提供範例對學童科學創造性問題解決表現影響之研究

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(1)第一章. 緒論. 近年來國內外的教育改革都很重視創造力的培育，並認為創造力是國家進步發展和提升整體競爭力的重要指標。具有趣味性、挑戰性和科學性的科學創意活動在有關單位的推展下，目前已在學校盛行且為大多數學生喜愛，研究者認為透過科學創意活動以探討學生創造性問題解決的表現是可行的研究方向。本研究旨在探討「提供範例」對學童科學創造性問題解決表現的影響，並進一步對舉辦活動的教師提出建議。綜合以上所言，本章擬述研究背景、研究動機、研究目的與問題、名詞界定和研究限制等節。. 第一節. 研究背景. 一、創造力培育廣受重視廿一世紀是劇變的時代，資訊科技迅速發展與流通，社會多元化的腳步也越來越快，人類正面臨「第三次產業革命」－一個以「腦力」決勝負的「知識經濟時代」。此時，不論是創新思考、批判思考或解決問題之能力，皆是未來世界公民的重要基礎能力。創新可視為一系列知識生產、知識利用以及知識擴散的歷程，而創造力就是創新的火苗。因此創造力與創新能力之培育，不僅是提昇國民素質之關鍵，亦為發展知識經濟之前提，所以創造力教育也就成為未來教育工作之推動重點（教育部，民 92）。Sternberg and Rubart 也認為：「創造力是推動科技、文化、金融、智慧、個人境界提昇的原動力」. 1.

(2) （洪蘭譯，1995/民 88）。因此，創造力的培養與發揮被譽為開發腦中金礦，成為社會進步、經濟發展與國家競爭力的重要因素，所以如何在教育過程中培養學生具備運用科學知識解決問題，發揮科學創意，已成為科學教育的重要課題（黃鴻博，民 90）。從我國政府近期的幾項重大計畫中可瞭解政府對創造力培育的重視和投入，例如行政院「挑戰 2008 國家發展計畫（行政院新聞局，民 92）」中所提出的十大重點投資計畫，其中第二個「文化創意產業發展」項下將「培育藝術、設計與創意人才」納入其策略中。教育部公佈的「創造力教育政策白皮書」中，揭示未來創造力教育的五大願景、四個規劃原則、及六個行動方案，並宣示以創造力教育作為貫穿日後教育改革之重點（教育部，民 91）。教育部顧問室指導「創造力教育中程發展計畫（教育部）」更發展許多個創意社群納入計畫推動的一部份。足見政府對推展創造力教育的重視。在課程改革方面亦要順應時代的需要而給予學生不同的能力，我國九年一貫課程（教育部，民 90）即將在九十三學年度全面實施，其中十大基本能力之一「獨立思考與解決問題」即是培養具有學生創造思考問題解決的能力。因此，透過教育歷程以培養學生具有創造力和問題解決的能力，是教育工作者所共同努力的目標。. 二、科學創意活動近年來，科學性的競賽活動在教育單位的推廣下逐漸盛行和熱絡，且受到許多學生和社會人士喜愛。科學創意活動沒有資質的限制，只要對科學有興趣的學生皆鼓勵報名參加。重視動腦思考和動手操作，具有挑戰性、趣味性、創造性以及解決真實問題的特徵。因此透過科學創意競賽活動來培育創造力，及瞭解學生問題解決的表現，是值得研究的方向（黃鴻博，民 89﹔陳. 2.

(3) 惠芬，民 89；詹焜能，民 90；游詩蒂，民 91）。在黃鴻博博士的國科會研究計畫主持下，以研發、推廣和師資培育的理念架構，在中部地區推廣兒童科學創意競賽活動，並將生動活潑的活動帶入校園，引發學生對科學活動的興趣，對創造力的培育亦有實質的貢獻。研究者亦以國小在職教師的身份成為此研究群一員，並嘗試進行相關研究。科學創意活動的目的在培養兒童具有創造力和問題解決能力的表現，活動設計最終以競賽方式增加趣味性。學生必需運用相關的知識、激發創意構想、進行設計與製作、實地測試和修正等循環歷程，最後以製作出新穎且符合任務要求的創造產品，並進行比賽。目前適合以彈性課程、綜合活動或融入自然與生活科技課程中舉辦。董奇（民 84）曾指出，課外活動尤其是創造性科技發明活動，是小學兒童創造力發展的重要途徑和重要場所。兒童一旦具備了這種思考的習慣和興趣後，隨著年齡和知識的增長，必能提昇並養成對問題的知覺和敏覺，提昇學生的科學創造力，使其能夠以創造性的方法解決人類在變動的社會中所面臨的問題(王千倖，民 88)。. 第二節. 研究動機. 科學創意活動的產品設計主要涉及科學和科技等相關知識，對創造力和問題解決表現的影響頗大。論者指出「領域知識」對創造力非常重要（岳修平譯，1993/民 87；楊坤原，民 90；吳靜吉，民 91）。而且個體要能產生創造產品，必須學習與內化領域的知識、技能、內在判準而跨學科廣泛豐富的知識(吳靜吉)。畢竟在科學領域中，沒有知識就沒有創造，這也是科學創造力與其他學門創造力最不同的地方（梁家祺，民 87）。足見領域知識對創造力. 3.

(4) 的重要，且知識必須方便取得且易於內化至學生的認知中，才能獲得有意義的知識，創造力才得以充分展現。即使如此，過度的相信知識，將有可能會陷入知識的架構中，進而阻礙思緒的發展，就好比在認知心理學中所謂的功能固著(functional fixedness)理論（梁家祺，民 87；吳明雄，民 88；洪蘭譯， 1995/民 88）。因此，如何預防產生知識造成的負面效應，有效的提供「適當的知識」以促進學童的創造力和問題解決，才不致於讓學生產生「功能固著」或一昧模仿。而欲詳細提供或教導這些領域特定的知識(domain-specific knowledge)，以國小學生認知程度而言，並不容易內化和瞭解。另外，從皮亞傑（Piaget）的認知發展階段來看，小學兒童的思考發展主要是從具體操作期（七歲至十一歲），漸漸過渡到形式操作期（十二歲至十五歲）（魏明通，民 86）。小學兒童雖具初步邏輯思考，但很大程度上仍以具體形象思考（董奇，民 84）。也就是說，國小學生的認知思考以「具體形象」為主，提供領域相關知識也應盡量「具體化」，使學生易於學習和瞭解。再者，不論是以 Kuhn 科學哲學的觀點(王道還譯，民 87)或是認知心理學的觀點（Zhu & Simon, 1987; Quilisi & Mayer, 1996），認為程序性知識可由「範例學習」而獲得，「範例」對學生的學習有正面的幫助，多提供「範例」有助於解題者認知問題的結構特徵。綜合以上所言研究者認為，教師若以「範例」的形式提供給學童，瞭解其是否能運用範例所隱含的相關知識以解決問題，以及對學生的創造歷程和產品表現影響為何，更進一步瞭解如何提供「範例」作品使學童在創造性問題解決上有更好的表現，是值得研究的方向。. 4.

(5) 第三節. 研究目的與問題. 本研究的目的是藉由舉辦兒童科學創意活動，瞭解教師提供範例對學童創造性問題解決表現的影響，並從創造歷程和產品分析學生的創造表現。歷程方面主要包括運用範例設計所隱含知識情形，產品方面則統計小組產品的模仿與變通情形，及競賽成績表現等。另外也探討提供範例對創造表現的影響，以及較佳的提供時機和型態，以瞭解範例對學童創造性問題解決的表現情形。研究結果將對舉辦科學創意活動的教師或學校提出一些具體建議。. 依據以上研究目的，本研究將探討以下幾個研究問題：. 一、提供範例後，小組產品模仿和變通的情形為何？二、小組學生如何運用範例隱含的知識？三、有、無提供範例，對小組學生的創造歷程和產品表現有何差異？四、較佳提供範例時機為何？不同的提供時機對小組學生創造歷程和產品表現有何影響？五、較佳提供範例類型為何？不同的提供範例類型對小組學生創造歷程和產品表現有何影響？. 5.

