國立台中教育大學自然科學教育學系碩士論文
指導教授：黃鴻博 博士
科學創造性問題解決活動對國小六年級學童
科學態度影響之研究
A Study for the Effects of Scientific Creative Problem-Solving Activities on Sixth Graders' Scientific Attitudes
研究生：阮元斌 撰
謝 辭
「不經一番寒徹骨，怎得梅花撲鼻香。」 人生不過數十寒暑，總想在有限的生命中盡其本分，盡力、認真地做好每一件事， 或許無法盡善盡美，但至少不會留下「遺憾」。寫作論文的過程，是一種心靈與時間征 戰的歷程。「見山是山」，是懵懂無知，以為自己已經準備好的準備期；走近了一點，「見 山似山」是知所不足，努力求知的調整期；進入林中，「見山不是山」是困頓、掙扎、 艱辛，醞釀成熟的潛伏期；走出山林，「見山還是山」是即將完成論文的豁朗期。一路 的顛簸，總算是撥雲見日，感謝許許多多的人這一路上的相伴、支持與鼓勵！ 「師者，傳道、授業、解惑也。」感謝指導教授黃教授鴻博，除了教學，身兼教 務長行政工作業已忙碌，還得時時撥冗指導，提供我寶貴的意見，解決我的困惑，並 且啟發我對事物的看法，讓我獲益良多。在這期間，令人印象深刻的是，再忙總能見 您不急不慍細心指導、諄諄教誨以及人文的關懷，讓我不僅學習到做學問的方法，也 學習到您的風範。感謝口試委員許教授良榮和顏教授瓊芬在百忙之中，仍不辭辛勞， 提供最好的建議及嚴謹的論證，使我的論文得以更臻完善。 感謝蔡校長國襄鼓勵及提供我在職進修的機會。感謝行政工作上的戰友訓導主任 湯主任茹君，在我級任兼訓育組長且撰寫論文忙到不可開交之際，每每放下身段適時 地「補位」，讓我在行政工作上無後顧之憂。感謝黃芝瑩老師在實驗期間，協助我進行 研究。感謝學校的同事、潘阿姨、工友先生小姐給予我的關心及包容。 感謝我的同窗夥伴及好友，麗珍、育樺、姿葉、佑仲、柏成、慧貞、苑晴、銥箳、 寶龍、品欣一路上的支持與鼓勵，在思緒繁亂、盪到谷底時，你們總能為我打上「堅 持」的強心針，患難與共的革命情感，讓我的意志更加堅定。 感謝我的父母，沒有你們含辛茹苦地養育與栽培，就不會有我現在的成就；也謝 謝您們給了我生命，讓我能去體會生命歷程中的點點滴滴。感謝我的兄弟姐妹，錦靖、 元良、瓊瑤、瓊君手足之情的支持與砥礪，讓我擁有豐富的兒時回憶及關懷的心。感 謝我的岳父，願意讓您的寶貝女兒在我的身邊，與我同甘共苦，共度一生。感謝我的 岳母，在天之靈的保佑。 最後，感謝我美麗的老婆－政玉，在這漫漫、平淡的研究所三年期間，忍受多少 無法旅遊的痛苦；忍受多少我無理的情緒起伏；忍受多少靜默，只有電視陪伴的夜晚。 感謝妳的包容與體諒，感謝妳默默的支持，感謝妳總是將家裡整理的有條不紊，並且 打點家裡大小瑣事，分擔我的壓力，讓我得以安心、堅持下去，順利完成論文。 終於完成了，感謝之情，溢於言表，願將此論文完成的喜悅，與所有關心我的人 一起分享，並獻給我愛及愛我的人。 阮元斌 謹誌 2006.07.26中文摘要
本研究旨在探討學生實施科學創造性問題解決活動對國小六年級學童科學態度的 影響。研究採準實驗研究法之不等的前測－後測控制組設計，並將樣本分為實驗組及 控制組。實驗組接受科學創造性問題解決活動，控制組不參與任何科學創造性問題解 決活動。 本研究工具採陳英豪等人編製之「國小學生科學態度量表」，以實驗處理為自變 項，性別及科學學業成就為機體變項，學童在「科學態度量表」上的前測得分為共變 量，對實驗處理二組之組間進行獨立樣本單因子共變數分析，在實驗組內方面，分別對性 別進行獨立樣本二因子共變數分析、科學學業成就進行獨立樣本單因子共變數分析。將量的 資料及質性分析資料加以收集整理歸納分析，獲得以下研究結果： 一、實施科學創造性問題解決活動對國小學童整體之科學態度無顯著的差異，但除了 在「科學認知」外，各層面、領域及整體上之平均數皆有提昇，且在「科學行為」 層面上有顯著的差異。 二、不同性別的國小學童在整體之科學態度沒有顯著差異，但在「客觀性」層面上有 顯著的差異，且男生優於女生。 三、不同科學成就的學童在科學態度上沒有顯著差異。 四、在「客觀性」的表現類型上，多數的學童在活動中偏向動手試做、以及參考別人 意見或討論、其次是查詢資料並確認和仔細觀察。 五、在「好奇心」的表現類型上，多數的學童在活動中，對於不明白的事物偏向請教 或討論，而其對象大都為師長、同學或家人；其次為蒐集資料，方法大都為上網 或至圖書館查詢資料；最後才是自行研究或試做。 六、在「批判精神」的表現類型上，多數的學童在活動中，認為應該事物要講求證據， 所以偏向直接操作的方式。 七、小組組長的領導風格及小組互動方式影響小組成員「科學態度」的改變。 八、 在科學創造性問題解決活動中，透過心智圖的使用能讓學生在學習、記憶、系統 化、計畫性、腦力激盪方面有所助益。 根據上述研究結果，研究者針對科學創造性問題解決活動、實驗設計、心智圖的 使用方面以及未來研究的方向提出一些建議以供參考。 關鍵詞：創造性問題解決、科學的態度、科學創意活動Abstract
The purpose of this research was to investigate the effects of the creative problem-solving activities on sixth graders’ scientific attitudes. The research was a
quasi-experiment design and used the way of nonequivalent pretest-posttest control group design. The samples were divided into experimental group and control group. The
experimental group accepted the scientific creative problem-solving activities, and the control group didn’t.
The research tool that Ying-ha Chen etc. compiled used by this research was 「The scale of scientific attitudes on elementary school students」The experimental teaching was used to be the independent variables of survey, and the gender and academic achievement were used to be the organic variables. The pre-test score on the scale of scientific attitudes of students was used to be the covariate. The experimental group and the control group was based on analyses of one-way ANCOVA and the experimental group was based on analyses of two-way ANCOVA. In the aspect of experimental group, the gender was analyzed with two-way ANOVA to analyze and the academic achievement was analyzed with one-way ANOVA to analyze. Arrange and analyze the quantitative and qualitative data. The main results of this research were as follows:
A.No significant difference was found between the experimental group and the control group. But the scores were advanced on average, and the aspect of 「scientific behavior」 had significant difference.
B.No significant difference was found between the different gender students. But the aspect of「objectivity」 had significant difference and the boys are better than the girls.
C.No significant difference was found between the different academic achievement students.
D.On the part of 「objectivity」, most students trended to hands-on and consulting or discussing and secondly investigating, confirming and observing carefully.
E.On the part of 「curiosity」, most students trended to asking or discussing and the main subjects were their teachers, classmates or family. Secondly collecting data was the other way, including using internet or investigating the data in the library. Researching or trying was the final way.
F.On the part of 「critique」, most students considered it must emphasize evidences so they trended to manipulating directly.
G.The leadership styles of teams’ directors could effect the members’ changes of scientific attitudes.
H.The use of mind mapping in creative problem-solving activities had substantial benefit in terms of learning, memory, systematizing, planning and brainstorming.
Based on the above discoveries, researcher provided some reference for creative problem-solving activities, experimental design, the use of mind map and the future research.
