問題解決模式融入國小自然與生活科技領域
教學活動--以製作「螞蟻雄兵」為例
蔡濠聰* 賴慶三
國 立 臺 北 教 育 大 學 自 然 科 學 教 育 研 究 所壹、前言
在 現 今 逆 水 行 舟 ， 不 進 則 退 的 時 代 中 ， 為 免 於 被 時 代 洪 流 所 吞 噬 ， 教 育 改 革 的 浪 潮 正 一 波 波 湧 入 ， 在 國 民 中 小 學 九 年 一 貫 課 程 的 基 本 理 念 中 ， 學 生 不 再 只 是 被 動 輸 入 知 識 ， 而 是 主 動 建 構 自 己 的 相 關 概 念 與 後 設 認 知 ， 教 育 必 須 以 學 生 中 心 為 主 體 ， 進 行 有 效 的 教 學 活 動 ， 協 助 學 生 發 展 學 習 ， 以 增 進 知 識 及 培 養 解 決 問 題 的 能 力 ， 教 師 則 是 學 習 過 程 的 引 導 者 並 適 當 安 排 教 學 情 境 和 教 材，如 此 才 是 成 功 的 教 學。 臺 北 縣 政 府 教 育 局 為 引 導 學 生 多 元 智 能，激 發 學 生 創 意 思 維 能 力，在 2009 年 5 月 針 對 北 縣 國 小 六 年 級 學 生 ， 舉 辦 了 第 一 屆 智 慧 小 鐵 人 － 『 螞 蟻 雄 兵 』 科 學 創 作 競 賽 ， 也 因 此 讓 筆 者 有 機 會 接 觸 到 「 中 華 創 意 發 展 協 會 」 中 螞 蟻 雄 兵 的 製 作 ， 在 引 導 學 生 學 習 歷 程 中 ， 筆 者 嘗 試 著 運 用 問 題 解 決 教 學 的 方 式 ， 鼓 勵 學 生 樂 於 發 現 問 題 、 精 於 確 認 問 題 、 勇 於 解 決 問 題 ， 並 透 過 親 自 動 手 做 的 過 程 ， 激 發 學 生 的 學 習 動 機 。 期 望 透 過 本 教 學 活 動 的 設 計 ， 能 結 合 學 生 科 學 原 理 與 生 活 經 驗 ， 讓 學 生 學 會 蒐 集 資 *為 本 文 通 訊 作 者 訊 、 分 析 批 判 、 綜 合 整 理 、 以 及 能 解 釋 說 明 科 學 資 訊 ， 進 一 步 培 養 兒 童 創 造 思 考 與 問 題 解 決 的 能 力 ， 將 之 運 用 於 日 常 生 活 之 中 ， 並 提 供 國 民 小 學 六 年 級 自 然 與 生 活 科 技 教 師 教 學 之 參 考 。貳、問題解決教學模式
問 題 解 決（ problem solving），是 指 個 人 在 面 對 問 題 時 ， 運 用 其 相 關 知 識 技 能 而 達 到 解 決 目 的 的 思 維 活 動 歷 程 ； 學 生 在 於 學 習 活 動 中 ， 經 常 會 產 生 許 多 不 確 定 的 疑 難 問 題 ， 這 些 問 題 中 ， 有 些 可 以 利 用 先 備 知 識 順 利 獲 得 解 決 ， 有 些 問 題 則 需 要 蒐 集 相 關 資 料 並 進 行 積 極 的 思 考 ， 才 能 尋 求 到 答 案 ； 而 在 問 題 索 解 的 歷 程 中 ， 就 可 以 培 養 組 織 能 力 與 高 層 次 的 認 知 發 展 。 因 此 ， 有 人 認 為 ， 學 習 的 過 程 就 是 問 題 解 決 的 過 程 ， 對 於 問 題 解 決 過 程 的 描 述 即 是 對 於 學 習 過 程 的 描 述 ， 解 決 問 題 是 學 習 認 知 的 基 本 形 式 和 最 佳 途 徑 。 問 題 解 決 教 學 就 是 應 用 系 統 化 的 步 驟 ， 指 導 學 生 解 決 問 題 ， 以 增 進 知 識 、 啟 發 思 想 和 應 用 所 學 的 教 學 法 。 