(6) 第四節. 名詞界定. 茲將本研究中的重要名詞做以下界定：. 一、創造性問題解決（ Creative Problem Solving）本研究的科學創意活動的問題通常是一個任務，屬於是創造性的問題，因此需要以創造思考才能解決問題，此解決問題的過程就是本研究所謂的創造性問題解決。 Treffinger & Isaksen（1994）所修訂的三成分、六階段創造性問題解決（CPS），強調其解題歷程是非線性的循環過程，並非每次解題都要用到所有階段（引自湯偉君、邱美虹，民 88）。此 CPS 歷程大致上說明了一般創造性的問題解決過程，其較富有彈性，與本研究所謂之創造性問題解決歷程大致符合，在部分資料分析過程中研究者採用 CPS 的歷程階段進行比較。但由於本研究是在科學創意活動中進行，研究者未進行 CPS 教學，也不刻意要求學生要用哪一種解題方式，學生可以運用各種可能的方法去解決問題。有關 CPS 討論內容請參閱第二章第三節。. 二、科學創造力（Scientific Creativity）科學創造力包含於創造力中，是在解決科學領域的創造性問題時，所展現出來的一種創造能力，其能力透過歷程和產品的表現而使得研究者得以觀察和分析。此外，本研究亦參考與本研究觀點相近的學者論述，所謂科學創造力意指個體依其開放的態度及動機，運用其本身所具備的科學過程技能和科學知識來製造對個體而言是新事物的能力（江新合、唐偉成，民 88）。詳細討論內容請參閱第二章第一節。. 6.

(7) 三、範例（Example）本研究所謂的「範例」是隱含知識的具體表徵，是研究者提供給學生參考的產品。研究者妥善蒐集資料後自行製作的一個產品，以設計簡單且符合基本科學原理為原則。研究者採科技創造的觀點分別以樣式造型、機能結構和材料使用等三個向度來看範例與小組創造產品的比較。研究者在四場科學創意活動中各提供一個範例產品，分別是「氣動車範例」、「滑翔機範例」、「紙陀螺範例」和「迴旋鏢範例」等。各個範例產品依研究處置不同，提供的時機、對象和內容各有所不同。. 四、科學創意活動（Scientific Creative Activity）「科學創意活動」是本研究營造的創造性問題解決的情境，在研究學校的教室中進行，具有趣味性、挑戰性、知識性和創造性的特點。研究者共計舉辦「氣動車」、「滑翔機」、「紙陀螺」和「回力鏢」等四場科學創意活動。以三人為一小組報名，各小組取一個小組名和選一個小組長，以小組合作的方式歷經創造性問題解決的過程，最後共同完成一個符合任務要求的創造產品，以參加最後的競賽活動。透過此科學創意活動，研究者才得以觀察和研究小組的創造歷程和產品表現。. 五、模仿（ Imitating）模仿是學習的方法，也是與生俱來的能力，只是一昧的模仿將扼殺創造力的發展（Lowenfeld, 1975）。本研究所謂的模仿，是指教師於提供範例後，依據產品的各部設計重點，一一將小組創造產品與範例進行比較，只要與範例大致相同者，研究者將該部分之設計歸類為「模仿」傾向，以瞭解小組產. 7.

(8) 品設計受範例影響的模仿情形，也可以進一步瞭解學生模仿的原因和運用知識的情形。. 六、變通（ Alternating）變通力(flexibility)是指能以不同方法的思考，從構想一轉換到構想二能力，或是以一種全新的思維和方法去面對問題（陳龍安，民 90）。而本研究所謂的變通（alternating）是一種改變原來想法或與範例設計不同的創造表現，具有選擇採用另外一種創新想法的能力。教師於提供範例後，依據產品的各部設計重點，一一將小組創造產品與範例進行比較，只要與範例大致不同者，研究者將產品該部分之設計歸類為「變通」傾向，以瞭解小組產品設計受範例影響的模仿情形，也可以進一步瞭解學生模仿的原因和運用知識的情形。. 第五節. 研究限制. 研究者針對整個研究的實施歷程和結果，提出以下兩個研究限制：一、為進行研究，本研究共舉辦四場科學創意活動進行資料收集和分析，限於研究者的能力、時間和經驗不足，舉辦活動的場次不多，活動的選擇和難易程度亦有所不同，因此對於其他多數的科學創意活動來說，本研究的推論有所限制。二、本研究對象是研究者任教的六年級一班共八組學生，對於不同的研究樣本數量、年級、分組方式、區住環境、文化差異等方面，本研究的推論有所限制。. 8.

(9) 第二章文獻探討本研究旨在探討提供範例對學生創造性問題解決的歷程和產品表現之影響，主要牽涉到創造力、知識和問題解決方面的文獻探討。小組學生在問題解決的過程中必須運用相關知識才能解決，因此研究者嘗試以「範例」實品作為知識提供的一種表徵形式，以探討學生運用範例隱含的知識情形、模仿與變通的情形，以及對創造創造性問題解決歷程和產品表現的影響，以上談到的的概念或名詞將於本章各節中詳細探討。由於學童的創造產品牽涉到設計與製作的部分，因此本章也將探討有關科技創造力的相關文獻。整理以上簡述，本章第一節將探討創造力、科學創造力和科技創造力的理論基礎；第二節則進一步探討知識與創造力的相關研究；第三節敘述有關創造性問題解決方面的相關文獻；第四節描述有關科學創意活動的近況及相關研究。. 第一節. 創造力、科學創造力和科技創造力. 有系統的「創造力」研究約只有半個世紀，但至今國內外學者提出了許多創造力的相關研究，儼然成為一門知識學問。本節先從創造力的理論基礎開始著墨，其次再探討有關科學創造力和科技創造力方面的文獻。. 一、創造力的理論基礎（一）創造力的定義「創造力」是心理學和教育學上的名詞，心理學家們對「創造力」的研. 9.

(10) 究，雖然在數量上甚為可觀，但從各家的研究成果來看，無論是採用的方法或是理論的解釋，說法卻很分歧，往往因研究者的興趣或取向的不同而對創造力有不同的定義（葉玉珠，民 89）。Gallagher(1985)更認為要替創造力下定義可說是一個挑戰，因為他是無從捉摸、難以理解及複雜的；它是一種非常特殊的狀況、性向，或是難以下定義的狀態，多年以來很多學者都嘗試著以各種語詞來表達此神奇的現象（引自陳昭儀，民 89）。儘管如此，許多學者認為創造牽涉到三個「P」：即創造的「個人」（person）、「歷程」（process）和「產品」（product）（Davis,1986；郭有遹，民 81；陳昭儀，民 89），是目前較為大多數人所接受的說法；但亦有學者認為需再加上「環境（place）」因素才能涵蓋創造力的定義（毛連塭、郭有遹、陳龍安與林幸台，民 89），此即創造的「四 P」之說。研究者則認為以教育階段來說，營造合適的創造環境對學生的創造力發展有所助益，因此較傾向創造的「四 P」觀點。其中「歷程」的觀點著重於分析產生創意的過程與階段，「個人特質」的觀點著重於探討創造力高者應具備的人格特質，「產品」的觀點著重於界定創造性產品的標準，而「環境」的觀點則著重於探討環境對創造力發展的影響（葉玉珠，民 89）。以下分別就個人、能力、歷程、產品和環境的觀點來看創造力的定義。. 1.以「個人」的觀點在 Csiksentmihalyi 所著的《Creativity》一書（杜明城譯，1996/民 88）中提到，創造性人物有許多共通的人格，將之歸納成十項複合性的人格特質（杜明城譯，1996/民 87），可綜合說明創造性人物人格特徵，雖然人格特質對創造來說的確重要，但創造性的人格特質並非固定不變，創造的個人也並非一定要擁有這些人格特徵才能開始創造。一個人如果願意，他可以去發展創造力所需的人格特質（洪蘭譯，1995 /民 88）。因此，創造的人格特. 10.

(11) 質雖是天生的，但可在良好的環境中學習和培養，本研究所舉辦之科學創意活動即是提供學生良好的創造環境，以適當的方法引導學生培養創造力和問題解決能力，為後天教育的功能和價值而努力。. 2.以「能力」的觀點心理學家普遍認為「創造」是一種能力，包含敏覺力(sensitivity)、流暢力(fluency)、變通力(flexibility)、獨創力(originality)、精進力 (elaboration)等基本能力，這些能力可以透過測驗工具或評量者的觀察而瞭解（陳龍安，民 90；Guilford,1986）。以下分別加以介紹：（1）敏覺力(sensitivity)：指對事物的覺察很敏銳，能夠洞察缺漏、盲點、異常及不完全部分的能力。（2）流暢力(fluency)：指能產生構想或點子（idea）量的多少。（3）變通力(flexibility)：是指能以不同方法的思考，從構想一轉換到構想二能力，或是以一種全新的思維和方法去面對問題。（4）獨創力(originality)：指構想或點子的獨特性，能想出別人所想不出來的解決方法，具有獨特新穎的能力。（5）精進力(elaboration)：是一種精緻化的概念，在原來的構想或點子上加入新的想法，增加可能需要的細節，組合成進階概念的能力。本研究是以「範例」作品做為知識的表徵形式，並於科學創意活動中提供給小組學生參考，以探討小組產品受範例作品影響的情形。學生觀看範例作品後，可運用「敏覺力」以洞察範例的缺點或不完全處，再運用「變通力」轉換成想法二或全新的想法，甚至於發揮「流暢力」而產生較多的點子，或「獨創」出與眾不同的新穎想法，最後再將想法實現在小組產品的製作中，並以使產品「精進化」，產生進階的知識或想法。綜合以上所言，學生從「範例」設計轉換為新的產品設計，顯示能以不同方法的思考，從範例的構想一. 11.

