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實施創造性問題解決訓練課程對國小六年級學生科學創造力與問題解決能力之影響

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Academic year: 2021

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(1)第一章. 緒. 論. 本章中將針對本研究的問題背景與研究動機、研究目的與問題、名詞解釋及 研究限制做說明。. 第一節 研究背景與研究動機 隨著科技資訊時代的來臨,世界各國都想在這新世紀的舞台佔有一席之地, 各國皆極力在提昇其國際競爭力。二十一世紀最重要的人力資源就是培養創造力 (曾志朗,1999) ,教育的目的是讓學生有做決定和解決問題的能力,學校教育是 透過教學上的思考與討論來培養學生解決問題的能力,我們若能在國小階段由學 校教育培養其自我思考和創造思考能力,必能促進其自我實現,培育出具有創造 性思考及問題解決能力的學生。 洪振方(1998)提到國際知名競爭策略理論大師、哈佛大學商學院教授波特 來台訪問,為我國提升國家競爭力提出建言。他指出台灣的特長與優點在於科技, 波特認為應該從教育全力培養科技人才,讓具有創造力的科技來突破國家競爭力 的瓶頸。從波特的建言,可以認識到科學教育在培養具創造力的人才以提升國家 競爭力中所扮演的重要角色。 長久以來「問題解決」一直是科學教育研究中最受重視的領域之一。 「問題解 決」的研究不但提供我們許多有關科學學習及教學的重要訊息,同時並可幫助改 進教學策略。所以培養並提升學生的問題解決能力一直是國內外科學教育的一個 目標(教育部,1995 年;American Association for the Advancement of Science, 【AAAS】 ,1993) 。Science-Technology-Society(STS)是目前國際科學教育上的 重要研究問題議題(Yager,1996),在 STS 的教學理念中,培養學生解決問題的. 1.

(2) 能力,是其重要目標之一。現行的九年一貫課程中的「自然與生活科技」課程設 計的目標除了以學生為主題外,也重視培養現代國民的基本能力,其中第十項就 是培養獨立思考與解決問題的能力。此外,課程綱要中提到之課程目標,其中第 五項「培養獨立思考、解決問題的能力,並激發創造潛能」 (教育部,2000) , 「自 然與生活科技」課程之實施策略中提到,教學活動設計應以「解決問題」的模式 進行,以培養學生處理問題的各項能力(陳文典,2001) ,由上述可看出培養學生 問題解決的能力,是在推行科學教育時,非常重要的一個課程目標。近十年來, 有關問題解決的相關教學模式逐漸發展而趨於成熟包含上述以社會議題(Social issues)的 STS 教學法及創造性問題解決(Creative Problem Solving,CPS)… 等其主要目的皆希望能培養學生的問題解決能力。 陳淑絹(1991)科學應用了創造思考的理念,開闢了電子和原子能時代,企 業管理繼而從之,因此繁榮了社會經濟。資訊業大放異彩,開拓了網路發展。人 類的日常生活似乎是一連串的問題解決過程,解決問題則有賴於創造思考能力。 何耀坤(1985)創造能力是從腦湧出的一種強的科學智力以直觀(intuition)為 基礎,由邏輯、分析、推理、記憶、幻想、判斷、意志和感情等所組成,因此主 張利用科學教育來培養學生的創造力。 近幾十年來在創造思考方面的研究有很多(簡茂發,1982;張玉成,1983; 陳英豪,1987 等) ,此外 Feist 與 Runco 在 1993 年整理發現,自 1960 年代到 1991 年為止已有將近九千份的文章是有關於創造力的研究(譚克平,1999) 。在國小自 然科的創造性問題解決教學研究,研究者查詢國家圖書館博碩士論文共有十三 篇,而針對科學創造力與問題解決能力的研究只有 2 篇(唐偉成,1997;蔡麗玲, 2004) ,而以創造性問題解決訓練課程對國小學生科學創造力與問題解決能力的研 究則無,此為本研究動機一。 Parnes 認為「透過創造性問題解決教學,可使資賦優異與普通兒童,成為更. 2.

(3) 具創造性的問題解決者及更有效的自我實現的人」(引自張世彗,1988)。創造思 考是每個人皆具有的思考特性之一,而具體的表現就是創造力,站在教育功能的 立場,創造力是可以經由適當的教學策略加以培育的,創造思考教學即是一種培 養學生創造力的教學模式(洪文東,1997) 。Torrance(1976)研究發現,各種創 造力訓練方案的成功率以創造性問題解決策略最高。本研究以 Parnes「創造性問 題解決模式」(Creative problem solving)簡稱CPS,配合科學創造力的探索, 設計可行的訓練課程,加以驗證,此為研究動機二。 科學教育不僅止於學習科學知識,更需要培養學生創造能力。科學學習不是 技巧的模仿而是創造,教材不應侷限在教科書的內容,而應將生活中所遭遇的相 關問題視為科學教育的活教材,讓學生有機會運用既有的科學知識解決真實世界 中的問題,在問題解決過程中,創造新的科學知識(王千倖,1999) ,故本研究以 創造性問題訓練課程內含科學問題與實驗設計,增進學生科學創造力與問題解決 能力,探討其成效,此為研究動機三。. 第二節 研究目的與問題 一、研究目的 綜合上一節所述動機,研究者擬採創造性問題解決的模式進行教學,其主要 研究目的如下: (一)根據 Parnes「創造性問題解決」理論架構,並參考國內外有關文獻,編擬 設計一套創造性問題解決訓練課程。 (二)探討創造性問題解決訓練課程,對於國小六年級學生問題解決能力的影響。 (三)探討創造性問題解決訓練課程,對於國小六年級學生科學創造力的影響。 (四)提供研究結果與建議,作為創造性問題解決訓練課程在國小自然科學教育. 3.

(4) 推行之參考。. 二、研究問題 在九年一貫課程中,強調培養學生獨立思考與解決問題的能力,而創造性問 題解決模式是以學生思考與問題解決為主的教學方法。本研究係以此方法應用於 國小六年級普通班學生中,藉實驗研究,探討下列問題: (一)創造性問題解決訓練課程是否能增進國小六年級學生的問題解決能力? (二)創造性問題解決訓練課程是否能增進國小六年級學生的科學創造力? (三)創造性問題解決訓練課程是否適用於國小六年級學生? (四)參與創造性問題解決訓練課程的學生對此種教學課程的反應為何?. 第三節. 研究假設. 一、研究假設 根據以上的研究問題,本研究提出以下的研究假設加以驗證。 (一)接受創造性問題解決訓練課程的實驗組學生,在其問題解決能力與對照組 學生有顯著差異。 1-1 實驗組學生在「解決方法」的分數與對照組學生有顯著差異。 1-2 實驗組學生在「界定問題」的分數與對照組學生有顯著差異。 1-3 實驗組學生在「預防問題」的分數與對照組學生有顯著差異。 1-4 實驗組學生在「變通性」的分數與對照組學生有顯著差異。 1-5 實驗組學生在「有效性」的分數與對照組學生有顯著差異。 1-6 實驗組學生在「問題解決測驗」的分數與對照組學生有顯著差異。 (二)接受創造性問題解決訓練課程的實驗組學生,在科學創造力與對照組學生. 4.

(5) 有顯著差異。 2-1 實驗組學生在「流暢性」的分數與對照組學生有顯著差異。 2-2 實驗組學生在「變通性」的分數與對照組學生有顯著差異。 2-3 實驗組學生在「獨創性」的分數與對照組學生有顯著差異。 2-4 實驗組學生在「關聯分析型」問題的分數與對照組學生有顯著差異。 2-5 實驗組學生在「綜合解釋型」問題的分數與對照組學生有顯著差異。 2-6 實驗組學生在「批判評鑑型」問題的分數與對照組學生有顯著差異。 2-7 實驗組學生在「科學創造力測驗」的分數與對照組學生有顯著差異。. 二、虛無假設 根據以上的研究問題,本研究提出以下的虛無假設如下: (一)接受創造性問題解決訓練課程的實驗組學生,在其問題解決能力與對照組 學生無顯著差異。 1-1 實驗組學生在「解決方法」的分數與對照組學生無顯著差異。 1-2 實驗組學生在「界定問題」的分數與對照組學生無顯著差異。 1-3 實驗組學生在「預防問題」的分數與對照組學生無顯著差異。 1-4 實驗組學生在「變通性」的分數與對照組學生無顯著差異。 1-5 實驗組學生在「有效性」的分數與對照組學生無顯著差異。 1-6 實驗組學生在「問題解決測驗」的分數與對照組學生無顯著差異。 (二)接受自然科創造性問題解決訓練課程的實驗組學生,在科學創造力與對照 組學生無顯著差異。 2-1 實驗組學生在「流暢性」的分數與對照組學生無顯著差異。 2-2 實驗組學生在「變通性」的分數與對照組學生無顯著差異。 2-3 實驗組學生在「獨創性」的分數與對照組學生無顯著差異。. 5.

