MST 教學策略在科技教育之應用

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MST 教學策略在科技教育之應用

－以「有趣的吹泡泡遊戲」教學活動為例

朱耀明、莊淑芬國立高雄師範大學工業科技教育學系副教授國立高雄師範大學工業科技教育學系碩士班研究生摘要本教學活動「有趣的吹泡泡遊戲」，運用 MST教學策略將數學概念、科學概念及科技概念相連結，希望透過吹泡泡活動的設計與製作，融入數學時間測量、長度測量、統計表等概念以及科學中溶解、空氣佔有空間、表面張力、光的反射等概念，使學生統整所學到的概念，從「動手做」（hands on）的過程中，發現問題，並發揮合作學習的功能，激發創造思考及解決問題的能力，以培養主動探索和研究的精神，使兒童從遊戲之中，培養製作及設計能力，使科技素養獲得提升。關鍵字：MST教學策略、科技教育、吹泡泡遊戲。 壹、前言 在傳統的數學及科學的教學中，常因只注重概念的形成與建立，無法和生活做有效的聯結，學生雖具備數學和科學的概念，卻無法活用於日常生活之中，而缺乏學習的興趣。因此，科技教育在連結數學與科學上，扮演著十分重要的角色。自1980 年代開始MST教學策略受到重視（林坤誼、游光昭，2004）。MST 主題式科技教學活動，融合數學分析、科學探索及科技設計，統整科際間的整合教學，使抽象的概念與描述，在實際動手做的過程之中，能夠獲到印象深刻的實際驗證（侯世光，2005）。所以有效的應用數學、科學與科技的概念，能使學生在動手做的過程中，培養創造思考、解決問題、合作學習及統整等能力（林

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人龍、游光昭，2005）。因此以MST為內容架構，配合問題解決為導向的教學方式，十分適用於自然與生活科技的教學（蔡齡華、陳振綱，2007）。福祿貝爾曾指出，遊戲是兒童的生命，兒童的遊戲生活是人類行為的基礎要素。遊戲對低年級兒童而言，仍是學習的重要途徑。因此若能以遊戲的模式實施教學，使兒童能從遊戲的快樂情境之中「做中學」（Learning By Doing），必能有效的提高兒童學習的強烈動機，加深學習意願，主動學習進而達成教學目標。泡泡在日常生活中，舉凡洗澡、洗頭、刷牙、洗碗、洗衣服隨處可見，和兒童的生活經驗息息相關；而吹泡泡所需的材料、工具簡便易得、製作簡單，所以吹泡泡遊戲常令小朋友愛不忍釋。因此本教學活動以吹泡泡遊戲，應用MST教學策略將數學概念、科學概念及科技概念相連結，希望透過吹泡泡活動的設計與製作，融入數學時間測量、數量估測、長度測量、形狀辨認、統計表等概念以及科學中溶解、空氣佔有空間、表面張力、光的反射等概念的相關知識，使學生在活動中統整所學到的概念，從「動手做」（hands on）的過程中，發現問題，並發揮合作學習的功能，激發創造思考及解決問題的能力，以培養主動探索和研究的精神，使兒童從遊戲之中，培養製作及設計能力，使科技素養獲得提升。 貳、MST 教學模式 在美國紐約州『MST 資源指引』中，將MST 的教學模式分為三種課程設計架構（黃能堂、高長志，2004）：一、連結型：科技教師將已學過的數學、科學概念融入科技活動中，透過課程主題作適當的連結，提供學生將數學、科學、及科技靈活運用於日常生活中的機會，培養統整能力。二、協同型：數學、科學與科技三位教師合作進行協同教學，共同參與統整課程設計，並分別實施各科教學，提供學生將數學、科學、及科技靈活運用於日常生活中的機會，培養統整能力。三、整合型：數學、科學與科技三位教師合作進行協同教學，將數學、科學與科技概念整合於課程活動之中，但是不強調數學、科學、科技分科的

