 綜合以上,黃茂在、陳文典(1994)提出依行動表徵來切分問題解決的歷程:「發 現問題」、「確定問題」、「形成策略」、「執行實現」、「整合成果」、「推廣運用」 等六階段。並認為依此設計的教學活動學習者能以自主、自我承擔學習、實地 處理問題得到經驗(做中學),教師從旁鼓勵激發創造性思考、協助克服困難、評 鑑成果等,是對「問題解決」能力培養最具效益的 (張春興、林清山,1992;黃 茂在、陳文典,1994;湯偉君、邱美虹,1999)。 小結:可見CPS為解決問題之一種心理活動歷程,是解決問題模式中的一種,

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目的是用來培育創造力。 (三)創造性問題解決 本研究所指的CPS 是指由 Osborn 及 Parnes 在 1950-1960 年代提出,而後由 Treffiger、Isaksen 等人增刪的分階段解題模式做討論(湯偉君、邱美虹,1999)。 在Parnes 及 Brunelle(1967)在 40 篇近 CPS 研究中發現有近 90%學生創造力 有顯著的增加。Torrance(1972)分析 9 種創造力培育方法中,CPS 有最高的 91% 成功率。他在1987 年再分析 1972 年的 142 篇研究及 1983 年的 166 篇研究,有 關創造思考策略,發現上述「Osborn-Parnes CPS 模式」策略之成功率, 在 1972 年有90%,在 1983 年有 88%,其它版本的 CPS 成功率有 73%。Davis(1986)認為 這是最佳問題解決方案,此模式不僅是創造的過程,也可解決實際遇到的問題 (Schack,2004;洪文東,2003b) 。 以下藉由歷史的回顧,可以更了解CPS 的發展過程 (整理自湯偉君、邱美虹,1999 ; Treffiger 等人, 2003;Isaksen & Treffiger, 2004),各版本分為 V.1 至 V.6 六個時期,

分別加以說明。下表為各版本CPS 的概要整理,注重在各模式的圖像表徵及基本原

理上。

2-3-1CPS 主要的版本(Isakaen & Treffinger, 2004)

主要版本 爭議或需求 結果 1(1942-1967) 需要一個明確的創造過 程 CPS 最初的模式和初級指導手冊及 激發點子的工具 2(1963-1988) 需要一個有效教學課程 去深思熟慮發展創造的 天賦 創造研究計劃(Creative Studies Project)及出版 CPS 教學教法 3(1981-1986) 當學習和應用 CPS,需要 去滿足(address)各人的差 異和情境(situation)爭議 5 O 的發現困惑(Mess-Finding)(方向 Orientation、觀點 Outlook、所有權 Ownership、Outcomes 結果、障礙 Obstacles)及平衡擴散、聚歛思考 4(1987-1992) 需要去回應有影響力的 研究(impact)的關鍵學習 (key learning) 發展和分群組成三個主要CPS 過程 成份(component)

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5(1990-1994) 需要去回應認知科學和 文體論的(stylistic)差異 中立描述CPS 及介紹任務的評估 6(1994-現在) 需要從評估任務產生有 系統的方法及設計一個 過程 整合人、內容、想要的結果 成為 CPS 的架構,平易近人的語言去描述系統 Osborn 是最初使「創造過程」變得明確,接下來 50 年研究和發展 CPS。許多 研究者也發展出不同的CPS 模式和方法,使「創造天賦」(Creative talent )有成熟 發展。回顧歷史,CPS 有非常動態的模式。CPS 如同任何套裝軟體歷經基礎和結 構改變,在每個歷史時期持續的升級及精緻。CPS 可以喻是「心的軟體」(software

for the mind )。

(1) 第一版 (V.1):

早期興趣在高創造力的人解決問題的創造過程及使用的工具(tools)。使創造

過程較顯而易見、明確的、審慎的是研究多年傑出的成果。Batten、Barton、Durstine

及Osborn,為廣告代理商和創造教育基金會(Creative Education Foundation)的創立 者,發展出最初的CPS(1.0 版) 。

Osborn(1963)「應用的想像力」修改六階段成為較寬廣的三階段:發現 事實(fact-finding) 發現點子(idea-finding) 發現解答(solution-finding),

成為CPS(V1.1)。Osborn 收集高創造力的人的策略和工具,結合研究與真實經

驗,強調創造力天賦的可培養性,變成創辦「創造教育基金會」的推力,並在水 牛城(Buffalo)發展學術課程,。

(2) 第二版(V.2):