(6) 2-4 實驗組學生在「關聯分析型」問題的分數與對照組學生無顯著差異。 2-5 實驗組學生在「綜合解釋型」問題的分數與對照組學生無顯著差異。 2-6 實驗組學生在「批判評鑑型」問題的分數與對照組學生無顯著差異。 2-7 實驗組學生在「科學創造力測驗」的分數與對照組學生無顯著差異。. 第四節 名詞解釋 本研究有關的名詞說明如下。. 一、創造性問題解決訓練課程 係指研究者參考陳淑絹(1991)編製的創造性問題解決訓練課程,及根據 Parnes (1977)所提的「創造性問題解決過程五步驟」之理論架構,並參考國內外文獻 編製的訓練課程,其中包含科學問題的探索及科學實驗。創造性問題解決訓練課 程 1 至 4 為方法訓練,內容包含有腦力激盪、精密性訓練、檢核表、記憶廣度和 敏覺性訓練,創造性問題解決訓練課程 6 至 12 是創造性問題解決模式的認識,介 紹創造性問題解決的步驟,包含感覺問題與挑戰(Mess Finding) 、發現事實(Data Finding)、發現問題(Problem Finding)、產生想法(Idea Finding)、發現解決 的方法(Solution Finding)、尋求接納(Acceptance Finding)、CPS 過程步驟 綜合說明。在本研究中將感覺問題與挑戰(Mess Finding)與發現事實(Data Finding),合併為 Parnes(1977)所發展之創造性問題解決五步驟中的第一個步 驟,發現事實(Fact Finding)。科學實驗設計則包含「水中取物」、「瓶中蛋」 與「瓶中龍捲風」三個實驗設計活動(如附錄一)。. 二、科學創造力測驗 本測驗為洪文東博士於2001年所編製的科學創造力評測工具,共有三題,測. 6.

(7) 量學生創造力的三項指標,即「流暢性」 、 「變通性」 、 「獨創性」 。對象為國小學童, 依評分標準可獲得受試者在「流暢性」、「變通性」、「獨創性」三項分數,依問題 類型可獲得受試者在「關聯分析型」、「綜合解釋型」、「批判評鑑型」三種不同問 題類型得分及總分(如附錄二)。. 三、問題解決能力測驗 由吳武典與詹秀美於2002年編製的問題解決能力評量工具,評量學生在日 常生活可能面臨之問題情境中,運用有效而變通的思考以界定問題原因、提出解 決方法、以及預防問題發生的能力。全測驗包含六個問題情境,十五個開放式的 問題,依據評分標準計分,可獲得受試者在「解決方法」、「界定問題」與「預 防問題」三個分測驗的得分,並可合計「變通性」總分、「有效性」總分與全測 驗總分。. 第五節 研究限制 本研究受到研究範圍及區域的特殊性等限制,研究結果不宜做過度的推論。. 一、研究樣本的限制 本研究中的研究對象是以中部地區某國小六年級學生為研究對象,由於考量 到研究對象既有的班級編排,故無法達到隨機分派的水準。. 二、研究範圍限制 本研究之研究範圍,只限於教學活動的設計與教學實施的成果之探討。. 三、研究結果的限制 本研究以量化研究為主,質的研究為輔,只針對研究者的教學設計與學生學 習歷程與結果之探討。. 7.

(8) 第二章 文獻探討 本研究旨在藉由創造性問題解決模式設計的訓練課程,使學生和老師以互動 的方式來探討問題,並就問題解決的基本步驟和問題解決的歷程理論探索,使教 師在教學時能就問題發現、原因分析、問題對策、假設驗證和解決問題的概念整 理方面提供學生科學知識探索,激發問題解決的策略,引導解決所面對的問題, 培養學生科學創造力與問題解決的能力。 本章將針對創造力理論、問題解決的理論基礎、科學創造力的內涵、創造性 問題解決教學模式的探討等四方面做文獻探討。. 第一節 創造力理論 一、創造力的意涵 Gove 在 1986 年指出創造的本意,依韋氏大字典的注釋,有「賦予存在」(洪 文東,2001),在心理學上指出創造是一種能力它包含著敏覺力(Sensitivity)、 流暢力(Fluency)、變通力(Originality)、精進力(Elaboration)等基本能 力(引自陳龍安、朱湘吉,1994)。「創造力」通常被界定為「產生新奇事物、 理念或成果」的能力。但是,能顯現新奇性或獨創性的,並不一定就是創造力, Mumford 與 Gustafson 在 1988 年與 Vinacke 在 1974 年主張「創造力」必須由某種 「適切性」(appropriateness)的標準來衡量(洪振方,1998)。鄭昭明(1997)據 此為「創造力」作一詮釋,由創造力所產生的事物、理念或成果,除了有新奇性 之外,還必須是適切的、有意義的、有價值的或對社會有益的。不符合此「適切」 標準而產生新奇性的能力,並不稱為「創造力」 。所謂創造力是指能夠創造個人獨 特見解的能力,及創造出新事物的能力,屬別出心裁、別有見地,及前所未有的. 8.

(9) 表現(方朝生,1994) 。對於創造力的認識,似乎更需要一種增長論的觀念,了解 創造力的增加不是某種實體的增長,乃是生命潛力的普遍茁壯(鍾聖校,1990) 。 賈馥茗(1972)認為「創造力」應由能力、歷程及行為結果三方面來探討才能避 免失之偏頗。Davis(1986)認為創造力不外由「人格特質」(person)、「創造歷 程」(process)、「創造結果」(product)三方面加以界定,此為著名的 3p。 Rhode分析近五十種創造力的定義,認為「創造4p」可涵蓋創造力的定義,四 P的意義如下(引自陳淑絹,1991)。 (一)以創造者(person)為主:重視創造者的人格特質。 (二)以歷程(process)為主:重視創造者的心理歷程。 (三)以產品(product)為主:重視創造者的作品。 (四)以環境(place)為主:重視個人與環境的交互作用。 從心理學方面來探討創造力,鄭昭明(1997)指出創造力最根本的問題是在 「心智運作」的問題,個人的心智運作才是創造力的核心所在。另外Williams在1980 年將創造力分為認知與情意兩大領域,認知包括流暢性、變通性、獨創性及精密 性;情意包括好奇心、想像力、冒險性、挑戰性。並認為認知與情意在創造能力 是一體兩面,彼此相輔相成,關係密切(引自林幸台、王木榮,1987)。 本研究以此理論為依據,將情意部分作為本研究兩組學生的控制變項,認知 部分作為創造力評量的參考架構,並以洪文東(2001)科學創造力所包含的流暢 性、變通性與獨創性作為本研究評量科學創造力之工具。. 二、創造思考教學模式 近年來,電腦的普及與應用,幫助我們儲存和處理大量的資料,似乎比人腦 好用,事實上電腦除了具有超強的記憶及運算能力外,並沒有創造、構思及想像 的能力,因此創造力才是人類特有的能力,所以教師應有合適的教學模式以刺激. 9.

(10) 學生的思考和創意。有關創造思考教學模式分述如下。 (一)陳龍安(1998)修訂郭有遹博士的創造思考教學模式 這個模式(如圖 2-1)分成兩個系統,教師系統和學生系統,在設計或選擇教 材時,運用啟發創造思考策略,執行這些教材時,特別強調教師的開放態度及自 由無拘束的學習環境。. 教師系統. 瞭解學生. 擬 定 教學目標. 選擇教材或 自編補充教材. 執行教學. 腦力激盪法. 步驟 1. 六 W 檢討法 效果回饋. 輸入— 學生學習的特徵. 特性列舉法 發問技巧. 步驟 3. 發現 問題的 能力. 產生 觀念的 能力. 尋求 解答的 能力 評鑑的能力. 創造思考 能力. 精密力 評量 效果. 步驟 2. 獨創力. 流暢力. 變通力. 學生 資料 學生系統 圖 2-1 郭有遹博士的創造思考教學模式. (二)威廉斯的創造思考教學模式. 10. 知識 儲存.

(11) 威廉斯創造思考教學模式乃是創造思考教學中一常被使用之教學模式,威廉 斯認為創造思考教學模式之目的乃是教師提供一套教學模式,激發學生認知與情 意歷程,並培養其創造力和發表能力。透過課程內容,運用啟發創造思考的策略 以增進學生創造行為的教學模式,強調各種不同的學科(第一層面),經由老師 的各種教學方法(第二層面),來激發學生的四種認知和四種情意的發展(第三 層面),如圖2-2所示,第一層面包括語文、數學、社會、自然、音樂、藝術六種 學科;第二層面包含十八種創造思考教學策略;第三層面則包含認知領域的流暢 思考、變通思考、獨創思考、精進思考及情意領域的好奇心、冒險心、挑戰心和 想像力等共八種創造思考能力(引自陳龍安,1998)。. 圖 2-2 威廉斯創造思考教學模式. (三)Guilford 創造思考教學模式 Guilford 認為智能結構因素,最好能與問題解決和創造思考結合在一起。因. 11.