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知識，而著重在系統化的介紹與課程相關的知識，使三種概念能統整學習，運用於日常生活中。本教學活動以吹泡泡遊戲為課程主軸，採取連結型的架構，融入已學過的數學及科學概念，使學生在活動的過程當中，能同時學習相關的數學、科學與科技的知識與概念，培養統整能力，期能靈活運用於日常生活之中，達到科際整合的教學目標。 參、MST 教學活動歷程 本教學活動「有趣的吹泡泡遊戲」，是透過吹泡泡遊戲的實施，在五彩繽紛滿天泡泡飛舞的情境中，先引起小朋友的學習動機，再從遊戲之中發現問題，利用科技設計系統來解決問題。經由分組討論，利用腦力激盪法（Brainstroming，BS），先提出許多想法，再從其中找出可行的方法後，經由不斷的探索、嘗試與改進，最後選用最佳方案來製造泡泡水及吹泡泡用具。從共同製作泡泡水及吹具的活動中，培養學生創造思考、解決問題、設計製作的能力及合作學習的態度。使和吹泡泡相關的數學概念、科學概念及科技概念相結合，而能將所學到的數學與科學概念實際運用到日常生活之中，讓理論和生活實務相互印証。希望以學習者為活動主體，配合探究及實作方式進行、設計與製作兼顧、知能和態度並重的精神來規劃課程，以達到主動學習、培養獨立思考、解決問題能力和團隊合作的九年一貫自然與生活科技課程目標。一、單元名稱：有趣的吹泡泡遊戲二、教學目標（一）具體目標 1. 能了解時間測量、長度測量及統計表等數學概念。 2. 能了解溶解、空氣佔有空間、表面張力及光的反射等科學概念。 3. 能製造泡泡水及吹泡泡的用具。 4. 培養學生創造思考及問題解決的能力。三、教學對象：國小二年級學生四、教學時數：6 節課（一節40分鐘）

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五、相關原理概念：表1 MST相關概念一覽表數學概念（M）科學概念（S）科技概念（T） 1. 時間測量 1. 溶解 1. 製造泡泡水 2. 長度測量 2. 空氣佔有空間 2. 製造吹泡泡工具 3. 統計表 3. 表面張力 3. 創意與構想 4. 光的反射 4. 問題解決能力六、設備與材料表 2 教師及學生需準備的設備與材料教師準備學生自備 1. DVD播放器香皂、洗碗精、洗髮精或沐浴乳等家庭常用清潔劑 2. 教學影片布丁杯 3. 不同溫度的水攪拌用筷子 4. 不鏽鋼湯匙或小刀各式粗、細吸管 5. 毛根橡皮筋 6. 鐵絲圈紙杯 7. 紗布剪刀 8. 大澡盆蠟筆 9. 甘油、蜂蜜或果糖 10. 圖畫紙七、教學活動分析本單元共分成「泡泡總動員」、「泡泡小達人」及「泡泡變變變」三個教學活動。

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（一）泡泡總動員本活動目的在使小朋友從日常生活中，找出可用來製作泡泡水的材料、利用各種清潔劑調製泡泡水、探究加快溶解速度的方法及觀察比較清水和泡泡水二者間的差異。 1. 可鼓勵小朋友利用不同的家庭常用清潔劑如：香皂、洗碗精、洗髮精、沐浴乳等，因為清潔劑都含有界面活性劑，可減少水的表面張力而形成泡泡，因此皆可用來嘗試製作泡泡水。 2. 小朋友大多會準備液狀清潔劑，要探究如何加快溶解速度時，建議使用香皂固狀清潔劑，較能明顯分辨溶解速度。 3. 要將香皂切成小塊時，應先教導小朋友使用小刀的正確方法，並叮嚀注意安全。不會使用小刀的小朋友，可改用不鏽鋼湯匙慢慢將香皂刮下。 4. 比較泡泡水和清水二者間的差異時，老師可鼓勵小朋友仔細觀察，並特別提醒清潔劑不可食用，如不慎吸到時，需用大量清水漱口。（二）泡泡小達人本活動讓小朋友利用腦力激盪法，分組討論「如何一次吹出許多泡泡」以及「如何吹出大泡泡」、分組製作吹泡泡的器具、並透過分組競賽的方式提高組員的團隊合作的精神。 1. 使用腦力激盪法時，應先指導小朋友暫緩批判，尊重他人意見，並鼓勵自由聯想，或參考別人意見後，再提出自己的新想法。 2. 二年級小朋友使用工具的能力有限，因此製作吹泡泡用具材料的選用應以安全、容易製作、材料容易取得為原則。 3. 科技創新並不容易，老師可先提供模仿製作的機會，再逐步引導。當創意與構想無法有效解決問題時，需引導小朋友重做思考與改進。 4. 先讓小朋友使用不同粗細的吸管嘗試吹泡泡，小朋友發現影響泡泡大小的關鍵因素後，再利用吸管、紙杯、毛根等材料，製作大管口的吹具。 5. 若無法察覺關鍵因素時，老師宜適時引導，使小朋友能享有成功的樂趣，成為繼續探索的原動力。 6. 利用自己製作的吹具，參加吹大泡泡比賽相當刺激有趣。小朋友在比賽