其 教 學 目 標 在 透 過 學 習 活 動 ， 引 導 學 生 針 對 問 題 ， 擬 定 各 種 策 略 或 方 法 加 以 解 決 。 綜 觀 認 知 心理 學 中 對 問 題 解 決 模 式 歷 程 提 出 解 釋 的 著 名 學 者 Dewey,Gagne,Polya,Ruggiro… 等 ， 張 春 興 （ 1996） 提 出 可 以 將 問 題 解 決 歷 程 歸 納 為：（ 1）發 現 問 題 存 在（ 2）了 解 問 題 性 質 （ 3） 蒐 集 相 關 訊 息 （ 4） 問 題 索 解 行 動（ 5）事 後 檢 討 評 價。另 外 Treffinger 等 人（ 1994）則 提 出 解 決 問 題 具 體 步 驟 包 括： （ 引 自 王 美 芬、熊 召 弟，2005，p.89～ 90） 一 、 了 解 問 題 ： 此 步 驟 共 包 含 以 下 三 個 階 段 ： (一 ) 察 覺 狀 況 ： 找 出 可 能 具 有 困 難 的 問 題 。 (二 ) 尋 求 資 料 ： 根 據 狀 況 運 用 （ when 、 who、why、what、where、how ）6W 策 略 ， 找 出 相 關 資 料 與 重 要 資 訊 。 (三 ) 發 現 問 題 ： 確 認 所 要 處 理 的 特 定 目 標 或 問 題 。 二 、 產 生 想 法 ： 盡 可 能 想 出 各 種 方 法 、 主 意 ， 最 後 檢 視 選 擇 一 個 較 適 宜 的 方 法 。 三 、 行 動 計 畫 ： 共 分 為 以 下 兩 個 階 段 。 (一 ) 先 找 出 評 鑑 的 基 準 ， 評 選 出 前 一 步 驟 產 生 想 法 中 較 佳 的 方 法 。 (二 ) 根 據 所 選 所 選 的 方 法 ， 設 計 出 可 行 的 行 動 計 畫 。 王 美 芬 、 熊 召 弟 （ 2005） 也 指 出 學 生 不 一 定 要 完 全 照 順 序 進 行 ， 也 不 一 定 要 完 成 執 行 過 所 有 的 階 段 ， 各 階 段 也 不 應 拘 泥 既 定 的 線 性 流 程 或 步 驟 依 序 產 生 ， 只 要 把 握 住 其 基 本 精 神 即 可 ； 張 玉 山 （ 2008） 的 研 究 則 指 出 目 前 國 內 外 現 行 自 然 與 生 活 科 技 教 科 書 中 ， 對 問 題 解 決 活 動 的 安 排 上 步 驟 明 確 ， 有 利 於 教 師 在 教 學 執 行 的 掌 握 ； 但 是 缺 點 則 是 缺 乏 再 設 計 再 製 作 的 歷 程 ， 與 科 技 問 題 解 決 的 真 實 情 況 ， 有 所 差 距 。 綜 合 大 家 的 觀 點 ， 筆 者 認 為 在 問 體 解 決 模 式 教 學 共 有 六 個 階 段 如 圖 一 所 示 包 括 ： 發 現 問 題 、 了 解 和 釐 清 問 題 、 提 出 想 法 與 策 略 、 執 行 計 畫 、 驗 證 成 果 與 檢 討 、 再 計 畫 再 製 作 ， 而 此 六 階 段 之 間 並 不 一 定 需 要 完 全 按 照 順 序 來 進 行 。 圖 一 ： 綜 合 學 者 觀 點 整 理 之 問 題 解 決 模 式 教 學 階 段
參、『螞蟻雄兵』教學設計