目 錄
中文摘要……… Ⅰ 英文摘要……… Ⅱ 目次……… Ⅲ 表目次……… Ⅵ 圖目次……… Ⅷ第一章 緒論
第一節 研究背景……… 1 第二節 研究動機……… 3 第三節 研究目的……… 5 第四節 待答問題與假設……… 5 第五節 名詞釋意……… 8 第六節 研究限制……… 10第二章 文獻探討
第一節 創造性問題解決……… 11 第二節 科學態度……… 15第三節 創造性問題解決與科學創意活動……… 24 第四節 心智圖的涵意與應用……… 27
第三章 研究方法與設計
第一節 研究設計與架構……… 31 第二節 研究情境……… 39 第三節 研究對象及研究者的角色……… 41 第四節 活動設計……… 43 第五節 研究工具……… 49 第六節 資料蒐集及處理……… 56 第七節 研究倫理……… 60第四章 研究結果與討論
第一節 科學創造性問題解決活動對國小學生科學態度的影響……… 61 第二節 科學創造性問題解決活動對不同性別學童科學態度之影響… 66 第三節 科學創造性問題解決活動對不同科學成學童科學態度之影響 76 第四節 國小學童在不同層面之科學態度上的表現之質性資料分析…… 83 第五節 心智圖法對國小學童在科學創造性問題解決活動的影響……… 104第五章 結論與建議
第一節 結論……… 109 第二節 建議……… 112參考文獻
中文部份……… 114 英文部分……… 117附錄
附錄一 科學態度量表同意書……… 121 附錄二 科學態度量表……… 122 附錄三 超級聲砲活動設計……… 126 附錄四 科學創造性問題解決活動【超級聲砲】學習單摘錄……… 128 附錄五 科學創造性問題解決活動【紙飛機】學習單摘錄………… 130 附錄六 科學創造性問題解決活動【竹蜻蜓】學習單摘錄………… 133 附錄七 學習心得整理摘錄……… 136 附錄八 教室觀察記錄摘錄……… 138 附錄九 訪談大綱……… 143 附錄十 訪談逐字稿摘錄……… 144表 次
表 2-1 CPS 經由 Osborn、Parnes、Treffinger、Isaksen、Dorval 等人四十 年來發展的不同面貌……… 12 表 2-2 三成份六階段的 CPS 模式……… 14 表 2-3 態度的定義……… 16 表 2-4 「科學的態度」與「對科學的態度」之關係……… 17 表 2-5 我國國民小學自然科學課程標準中之科學態度……… 18 表 2-6 科學態度的內涵……… 19 表 2-7 三成份六階段的 CPS 模式與科學創意競賽活動間的關係……… 27 表 3-1 研究設計……… 32 表 3-2 學校發展情境（SWOT 分析）……… 40 表 3-3 研究樣本人數……… 41 表 3-4 小組討論的規則……… 47 表 3-5 活動流程表……… 47 表 3-6 ｢科學態度量表｣試題分配表……… 50 表 3-7 學習心得回饋單內容與意義……… 54 表 3-8 科學態度晤談內容設計……… 55 表 3-9 資料編碼歸類代號表……… 59 表 4-1 兩組國小學童在「科學態度量表」上前測得分之平均數與標準差摘要表… 62 表 4-2 兩組國小學童在「科學態度量表」上後測得分之平均數與標準差摘要表… 62 表 4-3 兩組國小學童在「科學態度量表」上組間前後測得分之平均數比較表…… 63 表 4-4 兩組國小學童在「科學態度量表」上組內前後測得分之平均數比較表…… 63 表 4-5 兩組國小學童在「科學態度量表」之迴歸係數同質性考驗摘要表…… 64 表 4-6 兩組國小學童在「科學態度量表」之共變數分析摘要表……… 66 表 4-7 不同性別、組別之國小學童在「科學態度量表」上前測得分之平均數與標準差摘要 67 表 4-8 不同性別、組別之國小學童在「科學態度量表」上後測得分之平均數與標準差摘要表 68 表 4-9 男女學童在「科學態度量表」組間前後測得分之平均數比較表……… 69 表 4-10 男女學童在「科學態度量表」組內前後測得分之平均數比較表……… 70表 4-11 不同性別、組別之國小學童在「科學態度量表」之迴歸係數同質性考驗摘要表… 71 表 4-12 不同性別、組別之國小學童在「彈性」向度之共變數分析摘要表…… 72 表 4-13 不同性別、組別之國小學童在「客觀性」向度之共變數分析摘要表…… 72 表 4-14 不同性別、組別之國小學童在「因果關係」向度之共變數分析摘要表… 73 表 4-15 不同性別、組別之國小學童在「好奇心」向度之共變數分析摘要表…… 73 表 4-16 不同性別、組別之國小學童在「批判精神」向度之共變數分析摘要表… 73 表 4-17 不同性別、組別之國小學童在「科學認知」向度之共變數分析摘要表… 74 表 4-18 不同性別、組別之國小學童在「科學情意」向度之共變數分析摘要表… 74 表 4-19 不同性別、組別之國小學童在「科學行為」向度之共變數分析摘要表… 74 表 4-20 不同性別、組別之國小學童在「科學態度量表」總量表之共變數分析摘要表 75 表 4-21 不同性別、組別之國小學童在「科學態度量表」的「客觀性」與 「科學行為」向度之調整平均數摘要表……… 75 表 4-22 不同科學成就之國小學童在「科學態度量表」上前、後測得分之 平均數與標準差摘要表……… 78 表 4-23 不同科學成就學童在「科學態度量表」上前後測得分之平均數比較表 79 表 4-24 不同科學成就學童在「科學態度量表」上前後測得分之平均數排序表 79 表 4-25 不同科學成就之國小學童在「科學態度量表」之迴歸係數同質性考驗摘要表 81 表 4-26 不同科學成就之國小學童在「科學態度量表」之共變數分析摘要表… 82 表 4-27 實驗組學童於「超級聲砲」活動後在科學態度之「彈性」向度反應情形… 84 表 4-28 實驗組學童於「紙飛機」活動後在科學態度之「彈性」向度反應情形 85 表 4-29 實驗組學童於「竹蜻蜓」活動後在科學態度之「彈性」向度反應情形 86 表 4-30 實驗組學童於「超級聲砲」活動後在科學態度之「客觀性」向度反應情形 88 表 4-31 實驗組學童於「紙飛機」活動後在科學態度之「客觀性」向度反應情形… 89 表 4-32 實驗組學童於「竹蜻蜓」活動後在科學態度之「客觀性」向度反應情形… 90 表 4-33 實驗組學童於「超級聲砲」活動後在科學態度之「因果關係」向度反應情形 93 表 4-34 實驗組學童於「紙飛機」活動後在科學態度之「因果關係」向度反應情形 93 表 4-35 實驗組學童於「竹蜻蜓」活動後在科學態度之「因果關係」向度反應情形 94 表 4-36 實驗組學童於「超級聲砲」活動後在科學態度之「好奇心」向度反應情形 96
表 4-37 實驗組學童於「紙飛機」活動後在科學態度之「好奇心」向度反應情形… 97 表 4-38 實驗組學童於「竹蜻蜓」活動後在科學態度之「好奇心」向度反應情形… 97 表 4-39 實驗組學童於「超級聲砲」活動後在科學態度之「批判精神」向度反應情形 100 表 4-40 實驗組學童於「紙飛機」活動後在科學態度之「批判精神」向度反應情形 101 表 4-41 實驗組學童於「竹蜻蜓」活動後在科學態度之「批判精神」向度反應情形 102 表 5-1 兩組國小學童在「科學態度量表」之顯著性摘要表……… 110
圖 次
圖 2-1 1994 年的 CPS 版本……… 13 圖 3-1 研究架構……… 34 圖 3-2 研究進度甘梯圖……… 35 圖 3-3 研究流程圖……… 36 圖 3-4 研究分析架構……… 38第一章 緒論
本章主要闡述本研究之動機、目的、待答問題及研究上的限制。全章共分成六節，
第一節是研究背景，第二節是研究動機，第三節是研究目的，第四節是待答問題，第 五節是名詞釋意，第六節是研究限制。
第一節 研究背景