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中發現問題，經過小組討論、不斷測試改良吹具，最後將紙杯與吸管兩種材料合併，做成吹大泡泡的吹具，大膽嘗試的精神值得鼓勵。 7. 泡泡不斷變大且破掉後消失於瞬間，對小朋友而言測量不易。可改成吹在附有量尺的切割墊上，泡泡雖然破滅消失，但切割墊上仍留有痕跡方便測量。（三）泡泡變變變本活動讓小朋友利用鐵絲圈體驗拉出大泡泡的快感，在驚呼連連中觀察所拉出泡泡的形狀，並探討泡泡形狀改變的原因、試著製作不同形狀的吹泡泡器具，看看是否能吹出不同形狀的泡泡。最後觀察泡泡表面的顏色及反射的影像，討論如何製作更富色彩的泡泡水，在圖畫紙上吹下各種顏色、大小的泡泡後，利用泡泡做創意聯想，發揮想像力，組合成一幅具創意的畫，展示作品並檢討分享。 1. 長柄的拉泡泡器具較易拉出大泡泡。鐵絲圈太細太軟不易拉出泡泡，可使用曬衣架做成圈圈使用。 2. 拉泡泡器具的邊緣可使用繃帶、毛線纏繞，且要緊密不能太薄。沾附的泡泡水較多，較易拉出大泡泡。 3. 添加少量甘油，除了能降低水溶液的表面張力使泡泡擴張到最大以外，也可以減緩泡泡膜表面水分的蒸發，有效延長泡泡破掉的時間。 4. 調配好的泡泡水，若能先放置幾個小時至一天，讓甘油分子在泡泡水中均勻分布，效果會更好。 5. 在此次教學中泡泡水比例為洗碗精：水：甘油＝12：10：1 ，但因使用之清潔劑不同，可依實際狀況做彈性調整。 6. 不論是以何種形狀的毛根吹具，吹出的泡泡因受到表面張力的影響，都會把表面積縮為最小，剛開始時受重力影響呈水滴狀，但是到最後只能形成球體，而無法隨心所欲的吹出其他形體的泡泡。 7. 當泡泡越來越大時，表面張力小於地心引力，所以泡泡形狀就越不圓。 8. 泡泡形成之初表面顏色五彩繽紛最為美麗動人，隨著時間增長表面顏色亦隨之黯淡，最後泡泡亦隨之破滅，老師可提醒小朋友仔細觀察其變化。

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9. 將適量的水彩加入泡泡水中，可在圖畫紙上留下彩色泡泡，做創意聯想，小朋友的學習興致高玩得非常愉快。唯泡泡破掉時，顏料亦隨之四濺而使衣服也留下痕跡，老師可提醒小朋友穿上圍兜或工作服，以免弄髒衣服不易清洗。 10. 吹泡泡遊戲結束時，需指導小朋友如何處理剩下的泡泡水，如洗碗盤、洗抹布、擦地板等，不要造成環境的污染。八、活動情形及學習成果（一）製作吹泡泡用具及測試情形圖一用毛根製作吹泡泡用具圖二將吸管剪開，做吹大泡泡用具圖三測試自製的吹泡泡用具圖四將吸管與紙杯合併，改良後的吹泡泡用具圖五泡泡不斷變大且瞬間即破，測量不易圖六用切割墊較易測量泡泡大小

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（二）拉泡泡活動照片（三）、「泡泡創意聯想」小朋友作品分享：圖一草叢裡的小瓢蟲圖二彩色的花圖三大家一起吹泡泡圖四哇!好多甲蟲圖五小雪人的聚會圖六我的外星朋友九、教學評量教學評量的主要目的在瞭解學生的學習情形，是否能達成教學目標，以及做為教師教學改進的參考依據。「泡泡世界」教學活動的評量內容兼重形成性評量及總結性評量，評量層面包含認知、情意及技能三部分，評量的方式包括教師評量、自評及同儕互評。內容分述如下：

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（一）形成性評量 1. 教師評量：教師依據學生課堂參與情形及態度表現，於上課時記錄，並進行評量。 2. 學生自評：學生依據自己課堂的參與情形及態度表現，於每次上課時進行自我評量。 3. 同儕互評：學生依據小組成員的課堂參與情形及態度表現，於每次上課時進行相互評量。（二）總結性評量 1. 教師評量：（1）.學習單內容的正確性。（2）.設計是否具創意性（獨創性、流暢性、精密性及變通性）。設計是否具有效性（有效一次吹出最多泡泡及最大泡泡）。（3）.小組成員間合作互動的情形。表3 教師評量的百分比評量項目比例 1. 學習單 30% 2. 創意造型 20% （獨創性、流暢性、精密性及變通性） 3. 有效性 20% （有效一次吹出最多泡泡及最大泡泡） 4. 小組合作互動情形 30% 2. 小組互評：（1）. 能利用自製的吹泡泡器具，有效吹出最多及最大泡泡。（2）. 吹泡泡器具的創意造型。肆、教學建議在實施教學時，提出以下建議：一、了解學生的先備知識：教師在設計活動前，應對學生的先備知識有所了

