運用專題為基礎之教學與學習以激發國小三年級 運用專題為基礎之教學與學習以激發國小三年級 運用專題為基礎之教學與學習以激發國小三年級 運用專題為基礎之教學與學習以激發國小三年級 資優生科學創造力之行動研究 資優生科學創造力之行動研究 資優生科學創造力之行動研究 資優生科學創造力之行動研究 摘要
本研究旨在運用「專題為基礎之教學與學習」方法(Project-Based Instruction and Learning，以下簡稱為 PBIL) ，以本校遴選的 10 名國小三年級數理資賦優異學生為研究 對象，探究其參與「生活中的交通工具」研究專題的 PBIL 活動時之科學創意表現；並 從行動研究的過程，省思對資優生進行 PBIL 教學的優、缺點。學生在進行四個 PBIL 活 動後，設計完成四項交通工具的科學創意作品，透過測試、競賽和觀摩，激發學生的研 究興趣和科學創造力。以上課活動的錄影和錄音、學生訪談資料、學習單以及專題活動 學習問卷等相關資料，分析與瞭解學生的學習歷程；以同儕教師的意見以及研究者的札 記省思，探討解決以專題為基礎之教學與學習活動所遭遇的問題。 本研究的重要結果如下： 一、實施 PBIL 科學創意課程，資優生對學習主題充滿興趣，學會與他人合作設計製作 並分享成果，完成的作品相當有創意，學習成效良好。 二、由於資優生的個人特質不同，其創意思考亦有差異，可惜在小組進行 PBIL 活動時， 並未事先指定專人負責蒐集資料，學生因太專注於活動，教師難以瞭解學生在小組 活動中的創意思考表現。 三、PBIL 方法對於國小資優生科學創造力的課程設計具有極大的可性行。根據行動研究 的反思，特提出下列建議供有意運用 PBIL 激發資優學生科學創意的教師參考： (一) 從激發學生熱情參與的學習興趣著手，充分瞭解資負優異學生的特質和興趣後，再 妥善選擇每位學生都感興趣的主題。 (二) 有效實施 PBIL 活動各階段應注意的要點： 1、 準備階段：教師應充分準備與主題有密切相關的資料，並提供學生學習單，以利 學生紀錄小組討論的內容和結果。 2、 規劃階段：教師應著重主題的實驗設計和討論，縮短學生從操作玩具尋找影響其 運動變因的時間。 3、 實作階段：當學生意見分歧時，教師應適時提供合宜的材料或介入指導，以增進 學生作品的創意，進而增進其學習效果。 4、 評鑑與回饋階段：作品的競賽因受場地限制而影響成績，教師事前應妥為規劃並 進行測試，儘量消除無關的外在因素。
An Action Research on Fostering Elementary Talented Pupils’ Scientific Creativity By The Project-Based Instruction And Learning
ABSTRACT
This study was mainly aimed at investigating elementary pupils’ scientific creativity demonstrated in the process of a project-based teaching and learning (PBIL). Ten talented pupils in science and math were selected as the sample and then engaged in the lesson unit of “The transportation vehicles in daily life” designed according to the PBIL strategy. During each of four PBIL activities, pupils were required to design and complete their own products which were field-tested, driven for competition and observed in depth. Data was collected by video-taping classroom teaching and learning process, interviewing with each pupil, marking pupils’ worksheet as well as surveying pupils’ PBIL experiences. In order for the researcher to get most out of this piece of action research, personal teaching journals and peer teachers’ opinions were examined to reflect any possible difficulties encountered in the PBIL strategy. The main findings of this study can be summarized as follows:
A. The PBIL strategy was good for fostering elementary talented pupils’ scientific creativity because they tended to be highly motivated and engaged in product designing, producing and field-testing.
B. Because creativity in science was quite individualistic, no specific pupil had been assigned to record detailed interactions and talks in small group discussions so that the researcher was unable to detect each pupil’s creative ideas.
C. Based on this action research, it appeared that the PBIL strategy can be feasible in promoting the scientific creativity of elementary talented pupils.
It is recommended that science teachers pay attention to the following suggestions if they are interested in adopting the PBIL strategy:
A. To get pupils involved actively in project-based learning, teachers have to fully understand personal traits and interest of each pupil and then select proper topics.
B. Key factors for successful project-based teaching in different stages:
(a) In the Preparation Stage, teachers should collect comprehensive and sufficient materials regarding that particular topic for pupils’ reference. In addition, worksheets can be given to record all details of group discussions.
finding out possibly related dependent variables.
(c) In the Production Stage, to foster pupils’ creative ideas and promote learning outcomes, teachers should provide proper materials or even intervene to well guide pupils once their ideas have become too diversified to be specified.