國際教育成就調查委員會（The International Association for the Evaluation of Educational Achievement,簡稱 IEA）是我國近十年來參與的國際性科學學業成就 評量的組織，其組織目的在於了 解 各 國 學 生 數 學 及 科 學 學 習 成 就 及 其 與 各 國 文 化 背 景、教 育 學習環 境 、教師因素等 影 響 因 子 之 相 關 性，並 進 一 步 作 國 際 間 之 比 較 分 析，以協助參加的國家瞭解其在教育改革或課程改革的成效，循環式的調查研究 也可以監控教育政策的執行成果，並可定義當代新的議題以作為改革努力的目標 （IEA，2004）。IEA自1970至1995年已經舉行過三次國際數學與科學教育成就調查研 究，自1990 年開始推動執行「第三次國際數學與科學教育成就」，有四十餘國參加。 我國參與IEA主辦針對國二學生的「第三次國際數學與科學教育成就研究後續調查」 （Third International Mathematics and Science Study-Repeat,簡稱 TIMSS-R）」 結果於1999 年與國際同步揭曉，在三十八個參與調查的國家中，我國學生的科學總平 均成績國際排名為第一；其中生命科學、化學排名第一，物理、環境與資源議題排名 第二；地球科學排名第三；科學探究與科學的本質部分稍差，排名第四（IEA，2004）。 繼TIMSS-R 之後，IEA於2003 年正式施測（main survey）國際數學與科學教育成 就趨勢調查（以下簡稱TIMSS 2003）。TIMSS 2003 調查對象包括國小四年級及國中二 年級學生，這次的小學部分共有23個國家參加，國中有46 個國家。其 結 果 我 國 學 童 表 現 仍 然 優 異 ， 國 小 四 年 級 學 生 在 科 學 方 面 的 總 成 績 位 居 所 有 參 加 國 之 第 二
名 ， 數 學 方 面 居 第 四 名 ； 國 中 二 年 級 學 生 在 科 學 方 面 的 總 成 績 位 居 所 有 參 加 國 之 第 二 名 ， 數 學 方 面 居 第 四 名 （IEA，2004）。 在 TIMSS-R的結果中有下列幾點值得注意： 1. 在對科學學科所持的態度方面，我國學生大多集中在中性的反應（64%）。 2. 期望愈高的學生其科學學習成就較高。 因此，如何提昇低成就學生的學習意願及興趣仍是教育上的一個重要的課題。 （TIMSS-R， 2000） 比較 1999 年及 2003 年這二次調查結果，我國國二（八年級）學生不喜歡學理化 和數學的比例各增加 20%及 16%，在首次參加的國小四年級學生方面，不喜歡自然科學 （21%）和不喜歡數學（34%）的學生比例也高出國際平均值，顯示不管是國二的學生 或是小學四年級的學生，對於科學及數學的興趣和自我評價均明顯地偏低（國科會， 2004）。雖 然 我 國 學 童 在 這 二 次 成 就 調 查 中 表 現 優 異，但 是 比 較 值 得 注 意 的 是， 在 科 學 的 學 習 態 度 上 ， 不 喜 歡 自 然 科 學 的 比 例 高 於 國 際 的 平 均 值 ， 亦 卽 ， 對 於 影 響 科 學 學 習 的 因 素 （ 包 含 態 度 ） 是 非 常 值 得 國 人 注 意 的 一 個 問 題 （ 陳 新 豐 ， 2005） 。 在全國第一次科學教育會議的第一議題「科學教育目標、現況與前瞻」資料中， 指出我國各級學校科學教育現況所存在的許多問題（教育部，2002）：升學考試壓力 使然，中小學的科學教育忽略了創造力、科學態度的培養及探究能力等多元化的評量， 低成就學生放棄學習而使我國各項國際性的學習成就評量結果呈現雙峰化的曲線。文 中並指出中小學科學教育的重要目標之一是培養學生的探究能力。當他們面臨生活上 與科學有關的問題時，能運用探究能力及所學過的科學知識概念，自行提出假設，設 計實驗或收集數據的步驟，以便做出明智的決定或解決問題。這些探究能力卻是各先 進國家視為非常重要的能力。未來如何將這些能力的培養融入課程及教學之中，是極 待解決的問題。由此可知，為了提升國家競爭力，培育科學優秀人才，培養學生創造
力、問題解決的能力以及科學態度是刻不容緩的事。然而，在國內有針對科學展覽（賴 慶三、高汶旭，2004），讀書會（鄭萬平，2002；張雅茹，2002），學科教學（莊嘉 坤，1997；劉誌文，1999；張俊彥、程上修，2000）等探討學生科學態度的影響，但 針對國小學童科學創造性問題解決活動影響學生科學態度的研究尚未發現。
第二節 研究動機
在中小學科學教育裡，科學概念、科學過程及科學態度是極重要的三個要素（魏 明通，2002）。而科學態度為科學學習的一環，九年一貫課程自然與生活科技學習領域 更將科學態度列為能力指標的要項之ㄧ，其重要性可見一斑。所以學生的科學態度的 改變為本研究動機之ㄧ。 自從 1950 年科學教育改革運動以來，如何藉由科學教育培養學生具有積極正向的 科學態度，成為科學教育學者們關注研究的主題。而為了提升國家整體競爭力，如何 透過科學教育的方式培養學生的科學創造力是值得探討的課題。因此，陳鉞銘（2005） 認為「科學態度」旨在強調培養學生推理、邏輯思考、分析判斷之高層次認知，基於 此，從事自然教學之現職教師宜採取相關教學方式，以便能發揮最大教學功效。然而， 教學方式中問題解決能力是一種重要的基本生活能力。教育部（2003）國民中小學課 程綱要卽強調課程設計應以學生為主體，以生活經驗為重心，培養現代國民所需的十 大基本能力，而第十大基本能力就是要培養學生擁有獨立思考與解決問題的能力。洪 志生（1983）指出科學競賽活動可以鼓舞學生科學研究的興趣，並激發潛能的表現。 洪文東（1997）也曾提出有計畫的提供科學創造性活動，使學生科學創造才能得以展 現，是一個可行的策略。科學創意競賽活動是一種科學創造性問題解決的活動，因此， 研究者認為將科學創意競賽活動帶入校園並實施於教學現場是值得嘗試推行與努力的 方向，亦為本研究動機之二。Sternberg（1996）認為問題是完成一個目標時所遇到的障礙。而問題形成後，著 重在問題的解決，而張春興（1994）認為問題解決乃個人在面對問題時，綜合運用知 識、技能，以期達到解決問題的思維活動歷程。Hatch（1988）亦指出問題解決是尋求 適當解決問題方案的一種過程，而解決問題的關鍵點在策略的產生。解題者在問題解 決中遭遇困境時，是需要去思考的，因此問題解決離不開思考的歷程。當個體處於這 種情境時，因為不能以其原有的習慣、經驗、知識作為有效的適應，個體勢必經由搜 尋、探索、分析等各種的途徑以獲取資料，並企圖解除疑惑直到目的達成(張春興， 1994)。而科學創造性問題解決活動中的問題是一個未經過界定的問題(ill-defined)， 這時需要的思考就是創造性思考(張春興，1994)。而學生在解決問題時除了學習到解 決問題的能力，還可以學習到創造性思考能力和發現問題的能力。而且創造性問題解 決和一般問題解決的不同，它強調問題解決者在選擇或履行解決方法之前，要盡可能 地想出各種多樣性的變通方法(毛連塭，1987)。陳龍安(1997)亦指出，創造性問題解 決是利用有系統的思考方法來解決問題，特別強調問題解決者在選擇或執行解決方案 之前，應盡量想出各種極多樣的方法。因此科學創造性問題解決活動是擴散性思考及 聚斂性思考策略的過程，而創造思考的策略有心智圖法、腦力激盪系列、水平思考系 列、圖像思考系列、列舉法系列、檢核表法系列……等方法。本研究採心智圖法（mind mapping）為科學創造性問題解決的思考策略，而其對學生的影響亦為本研究的動機之 三。 國立台中教育大學科學教育中心自八十八學年度起連續三年執行國科會專題研究 計畫，舉辦台灣中部地區國小學生科學創意競賽活動，舉辦的目的即在鼓勵所有國小 學童參加科學創意競賽活動，此依活動倡導重視科學創意價值、增進兒童的科學創意 興趣與能力，進而培養解決問題的能力（黃鴻博，2000）。在九十三年度延續執行國科 會專題研究計畫「台灣中部地區科學教師合作行動研究網路建立之研究（2/3）」，研究 者希望配合此一計畫與研究社群合作、分享科學創意活動融入教學的經驗，以探討科 學創意活動對學生科學態度的影響。
第三節 研究目的
根據研究背景與動機所述，本研究旨在探討學生實施科學創造性問題解決活動對 國小六年級學童科學態度的影響。因此，本研究之研究目的如下： 一、探討科學創造性問題解決活動對國小學童「科學態度」之影響。 二、探討性別與科學創造性問題解決活動對國小學童「科學態度」之影響。 三、探討科學學業成就與科學創造性問題解決活動對國小學童「科學態度」之影 響。 四、探討科學創造性問題解決活動對國小學童在不同層面之「科學態度」的表現。 五、探討心智圖法對國小學童在科學創造性問題解決活動的影響。第四節 待答問題與假設