Osborn(1965)與 Sidney Parnes 一起工作,目的是為促進學生了解和應用他們

個人的創造力。一些最早期評估CPS 課程與方法的成效研究,是由 Parnes 與他

的夥伴所帶領的。Osborn 於 1966 去世,Parnes 與其它伙伴繼續研究 CPS。他們 修飾Osborn 的方法,成為 CPS(V2.0),便是有名的「Osborn-Parnes 創造性問題解 法」(Osborn-Parnes approach to creative problem solving)。以二年時間在水牛城州

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立學院利用實驗組、控制組各150 位學生進行創造研究計劃(Creative Studies

Project)實驗課程,提供經驗支持課程成效。這圖像的精緻改良版 CPS(V2.1)是螺 旋狀,從困惑(mess)開始經過五個階段到結束,都需要面對新挑戰。CPS 五階段

模式以另類圖像表示,最先包含擴散和聚歛思考在過程中,成為 V2.2。見圖 2-3-3

2-3-2Osborn-Parnes 五階段 CPS 模式(V2.2)( Noller, Parnes & Biondi, 1976 引自Isaksen & Treffinger, 2004)

Treffinger, Isakaen & Firestien 自 1978 至 1983 加入水牛城的學術課程。以往 CPS 架構注重在擴散思考,他們開始提出較好聚歛思考的工具,以達到在擴散、 聚斂思考或想像、判斷的動態平衡。將對CPS 圖像描述從水平轉成垂直,並口 語化描述,在每個階段都有擴散、聚斂思考。這些改變成為CPS(V2.3)。 Parnes(1981)繼續朝著這個方向,使 CPS 結合如想像力、視覺化等概念的使用, 成為CPS(V2.4) 。 (3)第三版(V.3):

Isaksen 與 Treffinger 積極投入認知類型計畫(Cognitive Styles Project),發現 個人差異、認知類型、創造力的氣氛(climate )有影響,所以修改成為 CPS(V3.0)。 在前端加入「Mess-Finding」發現困惑階段,包括明確指出問題解決者個人方向、 發生的環境、任務的重要概念,也照亮結果的重要及影響 CPS 使用的障礙。 問題敏感度 困惑的或目標的 P-F F-F I-F S-F A-F 計畫 新的挑戰 行 動 等等

(29)

(4)V.4: 後續重點在研究在CPS 各種情境及特殊的應用,包括不同情境背景,CPS 複雜的創造性機會和挑戰應有所不同;如何依各人需求等,使CPS 使用得更有效 率;CPS 過程的有效性, 是人、結果、氣氛、方法等因素「動態」交互影響, 不是「無變化穩定」的;CPS 如何自然舒適地幫助人們處理問題;人們使用 CPS 多為澄清問題、產生點子、計畫行動三主要成份等。 所以改變CPS V4.0 從六步驟為三個主要成份:了解問題(Understanding the Problem)(發現混亂、發現資料、發現問題)、產生點子(Generating ideas)(發現點 子)、計畫行動(Planning for Action)(發現解決、發現接受),在三成份間有區分開

來,保持彈性。但 CPS 的圖仍畫成線形,從三成份轉成六步驟較彈性動態的過程。 清楚區分促進者、委託者和資源小組對問題擁有者的重要性,和下決定清楚 的責任。在教育研究和學習理論的建構主義影響有關彈性使用CPS 的想法。建構 主義認為每一個人都會以個人有意義方法去建構他自己過程方法。因此,產生一 個有訂做、個人化CPS 的了解和運用的重要概念。從 1985「吊桶」(bucket)類比 到1987 的三成份,到 1992 從傳統線性架構完全分離成 V5.0 版。 (5)第五版(V.5): CPS 到了 V 5.0 改為較有彈性,不再是硬性固定而事先決定的流程。可依觀 察資料、經驗、背景而分析任務(後設認知),不同習慣、傳統、對專家信賴而決 定方法和結果。

V 5.0 將三主要成分:了解問題(Understanding the Problem)、產生點子(Generating ideas)、計畫行動(Planning for Action)分成每一個「標誌」(symbol),每一個都有 輸入(input)和輸出(output),彼此是動態變化的。問題解決者可以不需要全部的步

驟,而加入其它與CPS 一樣有效的方法!Treffinger(2004)認為 CPS 不是萬能藥、

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2-3-3CPS 之 V 5.0 成份(Isaksen & Dorval, 1993 引自 Isaksen & Treffiger, 2004)

注意V5.0 並沒有中間的「任務評估」。

這些爭議引發了新的研究方向,在幾年後 Isaksen 等人又發表了 V 5.1,加入

一新改良:任務評估(Task Appraisal)和過程計畫(Process Planning)的後設認知,關

乎使用CPS 時的持續計畫、監督、管理和調整修飾。 「任務評估」在於決定是否使用 CPS 及調整步驟是否必需的。問題解決者需 要考慮關鍵建人物、期待的結果、情境的特徵、處理任務的可能方法。「過程計 畫」在使問題解決者確定進、出架構(framework)的點及路徑。這些後設認知工具 幫助問題解決者使用CPS 者管理許多重要的決定和選擇。 激發點子 (generating ideas) 行動的計劃 (planning for action) 了解問題(understanding