(d) As regards the Evaluation and Feedback Stage, teachers should organize the playground well in advance for field-testing in order to eliminate any unnecessary external interference.
目 錄
第一章 第一章 第一章 第一章 緒論 緒論緒論 緒論 ………...………1 第一節 研究動機與目的………1 第二節 研究問題………3 第三節 名詞釋義………4 第四節 研究範圍與限制………4 第二章 第二章 第二章 第二章 文獻探討 文獻探討文獻探討………..………7 文獻探討 第一節 以專題為基礎之教學與學習 (PBIL)理論………7 第二節 資優教育相關理論………..……..…17 第三節 科學創造力相關理論………..……..…20 第三章 第三章 第三章 第三章 研究方法研究方法研究方法………..….………25 研究方法 第一節 研究對象的選取……….…25 第二節 研究者的角色和研究情境……….………27 第三節 PBIL 的教學及研究流程………....28 第四節 資料的蒐集與分析……….……32 第五節 試探性研究結果與專題內容的選訂………..…..…34 第四章 第四章 第四章 第四章 研究歷程與討論研究歷程與討論研究歷程與討論……….……..…41 研究歷程與討論 第一節 主題一「氣球動力車」教學與學習的歷程和省思………...…41 第二節 主題二「創意紙飛機」教學與學習的歷程和省思………….…..…62 第三節 主題三「不沈的鐵達尼號」教學與學習的歷程和省思….……..…82 第四節 主題四「水上坦克」教學與學習的歷程和省思………..…100 第五節 綜合討論與分析 ………..………..………113 第五章 第五章 第五章 第五章 結論與建議結論與建議結論與建議………...………133 結論與建議 第一節 結論………...…133 第二節 建議………...……137 參考文獻 參考文獻 參考文獻 參考文獻……….………140 一、中文部分………..………140 二、英文部分………..………143表 次
表 2-1-1 PBIL 相關的研究……….………13 表 3-1-1 參與研究學生所屬班級表……….…….…26 表 3-1-2 參與研究學生資料表……….…….…………26 表 3-1-3 協同研究者的相關資料……….….…27 表 3-2-1 研究者的角色定位………..……27 表 3-3-1 研究步驟及進度……….….…32 表 3-4-1 課程表……….….……33 表 3-4-2 質性資料編碼表……….….……34 表 3-5-1 學生小組分配表……….…….…35 表 3-5-2 研究主題活動課程表………..……40 表 4-1-1 「氣球動力車」專題活動學習問卷分項統計表(一)………….….……43 表 4-1-2 「氣球動力車」專題活動學習問卷分項統計表(二)………..……45 表 4-1-3 各組的「氣球動力車」設計分析比較表……….….…48 表 4-1-4 第一組「氣球動力車」的修正情形與創造力表現……….…..……51 表 4-1-5 第一組「氣球動力車」設計圖和完成品之對照表………52 表 4-1-6 第二組「氣球動力車」的修正情形與創造力表現………53 表 4-1-7 第二組「氣球動力車」設計圖和完成品之對照表………54 表 4-1-8 第三組「氣球動力車」的修正情形與創造力表現………55 表 4-1-9 第三組「氣球動力車」 設計圖和完成品之對照表………56 表 4-1-10「氣球動力車」教師的評分統計表………57 表 4-1-11「氣球動力車」距離競賽成績表………58 表 4-1-12 學生主題一「氣球動力車」學習成果整理………58 表 4-1-13「氣球動力車」教師評分一致性分析表………60 表 4-2-1 各組對空中交通工具特色的觀察………..…………63表 4-2-2 各組對飛行玩具的觀察結果………..…64 表 4-2-3 「創意紙飛機」設計圖學生表現一覽表………..…69 表 4-2-4 第一組學生 G1S6「創意紙飛機」的修正情形與創造力表現………..…72 表 4-2-5 第一組學生 G1S7「創意紙飛機」的修正情形與創造力表現………73 表 4-2-6 第二組學生 G2S10「創意紙飛機」的修正情形與創造力表現………74 表 4-2-7 第三組學生 G3S3「創意紙飛機」的修正情形與創造力表現………75 表 4-2-8「創意紙飛機」教師評分統計表………77 表 4-2-9 「創意紙飛機」競賽成績表………78 表 4-2-10 學生在主題二「創意紙飛機」學習討論的意表現整理………79 表 4-3-1 各組對水上交通工具問題的觀察和討論………..…82 表 4-3-2 各組的「不沈的鐵達尼號」設計分析比較表………86 表 4-3-3 第一組「不沈的鐵達尼號」設計圖和完成品之對照表………90 表 4-3-4 第二組「不沈的鐵達尼號」設計圖和完成品之對照表………92 表 4-3-5 第三組「不沈的鐵達尼號」設計圖和完成品之對照表………94 表 4-3-6 「不沈的鐵達尼號」教師評分統計表………95 表 4-3-7 各組「不沈的鐵達尼號」載重競賽成績表………95 表 4-3-8 學生主題三「不沈的鐵達尼號」學習成果整理………96 表 4-4-1 「水上坦克」專題活動學習問卷分項統計表………101 表 4-4-2 各組的「水上坦克」設計分析比較表………104 表 4-4-3 第一組「水上坦克」的修正情形與創造力表現………106 表 4-4-4 第二組「水上坦克」的修正情形與創造力表現………107 表 4-4-5 第三組「水上坦克」的修正情形與創造力表現………108 表 4-4-6 各組的「水上坦克」完成品分析比較表………108 表 4-4-7「水上坦克」教師評分統計表………109
表 4-5-2 學生 G1S4 在各主題的創造力表現………122 表 4-5-3 學生 G1S6 在各主題的創造力表現………124 表 4-5-4 學生 G1S7 在各主題的創造力表現………125 表 4-5-5 學生 G2S1 在各主題的創造力表現………126 表 4-5-6 學生 G2S9 在各主題的創造力表現………127 表 4-5-7 學生 G2S10 在各主題的創造力表現………128 表 4-5-8 學生 G3S2 在各主題的創造力表現………129 表 4-5-9 學生 G3S3 在各主題的創造力表現………130 表 4-5-10 學生 G3S5 在各主題的創造力表現……….……131 表 4-5-11 學生 G3S8 在各主題的創造力表現………..…132
圖 次
圖 3-2-1 學生座位圖………..…28 圖 3-3-1 以專題為基礎之教學與學習流程圖………..………29 圖 3-3-2 研究流程圖………..…30 圖 3-5-1 學生 G2S9「紙橋荷重」作品圖………36 圖 3-5-2 學生 G3S8「紙橋荷重」作品圖………37 圖 3-5-3 學生 G3S2「紙橋荷重」作品圖………37 圖 3-5-4 學生 G3S5「紙橋荷重」作品圖………38 圖 4-1-1 第一組的「氣球動力車」設計圖………46 圖 4-1-2 第二組的「氣球動力車」設計圖………47 圖 4-1-3 第三組的「氣球動力車」設計圖………48 圖 4-1-4 第一組「氣球動力車」完成品………50 圖 4-1-5 第二組「氣球動力車」完成品………52 圖 4-1-6 第三組「氣球動力車」完成品………54 圖 4-2-1 第一組學生 G1S6 的「創意紙飛機」設計圖………65 圖 4-2-2 第一組學生 G1S7 的「創意紙飛機」設計圖………66 圖 4-2-3 第二組學生 G2S9 的「創意紙飛機」設計圖………66 圖 4-2-4 第二組學生 G2S10 的「創意紙飛機」設計圖………67 圖 4-2-5 第三組學生 G3S2 的「創意紙飛機」設計圖………67 圖 4-2-6 第三組學生 G3S3 的「創意紙飛機」設計圖………68 圖 4-2-7 第三組學生 G3S5 的「創意紙飛機」設計圖………68 圖 4-2-8 第三組學生 G3S8 的「創意紙飛機」設計圖………69 