增長科技研發能力之教學目標及策略

增長科技研發能力之教學目標及策略

蕭佩如 國立台灣師範大學工業科技教育學系 研究生 壹、前言 在瞬息萬變的社會，人類不斷的創新以追求理想的實現，將科幻王國的虛擬 世界轉變為真實，將不可能轉變為可能，這就是科技的魔力。人們運用科學方法， 探索自然，用科技方法解決生存及生活問題，並進而運用所獲知的科學原理及科 技研發的創新科技來創造更符合人類生活的新世界。 時至今日，科技影響人類甚巨，範圍亦包羅萬象，從民生基礎的食衣住行， 進而到育樂層面，為因應人們對生活品質要求的提升，科技產品不斷被創新及修 正，科技研發的不斷向前趨進以滿足人類需求（ITEA，1996）。 研究發展並不是只有從事設計工作的人才能去做，因為科技對每一個人的生 活都密切相關，倘若每一個人能夠對自己所應用的科技發揮一點改良創新的作 用，則不但會使所用的科技更能貼心的為自己服務，也能對全人類科技的發展， 產生貢獻，而這個改良創新的能力，就是科技研發能力(research and development skills)。 王光復在2008年提出所謂的科技研發是研究科技創意，分析其價值、用途、 待解決的難題，並透過設計和製作，發展出解決方案，以建構模式或原型，經由 反覆測試、修改，使其符合原設想的設計構想，將成品發展趨於商品化，能夠更 貼近使用者的需求，研發成果包含新產品、新程序、新策略或新的科技服務。而 能力則是有效執行工作所須知道的知識、操作的技能和具備的態度（李隆盛， 2001），故所謂的科技研發能力為有效的知悉科技研發能力的相關知識，並經由 點子發想，操作製作過程的修正、問題解決等步驟，最後完成新產品、程序、策

略及科技服務的能力。 身為現代公民應培養科技研發能力，從日常生活著手以帶動整體科技水準的 邁進，而在教學上應該如何培養學生具備科技研發能力呢？本文先指出科技研發 的教學目標，再根據各項教學目標提出適切的教學策略，期能對日後增進學生科 技研發能力有所助益。 貳、增進科技研發能力的教學目標 要訂定增進科技研發能力的教學目標，必須先了解科技研發能力包含哪些內 容，科技研發能力包括會研究、會發現問題、會解決問題、遇到故障會檢查、會 做出正確抉擇判斷、會安排實驗工作、會做實驗設計、會規劃安排工作步驟流程、 會設計製作、會測試、會檢討改良、會做記錄、會溝通、會做成果及性能之展示、 會對商機和盈利有洞察力、會對事務之推動促銷管理具有基礎能力等（王光復， 2008）。思考層面有發現問題、判斷、對商機的洞察力等，技術層面則包含解決 問題、故障排除、執行實驗、測試、改良及展示等等，科技研發能力的養成不單 單只是認知的提升，還包含技術的訓練及製程實際的操作與執行。 教育部發佈的九年一貫課程綱要自然與生活科技領域的課程目標共有七 項，其中與科技研發能力相關的課程目標有：1.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。2.培養獨立思考、解決問題的能力， 並激發開展潛能。在運用科技相關技能之前，必須對科技知識有所理解，才能夠 發想、設計、選擇適切的方案，以創造出實際可行的成果。 根據國際科技教育學會於 2000 年發表科技素養的標準：科技教育的內容， 明確地提出科技教育應涵蓋的二十項科技素養標準，其中與科技研發能力相關素 養標準有三項，分別為：1. 學生應了解設計的特質。2.學生會工程設計。3.學生 能夠執行設計程序。學生在執行科技研發計畫前，必須先知曉設計的內涵，而後 再依照設計的要素來擬定研發計畫，最後根據設計程序真正創造出成果，則為學