(12) 轉換到構想二的創意想法，因此研究者均將其歸類為具有「變通」(alternating) 傾向的創造表現。. 3.以「歷程」的觀點以創造為歷程，仍著重於思考，但卻不是從思考的類別著眼，而是重在推斷自意念萌生之前，至形成概念和整個階段（賈馥茗，民 65）。瞭解創造的歷程有助於創造力的培養，教師要瞭解創造歷程，才能幫助學生營造一個創造思考的環境。因此，從心理學的向度探討創造力，其重點在強調「創造性思考」以及探討其「歷程」的重要性（洪振方，民 87）。提到創造思考歷程，英國的心理學家 Wallas 曾提出創造思考四階段說，包括準備期、醞釀期、豁朗期和驗證期（陳龍安，民 90）。Gallapher(1975) 亦曾根據 Wallas 所提出的創造歷程四階段理論，進一步定義每一階段所需具備的思考運作及要素（引自葉玉珠，民 89）。而國內學者陳昭儀（民 89）曾歸納分析許多國外學者(Ambile, Clark, Davis, Gallagher, Mackinnon, Olson ＆ Piirto)的文獻，將創造歷程分為以下五個步驟：（1）問題的產生：包括準備期、發現問題或困難、洞察問題等。（2）尋求解決問題或困難的方法及作法：包括醞釀期、尋找可運用的資料、資訊、資源、分析、記憶的儲存及評價、處理、腦力激盪、探索期、嘗試各種意見等。（3）尋獲最佳處理方案：豁朗期、綜合、確認、新答案的產生、發現解決方案、洞察階段等。（4）評估及驗證：包括驗證期、評價、竭力完成、接受的發現、形成理論或架構等。（5）發表、溝通與應用：溝通結果、付諸行動、說明及利用結果。以上五點創造歷程描述從多面向來解釋，較符合本研究的問題解決歷. 12.

(13) 程。而實際上，創造歷程是轉折的、非線性的。因此歷程的順序、份量、時間、品質等選擇，都取決於欲探討課題的深度與廣度(Csikszentmihaly, 1996)。為創造歷程的定義下了最好的彈性註解。. 4.以「產品」的觀點吳靜吉（民 90）分析文獻發現，人們對「創造」一詞的概念頗有共識：若要定義「創造」，最好從產品入手；若未從產品入手，最終仍要訴諸產品。說明了產品對創造力展現的重要性。Mayer（1999）也整理許多學者的看法，發現大部份作者都同意：「創造力涉及創造新而有用的產品，包括觀念與具體物品」。本研究之科學創意活動以產品為導向，小組學生經由創造性的問題解決的歷程，最後仍需完成符合任務要求的創造產品。因此創造的最終目的就是將「思考」轉化為「具體產品」，或是透過創造歷程而得到問題解決的目標。「產品」是創造歷程的結晶，許多研究學者（洪振方，民 87；洪蘭譯， 1995/民 88； Hennessey & Amabile,1988）指出，創造力是產生新奇的（novel）和適當的（appropriate）作品的能力。新奇的產品是原創的和非預期的，而適當性的作品可以滿足問題的條件。由此可知，「新穎性」和「適切性」是創造產品的兩大特點，兩者缺一不可。在本研究的科學創意活動中，學生的創造產品也應該是新穎的和適切的，以鼓勵學生創造思考，並使產品符合競賽問題任務的要求。. 5.以「環境」的觀點環境因素對創造力的產生深具有影響力。Williams（1972）指出創造力表現的高低，受到後天環境和教育之影響很大。Hennesse & Amabile (1988) 認為社會和環境因素在創造行為上扮演著非常重要的角色，因為個人的動機. 13.

(14) 方向(motivational orientation) 和個人的創造性行為之間，是正相關的關係，而動機方向大都是由社會或環境因素所決定（引自王千倖，民 89）。因此創造力的展現需要除了需要適當環境，也要個人動機因素的配合。本研究的科學創意活動及營造出發揮創造力以解決問題的環境，在輕鬆活潑的氣氛下進行，在彼此良性競爭的前提下，引發學生對解決問題的內在動機。. （二）創造力研究的整體觀點許多研究創造力的學者亦注意到以單一面向或觀點不足以涵蓋或解釋創造力。Sternberg 指出我們不能再以過去分割的知識來研究創造力，甚至創造力的複雜與多元已經足以將知識為一個獨立的「創造學」(creatology) 知識領域（引自吳靜吉，民 90）。劉世南和郭誌光（民 91）分析五位研究創造力的知名學者（Simonton, Gardner, Sternberg, Csiksentimihalyi & Amabile）對創造力的觀點進行比較分析，引出創造力的研究架構需具整合觀點、脈絡取向與互動歷程，創造力的組成更不能忽視動機、領域—知識及學門—守門人等成分。因此，創造力的發生是多種因素的聚合，以單一面向為主，並逐漸向外拓展，以較廣的視野來研究創造力。陳龍安（民 90）提出創造力是個體在支持的環境下結合敏覺、流暢、變通、獨創和精進的特質，透過思考的歷程，對於事物產生分歧性的觀點產生分歧性的觀點，賦予事物獨特新穎的意義，其結果不但使自己也使別人獲得滿足。其所謂「支持的環境」是指能夠容忍並且自由表達的環境而言。此外，Sternberg and Lubart 提出「投資理論」的觀點，認為創造力六項資源：智慧、知識、思考型態、人格特質、動機和環境，每一種資源都得用在恰當的程度上，創造力才會發生。且資源可以匯合起來以互動的方式來強化創造力，這強化的作用遠超於每一項資源單獨運作的效應（洪蘭譯， 1995/民 88）。楊坤原（民 90）綜合 Sternberg、Lubart 和訊息處理理論兩. 14.

(15) 者的觀點，將「創造力」視為是一個人綜合運用其認知與情意的特質，在環境的激勵下，逐步解決問題，產生既新穎又實用的成品之訊息處理過程。可見創造力的產生需結合多方資源，且經良好的認知處理過程，創造力才能發揮較大的效應。雖然完整的創造力定義應從整體的觀點來看；但也由於創造力研究具有多種面向，所以在進行研究時，只能著重創造力的其中一個面向為主。本研究的重點即在探討「範例」對學童創造性問題解決表現的影響，即以知識的觀點來看創造力的表現，在研究過程中適當考量其他面向的影響，使研究的觀點趨於完整和開放性。. （三）創造力的評量由於創造力本質的複雜性和多面性，因此創造力評量一直困擾著許多研究學者（陳龍安、朱湘吉，民 89）。並認為評量的結果瑣碎、缺乏統整的理念，與創造力應有的特質相距甚遠。因此，很難發展一套周全的評量方法。雖是如此，由於創造力的評量是實踐創造力的基礎，所以還是有許多學者鍥而不捨地研究發展創造力的評量方法和工具（劉世南、郭誌光，民 92）。以下簡要介紹兩幾創造力的評量方式。. 1.「拓弄斯創造思考測驗」是心理計量研究的學者所採用的量化工具，主要在測驗受試者的的擴散性思考能力。國內學者吳靜吉、高泉豐、王敬仁與丁興祥（民 70）曾將 Torrance 的「拓弄斯創造思考測驗」進行翻譯修訂，主要有「拓弄斯圖形創造思考測驗（甲式）」和「拓弄斯語文創造思考測驗（乙式）兩種。. 15.