圖 4-2-9 第一組學生 G1S6 的「創意紙飛機」完成品………71圖 4-2-12 第二組學生 G2S10 的「創意紙飛機」完成品………74 圖 4-2-13 第三組學生 G3S3 的「創意紙飛機」完成品………75 圖 4-2-14 第三組學生 G3S5 的「創意紙飛機」完成品………76 圖 4-2-15 第三組學生 G3S8 的「創意紙飛機」完成品………76 圖 4-3-1 第一組的「不沈鐵達尼號」設計圖………85 圖 4-3-2 第二組的「不沈鐵達尼號」設計圖………85 圖 4-3-3 第三組的「不沈鐵達尼號」設計圖………86 圖 4-3-4 第一組學生的「不沈鐵達尼號」完成品………89 圖 4-3-5 第二組學生的「不沈鐵達尼號」完成品………90 圖 4-3-6 第三組學生的「不沈鐵達尼號」完成品………92 圖 4-4-1 第一組的「水上坦克」設計圖………101 圖 4-4-2 第二組的「水上坦克」設計圖………103 圖 4-4-3 第三組的「水上坦克」設計圖………103 圖 4-4-4 第一組學生的「水上坦克」完成品………105 圖 4-4-5 第二組學生的「水上坦克」完成品………106 圖 4-4-6 第三組學生的「水上坦克」完成品………107
附 錄
附錄一 試探性研究課程表………...………146 附錄二 教學活動設計………...………147 附錄三 晤談表………...……155 附錄四 學習單………...……156 附錄五 科學創意作品評鑑表………...………164 附錄六 專題活動學習問卷………...…165 附錄七 教師研究日誌………...…………167 附錄八 學生學習單舉例………...………170謝 辭
研究所這階段的學習，是一條漫長的路！經過了四年，終於完成了論文寫 作！因著師長的教誨和指導、家人關愛和體諒、好友的鼓勵及同學的協助與支 持，使得這期間的努力、艱辛和淚水，在我的生命中，更具意義與價值！ 感謝恩師—蘇育任教授，不僅對學生在論文寫作期間耐心指導，也在我學習 陷入低潮時，給予及時的勉勵和指點，讓我有信心繼續向前邁進！老師的言教和 身教，讓學生感動莫名也受益良多，盼自己在教學工作及待人接物上也要效法恩 師，成為他人的幫助！老師，真的謝謝您！ 感謝黃鴻博老師、許良榮老師、游淑媚老師、成映鴻老師、王盈丰老師、林 明瑞老師、劉俊昌老師、簡來成老師與魏炎順老師在就學期間的教誨，開啟了學 生進入研究學問的大門。感謝全中平老師和黃鴻博老師對論文的審閱和指正，讓 學生能更精確地把握住論文的重點。 感謝同窗好友：偉哲、之明、秋明、榮茂、慶鑫、麗娟、雅芬、惠娥和雪琤 的鼓勵和經驗的分享。 感謝工作伙伴：沈月清校長、何志平校長、莊淑灣主任、昌祚、正昌、國偉、 寬福、志詳、靜宜、美君、佳靜及廚房同仁的幫助、支持與擔代，讓我能順利完 成學業。 要特別感謝老婆－秀華，一路溫暖的陪伴，有你真好！也要謝謝親愛的家 人：媽媽、姐姐、弟弟及亦弘、亦軒和亦揚三個小寶貝的關懷，你們的愛，是我 堅持到底的力量！ 最後，要將這份成果獻給先父！爸爸，謝謝您的栽培和對我的愛！第一章
第一章
第一章
第一章
緒論
緒論
緒論
緒論
第一節
第一節
第一節
第一節
研究動機與目的
研究動機與目的
研究動機與目的
研究動機與目的
一、研究動機 「社會的存亡繫於創造能力發展機會之有無，社會中少數菁英所具有的傑出創造 能力，實乃人類最寶貴的財富。」這是英國史學家 Toynbee（1964）的見解。美國國 會更於 1978 年通過資優兒童教育法(Gifted and Talented Children’s Education Act of 1978)，並明白指出：資優兒童是解決國家重要問題的最大資源；除非他們的 特殊潛能在中小學階段得以發展，他們為國效勞的潛能即將失落。該法案亦強調學校 必須提供資賦優異者特殊的活動或服務，以培養、發展其特殊的潛能(Tuttle & Becker,1980)。另外，在 1988 年通過的資優和特殊才能學生教育法案(附屬於初等和 中等教育法案)也指出：資優和特殊才能學生是國家的未來及其安全與福祉的重要資 源，必需及早發現並加以培養，否則他們貢獻於國家的興趣可能消失(引自吳昆壽， 1999)。 資賦優異教育係屬特殊教育的一環，包括一般能力優異，學術性向優異及特殊才 能優異等三類別。而資優教育在台灣地區受到相當的重視，其主要的理由如下（郭為 藩，1993）： （一） 國家育才的需要：在台灣地區的建設，因物質資源有限而人力資源的開發益顯 重要。為了促進國家各類建設，亟需要透過教育的過程，挑選才智優異的學生， 給予充實的學習方案，期能成為對國家建設有貢獻的人才。 （二） 個人發展的需要：特殊教育的基本原理是因材施教，注重個別化的教學。從個 人發展的特殊性觀之，資賦優異學生，在班級教學型態下，面對一般程度的課 程教材，也可能有適應困難的現象，而無法獲得適性的發展，因此需要特殊的 教學方案。
（三） 促進教育的革新：傳統的教育，偏重學業的記誦，教學方式較為刻板。 資優教育講求啟發思考與創造的教學，若能普遍推廣，可促進教育的革新，提高 教育的品質（王振德，1991）。然而，目前的教育由於升學主義的盛行，並沒有機會 讓小孩將自己融入文明的生產創造過程（黃武雄，1995），造成孩子的思考較受局限， 抹殺其創造力的發展，而科學創造力乃是在既有的科學知識、技能之上、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(李賢哲，1999)。因此培養學童之科 學創造力逐漸成為目前科學教育努力目標之一。也因此，國小學童學習自然科學課程 的主要目的之一，就是要讓學生透過參與自然科學活動的歷程，訓練其科學過程技能， 並且達成培養與增進科學創造力的目的。 李賢哲(2001)指出：利用自然學科活動課程中讓國小學童動手做所產生的興趣， 來培養增進學童的科學創造潛力，應有正面的幫助。政府對於國中小學童科學創造潛 力的特性與開發的部份不遺餘力，更應該值得嘉賞。也期盼國內的科學教育能夠在教 育改革的波瀾中，開創一個讓學生真正感興趣的天地，除了可以達成國民科學素養的 提昇，對於全民創造力的增長亦有所助益。因此，本研究期結合九年一貫課程統整的 精神，針對資優學童研究設計一系列自然科主題式的學習活動，透過學生動手作 (hands-on)的科學探索，以訓練和開發國小資優學童的科學創造力。
以專題為基礎之教學與學習(Project-Based Instruction and Learning，以下簡 稱為 PBIL)採取小組合作學習，彈性運用合作學習，讓學生在充滿「愛」和「接納」 的學習氣氛中，在「無壓力」及「相互尊重」的狀態下，充分發表自己的意見、觀念 和想法，同時傾聽及思考他人觀點，進而統整成為新的思想；提供思考性的開放問題， 挑戰學生既有的觀念及思想，讓學生盡情地發揮自己的想像力，創造思考新的解決方 法；鼓勵主動學習，容許失敗及錯誤，重視運用批判性思考的技巧，從失敗的經驗中 學習及自我改善(中華創造力中心，1997)，是有助於提升學生創造力的學習環境。因
生在科學創造力的學習歷程方面能力的提升情形。 台中市於民國九十二年為推廣資優教育，提高學校教育品質，讓市政府所屬各學 校試辦資優教育方案。基於上述理由和契機，在校長的鼓勵下，學校遂成立資優教育 方案推動小組並進行試辦。而資優生的來源，乃招收學區內，經甄選鑑定之國小三年 級資賦優異學生。其鑑定甄選依據教育部(2002)頒「身心障礙及資賦優異學生鑑定標 準」辦理鑑定甄選。研究者即針對此資優教育方案課程，運用 PBIL 方法瞭解國小資優 生在 PBIL 過程中的學習情況以及進行科學創意活動時其科學創造力的表現。另外，並 從教學者即研究者的角度針對 PBIL 的教學所遭遇的問題與省思，作為進一步改進 PBIL 教學的參考。期以研究結果提供有關教師在編製資優課程的具體建議及教育相關當局 實施資優教育的參考。 二、研究目的
基於上述的研究動機，本研究將應用PBIL於資優教育方案中，讓學生透過專題的 學習並運用相關科學原理，進行設計、製作專題作品。經過測試、競賽和觀摩，來探 討PBIL教學如何應用在資優生的科學創造力課程。故本研究的目的是： (一)探究國小三年級資優生進行PBIL的學習歷程。 (二)探究如何應用PBIL在國小三年級資優生的科學創造力課程中。 (三)以教學者即研究者的角度，探討教師進行PBIL於三年級資優生的創造力課程所遭 遇的問題與省思。
第二節
第二節
第二節
第二節