本 教 學 活 動 設 計 乃 是 以 問 題 解 決 模 式 進 行 製 作 『 螞 蟻 雄 兵 』 教 學 ， 期 望 學 生 能 動 手 做 、 動 腦 想 科 學 ， 透 過 反 覆 的 發 現 問 題 、 確 定 問 題 、 解 決 問 題 、 與 再 設 計 再 製 作 的 歷 程 中 ， 培 養 學 生 創 造 思 考 與 問 題 解 決 的 能 力 。 發 現 問 題 了 解 和 釐 清 問 提 出 想 法 與 策 執 行 計 畫 驗 證 成 果 與 檢 討 再 計 畫 再 製 作一 、 活 動 名 稱 ： 製 作 『 螞 蟻 雄 兵 』 二 、 教 學 對 象 ： 國 小 六 年 級 學 生 三 、 教 學 活 動 目 標 ： (一 ) 透 過 實 際 操 作 並 結 合 國 小 高 年 級 自 然 與 生 活 科 技 課 程 所 學 的 施 力 工 具 原 理 ， 讓 學 生 能 更 認 識 、 活 用 生 活 中 的 工 具 。 (二 ) 運 用 問 題 解 決 策 略 ， 從 不 斷 的 發 現 問 題 、 小 組 討 論 到 解 決 問 題 的 過 程 ， 讓 學 生 能 習 慣 針 對 問 題 ， 運 用 相 關 科 學 原 理 提 出 解 決 策 略 。 (三 ) 由 實 際 動 手 執 行 問 題 探 究 的 活 動 中 ， 培 養 學 生 科 學 過 程 技 能 能 力 。 (四 ) 藉 由 作 品 競 賽 吸 引 學 生 學 習 興 趣 ， 以 激 發 學 生 探 究 精 神 態 度 。 (五 ) 利 用 小 組 共 同 創 作 製 作 ， 促 進 小 組 間 分 工 、 互 助 的 學 習 態 度 。 四 、 教 學 設 備 與 材 料 （ 參 見 附 錄 ） 五 、 教 學 能 力 指 標 與 教 學 活 動 設 計 （ 參 見 附 錄 ） 六 、 評 量 與 競 賽 方 法 ( 一 ) 實 作 評 量 ： 教 師 可 於 教 學 活 動 過 程 中 ， 參 考 （ 表 一 ） 所 列 之 項 目 準 則 檢 核 表 ， 以 利 進 行 教 學 實 作 評 量 ： 表 一 、 檢 核 表 評 量 項 目 評 量 得 分 評 量 基 準 3 分 能 靈 活 且 熟 練 的 配 合 所 需 使 用 相 關 工 具 2 分 能 選 擇 所 需 工 具 ， 但 使 用 方 法 不 正 確 使 用 日 常 生 活 工 具 （ 線 鋸 、 熱 熔 槍 、 鐵 鎚 、 鉗 子 … 等 ） 能 力 1 分 無 法 判 斷 選 擇 所 需 應 用 的 生 活 工 具 3 分 能 積 極 找 出 相 關 問 題 並 蒐 集 相 關 資 料 2 分 能 找 出 相 關 問 題 但 資 料 蒐 集 不 足 釐 清 製 作 螞 蟻 雄 兵 相 關 問 題 與 資 料 蒐 集 能 力 1 分 未 能 找 出 問 題 或 資 料 蒐 集 與 問 題 無 關 3 分 能 完 全 呈 現 因 應 問 題 所 進 行 的 設 計 與 創 意 2 分 能 大 致 呈 現 因 應 問 題 所 進 行 的 設 計 與 創 意 小 組 螞 蟻 雄 兵 設 計 圖 1 分 未 能 呈 現 因 應 問 題 所 進 行 的 設 計 、 缺 創 意 3 分 能 積 極 聆 聽 他 組 發 表 與 充 分 參 與 討 論 2 分 能 聆 聽 他 組 發 表 與 參 與 討 論 聆 聽 他 組 發 表 與 參 與 討 論 的 態 度 1 分 未 能 聆 聽 他 組 發 表 與 參 與 討 論 3 分 能 充 分 發 揮 小 組 合 作 精 神 ， 分 工 完 成 作 品 2 分 能 有 小 組 合 作 氣 氛 ， 共 同 完 成 作 品 小 組 成 員 分 工 合 作 態 度 1 分 小 組 未 能 合 作 ， 作 品 僅 由 部 分 組 員 製 作 3 分 操 作 方 法 正 確 ， 且 操 作 過 程 流 暢 2 分 操 作 方 法 正 確 ， 但 操 作 過 程 不 流 暢 實 際 操 作 作 品 的 能 力 1 分 操 作 方 法 錯 誤 3 分 能 正 確 省 思 出 問 題 所 在 ， 積 極 重 新 再 設 計 2 分 能 找 出 相 關 問 題 ， 未 能 再 設 計 與 再 製 作 作 品 競 賽 完 後 ， 進 行 檢 討 評 價 與 再 設 計 、 再 製 作 的 過 程 1 分 省 思 的 問 題 與 實 際 狀 況 不 符 ， 未 能 再 設 計 總 計 得 分 數