依據上述研究目的，本研究待答問題包括： 一、國小學童參與和未參與科學創造性問題解決活動，在科學態度是否有差異？ 二、不同性別的學生於科學創造性問題解決活動後，在科學態度上是否有差異？ 三、不同科學學業成就的國小學童於科學創造性問題解決活動後，在科學態度上 是否有差異？ 四、科學創造性問題解決活動中，學生在不同層面之科學態度的表現情形？ 五、心智圖法對國小學童在科學創造性問題解決活動的影響為何？ 根據以上待答問題，本研究針對量的部份提出之虛無假設（null hypothesis）如 下： 一、參與和未參與科學創造性問題解決活動的學童科學態度的影響。 1-1：實驗組與控制組的學童於科學創造性問題解決活動後，在科學態度之彈性 向度上沒有顯著差異。1-2：實驗組與控制組的學生於科學創造性問題解決活動後，在科學態度之客觀 性向度上沒有顯著差異。 1-3：實驗組與控制組的學生於科學創造性問題解決活動後，在科學態度之因果 關係向度上沒有顯著差異。 1-4：實驗組與控制組的學生於科學創造性問題解決活動後，在科學態度之好奇 心向度上沒有顯著差異。 1-5：實驗組與控制組的學生於科學創造性問題解決活動後，在科學態度之批判 精神向度上沒有顯著差異。 1-6：實驗組與控制組的學生於科學創造性問題解決活動後，在科學態度之科學 認知向度上沒有顯著差異。 1-7：實驗組與控制組的學生於科學創造性問題解決活動後，在科學態度之科學 情意向度上沒有顯著差異。 1-8：實驗組與控制組的學生於科學創造性問題解決活動後，在科學態度之科學 行為向度上沒有顯著差異。 1-9：實驗組與控制組的學生於科學創造性問題解決活動後，在科學態度之總量 表上沒有顯著差異。 二、不同性別的學童於科學創造性問題解決活動後，在科學態度的影響。 2-1：不同性別的學童於科學創造性問題解決活動後，在科學態度之彈性向度上 沒有顯著差異。 2-2：不同性別的學生於科學創造性問題解決活動後，在科學態度之客觀性向度 上沒有顯著差異。 2-3：不同性別的學生於科學創造性問題解決活動後，在科學態度之因果關係向 度上沒有顯著差異。 2-4：不同性別的學生於科學創造性問題解決活動後，在科學態度之好奇心向度
上沒有顯著差異。 2-5：不同性別的學生於科學創造性問題解決活動後，在科學態度之批判精神向 度上沒有顯著差異。 2-6：不同性別的學生於科學創造性問題解決活動後，在科學態度之科學認知向 度上沒有顯著差異。 2-7：不同性別的學生於科學創造性問題解決活動後，在科學態度之科學情意向 度上沒有顯著差異。 2-8：不同性別的學生於科學創造性問題解決活動後，在科學的態度之科學行為 向度上沒有顯著差異。 2-9：不同性別的學生於科學創造性問題解決活動後，在科學態度之總量表上沒 有顯著差異。 三、不同科學學業成就的國小學童於科學創造性問題解決活動後，在科學態度的 影響。 3-1：不同科學學業成就的學童於科學創造性問題解決活動後，在科學態度之彈 性向度上沒有顯著差異。 3-2：不同科學學業成就的學生於科學創造性問題解決活動後，在科學態度之客 觀性向度上沒有顯著差異。 3-3：不同科學學業成就的學生於科學創造性問題解決活動後，在科學態度之因 果關係向度上沒有顯著差異。 3-4：不同科學學業成就的學生於科學創造性問題解決活動後，在科學態度之好 奇心向度上沒有顯著差異。 3-5：不同科學學業成就的學生於科學創造性問題解決活動後，在科學態度之批 判精神向度上沒有顯著差異。 3-6：不同科學學業成就的學生於科學創造性問題解決活動後，在科學態度之科
學認知向度上沒有顯著差異。 3-7：不同科學學業成就的學生於科學創造性問題解決活動後，在科學態度之科 學情意向度上沒有顯著差異。 3-8：不同科學學業成就的學生於科學創造性問題解決活動後，在科學態度之科 學行為向度上沒有顯著差異。 3-9：不同科學學業成就的學生於科學創造性問題解決活動後，在科學態度之總 量表上沒有顯著差異。
第五節 名詞釋意
一、創造性問題解決活動
本研究創造性問題解決活動係指透過創造性問題解決（Creative Problem Solving，CPS）模式之科學創意活動。創造性問題解決（Creative Problem Solving，CPS）是一種解決開放性問題的解題模式，本研究活動係含 Treffinger、Isaksen 等學者提出之非線性三成份六階段的 CPS 模式（湯偉君、 邱美虹，1999）： 成分一：了解問題 階段一：定位並找出一目標、任務或問題。 階段二：發現資料。 階段三：發現問題並確定之。 成分二（階段四）：激發點子。 成分三：行動的計畫 階段五：找出答案。 階段六：運用所選擇的解法。二、國小六年級學童
本研究之國小六年級學童係指九十四學年度就讀苗栗縣某國民小學六年級的 學童。三、科學態度
指個人運用科學的方法探究科學知識，並應用到日常生活行為上的意願、習 慣及處置的方法總稱（陳英豪等人，1991）。本研究之科學態度係指陳英豪等人 （1991）所提之科學態度內涵：包括彈性、客觀性、因果關係、好奇心、批判精 神、科學認知、科學情意、科學行為共八項。四、不同科學學業成就
本研究之科學學業成就係指學童在九十四學年度上學期「自然與生活科技領 域」三次成績考查之總分，依總分高低順序排列，總分前、後 27%的學生分別為 高成就組及低成就組，中間 46％的學生為中成就組。五、心智圖法
心智圖法（Mind Mapping）又稱為心靈地圖、心智繪圖、思維導圖、心靈繪圖、 心智圖思考法等，本研究因使用於創造性問題解決活動中，故本文皆以心智圖法稱之。 心智圖法是將主題具象化，以一個主題為中心概念，再從中心分枝，連接其他相關的 概念，透過文字、圖像、數字、邏輯、韻律、顏色、和空間概念，以圖像視覺描述的 方法及善用關鍵字的技巧，將思想概念化，以放射性的思考特性呈現，以用來訓練思 考、增進記憶力和解決問題的方法。第六節 研究限制
一、研究對象
本研究考量人力、物力、時間等因素，採準實驗設計（quasi-experimental designs）研究法之不等的前測－後測控制組設計（nonequivalent
pretest-posttest control group design），研究對象為苗栗縣鄉鎮中一所國小 內選取二班六年級的學生，一班為實驗組，為研究者任教的班級；另一班為控制 組。由於樣本無法代表全國國小學童，因此，本研究之結果不宜做過度的推論。
二、研究者
本研究共舉辦三單元九次十八節創造性問題解決活動，研究者從中進行資料 蒐集及分析，但因受限於研究者能力、訓練、技巧、經驗、敏覺力和洞察力等， 因此，對於研究結果有其侷限。三、研究工具
本研究係採用陳英豪等人（1990）編製的「科學態度量表」，故研究結果無法 推論至其他施測工具之研究。四、研究時間
本研究實施時間為九十四學年度下學期九次十八節課，共歷經二個多月，因 時空不同，授課時間相異，研究結果不宜過度推論。第二章 文獻探討
本章旨在瞭解研究趨勢及脈絡作為本研究的基礎，並探討研究項目間的相關性， 因此全章共分成三節，第一節是創造性問題解決，第二節是科學態度，第三節是創造 性問題解決與科學創意活動，第四節是心智圖法的理論與應用。
第一節 創造性問題解決
創造性問題解決(Creative Problem Solving，簡稱為CPS)的沿革可說來自 Osborn、Parnes、Treffinger、Isaksen 等人在美國水牛城40 多年來的努力成果，肇 始於Osborn、Parnes 而後由Treffinger、Isaksen 等人予以持續發展。最初是Osborn 受Wallas 在1926 年提出創造過程的四階段說的啟蒙，於1953 年在其著作《應用想像 力》(Applied Imagination)提出創造過程的七個階段：問題說明、準備、分析、假說、 醞釀、綜合、驗證。接著，由於Osborn 的影響，其同事Parnes 於1966 年首先提出眾 所皆知且有清楚描述的CPS五階段(湯偉君、邱美虹，1999)。Parnes(1967)提出CPS五 個階段的訓練方案，包含發現事實(fact-finding, FF)、發現問題(problem-finding, PF)、提出想法(idea-finding,IF)、尋求解答(solution-finding, SF)、以及尋求接 受(acceptance-finding, AF)；同時他更強調發散思考(divergent thinking)及收斂 思考(convergent thinking)並重的訓練方式(Isaksen, Puccio, & Treffinger, 1993)。每一個階段都先進行發散思考，以免遺漏任何可能的答案，再進行收斂思考， 以從諸多可能解答中找出最佳者(湯偉君、邱美虹，1999)。CPS教學模式至今已經過五 十年的發展，其發展史如表2-1。
表 2-1 CPS 經由 Osborn、Parnes、Treffinger、Isaksen、Dorval 等人四十年來發展的不同面貌 年代 提出者 內容 階段名稱或主要改變 表示 出處 1953 Osborn 創造過程七階段 導向（Orientation） 準備（Preparation） 分析（Analysis） 假設（Hypothesis） 醞釀（Incubation） 綜合（Synthesis） 驗證（Verification） 文字說明 Applied Imagination 初 版 1960 Osborn 創造過程七階段 導向（Orientation） 準備（Preparation） 分析（Analysis） 想點子（Ideation） 醞釀（Incubation） 綜合（Synthesis） 評價（Evaluation） 文字說明 Applied Imagination 十 二版（邵一朋， 1987） 1966 Parnes CPS 五個階段 發現事實，FF 發現問題，PF 發現點子，IF 發現解答，SF 尋求接纳，AF 文字說明 Isaksen et al.， （1993） 1967 Osborn CPS 三個階段 發現事實，FF 發現點子，IF 發現解答，SF 文字說明 Applied Imagination1967 版