研究問題
研究問題
研究問題
研究問題
根據研究目的，本研究擬探討的問題如下： 一、國小三年級資優生在實施以專題為基礎之教學與學習的學習歷程？ 二、以專題為基礎之教學與學習在國小三年級資優生科學創造力課程中的應用？ 三、以教學者即研究者的角度，針對資優生進行PBIL，教師遭遇的問題與省思？第三節
第三節
第三節
第三節
名詞釋義
名詞釋義
名詞釋義
名詞釋義
茲將本研究所使用的重要名詞界定如下：
一、以專題為基礎之教學與學習（PBIL）
本研究所提以專題為基礎之教學與學習(Project-Based Instruction and Learning)是根據美國教育學者W.H.Kilpatrick (1918)所提倡的教學模式。它是一種綜 合教學與學習的方法，是經由教師與學生在課堂上先制定出具有可行性的專題 （project），由學生在自主研究歷程中發展專題活動，教師則與專家學者合作，從旁 提供學生必要的協助與鼓勵，學生最後必須完成與研究專題有關的創意活動的作品。 二、科學創造力(scientific creativity) 參照「威廉斯創造性思考活動」（引自林幸台、王木榮，1994a、1994b），將學 生對科學問題思考的開放性、變通性、獨創性、流暢性及精密性等五項特性的總和表 現，界定為學童的科學創造力。 三、資優生 在本研究中，資優生是指通過教育部(2002)頒「身心障礙及資賦優異學生鑑定標 準」之鑑定甄選的一般能力資優生。
第四節
第四節
第四節
第四節
研究範圍與限制
研究範圍與限制
研究範圍與限制
研究範圍與限制
一、研究範圍 (一) 本研究對象為台中市南屯區某國小經學校輔導室公開鑑定甄選的三年級資優生。 (二) 本研究的教學方法以PBIL為主，所採用之教學內容是以九十二學年度九年一貫課
教材內容為核心，選定「生活中的交通工具」為研究範圍，以製作氣球動力車、 創意紙飛機、不沈的鐵達尼號及水上坦克等四個科學創意作品為專題學習內容。 二、研究限制 本研究是以專題為基礎之教學與學習的應用研究，研究樣本、教材和工具均有所 限制，分述如下 (一) 研究樣本：本研究針對台中市南屯區某國小三年級10名資優生為樣本，利用每 週外加三節課進行教學研究，故研究結果的推論範圍、對象均有所限制。 (二) 研究教材：本研究以「生活中的交通工具」為專題的教材進行教學，所得結果 不宜過度推論到其他單元教材內容上。 (三) 研究工具：本研究屬於行動研究，使用質性資料為分析參考，故研究工具仍有 一定的限制。
第二章
第二章
第二章
第二章
文獻探討
文獻探討
文獻探討
文獻探討
本研究旨在探討以專題為基礎之教學與學習對國小資優生科學創造力的影響，因 此本章分別就以專題為基礎之教學與學習(PBIL)理論、資優教育相關理論、科學創造 力相關理論與行動研究等四節來說明。
第一節
第一節
第一節
第一節
以專題為基礎之教學與學習
以專題為基礎之教學與學習
以專題為基礎之教學與學習(PBIL)
以專題為基礎之教學與學習
(PBIL)
(PBIL)
(PBIL)理論
理論
理論
理論
一、建構主義 (一)知識論 Kilpatrick和Von Glasersfeld對於建構主義(constructivism)的知識論，曾提 出兩個相當類似的基本原則，其一是「知識不是被動地接受外在環境所給予，而是由 具有認知的個體主動構築的」;另一是「認知的運作過程是一種調適的作用，並且作為 用來組織其所經驗的世界，而不是去發現既存的現實本體或獨立於個體之外的世界」 (Von Glasersfeld,1992)。因此，「知識是由學習者主動建構的」，乃是建構主義典 範最基本的主張（甄曉蘭，1997）。建構主義也強調「以人為本」的理念，郭重吉(民 81)強調知識是由科學家或孩童所建構出來的，所以科學知識的地位是暫時性的，它會 不斷的修正和成長。建構主義對知識論的影響，在於強調學生在學習過程中對於知識 的宣稱、探究方法和目的之不斷的重組、修正和調適；以及理論上的概念、探究過程 中的方法兩者之間的互動(Von Glasersfeld,1990；引自劉宏文，1996)。 人面臨若干困難及問題時，必須運用思維，建立及選擇假設，以謀求這些困難及 問題的解決之道，所以Dewey提出「從做中學」的觀念，認為教學應注重設計活動，佈 置情境，使學生能參與實際的活動以解決問題（高廣孚，1989）。而教師的任務之一 即是為學生選擇或組織有價值的活動內容。為了提升學習的成效與知識的建構，教學 的目標應鎖定在協助學習者參與知識的創造與發明以及解決問題能力的培養，而不只 是知識的複製與記憶而已（徐照麗，1996）。在自然學科的教學中，運用「以專題為
基礎之教學與學習」模式進行活動，重視學生主動參與問題解決的過程，經由知識探 究的活動，讓學生不僅學習到科學的過程與技能，更能建構出對事物的看法與科學的 意義。 (二)教學觀 以建構為導向的教學觀是以「學習者的學習活動」為中心的「建構式」教學主張， 導致師生角色的改變和教學權責的移轉，學生成為知識和意義的詮釋者、創造者、發 明者以及問題的探究者，教師則轉變為問題和情境的設計者、討論溝通的引導者和協 調者。這和過去以「教師的教學行為」為中心的「傳輸式」傳統教學是大不相同的（甄 曉蘭和曾志華，1997）。建構觀點所強調的學習過程，已然從教師中心移轉到學生中 心，教師對學生而言，是促進他學習時社群中的一部份，而不是他學習的主宰者，是 與知識之間的仲介者，來幫助他對於流通在教室之中的知識轉變成對自己有意義的形 式（Driver,et al.,1994）。建構主義特別重視學習者與外在環境的互動關係，因此， 在教室情境中，教師應提供社會化的學習環境讓學生能經由小組或全班來進行討論， 並與同學、老師共同解決問題、分享心得，且在與同儕互動討論的過程中，將自己對 科學所建構的意義，與同儕討論當中達成一致的看法(周鳳文，2001)。PBIL是根源於 建構主義的理念，除了重視科學知識必須由學習者主動建構而成外，更強調建構的過 程是經由科學社群的對話與辯證而形成共識，在專題探究的歷程中，個人的主動參與 並和同儕團體及教師間的密切互動，使科學的發現能獲得檢驗，完成的作品更為精緻。 (三)學習觀 就學習的觀點而言，建構主義主張學習是一種獲得新知的過程，具有主動而複雜 的特性，這個過程是數種關鍵性認知過程交互作用的結果，它包含正確的知覺、想像、 組織、精緻化，這些過程使得概念之間的關連與建構更易達成。建構主義強調學生是
動的參與整個歷程，再建構出自己的意義。在學習的過程中，建構主義重視學習者的 先前概念（prior concept），因新概念的產生必須與舊經驗連結，使學習能構築在先 前概念之上。當學習發生時，其作用在解決認知上的衝突(cognitive conflict)或不 平衡(disequilibration)，使先前的基模產生改變(Drive,Asoko, Leach, Mortimer, & Scoti,1994)，新學習於是形成。教學應要營造一個支持學習的好環境，在此情境中， 使學生能持續建構出有意義的學習。正因如此，專題導向的學習過程非常重視小組及 師生間的協商與支援，使這些協助成為學習的「鷹架」(scaffold)，以促進學習的發 生與成效。 建構主義擷取認知心理發展理論的重要主張，對知識的本質、產生與獲得提出異 於傳統知識論觀點的看法，使「教」和「學」有了新觀點。此一「典範」的產生，在 教育界產生不可抵擋的影響力，激發出新一波的改革與主張。PBIL即以建構主義論點 為依歸，符合其教學理念並重視具體實踐的一種教學模式。 二、PBIL理論 (一)PBIL發展背景 美國教育學者W.H.Kilpatrick 在1918年提倡PBIL教學法（Wolk,1994）。Kilpatrick 認同Dewey 所提倡的「學校教育不應只是在為個人將來的生活做準備，教育本身即是 生活」，因此主張學校教育必須以學生所選擇的、可以產生「有目的的活動」之專題 為導向，鼓勵學校讓學生能夠依照自己的實際目的來選擇專題。Kilpatrick 所提出的這 種教育觀點，基本上是反對傳統將學科當作一種課程型態，主張學校應該提供各種研 究計畫主題或問題，讓學生可以自由選擇，教師的教學即在指導學生應用問題解決的 方法來達到學習目的。這種教學型態可以使學生在學校的學習與當時社會實際問題直 接相關，從而培養學生具備解決問題的能力（林寶山，1990）。學習必須以活動、實 務性問題與解決問題的方法來做為課程的軸心，學校應提供各種研究計劃主題或問