統合以上理念及標準，可知曉欲增進學生科技研發能力，其教學目標包含知 能及技能兩層面，其中知能包含兩大要素：發現及思索，分述如下： 一、發現問題：對生活的洞察力，觀察生活週遭事物，亦即能夠發現問題、可改 進的產品、程序、策略或服務等。 二、思索解決方案：了解問題後，必須思索策略來解決問題以提升生活品質，包 含閱讀相關文獻、蒐集相關資料，理解內化後將構想以文字、圖像、口語 等方式呈現，具邏輯性的設計可行計劃。 三、選擇適切的執行策略：並非所有的設計方案都能夠執行，學生必須要能夠判 斷哪些計畫執行力高，能夠真正解決問題；哪些計畫缺乏完整性的思考， 必須加以修正。 科技研發能力除了知能的培養，技能方面更是不可輕忽，而技能的教學目 標，如下所示： 一、執行設計的解決方案：學生須必須能夠執行設計的規劃、產品的製作、測試、 檢討及記錄，真正的執行才能夠了解問題所在，並從經驗中得到新知，及 累積個人技能操作的熟練度。 二、發現缺失、修正、改良：學生在設計執行的過程中發現錯誤或突發奇想更好 的策略，須能夠及時修正，對最初的構想加以改良後，執行修正的策略， 讓最後的產品更趨完美。 三、評量成品：學生從構想到實際的計畫執行，能夠體驗到哪些因素是無法實際 操作的，根據成品與設計的構想比較，那些部分是無法達成的，哪些部分 是修正後更加完善的，對最後的成品加以評量，除了自我評量，亦能複習 整個學習過程，使整個學習概念更加內化。 四、產品商業化：學生製程的成品除實物外，還包含程序、策略及服務，都是對 生活有助益而用心改良的，故必須宣揚其功能，讓大家知道研發產品的優 點，才能夠真正發揮成品的製作的目的及功能。

為讓學生達到增進科技研發能力的教學目標，必須配合適切的教學策略，才 能夠促發學生學習，確實達成科技研發能力增長的教學目標。 參、促進科技研發能力的教學策略 教學策略繁多，然而要選擇適切的教學策略以培養學生科技研發能力必須掌 握科技研發能力的教學原則，強化學生科技應用管理及事務處理能力，並透過教 學活動，瞭解、體認產品的性能、運用、評估及操控管理，其中教學主題及活動 設計應著重問題解決能力，而非理論探討（王光復，2008）。科技研發能力的首 要工作雖是讓學生具有知能才動手操作，但光有知能卻無法將設計、創意構想實 現，所以整體教學重點應放在實作能力的訓練，在實際操作過程中發現問題、修 正，並加以改良，最後將成品商品化，實際販售。期盼學生在整個科技研發過程 深刻體驗實作的困難及限制，與原本構想的差距，調整後解決問題將成果產出， 這種深刻的經驗是必須讓學生親自體驗的。 為了讓學生達成科技研發能力之教學目標，以下分別就知能及技能的各項目 標分別提出適切的教學策略，知能三大教學目標： 一、發現問題： （一）創造思考策略：創造思考為主動的探索、促進點子發想的教學策略（上官 百祥，2008），有助於學生對週遭事物的重視，對生活有不同的創意思維， 進而生活中的發現問題。 （二）競賽策略：學習過程中利用比賽的刺激來提高學生學習動機，可設計競賽 活動讓學生列舉發現生活中有哪些產品、策略、程序、服務是有問題的， 發現愈多問題者或小組即可獲勝，利用個人或小組間的競賽來增強學生思 考。 二、思索解決方案： （一）科技系統整合策略：藉由統合整個科技領域系統，讓學生對科技系統有全

（二）創造思考策略：設計能夠激發學生創意思考的教學活動，使學生能夠主動 探索可能的解決方案，對解決方案促發新點子。 （三）問題解決策略：透過問題選擇、解決方案設定等程序來培養學生創造思考 及解決問題能力（上官百祥，2008）。問題解決教學策略可讓學生漸次依 循計畫逐步達成階段任務，有助於其思考訓練模式（蔡麗娟、陳芳慶， 2008）。問題解決策略意旨從發現問題後學生必須思考可行的解決之道、 選擇並調整之，整個發想、選擇、操作、修正的過程，能夠促進學生概念 的建立，使其思考模式更趨完善。 （四）科際整合策略：透過與其他科目的連結，學生可思考所發現的問題是否能 夠運用其他科目的專業知識來協助解決問題，使其思維加深、增廣。 （五）產業認知策略：藉由科技系統與工業產品或服務的整合，認識系統知能於 工業上的應用（上官百祥，2008）。瞭解科技系統在實務上的應用，有助 於學生比照類似的解決方案，而運用此方式來解決問題。 三、選擇適切的執行策略： （一）概念學習策略：利用概念學習能讓學生建立更完整的科技系統概念，確切 的了解問題所在，思索解決方案與問題的概念是否符合，足以解決問題。 （二）問題解決策略：在此學習策略模式下，有助於學生思考適切的解決方案， 循序漸進的界定問題，以尋求相關可行的解決策略。 （三）合作學習策略：合作學習能夠延伸學生的學習觸角，小組成員可針對自己 計畫的解決方案互相給予意見，共商執行力高，且效能最佳之策略。 技能方面，針對四大教學目標，其適切的教學策略如下所述： 一、執行設計的解決方案： （一）問題解決策略：學生實際執行所規劃的解決方案，以解決所發現的問題。 （二）合作學習策略：小組成員共同執行解決方案，除能培養與他人相處的良性 互動，亦可建立組員互助的態度、行為，使問題解決策略執行效能提升。