1967 Noller & Parnes CPS 五個階段 發現事實，FF 發現問題，PF 發現點子，IF 發現解答，SF 尋求接纳，AF 水平圖示 Creative behavior guidebook（1967） 1977 Parnes CPS 五個階段 FF、PF、IF、SF、AF 文字說明 王文科（1990） 1982 Treffinger Isaksen & Firestein CPS 五個階段 把聚斂性思考的重要 性與技巧提升至與發 散性思考平衡 文字說明 The handbook of creative learning（1982） 1985 Isaksen & Treffinger CPS 六個階段 發現挑戰，MF 發現數據，DF 發現問題，PF 發現點子，IF 發現解答，SF 尋求接纳，AF 垂直圖示 Creative problem solving:the basic course 1987 Isaksen & Treffinger CPS 三成分六個 階段 三成分：整理問題、激 發點子、行動的計畫 六階段：同上欄 垂直圖示 Creative problem solving:three components and six stages 1992 Treffinger & CPS 三成分六個 三成分：瞭解問題、激 垂直圖示 Creative
Isaksen 階段 發點子、行動的計畫 六階段：同上欄 approach to problem solving(1992) 1992 Isaksen & Dorval CPS 三成分六個 階段 同上欄 循環圖示 引自 Isaksen et al.(1993) 1994 Isaksen &、 Dorval & Treffinger CPS 三成分六個 階段 同上欄 循環圖示 Creative approach to problem solving(1994) （資料來源：湯偉君、邱美虹，1999） 在CPS的發展史上，階段數量上及名稱皆有些改變，由五階段到六階段，一直到 Treffinger和Isaksen於1987年提出的三個成分六階段，均有一定的順序，但CPS演化 至今，已從線性的CPS模式逐漸發展到非線性的模式，如Treffinger、Isaksen和Dorval 於1994年所提出的CPS，即是更具彈性的循環模式 (Triffinger, Isaksen, & Dorval, 1994)。如圖2-1。
圖2-1 1994年的CPS版本（Triffinger, Isaksen, & Dorval）
任務評價 (task) 瞭解問題 (understanding the problem) 激發點子 （generating ideas） 行動的計畫 (planning for action) 過程的計畫 (process for action)
Treffinger等人（1994）學者提出之非線性三成份六階段的CPS模式，其三成份六 階段的CPS模式整理如表2-2。 表2-2 三成份六階段的CPS模式 成分 階段 內容 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）:探索問題或工作的諸面向， 並決定焦點所在 成分一：了解問題 階段三 發現問題並確定之（problem finding identification）：發展問題的敘述，並精鍊而釐清之。。 成份二 階段四 激發點子：此時要儘可能找出各種點子、他種選擇、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，其二釐清前一階段所提各種點子的真義，然後使 用選定的標準去評估。 成份三：行動的計畫 階段六 運用所選擇的解法：發展特定的行動計畫，同時實踐之。 （整理自湯偉君、邱美虹，1999） Howe (1997)總結各種CPS模式的共通特色，包括：(1)利用多階段方式循序達到創 意解決問題的目的，(2)每個階段都使用聚斂性思考(convergent thinking)和發散性 思考(divergent thinking)。(3)每個階段都始於擴散思考，而後為聚斂思考，後者是 用來評價、釐清、並聚焦於前者生成的成果，並為下一階段思考內容做準備。(4)可以 群體也可以用於個人解題。(5)可以使用其中一部分階段即可。(6)各階段未必要按照 一定順序來使用。(7)各步驟未必是一種線性模式呈現而可以交互螺旋形式出現(引自 湯偉君、邱美虹，1999)。
第二節 科學態度
一、科學態度的意涵
在科學教育裡與科學有關的態度，在國外文獻中常以多種面貌出現，常見的有＂ science attitudes＂、＂science-related attitudes＂、＂attitudes toward science＂、＂attitudes to science＂、＂scientific attitudes＂，其中以＂ attitudes toward science＂最常見（蘇懿生、黃台珠，1998）。
對於「態度」一詞之使用，追溯其源流，最早使用「態度」的學者可能是 Spencer， 他於 1862 年在《First Principle》ㄧ書中，提到ㄧ個人的態度對爭論事項的判定有 重要的影響（莊嘉坤，1991）。Thomas 和 Znaniecki 被認為是最先使用「態度」此ㄧ 心理學概念來進行研究的人，其主要研究對象為 20 世紀早期移民至美國的波蘭農夫的 生活方式及文化的改變，他們用「態度」之心理學的建構來解釋這種改變。該研究主 要針對態度評價的性質，以及社會對態度的影響，之後對態度屬性的研究，也都一直 集中在界定態度的定義方面（莊嘉坤，1992；許榮富，1993；Koballa，1988）。由於 對「態度」的觀點不同，因此學者對其定義也十分不一致。茲將國內、國外學者（皮 連生、邵瑞珍，1989；陳英豪等人，1990；莊嘉坤，1991；劉德明，1999；蘇懿生、 黃台珠，1999；Koballa，1988；Hill & Atwater，1995；鄭萬平，2002）之態度的定 義發表排序整理如表 2-3。 莊嘉坤（1997）認為，從社會認知心理學的觀點，科學態度是一種潛藏的心理變 項，它必須藉助心理計量學加以測量。然而在科學態度（science attitudes）的分類 上，國內常將＂scientific attitudes＂稱為「科學態度」，但是此名詞很容易聯想到 ＂science attitudes＂，又造成名詞的混淆與誤解（蘇懿生、黃台珠，1999）。在科 學態度（science attitudes）的相關文獻中，有兩類名詞經常會被提及：一為「科學 的態度」（scientific attitudes）與「對科學的態度」（attitudes toward science），
前者偏向認知，後者偏向情意；前者常常是我們對於學生的一種期盼，甚至被認為是 學習科學的基本條件，而後者則經常是促成學生去學習科學的重要契機，進而影響學 習成就（蘇懿生、黃台珠，1999）。因此，將「科學的態度」與「對科學的態度」之關 係整理如表 2-4。 表 2-3 態度的定義 研究者 發表年 態度的定義 Chein 1948 態度不應是一種習慣，必須有價值判斷。所以態度是個人對 特定事物或其行動及狀況，以特定方式評價的處置。 Allport 1953 態度是一種頭腦及神經上的準備，此狀態是由個人的舊經驗 對特定對象或狀況，採取直接或具決定性影響的反應。 Rosenberg & Hovland 1960 態度是由情感、認知、行動等三個成分所組成：情感的成分 包括一個人對某物或某人的評價、喜愛、或情緒的反應；認 知的成分就是對某物或某人的信念（belief）或實際認識； 行動的成分牽涉到一個人直接對某物或某人的外顯行為。 Gauld 1982 態度是促使一個人有行為的原動力，是將科學知識和方法轉 變成行為的驅策力。 Shrigley 1983 態度是反應前的準備狀態，態度不是與生俱來的，是可以學 習的，而且必須涉及到認知層面。 Koballa 1988 態度指的是對事物（人、情況、議題、政策或想法）的感覺。 Hill & Atwater 1995 態度為個人對人、地、事物之想法有正面或負面反應的特質。 歐陽鍾仁 1987 態度是人類對於事物的看法與想法，或表示行為的一種趨向。 皮連生、邵瑞珍 1989 態度是影響一個人對特定主題作出行為選擇的有組織內部準 備狀態。 楊國樞 1990 態度是某種價值的個人的心理狀態。 陳英豪等人 1991 態度是指一個人對於特定主題的傾向、感覺、評價、認定與 行為之總稱。 莊嘉坤 1991 態度是一個人的心理歷程，不是馬上可觀察得到的，是個人 在社會中外顯行為的一個潛在因素。 張春興 1992 態度是個人對人、事、物以及週遭世界，憑其認知及好惡所 表現的一種相當持久一致的行為傾向。 教育大辭書編纂 委員會 2000 態度是個人對四周環境的人、事、物所持有一種相當持久的 行為表現。