題，讓學生自由選擇，教師的教學即在指導學生應用問題解決的方法以達到學習的目 的，而經由實務性的練習，學生方能獲得有意義的學習(張美玲，2000)。 目前我國教育正力求改革，教育目標趨向多元，教師教學亦著重於培養學生基本 能力的學習與應用。因此，如何使教學內容和學生日常生活的經驗相結合，以及強調 實作（hands on）的教學方法及策略愈來愈受到重視。PBIL 除了提供學生對自己所處 的生活環境議題一個省思的途徑外，它更和「九年一貫課程」所強調的：培養學生具 備帶著走的基本能力，拋掉背不動的書包與學習繁雜的知識教材、重視學生自主學習、 培養解決問題能力和提供實作經驗的需求等不謀而合。 (二)PBIL的教學與學習策略
1991年，美國國家科學教師協會(The National Science Teachers
Association ,NSTA,1991)提出小學科學教育之標準，其目的在希望學童從小培養對科 學之興趣，並強調問題解決、過程技能、教學模式和環境與PBIL教學宗旨不謀而合。 Krajcik等人(1999)針對PBIL提出下列步驟流程： 1、 學生初步觀察或閱讀與專題有關的資料。 2、 提出問題與重新定義問題。 3、 提出假設。 4、 進行預測。 5、 尋找、蒐集資料。 6、 計劃與設計研究。 7、 瞭解資料中的知識。 8、 與他人分享上列知識。 9、 進行新一回合的研究。 Musthafa(1997)也針對PBIL提出七個階段的教學循環歷程：
2、 建立共同知識庫階段。 3、 豐富主題知識階段。 4、 呈現成果階段。 5、 經驗分享階段。 6、 豐富與強化共同知識庫階段。 7、 評量共同的學習與計劃未來階段。 符合建構主義精神之PBIL是以小組合作為基礎，透過對專題的探究，以實作的活 動方式學習，最終能呈現並分享學習作品，其強調「歷程」(process)（即如何進行問 題解決）而不僅是「成果」(product)（就是得到正確答案）。因此，專題導向的課程 設計特別重視日常生活的情境與動手操作。 PBIL的課程因其流程特性，各階段可能會呈現不同面貌與需要，Thomas 等人是 將專題學習的規劃分為六個階段，做為設計有效的與能引發專題學習活動的指南 (Thomas,Mergendoller,& Michaelson,1999，引自鄒慧英，2000)： 1、開始階段— 規劃專題時的原始考量，包括想要從哪裡開始，多少自主性對學生是 最好的。 2、內容階段— 界定學生學會的一般性目標與具體結果。 3、驅動問題階段— 研發一種具挑戰性的議題或難題，可以做為學生努力的焦點。 4、構成要素階段— 確認構成整個專題所需的產出、學習活動、教學支持等。 5、策略階段— 建立一個學習環境，並確認可支持學生學習的資源。 6、評量階段— 為學生評量與專題評鑑設計一個平衡又統整的計畫，含評分規準。 專題導向的課程有一定的進行步驟，更有其不可或缺的組成要素，因此，在設計 課程時，應檢視是否符合其條件。綜合Musthafa (1997)與Krajcik等人(1999)對專題 導向的課程所做的詮釋，其在教學架構上應包含五種要素，即為： 1、引導問題(driving question) — 安排貼近學生生活經驗的學習環境以引導其發掘
問題，投入學習活動中。 2、合作的學習方式(cooperative learning ) — 經由異質性分組方式，達成合作學 習及科學概念的社會化建構。 3、探究(investigation) — 在開放的教學情境中，誘發學習者動手去探究，嘗試解 決問題。 4、使用科技作為認知的工具(cognitive tool) — 利用網路及各項教學媒體，獲取研 究所需的相關資訊。 5、設計完成作品(artifacts) — 透過動手做，整理研究獲得的資料，以書面、看板、 模型展示等方式呈現學習成果。 綜合上述相關文獻，為能促使學生達成主動建構與培養基本能力的教學理念，歸 納出課程應含有幾個基本的階段和步驟： 第一階段為準備階段：包含初步觀察、閱讀資料、提出問題、探究問題等步驟。 第二階段為規劃階段：包含找出變因、提出假設、進行預測、設計實驗等步驟。 第三階段為實作階段：包含操作、測量觀察、記錄數據、製作量表等步驟。 第四階段為評鑑與回饋階段：包含評量、成果分享、新的研究等步驟。 在PBIL中，教師必須花較多時間引導學生從事探究問題，而學生在老師的引導 下，從學習的過程中去發現問題、分析問題、解決問題。在學習的過程中，針對專題 蒐集資訊、找出解決方法。如此，除了對專題的知識、操作能深入探討外，亦能培養 科學的過程技能，也能激發學生問題解決和科學創造的能力。 (三)PBIL的相關研究 在國外已經有學者以PBIL從事相關的研究，例如：Wolk(1994)的研究指出：以PBIL 實施在五年級的生物課中，可激發學生自主學習；Yarnall &Kafai (1996 )的研究指 出：以PBIL實施在海洋生態環境的單元中，可有效提升學生的學習動機；Yamzon(1999)
在國內，也有多位研究者以PBIL從事相關的研究，如表2-1-1 表 2-1-1 PBIL相關的研究 研究者 研究題目 研究結果 張美玲 (2000) 以專題為基礎之教 學與學習對國小學 生自然科學習動機 與學習成就之影響 一、 利用改編之「自然科學習動機量表」檢驗結果發現，實施 PBIL 無法明顯提昇國小學生自然科的學習動機。 二、 利用自編之「自然科成就測驗」施測後之結果顯示，實施 PBIL 無法明顯提昇國小學生自然科的學習成就。 三、 依據對「教師教學筆記」及「PBIL 調查問卷」所做之分析 結果顯示，在國小自然科課程中實施 PBIL，教師與學生均 具有較多正向、積極的反應。 李姿嬅 (2000) 以專題為基礎的教 學與學習對國小六 年級學生自然科學 習成就與班級氣氛 影響之實驗研究 一、 學習成就方面：1. 接受「以專題為基礎的教學與學習」之 國小六年級學生在自然科學習成就的表現顯著優於接受「傳 統式的教學與學習」之學生。2. 「以專題為基礎的教學與 學習」和「傳統式的教學與學習」對不同性別國小六年級學 生在自然科學習成就上之影響無顯著差異。 二、 班級氣氛方面：1. 接受「以專題為基礎的教學與學習」之 國小六年級學生，所知覺到的整體自然科班級氣氛和接受 「傳統式的教學與學習」學生間未達顯著差異。2. 在自然 科班級氣氛四個分量表中，接受「傳統式教學與學習」之學 生在「探究」氣氛表現上顯著優於「以專題為基礎的教學與 學習」之學生。3. 以自然科班級氣氛四個分量表（滿意、 團結、參與、探究四向度）為架構下，觀察的結果發現，學 生的課堂表現與預期的情況相似。4. 接受「以專題為基礎 的教學與學習」和「傳統式的教學與學習」之男、女學生， 對於自然科班級氣氛之感受並無顯著差異存在。 三、 學習成就與班級氣氛兩者之間的關係：1. 實施「以專題為 基礎的教學與學習」班級之各小組學習成就與班級氣氛「未 達顯著」，但成「負」相關。2. 實施「以專題為基礎的教 學與學習」之八個小組，對於自然科班級氣氛中所含的四個 分量表，在「滿意」氣氛感受上有明顯的差異存在。 陳運正 (2001） 在國小自然科教學 中融入專題導向的 科學學習活動-兩個 個案之探討 一、 個案一：小一學生可以實施 PBS 的科學專題研究，但是需 教師及家長的輔助。與 Metz（1995）認為小學生可以執行 探究之結果一致。 二、 個案二：在自然科融入 PBS 的教學活動，對促進小六學生 在學習動機的方面，自我效能與內在動機二個向度上有提昇 並達顯著差異，但是在成就動機、追求成功及避免失敗三個 向度上則沒有達顯著差異。 三、 融入 PBS 教學活動於課程中並不會影響學生自然科的學習 成就。