(12) 而他提出了智能結構問題解決模式(如圖 2-3)。如圖所示,當訊息透過個體(情 感與動機狀況)和環境輸入後,先經過個體的過濾(Filfering),再由記億儲存(視 覺一圖形、符號、語意與行為的資枓),提供資訊、經驗,讓認知活動能了解資訊, 感受問題,並接受評鑑,確認資訊處理是否合乎目的,再進一步使用擴散性思考, 產生許多解決問題的方法,經過評鑑後,利用聚斂性思考,以產生合理的結論, 並接受評鑑,確定是否獲得最好的解決方法。或直接跨越擴散性思考,而進人聚 斂性思考。 從認知到聚斂性思考的歷程中,隨時都要做評鑑,並隨時自記憶儲存 之處,提供經驗與資訊,直到滿意後,才將結果付之實現。 (環境). 過濾. 輸入 (個體). 認知. 擴散性 思 考. 評鑑. 記. 圖 2-3. 憶. 儲. 評鑑. 存. 聚斂性 思 考. 輸出. 評鑑. (知識經驗基礎). Guilford 創造思考教學模式(引自張世彗,1988). (四)TU 創造思考教學模式(Talents Unlimited Model) 西元 1986 年由 Schlichter 提出,是一種適用於一般學生,有研究根據的創 造性及批判性思考技巧的教學模式,其步驟如下。 1. 衍思各種可行途徑 2. 做判斷 3. 擬定實行計畫. 12.

(13) 4. 預測因果關係 5. 溝通情意 (引自詹秀美,1988) (五)陳龍安「愛的(ATDE)」創造思考教學模式 國內研究者陳龍安(1998)指出,一個良好的教學模式應符合下列五項標準。 適合環境,綜合性,彈性或適應性,實用性,有效性。 陳龍安提出「愛的」(ATDE)教學模式。所謂 ATDE(愛的)係由問(Asking)、想 (Thinking)、做(Doing)及評(Evaluation)等四個要素所組成,ATDE 模式,其代表 意義如下: 1. 問(Asking):教師設計或安排問題的情境,提出創造思考的問題,以供學 生思考。 2. 想(Thinking):教師提出問題後,應鼓勵學生自由聯想,擴散思考,並給 予學生思考的時間,以尋求創意。 3. 做(Doing):利用各種活動時方式,讓學生做中學,邊想邊做,從實際活 動中尋求解決問題的方法,而能付諸行動。 4. 評(Evaluation):是指師生共同擬訂評估標準,共同評鑑,選取最適當的 答案,相互欣賞與尊重,使創造思考由萌芽而進入實用的階 段。在此階段所強調的是師生相互的回饋與尊重,也是創造 思考「延緩判」原則的表現。 在 ATDE 模式中,強調學生的知識及經驗基礎,創造思考經非「無中生有」, 而係「推陳出新」 ,在學生原有的基礎上,提供擴散思考的機會,讓學生充分發揮 潛能。而 ATDE 諧音為「愛的」 ,事實上,愛是創造的原動力,創造思考教學非常 重視提供自由、民主、安全及和諧的環境和氣氛,亦即「愛的表現」 ,也即強調師 生應「有容乃大」,容忍不同的意見,尊重別人,接納別人,所以 ATDE 又稱「愛. 13.

(14) 的模式」(陳龍安,1998)。. 第二節 問題解決的理論基礎 問題解決是什麼?許多學者專家有許多不同的見解及觀點,本節從問題的定 義、問題解決的理論、問題解決的義涵來探討問題解決的本質。. 一、問題的意義 問題的定義是什麼?英文對問題的詮釋有兩種:question 或是problem。對 多數的老師而言,疑問(question)、問題(problem)在教學上常被混合使用,其 實二者在語意上就有不同層次的問題。疑問等待的是回答(Answer) ,性質較為簡 單,學生只是單純的從舊有基模(schema)中尋找答案即可,像一般教室中師生之 間一問一答的對答便是。而問題則需要的是解決(solution) ,性質較為複雜,學 生需要較長時間的思考歷程,舊有基模需重新同化(assimilation)或調適 (accommodation)以產生解題所需的新基模(Piaget & Inhelder,1969;唐偉成、 江新合,1998)。Chi和Glaser(1985)透過對問題的初始狀態及目標狀態的明確性 與否將問題分為「界定明確」(well-defined)與「界定模糊」(ill-defined)兩大 類。「界定明確」的問題其解題所需的訊息可由問題衍生而得,而且可以明確的 得知目標是否達成;相反的,「界定模糊」的問題則否(余瑞虔,1999)。就問題 其組成成分,問題成分是指問題的解決空間,包括初始狀態、目標狀態和中間狀 態。初始狀態是問題的起點,目標狀態則是指欲達成的目標,中間狀態則是指一 些可能的操作元素(operator)(Mayer,1983)。 Mayer(1999)雖然對「問題」的看法見仁見智,但大多數的心理學家皆同意 一個問題有其一定的特性,如下所述。. 14.

(15) (一)指定(Givens):問題開始於一定條件之一種狀態。 (二)目標(Goals):問題想要達到之目標,須由思考將問題由現況轉化到目標 狀態。 (三)障礙(Obstacles):思考者以其某種方式改變問題的目前狀態或目標狀態 但其未知正確答案,亦即未能明顯獲得問題解決。 張春興(1997)則將問題分成有固定答案的問題與未定答案的問題兩大類, 固定答案的問題之解答空間有限制,答案明確可以預測,而未定答案的問題較適 合探索,操作,較不易於預測和評量。為引導兒童學習,在科學教學中兩種問題 應相互配合運用才能發揮效果。 對於問題內容之探討,國內學者張玉成(1983)曾綜合各家之說,將問題歸 納成:認知記憶性、推理性、創造性、批判性、常規管理性五類問題。尤其其中 的創造性問題,學生在回答問題時,需將觀念重新組合,或探取新奇獨特的觀點 做出異於平常之反應,尋求無單一標準的答案。 本研究中的問題界定為以開放性問題及創造性問題,由創造性思考問題解決 模式來讓學生能多方面思考,培養學生科學創造力及問題解決能力。. 二、問題解決的定義 問題解決是一種情境,源於現有目標與期望目標產生的差距。問題解決的產生 通常是指個體面臨問題情境,但一時不能依照過去的習慣或經驗解決問題,有待 發展或整合出新的方法(陳龍安,1998)。Sternberg(1996)對問題解決的定義 是指個體利用已學過的知識、技能去滿足新情境需要,以獲得解答的過程。因為 新情境是陌生的、未知的,因此問題解決(problem solving)是一種高層次的心智 活動的模型(Hunt,1994)。 進行問題解決可以協助學生藉由問題的磨練中,對於知識與技能有進一步的. 15.

(16) 認識與發展,另外在解決問題的過程中涉及以過去的知識與經驗為基礎的創造性 活動,可以激發學生高層技能的表現(Gagne,1985)。 人類的認知活動通常具有目的,期望能夠去除障礙達成目標,所以大部分的 認知活動基本上都可以看成是是問題解決的過程,如概念的形成、推理、決策、 語言及學習等,都是一種「問題解決」(鄭麗玉,1993)。 本研究中的問題解決意義,為個體面臨問題情境時,以過去的經驗與知識為 基礎,利用創造性思考發展或整合出新的方法來滿足問題情境需要,以獲得解答 的過程。. 三、問題解決的相關理論 問題解決的理論基礎主要包括行為學派、完形學派、認知學派三種分述如下。 (一)行為學派的看法 誤試的學習理論源於桑代克,他是屬於行為學派,利用飢餓的貓放進迷箱中, 迷箱外放著食物,箱內設有打開門栓的裝置。繩子一端連著門閂另一端連著踏板, 貓只要按下踏板,門就會開啟。桑代克記下貓逃出迷箱所需要的時間後,立即把 貓放回迷箱內,再進行一次嘗試,如此重覆地試驗與紀錄。貓經過多次學習,每 次逃離門閂的時間越來越短。由慢至快的學習曲線,可以看到貓在學習上的進步。 桑代克的結論是:貓的學習是由刺激情境與正確反應間所形成的連結而構成的, 也就是說貓學到的不是觀念間的連結,而是刺激與反應間的連結。此種理論因為 用刺激與反應間的連結來解釋學習行為。(引自張春興,1997) (二)完形學派的看法 完形學派認為,解決問題的關鍵是在於能否做到知覺上的重新組織。既然知 覺上的重新組織是突然發生的。站在完形理論的立場問題解決的過程並不是以嘗 試錯誤的方式進行,而是一種頓悟(Insight),其概念茲說明如下。. 16.

(17) 1.頓悟與產生性思考 Kohler 1925 年在 Teneriffe 島上觀察了黑猩猩解決問題的過程,並不像嘗試 錯誤的歷程,而是對情境有了知覺上的改孌(頓悟)後而生的結果。完形理論中有 兩種思考:一種稱為再生性思考 (Reproductive Thinking)另一種稱為產生性思 (Productive Thinking)。前者乃是因為受試者以已有的習慣或方法來解決問題這 是機械記憶法,是種再生性思考,而所謂產生性思考,是對問題情境產生新組織, 而引起頓悟的思考。Wertheime 發現,以產生性思考的方法訓練的學生,可以解 決比較新奇的應用,但是以再生性思考的方法訓練的學生,對比較新奇的應用問 題,就幾乎束手無策(引自張世彗,1988)。 2.功能的價值 張春興(1997)同受試者提出下面的問題:「某一胃瘤患者經醫生診斷,確定 不能以開刀方式治療。唯一可行的方法是用強度足夠的放射線來破壞瘤組織,但 不能傷害到身體上其他部位組織。問題是如何在不傷害健康組織的原則下,達到 放射線治療的目的。Duncker「發現受試者提出來的解答是依次序進行。首先是一 般解答(放射線經過健康組織時,使其強度弱),然後是功能上的解答(先以較弱的 放射經過健康組織,最後在瘤組織上集中放射線),最後才是特殊性解答(使用透 鏡),受試者若提出「將瘤組織移近身體表面」,這個解答也是功能上的解答,因 為這個解答考慮到將放射線避免與其他健康組織接觸。這個解答雖然是錯的,但 Duncker 稱之為「好的錯誤」(Good Error) 因為它考慮到達到目標的功能上意義 。 3.方向與提示 所謂方向是指對問題情境的一種知覺或解釋方法。遇到困難的問題而無法解 決的原因,是由於採用不當的方向,旁人可以做到的,就是給予提示(Hints)。提 示的效果完全在於能不能改孌試者的「方向」 ,而使受試者朝向適當的方向 (劉英. 17.