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2-3-4CPS 之 V 5.1 成份(Treffiger, Isaksen & Porval,1994 引自湯偉君、邱美 虹,1999) Treffinger(2004)又再強調,雖然 V 5.0 及 V 5.1 是立基於 Osborn-Parnes 的 CPS 傳統模式,但已進化走出構架之外,在研究和真實間建立起一個通道。 (6)第六版(V.6): 在本階段重要的二個項目是把1994 年的「任務評估」及「過程計畫」二個 向度較有效地納入CPS 的整個結構中,及使得 CPS 語言更自然地、友善地和描 述性的。今日CPS 架構的語言,是較與所有之前的版本是實質不同的。 Treffinger 等人繼續探索在問題解決中個人和情境的差異,了解「任務評估」 激發點子 (generating ideas) 行動的計劃(planning for action) 了解問題(understanding the problem) 任務評價 (task appraisal) 計畫過程 (process for action)

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及「過程計畫」結合的重要性,如過程管理工具組,較有效和接合CPS 的各成份

與步驟。

在2000,CPS 架構的語言做了更大幅度的改變。第一個成份「了解挑戰」

(Understanding Challenge)是在明確、建構、聚焦你的問題,使解決有效果。包括 建構機會(Constructing Opportunity)、探索資料(Exploring Data)、問題分段(Framing Problem )三階段。第二成份是「產生點子」(Generating ideas)在產生各種許多不

平常的點子和聚焦點子,尋找創意的可能。第三成份是「計畫行動」(Planning for

action)下決定、發展或加強被允許的另類想法及計畫成功地實施。包括二個成份: 發展解決(Developing Solutions)、建立接受(Building Acceptance)。

在 V6.0 版提出了「計畫你的目標」成份,包括評估任務和設計過程階段。

這個成份組合要件(component),在 CPS 架構的中心,為一管理要件(management components),指導問題解決者謹慎分析和選擇成份和階段。在 V6.1,強調 CPS 為一個有組織化的系統,提供特殊工具去幫助設計和發展新而有用的結果。現在 CPS 系統結合「多產思考工具」(Productive thinking tools)以產生和聚焦點子,CPS 過程成份階段及管理元件。提出判斷工具(diagnostic tool)來幫助測量背景和有關 問題解決之行為的特徵等。這些工具提供評估及結合顯著個人特徵及情境而設計 一適當的過程路徑。CPS V6.1 包括四個主要成份和八個特別的階段,可見於下圖 中:

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2-3-5CPS V6.1 架構圖(Isaksen ,Dorval & Treffiger, 2000 引自 Isaksen & Treffiger, 2004)

在本階段重要的向度是把1994 年的「任務評估」及「過程計畫」結合於 CPS 的結構中,更有效地從一端到另一端,較以前次序制式的更為有動態彈性的。需 要後設認知和判斷,強調彈性選擇工具、階段、成份,個人化的CPS─個人可以 建構使用個人化意義地架構。 4 激發點子(generating ideas) 6 建立接受(building acceptance) 2 探索資料(exploring data) 8 評價任務 (appraising task) 5 發展解法 (developing solution) 行動的準備

preparing for action

了解挑戰understanding the challenge 1 建構機會(constructing opportunities) 3 設計問題(framing problem) 計劃你的目標 planning your approach 7 設計過程 (designing process) 激發點子generating ideas

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(四)問題解決與創造性問題解決二者比較: 分成思考模式、背景知識、行動歷程、領域等四方面做比較。 1.思考模式: 傳統的解決問題較注重“推理性”思考,而較不注重”創造性”思考特性。並 將其與“批判性”思考視為與其對立的思考方式。CPS 研究者,則認為完整的問題 解決思考過程不只是運用推理性思考,也必須並用創造性思考與批判性思考。(洪 文東,2003) 2.知識:二者都需要植基於其領域相關之科學的概念和知識(Science Concept and Knowledge, 簡稱SCK)。

3.行動歷程: (1)問題解決歷程為:發現問題確定問題形成策略執行實現整合成 果推廣應用等六個階段。教學策略為合作學習、寫報告記事等。(黃茂 在、陳文典,2004) 創造性問題解決歷程為:(以 Treffiger 等人提出 1994 年模式為例,引自 湯偉君、邱美虹,1999) 激發點子 了解問題 行動計劃,非線性模式。 (2)完整的創造的過程可看成一種解決問題之過程,但解決問題的歷程卻 不全然只是一種創造的歷程,兩者有若干重疊,但不完全等同。 (洪 文東,2003) 4.領域:數學、科學、心理學的問題解決與創造性問題解決有一點不同。 CPS採用所有PS方法的觀點。當解決問題,一些人可能甚至使用沒有指導的實

