「問題本位學習」　

「問題本位學習」---四驅車教學活動設計

謝秀惠 高雄師範大學工業科技教育所研究生 壹、前 言 生活科技教育課程在教學過程中，強調手腦並用的創造原則與做中學的經 驗學習理論相結合，其內容包括知識、技能與情意的表現學習，傳遞人類的文化 經驗，開拓科技發展，創造與應用的潛力，以改善人類生活，實現創造經驗促進 文明發展。 二十一世紀是知識經濟的時代，在知識經濟的社會中，教育所扮演之角 色將不同於傳統。教育部推行九年一貫課程，著重培養學生帶得走、貼近生活的 能力(教育部，2003)。「問題本位學習」是以真實情境的問題為起點，挑戰學生 的先備知識，解決問題成了學習動機（Ostwald, Chen, Varnam, &McGeorge, 1992） 就增強學習動機而言這是一個好方法，亦符合九年一貫課程所要培養的十大基本 能力中「了解自我，發展潛能，主動探索與研究，獨立思考與解決問題」等能力 要求（教育部，1998）。有鑑與此，筆者嘗試著將「問題本位學習」的方法應用 於生活科技的教學活動設計上，讓學生在經由動手做操作過的過程，激發學習動 機，促進創造力和成就感。期望透過本教學活動的設計能結合學生生活經驗，讓 學生學會蒐集資訊、分析批判、綜合整理、以及能解釋說明科學資訊，進一步培 養兒童創造思考與問題解決的能力，並將之運用於日常生活之中。 本教學活動的設計是依據「問題本位學習」理論，結合「合作學習」的 方式，以國小六年級的學生為對象，活動的內容是以「認識四驅車」為主軸，觀 察四驅車的運動，了解各種力作用於四驅車的情形；並經由製作電動機的過程培 養控制變因等科學技能，藉由四驅車的組合活動培養兩性平等合作互助的習慣， 最後以「超級比一比」活動進行課程統整，培養學生使用科技產品應有的能力和 科技素養。讓學生循序漸進探究四驅車時，可進一步強化解決問題、創新思維； 期望學生將組合物件的概念類化應用到其他科技產品的組合上，再試著從組合活 動中體會一項產品的研發、製作、利用。另一方面學生也要思索如何分析問題以 及與他人分享、溝通、討論自己的觀點，經由小組合作學習培養出尊重他人的團

隊合作的能力，透過社會建構的方法活化知識；學生在活動中獲得了協商折衝的 人際關係技巧，小組共同合作完成任務解決實際問題，以達到九年一貫十大基本 能力中「欣賞、表現與創新；表逹、溝通與分享；尊重、關懷與團隊合作」等能 力指標（教育部，1998）。 貳、文獻探討 本章節是針對「問題本位學習」的內涵、「合作學習」理論及「合作學習」理論 與「問題本位學習」，三方面進行探討和說明。 一、 「問題本位學習」的內涵 「問題本位學習」(problem-based learning, 簡稱PBL)的最大特色是由問題 點展開學習，學習本身是一種『解謎』的過程。PBL是將學習者安置於有意義 的學習情境裡，以解決擬真情境中的問題為學習主軸，在提供解決問題的必要 資源、指引、與探索的機會下，使學習者能在解決問題的過程中主動建構知識 與發展問題解決的技能（翁榮源、江鴻仁、李孔文，2004）。PBL 能培養學 生主動探索與研究、表達溝通與分享、獨立思考與解決能力、規劃組織與實踐 的能力，為一較適用於新世紀的教學法（吳耀明，2005）。 （一）、「問題本位學習」(problem-based learning, 簡稱PBL)的源起與定義 「問題本位學習」是由Barrows 和Tamblyn 於1960 年代針對醫學教育 革新所提出的教學法，因為他們發覺剛畢業的年輕醫生雖擁有大量的專業知 識，卻缺乏批判推理的能力，無法將知識充分運用於臨床上去診斷病人 (Albanese & Mitchell, 1993)。1969 年加拿大漢彌爾頓 (Hamilton) 的

McMaster 大學首先建立了以「問題本位學習」為主的教育改革學習課程， 之後，在六十多所醫學院校中加以推廣與修正，剛開始是被用在醫學院課程 的前兩年教學，在解剖學、藥理學與生理學等學科中取代了傳統的講述教學 法，後來有越來越多的其他學科也開始採用這種方法，包括商學院、教育學 院，建築、法律、工程、社會工作學院，以及高中等學校 (Savery & Duffy, 1995)，目前已推廣至K-9 的課程教學上 (Delisle, 1997)，可見得就知識的學 習與技能的培養層面而言，「問題本位學習」的教學成效已逐漸受到重視。 （Chris Masui. , 2004）指出二十世紀末推出較高層級批判性思考及解決複雜 問題策略，是時代的潮流。有效的解決問題及思考學習有下列優點：