(二 ) 螞 蟻 雄 兵 體 能 競 賽 ： （ 主 要 依 據 臺 北 縣 智 慧 小 鐵 人 競 賽 辦 法 模 式 ） 1. 直 線 競 速 賽 ： (1) 直 線 競 速 場 地 圖 （ 如 下 圖 二 ） (2) 場 地 材 質 ： 場 地 為 麗 光 板 板 面 。 (3) 競 賽 方 式：採 用 計 時 的 方 式，計 算 出 螞 蟻 雄 兵 由 起 跑 線 到 終 點 線 所 花 的 時 間 ， 若 是 60 秒 內 無 法 跑 完 全 程 則 採 用 其 與 起 跑 線 的 距 離 作 為 競 賽 成 績（ 開 始 及 結 束 皆 以 作 品 前 端 為 基 準 ） 。 2. 繞 圈 賽 ： (1) 計 時 競 速 場 地 圖 以 繞 Ｃ Ｄ 布 丁 盒 為 主；直 徑 約 12.5 公 分，高 10 公 分 （ 如 下 圖 三 ） 。 (2) 場 地 材 質 ： 場 地 為 麗 光 板 板 面 。 (3) 計 分 方 式 以 布 丁 桶 為 圓 心 劃 分 成 四 等 分 ， 於 競 賽 時 間 內 （ 60 秒 ） 螞 蟻 雄 兵 同 方 向 轉 至 下 一 區，依 此 類 推，計 算 出 於 時 間 結 束 或 螞 蟻 雄 兵 出 界 時 之 總 繞 圈 數 。 圖 二：直 線 競 速 場 地 圖。（ 圖 片 來 源：臺 北 縣 智 慧 小 鐵 人 競 賽 辦 法 、 中 華 創 意 發 展 協 會 ） 圖 三：繞 圈 賽 場 地 圖。（ 圖 片 來 源：臺 北 縣 智 慧 小 鐵 人 競 賽 辦 法 、 中 華 創 意 發 展 協 會 ） 起 跑 線
肆、學生學習回饋與心得建議
一、透過教師的省思札記與學生的學
習過程記錄，茲將學生的學習歷
程與回饋歸納為下列幾點：
(一 ) 在 整 個 教 學 活 動 中 ， 可 以 感 受 到 學 生 充 滿 濃 厚 的 學 習 興 趣 ， 就 算 製 作 過 程 中 遇 到 問 題 ， 也 能 團 隊 合 作 激 盪 思 考 共 同 解 決 ， 而 在 最 後 動 手 完 成 屬 於 自 己 的 作 品 時 ， 臉 上 洋 溢 著 喜 悅 是 充 滿 成 就 感 的 ！ (二 ) 學 生 在 動 手 做 的 過 程 中 ， 能 連 結 到 課 堂 中 所 學 到 的 科 學 知 識 ， 例 如 當 在 動 手 使 用 工 具 時 ， 就 有 學 生 聯 想 到 六 年 級 所 學 的 自 然 與 生 活 科 技 --巧 妙 的 施 力 工 具 課 程 ， 這 讓 學 生 對 槓 桿 原 理 有 更 深 層 的 認 識 與 應 用 。 (三 ) 在 遇 到 組 裝 電 池 與 兩 個 動 力 系 統 （ 馬 達 ） 的 問 題 時 ， 有 些 組 別 能 連 結 自 然 與 生 活 科 技 --電 路 DIY 的 課 程 ， 直 接 進 行 馬 達 並 聯 的 方 式 組 裝 ， 而 有 些 組 別 則 是 透 過 實 際 嘗 試 測 試 ， 找 出 最 佳 的 電 路 連 接 方 式 。 (四 ) 當 學 生 觀 察 瞭 解 不 同 材 料 （ 密 集 板 、 金 屬 、 塑 膠 、 紙 類 ） 的 性 質 特 徵 ， 就 能 加 強 對 材 料 的 認 識 與 材 料 的 處 理 。 例 如 ： 遇 到 沒 有 塑 膠 板 材 料 製 做 螞 蟻 雄 兵 車 胎 的 問 題 ， 學 生 便 嘗 試 改 以 硬 紙 板 與 瓦 楞 紙 取 代 該 材 料 解 決 問 題 。 (五 ) 透 過 再 設 計 與 再 製 作 的 過 程 ， 學 生 能 體 會 到 科 學 設 計 的 想 像 空 間 與 發 現 之 旅 的 科 技 趣 味 ， 尤 其 是 挑 戰 衛 冕 者 螞 蟻 成 功 後 ， 對 學 生 自 信 心 與 彼 此 良 性 競 爭 上 有 相 當 正 向 的 幫 助 。二、作品分享：