周鳳文 (2002) 以專題導向的教學 來提昇國小學童基 本能力的行動研究。 一、 學生從計畫、進行研究、蒐集資料到成果呈現的研究過程 中，在生態認知、觀察記錄、上網搜尋、解說以及小組合作 等多方面能力都有明顯的進步。 二、 研究者在實施生態專題教學歷程，在縝密的教學計畫，採 取多項的教學措施及與學生密切的互動下，對教學問題能 更敏銳地感覺與處理，透過教學反思也進而了解自己的缺 失，對教學專業都有莫大的俾助。 陳杉吉 (2002) 國小學童在網際網 路專題導向式學習 環境中行為歷程之 研究 一、 國小學童在網路專題導向式學習環境中的行為歷程符合專 題學習活動的學習特性。 二、 在系統功能的使用上偏好以互動性的功能為主，而男生在 支持度 25%至 29%的範圍，功能的關聯上是以公佈欄、線上 傳呼、調查活動和聊天室具有高的信賴度，而其中以線上傳 呼和聊天室具有較佳的預測性；而女生則在調查活動、 E-Mail、線上傳呼和聊天室具有較佳的預測性。 三、 在互動功能方面，國小學童的互動效率明顯不足，而互動 內容多與學習無關；與教師的互動量偏少，互動內容大部份 和專題學習無關。 洪金洲 (2003) 專題本位的教學與 學習對國小五年級 學生科學創造力之 影響 一、 專題本位的教學與學習歷程中，透過實作與良性的同儕互 動，確實促成學生合作學習與共同擔負學習責任，完成專 題作品。 二、 實施專題本位的教學與學習後，學生在「威廉斯創造思考 活動測驗」之流暢力與獨創力顯著高於前測，但是在變通 力與精密力則顯著低於前測。 三、 實施專題本位的教學與學習後，學生在「威廉斯創造性傾 向量表測驗」之冒險性與想像力顯著高於前測，但是在好 奇性則顯著低於前測。 四、 學生在接受專題本位的教學與學習後，創作完成之專題作 品，表現出高度科學創造力。 五、 將環境教育融入專題本位的教學與學習歷程中，透過利用 生活週遭容易取得的素材或廢棄物再生利用來製作科學玩 具的教學，提升了學生環境教育學習之成效，而在環境覺 知與敏感度方面達顯著差異。 六、 學生參與整個專題本位學習活動歷程後，有近九成學生喜 歡專題探究活動，而對合作學習、填寫學習單、利用廢棄 物製作科學玩具、競賽活動的看法大都持肯定態度。 七、 實施專題本位的教學與學習歷程中，研究者也曾遭遇場 地、時間、實驗器材、課程涵蓋、安全維護等困難，透過 自我反省與諍友建言及相關活動觀摩，獲得自我專業成長。
黃錫培 (2003) 一位國小教師實施 專題式學習之行動 研究 一、 參與「專題式學習」的學習中，在學生的「專題執行技能」 方面，大多數的技能經過專題活動後，都有逐漸提昇的現 象。然而，尚有「能針對研究子題中提出可能解決問題的方 法」與「能反省自己所進行的專題任務」兩個學習目標呈現 逐漸下降之現象。 二、 在學生的「專題報告」方面，以「組織結構」、「版面編 排」和「研究進度」三個評量向度進步最多，然而，尚有「內 容正確性」、「研究資源」和「內容原創性」三個評量向度 的表現不甚理想。 三、 在參與「專題式學習」後，大多數學生表示喜歡參與「專 題式學習」的課程，並認為專題式學習的課程與其他課程較 為困難，經歷過三次「專題式學習」後，學生表示自己的「專 題執行技能」、「合作技巧」和「專題報告」均是「逐漸在 提昇中」。至於「願意」與「不願意」繼續參與專題活動的 學生人數則約各佔一半。 吳紀蓉 (2003) 偏遠小學專題式學 習之行動研究─以 蝴蝶養殖為例 一、 偏遠小學高年級的學生採用專題式學習模式進行自然科學 教育是可行的但是必須配合階段性的訓練學生製作專題的 基本能力。 二、 學生在專題式學習的過程中，科學過程技能有顯著的提 昇，尤其是觀察、比較與分類向度上的能力，進步更是明顯。 三、 對科學的態度和人際溝通的技能方面，則沒有顯著的差異 性。 林怡伶 (2003) 國小實施資訊科技 融入「以專題為基礎 之教學與學習」：以 高年級自然科為例 一、 學生方面：小組合作學習的效能逐漸提升；問題解決能力 有局部的改進；資料分析能力則有待加強。 二、 教師方面：教師的專業發展有進步；專題教學的知能有成 長；教師資訊素養在資訊科技融入教學有所提升。 三、 客觀環境的影響方面：研究者發現，適合國小學童的教材 資源網站普遍不足；學校資訊教育基礎建設有待持續更新。 高汶旭 (2003) 專題本位教學與學 習對國小學童進行 科學展覽活動之研 究 一、 實施專題本位教學與學習後，學童能自行規劃實驗方法， 並能將整個研究的過程整理成書面報告，並完成及設計與專 題有關的專題作品。 二、 實施專題本位教學與學習後，在科學展覽活動中，學童的 創造性問題解決能力，與前測比較有明顯的增進，而且達到 顯著性的差異，顯示透過專題本位教學與學習後，能夠在科 學展覽活動中，顯著增進國小五年級學童的創造性問題解決 能力。 三、 實施專題本位教學與學習後，在科學展覽活動中，學童的 自然科學習成就與前測比較，有明顯的提升，而且達到顯著 性的差異，顯示透過專題本位教學與學習後，能夠在科學展 覽活動中，有效增進國小五年級學童的自然科學習成就，順 利達到預期的學習效果。
四、 實施專題本位教學與學習後，在科學展覽活動中，學童的 科學態度與前測比較，有明顯的增進，而且達到顯著性的差 異，顯示透過專題本位教學與學習後，能夠在科學展覽活動 中，提昇增進國小五年級學童的科學態度。 許素 (2003) 專題導向教學在國 小六年級自然科實 施之行動研究 一、 由學童感興趣之專題及設計引導探究流程的學習日誌，讓 學童以小組合作學習的模式進行科學探究，有利「專題導向 教學」的進行。但教師須付出較多的時間、心力設計學習探 究日誌，會面臨時間不足、課程進度壓力、學科知識不足等 困難。 二、 教師應具備的教學能力：1.有組織教材的能力，能將學童 提出之專題和課程教學聯結。2.教師須具備科學探究教學能 力。3.教師要有熱誠，能給予學生溫暖及支持。4.教師本身 是好學者，能成為學生的學習夥伴。 三、 學生能針對專題提出要探究的問題，但聚斂性者較擴散性 者為多。在規劃與實作階段的學習，尤須藉著諮商與評量， 進行實質有效的引導。 四、 評量採實作評量結合學習歷程檔案評量的方式，在每個階 段依需要穿插在學習活動中及結束時，指引及鼓勵學生進行 探究活動。 五、 學童對以「專題」進行探究學習，大都持喜歡及肯定的態 度。 綜合上述研究者的研究所得，PBIL對不同對象(國小各年級、男生及女生等)在不 同的表現上(自然科學習動機與成就、班級氣氛、科學創造力、合作技巧、創造性問題 解決能力及科學態度等)都有不同程度的助益。但未見PBIL對國小資優生在科學創造力 的探討和課程應用的研究，故研究者將朝此方向作相關探究。
第二節
第二節
第二節
第二節
資優教育相關理論
資優教育相關理論
資優教育相關理論
資優教育相關理論
一、 資優的定義 學者對「資優」的意義看法不同，可分為兩派的看法：一派持狹義的觀點，認為 『智商』的高低就是界定資優的標準，故以智力測驗為主要的鑑定工具， 代表人物有 L.M.Terman 、L.M.Hollingworth 等人。另一派持廣義的觀點，認為應採取多元的方 式來鑑定資優，近代的學者大都採取此觀點。如1972 年美國教育部長L. Marland 所 提出的定義：『資賦優異和特殊才能兒童是指那些經過專家鑑定，證明其具有卓越的 能力，經由特別提供的教育，能達成高度成就，貢獻於社會的人，包含下列領域：(一) 一般智能(二)特殊學業性向(三)創造思考(四)領導才能(五)視覺與表演藝術（六）心 理動作能力』(Office of Education,1972)。我國於民國86 年所修訂公佈的特殊教育 法中明文規定，「資賦優異」係指在下列領域中有卓越潛能或傑出表現者：（一）一 般智能（二）學術性向（三）藝術才能（四）創造能力（五）領導能力（六）其他特 殊才能。在資優的鑑定方面，目前我國教育當局對資賦優異的定義，是以智力測驗的 結果及學業成績表現或各項才能上有優越表現為標準，所以中小學在做資優教育甄選 時，主要也以智力測驗、學業成就和性向測驗為主（吳昆壽，1999）。 本研究的資優兒童的甄選也是以智力測驗為主。故學生具備的特質可符合
Renzulli（1977,1978, 1986）所提出的「資優三環定義」（three-ring definition of giftedness）所認為的資優者。其應同時具備：（一）高於一般人的能力（二）高度 的工作專注性（三）豐富的創造力，否則就不太可能有傑出的表現。亦可認定為在智 力、創造力，與專注動機上有卓越表現或潛在能力的兒童（何華國，1999）。 二、 資優兒童的特質 Maker（1982）認為資優生的特質包括下列七點： (一) 極度的好奇心：這些兒童需要知道許多事。