(16) 2.從「產品」評量：本節曾經討論以「產品」的觀點來看創造力，許多研究學者主張以產品表現作為創造力評量的依據，也是最直接的方法。如 Feldhusen(1995)認為評量創造思考的結果，最好的方法就是透過產品的評量，例如寫作就以書本、論文、詩或短篇故事……等來評量。另外，Amabile 在創造力的評量上也強調，產品或可觀察的反應才是創造力最終的證明（引自鄭英耀，民 89）。本研究以小組創造活動中所製作的最後產品表現做為評量參考的依據之一。. 二、科學創造力科學創造力包含於創造力中，是在解決科學創造性問題時所展現的一種創造能力。洪文東(民 88)分析國內外學者的觀點指出，科學創造力是每個人都具有的能力，只是在層次上有不同的發展和表現而已。而且，科學創造力還可以經由適當的教學策略而加以培育（王千倖，民 88）。在本研究中，由於學生所要解決的問題是科學領域的創造性問題，通常沒有固定的解答方式，且在問題解決的過程中常需要運用創造思考才能嘗試解決，因此有助於培養學生的科學創造力。以下分別就科學創造力的定義和培育進行討論。. （一）科學創造力的定義「科學創造力」包含於「創造力」中，但所處的領域和方法有所不同。洪文東（民 90）指出：科學創造者憑藉其科學素養，運用適切之思考方法，經由構思、歸納、演繹之邏輯推理過程，理性而客觀的進行實驗探究與驗證，然後發現新事實，發明新理論，或形成概括性結論，從中表現出獨特的科學創造力。由此可知，科學創造力培養的過程除了擴散性思考外，亦需運用科學方法的過程，有別於一般的藝術、文學或其他領域的創造力。. 16.

(17) 1.科學創造力所展現的能力江新合和唐偉成（民 88）認為科學創造力的定義是指能在科學過程技能與科學知識二大領域中展現出：（1）多元思考的能力（含挑戰現有思考模式）。（2）解決問題的能力（含想出替代方法的能力、找出多元解決問題的能力）。（3）組合舊概念、形成新概念的能力（含聯想的能力、推論的能力、類化的能力）。（4）創新的能力（含想像的能力、聯想的能力、直覺的能力、主題深思的能力）。可見，科學創造力能表現出以多元思考的方式，將知識概念重新組織並類化，找出創新的方法以解決科學問題的能力，尤其對於本研究之科學創造性問題解決來說，以上所述的這些能力都格外重要。. 2. 科學創造力是「對問題的重新理解與建構」以歷程和科學教學的觀點來看，科學創造力是「對問題的重新理解與建構」，也就是說學生是根據其「知識」對問題的重新理解，以及開放的態度和動機，透過科學探究的過程，運用本身的科學過程技能和知識，產生產品的能力（江新合、唐偉成，民 88）。可見，科學創造的產物並非無中生有，而是學習者依照其舊有知識的重新組織與建構。因此知識對問題的理解是必須的，才能知覺和察覺所要解決的問題，否則學生只是單憑想像而無法獲得有效的主意。可見，知識不僅有助於學生重新理解問題，此一知識建構的過程即是科學創造力的具體展現。本研究提供的範例是知識的具體表徵，學生運用其舊有的知識由範例中察覺所要解決的問題，並且重新理解，此一對問題的重新理解與建構，是科學創造力的展現過程。. 3.科學創造力是發現「修正 ― 重組」的過程林顯輝和王龍錫（民 87）在有關科學創造力研究中發現「修正 ― 重組」能力是國小學生最主要的開放系統演化過程，何偉雲（民 89）也以「修. 17.

(18) 正－重組」模式來說明國小學童科學創意的產生。從此一觀點來看，幾所乎有的創造產品都只是創造歷程的一部份或一個階段，只要有新想法產生，學生會不斷的修正自己的作品，是一動態的循環歷程。在科學創意活動中，學生所製作的階段性創造產品，都需經過不斷測試、修正的過程，使學生的知識產生重組，得到新的知識，此一過程亦是科學創造力的展現。. 4.科學創造力展現於「創造性問題解決」的歷程 Anderson 認為從創造歷程的心理層面來看，科學創造力涉及心智運作與心理活動歷程，較偏向理性客觀的態度。而科學創造歷程內容包含發現困惑 (find the mess)、發現事實(find the facts)、發現問題(find the problem)、發現點子(find the ideas)、發現結果(find the solution)、獲得接受(find the acceptance)等六個歷程階段(Shaw，1994)。此六個階段類似於 Isaksen and Treffinger(1994)所修正之「創造性問題解決（CPS）」模式（引自湯偉君、邱美虹，民 87）。可見科學創造力是在科學創造歷程中所展示的一種能力，與創造性問題解決歷程相似，唯科學創造的後半段比較偏向理性客觀的思考態度，與文學或藝術方面的創造略有不同。. 5.科學創造力植基於科學領域科學創造力必須植基於既有的科學專門領域之上，進一步加以創新，想出別人所想不出的科學觀念，產生別人所製造不出的新奇事物的能力，如此，才是適切、有意義、有價值的創造力（洪文東，民 89）。可見科學創造的產品同樣要合乎新穎性和適切性。此適切性對完成科學創意活動的任務而言，是製作出符合任務要求的產品。總合來說，科學創造力是創造力其中的一門，在是在科學領域上，運用科學或相關領域知識，在創造問題解決歷程中運用科學方法，對問題從新理. 18.

(19) 解與建構，並修正和重組舊有的知識，最後形成適切性的產品，以解決科學問題的一種能力。此外，科學創造力除了必須擁有一般創造思考的能力，還需科學領域知識才得以解決問題。有關知識與創造力的探討，第二節中將有較詳細的討論。. （二）科學創造力的培育科學領域中的創造性問題解決，通常需要科學創造力的發揮才能解決，因此培養科學創造力已成為科學教育的一環，對培養學生的問題解決能力至為重要。科學教育的重點在概念和技能的學習、科學方法的訓練、科學態度的培養，更重要的是解決問題能力的培養。欲培養科學方面的解決問題能力，除了相關的專業知識力需具備外，批判思考、創造思考、創造力的培養當為首要。以下從幾個不同的觀點來看科學創造力的培育。. 1.從科學教學活動的歷程在科學教學活動歷程上，洪振方（民 87）提出幾點可以增進學生科學創造力的途徑：提供適當的思考問題、啟發學生對問題的敏感性、激發學生對心智的變通性、協助學生對問題整體的考慮，以及鼓勵學生在學習過程中集中全力去探索、發現、反思、討論來解決疑難獲得知識等。在教學方面，黃萬居（民 88）曾以國小自然科的 STS 教學模組，配合國小教師設計開放式教學活動，提供學生多元、多角度思考、多元問題解決方式之情境，以培育國小學生的科學創造力。亦是以具體教學活動達到培育的目標。. 2.從心理學觀點的激發原則從心理學觀點來看科學創造力的培育，鄭昭明（民 86）提出一些激發創造力的原則為：警覺習慣想法的限制、突破習慣的想法、重新知覺與理解問. 19.

(20) 題、不輕易否決不可行的理念、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，與在可行的想法中旁出新的想法。. 3.透過問題解決的過程由於科學家的創造發明，解決一連串的科學問題，創造出今日的科學文明，因此問題解決與創造力關係非常密切。洪文東（民 89）提出可從問題解決的過程培養學生的科學創造力，就認知心理學的觀點而言，創造力是「解決問題」的關鍵，創造的過程也是一種解決問題的過程。再從科學的邏輯觀點而言，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一致性，透過科學探究問題的過程才能突顯科學創造力之獨特性。可知，提供機會、積極鼓勵學生參與解決問題的過程有助於提昇學生的科學創造力。. 4.從科學史的觀點從科學史觀點探討科學創造力，要把握一些激發創造力的原則為：（1）發展知識基礎。豐富的科學之基礎會給有創造力的人提供一個更大的用已發揮其創造天才的訊息庫；（2）尋找相似問題。在對一個問題制訂創造性解決方案時，考慮已遇到過的相似問題是很重要的（洪振方，民 87）。可知發展知識基礎，可提供學生更大的訊息資源，使科學創造力得到更好的發揮。. 此外，黃鴻博（民 90）曾在「台灣中部地區國小學生科學創意競賽教師研習活動研習手冊」中提到培育兒童的科學創造力可從下列三個方向著手：（1）消極排除阻礙創造力發展的環境與態度。（2）積極鼓勵創造性問題解決與思考。（3）納入學校教育重要的一環。吳明雄（民 88）指出阻礙創意的最大原因在乃在於「功能固著」（Functional Fixedness）現象，所謂功能. 20.