(18) 茂,1980)。 (三)認知學派的看法(訊息處理模式) 在解決問題方面主要的突破是當Newell、Shaw 和Simon再1958年提出電腦可 被當成人類思考的模型,此種論點支配著二十世紀下半葉。Newell 和Simon 是根 據下面三個主張來支持其論點 (Hunt,1994) 。 1.解決問題的過程理論,理論的內容可以用一組操弄符號的集合規則來表示,若 不明確則缺乏有效性。 2.理想的解決問題的目標在某些領域是類似人工智慧。 3.電腦的解決問題程式如同人類的解決問題在不瑣碎的感覺。Hunt﹙1994﹚認為 在Newell 和Simon 的理論中,解題者對外在世界的表徵是藉由一些符號來表 徵,無論這些物理型式如何,皆可用來代表外在世界的特質。此種內在的表徵 可能是數學的、符號、或是談話、語言的句子甚至是圖片。此種觀點是推理的, 是操弄內在表徵而不是外在世界。因此操弄的原理,就語言的表徵而言必須被 陳述出來。若定義問題解決為操弄內在表徵於外在世界,那麼解題者解決問題 是用內在表徵且將之呈現在被表徵的事物上。. 四、問題解決的歷程 (一)問題解決的特性. 問題解決是一個歷程,是個體面對必須解決事項的一串運作。從認知理論的 觀點可以經由不尋常的方法、途徑,來聯結各種概念,建立出新的認知結構;從 行為理論的觀點可以經由新的刺激,產生新的反應,使問題解決過程更富有創造 性;從心理計量理論的觀點,可以就問題的流暢性、變通性、獨創性及再定義性 等特質,著重創造思考方面發揮;從訊息處理理論的觀點,可以從無緒中尋找出 各種可能的經驗,產生可能的轉換,尋求問題解決的機會;從人本理論的觀點,. 18.

(19) 可以洞見一些新鮮、原始及表意的事象,以作各種可能的替換及凝縮作用。因此 問題解決過程,個體可以從問題的可能性質,構想各種可能的解決方式,從比較 不尋常的角度作多方向的設想,將一些事物的反應,應用到前所未見的問題解決 方案上。就問題解決的特性,可從心理機制、問題再定義、特殊領域知識等三方 面來加以探討(陳龍安,1998)。 1.心理機制. 問題解決過程除了能認識問題,了解問題的性質之外,也能從既有的想法加 以改變,達到問題解決的推陳出新效果。然而人有心思的慣性(inertia),所謂 「心思的慣性」就是人們因為先前的經驗,對物體的功能形成一種強而固定的概 念;使人們在思考時常常侷限在某一個框框內而無法尋求其它可能。因此問題解 決過程中,若學習者能敞開心胸,突破心思固著,從各種不同的方向和範圍來加 以思考或援用創造技法引發創新思緒,如此一些新的主意或解決方案即可能由於 知覺的突然改變或重組而產生。 2.問題再定義. 問題解決是一個對問題尋求合理且適當的解決過程。就問題的性質,可以分 為定義明確和定義不明確兩種。定義明確指問題成份具有一定的規則、屬性,解 題者可經由對問題的了解來解決問題。至於定義不明確者,包含更多不明確的起 始狀態,在解題過程中並沒有什麼標準答案或規則可言,通常這類的問題較具有 創造性,解題者可藉著更多的訊息來加以界定。而就創造力的觀點,是希望問題 的結果能更具有新穎及獨特的效果,因此對於問題的再定義,應該能給予更多的 空間,從各種不同的角度來看問題,切入解決問題的重心。 3.特殊領域知識. 領域知識是指各領域間一些專有的符號規則、規律、符號系統等,亦即其領 域原理原則或其組合運用。例如語文、數學、音樂、舞蹈、機械、美工等,通常. 19.

(20) 這些知識內容是問題解決的基本材料,解題者必須先了解這些要項,才有可能去 解決所要面對特殊領域的問題。譬如解決一個機械專業組裝的問題,必須先了解 所包含的內容,才有可能產生想法,進行問題解決。 (二)問題解決之歷程模式與策略 問題解決是人類重要的心智活動,也是人類知識的泉源,當個體目前狀態和 需求狀態產生差異,即產生問題解決的需求。問題解決過程是指個體產生某個問 題,利用問題情境提供的線索,得到問題解決的思維過程。問題解決可以視為一 個歷程,也就是學習者了解問題所在,然後發展出一套具體可行的步驟,將問題 加以解決。問題解決歷程,很多學者有不同的闡述,Dewey(1910)提出問題解決的 過程,分五個步驟:「發現問題或遭遇挫折、確定問題之所在、找出可能的解決 方案、選擇最適當的解決方案、驗證結果的正確性並接受或修改」。 Wallas (1926) 的問題解決過程為準備期、醞釀期、豁朗期、驗證期。 Osborn (1963) 問題解決的過程為界定問題、開放心胸容納各種解決方法、確定最佳解決 方法、付諸行動;Torrance(1970)指出問題解決的過程為觀察感覺問題、認識真 正問題、產生各種不同的解決方案、對解決的構想加以評析、把構想付之實現; Feldhusen(1980)問題解決的步驟為運用流暢性、變通性、獨創性及延緩判斷、產 生問題、判斷問題、鑑定問題;林幸台(1989) 認為問題解決的過程階段為發掘事 實、發現問題、尋求大量的主意、尋求解答、推銷計畫;洪榮昭(1997)指出問題 解決的步驟為發現問題、問題原因分析、根據原因做可能對策、驗證對策、綜合 概念、新問題。 在問題解決的教學策略方面,問題解決能力為未來社會中所應具備的關鍵能 力,屬高層次的心理認知能力。在問題解決教學策略中,以問題為導向的教學活 動為核心,學生透過此一活動設計,實際獲取問題解決的經驗,進而提高學生問 題解決的能力。在問題解決教學活動中,教師應注意學生在每一個步驟中的表現,. 20.

(21) 有些學生的最終解決方案或許不甚理想,但其過程中或許充分表現出個人的創意 (張志豪,2000)。 解決問題所用的策略之複雜度會發生改變,那是因為兒童在基本運作(basic operation)方面獲得更多的經驗,亦即基本運作變為自動化。由於這種「自動化」 (automaticity)使兒童能將許多基本運作加以串節而成為單一的運作,因此省下 更多的工作記憶的容量可以用來解決複雜的歷程。最初,即使是個非常簡單的程 序也需要大量的監控,因此需佔用工作記憶的大部分容量;然而,當單純的程序 變為自動化,兒童便能夠在這單純的程序加入更多的複雜性(引自林清山,1997)。 Sternberg(1996) 曾 以 認 知 的 教 學 策 略 , 建 立 如 圖 2-4 所 示 的 問 題 解 決 環 (Problem-Solving Cycle)。 1.確認問題 7.評估問題解決. 2.定義問題. 6.監控問題解決. 5.資源分配. 3.提出問題解決的策略. 4.組織問題的資訊. 圖 2-4 問題解決循環圖(Sternberg,1996). Greenfield(1987)歸納了以往問題解決研究,曾提出三項與問題解決有關 之規則與策略如下所述。 1.問題解決的一般規則:全盤了解狀況暫不下判斷、應用思考模式或策略,改變 表徵系統、提出妥切問題、抱持懷疑心等。 2.問題解決的策略步驟:界定問題→構思(分析問題)→搜集資料→計畫. 21.