(二) 卓越的創造認知能力：能從各種角度思考事情且與眾不同。 (三) 領導能力：能組織團體，有效地和成員工作。 (四) 獨立性：對自己有興趣的領域進行獨立研究。 (五) 知覺性和敏覺性：經常能和環境中其他人的感情取得和諧，且能辨別他人的需求 和希望。個人的感情通常較深沈且感情豐富。 (六) 自我表達的能力：很早就能巧妙地表達自己。然而，基於能力和興趣，他們需要 用各種不同方式展現他們的思考、情感和靈感。 (七) 快速學習的能力：能以非常快的速率學習學校各種科目或其感興趣的主題。 另Kitano 和Kirby（1986；引自賴翠媛，2000）分析歸納出一般智能資賦優異兒 童的特質有下述幾點： (一) 詞彙能力超過其年齡水準。 (二) 較早即對書籍和閱讀產生興趣。 (三) 幼年時即具有閱讀能力；幼年時即自己學會閱讀（約2到3歲）。 (四) 獨立閱讀，通常較喜歡成人水準的讀物。 (五) 能迅速學習及記住事實資料。 (六) 快速的了解因果關係。 (七) 對於許多「為什麼」及「如何」的問題有高度的興趣。 (八) 喜歡與年紀較大的小孩在一起。 (九) 對於蒐集東西有強烈的興趣。 (十) 專注力長。 (十一) 自我要求程度高。 (十二) 具超出其年齡的幽默感。 (十三) 較喜歡新奇及具挑戰性的經驗。
(十五) 與同儕相比，具有較高層次的計畫、問題解決與抽象思考能力。 (十六) 能迅速掌握住基本原則，且尋求其間之同、異點。 (十七) 知識豐富，興趣極廣。 (十八) 對例行的作業或工作容易厭煩。 (十九) 關注於道德議題、是非問題及成年人的主題，像是宗教和政治。 從上述學者所提的資優生特質來看，為了滿足資優生的特殊學習需求、發揮其潛 能、激發其創造力，使學習能加深加廣，有必要施以資優教育。 三、資優生的教育方法 資優生可以說是學習潛能高的兒童，因此學校的學習對資優兒童而言， 是一個好 的學習場所。而吳武典、陳美芳、蔡崇建等(1985)指出，學校環境的影響主要來自班 級氣氛， 教學方式、學校對成就的重視程度及同輩團體的影響等。周泰萱(1994)探討 資優學生的學習時，也提到具高度創造力、高智力的學生聚在一起從事學習活動，會 產生示範效果，並提昇智性活動水準。因此互動良好的學習氣氛是促進潛能發展的動 力。 雖說資優生的學習能力強，但並不代表其學習成就不會低落，Baker,Bridger 和 Evans（1998）就認為學校若有下列情形，是容易造成資優學生的低成就：（1）學校 環境無法配合學生需求；(2）資優學生在課堂覺得無聊；(3）學校的教學方式無法激 發學生的才能；(4)缺乏彈性的課程與促進學習的機會；(5）缺乏參與活動的機會。 而資優學生的教學方法，周泰萱（1994）認為，宜採用間接的教學方式例如發現 式教學法，促進學生創造思考，著重自我評量，以減少評量的壓力， 在沒束縛的自由 氣氛下充分發揮創造思考能力。 因此，學校有系統的學習環境、符合學生的課程設計、提供學習活動與表現的機 會、促進學生創造思考的教學法等將有助於資優生的學習。
第三節
第三節
第三節
第三節
科學創造力相關理論
科學創造力相關理論
科學創造力相關理論
科學創造力相關理論
一、科學創造力的定義 多位學者對「創造力」定義有不同的見解。Wallas （1926）認為「創造」是一種 歷程（process），個人創造性的心理歷程包括：準備期（preparation）、醞釀期 （incubation）、豁朗期（illumination）、驗證期（verification）（引自梁家祺， 1998）。Guilford（1986）認為「創造力」是一種能力，包含流暢力、變通力、獨特 力、再定義和精進力（引自洪文東，2001）。賈馥茗（1976）認為「創造」是一種人 格傾向，主張創造性的人格傾向是具有自由感、獨立性、幽默感、堅持力、勇氣等特 質。鍾聖校（1990）認為「創造力」是以一種不尋常的、獨特的想像力或眼光，有意 向地將累積的知識和經驗，整體的大量反應，並以優異的技術，使創作品具有品質活 動的能力。郭有遹（1992）說，真正的創造力應該是立異、改造與發明的能力，它應 該與智力一樣，是人人皆有但在程度上又有個別差異的能力。上述雖都是創造力的見 解，但學者的研究方向不同，其對「創造力」所下的定義也有異。 對「科學創造力」的看法，國外學者也有不同的見解。Shaw（1994）認為科學創 造力應看其創作歷程，包含發現困惑（find the mess）、發現事實（find the facts）、 發現問題（find the problem）、獲得想法（find the ideas）、獲得結果（find the solution）、尋求接受（find the acceptance）(引自游詩蒂，2002)。Kurger(1977) 認為科學創造力的先決條件要有綜合性或歸納性思考(引自黃鴻博，2000)。Hu(2002) 認為科學創造力類似智慧的特徵、創作的能力或創作的潛能，可產生些獨創的產物， 依據所接受的資訊和某種內在的目的來設計具有社會或個人價值的產物(引自陳亮 宇，2003)。層次的表現。洪振方（1998）從創造性思考歷程來探討，認為「問題的發現與探索」 是啟動科學創造性思考的動力，「豐富的舊有知識」是科學創造性思考的能源，「靈 感、想像、與直覺」所產生的頓悟是科學創造性思考的精華，而「邏輯的證論」是科 學創造性思考具有適切的保證。黃文彬（1999）認為科學創造力乃是在既有的科學知 識、技能之上，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。 根據上列國內外學者對科學創造力的看法和見解，可以歸納出科學創造力的幾項 理念：(一)是一種歷程。(二)非單一的能力，而是多項能力的呈現。(三)在既有的知 識、經驗上加以整合、創新。(四)對問題能產生獨創的解決策略。 很多學者都認為「創造力人人皆有，是人類與生俱有之天賦」。但一般人常有所 謂的「功能固著」之心理現象。就連科學界的名人愛因斯坦也有大貓走大洞、小貓走 小洞的功能固著軼事。因此，張春興(1991)指出：創造力是指在問題情境中，超越既 有的經驗，突破習慣限制，形成嶄新觀念的心理歷程。也就是指不受成規限制而能靈 活運用經驗以解決問題的超常能力。李錫津（1986）認為創造性的成果可以從真實作 品的特質、測驗結果的等級或活動行為結果的性質來探討，他認為只要能在活動中顯 示出獨特和價值的行為，均可算是具有創造性。陳龍安（1988）認為從產品的特質來 分析創造力，則此產品應具有流暢性、變通性、獨創性和精密性四種特質。流暢性是 指對問題產生多種解答；變通性是指對問題產生不同類別的解答；獨創性是指對問題 產生獨特、新穎的解答；精密性是指對問題提出周詳、細密的解答。Michalko（1998） 提出兩點有關創造力的表現和具高創造力的特徵：（一）洞識前人之所未見，能以不 同角度來看待問題。（二）超越他人的思維，思維流暢、創新連結、將看似不相干的 事物關聯起來、看到事物或問題的另一面、透視另一個世界、發現預先探討目標以外 的成果、重視合作精神。 二、科學創造力的相關研究 鄭文章(2003)研究發現對兒童有興趣的實作評量和適當的教學方法對兒童的科學
創造力有很大的幫助。科學創造力的表現有特徵可觀察，但科學創造力的評估卻不是 件易事。陳龍安(1997)認為，創造力研究者常遭遇到的困難是創造力評量的困難度極 高，欲發展一套適切評量各種特質的工具，有些困難仍待克服。洪文東（2000）則認 為，問題解決能力所需之三種思考能力：創造思考能力、批判思考能力與推理思考能 力，建議由學童問題解決歷程中培養科學的創造力，在評測工具設計上，應可由學童 對問題思考所表現之創造性、批判性與推理性三種方式之思考來評估學童之問題解決 能力及其中之科學創造力。 黃鴻博（2001）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」 中認為培育兒童的科學創造力可從三個方向著手：(一)消極排除阻礙創造力發展的環 境與態度。(二)積極鼓勵創造性問題解決與思考。(三)納入學校教育重要的一環。游 詩蒂(2002)建議科學創意競賽活動能提供學童發揮創造力、設計與製作的機會。學童 除了由實作經驗獲得成長與收穫外，並可藉著觀摩他人作品中學習，進而激發出新的 創作靈感。 三、科學創造力的評量 本研究對學生創意作品的評量，除了依陳龍安（1998）所認為從產品的流暢性、 變通性、獨創性和精密性等四種特質來分析其創造力外；也參照「威廉斯創造性思考 活動」（林幸台、王木榮，1994a、1994b），將學生對科學問題思考的開放性、變通 性、獨創性、流暢性及精密性等五項科學創造力特性的總和表現納入評量的依據。因 此，針對學生作品和對問題思考的創造力評量，研究者將以下列標準認定之： (一) 開放性：是指對問題使用多種材料來解答。 (二) 變通性：是指對問題產生不同類別的解答。 (三) 獨創性：是指對問題產生獨特、新穎的解答。 (四) 流暢性：是指對問題產生多種解答。