(21) 固著是指人們因先前的經驗，對物體的功能，有著強烈而固定的概念，這種現象常會干擾創意的發揮，因此要發揮創造力，必須先突破「功能固著」的心理現象。在學校教育方面，可參考科學教育這幾年強調的「少即是多(less is more)」，強調讓學生針對少數議題做深入的探索，由諸多混亂的現象整理出一些簡單的原則，而不是去強記最新的科學知識（陳佩正，民 91）。本研究嘗試以舉辦科學創意活動，透過創造性問題解決的歷程以激發學生的科學創造力，並藉由提供範例的方式，以瞭解對小組創造歷程和產品表現的影響。. 三、科技創造力科學創意活動是以產品為導向的創造性問題解決活動，在產品創造的歷程中除了要激發科學創造力等之創意構想外，還要動手操作，利用各種技能、工具和材料，以設計和製作出符合任務要求的創造性產品。因此，尚牽涉到科技創造力的運用，有必要進一步加以說明。. （一）科技教育科技(technology)與我們的生活息息相關，由於科技快速發展，使得社會文化產生前所未有的鉅變。我國九年一貫課程的「自然與生活科技領域」統整了自然科學與生活科技兩個部分，而「生活科技」是我國首度納入中小學必修的學習課程。藉由課程設計和教學活動，提升學生創造思考及創造力、問題解決的能力，不僅是教育改革予以重大的任務，亦是為產業培育創新人才提昇競爭力的重要目標（魏炎順，民 90a）。科技教育的目的在培養國民的科技素養，重視開放架構和專題本位的方法，強調手腦並用，及活動導向，設計與製作、知能與態度並重的學習（教育部，民 90）。依據生活科技課程標準，生活科技的教學以解決問題策略為中心，是故科技教育的教學中. 21.

(22) 心在培養學生創造力和問題解決能力的顯現（魏炎順，民 90b）。設計與製作(Design and making)向來是科技教育的教學重點，也是一個完整的創造性問題解決過程，它引導學生從問題的確認、情境的瞭解、任務目標確立、資源瞭解與搜集、發展構想、評鑑選擇構想、訂定工作計畫、執行、成果評鑑等過程，完整的執行一件設計與製作的專案(project)（李大偉、張玉山，民 89）。設計和製作是問題解決的歷程，產品或裝置為其結果，設計的思考機制為問題解決的歷程，以增進學生問題解決能力及創造思考的培養；尤其在兒童階段的發展，製作是非常重要的基礎，需依靠利用各種工具處理材料及創新的實驗性工作以獲得真實世界的基本知識（魏炎順，民 90）。由以上分析可知，「製作」是人類探知新情境的方式，兒童更是如此去經驗世界，因此，強調以動手製作創造產品，除了也可以表達學生最後的創造結果並以真實作品呈現外，同時也可以讓研究者瞭解學生內心世界的問題解決歷程，在小學階段特別重要。小學之科技教育活動應以活動性學習為主，讓學生利用科技之基本原理與程序，將其他各科所學，應用於「確認問題、蒐集與分析資料、形成假設、選擇適當之假設、驗證假設、評鑑結果」等解決問題的過程，透過小學科技教育活動，學生可以在問題解決或創作過程中，充分表達自己的意念與創見（教育部，民 90）。由以上論述可知，科技教育強調科技理解和創新實作，並以活動的方式進行產品的設計與製作，在問題解決過程中鼓勵學生創造思考，以培養學生科技實作和科學探究能力的建構。科學創意活動的舉辦宗旨大略符合科技教育的目標，期望透過競賽活動的舉辦，提高國小學生對科學和科技的興趣，以培育學生創造力和問題解決的能力。. （二）科技創造力. 22.

(23) 國內有關科技創造力的研究尚在起步階段。簡單的說，科技創造力 (Technological creativity)就是在科技活動中所展現的創造力，其與一般性的創造力不同，科技創造力的內涵將不只是多種意念的提出，同時更要有工具的操作和材料的處理，最後也要有成果出現，也就是包含科技的程序（李大偉和張玉山，民 89）。說明了科技創造力強調材料、設計與製作產品的創造能力。在科技創造的歷程方面，洪榮昭(民 88)指出，科技創作的歷程，有模仿，有應用，有創新，若從技術的文脈性來看科技創作，應用別人的點子或想到從未有的點子，在科技創作上，可以從知識性、假設驗證及實驗製作的技術來看科技創作力。通常這三者間必須達到某個臨界點，才能真正的產生科技創作。本研究提供範例給小組學生參考，學生的創造歷程中有可能模仿範例或變通新的點子，透過實際的測試而產生新的知識，在此不斷運作的歷程中，科技創造力的發展才逐漸萌生。在產品方面，洪榮昭（民 89）提出科技創作應包含樣式、機能結構以及材料三方面，點明了科技創造的產品特性。其次，洪榮昭（民 88）更以此三維觀點，建議在教導學生科技產品時，比較切實際的創意思考模式，大略可朝下列方向： ◎第一維：樣式（feature）：改變物的外型、大小、圖案。 ◎第二維：機能（function & mechanisms）：改變物的操作順序或方式、結構（如內部組織、外部組織改變架構）。 ◎第三維：材料（meterial）：改變物的加工方式（如提昇精密度、可靠度）、物化性度（如可見度、表面度）。. 另外，張玉山曾透過國內專利發明案例分析, 依據質化研究方法進行逐案逐項分析，結果歸納得到「科技創造之整體分析架構」（李大偉和張玉山，民 89），如圖 2-1 所示。發現科技創造力可由創造性輸入、創造性處理、創. 23.

(24) 造性結果、及創造性影響等四類加以建構。其中科技創造性輸入的瞭解為: 材料、結構(內部)、造形、裝置(整體)等。本研究的科學創意活動之小組創造產品，必須使用適當的材料、設計出適當的樣式造型，並根據科學原理或個人知識設計適當的機能結構，才能發揮產品的功能性，以完成任務和解決問題。據此，研究者綜合洪榮昭和張玉山以上兩位學者提出的科技創造產品觀點，認為本研究的小組創造產品可從「樣式造型」、「機能結構」和「材料使用」等三個思考向度進行評估，以提供研究者瞭解小組創造產品表現的參考方向。 1.材料 2.結構（內部） 3.造型 4.裝置（整體）. 創造性輸入. 1.組合 2.部分變通 3.部分精進 4.整體創新. 創造性處理科技創造力. 1.生產過程：低成本、其他（如高利潤、製程合理化） 2.消費使用：效能、方便、小空間、多功能、安全、美觀、其他（如：便宜）. 創造性結果. 3.環境影響：節省資源、環境保護、其他。 1.當前需要 2.改善現況. 創造性影響. 圖 2-1 科技創造之分析整體架構圖（引自李大偉和張玉山，民 89，頁 13）. 24.

(25) 第二節知識與創造力的相關研究. 「知識」是創造力的資源之一，解決問題的過程更需要運用相關知識才能解決。本研究嘗試以「範例」做為知識表徵的一種型態，並於科學創意活動中提供給學童參考，以瞭解學童運用範例隱含知識的情形。其次，學童在歷程中可能會模仿範例設計，因此本節除了探討知識與創造力的關係外，也將探討有關範例和模仿的相關文獻。. 一、知識的類型在認知心理學中，知識表徵(knowledge represetation) 可分成敘述性知識（declarative knowledge）和程序性知識(procedural knowledge)；敘述性知識以命題、心像、時間序列、和基模來呈現，它代表了事件本身的知識；程序性知識則是以生產法則來呈現，他代表了如何做事情的知識（岳修平譯，1993/民 87）。McNamara（1994）同樣將知識表徵分成敘述性知識和程序性知識，但解釋略有不同，如圖 2-2 所示。 McNamara（1994）解釋圖中「類推知識」中的物體或事件保有本體特性的表現；而「符號知識」的結構表現非本體所有。陳述性知識和行為之間的橋樑是「產品」，產品系統提供了通俗有力的形式形成程序性知識，以支持認知技巧如推理、問題解決和語言理解等。據此，研究者認為本研究的「範例」實品呈現視覺和空間的類推知識，是陳述性知識的一種；研究者認為「範例」也是一種「產品」，是呈現程序性知識的有力形式，這對於解決問題的認知技巧應有所助益。. 25.

(26) 知識表徵. 陳述性的. 圖 2-2. 程序性的. 類推的. 符號的. 視覺的空間的嗅覺的味覺的策略的動機的. 命題的. 產品. 知識表徵之分類示意圖（翻譯引自 McNamara, 1994, p87）. 二、領域知識對創造力的重要知識是思考的素材，創造力需有先備知識為基礎，無論是經學科教學所得的正式知識，或是從其他管道所得的非正式知識，均對創造力的表現有所作用（楊坤原，民 90）。從知識種類的向度可以被稱為知識本身所屬「領域特定」或「領域廣泛」的程度；而領域(domain)乃是任何被定義的內容範圍，其廣泛性可以不同（岳修平譯，民 87）。如物理學是一個較限定、定義明確且有清楚界線的領域，像這樣的領域通常被稱為「學科領域」 (subject-matter areas)。 Csiksentmihalyi 曾指出以符號為媒介的知識必須刻意去傳承和學習，並集結成各自的領域(domain)，領域的存在也許是人類創造力最佳的證明. 26.