圖 四 ： 為 基 本 型 之 螞 蟻 雄 兵 ， 教 師 可 於 教 學 前 先 行 製 作 ， 提 供 學 生 觀 察 ， 藉 由 學 生 指 認 出 該 產 品 的 重 要 組 成 部 位 及 其 功 能 後，引 導 其 激 盪 思 考 問 題 。 圖 五 ： 粗 腳 丫 版 螞 蟻 雄 兵 ， 為 增 強 摩 擦 力 學 生 將 腳 部 冰 棒 棍 數 量 增 加 、 加 厚 ， 並 套 上 止 滑 墊 ； 優 點 是 能 增 加 穩 定 性 ， 但 在 速 度 上 較 無 顯 著 進 步 。三 、 在 進 行 本 教 學 活 動 後 有 幾 點 心
得建議，提供大家參考：
(一 ) 在 學 生 動 手 製 作 螞 蟻 雄 兵 的 過 程 中 會 不 斷 衍 生 新 的 問 題 ， 教 師 應 該 引 導 學 生 運 用 科 學 方 法 解 決 問 題 ， 此 外 在 解 決 問 題 的 過 程 中 ， 更 可 以 彼 此 腦 力 激 盪 發 展 出 許 多 學 生 創 意 的 巧 思 。 (二 ) 在 整 個 活 動 的 流 程 之 中 ， 教 師 應 留 意 各 組 組 內 分 工 合 作 的 情 形 （ 避 免 出 現 少 數 學 生 無 事 可 做 的 現 象 ）、 學 生 的 回 饋 與 反 應 、 參 與 討 論 的 程 度 、 製 作 過 程 的 困 難 與 問 題 解 決 策 略 … 等 ， 並 適 時 給 予 引 導 與 鼓 勵 。 (三 ) 很 多 手 動 工 具 例 如 ： 手 工 鋸 、 手 搖 鑽 、 尖 嘴 鉗 、 鐵 鎚 … 等 ， 是 學 生 第 一 次 動 手 使 用 ， 教 師 應 該 注 意 學 生 是 否 能 正 確 使 用 ， 並 注 意 安 全 問 題 ； 此 外 也 要 提 醒 學 生 鑽 孔 時 應 使 用 防 鑽 板 ， 避 免 工 作 桌 受 損 。 (四 ) 學 生 在 使 用 熱 融 槍 時 ， 很 容 易 擠 出 過 多 的 熱 融 膠 以 及 亂 玩 亂 黏 的 情 形 造 成 浪 費 ， 建 議 將 所 有 熱 融 槍 固 定 在 一 個 工 作 桌 上 使 用 ， 並 隨 時 提 醒 與 注 意 安 全 （ 熱 融 槍 頭 燙 傷 ）， 也 可 藉 機 培 養 學 生 良 好 的 工 作 習 慣 。 (五 ) 在 完 成 馬 達 與 齒 輪 的 動 力 組 合 後 ， 學 生 很 容 易 在 還 沒 加 潤 滑 油 之 前 就 一 直 測 試 讓 馬 達 轉 動 ， 結 果 將 容 易 造 成 齒 輪 組 之 間 磨 損 （ 尤 其 是 大 齒 輪 ）， 導 致 螞 蟻 雄 兵 失 去 機 能 的 情 形 。 (六 ) 教 師 應 該 盡 可 能 營 造 輕 便 而 不 隨 便 ， 輕 鬆 而 不 放 鬆 的 教 學 情 境 ， 讓 學 生 能 擁 有 更 多 空 間 進 行 有 趣 、 活 潑 的 互 動 方 式 ， 體 驗 手 腦 並 用 的 樂 趣 ， 激 發 學 生 的 創 意 。 (七 ) 將 衛 冕 者 螞 蟻 雄 兵 成 績 公 告 並 賜 給 圖 六 ： 車 輪 版 螞 蟻 雄 兵， 學 生 利 用 塑 膠 板 將 腳 部 製 作 成 輪 狀，讓 該 產 品 在 繞 圈 賽 時 穩 定 性 加 強 許 多，在 直 線 前 進 的 速 度 上 也 能 具 有 優 勢 。 