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驗,試驗、錯誤和猜想─這些問題解決的方法。這些方法不是技術,那是不被教 導的。 小結:CPS 各家說法紛紜,那是一個歷程事實,只是各家階段分法不一樣, 套進去教學活動,現場反應又不一樣。但不變的應是:開放,問題一定要被解決, 但解決的方法卻多樣,發散、聚歛思考在每個階段都有,要能有創意的解決問題, 與眾不同,與自己過去不同,需要靠一些策略,老師在教學上要能提供鷹架幫助 學生,如思考策略的指導、師生間的對話、材料提供等。

二、探究(inquiry)和創造性問題解決(creative problem solving)之比較

先嘗試定義「探究」,最後再與「創造性問題解決」加以比較。

(一)探究(inquiry):美國國家研究委員會(National Research Council)於 1996 年提出的美國國家課程標準(NSES)第三章科學教學標準(p.33)提到「以探究為基 礎之科學課程計劃」,其探究教學過程為: 老師和學生聯手追尋點子( idea),學生啟動探究的新活動 學生系統化問題,想出方法回答它 收集資料和決定如何表達(represent)。組織資料產生知識並考驗他們產生的 知識可信賴度。 學生解釋並證明類推經驗,學習妥善應付問題,如設備的限制和對老師、 同學的挑戰做出反應。 學生評估資料、再次檢驗或收集更多(假如需要) ,描述發現。接受和對其 它人建設性批評做出回應。 在探究所有策略中,老師指導、聚焦、質疑(提出挑戰 challenge)、鼓勵學生 學習。對學生的特殊需求提出相關的行動,能果斷地決定何時及如何指導----何時 要求學生更嚴苛的學習,何時提供資訊,何時提供特定的工具等等。

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NRC 又於 2000 年出版了「探究和美國國家科學課程標準:教與學的指導手 冊」(Inquiry and the National Science Education Standards: a guide for teaching and learning),為令人真實了解探究式教學,首章即舉出一個發生在科學教室的案例。 學生首先發現三棵長在一起的樹的葉子不一樣(掉光、大部分黃了、茂綠),老師

問「怎麼了?」「告訴我你們的想法。」。老師說「我不知道答案」。老師不知道

學生的問題將朝向那裡,但選擇冒險讓他的學生在老師引導下進行研究。在隔年 同一時間,學生驗證了想法並真實解決了樹的問題。這整個教學活動,學生經歷 了:表現好奇心(exhibit curiosity )、從現有知識解釋問題(define question from current knowledge)、提出初步解釋或假說( propose preliminary explanations or hypotheses)、計畫並實施簡單研究(plan and conduct simple investigation)、從觀察 收集證據 (gather evidence from observation)、依證據解釋(explain based on

evidence)、考慮其它解釋(consider other explanations)、傳達解釋(communicate explanation) 、考驗解釋(test explanation)等學習過程。

Marzano(1988)認為科學探究與問題解決不同的是,解釋和預測,非只是發現 正確的答案,雖然它也使用了問題解決的方法。在強調科學探究的課室內,解釋 和預測比獲得正確答案更應被重視(洪振方,2003) 。 由以上可看出,實驗不是科學探究全部,其它如發現問題、釐清問題、提出 假設、設計實驗或調查、收集分析數據、得到結論、報告分享等,都是科學探究 重要的部分(黃鴻博,1999)。但實驗在探究式教學很重要,如果是開放式實驗 (open-ended),可以培養學生邏輯思考能力、問題解決能力和創造力,它是一種從 問題開始到解題,均由學生全程主導,沒有一定答案(可能是多個),也沒有固定 解題方式。如為食譜式,就只是驗證教科書內容和記錄的學習而已(顏瓊芬、黃世 傑,2003)。 而洪振方(2003a)提出結合 NRC(2000)「探究和美國國家科學課程標準」