表 2-4 「科學的態度」與「對科學的態度」之關係 科學態度 範圍 領域 重要性 舉例 科學的態度 (scientific attitude) 小 認知 學習科學的基本條件 彈性、客觀、好奇 心。 對科學的態度 (attitudes toward science) 大 (有時包含前者) 情意 促成學生學習科學的重要 契機，進而影響學習成就。 對科學的興趣、對 科學家的態度、對 科學本身的態度。 （整理自蘇懿生、黃台珠，1998）
二、科學態度的成分
在科學的態度（scientific attitudes）的成分區分上，因有不同的詮釋，相對 地也有不同的認定。當學者們努力的對「科學態度」提出定義、研究組成因素，希冀 給科學態度一個清晰的定義，然而其他學者卻也發現這些定義、成分並非彼此獨立， 甚至有概念衝突之處（潘正安，1984；吳永吉，1985；莊嘉坤，1991）。我國國民小學 自然科學課程標準中，將科學態度分為六大項，如表 2-5。 莊嘉坤（1995）依據 Diederich（1967）所定義之 20 項科學態度成分為範圍，並 仿許榮富等人（1986）依 20 項科學態度成分之屬性加以歸類，並精簡為四個科學態度 類群，包括「客觀」、「開明」、「慎下斷語」及「對抗迷信」。陳英豪、葉懋堃、李坤崇、 李明淑、邱美華等（1991）認為「科學態度」是個人運用科學的方法探究科學知識， 並應用到日常生活行為上的意願、習慣及處置的方法之總稱；Simpson,Koballa,Oliver ＆ Crawley（1994）指出「科學態度」是一個人猶如有科學家一般的信念與行為，像 是渴望去知道及了解、對事情總是質疑、尋找資料及其所代表的意義、要去證明、重 視邏輯、考慮到前提假定、思考到關連因果性。許多的學者們對於「科學態度」的觀點及定義不同，所以對於「科學態度」的成分內涵也相異。茲將各學者的看法整理如 表 2-6。 表 2-5 我國國民小學自然科學課程標準中之科學態度 科學的態度 學生達成之具體目標 好奇進取 1.對於所觀察的現象，能提供問題。 2.對於自然現象渴望獲得其解釋。 3.表示在研究新的事物的願望。 4.對於已知的科學原理，力求實證。 5.能夠獨立表示自己的意見、感覺和評語。 6.積極而自動的參加討論。 7.表示願意做新的嚐試。 負責合作 1.對自己應做的，能確實而徹底的做到。 2.表現願意做本分以外的工作。 3.尊重別人的貢獻。 4.表現願意與別人分享工作成果。 5.能夠提出充分的理由或理論基礎，來批評別人。 6.與別人共同工作時，願意接受別人的意見。 7.看到別人需要協助時，能積極去幫助別人。 8.自己需要別人的協助或意見時，能夠積極尋找適當的支援。 9.為了瞭解別人的意見，能夠積極去找資料。 細心 1.所做的活動均能留意安全。 2.尋找重要名詞的正確定義。 3.考究敘述或答語中的措詞。 4.能夠把觀察事項一一記錄下來。 信心 1.表現對於探討具有成功的信心。 2.對於自己實驗所得的結果有信心。 3.表示願意接受直覺的判斷。 虛心客觀 1.對於實驗結果或別人的意見與批評，能夠開朗的接受。 2.能夠尋找和研究新的證據。 3.能夠接受可能的失敗。 4.能夠承認現實知識並不都是完整的。 5.認清知識是科學過程的產品而且是暫時性的結論。 6.表示寧願「要有證據支持的敘述」，而不要「沒有證據所支持的意見」。 7.表示接受禁得起科學考驗的科學通則。 耐心 1.對於問題的探討，表現出「未得解決，決不終止」。 2.對於別人的意見或批評能夠接受，並不斷嚐試改進。 3.遭逢多次失敗，仍不灰心。 （整理自魏明通，2002）
表 2-6 科學態度的內涵 學者 科學態度的成分 Curtis（1926） 堅信因果關係、高度的好奇心、延遲判斷的習慣、重視實證的習慣、尊重他 人的觀點，保持開明的心態並有願意改變自己的意願。 Noll（1933） 精確的步驟、誠實、開明的心態、懸疑判斷的習慣、尋找因果關係、批判的 習慣。 Boeck（1957） 對問題能選擇可驗證的假說來考驗、能說明實驗中的變因及排除不重要的因 素、能決定假說、能夠指出現象的因果關係、用妥當的方法紀錄數據、能說 明結論的適用性及可推演的範圍。 Heiss（1958） 好奇心、不偏見、不迷信、有開明的心態、批判的心態、誠實、相信因果律、 願意改變意見。 Haney（1964） 好奇心、理性、懸疑判斷、開明的心胸、批判的心態、客觀、誠實、謙虛 Educetional Policies Commission （1966） 1.求知與求謹 2.不憚詰問 3.求取數據及其涵意 4.要求證據 5.尊重理性推理 6.慎思前提 7.考慮後果。 Diderich（1967） 1.保持懷疑的態度 2.解決問題的信心 3.力求實驗證明 4.精準的習慣 5.喜歡 新奇的事物 6.不固執己見，願意改變自己的意見 7.謙虛 8.忠於真理 9.客觀 的態度 10.嫌惡迷信 11.喜歡科學的解釋 12.追求知識的完整性 13.慎下斷語 14.能區別假說與解釋 15.瞭解假設 16.能判定何者是基本的意義（基本的通 則），何者是一般的現象 17.尊重學理的結構 18.重視數值 19.接受或然率的 概念 20.接受已證實的統合論點（有根據的結論）。 Schwirian（1968） 1.理性 2.功利主義、造福人群 3.科學的宇宙觀 4.個人主義，不屈從群眾 5. 科學進步主義等。 Nay（1970） 1.在追求科學上的完美：客觀、開明、誠實、慎下斷語、尊重證據、願意改 變意見、分享創見。 2.在批判上的精神：批判的心態、懷疑的精神、發問的態度、嚴密的思考、 反權威、自我批判。 美國的生物科學 課程研究（BSCS） （1973） 1.好奇心 2.坦率 3.真實 4.冒險 5.客觀 6.精細 7.自信 8.恆心 9.滿足 10.尊 重理論結構 11.責任 12.一致與合作。 盧欽銘等（1977） 1.科學習慣 2.科學動機 3.創造思考 4.小心謹慎 5.科學興趣。 Fraser（1978） 發展的「科學相關態度的測驗」（TORSA）中科學態度：好奇、虛心、武斷、 迷信的信仰、因果關係、客觀性、誠實、懷疑新證據。 洪木利（1981） 1.質疑的態度 2.慎下斷言 3.尊重事實 4.誠實 5.客觀性 6.改變意見的意願
鍾聖校（1983） 1.好奇 2.關切 3.求真 4.精確 5.客觀 6.謙虛謹慎 7.堅毅 8.獨立思考 9.開明 10 存疑 潘正安（1984） 1.虛心客觀 2. 小心謹慎 3. 負責合作 4. 好奇進取 5.堅毅恆心 6.信心 許榮富、趙金祈 （1985） 四個成分：1.客觀 2.開明 3.慎下斷語 4.對抗迷信 二個領域：1.認知 2.情意 國 民 小 學 教 學 指 引（1987） 1.好奇進取 2.負責合作 3.虛心客觀 4.細心 5.信心 6.耐心 歐陽鐘仁 （1987） 1.好奇心 2.關心 3.運思操作 4.勇於發言 5.創造性思考 6.方法技巧運用 7. 批判性思考 8.客觀 9.恆心 陳英豪等 （民 1991） 五個層面：1.彈性 2.客觀性 3.因果關係 4.好奇心 5.批判精神 三個領域：1.科學認知 2.科學情意 3.科學行為 鄭 湧 涇 、 周 美 雪 （1990） 將 Diederich（1967）和 Haney（1964）的科學態度組成因素加以分析：1. 客觀 2.好奇心 3.尊重證據 4.不輕下判斷 5.虛心 6.批判性 莊嘉坤 （1995） 仿許榮富等（1985）依 Diederich（1967）所定義之 20 項科學態度成分之屬 性精簡為四個科學態度類群：「客觀」、「開明」、「慎下斷語」及「對抗迷信」 （修改自莊嘉坤，1991） 綜合國內外學者對科學態度成分的研究，雖然有各種不同的看法，但本研究科學 創造性問題解決活動中所探討的科學態度乃採用陳英豪等人（1991）之定義，其科學 態度之成分定義如下： 1.彈性：思想新穎，思考性工作，追根究底，具懷疑態度，學生是否常有新奇的 想法，並嘗試下新的結論，以不尋常的方法使用器材或設計新實驗來做 新的思量。 2.客觀性：對一個問題要考慮正、反面，以及可能的解釋和可利用的數據；對於 實驗結果或別人的意見、批評能開朗的接受及評估；承認現實知識都不 完全的態度，並有實事求是的表現。 3.因果關係：將零星的科學知識統合為較完整的理論體系，並探詢之間的關係； 有探討成因及解釋結果之興趣，並用方法嘗試之，用各種資料的收集 或詢問來闡明因果關係。 4.好奇心：對新來的觀念不馬上拒絕，並仔細考究可行性；對各種實驗結果感到