(22) (提出解決方案)→執行計畫(嘗試解決)→檢討。 3.研擬問題解決過程中,準備階段和執行階段的策略。 (1)準備階段:區辨相關與無關資訊→作圖分析問題→組織歸納已有資料。 (2)執行階段:找出與問題解決有關事項(下游問題)並排序→克服下游問題→考 驗對立假設→推論→因果溯因。 綜合以上的觀點,研究者認為問題解決的策略是在遇到問題時,能先蒐集有 用的資訊,再儘量想出所有可能的解決方法,最後評估決定採用哪種解決方案的 一種分析判斷能力。 創造性問題解決與一般問題解決有什麼不同呢?Eberle (1985) 曾指出:「創 造性問題解決與一般問題解決的不同之處,在於創造性問題解決會產生出創造性 的構想(Creative ideas),而創造性的構想主要是擴散性思考運作的結果。」 也就是說,當我們在遇問題時,如果用能想到一種以前都未曾使用的新方法來解 決問題,和以往的處理方式不同,那麼就算是運用創造性問題解決的模式來處理 問題。 綜合以上各學者專家的觀點,本研究將問題解決的歷程模式定義為,首先要 發現問題、了解問題,接下來提出問題解決的可能策略,評估解決策略,執行問 題解決策略、檢視問題是否真的解決了等六個步驟,以此對照 Parnes (1977)所 題的創造性問題解決模式的解題歷程「發現事實→發現問題→提出想法→尋求解 答→尋求接受」,Parnes 的創造性問題解決歷程被認為是一個完整的問題解決結 構。 由以上可了解到問題解決的歷程,除了包含個人的內心層面之外,在問題解 決的過程中,常會出現一些創意,如果能利用系統性的思考方式來解決問題,那 麼問題的解決方式必能獲致更佳的結果。故本研究的教學方式主要是參考 Parnes 的創造性問題解決歷程的基本架構。. 22.

(23) 第三節. 科學創造力的內涵. 一、科學創造力的意義 洪振方(1998)在各領域均能表現出創造力,表現在科學領域的創造力即是 科學創造力。愛因斯坦曾指出: 「知識是有限的,而想像力概括著世界的一切,推 動著進步,並且是知識進化的泉源。嚴格地說,想像力是科學實驗中的實在因素」 。 洪文東(1997)認為對於個人而言,由於不同背景的人,具有不同的領域專 門知識(Domain-specific knowledge),故在不同學門科別上就會產生不同的創 造性表現。因此科學創造力是創造力的一部份,但是它和文學、藝術的創造力還 是有所區別。江新合、唐偉成(1999)認為科學創造力的意涵為「對問題的重 新理解與建構」比較符合科學教學的觀點,其因素可分為知識層面、方法層 面以及態度層面,也就是說學生是根據其知識對問題的重新理解,以開放的 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。游詩蒂(2002)分析、綜合國內中外學者對於創造力的看法,認 為欲探討科學創造力可由創造的個人、創造的歷程、創造的產品、創造的環境來 看。並基於此,其研究內容以科學遊戲活動作為提供學生發揮創造力的環境,藉 由營造鼓勵創造的情境,及學生參加科學遊戲活動的創意歷程、創作行為與成品 中,瞭解其科學創造力的表現與影響因素。陳亮宇(2003)認為個人在科學問題 的解決歷程中,依據其知識背景、人格特質及所處環境,形成符合個人邏輯設定 的解決策略,並擁有流暢、變通與獨創等特性,這樣的思考過程與展現就稱為科 學創造力。 根據以上的探討,研究者認為科學教育中需要培育創造力,科學創造力是創 造力在科學領域的展現,是以科學知識與技能為基礎,對問題的重新理解與建構. 23.

(24) 的歷程,產生新的科學概念或獲製作出新穎事物的能力。在小學階段,學生的科 學知識與技能仍不足,只要能運用其科學能力,製作對個體而言是新事物,就應 給予肯定。. 二、科學創造力的培育 Puccio(2000)指出,科學創造力研究始於二十世紀初,到了中葉便佔有一 席之地。創造力相關研究,廣受各界人士的重視,其重要原因包括有:發展人類 超乎智力層次的潛能、工商業能快速成長、人力資源有效利用、有助於效率的領 導、發現更新更好的問題解決策略。創造力對社會的發展、對所有領域均有貢獻、 對知識本質的貢獻、對人類的自然現象、精神健康的重要觀點及強化學習過程。 從以上的觀點,科學創造力是相當重要的,但科學創造力可以培育嗎?如何 培育?值得我們去探討。 創造力可以培育嗎?國內外有學者認為創造力是人類的自然現象,正如其他 能力一樣,雖有層次或程度上的差異,但創造力是每個人都具有的(洪文東,1997; 洪振方,1998;Guilford,1986) 。曾有研究者訪談近三十年諸多領域深具創造力 的人士,追溯研究其成長與表現過程的相關影響因素,指出人類的的創造力並非 純然的與生俱來,成長、學習和所處的社會環境扮演重要的角色(杜明城譯, 1999)。最近國內實證性研究也顯示創造力可以透過教育加以培育的(余瑞虔, 1999;王貴春,2000;劉誌文,1994;張振松,2002)。兒童階段應該是一個最 富有創意的階段,兒童天生的好奇心、豐富的想像力,使得他們經常能夠以有別 於成人的方式,新的眼光來觀察描述周圍的世界(黃鴻博,2000) ,教育部在創造 力教育白皮書也指出小學生雖然較難在文化層次做出創造,但在個人層次的創造 並非難事(教育部,2002) ,既然創造力不是少數天才所具有,因此可以加以培育 與推廣。. 24.

(25) 至於科學領域方面如何激發培養創造力培育?洪振方(1998)認為需要把握 以下幾點原則,發展豐富的科學知識基礎、尋找相似問題、警覺習慣想法的限制、 突破習慣想法、重新知覺與理解問題、不輕易否決不可行的理念、嘗試並列兩個 無關的理念、並尋求兩者的關係及其意義、在可行的想法中旁出新的想法、認知 見習科學家探索問題的思考過程,從互動的反思討論中激發創造力。而梁家棋 (1998)也提出促進科學創造力的八點方法。科學知識基礎、科學實驗的適當運 用、給予較抽象化、開放性的問題情境、強調科學發現的動態過程、塑造適當的 環境情境、勇於突破習慣的想法、多利用概念的合併、類比推理、思考實驗、差 異性事件等各種思考的方法、在可行的想法中,另找一些新的想法(如:一題多 解) 。由上述觀點,研究者認為在科學教育中善用創造思考的教法,可以增進學生 的科學創造力。 Yager(1990)曾提出科學的六大領域,為科學的概念知識領域(concept domain)、過程技能領域(process domain)、創造力領域(creativity domain)、 態度領域(attitude domain) 、應用與結合領域(application and connections domain)、科學本質的世界觀領域(world view domain)。此科學六大領域是息息 相關的,需要有科學的概念知識、過程技能、態度,才能產生科學的創造力,並 且將創造力的產物應用於生活中或建構理論,因此科學概念知識是科學創造力不 可或缺的重要因素。江新合、唐偉成(1999)也指出科學創造力是一種「重新理 解與建構」的能力,也是每一個人與生俱來的潛能,但這個潛能卻受到科學知識 層面、科學技能層面(如科學過程能力、實作能力、後設認知的管理能力……) 、 動機與態度層面(如興趣、個人需求、環境……)等的影響,因此必須藉著教育 的手段,增強這三個層面對個體的影響力。可見科學知識、技能與態度對科學創 造力的培育是不可忽視的。. 25.

(26) 洪振方(1998)提出在科學教學活動歷程,提供適當的思考問題、啟示 學生對問題的敏感性、激發學生心智的變通性,協助學生對問題作整體的考 慮,以及鼓勵學生在學習過程中,集中全力去探索、發現、深思、反思、討 論來解決疑難獲得知識等,是可以增進學生科學創造力的一種途徑。Glynn 和 Yeany 指出鼓勵學生參與解決問題的過程可以協助學生發展其思考與創造的能力 (引自熊召弟、王美芬、段曉林、熊同鑫譯,1998) 。黃鴻博(2001)認為要提升 學生科學創造力,可以從以下三方向去著手。消極排除阻礙創造力發展的環境與 態度、積極鼓勵創造性問題解決與思考、納入學校教育重要的一環。而洪文東 (2000)指出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。 由以上學者專家的論點來看,提供一個問題情境,讓學童從問題解決的過程中, 探索、反思與討論,對科學創造力的提升相當有助益。本研究的創造性問題解決 訓練課程中提供一個問題情境,讓學童以本身所學的科學知識與技能,從問題解 決的過程中增進其科學創造力。 提供一個合適的教學環境,激發學生內在的好奇心,以引導學生探索自 然,動手操作及學習科學的興趣,即為一個培養學生科學創造力的可行途徑 (王千倖,1999)。李賢哲(1999)提出從動手做的興趣中,更可激發學童未 來在就學及就業中的創造潛力。洪榮昭等人(1997)也曾提出十大研發能力來 論述日本產業、學校與社會三方面,如何致力於創意培育。其中學校教育方面, 可強調課題設定、資訊收集、製品構想、產品設計製作、計劃作成、實驗測試和 文件寫作。因此創造力的培養與激發應強調體驗,讓大家從作中體驗,並享受 創造之樂趣(教育部,2002)。所以動手玩科學,不僅可以從遊戲中提高學童興. 26.