(27) （引自杜明城譯，1996/民 88）。領域知識(domain knowledge)也可以幫助一個人從事創新、思考、批判等與創造相關的活動（楊坤原，民 90）。吳靜吉（民 90）曾分析文獻提出，個體要能產生創造產品，必須學習與內化領域的知識、技能、內在判準。Csiksentmihalyi 即認為在科學上，未能內化領域內的基本知識，要想有什麼創造性的貢獻，實際上並不可能；一個人除非學會領域中的規則，不然就無法自其中得到靈感；不管是科學家或藝術家，都一再強調基本知識的重要性，對學科符號的訊息或基本程序要完全熟悉（引自杜明城譯）。可見領域知識對創造力非常重要，而且光有領域知識還不夠，還必須要內化到創造者的認知才行。本研究提供的範例作品屬於是科學領域內的知識，以具體型態表徵，且必須要內化至學生的認知，否則範例僅止於是一個空殼子而已。至於知識如何內化，吳靜吉（民 90）提出知識是否能夠良好的傳遞下去與其「可接近性」(accessible)和「可取得性」(available)有關：「可接近性」指的是個體是否易於接近文化或領域知識，也就是這些領域知識是否垂手可得；「可取得性」指的則是這些領域知識是否易於學習與獲得。易於取得和學習有利於知識的內化，也影響創造力的表現。對於研究者提供的範例來說，具有可接近性與可取得性，至於對學生創造歷程和產品表現有何影響是本研究探討的方向。. 三、科學創造與知識運用的關係關於科學創造與知識運用的關係，洪振方（民 87）指出科學創造思考的成果，並不是既存知識的再生（reproduction），而是既有知識的重組（restructuring），把兩個思想或觀念原本無關的，最後被連結成相關，而產生創造性。可知，創造是將原有知識向外連結，加以重新組合而已。唐偉. 27.

(28) 成和江新合（民 88）由「知識場論」的觀點將創造力分成三種形式：第一種是水平的知識重組式科學創造力：是指可以「化合」兩種以上的舊知識，產生一種新知識或新產品，此新的層級和舊知識相當；第二種是垂直的主題深化式科學創造力，強調「對主題知識不滿意或產生懷疑」而產生的創造力。第一和第二種之關係如圖 2-3 所示。第三種靈感式的創造力，強調「天馬行空」式的擴散性思考，比較偏向於個體的幻想力或想像力。. 舊知識 1. 主題深化. （主題）. 屬於垂直式思考能. 新知識. 舊知識 1 知識重組舊知識 2 、、. 新知識. 屬於水平式思考能. 圖 2-3 水平的知識重組式和垂直的主題深化式之兩種科學創造模型（整理自江新合和唐偉成，民 88，頁 58-59）. 可知水平式創造是化合數種不同知識而產生新的知識，而垂直式的創造是針對單一種知識進行深入思考，在科學創意活動中，學生開始時可能會以水平式思考，但在探究單一設計的變項時，可能就會涉及到垂直式的科學創造模式，兩者形式應有機會運用得到。. 28.

(29) 四、知識對創造力的負面影響 Sternberg & Rubart 認為知識和個人經驗雖是個人創新的墊腳石，但也可能會限制個人對新事物的嘗試，阻礙思緒的發展(引自洪蘭譯，1995/民 88)。雖然豐富、完整的知識是創造力表現的重要條件之一，但有時使人無法從新的角度來看事情，於是限制創造力的發展，因此有許多學者推測，知識與創造力兩者的關係為一「倒 U 字型」的關係（楊坤原，民 90）。所以知識和創造力的關係並非全然是單向正面的，仍有可能因為累積很多知識或經驗而產生「功能固定效應」而干擾創造力（洪蘭譯）。本研究中，如何提供適當的範例設計內容，學生是否因過度依賴範例或某種知識而阻礙創造力發展，例如全數模仿範例的設計等，值得研究者多加注意。綜合以上所述，領域知識是創造力發展不可或缺的來源，內化領域相關知識將有助於創造力的發展。其次，在科學創造的歷程中，學生的知識不斷進行重組，而且發展出水平統整式的或垂直深化式的新知識。在此過程中，需考量過度依靠知識反而會跳不出窠臼，有礙學生創造思考。. 五、模仿人類從嬰兒開始就不斷透過許多模仿來學習，以能適應社會生活。因此模仿是學習的方法，也是與生俱來的能力；只是一昧的模仿將扼殺創造力的發展。Lowenfeld(1975)雖不否認模仿是學習的一個過程，但是此種教學也容易對學生的創造力造成影響，使得學生產生依賴性，只會照著一昧模仿，較沒有創新的想法。在美勞教育方面的研究， Wilson a nd Wi lson（ 1982 ）指出模仿可以增加學生的繪畫能力，有接受並運用模仿策略的兒童，在繪畫能力的發展上比起缺乏模仿策略的兒童佳，缺乏模仿策略的兒童，在. 29.

(30) 繪畫能力也較容易停留在早期的發展階段。但對於科學教育來說，其模仿的情形為何尚待討論，本研究也將嘗試回答小組產品的模仿與變通情形的問題。模仿是一種社會行為，Bandur a 認為觀察者一樣可以經由其他的方法學習到示範行為，但是經由楷模 (Model)的模仿學習，觀察者較能迅速的達到目的（引自周曉虹譯， 1977/ 民 84）。在本研究中，學生透過觀察看到教師所提供的範例作品，對某些學生而言，此範例作品可能具有典範或模範的暗示，為迅速獲致較佳的產品表現，小組學生的模仿意願可能較高。從以上分析看來，模仿是學習的自然方法，不必全然阻止學生的模仿行為，研究者認為應該給學生會主動判斷的機會。. 六、範例（Example）範例（example）本身的含意包括實例、例證、例子、標本、樣本、榜樣、模範…等，不同的情境有不同的用法。本研究所謂的範例是指「符合任務要求的產品實例」而言，具有隱含相關知識的設計。傳統上，教師的教學多著重於文字的敘述或原理的講解，對學生理解科學概念較為不易，因此教師和教學材料經常以選擇適當的例子來做教學。Elio and Anderson 發現，關於所要學的是一些缺乏任何規範原則的模糊範疇(fuzzy categories)，在這類情況下最好先呈現一些較有限制的、且較接近典型原型的例子（引自岳修平，1993/民 87）。由於範例本身的知覺特徵表現較為直接，通常難以用語詞來表達，尚且小學學生的認知發展階段尚以具體運思運思為主，因此相較於複雜的科學知識，提供具體的範例對小學學生來說較容易接受與瞭解。. 30.

(31) 著名的科學哲學家 Kuhn 認為範例學習是初學者進入學科領域，甚至後來變成科學家的重要途徑（引自王道還譯，民 78）。以認知的觀點來看範例學習的研究，也認為「範例」對學生的學習有正面的幫助，Quilisi 和 Mayer(1996) 研究中指出，多多提供「範例」有助於解題者認知問題的結構特徵。而瞭解問題表徵也較有利於問題解決。既然從科學哲學和認知心裡學都認為範例有助於學生學習，但多數人對於範例只是當作是教學中的一個例子或舉例而已，未能深入加以探討。研究者認為，若能從問題中收集解決問題的相關知識，並適當的加以結合、連結、融入在範例產品中，對學生的創造表現應該有所助益。本研究嘗試在科學創造活動中提供範例給小組學生參考，從學生的創造歷程和產品表現，以瞭解其受範例影響的情形。. 第三節. 創造性問題解決. 本研究所舉辦之科學創意活動中，學生從發現問題開始，透過一連串的創造思考和問題解決歷程，逐步製作出符合問題任務要求的創造性產品，是一種創造性的問題解決歷程。在創造心理學與認知心理學的文獻中，「創造」與「解決問題」兩辭是互相交換使用的，亦即個體進行問題解決的過程中，通常伴隨著創意的產生（郭有遹，民 83）。換言之，創造力是解決問題的關鍵因素，創造過程可看做是一種種解決問題的過程，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，民 90）。. 31.

(32) 一、問題「問題」在解題研究中最常見的定義是指目標和現況之間有差異，而不能立即獲得解答的狀態(Chi & Glaser, 1985)。問題發生使人的思緒受到阻礙，無法立即解決完成，使現況和目的之間有所差距。本研究所謂之「問題（problem）」，是指科學創意競賽所規定的任務（task），通常不易立即完成。關於問題的分類，許多研究學者都提出不同的分類方法。張玉成（民 82）將問題歸納成認知記憶性、推理性、創造性、批判性、常規管理性等五種問題。其中的「創造性」問題是學生在回答時，需將觀念重新組合，或探取新奇獨特的觀點做出異於平常的反應，尋求無單一標準的答案。此種對問題的分類方法較符合本研究的問題。科學創意活動的任務是科學操作性的問題，不但需要創造性的想法，同時也常涉及推理和批判性等思考模式，是科學問題的共同特徵。也就是說，科學的創造性問題，包含了創造、推理和批判等思考方式。問題是由問題空間（problem space）所構成，包括：（一）目標狀態（Goal state）：一個目標或是目的狀態；（二）初始狀態（Initial state）：一個初始的或是開始的狀態，也就是對問題的描述；（三）中間狀態（Intermediate state）：用來描述為達成該目標之所有可能的解決途徑（岳修平譯，1993/ 民 87）。本科學創意活動之問題大體上能包含以上的問題特性和狀態，提供學生一個創意的問題空間。. 二、問題解決關於問題解決的定義，張春興（民 85）認為問題解決是指個人在面對問題時，綜合運用知識技能以期達到解決目的的思維活動歷程。而 Krulikc 和 Rudnick 指出所謂「問題解決」（problem solving）是指個體利用已學過的. 32.