圖 七 ： 學 生 再 計 畫 再 製 作 之 車 輪 版 螞 蟻 雄 兵 ， 利 用 瓦 楞 紙 製 作 車 輪 ， 並 在 外 圍 套 上 止 滑 墊 ， 更 加 增 強 抓 地 力 與 穩 定 性 效 果 ， 為 速 度 最 快 且 繞 圈 數 最 多 的 冠 軍 螞 蟻 雄 兵 。衛 冕 者 螞 蟻 寶 座 ， 可 以 刺 激 其 他 組 別 挑 戰 的 動 機 ， 增 強 再 思 考 、 再 設 計 以 及 再 創 作 的 動 力 ！
伍、結語
面 對 全 球 化 、 科 技 化 、 知 識 經 濟 化 高 度 發 展 的 二 十 一 世 紀 ， 個 人 思 考 與 尋 找 所 需 知 識 能 力 是 相 當 重 要 的 ， 而 我 國 學 生 目 前 尚 不 習 慣 主 動 思 考 解 決 問 題 ， 喜 歡 等 著 教 師 提 供 答 案 ； 相 信 藉 由 問 題 解 決 模 式 的 自 然 與 生 活 科 技 領 域 教 學 ， 讓 學 生 從 構 想 設 計 到 動 手 完 成 自 己 作 品 之 間 ， 經 歷 許 多 發 現 問 題 、 蒐 集 資 料 、 建 構 解 題 策 略 到 解 決 問 題 的 重 複 歷 程 ， 將 有 助 於 學 生 瞭 解 事 物 、 尋 找 資 料 、 產 生 意 義 連 結 與 建 立 個 人 後 設 認 知 的 能 力 ， 進 而 培 養 激 發 出 對 事 物 思 考 與 問 題 解 決 的 能 力 ， 期 望 呈 現 這 份 教 學 內 容 ， 分 享 給 國 小 自 然 與 生 活 科 技 教 師 應 用 參 考 ， 大 家 共 勉 為 科 學 教 育 共 同 努 力 ！陸、參考文獻
張 春 興 （ 1996）。 教 育 心 理 學 。 台 北 ： 東 華 書 局 。 王 美 芬、熊 召 弟 (2005) 。國 小 階 段 自 然 與 生 活 科 技 教 材 教 法 。 台 北 ： 心 理 出 版 社 。 張 玉 山 （ 2008）。 科 技 問 題 解 決 的 教 材 設 計 — 功 能 導 向 模 式 的 應 用 。 教 科 書 研 究 ， 1（ 1）， 頁 83-103。 中 華 創 意 發 展 協 會（ 2009）。全 國 青 少 年 科 技 創 作 競 賽 ， 取 自 ： http://www. ccda.org.tw/sing_up/pt/index.htm。 吳 文 良（ 2009）。台 北 縣 第 1 屆 國 小 智 慧 小 鐵 人 決 賽 。 2009 年 5 月 16 日 ， 取 自 http://video.udn.com/video/Item /ItemPage.do?sno=3-2B4-23343-2F 3-2B3-2F3-2F4-233-2F313-2B3d4-2 33-2B-21-3D#。柒、附錄
一、教學設備與材料
(一 ) 教 學 設 備 ： 鐵 鎚 、 熱 熔 槍 、 熱 熔 膠 、 尖 嘴 鉗 、 撥 線 鉗 、 手 搖 鑽 、 鑽 頭 、 手 工 鋸 、 剪 刀 、 潤 滑 油 、 防 鑽 板 、 直 尺 。 (二 ) 教 學 材 料 ： 齒 輪 組 （ 大 齒 輪 、 平 齒 輪 、 偏 心 輪 、 蝸 桿 、 減 速 齒 輪 ） 齒 輪 蓋 、 馬 達 、 平 齒 輪、螺 絲、螺 帽、電 池 盒、冰 棒 棍（ 長 11.4cm 寬 1cm）、長 軸 （ 10cm）ψ 2.5mm、 電 線 組 30cm、 密 集 板 15cm *21cm、 止 滑 墊 。二、教學能力指標與教學活動設計