（三）協同教學策略：協同教學策略是整合老師個別專長的教學策略，由老師或 學習小組的輪動，讓學生接受不同專長教師的指導，以增強學習效果（上 官百祥，2008）。針對學生多元的解決方案，可安排不同專長的教師來協 助計畫執行，使學生能夠得到最多學習資源、最專業的指導。 （四）快樂學習策略：在學習環境營造快樂的學習氛圍，學生在執行問題解決策 略時，不給予學生壓力，反而多多給予鼓勵，在無壓力的環境下讓學生快 樂的學習。 二、發現缺失、修正、改良： （一）問題解決策略：執行所規劃的解決方案，過程中必定會發現構想與現實的 差距，所面臨的問題是原本無法預測的，必須立刻修正、改良解決方案， 使問題得以解決。 （二）創造思考策略：在執行解決策略時，倘若遇到瓶頸、問題時，必須立即思 考其他可行方案或瓶頸的解決之道，腦力激盪來思考策略。 （三）合作學習策略：遇到困難時，組員必須共商解決之道，提出自己的見解、 給予意見，蒐集更多的看法、建議才能讓策略順利的進行。 三、評量成品： （一）競賽策略：評量的對象可能為老師、同學、組員、自己或其他人，根據規 劃的產品、策略、程序或服務，評量執行的完成率、設計構想的創意、機 能、美觀等面向，比較個人或小組的積分，鼓勵高分作品，並分享。 四、產品商業化： （一）產業認知策略：在推銷自己的產品之前，必須對相關產業的運作、特性有 所瞭解，知曉如何推銷自己的成品。表現所設計產品的特色，擅用廣告手 法，使得成品能夠大放異彩。 （二）合作學習策略：善用小組分工合作的方式，組員利用自己的專長來宣傳成 品，有人負責銷售、有人負責製作、有人負責製程管理等，各司其所，使

（三）創造思考策略：成品從規劃、製作、管理到實際銷售都可能面臨困難，在 成品商品化的階段必須突發奇想異於他人的宣傳手法，彰顯成品的特色， 令人有非要不可的欲望。 （四）競賽策略：善用小組競賽策略來激發學生產品商品化的潛能，如依銷售量 來做為計畫成功與否的依據，相信學生必會全力以赴。 教學策略是為達成教學目標的手段，對教師而言，使教學方向明確，實施課 程計畫讓教學效能得以充分發揮；對學生而言，在學習過程中，能夠從教師身上 獲得最大的回饋，促進自我成長。善用教學策略不單單只是課程設計的一個環 節，而是攸關教學成功與否的重要關鍵。教師在教學前務必審慎考慮適切的教學 策略，才能讓師生在教與學的過程獲得最豐盛的收穫。 肆、結語 在現今社會中，科技研發能力為現代國民不可或缺乏之素養，從日常生活為 提升生活品質的科技研發到攸關國家安全的科技研發都與人類息息相關。而教育 的重責大任必須將科技研發能力傳授給學生，才能致使未來新人類兼具這種不可 或缺的能力。 而根據科技研發能力的特色，本文歸納出知能及技能兩大類的教學目標，根 據其內容分為七項課程目標，分別希望學生能夠：1.發現問題，2.思索解決方案 3.選擇適切的執行策略，4.執行設計的解決方案，5.發現缺失、修正、改良，6. 評量成品，7. 產品商業化。為使教學能夠確實達成教學目標，依照各教學目標 分設不同的教學策略，期盼學生在學習過程中能獲得最大的收穫，在實作的過程 深刻感受、體驗，以培養科技研發能力。

參考資料 上官百祥（2009）。科技教育教學策略研究。未出版手稿，國立台灣師範大學工 業科技教育系，台北市。 王光復（2008）。生活科技應重視研究發展能力之培育。生活科技教育月刊，41 （4），1-2。 王光復（2008）。如何實施教學活動以增強研究發展能力。生活科技教育月刊， 41（4），3-10。 李隆盛（2001）。美國能力本位課程發展模式。就業與訓練，19（3），37-45。 教育部（2003）。九年一貫課程綱要-自然與生活科技領域。2009年5月12日，取 自http://teach.eje.edu.tw/9CC/3-2.php 蔡麗娟、陳芳慶（2008）。問題解決模式的合作學習--以紙飛機為例。生活科技 教育月刊，41（5），61-90。

International Technology Education Association(1996). Technology for all Americans:

A rationale and structure for the study of technology. Reston, VA: Author.

International Technology Education Association(2000).Standards for Technological