（1）建設性及活動性的特質：學生的學習是一種用心的過程，可以建構 其知識及技能。經由與環境的互動而獲得的心智建構。 （2）累積的特質：累積正式與非正式知識的學習，強調其對學生有重要 影響。 （3）自我規範的特質：自己規劃出學習的方法，管理或監督自己的學習 知識過程，以及技能的獲得。 （4）目標取向特質：有效與有意義的學習，因著既定目標而獲得增強。 （5）合作的特質：學習事實上是指個體與社會文化及同儕、教師等互動 之中的一種活動。 （6）個體差異性的特質：過程與成果會因學生之個別差異而有所不同。 綜上所述，問題本位的學習對學生而言是一種有效且培養創造力的教學模 式，教師角色是一位「佈題者」及「引導者」，針對學校、社區、甚至全球所 發生的問題，提供給學生，產出「問題」的方向，引導學生探討及學習，透過 這些解決問題的歷程，學生發現事實、蒐集資訊、思考及利用校內外的各種資 源，分析並建構問題解決的方案，在檢視本身所習得的效能的過程中，進而促 進學生能更深一層地探索自身性向、興趣與潛能。 （二）、「問題本位學習」的教學模式 「問題本位學習」源自於醫學院的教學環境，因效果很好而被推廣至 各學習領域，但因應學校資源、教學師資、學生成熟度、班級人數多寡的 差異，目前典型的「問題本位學習」教學模式已有變革，根據 （Duch, 2001) 的歸納所得，總共有四種模式： （1）醫學院（medical school）模式 （2）走動式促進（floating facilitator）模式 （3）同儕指導（peer tutor）模式 （4）大班級（large class）模式 綜上所述，我國目前小學的教學環境，班級人數約在三十五人左右，以分 五組而言，每小組人數在六至七人，在僅有一位任課教師的情形下，暨缺乏助 教，又無同儕指導員，較符合走動式促進模式，因此本科技教學活動設計採用 此教學模式來進行。

（三）、「問題本位學習」的教學步驟 PBL 的學生角色由被動性轉為自主性；老師角色由主導者轉為啟發 者；學習導向由主題式轉為問題導向式；學習動機雖然外在的驅策力仍存 在，但內在的動機逐漸成為主要學習動力；主要互動模式由單向式轉為雙向 式；互動頻率也明顯地增高（陳榮邦，2004）。 許多學者會依其個人的見解與個別情況的需要，提出一些經過改編但 仍符合 PBL 原始特徵與原則的學習模式；雖然各研究者所設計之 PBL 學習 過程所劃分的階段與組成步驟均不盡相同，複雜程度也因之而有程度上的差 異，但經比較和分析後，仍可統整出其間的相似之處（Barrows, 1998; Barrows & Tamblyn, 1980; Sage, 2000；Trop & Sage, 2002）。這些具共同性的步驟依 PBL 學習的順序，共有下列幾項： （1）介紹：教師將學生分成幾個合作學習小組、師生彼此自我介紹與溝 通、介紹課程目標與內容、分配教師與小組成員的責任。 （2）遭遇問題： 教學者將一個定義模糊、能引起興趣與注意的問題，呈 現給各小組的學生。 （3）透過問題進行探究：此步驟主要在確認學習議題、決定學習目標和 探究策略。教學者透過發問，要求各小組的學生經由腦力激盪而提 出意見、澄清和界定題目中所提供的訊息，藉此幫助學生確認已知 和需要求知的訊息，以發現和提出各小組一致認同的學習目標和需 進一步探究的一些學習議題（learning issues），並將這些議題依重 要性排出優先順序。學生會隨著持續探究的過程和從中發現新事 實，進而有所修改或變得更為精緻；之後，學生便需決定探究過程 所要採取的策略。 （4）自我指引研究（self-directed study，SDS）：每位學生在選定各自負 責的學習議題後，便開始運用各種方式或途徑收集各類資料或相關 文獻，然後再針對內容分析、評論和加以整理，以進行自我指引研 究，並與其他小組成員分享。教學者於此時可視情況需要，提供引 導性的發問或介紹基本的資料分析方法，以幫助學生分析和整理資 料。 （5）重新思考原來的學習議題：根據在自我指引研究時所了解的新訊息