興趣，並願意去探詢；常用不同的感官來探索周圍世界，並常發問。 5.批判精神：學生是否能根據決定下結論？並能區便假說與解釋。「大膽假設，小 心求證」的習慣；對同學所下結論的矛盾能指出不相符合之處。 6.科學認知：學生對於某一特定對象（科學家、科學本質、科學方法、其他人物） 或其有直接或間接關係之事與物，基於舊經驗所產生的認識與信 念，因而影響學生之行為表現的知識系統之結構，在從事科學活動 中所表現對科學態度的瞭解。 7.科學情意：學生對於某一特定對象（科學家、科學本質、科學方法、其他人物） 或其有直接或間接關係之事與物，基於感官的學習經驗所產生之喜 好與價值化判斷，因而影響學生行為表現的價值系統統稱。 8.科學行為：學生對於某一特定對象（科學家、科學本質、科學方法、其他人物） 或其有直接或間接關係之事與物，由以上兩者因素影響而表現在科 學活動的實際行動稱之。
三、影響科學態度的相關因素
陳英豪等人（1991）指出，影響科學態度之因素甚多，舉凡個體之智力、性別、 學業成績等因素，學校之教師教導特質、師生關係、師資水準和同儕關係等因素，家 庭之父母管教方式、教養態度、物質環境、家庭氣氛和社經地位等因素，均可影響個 體科學態度之良劣。本研究考量研究需要、方便及研究情境的關係，探討影響科學態 度的因素侷限於個體的研究，並僅將性別與學業成就列為研究變項。茲將此二變項與 科學態度之關係分述於後： 近年來，在探討性別與科學態度的實徵性研究中，發現男女在科學態度上差異性 並不一致。在國外的研究中，Erickson & Eriokson（1984）研究發現在自然科學學習 成就方面，男生優於女生的現象在成長的早期並不顯著，但這差異隨著年齡的增加而加大。Simpson & Oliver（1988）研究指出，七年級學生男生對自然科學學習的態度 優於女生。Weinburgh（1995）亦指出在科學態度上男生優於女生，但在高成就組的學 生中，女生的科學態度優於男生。而 Greenfield（1996）的研究指出，男女生在科學 態度上並無顯著差異。Jones、Howe & Rua（2000）研究六年級學童發現，男女生在科 學經驗、對科學主題的興趣和對未來工作的取向顯現出差異，而且女生在科學、美學 和生物學上比男生有興趣。 在國內的研究中，潘正安（1984）研究國中學生發現男生在好奇進取、虛心客觀、 堅毅恆心及信心四個科學態度項目中優於女生，而在負責合作項目上，女生優於男生。 而許榮富（1988）研究國小至高中學生發現，男女生在科學態度上並無顯著差異。吳 英豪（1999）在養動物與種植物的教學研究，發現在整體的科學態度上有顯著差異， 而且女生優於男生。鄭萬平（2002）在讀書會的研究中，指出男女生在科學態度上無 顯著差異。凃淑娟（2003）研究中亦發現不同性別的學童在整體科學態度上無顯著差 異。 陳英豪等人（1991）綜合其實徵性研究，指出科學態度與性別的差異，僅具程度 或類型之差異： 1.在創造思考、科學動機、科學習慣、及科學興趣、質疑上男優於女的比率較高。 2.在客觀、負責合作、團體工作方面，女優於男。 3.而小心謹慎、成就等方面，則依年歲轉換及其他因素介入而有所不同。 由以上文獻可知，性別影響科學態度上僅在於程度或類型的差異，而依研究的性 質相異，研究結果亦有不同，而本研究乃透過科學創造解決活動進一步探討性別與學 態度之間的關係，並加以驗證之。 在影響科學態度頗多的因素中，除了性別外，學習成就也是影響因素之ㄧ。不同 成就需求的人對成敗的因果關係會有不同的認知，進而影響學習態度。所以 Weiner （1989）指出高成就動機的人會將成功歸因於高能力或高努力，而將失敗歸因於缺乏
努力。在 Weiner & Kukla（1970）在研究中發現： 1.高成就動機的人會比低成就動機的人更可能從事成就相關活動。 2.高成就動機的人將失敗歸因於缺乏努力而非能力，這個歸因型態會使個體持續 進行目標活動，因此他們在面對困難時，會比低成就動機的人更加堅持。 3.高成就動機的人選擇中等困難工作的次數，會比低成就動機的人更頻繁。 陳永發（1996）研究發現學業成就的高低，會導致不同的學業成敗歸因，進一步 影響學童後續的學習行為。而趙佳文（2000）在研究中，亦發現學生成就動機與學業 成就有顯著正相關。陳英豪等人（1991）指出一般學者認為自然科學的成績對科學態 度的影響有類型和程度上之不同，但科學態度對自然科學成績卻有決定性的影響。並 綜合其實徵性研究，歸納出下列三點： 1.成就動機、科學興趣與科學成就之自我概念有極大的關係。 2.教室行為及學生在校之學業成績可以預測學生未來的成就及對事物的看法。 3.在科學成就與科學態度的相關上成正相關。 由以上文獻可知，性別影響科學態度上僅在於程度或類型的差異，而依研究的性 質相異，研究結果亦有不同，而科學成就與科學態度也有著相關性，依此本研究將透 過科學創造解決活動，進一步探討性別與科學學業成就對學童「科學態度」之間的影 響。
四、科學態度的培養
在教學活動與科學態度相關的研究中，莊嘉坤（1996）指出學生對科學的態度既 然是學習而來的，非與生俱來的，那麼學生對科學的態度之建構和科學知識的成長之 間有相關性存在。許榮富（1986）強調態度的發展並非靠牢記科學事實或科學概念， 知道科學結論就可達成，而須藉著讓學生由自身投入實驗而逐漸培育得來。陳英豪等 人（1991）認為教師讓學生多做多學，模仿科學家研究科學的過程和方法，以發現自然現象的原理和事物的因果關係，並從學習中獲得「發現」的說法，而認同內化發展 學生的科學態度。在國外文獻中，Hanadyna（1982）發現四年級學生中「活動課程」 對學生態度佔 6.3﹪，與科學態度的相關係數為 0.47。活動取向的科學教學、或是多 給予學生討論機會、多讓學生反應對教學的感覺，有助於發展學生對科學的喜愛 （Koballa，1995）；Talton 和 Simpson（1985）的研究發現同儕對科學的態度與個人 對科學的態度彼此有互動的關係。Yager ＆ Penick（1984;1986）的研究卻發現，學 生對科學、科學教學和科學學習經驗的感受與態度，有隨年級的升高而降低的趨勢。 Koshland（1985）認為如何積極提昇學生學習科學的意願，以及改善學生對科學的態 度，為科學教育改革最為重要的當務之急。而在 Leeming(1995)的研究指出，小孩對 於環境態度的發展最早從幼稚園開始，而早期的態度學習會塑造往後長大城青年人和 成年人的思考模式，所以兒童態度的發展就顯得相當重要。因此，由以上文獻可知， 科學態度的培養應在國小階段即須開始，透過教學活動增加討論機會，並且提供動手 做以及實驗的方式，有助於學生對科學知識的瞭解，進而提昇學習科學的意願與動機， 並能培養積極且正向的科學態度。
第三節 創造性問題解決與科學創意活動
郭有遹（1999）指出，在創造心理學與認知心理學的文獻中，「創造」與「解決問 題」兩個語彙是交互使用的。因為創造的過程也是解決問題的過程。而在創造性問題 解決實施方面有六大步驟(程上修，2000)，包括： 1. 發現困惑：從雜亂無章的事實中分析出已知者。 2. 發現資料：(a)蒐集有關的資料，(b)仔細而客觀地觀察，(c)探究情境中事實。 3. 發現問題：(a)從若干觀點看可能的問題，(b)思索可能的問題，(c)把範圍縮小到 主要的問題，(d)重新以可解決的形式陳述問題，(e)使用我可能用什麼方式，來思 考問題，(f)改變動詞、重新陳述問題，(g)用小規模的試驗、嘗試、初步擬定的計劃是否可行，(h)擬可能做的附帶計劃，以防第一個問題行不通。 4. 發現構想：(a)產生許多主意和可能解決問題的方法，(b)產生許多主意以便解決問 題，(c)用腦力激盪法想出許多主意，或數種可能解決問題的方法，(d)盡可能列出 許多主意。 5. 發現解答：(a)在數種可能解決問題的方法中選取最可行者，(b)就解決方法中發展 評鑑準則，(c)客觀地應用準則於每一個可能的選擇的解決方法，(d)根據已發展的 準則評估可能選擇的解決方法，(e)列出可用於聚斂性或擴散性思考過程的評鑑準 則。 6. 尋求接受：(a)發展行動計劃，(b)考慮那些聽眾一定會接受這計劃，(c)針對前面 所提出的解決問題的方法徵求所有的聽眾的意見。 而Treffinger等人（1994）學者提出之非線性三成份六階段的CPS模式，（湯偉君、 邱美虹，1999） 成分一：了解問題 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）:探索問題或工作的諸面向，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，