(27) 趣,習得科學知識,對於創造力的培育也是有正面影響。 從以上的專家學者對科學創造力培養的觀點來看,學校的教學對學生的科學 創造力的提升有一定的影響力。在教學設計方面,可以提供學生豐富的科學基礎 知識,設計良好的創造思考教學活動,讓學生透過科學探究、問題解決的歷程, 在積極、支持的學習氣氛中,協助學生創造性地運用知識,習慣創造技能,完成 創作。 本研究實施創造性問題解決訓練課程,鼓勵學生參與解決問題的過程時,多 探索、發現、思考與討論問題,協助學生發展其思考與創造的能力,來提升學生 的科學創造力。. 第四節 創造性問題解決教學模式的探討 一、創造性問題解決模式的發展 創造性問題解決模式(Creative Problem-Solving Model),簡稱 CPS 模式, 係由希尼.帕恩斯(Sidney J.Parnes)在 1967 年發展出來的。Parnes 是美國水牛 城紐約州立大學「創造性問題解決研習中心」主任,受 Osborn(1963)之「應用 想像力」(Applied Imagination)一書之影響,試圖發展一個綜合性的過程,以刺 激人們運用想像力於實際情況(陳淑絹,1991) 。Parnes 的創造性問題解決模式係 以一種有系統的方法來研討問題,它和一般解決問題的方法不同之處,即強調解 決問題者在選擇或履行解決方法之前,要儘可能地想出多種多樣性的變通辦法。 發展此模式的目的如下: 1.提供連續性的過程,使個人能從盲目摸索中進行工作。而獲致創造性,改革. 27.

(28) 性或有效的解決問題的方法。 2.增強個人全部的創造性行為。以此目的衍生的理論架構,分別是基本假設與 思考歷程,茲分述如下: (一)基本假設 1.學習方面:Parnes(1985)認為創造力是可以學習的一種行為,所有的個體 都具有不同程度的創造力,而且可以加以培育。另外,還有一個相關的假設。 即創造力與其他個人的特性,如學習能力、成就能力、自我概念和智力等有 正相關。 2.教學方面:Parnes 相信創造性行為可以學習,確信教育工作者能夠且應教導 創造性行為。Parnes(1967)將「創造性教學」和「為培養創造力而教學」 二者作明顯區別,認為有創造力的老師能運用想像力使用教材或教具(影片、 海報、錄音帶、錄影帶)和策略(示範,獨特的經驗等);為培養創造力而教學 的老師,必須有一個能自由表達思想的環境,鼓勵幽默,允許醞釀思想,要 求兼顧思想的質和量。 (二)思考歷程 Parnes(1967) 認為思考歷程必須按部就班,循序漸進。每一步驟仰賴前一 步驟,依序進一步往下發展,所包含的步驟有,發現事實、找出問題、產生想法、 尋求解決方法、尋求接納等。他並認為思考過程中應包含擴散性思考與聚斂性思 考。Parnes 認為,要使創造性問題解決的步驟適切而且有效果的話,則每個步驟 都必須按部就班、循序漸進。每一步驟仰賴前一步驟,並依序進一步地往下發展。. 二、創造性問題解決模式的步驟 Parnes 在 1967 年受 Osborn 的著作影響下,發展出 CPS 五階段,發現事實 (fact-finding , FF) 、 發 現 問 題 (problem-finding , PF) 、 發 現 點 子 (idea-. 28.

(29) finding , IF) 、 發 現 解 答 (solution-finding , SF) 、 尋 求 接 受 (acceptancefinding,AF);同時他更強調發散思考及收斂思考並重的訓練方式。Osborn 在 1967 年,進一步將 CPS 五階段修正為三階段:發現事實(fact-finding,FF)、發現點子 (idea-finding,IF)、發現解答(solution- finding,SF),以使 CPS 歷程可同時 兼顧事實與想像更容易理解(湯偉君,1999)。 Treffinger 和 Isaksen 於 1985 年為了讓模式更易學習及運用做以下修訂,新 增發現挑戰困境(mess-finding,MF) 階段,並重新將發現事實(fact-finding, FF)定義為發現資料(data-finding,DF),主張有效的解題不僅要考量簡單的事 實,更要想到在解題過程中相關的資訊,他們認為感覺、印象,觀察、問題也同 樣重要(湯偉君,1999) 。Isaksen 與 Treffinger 在 1985 年更進一步以此理論架 構,編製一系列的 CPS 基本課程,茲將此課程中的思考歷程圖示如圖 2-5(引自陳 淑绢,1991) 。Isaksen 於 1987 年認為 CPS 解題情境應自然非順序地操作配成組, 於是將 CPS 六階段合成為三成分:整理問題(getting the problem ready)、激發 點子(generating. ideas),行動計畫(planning for taking action)。1992 年. Isaksen 與 Dorval 以瞭解問題(understanding the problem)替代整理問題 (getting the problem ready)。最後,Treffinger、Isaksen 與 Dorval 於 1994 年綜合先前學者之 CPS 解題歷程,提出所謂 CPS 三成分:瞭解問題 (understanding the problem)、激發點子(generating ideas)、行動計畫(planning for taking action)與六階段:發現困境(mess-finding)、發現資料(data-finding)、發現問 題(problem-finding)、發現點子(idea-finding)、發現解答(solution-finding) ,尋求接受(acceptance-finding)(程上修,2000;湯偉君,1999)。. 29.

(30) 擴散面. CPS 歷程 問題敏感度. 聚斂面. (Divergent Phase) (Problem Sensitivity) 聚歛性 將過去的經驗、角色 擴散性 、情境等儘量開放, 發現難題 於目前機會中顯現出來. (Convergent Phase) 接受挑戰,做有系統的 努力,盡量去反應它. 搜集資料後,由許多不同 觀點、訊息、印象及感 覺中審視情境. 大部分重要資料被定 義且分析. 對主要問題及次要問題 作很多可能的陳述. 對問題的陳述發展出 很多選擇性和可能性 的反應並加以列表. 為了檢查或評鑑所有的 意見,列出很多可能的 批判標準. 考慮所有能給予幫助或 支持的可能來源並表示 潛在的實行步驟. 發現事實. 找出問題. 一個工作上的問題陳 述被選擇. 選擇最有保證或有趣 的意見 產生想法. 發現解答. 選擇好幾個批判標準 用來評價觀念,擴展 意見或使意見更好. 尋求接納. 面對大部分可獲證實的 解答,準備採取行動, 特殊計畫也形成了. 新的挑戰. 圖 2-5 創造性問題解決的步驟(Scott & Donald,1985;引自陳淑絹,1991). 30.

(31) 綜合上述,Treffinger 和 Isaksen 於 1985 年修訂 CPS 模式,新增發現挑戰困 境(mess-finding,MF) 階段,並重新將發現事實(fact-finding,FF)定義為發現 資料(data-finding,DF),但 Parnes(1977)認為創造性問題解決模式的五個步 驟對於學習者來說是完整的解決問題歷程。故研究者支持並採用 Parnes 的創造性 問題解決模式為如下的步驟。 (一) 發現事實(Fact Finding ,FF) 在日常的生活當中產生了一些問題,想要去解決。此時,儘量從過去的經驗、 情境中,去發現問題的癥結所在。並且面對問題,有系統的分析資料,從現有的 許多資料中,分析後理出頭緒,找出造成困惑的原因有哪些。 (二) 發現問題(Problem Finding ,PF) 將問題分成許多的次要問題,儘量對主要問題及次要問題加以陳述,並從中 找出關鍵性的問題,最後要能明確的陳述問題的所在。這就好比學記上所云:「善 問者如攻堅木,先其易者,後其節目」,發現問題時,應該由淺入深,並注意問 題的連貫性。一般學生剛開始所發現的問題也許是比較偏向知識性的問題,但是, 學生如果常常發問,久而久之,就能問出較富有創造性的問題,也較能出激發想 像力。事實上,在科學研究上的許多重大發現,當初的動機都只是發現了某一個 問題極待解決,而在解決問題的過程中,靈感往往就會慢慢浮現出來。 所以發現問題是問題解決過程中相當重要的一個步驟,而且所發現的問題必 須是真正的關鍵性問題,因為如果發現的問題不是關鍵性的問題,那就算之後這 個發現的問題被解決了,最早之前的困惑將依然存在。 (三) 產生想法(Idea Finding ,IF) 針對在上述步驟所發現的每個問題,儘量想出可能的解決方案,方法愈多愈 好,對問題陳述列出很多可能性的構想並加以列表。此時可參考採用如下所列的 創造思考教學策略:. 31.

(32) 1.擴散性的思考策略。例如,腦力激盪術(Brainstorming)、分合法(Synectics method)、聯想技(Association technique)… … 等。 2.聚斂性的思考策略。例如:屬性列舉法(Attribute listing)、形態分析法 (Morphological analysis) 、 目 錄 檢 查 法 (Catalog technique) 、 檢 核 表 技 術 (Checklist technique)、六W 檢討法、分類法… … 等。 (四) 發現解決方法(Solution Finding ,SF) 在有了解決方法之後,接下來應列出許多的評鑑標準來評估各種意見,並就 解決方法發展評鑑準則。在找出評鑑準則的時候,可以列出可用於聚斂性或擴散 性思考過程的評估準則,建立一個評估表。客觀地應用準則於每一個可能選擇的 解決方法,根據已發展的準則評估可能選擇的解決方法。 (五) 尋求接納(Acceptance Finding ,AF) 有了上一個步驟評估出來的最佳解決方案,考慮所有對於此解決方案可能給 予協助或支持的所有主客觀條件。擬定詳細的計畫,採取行動,並評鑑結果,問 題是否完美的解決。 在創造性問題解決的策略方面,Parnes認為創造性問題解決,應採用下列策 略,以提高其成效(Parnes,1977)。 1.去除創造力內在的障礙:為使兒童準備創造性的生產力,須協助他們具有安全 的感覺,即使思想非常的奇特,也不必憂慮他們思想被接受性的問題。 2.創造一種潛在意識的角色認知:即使問題表面的注意被消除,潛意識仍在進行, 而關於解決問題的可能想法和狂想僅是表面上消逝,重要的是,說下這些思想, 留待最後的澄清和組織。 3.延緩判斷:如此,可讓兒童花大部分時間在許多知覺的認知,而增加思想的流 暢,導致可能的解決。 4.創造一種產生新連接,隱喻關係和類推能力的認知:如果有足夠時間運用檢索. 32.