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中的科學探究模式,與Treffinger(1994)CPS 成為創造式探究教學模式(Creative Inquiry Model,簡稱 CIM)。封中興、洪振方(2004)使用國二學生 27 位做熱量等 三單元教學行動研究發現,如經設計合理情境、佈題激發學生思索和解決問題、 交替運用個人小組全班發散聚歛思考等,分成為探索(形成問題與假說、設計研究 與產生數據)、解釋(詮譯數據與建立論証)、交流(說服、辯護)、評價(在評價前三 成份及回饋學到什麼)四成份六階段的模式,可以培養學生「多元」「新穎」「有效」 等創造力。 (二)比較: 二者相同之處為都是以學生為主、合作模式較佳、找資源(如老師、同學、家 長、書籍網路等)、可能需要老師指導、需要科學技能、以過去相關知識為基礎、 以問題為導向、努力想出各種方法、解決方法可能一至多個沒有固定答案、有擴 散思考和聚歛思考等等。不同的有:CPS 目的在培養創造力,強調創造力是可以 培養的。在許多提升創造力的訓練及策略中,CPS 被認為有相當好的效。探究則 強調預測及解釋,一般不強調及沒有教導如何產生好的點子。 小結:綜合以上,本研究教學活動強調運用在自然科學領域,問題解決的創 意,所以在CPS的「激發點子」時期,如何刺激學生產生點子的數量及提升創造 作品的品質,為本研究教學重點。並也在教學活動結束前,讓學生的反省及心得 分享,即在進行「解釋」(探究)和「取得共識」(社會建構)。

貳 、

CPS 的 教 學 策 略

每一個人生中幾乎都會遇到難題,有些人主動思考,解決問題,可是有些人 卻不知道如何去解決問題。為了要能適應未來生活,除了要有新知識外,更要有 解決問題和創造力的能力。 在CPS 教學上有兩個基本假設,每個人都有某種程度的創造力,也都可以經

(38)

由教育來増加,一個人若沒有知識則不能創造,知識在創造力培育中非常重要。 老師能夠教導創造行為,必須要建立自由表達的環境,鼓勵幽默,要求思考的質 和量(洪文東,2000)。 小學生也會有他們遭遇到的難題,如常常忘記帶東西等,有些人會主動解 決,有些人則被動的等待老師家長告訴他們如何去解決或幫他們解決,所以從小 孩子開始培養他們解決問題的經驗及建立信心,對未來的競爭是有必要的。

Treffinger(2000)在「創造性問題解決的練習集」(Practice Problem for Creativr

problem solving)這本書中提出教師教學生 CPS 的一些觀念、建議及方法: 1. 在當代觀點,CPS 解題不需要用到的每個成份或階段,但需要留有足夠的空 間讓問題解決者思考「那一種的想法,對於『什麼是必要完成的?』,是最重 要的和有用的?」。 2. 這裡的 Problem 被定義為:開放的、寬廣的、正面的。它可能是一個難得的 機會(opportunity)或令人驚訝的挑戰(challenge)或你一直想要做的某件事,所 以又被叫做任務(task)、機會(opportunity)及挑戰(challenge)。來自生活中的問 題五花八門,有的是人之間的(people task)、有的是計畫性的(planning task), 還有的是產品性(product task),或個人、團體的或私人、專門技術的等 。 3. 使用 CPS,結果(outcome)是沒有固定的、事先預定是對的或正確的答案。與 不同團隊,每次結果可能會不同。 4. 學生練習使用 CPS,重點在促進、精熟 CPS 的方法與工具之技能,增加學習 經驗及培養正向解題態度,特別是「信心」。學習與練習CPS 過程,發現它 如何成功地被使用,是較「真正解決問題」重要的。依時間長短、小組興趣 及資源多寡,你可以決定要設計產品的雛型或最後完成產品等。但注意,CPS 過程技巧(process skill)─了解和使用 CPS 的方法與工具,是主要目的。有沒 有做出一個具體產品不是最重要的。

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提出的多產思考教學模式來學習和運用CPS,如圖 2-3-6。有三個普通面向是要

考慮的:教學的環境、後設認知(如監控調整你的思考)、個人特色(如興趣等)。三 個教學重要的面向:基本訓練(foundation)、逼真的任務(realistic task)、真實生活 機會及挑戰(real life opportunities & challenges)。

有效CPS 教學課程不在於真實或事先被規畫過的活動,而是混合基礎、逼真 的任務、真實生活機會及挑戰的系統化方法,是彈性非螺旋式、非規律次序的使 用。三種領域分別敘述如下: (1) 「基本訓練」是重要的。它包括數組工具如激發點子(創造思考)、聚焦點 子(批判思考)等的學習。在不同情況下有不同的思考策略。一位有效的的 思考者知道如何使自己產生最多的、不平常的、各種的點子的量。也知道 如何分析這些各種點子的優缺,做出最可能成功的抉擇,幫助自己更有效 率。這些工具是有效解決問題非常重要的基本條件。 (2) 「逼真的任務」是延伸基礎訓練,加強練習人們運用 CPS 將來面對真實 生活問題所需要的方法、策略。它往往被設計成中小學生覺得是有趣的、 可參與的和可被接受的「問題」,不一定是對個人直接重要的,用以提高 動機。對學生而言,目的是在學習使用CPS 過程之術語、記憶和使用 CPS 的三成份六步驟、提供機會去使用擴散聚歛思考之特別工具(不只是腦力 激盪)、了解每個人在 CPS 中所扮演的角色之重要性與期望、培養成功運 用CPS 的能力和信心(最重要!)等。 「realistic」不同於「 real 」是因「問 題」是想像出來的,沒有人期望有人真的去使用被創造出來的解決方法! 例如Treffinger(2000)為小孩子和青少年所收集的 50 個練習題。 有一些使用CPS 練習的小技巧如利用大的活頁紙記下點子,不只易看 也易回顧先前的想法、寫下每個點子但不要顧慮細節、不要加入老師的點 子、事後與學生討論感覺和過程步驟,省思和討論建立後設認知技巧,幫