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解，以作為學習的基礎，使學生能擁有成功的經驗，而對教學活動充滿興趣。二、蒐集MST相關的知識：教師在設計活動時，需蒐集與本活動相關的數學、科學與科技的相關知識，融入教學活動中。當學生在設計與製作的過程中遇到困難時，老師可適時的給予指導，協助學生解決問題。三、教師的引導與鼓勵：教師的引導使學生發揮創造力，教師的鼓勵提供學生創作的原動力。因此，在設計與製作過程中，以學生為活動主體，教師需扮演引導者的角色，使學生能充分發揮其創意，並使MST之知識與技能產生連結而能靈活應用。四、同儕間的技術移轉：創新不易，需不斷的嘗試和改進。同儕間若能相互討論，共同解決問題，利用技術移轉，可減少摸索時間達成目標。五、達到最佳化：學生利用腦力激盪法，提出許多獨一無二具有創意的新構想，但是新的創作未必是有效而可行的方案，因此需有鍥而不捨的精神，不斷的研究改進，使能達到最佳化。六、適當的教學環境：教學環境影響教學品質。此教學活動的地點宜選擇室外，以免因地板濕滑而產生危險。最好選擇無風的環境，風太大會影響泡泡的形成，且不易觀察。七、評量的多元化：除了總結性評量之外，亦可以利用競賽、自評與同學間的互評，使評量多元化。伍、結語運用MST教學策略於教學活動中，學生不僅能習得科技方面的知能，更能與數學和科學的知識做適當的連結，並能實際運用於學習活動之中，對提高學習興趣與活用所學具有正面的影響。本教學活動中，學生在此策略學習之下，在數學方面：學習時間測量、長度測量及統計表等概念。科學方面：學習溶解、空氣佔有空間、表面張力、及光的反射等概念。科技方面：學習製造泡泡水、製造吹泡泡工具、創意與構想及問題解決能力。學生能整合此三方面的概念，使所學不再是片段的知識而能實際運用於日常生活之中。

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參考文獻 何宜軒、莊善媛（2005）。MST 教學策略運用在科技教育-以運輸科技「勇闖船世 界」為例。生活科技教育月刊，38（8），73-105。 林坤誼、游光昭（2004）。透過中小學科技素養課程以培養學生創造力之探討。南 大學報，38，15-30。 林人龍、游光昭（2005）。水平整合的思考：以MST 為導向的九年一貫生活科技 課程設計。生活科技教育月刊，38（8），24-41。 周家卉（2007）。MST 教學策略在製造科技的應用－以風力車為例。生活科技 教育月刊，40（5），14-30。 侯世光（2005）。透過創意設計活動強化生活科技的核心能力。生活科技教育月刊， 38（8），1。 科學遊戲實驗室（無日期）。民國97年11月3日，取自國立台中教育大學科學應用與推廣系網頁：http://scigame.ntcu.edu.tw/Site1/big_bubble.html 黃能堂、高長志（2004）。MST 教學模式運用在國中生活科技課程中之研究。生 活科技教育月刊，37（6），60-67。 葉富源（2002）。教學演示用肥皂泡、肥皂膜的製造研究。高雄市：國立高雄師範大學物理學系碩士論文。蔡齡華、陳振綱 (2007）。自然與生活科技的結合。生活科技教育月刊，40（6）， 2-11。

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附錄壹、教學活動設計活動名稱節次教學內容教學法教學設備、器材一、泡泡總動員第1節 1. 討論日常生活中何處可以發現泡泡。 2. 觀賞「美麗的泡泡」 VCD。 3. 討論製造泡泡水所需的工具和材料。 4. 從日常生活中，找出可用來製作泡泡水的材料。 5. 利用各種清潔劑調製泡泡水。 6. 觀察香皂等清潔劑在水中溶解的情形，設法加快溶解速度。 7. 仔細觀察泡泡水和清水，比較二者間的差異。討論討論發表實作探究觀察講述 DVD播放器、教學影片香皂、洗碗精、洗髮精、沐浴乳布丁杯各式吸管攪拌用筷子不同溫度的水不鏽鋼湯匙或小刀二、泡泡小達人第2節 1. 利用腦力激盪法，分組討論「如何一次吹出許多泡泡」及「如何吹出大泡泡」的方法。 2. 從日常生活中，找出各種能吹泡泡的器具。 3. 分組製作吹許多泡泡及大泡泡的器具。討論發表示範合作競賽泡泡水布丁杯各式吸管紙杯橡皮筋剪刀