螞 蟻 雄 兵 製 作 教 學 之 相 關 能 力 指 標 1-3-1-1 能 依 規 劃 的 實 驗 步 驟 來 實 驗 操 作 。 1-3-3-1 實 驗 時 確 認 相 關 的 變 因 ， 做 操 控 運 作 。 1-3-4-4 由 實 驗 的 結 果 獲 得 研 判 的 論 點 。 1-3-5-4 願 意 與 同 儕 相 互 溝 通 ， 共 享 活 動 的 樂 趣 。1-3-5-5 傾 聽 別 人 的 報 告 ， 並 做 適 當 的 回 應 。 2-3-1-1 提 出 問 題 、 研 商 處 理 問 題 的 策 略 、「 學 習 」 操 控 變 因 、 觀 察 事 象 的 變 化 並 推 測 可 能 的 因 果 關 係 。 2-3-5-4 藉 由 簡 單 機 械 的 運 用 知 道 力 可 由 槓 桿、皮 帶、齒 輪、流 體（ 壓 力 ）等 方 法 來 傳 動 。 3-3-0-3 發 現 運 用 科 學 知 識 來 作 推 論 ， 可 推 測 一 些 事 並 獲 得 證 實 。 3-3-0-5 察 覺 有 時 實 驗 情 況 雖 然 相 同，也 可 能 因 存 在 著 未 能 控 制 的 因 素 之 影 響，使 得 產 生 的 結 果 有 差 異 。 4-3-1-2 瞭 解 機 具 、 材 料 、 能 源 。 5-3-1-3 相 信 現 象 的 變 化 有 其 原 因 ， 要 獲 得 什 麼 結 果 ， 需 營 造 什 麼 變 因 。 6-3-2-1 察 覺 不 同 的 辦 法 ， 常 也 能 做 出 相 同 的 結 果 。 6-3-2-3 面 對 問 題 時 ， 能 做 多 方 思 考 ， 提 出 解 決 方 法 。 6-3-3-1 能 規 劃 、 組 織 探 討 的 活 動 。 7-3-0-1 察 覺 許 多 巧 妙 的 工 具 常 是 簡 單 科 學 原 理 的 應 用 。 7-3-0-2 把 學 習 到 的 科 學 知 識 和 技 能 應 用 於 生 活 中 。 教 學 主 題 問 題 解 決 模 式 階 段 教 學 活 動 教 學 時 間 好 用 的 生 活 工 具 發 現 工 具 使 用 上 的 問 題 釐 清 工 具 使 用 原 理 問 題 提 出 想 法 1、 教 師 展 示 各 種 不 同 的 工 具，分 別 介 紹 這 些 工 具 的 使 用 方 法，以 及 使 用 過 程 中 需 要 注 意 的 地 方 。 2、 請 小 組 共 同 思 考 這 些 工 具 使 用 的 時 機 與 特 性 ， 以 及 它 們 所 分 別 運 用 的 科 學 原 理 。 （ 結 合 六 下 -巧 妙 的 施 力 工 具 單 元 ） 3、 討 論 結 果 與 發 表 。 10 分 15 分 15 分 螞 蟻 雄 兵 製 作 教 學 發 現製 作 螞 蟻 雄 兵 組 成 部 位 問 題 了 解和 釐 清 功 能 性 問 題 提 出改 造 的 想 法 與 策 略 1、 運 用 教 學 簡 報，進 行『 螞 蟻 雄 兵 』各 部 位 製 作 方 式 教 學 ：（ 教 師 可 事 先 製 作 一 台 基 本 型 之 螞 蟻 雄 兵 展 示，基 本 型 之 螞 蟻 雄 兵 可 參 考 中 華 創 意 發 展 協 會 網 站，有 詳 細 的 說 明 與 介 紹 。 http://www.ccda.org.tw/sing_up/pt/index.h tm） 齒 輪組 組 合 15 分