(33) 知識和技能去滿足新情境之需要，而獲得解答的過程（引自李光烈，民 90）。洪文東（民 88）並進一步指出：科學問題解決與一般問題解決在某些方面有所不同，其較能客觀分析事情、合理說明方案、以理論論證並強調原因證據，由因果關係中推出合理的假設，實驗驗證，合理判斷，在思考問題時表現出存疑特性。研究者認為科學創意活動的問題解決除了需在歷程中發揮科學創造力之外，還必須運用科學過程技能進行探究，將知識應用於問題任務的情境中，並持續修正自己的產品直到滿意為止。. 三、問題解決的策略問題解決需要的知識通常是領域特定的。E. D. Gagne 等人分析許多研究後指出，知識的差異性會導致問題解決的差異；而概念知識對於影響注意的方向(direction of attention)、以及活化相關長期記憶結構所扮演之中心角色（岳修平譯，1993/民 87）。也就是說，知識會有意義的提取長期記憶區的概念，而影響注意的方向，有利問題解決。在絕大部分的領域中，大多數是我們感到陌生的；而在特定領域中習得專門知識需要很多的時間練習，且不見得能夠完全理解，因此，研究者認為學習和使用「領域廣泛」的問題解決策略有其必要。領域廣泛 (domain-general)之問題解決策略乃於某問題之解決方法不明顯時會被用到，它們可以擴大或限定解決方法的搜尋。限定搜尋的策略包括「手段-目的分析」與「順向運作」；至於擴大搜尋則包括「類比法」和「腦力激盪」（岳修平譯，1993/民 87）。. 四、問題解決歷程. 33.

(34) 無論一個問題的問題空間之特性為何，其問題解決歷程是相同的：在初始階段問題解決者會對問題形成一個表徵(forms a representation)；這些表徵接著會活化存於長期記憶中關於文字問題的知識，以搜尋問題空間；最後評估若不適用，問題解決者可能會形成另一個新的表徵，並活化不同的知識，以形成線索來找出不同的解決歷程（岳修平譯，1993/民 87）。由此可知，形成問題表徵和活化領域相關知識在問題解決的歷程中扮演著關鍵性的角色，而且問題表徵和解決方法會經過不斷形成和評估的動態歷程，直到問題解決為止。研究者將以上問題解決之動態歷程，整理如圖 2-4。. 發現問題. 形成問題表徵. 活化領域相關知識. 不適用問題解決. 適用. 評估. 圖 2-4. 形成解決方法. 問題解決動態歷程模型. 洪榮昭（民 88）也曾提出科技創造之問題解決的基本模式，主要歷程包括有：發現問題、問題原因分析、根據問題作可能的對策、驗證對策、綜合概念整理、新問題等如圖 2-5 所示。發現問題. 問題原因分析. 根據問題做可能的對策. 問題解決新問題. 綜合概念. 驗證對策. 圖 2-5 問題解決歷程的基本架構（引自洪榮昭，民 88，頁 10）. 34.

(35) 綜合以上兩表，可知問題解決是動態循環的過程。Sternberg 和 Lubart 進一步指出問題的解決絕對不是直線的方法，從一端到另一端，而是螺旋的方法，新的問題從舊的衍生而出（洪蘭譯，民 88）。本研究的科學創造性問題解決也是不斷探究的循環歷程，學生對任務形成問題表徵，活化相關知識，並嘗試各種可能的構想，經過驗證或評估後以解決問題；即使未能有效解題，但學生在問題解決過程中記取失敗經驗，產生新知識，並已內化至學習者的認知思考，對提昇學生的創造力和問題解決能力應有所助益。. （五）創造性的問題解決 CPS 之所以能夠發展出來，是因為人們認為創造力是可以教育、培養的，許多研究學者也致力於研究 CPS 的教學模式。Foster（ 1979）認為 CPS 不僅可以用來討論和解決相關日常生活的問題，也可以解決教室內的任務（ tas ks）。C anad y（ 1982 ）也指出經常有規律的運用 CP S 模式，在個人面對問題時，便會自動地提取 CPS 策略。由此可知，熟習 C PS 思考模式將有助於問題解決。創造性問題解決(Creative Problem Solving, 簡稱 CPS)的教學模式係由美國學者帕尼斯（Parnes）所發展出來的，此一模式強調用系統的方法來解決問題（引自陳龍安，民 90），解題的步驟包括五個階段：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）。湯偉君和邱美虹（民 88）曾根據文獻分析 CPS 的沿革與應用，研究者亦以文中 Treffinger 和 Isaksen（1994）所修訂的三成分、六階段的創造性問題解決為主，並將其歷程階段整理如表 2-1 所示。其此六階段的解題歷程是非線性的，強調三成分的循環過程，並非每次解題都要用到所有階段，視個人. 35.

(36) 的解題能力和問題難度而定。. 表 2-1. 修訂之三成分六階段的 CPS. 階段一：定位並找出一目標、任務或問題。階段二：發現資料（data finding）：探索問題或工作成分一：了解問題的諸面相，並決定焦點所在。階段三：發現問題並確定之（problem finding、 identification）：發展問題的敘述，並精練而釐清之。階段四：此時要盡可能找出各種點子、他種選擇、成分二：激發點子另種解法，新奇或古怪的都可接受。階段五：找出答案（solution finding）：首先要發展出一套評價標準，並釐清前一階段所提各種點子的成分三：行動的計劃真義，然後使用選定的標準去評估。階段六：運用所選擇的解法：發展特定的行動計劃，同時實踐之。（整理自湯偉君、邱美虹，民 88）. 本研究所謂之創造性問題解決歷程大致上與前者所謂的 CPS 相符，但由於本研究是在科學創意活動中進行，研究者未進行 CPS 教學，也不刻意要求學生要用哪一種解題方式，因此學生可以運用各種可能的解法去解決問題。小組學生的問題解決歷程即是創造性的問題解題歷程，也是研究者欲觀察研究的重點之一。研究者在資料分析過程中部分會採用 CPS 的歷程階段進行比較，以瞭解小組學生的解題情形。. 36.

(37) 第四節科學創意活動. 國內近幾年來重視創造力培育，相關的科學創意活動也如雨後春筍般的出現，且為多數學生及社會人士所接受，並已深入學習者的生活之中。因此藉由科學創意活動以研究學生的創造力是可行的方向。科學創意活動屬於實作的(hand-on)科學探究，需要動手操作以解決問題。由於操作性問題是學生可以親自透過觀察實驗等操作活動找出解答的，因此在操作過程中，不僅形成科學概念，熟練各種科學過程技能，亦可培養出科學態度（鍾聖校，民 88）。以「競賽」方式舉辦的科學趣味活動，重視學生間的相互合作，具有解決生活上真實問題的特色，可以帶給學生趣味性、挑戰性和創造性的感受。此外，科學創意活動提供了學生實現想法和運用知識的機會；透過合作思考與小組學習的教育模式，鼓勵學生動手做科學，並提昇學生創意思考的能力，以培養學童靈活思考、應用科技和解決問題的能力。並藉由交流觀摩學習，達到在校園中將趣味科學競賽活動普遍化的目標。. 一、科學創意競賽的設計內容科學創意競賽的設計必須考慮動手操作、問題任務、科學概念和材料等，以下分別加以說明：（一）動手做：動手做是科學創意競賽活動必要條件。學童透過動腦思考，並利用動手操作以實際製作出學生腦中所想像的作品，是創意思考的具體展現。（二）問題任務：「任務」是在科學創意競賽活動中的問題，學生必須依照競賽規則以製作出符合任務要求的作品。通常任務是一個操作型的產. 37.