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4. 分組競賽，利用自己製作的吹具吹泡泡，並測量泡泡大小。 5. 探討吹出許多泡泡及大泡泡的方法。討論第3節 1. 分組合作，將鐵絲做成的大鐵圈，用紗布緊密纏繞數圈。 2. 小朋友嘗試利用鐵絲圈拉出大泡泡。 3. 觀察利用鐵絲圈所拉出泡泡的形狀。 4. 探討在拉泡泡過程中，泡泡形狀改變的原因。合作觀察討論講述泡泡水大澡盆鐵絲圈紗布三、泡泡變變變第4節 1. 討論「希望吹出什麼形狀的泡泡」。 2. 依討論結果，製作不同形狀的吹泡泡器具。 3. 利用各組製作出來的器具，嘗試是否能吹出不同形狀的泡泡。 4. 探討不能吹出其他形狀泡泡的原因。討論合作探究講述泡泡水布丁杯毛根

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第5節第6節 1. 觀察泡泡表面的顏色及反射的影像。 2. 討論如何留下泡泡的色彩。 3. 製作更富色彩的泡泡水。 4. 利用彩色泡泡水，在圖畫紙上吹下各種顏色、大小的泡泡。 5. 利用泡泡做創意聯想，發揮想像力，組合成一幅具創意的畫。 6. 展示作品，檢討分享。觀察討論創意思考實作示範創意思考欣賞泡泡水布丁杯攪拌用筷子水彩各式吸管圖畫紙蠟筆

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貳、學習單一、泡泡總動員學習單（一）想想看：在我們的日常生活中，有哪些材料可以用來製作泡泡水？有哪些材料可以用來製作吹泡泡的器具？製作項目使用的材料泡泡水 1. 2. 3. 4. 吹泡泡的器具 1. 2. 3. 4. （二）試試看：小朋友，用什麼方法可以加快香皂溶解的速度呢？請你試試看，並將方法記下來。加快溶解速度的方法所需時間 1. （）分鐘 2. （）分鐘 3. （）分鐘（三）比比看：小朋友請你仔細觀察，比較泡泡水和清水有什麼不同？請在正確的 □中打 v 比較項目泡泡水清水摸起來 □滑滑的 □澀澀的 □滑滑的 □澀澀的看起來 □混濁 □透明無色 □混濁 □透明無色聞起來 □香香的 □沒有氣味 □香香的 □沒有氣味

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二、泡泡小達人學習單（一）做做看：小朋友請你利用吸管、紙杯、毛根等材料，設計出可以一次吹出許多泡泡，及可以吹出大泡泡的器具。請先將你的設計圖畫出來，再動手做做看。製作材料可以一次吹出許多泡泡可以吹出大泡泡 1.吸管 2.紙杯 3.毛根（二）量量看：小朋友請在附有量尺的切割墊上吹泡泡，各組將泡泡大小記錄下來，再將三次泡泡的大小合起來，看看誰吹的泡泡最大。組員姓名姓名成績 1. 2. 3. 4. 5. 第一次（）cm （）cm （）cm （）cm （）cm 第二次（）cm （）cm （）cm （）cm （）cm 第三次（）cm （）cm （）cm （）cm （）cm 合計（）cm （）cm （）cm （）cm （）cm 名次第（）名第（）名第（）名第（）名第（）名

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三、超級變變變學習單（一）吹吹看：小朋友請你先設計不同造型的吹泡泡器具，再利用毛根做出不同形狀的吹泡泡器具。吹吹看，能不能吹出不同形狀的泡泡呢？設計吹泡泡器具造型 1. □能吹出（）形的泡泡 □只能吹出圓圓的泡泡 2. □能吹出（）形的泡泡 □只能吹出圓圓的泡泡 3. □能吹出（）形的泡泡 □只能吹出圓圓的泡泡 4. □能吹出（）形的泡泡 □只能吹出圓圓的泡泡（二）畫畫看：小朋友請你利用彩色泡泡水，先在圖畫紙上吹出各種顏色、大小的泡泡後，再將泡泡做創意聯想。發揮你的想像力，把泡泡組合成一幅具創意的畫吧！