馬 達組 組 合 身 體結 構 製 作 腳 部製 作 三 節身 體 連 結 與腳 部 連 結 電 池座 、 齒 輪 組與 身 體 連 結 電 池與 馬 達 之 動力 系 統 連 結 2、 說 明『 螞 蟻 雄 兵 』評 量 競 賽 方 式：直 線 競 速 、 繞 圈 賽 。 3、 請 小 組 進 行 腦 力 激 盪 思 考 問 題 ： 螞 蟻雄 兵 的 構 造中 ， 有 哪 些地 方 是 可 以 進 行 改 造 的 呢 ？ 如 何改 造 可 以 讓牠 跑 得 速 度更 快 呢 ？ （ 針 對 直 線 競 速 ） 如 何改 造 可 以 讓牠 更 穩 定 呢？ （ 針 對 繞 圈 賽 ） 4、 請 各 組 分 享 結 果 與 看 法 。 5、 討 論 大 家 發 現 到 的 困 難 問 題 。 6、 請 學 生 利 用 圖 書 館 或 上 網 的 方 式 蒐 集 相 關 資 料 ， 於 下 次 上 課 分 享 。 5 分 20 分 25 分 10 分 5 分 設 計 螞 蟻 雄 兵 了 解和 釐 清 各 組 製 作 上 的 問 題 根 據各 組 遭 遇 的 問 題 提 出 各 種 想 法 與 策 略 1、 小 組 探 討 所 蒐 集 到 的 --製 作 螞 蟻 雄 兵 確 切 問 題（ 例 如：腳 部 長 短 與 數 目 影 響、身 體 大 小 影 響、電 路 連 接 方 式、造 型 … 等 ）的 相 關 資 料 。 2、 鼓 勵 學 生 勇 於 嘗 試 創 新 及 修 改 。 3、 根 據 小 組 討 論 決 定 出 適 合 的 設 計 與 組 合。 4、 根 據 小 組 想 法 畫 出 各 組 的 --我 的 『 螞 蟻 雄 兵 』 設 計 圖 。 5、 請 學 生 自 行 依 照 專 長 與 興 趣，進 行 工 作 分 配 。 10 分 5 分 5 分 15 分 5 分
動 手 打 造 我 的 螞 蟻 雄 兵 執 行計 畫（ 在 執 行 的 過 程 中 不 斷 地 發 現 問 題、釐 清 問 題、提 出 想 法 與 策 略、執 行 、 驗 證 成 果 ） 1、 依 據 各 組 的 設 計 圖，請 學 生 們 以 小 組 分 工 合 作 的 方 式 ， 實 際 動 手 製 作 螞 蟻 雄 兵 。 製 作過 程 中 衍 生的 問 題 （ 例如 ： 齒 輪 安 裝、腳 卡 住 身 體、身 體 連 接、電 路 安 裝 ）， 試 著 讓 學 生 自 行 想 辦 法 解 決 ， 並 將 它 記 錄 下 來 。 2、 各 組 完 成 進 行 性 能 測 試：如 果 無 法 行 進 或 性 能 不 穩 ， 請 小 組 學 生 檢 查 、 嘗 試 修 正 ， 再 測 試 ， 找 出 問 題 的 關 鍵 點 與 解 決 辦 法 。 3、 透 過 記 錄 進 行 問 題 回 顧：請 小 組 發 表 記 錄 中 所 遇 到 的 問 題、所 應 用 的 解 決 策 略 以 及 是 否 有 成 功 解 決 問 題 。 90 分 20 分 10 分 螞 蟻 體 能 大 競 賽 驗 證成 果 並 藉 由 觀 察 其 他 組 螞 蟻 競 賽 過 程 進 行 檢 討 1、 於 講 台 上 呈 現 各 組 所 製 作 之 『 螞 蟻 雄 兵 』 成 品 。 2、 進 行 直 線 競 速 賽 ， 記 錄 時 間 。 3、 進 行 繞 圈 賽 ， 記 錄 圈 數 。 4、 公 布 競 賽 成 績 與 名 次 ， 頒 發 獎 勵 。 5、 請 小 組 討 論 各 隻 參 賽 螞 蟻 雄 兵，有 哪 些 優 缺 點 呢 ？ 3 分 15 分 15 分 2 分 5 分 最 強 之 螞 蟻 ， 等 你 來 挑 戰 ！ 驗 證成 果 與 檢 討 根 據發 現 的 想 法 進 行 再 計 畫 再 製 作 1、 公 告 最 強 螞 蟻 之 競 賽 記 錄 。 2、 根 據 上 次 競 賽，是 否 發 現 自 己 原 本 設 計 有 哪 些 需 要 修 改 的 地 方 呢 ？ 3、 請 小 組 重 新 再 思 考、再 設 計、再 製 作 新 的 『 螞 蟻 雄 兵 』， 挑 戰 最 強 之 螞 蟻 。 4、 挑 戰 成 功 ， 破 紀 錄 即 給 予 獎 勵 。