綜合上列學者所述，適當的教學法、有趣的主題、實地操作、競賽活動和成為學 校教育的一環等，都對兒童創造力的提升有幫助。研究者在參與資優生的教學中體會， 自編課程應符合資優生學習力快、自我表達能力好又喜歡新奇和具挑戰性事物的特 質。因此認為資優生在其先天的資質優勢下，除了正規課程外，教師若應用PBIL教學 並融入科學創造力課程對資優生施教，其影響和結果是值得探究。
第三章
第三章
第三章
第三章
研究方法
研究方法
研究方法
研究方法
本研究為行動研究。研究者本身根據行動研究「計畫—行動—觀察—反省—修正」 這五個步驟不斷的循環，改進PBIL課程的設計與教學的實施。本章旨在說明本研究的 方法與步驟，全章共分為五節，第一節為研究對象的選取，第二節研究者的角色和研 究情境，第三節PBIL的教學及研究流程，第四節資料的蒐集與分析，第五節試探性研 究結果與專題內容的選訂。第一節
第一節
第一節
第一節
研究對象的選取
研究對象的選取
研究對象的選取
研究對象的選取
行動研究是實務工作者研究的一種型態，可以用來幫助改善各種不同工作場所的 專業實務。而實務工作者研究，就是經由研究者個人進入自己的實務工作單位來完成 研究(吳美枝、何禮恩譯，2001)。故，本研究的對象均為研究者所任教學校之學生。 10 名研究對象來自於三年級各班的學生，這些學生的產生，是經過一連串的測驗 和篩選。第一階段篩選智育成績在全學年的百分等級九十以上的學生，進行團體智力 測驗。第二階段施以團體智力測驗，成績達百分等級九十三以上者，進入最後階段測 驗。最後階段採智能結構學習能力測驗之團體測驗，而這些學生的成績均在百分等級 九十三以上。 一、研究對象所屬班級 本研究對象之資優生是從九十二學年度三年級 9 個普通班中的 312 位學生，經學 校輔導室公開鑑定通過教育部頒「身心障礙及資賦優異學生鑑定標準」之鑑定甄選的 一般能力資優學生。共計甄選出 10 名三年級學生。其中包含 2 名男生，8 名女生，分 別屬於 7 個班級。資料如表 3-1-1。表 3-1-1 參與研究學生所屬班級表 二、研究的對象 參與方案的學生相關資料，整理成表 3-1-2。 表 3-1-2 參與研究學生資料表 三、協同研究者 研究者為資優方案的自然科教學者之一。協同研究教師二名亦為此方案的教學參 與者。協同研究者的相關資料如表3-1-3。 原就讀班級 錄取人數 原就讀班級 錄取人數 三年一班 1 三年六班 0 三年二班 0 三年七班 2 三年三班 2 三年八班 1 三年四班 1 三年九班 2 三年五班 1 合計 10 人 編 號 姓名 (化名) 組 別 性別 班級 測驗成績/ 百分等級 資優類型 個性特質 1 仁雯 2 女 1 175 分/96 一般智能 好發表、自我意識強 2 喜福 3 男 3 174 分/96 一般智能 樂於發表、個性溫和 3 樂雯 3 女 3 178 分/97 一般智能 認真、負責任 4 和禎 1 女 4 174 分/96 一般智能 好發表、自我意識強 5 平筑 3 女 5 172 分/96 一般智能 活潑、容易相處 6 恩柔 1 女 7 168 分/93 一般智能 內向、少發言 7 慈婷 1 女 7 175 分/96 一般智能 較安靜、內向 8 良甬 3 男 8 173 分/96 一般智能 善於操作實驗、易相處 9 善安 2 女 9 176 分/97 一般智能 樂觀開朗、勇於表達 10 信喬 2 女 9 181 分/99 一般智能 有主見、開朗
表3-1-3 協同研究者的相關資料 姓名 (化名) 性 別 年 齡 教 學 年 資 教育背景 教學經歷 個性特質 陳國祚 男 38 18 自然科學研究所進修中 自然、電腦科任 教學經驗豐富 許家昌 男 31 9 自然科學研究所 自然科任 學科能力強、教學活 潑生動 協同研究教師為研究者常諮詢、討論、請益的好伙伴。
第二節
第二節
第二節
第二節
研究者的角色和研究情境
研究者的角色和研究情境
研究者的角色和研究情境
研究者的角色和研究情境
一、 研究者的角色 研究者任教於國小 9 年，擔任 1 年的級任老師及 8 年的自然科任教師。是此次資 優方案自然科的教學者，故，本研究教學者由研究者自己擔任。研究者目前擔任該年 級的自然教師，瞭解該年級自然科教材並且能掌握學生的特質。 在行動研究中，研究者的角色常較複雜。故在本研究中，研究者的角色定位如表 3-2-1。 表 3-2-1 研究者的角色定位 角色別 負責內容 教學設計者 本研究的教學活動、學習單及晤談表等的設計。 教學者 負責本研究的實地教學者。 回饋者 針對學生的表現給予適時及適當的回饋。 協調者 在研究過程中經常和協同研究者討論並協調教學活動的進行。 報告者 研究資料的蒐集、分析，研究報告的撰寫。 二、 情境介紹 東升國小(化名)屬於台中市南屯區，校齡三十年，規模為 49 班的中型學校。學 校座落於文教區，附近公家機關林立。學校校園廣闊，綠草如茵，教室的位置分成三大區域，區域間互不干擾。惟教室不敷使用，沒有自然科任教室。但有一座學生很喜 愛的自然生態教材園。資優學生上課的教室是位於五年級教室旁的教師休息室，教室 約半間教室大。離三年級教室有 3 至 5 分鐘的路程，是教室間距離算遠的兩棟建築。 研究者利用星期一下午放學後，三年級學生沒有上課，外加三節自然與生活科技 的課程。學生放學後直接到資優教室休息、寫功課並等候上課。 三、 教室的環境 上課的教室原是教師休息室，桌椅是教師會議用的規格，有黑板一座。依學生意 願，分成三小組，每組 3 至 4 人進行小組合作學習。學生的座位如圖 3-2-1 5 平筑 3 樂雯 8 良甬 2 喜福 圖 3-2-1 學生座位圖
第三節
第三節
第三節
第三節 PBIL
PBIL
PBIL 的教學及研究流程
PBIL
的教學及研究流程
的教學及研究流程
的教學及研究流程
一、 PBIL 的教材設計 依據Krajcik,et al. (1999)專題本位教學流程，應分為：準備、規劃、實作、評鑑與 1 仁雯 10 信喬 9 善安 4 和禎 7 慈婷 6 恩柔 辦 公 桌 前 門 窗 戶
二、PBIL 的實施流程 本研究在確定主題後，擬定了下列的實施流程： (一) 選定研究主題。 (二) 進行試探性研究。 (三) 針對研究主題編寫 PBIL 四個專題活動的教材。 (四) 請教專家學者的意見並進行修正。 (五) 實施第一個專題的 PBIL 活動。 (六) 檢討反省第一個專題活動以做為第二個活動參考。 (七) 實施第二個專題的 PBIL 活動。 (八) 檢討反省第二個專題活動以做為第三個活動參考。 (九) 實施第三個專題的 PBIL 活動。 (十) 檢討反省第三個專題活動以做為第四個活動參考。 (十一) 專題中進行觀察、錄影和晤談等活動。 準備階段 初步觀察 閱讀資料 提出問題 探究問題 規劃階段 找出變因 提出假設 進行預測 設計實驗 實作階段 操作 測量觀察 記錄數據 製作量表 評鑑與 回饋階段 評量 成果分享 新的研究 探究問題 圖 3-3-1 以專題為基礎之教學與學習流程圖
三、研究流程 構思研究方向 確定研究主題 規劃作業 (一)資優生鑑定 (二)確定研究對象 (三)教學設計 PBIL 教學活動 (一)進行教學活動 (二)作品競賽評鑑 (三)學習單 (四)晤談 資料整理分析 準 備 階 段 規 劃 階 段 研 究 階 段 資 料 分 析 統 整 收 集 文 獻 、 文 獻 探 計 劃 、 行 動 、 觀 察 、 反 省 、 修正
四、教案修正 為使專題教學活動設計更符合研究需求，在課程規劃階段，研究者請台中師範學 院自科系許教授和黃教授及美教系魏教授給予指導和提供意見後加以修正。 五、研究進行的階段及進度 本研究從民國九十二年十月資優生展開甄選即開始，研究步驟及進度如表 3-3-1 表 3-3-1 研究步驟及進度 階段 研究時間 工作項目 試驗階段 第一、二週 (一)試探性研究。 (二)再修正教學缺失。 第三、四週 (一)進行活動一：氣球動力車。 (二)學生作品評鑑。 (三)進行教學錄影、錄音及檢討。 (四)晤談記錄。 第五、六週 (一)進行活動二：創意紙飛機。 (二)學生作品評鑑。 (三)進行教學錄影、錄音及檢討。 (四)晤談記錄。 第七、八週 (一)進行活動三：不沈的鐵達尼號。 (二)學生作品評鑑。 (三)進行教學錄影、錄音及檢討。 (四)晤談記錄。 研究階段 第九、十週 (一)進行活動四：水上坦克。 (二)學生作品評鑑。 (三)進行教學錄影、錄音及檢討。 (四)晤談記錄。 資料分析處理 二個月 整理分析各項資料。 撰寫報告 一學期 整理撰寫研究報告。