並精鍊而釐清之。 成份二（亦為階段四）：激發點子：此時要儘可能找出各種點子、他種選擇、另種解法， 新奇或古怪的都可接受。 成份三：行動的計畫 階段五：找出答案（solution finding）：首先要發展出一套評價標準，其二釐清前 一階段所提各種點子的真義，然後使用選定的標準去評估。 階段六：運用所選擇的解法：發展特定的行動計畫，同時實踐之。
創造性問題解決(CPS)的始祖 Osborn (1953)提倡善用個人的創造力，並相信創造 力是可經由訓練而提升的，因此 Osborn 主張利用腦力激盪（brainstorming）、不加 以評斷、鼓勵自由聯想及想像、及尋求所有可能的解決方法等方式，來訓練創造思考 及問題解決的能力。陳龍安(1997)指出，創造性問題解決是利用有系統的思考方法來 解決問題，特別強調問題解決者在選擇或執行解決方案之前，應盡量想出各種極多樣 的方法。而在實施的方案中，「競賽」亦是不錯的方法之ㄧ。 Torrance 在 1965 年曾經研究一群小學生，讓他們在比賽與不比賽的情境下完成 一件作品修改的任務，結果發現學生的創造力在有比賽情境比不比賽的情境有顯著的 提升（Sternberg & Lubart, 1995）。洪志生（1983）指出科學競賽活動可以鼓舞學生 科學研究的興趣，並激發潛能的表現。洪文東（1997）也曾提出有計畫的提供科學創 造性活動，使學生科學創造才能得以展現，是一個可行的策略。科學創意活動是鼓勵 「動手做」，激發點子，培養合作解決問題的能力，具有挑戰性、趣味性、創造性以及 解決真實問題的特性（黃鴻博，2000；游詩蒂，2002）。科學創意競賽活動是一種有系 統的科學創造性問題解決的活動，因此，科學創意競賽活動也可視為創造性問題解決 的表現。據此，科學創意競賽活動在競賽的過程中，學生發揮創意解決現有問題以達 成目標，其解決問題的歷程可視為 CPS 模式。二者之間對應的關係如表 2-7。 九年一貫課程暫行綱要提到自然與生活科技學習應以探究及實作的方式來進行， 強調手腦並用，活動導向、設計與製作兼顧、知能與態度並重；教學應以學生為主體， 培養學生探究能力、能進行分工合作學習、能獲得科學智能、習得各種操作技能為原 則，活動設計則應以解決問題策略為中心（教育部，2001）。本研究設計之科學創意競 賽活動亦以創造性解決模式設計，以培養學生擁有獨立思考與解決問題的能力，以達 培養正確的科學態度。
表2-7 三成份六階段的CPS模式與科學創意競賽活動間的關係 CPS模式 成分 階段 科學創意競賽活動內容 階段一：定位並找出一目標、任務或 問題。 給一任務或問題。 階段二：發現資料（data finding） 發現任務或產品的原理或無法達成 目標的現象。 成分一： 了解問題 階 段 三 ： 發 現 問 題 並 確 定 之 。 （problem finding identification）
發現任務或產品所遭遇的問題，並確 定其為影響的原因。 成份二 階段四：激發點子。 尋求協助激發點子，並提出改進的可 能的作法。 階段五：找出答案。 （solution finding） 在所有可能的作法中，凝聚主要的解 決方案。 成份三： 行動的計畫 階段六：運用所選擇的解法。 實施解決方案，改進任務或產品。
第四節 心智圖法的涵義與應用
「心智圖思考法」之譯名簡稱「心智圖法」（Mind Mapping） 是六O年代末期創 造並推廣心智圖這個名詞的是Tony Buzan，其廣泛研究並記錄這種視覺思考的技巧， 他認為心智圖是一種把放射式思考具體化的方法，因此是符合人類思考方式的方法（劉 蘊芳譯，1999）。而Michael Gelb 在7 Brains 一書中亦有解釋：你可以使用一個簡 單卻威力十足的方法，在日常思考計畫和解決問題時，讓藝術與科學同力增效，追求 大腦左右的平衡，這個方法叫做「心智圖思考法」（劉蘊芳譯，1999）。亦卽此法強 調以輻射網狀結構的思考架構取代條列式的思考架構，如此能有效利用左、右兩半腦 充份掌握整體性的思考，並能激發創意思考（連啟瑞、盧玉玲，2005）。而心智繪圖 是一種能將放射性思考（radiant thinking）具體化的方法。 人類頭腦的主要功能一接收、維持、分析、輸出和控制： （一）接收：你的任何知覺所收到的任何事物。
（二）維持：你的記憶, 包含銘記（儲存資訊的能力）和回想（進貨和使用己儲 存資訊的能力）。 （三）分析：確認模型和處理資訊。 （四）輸出：任何溝通型式或創造行為，包括思想。 （五）控制：所有心理的和生理的功能，包括整體的健康、態度和周圍的條件（ 此項最重要）。 這五個項目彼此相互增強，前三項功能合成第四項一把那些接收到的，維持的和 分析過的資訊透過「心智繪圖」、演講、姿勢等方式表達或輸出（羅玲妃譯，1997）。 當特定的訊息在腦細胞之間互相傳遞時會建立起一個特殊的電磁通道稱為「記憶軌跡」 （羅玲妃譯，1997）。Tony Buzan 以樹林通路為例來解釋這個通道：第一次開荊斬棘 要通過樹林時，一定困難重重，但是每走過一次以後阻力愈來愈少，最後終至暢通無 阻；腦細胞開創使用的通路越多，思緒就會越清晰、越快也越有效率。 Buzany在1991年與一位十三歲小孩合作，由學童實際學習的觀點改寫「心念構圖」 法，該訓練模式主要之進行步驟為下列五項： 1.繪製圖像或文字於紙中央：表示主觀點。 2.繪出支線：用關鍵字或圖表示相關主題或要點。 3.由相關主題或要點，繪出次支線（連結線）：用關鍵字或圖表示次相關主題或 次要點。 4.由次主題或要點，繪出支節線（連結線）：表示詳細之狀況。 5.由支節線擴展：表示更細之相關資訊。 Buzany並提出上列五項步驟之詳細相關策略，如集體研討技巧、規章、潛力發展 規則、腦力激盪創意訓練技術、字、圖、顏色應用技巧……等等，為擴散創意思考提 供良好模式（引自連啟瑞、盧玉玲，2005）。簡單來說，心智圖思考法的規則或作法 如下（劉蘊芳譯，1999）：
1.在紙的中央，畫出一個象徵式的符號或一幅圖，以此展開心智圖的繪製。 2.寫出關鍵詞。 3.由中心圖像往外拉線，把關鍵詞連起來。 4.工整寫下關鍵詞。 5.每一行寫一個關鍵詞。 6.把關鍵詞工整寫在線上，並每一個詞的長度和底下的線一樣長。 7.利用顏色、圖形、層次和符號盡量聯想，找出重點，標出重點，並點明途中各 分支之間的關連。 具體的說，心智圖法是一種綜合心像、視覺思考及擴散性思考的方法，比傳統的 線性思考方式更能激起創意的點子。可以自由聯想、腦力激盪，所以也是一種創造思 考的策略。透過這種策略去引導學生，畫出思考的脈絡，不僅能讓學生了解自己整體 思考的方向，也能讓我們看見學生的想法。 在心智圖法的應用上，心智繪圖具多面發展性，可以使思考更多元化，與條列直 線思考和橫向正反面思考的筆記不一樣。Tony Buzan曾試著將腦皮層關於文字與顏色 的技巧合用，發現因做筆記的方法改變而大大地增加了至少超過百分之百的記憶力（孫 易新，2003）。由此心智繪圖可以發揮大腦的潛能，生活中的許多事情都能利用心智 繪圖來找出解決的方法，尤其是在學習方面，它可以幫助我們，使我們的思路清楚， 讓我們在各方面都能有出色的表現（羅玲妃譯，1997）。 對一個學習者來說，可以運用在記憶、寫筆記、做筆記、做報告、準備計劃、幫 助思考、集中思慮上。心智繪圖充分利用大腦各項機能：文字、圖像、數字、邏輯、 韻律、顏色、和空間概念，是一種獨一無二而且非常有效率的讓你優游在大腦無限的 領域中，因為結合大腦處理文字與圖像的能力而每一個加進心智繪圖的文字與圖像都 能再啟發聯想力使心智繪圖不斷擴大， 可以讓你的思考更多元化更具創造性（羅玲妃 譯，1997）。簡單的說，心智繪圖提供一個有效的工具，運用圖文並重的技巧，開啟
人類大腦的無限潛能（孫易新，2003）。 綜合以上可以得知，心智圖法是一種擴散思考及創造思考的策略，運用圖文並重 的技巧，除了可以看清各個主題的內容結構外，還可以看出不同主題之間的關係。無 論是學習或是思考方面，透過心智圖法可以統整知識、增進記憶、腦力激盪、自由聯 想、激發創意點子……等，可以開啟人類大腦潛能創意思考的工具，也可以運用在生 活中，來找出解決問題的方法。