(33) 表與其它工具的協助,則將有助於處理類推和隱喻。 5.提供延伸心靈經驗的作業:迫使心靈,對於不舒適問題產生許多可能的解決, 但是當兒童感到舒適時,更易於思想的流暢。 6.保持奇想:奇想不僅有助於兒童心理的成長和調適,同時亦是創造力不可缺少 的成分。 7.去除心理的障礙:鼓勵自由運作 (Encourage freewheel) ,確使兒童感覺他們 的思想並非荒謬的,任何思想都值得表達,以及與他人分享。 8.訓練想像力。 9.增進敏感力:形式上的認知訓練、藝術,以及文學的深度討論,可以協助兒童 增進對他人和物理環境敏感性,也可使他們認知新的關係和不一致。 10.增加知識:創造力依據所吸收的知識,增加思想和資料的精熟,可協助學生瞭 解形成新思想基礎的關係。因而,學習思考解決問題和使用知識應成為學校經 驗必要的部份。 11.協助兒童了解他們為什麼從事不同的創造思考作業:兒童、父母和教育人員必 須瞭解創造思考,以及促進創造思考作業,在於達到擴大充實效果的重要性。 大部分的創造力方案,均強調擴散思考作業,他們提供兒童較之傳統教學,更 要求思考和大範圍改革的教育經驗。. 三、創造性問題解決教學原則 創造性問題解決教學的主要目標乃在於激發和助長學生的創造力。它是利用 創造思考的策略,配合課程,讓學生有應用想像力的機會,以培養學生流暢、變 通、獨創及精密的思考能力。而教師在生動的教學中也能享受到快樂、充實與成 就。因此,教師在進行創造思考教學時需把握激發創造思考的教學原則,才能達 到創造思考教學的最大成效。李德高(1996)指出創造思考教學的最大原則是兒. 33.

(34) 童能學習如何創造,其作品不是複製品也不是模仿品,而在課程設計時,教師應 安排一個自由創作的環境,給予兒童自由發揮的空間,發揮其獨創性。 在創造性問題解決的原則方面,陳龍安(1998)根據創造性問題解決的步驟及 策略,將創造性問題解決的原則歸納為以下幾項: 1.不滿原則:對事實或處理事情方式不滿意,想求改進。 2.敘述原則:尋求進一步的詳細說明。 3.分析原則:細分出一個問題的小部分,視為問題枝節,以便能作細部分析、討 論。 4.開放原則:使用(我可以用哪種方法)的直接問法。 5.延緩判斷原則:暫時保留評斷構想的好壞,所有的念頭都可以接受,構想的價 值判斷是留在最後。 6.流暢原則:大量想法的產生,是獲得精緻想法的最佳法門。 7.聯想原則:保持思考的多樣性,由一個引起一連串的相關想法。 8.列表核對原則:是指奔馳 (Scamper) 或其他檢核法之使用。 9.正確鑑定原則:藉鑑定標準以判斷想法的價值及可行性。 10.預測結果原則:當想法想要提出時,能預測這些想法可能引起的困難。 11.有計畫執行原則:仔細安排執行計畫,以便能解決問題。 12.擴展原則:在解決問題的每一步驟都要事先準備充分的資料。 吳宗立(1999)綜合各家學者(陳龍安,1988;李錫津,1987;張修維,1999; 陳景星,1994;Feldhusen& Treffinger,1980)意見,可歸納為下列原則: (一)營造活潑開放的教學情境 創造性的環境是一個可孕育創造者的動機,培養創造者的人格特質,發展創 造思考技能,以助長創造行為的環境。創造思考的教學環境應特別注意在班級教 學中提供學生生動、活潑、自由、溫馨、幽默的支持性氣氛,並以學生為主體(陳. 34.

(35) 景星,1984),尊重、接納學生的意見和想法,營造活潑、開放、自由、和諧、 安全的教學情境(陳龍安,1988),以利於師生的互動,相互的激盪,激發學生 源源不絕的創造思考。因此,建立良好的心理環境,讓師生均感自由、安全、和 諧、安全的教室氣氛,是推展創造思考教學的第一步。 (二)實施創意多元的教學評量 創造思考的教學評量,命題的方式宜多一些擴散思考或高層次思考的題目, 使學生多做發揮。然而,紙筆測驗在教學評量中只是其中之一,對於學生的創意 表演、報告、作業、操作,也應該加以重視,並以多元的評量方式激發學生創造 認知—流暢性、獨創性、變通性、精密性,產出更多的創造情意—好奇心、挑戰 性、冒險心、想像力,並在形成性或總結性各種評量中,以開放性的問題,激發 學生創造思考的興趣,提出不平凡的創意點子,鼓勵學生自我學習,以增強其創 造思考能力(李錫津,1987)。 (三)善用創造思考的教學方法 創造思考是學生的潛能,有賴教師靈活運用各種教學方法,以因應個別差異。 教學中尤應善用教學媒體,創意的教學設計,雙向交流的師生互動,有效的予以 激發。創造性教學的實踐,教師應提供適當的思考問題,啟示學生對問題的敏感 性,激發學生心智的變通性,協助學生對問題作整體的考慮,鼓勵學生奮發力學 的精神,教師也應提供包括視覺藝術與寫作的創作機會,並從開放式的發問技巧 中,鼓勵學生嘗試新經驗的勇氣,不排斥學生錯誤或失敗的挫折,積極鼓勵學生 從事課外活動,引導學生從事跨出教室的學習,以增強其創造思考的動機。(吳 宗立,1999) (四)調整權威式的教學角色 教師教學態度是影響學生創造思考的關鍵因素,教師應摒除權威性格的教學 角色,以更寬廣的包容態度激勵學生。Torrance(1965)曾對於教師提出甚具參. 35.

(36) 考價值之建議。尊重學生任何幼稚甚至荒誕無稽的問題、欣賞學生表現具有想像 與創造性觀念的表現、多誇獎學生提出的意見、避免對學生所作的事情給予肯定 的價值判斷、對學生的意見有所批評時,應解釋理由。 (五)鼓勵學生自由發表和操作 教師在數理、語文、工藝、美術等科教學中,均應鼓勵學生自由發表和操作 (張修維,1999)。例如我們應該充實理化儀器設備,使學生有自由實驗的機會; 從事作文教學時要少做命題作文,多讓學生自由發表;從事繪畫教學時要少教學 生臨摹,多讓學生作自由畫;在工藝教學時,要少教學生模仿,多讓學生創作。 關於各科考試的命題,不應著重於知識的記憶,而應著重知識的運用(李錫津, 1987)。在課外活動方面,也應盡量給予學生接觸大自然和社會的機會,藉以增 廣見識,滿足其好奇心,並激發其研究興趣。. 四、創造性問題解決教學之相關研究探討 Torrance(1976)認為一個人最重要且最基本的適應力就是創造性問題解決 的能力。自 Parnes 以至 Treffinger 和 Issaksen(1992)有關 CPS 模式,皆認為創 造性活動自發現問題開始至解決問題結束,皆強調其中之問題發現與問題解決成 份,而且是一種目標導向的循環歷程。Torrance 分析 1972 年的 142 篇研究及 1983 年的 166 篇研究有關創造思考策略,發現上述 Parnes 的創造性問題解決策略之成 功率在 1972 年有 90%以上,而 1983 年亦有 88%成功率(引自洪文東,2003)。綜觀 國內有關創造思考問題解決教學的研究顯示,自賈馥茗(1970)提倡創造能力的 發展實驗以來,有關創造力之研究受到重視,大致可分為兩類,一為配合各學科 實施的創造思考教學實驗(如國語、數學、作文、繪畫、社會、自然等科) ,另一 個則是應用啟發創造力的方法實施訓練(如創造性問題解決方案,腦力激盪與教 師發問技巧等) ,教學對象包含幼稚園至大學生,大多數的教學訓練均顯示創造力. 36.