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助下次更有效率運用CPS。 總之,這個階段是較擴散或聚歛思考複雜和有挑戰性,在為下個真實 生活問題做信心和技能的培訓。 (3) 「真實生活機會及挑戰」是 CPS 課程終極目的,讓學生能運用 CPS 的方 法和工具組去解決複雜、開放式、含糊不清他們所遭遇到的真實生活問 題。真實問題(real problem)是你真實關心、你強烈感覺它們的、你想要能 解決的。 Sternberg 等(李弘善譯, 2003)提出十點真實世界問題特徵,如不知道問題在 那、大部分日常生活問題結構雜亂無章、比較難懂的是問題的本質而非解決方 法、很難釐清相關資訊不知道從何下手、需考慮當時情況、沒有單一標準答案、 甚至很難找到最好的解答等,說明真實世界發生的問題,常常讓學生離開學校後 才覺得學校問題太單純。課本問題只要你離開教室就會不見,但現實生活的問題 不管你願不願意,它會一直在那裡,常讓我們筋疲力竭,更糟的是問題看似解決 了,又產生另一個問題。 為什麼要教CPS 給小孩子?因為「培養獨立思考和解決問題的能力」為九年

一貫十大基本能力之一,而Eberle & Stanish(1996)也認為「解決問題」是學校老

師必教的基本技能之一,學生學會成為負責任的、有貢獻的和自我滿足的人。「創 造性思考」(creative thinking)是可以被教的,若學生學會使用 CPS,就可以發揮 解決問題之最大潛能。同時也是學理和生活應用技能結合的課程,教他們如何想 和如何使想法成為事實,使他們對未來抱著正向信念,進步改良是有可能的,更 好的方法將被發現。總而言之,教導小孩子CPS 會使得他們在認知和情緒上皆獲 得成長。 Sternberg(李乙明、李淑貞譯,2005)「創造力 II‧應用」一書中提出,創造 性認知研究關於目標是否有無、結構是否明確、共通領域的創造力技巧是否可用

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於個別領域等結果顯示,認為都有可能可以增加創造力,非決然分開、二選一的 問題。 小結:本研究根據Treffinger( 2000)及 Treffinger 等人(2000)所提的 CPS 教 學模式,依研究學校既定的康軒版之課程內容和科學概念,由任教老師(即研究者) 在基本訓練、現實生活機會和挑戰、實際任務中決定採何者模式,如單純的擴散 聚歛思考之基礎練習或較複雜的六、五階段問題解決及動手做,或再反覆至某階 段再修正再重做等(分段能力指標),修改成適合於研究學校及班級學生的 CPS 教 學教案初稿,再經專家效化,設計出CPS 教案。再經任教研究者教學後修正提出 適當的自然教學模式,以供參考之。 由於是融入現行課程中,已有既定的教學目標,所以學生要解決的目標明 確。研究者把它轉化成「問題」佈題給學生解決,「找問題」在教學中沒有,但 一般現實生活中卻有時也是很重要的─如科展有時連問題都沒有。但做「有產品 的發明」(Inventing),不只是單純擴散歛聚思考、做選擇和下決定的紙上練習, 還要動手完成做出成品,訂定比賽規則等,已為混合著逼真的任務和真實生活機 會及挑戰。礙於時間及學生欠缺經驗,基本上採「逼真任務」之練習解題模式, 利用Treffinger(2000)設計的 CPS 補充記錄單進行 CPS 融入自然教學課程設計, 混合「基礎練習」如<月亮想像畫>激發點子(創造思考)、聚焦點子(批判思考)等, 「逼真的任務」如舊車子新玩法、「真實生活機會及挑戰」如玩具交通工具的競 賽等的系統化方法,彈性非螺旋式、規律的使用,交互出現,沒有一定次序。