(38) 品定義，以發揮產品功能性的敘述。（三）科學概念：科學上的創造必須以科學概念為基礎，才能進一步創造，以設計和製作出合適的產品，才算是階段性解決科學的問題。科學概念主要以科學知識或領域特定知識為主，具有完整的科學性概念知識。（四）材料：材料在科學創意競賽活動中扮演舉足輕重的角色，學生創意受材料提供的影響很大。材料可能是「限定的」、「主辦單位提供的」或是「自由選用的」，有詳細的規定。科學創意競賽的單元活動設計之內容，不外乎包括名稱、問題、作品規定、使用器材、製作規則、競賽方式、評審方法和獎勵等，依競賽問題的性質而有所不同。在舉辦模式方面，綜合國內外的科學競賽活動可從四個向度來看：（一）參賽者：分齡（級）與不分齡（級）。（二）個人或分組：個人賽、團體賽、及混合型。（三）題目：採事先公布、當場公布、混合型。（四）評審：書面或成品評審、現場活動評審、混合型（黃鴻博，民 89）。. 在分組方面，通常採「小組」的方式參與比賽。所謂「三個臭皮匠，勝過一個諸葛亮」，在小組中的成員，如能分工合作、激發創意、群策群力，必能相輔相成，有助於提升組內整體的創造力。. 二、現行科學競賽的特性歸納些科學競賽活動之目的、方式、命題、評審等普遍有以下之特徵與趨勢：（一）教育性：競賽活動舉辦目的、過程安排均強調讓參與者獲得有益的教. 38.

(39) 育經驗，而非單純的競逐名次或經濟目的。（二）趣味性：參賽者透過有趣的活動、遊戲中參與競賽與學習。（三）創造性：評審重視參賽者創意的表現。（四）活用性：競賽命題經常要參賽者透過活用知識解決實際問題來展示能力。（五）重視參賽者之間的團隊合作，鼓勵小隊合作。（六）多樣性：競賽舉辦方式日趨多樣，特定主題、國際性或網路化的競賽活動日益增加。（引自黃鴻博，民 89）. 三、競賽對創造力的影響游詩蒂（民 91）綜合國外學者的研究發現，科學競賽具有以下優點：（一）科學競賽可幫助我們瞭解學生刻板和具創造力的工作表現，也可激勵學生的學習動機與興趣；此外競賽也是發展科學技能的重要因素之一。（二）科學創意競賽以生活中的科學問題為主，與學生可觸及的範圍接近，是引發學習動機和興趣的策略之一。（三）科學創意競賽屬開放性問題，通常沒有固定的解答，因此需要發揮創造力以達到解決問題的目的，於此，可做為探究學生科學創造力發展的方向。 Sternberg & Rubart 綜合一些研究結果，發現「競賽」會形成一些動機或壓力，有些可以促進創造力；但是壓力超過某一種程度以後就會干擾創造力的創作。而它是幫助還是妨礙創造力，要看一個人開始時激發的程度有多高，可視其緊張程度或動機大小而定。(洪蘭譯，1995/民 88)據此，研究者認為在競賽中營造一個快樂的創造環境，可以減輕競賽所帶來的負面效果。例如允許學生可以自由表達的空間、教師常用關愛的方式鼓勵學生、避免因. 39.

(40) 失敗而產生挫折感、在民主的方式下互相尊重和瞭解學生的動機與情緒等，根據個人狀況調整，將可激發學生的創造力，導向正面的競賽活動目的。. 四、實徵性研究國內研究有關科學創意競賽的實徵性研究方面，詹焜能（民 90）認為學童解決開放性問題科學創意競賽會因為擁有的科學知識、處理問題的技術以及對競賽任務的監控而影響，而且此發展需要老師適當的介入。另外，游詩蒂（民 91）曾採用質性研究的方法探討兒童解決科學創造性問題的歷程，發現兒童創作點子來自於：競賽提供的訊息、書籍、網路搜尋、他人意見、組員的經驗、電視媒體、生活中的事物與觀摩等。而影響兒童評估選擇點子與作品構想轉變的原因為：以完成作品參賽為前提、競賽任務的訴求、材料、時間、父母、兒童對創意的認知、製作問題、競賽的觀摩與學習等。. 40.

(41) 第三章. 研究方法與設計. 本研究旨在探討提供範例對學童科學創造性問題解決表現的影響，研究者透過舉辦四場科學創意活動，以某國小六年級一班的八個參賽小組為研究對象，研究設計主要以準實驗研究的方法，但資料收集和分析以質性研究的方法為主，部分採用敘述統計，以分析小組創造性問題解決的表現。本章首節說明研究方法的選取，其次敘寫研究情境、研究對象、研究者角色、研究進度與流程、資料蒐集與分析的方法，以及研究的信效度及研究倫理等節。. 第一節. 研究方法的選取. 在質的研究中，研究者本身即是工具，因此研究者除了需藉由平日的練習以增強研究的能力外，並透過三角校正（triangulation）技術，以多種觀照取向來看待問題，以提高研究的品質與客觀性（吳芝儀、李奉儒譯，1990/民 84）。本研究採準實驗研究設計，但以質性研究方法（qualitative research method）為主進行資料收集和分析，且部分採用統計分析的方式，其性質和選取之理由如下：. （一）準實驗設計當在實驗中，運用完整的受試者團體，而非隨機將受試者分派於實驗處理的設計，謂之準實驗設計（quasi-experimental designs）（王文科，民 82）。本研究的對象是班級的小組學生，無法真正做到實驗研究的隨機抽樣。再者，以準實驗設計的方式，可以協助研究者回答本研究的三個問題，包括：比較「有提供範例」和「沒有提供範例」對小組創造歷程和產品表現的差異、比較不同的提供範例時. 41.

(42) 機對小組創造歷程和產品表現的差異、以及比較「實品範例」和「書面範例」對小組創造歷程和產品表現的差異等，故以準實驗研究設計較為適當。研究設計以分組的方式將全班八個小組分成控制組和實驗組，依某些研究問題因操縱變項不同而再將實驗組分成實驗甲組和實驗乙組；實驗組有提供範例參考，而控制組則沒有。學生通常會以個性相投或相處融洽者自行組隊，對於此一自然形成的情形，研究者在尊重學生的前提下參考其學業成績和先前競賽表現，盡可能予以組間均質化分組（詳細分組方法請參閱第三節）。即使如此，研究者仍無法以評量工具測量此八個小組學生在創造性問題解決的能力達到某種的均質程度，只能假設各小組在實施研究處置前的問題解決能力大致相同，亦即本研究設計的前測均大致相同，以利研究的進行和比較。. （二）質性研究在科學創意活動活動中，學生的創造思考和問題解決是複雜的、非線性的心理歷程，研究者無法預知小組學生的想法或表現為何，若以量化的研究方法進行，可能僅止於表面的探討，較無法深入瞭解「範例」對學生創造歷程和產品表現的影響關係。諸如小組瞭解問題、激發創想、行動的計畫等歷程，以及產品的造型、結構和材料等分析，非以量化研究能夠完全詮釋清楚。因以，本研究以質性研究的方法為主，根據觀察、訪談、作品、和文件等資料進行收集、整理和歸納分析，以深入瞭解學生的創造表現情形，進而回答研究問題。. （三）部分採敘述統計分析本研究的問題之一在探討教師提供範例後小組創造產品的「模仿」與「變通」情形，研究者將小組的參賽產品與範例作品的各部設計進行比較，分為「模仿」. 42.

(43) 和「變通」兩種傾向，僅以敘述統計(descriptive statistics)的方法計算各傾向所佔的數量和百分比，以解釋小組創造產品受範例影響的情形，不採其他推論統計分析。綜合以上研究設計與方法，為回答研究問題，研究者在科學創造性問題解決活動中採取不同的研究設計與分析方法，詳列如表 3-1 所示：. 表 3-1 根據研究問題採取的研究設計與方法研究問題. 實驗設計分析方法. 資料來源. 1.產品的模仿 2.運用範例隱 3.有無提供範 4.不同提供時 5.不同範例類與變通情形含知識的情形例的創造表現機的創造表現型的創造表現. 無敘述統計 ★氣動車滑翔機紙陀螺迴旋鏢. 無質性分析 ★氣動車. 第二節. 控制組實驗甲組. 質性分析 ★滑翔機紙陀螺迴旋鏢. 控制組實驗甲組實驗乙組質性分析 ★紙陀螺滑翔機. 控制組實驗甲組實驗乙組質性分析 ★迴旋鏢. 研究情境. 本研究是在研究者所舉辦的科學創意活動中進行，自九十一年十一月至九十二年四月間共舉辦四場科學創意活動，分別是「氣動車」、「滑翔機」、「紙陀螺」和「迴旋鏢」。其中「氣動車」和「迴旋鏢」活動是配合研究學校舉辦之各年段科學創意活動，時間為期一週，競賽活動在第七天；而「滑翔機」和「紙陀螺」則是研究者在. 43.