(37) 可透過教學而提高(張世彗,1988)。 有關國內以自然科實施 Parnes 創造性問題解決方法的教學研究,研究者收集 到的研究論文有下列八篇。程上修(2000)之「運用合作學習及創造性問題解決 策略於高一氣象學習之成效分析」研究中,以高一學生 197 人為對象,進行三週 六節課的教學,發現學生對創造性問題解決教學法持正向的觀感及學習態度,可 增加創意及合作技巧。李光烈(2000)之「國小自然科教師應用創造性問題解決 的教學策略之行動研究」,以國小六年級一個班級為對象,進行六個月的行動研 究,結果發現透過本行動研究之教學歷程,可促使學生觀察自己週遭生活發生的 事件來進行科學問題探究與提高學習興趣,增進了學生進行問題探究的能力。曾 育宗(2003)之「創造性問題解決教學模式之行動研究-以國中理化科為例」,以 國中生為對象,研究期間為一學期時間的教學活動,進行三階段共12節課的相 關教學活動,研究結果學生從日常生活的觀察中找問題,進而去面對問題,對問 題會思考及提出批判,提升下決定的能力。廖仁年(2004) 之「創造性問題解決 教學模式融入國小自然科教學之行動研究」 ,以國小四年級學童為研究對象,進行 13 週的行動研究,研究結果學生在創造性問題解決教學模式的學習之下,會有比 較高的學習動機,表現得更積極。呂素雯(2002)之「自然科創造性問題解決教 學對國小六年級學童問題解決能力、態度及學習成就之影響研究」 ,以桃園縣某公 立國小六年級四個班級之 137 位學生為對象,進行十週的實驗教學,結果發現透 過創造性問題解決教學,能夠顯著增進國小六年級學生的問題解決能力。張振松 (2002)之「自然科創造性問題解決教學對國小學童創造力及問題解決能力之研 究」 ,以國小四個班級學生為研究對象,隨機分派成兩個實驗組和兩個控制組,進 行實驗教學,研究結果發現接受創造性問題解決教學的實驗組學生在解釋推論、 猜測原因、逆向原因猜測、決定解決方法及總分,均顯著高於接受一般教學的控 制組學生。洪文東(2001)之「創造性問題解決化學單元教學活動設計與評估」 ,以. 37.

(38) 國小學生 32 位為對象,進行實驗教學,研究結果發現科學問題解決能力有顯著差 異存在。許順欽(2002)之「科學玩具融入國小自然科教學以促進學童創造性問題 解決能力之行動研究」 ,以四年級一個班的學生為研究對象,進行 9 週教學行動研 究,研究結果發現科學玩具輔助教學與結合創意思考教學的學習方式,可以促進 學生創造性問題解決的能力。 有關國內實施 Parnes 創造性問題解決方案或訓練課程的教學研究有 5 篇。張 世彗(1988)之「創造性問題解決方案對資優班與普通班學生創造性問題解決能 力、創造力和問題解決能力之影響」 ,以國小四年級資優班與普通班學生 141 名為 對象,在創造性問題解決測驗上之流暢力、變通力與獨創力三項分數上資優班顯 著優於普通班。陳淑絹(1991)之「創造性問題解決訓練課程對高中學生創造能 力、科學能力及科學相關態度的影響」 ,以高二資優班與普通班學生 48 名為對象, 研究結果發現普通班學生的創造力增加,資優班學生的科學能力及科學相關態度 上比普通班學生更佳。湯偉君(1998)之「創造性問題解決模式對國三學生科學 學習的影響」,以兩個年度 31,37 名國三學生為研究對象,進行兩週的 CPS 訓練 和教材學習,研究結果發現學生的學習成果有明顯進步,CPS 的訓練對學生回答開 放性問題的情形有正面影響,而短時間的 CPS 訓練對學生創造力的幫助有限。江 美惠(2005)「創造性問題解決教學方案對資優學生創造力及問題解決能力影響」 之研究,以兩所學校資優班各 34 人為研究對象,進行九次的創造思考訓練課程, 研究結果發現實驗組在新編創造思考測驗、問題解決測驗優於控制組。陳嘉雯 (2005)「國小資優班創造性問題解決教學方案實施之行動研究」,以國小三年級 資優班為研究對象,進行一學期創造性問題解決教學方案,研究結果發現學生在 創造性問題解決學習活動對思考能力、解題能力與解題信心都有助益。 由文獻來看,國內的相關研究顯示 CPS 在科學教育的應用相當成功,但在國 小實施以自然科學為主的創造性問題解決訓練課程研究則無相關研究文獻,提供. 38.

(39) 給非自然科任的一般級任教師之運用教材則相對不足。故本研究編擬一套適用於 學童科學創造力的訓練課程,以利於學校教師之教學運用,讓教師安排一種適當 的教學情境,幫助學生在自然課之外的課程,也能獲得解決自然科學問題的經驗, 以使其潛能得到最大的發展,發揮天賦的創造力能力。 我們啟迪孩子知識,探討問題的真貌之外,更要教孩子解決問題的方法,解 決問題的策略何其多,創造性問題解決模式是其中的一種,也是很有效的方法之 一,此法的特色在將解決問題的歷程細分成小步驟,每個步驟都以擴散性思考與 聚斂思考交互作用,產生解決問題的點子,雖然略為繁瑣,但經訓練成為思考的 習慣,在面對問題時,即可靈活運用(陳龍安,2001)。根據 Torrance 的研究發現, 創造力與智力兩者的相關係數在 0.30 以下,而高智力組與高創造力組之間的相關 更低,也就是說,創造力最高的兒童,未必就是智力最高的兒童(陳龍安,2001)。 國內有關研究亦有相同的結果(簡茂發,1982;張玉成,1983)。由此可知,創造 思考能力並非資優兒童所獨具,一般普通兒童也有如此的潛能(陳龍安,2001)。 就培養創造性問題解決能力之教學策略而言,如果在問題發現、原因分析、問題 對策假設和對策假設驗證等步驟都需要給予提示、引導,則採用該教學策略的創 造性問題解決能力就愈低。反之,若問題對策假設和對策假設驗證等步驟愈是開 放,任由學生自行探索。那麼,採用該教學策略的創造性問題解決能力就愈高(洪 榮昭、曾愛晶,1999)。 故在本研究在創造性問題解決訓練課程中以開放性問題與創造性問題,讓學 生在自由的環境中自行探索學習,增進學生之創造性問題解決能力。. 五、腦力激盪與 SCAMPER 技巧在創造性問題解決之運用 Parns ( 1976 ) 認 為 創 造 性 問 題 解 決 訓 練 須 借 助 於 一 些 技 巧 , 如 檢 核 表 (SCAMPER)、屬性列舉法、腦力激盪等,其中以腦力激盪貫穿整個訓練課程,玆. 39.

(40) 將腦力激盪與檢核表(SCAMPER)的理論架構略述如下。 (一)腦力激盪法 腦力激盪法可定義為「一群人在短暫時間內獲得大量構想的方法」(魏秀恬, 2001)。Osborn 在1937 年提倡了腦力激盪術:以一種集思廣益的方式,於一定 時間內,透過許多人互提意見及交互作用,以產生大量意見、看法、靈感或方案 (張玉成,1991)。 陳淑絹(1991)認為實施腦力激盪的原則有下列四點。 1.不即時批判:延遲批判性的思考,從事創造性活動,以產生大量概念。 2.愈新奇愈好:歡迎思想自由運轉,任其海闊天空翱翔,觀念愈新奇愈好。 3.重量不重質:觀念是愈多愈好,以數量爭取質量。 4.聯合與改進:搭思想的便車,利用別人的觀念轉變為自己的觀念,或是組合二 個或二個以上的觀念,以產生更好的觀念。 上述腦力激盪術的四個原則,可運用於創造性問題解決訓練中,且效果良好。 (二)檢核表 SCAMPER 技巧 檢核表法主要目的是幫助學生發展他們的想像力,所謂檢核表事實上就是一 份清單上面列有問題解決或事物改革的可能方向。Eberle(1985)提出一種名為 「奔馳」(SCAMPER)的設計表格可供檢核表使用,這種設計主要是用幾個字的代 號來幫助我們了解及應用。陳淑絹(1991)提出SCAMPER技巧在訓練過程中,也可 協助思考一些觀念,分析如下: S-替代(substituted) :是利用別物來替代原物的技巧。例如 燈泡製造初期, 泡中乃為真空,其後用氦氣代替真空,性能高出一倍。 C-合併(combined):將原物與其他東西合併成一體的技巧。例如鉛筆與橡皮 原是二件不同的東西,合併一起有其特殊的效果。 A-增加(added)或適應(adapted):將原物增加一些別的東西的技巧。例如. 40.

(41) 汽車所用的不碎破璃,乃是在兩片玻璃之中夾上一層塑膠性物質。 M-擴大(magnified):將時間延長、長度加長、強度加強或印象加深等附加 性技巧。例如做尼龍絲襪生意的,將腳趾及後跟部份加強,銷路因之大增。 P-其他用途(puttootheruses):跳開原物傳統用途外之其他用途的技巧。例 如牙刷除了刷牙外,也可刷晝,刷皮鞋等。 E-去除(eliminated)或分割(divided):原物是否可加減或濃縮些什麼的 技巧。例如改良的無子西瓜就是將討厭的或無用的部份予以省略的改良產 品。 R-顛倒(reverses)或重組(rearranged):改變因果關係序列位置,正負交 換等技巧。如西貢約三輪車是把客人的座位放在前面,車夫的機器腳踏車 在後面推,這就是顛倒的技術,以創造出新產品。 本研究中利用腦力激盪與 SCAMPER 技巧,腦力激盪可以讓學生產生大量意見、 看法、靈感或方案;SCAMPER 技巧可以幫助學生發展他們的想像力,這兩種方法可 使創造性問題解決訓練更容易成功。. 41.

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