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基礎(foundation) z 背景知識(knowledge) z 激發和聚焦點子工具 z 研究/探究工具 z 表達(expression)和多 產(productivity) 工具 真實生活中的問題 (real life opportunities and challenges) z 問題解決 z 發明 z 獨立計畫(個人或 團體的 ) 逼真任務(realistic task) z 學習的應用和延伸 z 練習問題解決 z 做選擇和下決定 後設認知(metacognition ) 個人特徵(personal characteristics)

(認知和情意)(cognitive and affective)

背景:學習的氣氛和自然環境

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(四)CPS 融入國小自然教學模式的文獻探討 2-3-3 近十年國內有關 CPS 融入國小自然教學模式文獻之整理 研究者 對象 教學單元 研究法 教學法 劉誌文(1996) 小四 第七冊 準實驗 Parnes 之 CPS 唐偉成、江新合 (1999) 小五 準實驗 V-map 及 Parnes 之 CPS、二 元編碼等 洪文東(2000) 小六 水溶液酸鹼性、硫 酸銅的沈澱 準實驗 RCPS 及 CSTS 李光烈(2000) 小六 種子的構造與發 芽、水溶液酸鹼性 等 行動研究 CPS(1994) 及 CLM(1988) 洪文東(2001) 小五 水溶液酸鹼性 準實驗 RCPS 游詩蒂(2002) 中高 年級 風速小子、汽球快 艇 質性描述 CPS(1994) 塗文忠、黃鴻博 (2002) 小四 神奇的力 合作行動 科學創意競賽及CPS 張振松、黃萬居 (2003) 小五 灰塵與水中微粒 準實驗 CPS(1987) 洪文東(2003a) 小五 水溶液酸鹼性單元 準實驗 RCPS 洪文東(2003c) 小五 小六 酸鹼與燃燒 準實驗 RCPS 劉奕夆(2003) 小六 氣動車、紙蛇螺、 迴旋鏢等 質性描述 科學創意競賽及 CPS(1994) 盧咨樺(2003) 小三 神奇的力 合作行動 CPS(1966) 官美君(2003) 小五 光與色彩 質性描述 CPS 呂素雯(2003) 小六 水資源 準實驗 CPS 楊訪屏(2004) 小六 水火箭、動力船、 快速氣球 行動研究 科學遊戲之模組及 CPS(1994) 廖仁年、許銘津 (2004)及廖仁 年 (2004) 小四 磁力玩具、水的移 動、通電的玩具 行動研究 CPS(1994) 及 CLM(1988) 林秀玫(2004) 小二 生活課程可愛的小 鳥、飛機大展、磁 鐵遊戲 行動研究 主題式教學模組和 CPS 洪文東(2005) 小五 熱的傳遞 準實驗 RCPS

數據

表 2-3-1CPS 主要的版本(Isakaen &amp; Treffinger, 2004)

表 2-3-1CPS

主要的版本(Isakaen &amp; Treffinger, 2004) p.26
圖 2-3-2Osborn-Parnes 五階段 CPS 模式(V2.2)( Noller, Parnes &amp; Biondi, 1976 引自 Isaksen &amp; Treffinger, 2004)

圖 2-3-2Osborn-Parnes

五階段 CPS 模式(V2.2)( Noller, Parnes &amp; Biondi, 1976 引自 Isaksen &amp; Treffinger, 2004) p.28
圖 2-3-3CPS 之 V 5.0 成份(Isaksen &amp; Dorval, 1993 引自 Isaksen &amp; Treffiger, 2004)

圖 2-3-3CPS

之 V 5.0 成份(Isaksen &amp; Dorval, 1993 引自 Isaksen &amp; Treffiger, 2004) p.30
圖 2-3-4CPS 之 V 5.1 成份(Treffiger, Isaksen &amp; Porval,1994 引自湯偉君、邱美 虹, 1999)  Treffinger(2004)又再強調,雖然 V 5.0 及 V 5.1 是立基於 Osborn-Parnes 的 CPS 傳統模式,但已進化走出構架之外,在研究和真實間建立起一個通道。    (6)第六版(V.6):  在本階段重要的二個項目是把 1994 年的「任務評估」及「過程計畫」二個 向度較有效地納入 CPS 的整個結構中,及使得 CPS 語

圖 2-3-4CPS

之 V 5.1 成份(Treffiger, Isaksen &amp; Porval,1994 引自湯偉君、邱美 虹, 1999) Treffinger(2004)又再強調,雖然 V 5.0 及 V 5.1 是立基於 Osborn-Parnes 的 CPS 傳統模式,但已進化走出構架之外,在研究和真實間建立起一個通道。 (6)第六版(V.6): 在本階段重要的二個項目是把 1994 年的「任務評估」及「過程計畫」二個 向度較有效地納入 CPS 的整個結構中,及使得 CPS 語 p.31
圖 2-3-5CPS V6.1 架構圖 (Isaksen ,Dorval &amp; Treffiger, 2000 引自 Isaksen &amp; Treffiger, 2004)

圖 2-3-5CPS

V6.1 架構圖 (Isaksen ,Dorval &amp; Treffiger, 2000 引自 Isaksen &amp; Treffiger, 2004) p.33
圖 2-4-1 擴散、聚歛點子的山型模式

圖 2-4-1

擴散、聚歛點子的山型模式 p.46
圖 4-1-1 閱讀口頭報告及書籍(部分) (照片─940905,自然教室)  在第一次教學後(閱讀),才發現學校圖書分類不清楚及數量少,且部分分散 在各班教室,不易尋找,所以為方便學生閱讀,就由研究者自外面圖書館借出適 合小學生程度的書籍讓學生借閱,利用報告分享其它未讀的學生。在第三單元運 輸工具就以科學知識為主,刻意避開玩具製做等專書,希望學生可以自己動腦想 不是記憶後仿效的。    原本以為「表達能力」是基礎不算什麼,在經過數學研究員 P1 老師提醒後, 才訝於 CPS 是建立於共同學科的要求,這才是

圖 4-1-1

閱讀口頭報告及書籍(部分) (照片─940905,自然教室) 在第一次教學後(閱讀),才發現學校圖書分類不清楚及數量少,且部分分散 在各班教室,不易尋找,所以為方便學生閱讀,就由研究者自外面圖書館借出適 合小學生程度的書籍讓學生借閱,利用報告分享其它未讀的學生。在第三單元運 輸工具就以科學知識為主,刻意避開玩具製做等專書,希望學生可以自己動腦想 不是記憶後仿效的。 原本以為「表達能力」是基礎不算什麼,在經過數學研究員 P1 老師提醒後, 才訝於 CPS 是建立於共同學科的要求,這才是 p.86
圖 4-1-5  第二次老鷹設計發明的產物:鉛筆    (習作 S1─940523 及習作 S2─940523)  Wilkenfeld(1995)指出相異概念連結(如摩托車、地毯)比相似連結(如吉它、 豎琴)更能激發較多創意。相似的概念容易理解組合,但也不易產生概念以外的新 屬性(李乙明、李淑貞譯,2005)。所以「不相關聯想法」容易激發更多創意,相 差愈大創意愈大。對年紀愈小的學生而言,受限也許很小,但也可能因對二種東 西屬性概念不了解而無法聯想。  所以這算是該班學生第三次沒有產品產出的動腦想像設計。

圖 4-1-5

第二次老鷹設計發明的產物:鉛筆 (習作 S1─940523 及習作 S2─940523) Wilkenfeld(1995)指出相異概念連結(如摩托車、地毯)比相似連結(如吉它、 豎琴)更能激發較多創意。相似的概念容易理解組合,但也不易產生概念以外的新 屬性(李乙明、李淑貞譯,2005)。所以「不相關聯想法」容易激發更多創意,相 差愈大創意愈大。對年紀愈小的學生而言,受限也許很小,但也可能因對二種東 西屬性概念不了解而無法聯想。 所以這算是該班學生第三次沒有產品產出的動腦想像設計。 p.106
表 4-1-2 學生產生點子過程的各種想像整理    S1 S2 S3 S4  第一次正向    兔子  麻薯、人頭  右轉 90 度  球  左轉 180 度  兔子(不同方 向)  皮球、兔子頭上的月亮  太陽、吳剛  月餅,灰色的兔子(與 S1 不 同方向)  再左轉 90 度  煙火、剛升起 來的月亮、兔 子在翻跟斗  再左轉 90 度  西瓜、飛來骨 (電視卡通的 迴旋鏢)  兔子搗藥、滾下來的柳丁(沾到爛泥巴)  一個大眉月、很多圓圈圈  對角    腳印、雞  怪物、眼珠被 挖掉  二個眼睛一

表 4-1-2

學生產生點子過程的各種想像整理 S1 S2 S3 S4 第一次正向 兔子 麻薯、人頭 右轉 90 度 球 左轉 180 度 兔子(不同方 向) 皮球、兔子頭上的月亮 太陽、吳剛 月餅,灰色的兔子(與 S1 不 同方向) 再左轉 90 度 煙火、剛升起 來的月亮、兔 子在翻跟斗 再左轉 90 度 西瓜、飛來骨 (電視卡通的 迴旋鏢) 兔子搗藥、滾下來的柳丁(沾到爛泥巴) 一個大眉月、很多圓圈圈 對角 腳印、雞 怪物、眼珠被 挖掉 二個眼睛一 p.109

參考文獻

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