為基礎，學生可批判並修正原先所列的學習議題或假說與探究策 略。此步驟在將各人自我指引研究所得的訊息再應用到原來的問題 上，這種重複性的作法，可驅使學生執行分析資料、自我指引研究、 知識的再應用、批判先前表現等歷程，有助於發展其後設認知技能。 另外、有些研究者所設計的 PBL 模式中是運用模仿拼圖的原 理，先以小組合作方式收集資料，再將每個小組打散，然後由每個 小組中的一個成員重新組成新的小組，藉此達成訊息的收集與分享 的目的（Trop & Sage, 2002）。

（6）決定最合適的解答：學生整合所獲得的訊息，在各種可能的選擇中， 依據一些標準或原因，決定一個最合適的解答。 （7）呈現結果：各小組透過口頭報告、書面報告、視聽媒體展現等方式， 將所決定之結果或解答展現給全體師生。在呈現的內容中，學生需 將整個執行過程、內容、發現的結果與方法以及所得的結論等，作 一清楚的說明和溝通。透過其他小組和教學者對所展現之結果的詢 問、質疑、討論或建議，可促進學生回顧或擴展其想法，而對解題 過程有新的洞見。 （8）進行評鑑：包括自我評鑑、小組互評與教師評鑑等項。在小組呈現 結果或解答後，每位學生需就推理或解題技能、解題過程所需的知 識、自我指引研究的技能、對小組的貢獻等幾個方面進行自我評鑑 和小組互評並與小組成員一起討論。為達真實性評量的目的，針對 內容、展現結果的技能、小組合作和解答的適切程度等，則以多元 評量或學習檔案的方式行之。 二、「合作學習」理論 在「國民教育階段九年一貫課程總綱綱要」(教育部，1998) 課程目標中 亦提及要尊重他人、關懷社會、增進團隊合作。利用小組合作學習的模式可建 立相互依賴與彼此分享的人際關係，透過傾聽、接納與尊重的溝通技巧，鼓勵 學生表達自己的想法與觀點，並提出建設性的意見指正他人的錯誤。藉由正反 方的辯論機會，讓學生經由對立面的交互論證來促進自省思辨的能力，以建立 有效的科學概念 (丁信中、洪振方、楊芳瑩，2001)。許多學者對於合作學習 定義的看法並不全然一致，但大多數的看法認為合作學習是異質分組、小組討

論、同儕協助和小組互動等教學策略（黃詠仁、王美芬2002）。所以合作學習 的最終目的就是用透過團隊合作來解決問題，以達成共同的學習目標。總而言 之，合作學習是教師以合作技巧或社會技術教導學生，安排合適的合作學習情 境，引導學生相互依賴，相互幫助和分享資源，以完成任務為目標，這樣的學 習在教育上具有下列幾項意義： （1）能自行組織思緒、邏輯化思維。當學生企圖向同儕表達意見時，為了讓 他的意見淺顯易懂且易於被接受，勢必要先行組織自己的思緒，並將之邏 輯化與前後連貫。透過意見的表達，能促進學習者對學習內容架構的意義 化，將來面對類似情境時有助於知識的遷移 (Hiebert & Wearne, 1996)。 （2）了解自己所學不足之處。小組討論時，若個人無法以其認知觀點來說服

或抗辯他人意見時，自然會遭到小組其餘成員的質疑與挑戰，藉此察覺自 己所學知識不足之處，激發其繼續學習的動機 (Webb & Palincsar,1996)。 （3）認知衝突有助於理解的程度。小組討論中所出現的多方意見，能讓小組

成員發覺自己學習上的盲點及接納他人意見，或是整合不同的意見提出新 論點。如此一來，不僅達到統整知識的目的，更加深了對該研究主題知識 的理解 (Webb & Palincsar, 1996)。

（4）降低認知負載。藉由分散式的學習，個人只負責小組任務中的一部份， 能有效地降低個人的學習負載，再藉由小組討論整合學習成果，讓學習更 有效率且易於達成任務。這也是面對分工日細、多元會社會的必然結果。 正如俗諺所云：「三個臭皮匠勝過一個諸葛亮」，利用同儕的資源分享與 共享可增進學習成果。 （5）增進人際關係。小組學習能鼓勵同儕間的互動，不管是意見的表達、溝 通、分享或整合，為完成共同的任務，彼此要相互尊重，協商統整。藉由 小組的支援工作，可消除因競爭學習所帶來的人際關係上的隔閡。 三、「合作學習」理論與「問題本位學習」 本活動設計強調小組合作解決問題，要因應真實問題的複雜任務，往往非 單一標準答案可解決，必需由小組討論中來尋求共識，需要群策群力，共謀決 策。因而，合作學習有助於學生從不同的資料來源解決問題，藉由個人的資料 蒐集，小組的彙整，在團體歷程中積極互賴，相互回饋，提供機會讓學生發展 小團體的社交技巧，在尊重包容的協調中，增加學生間人際關係的正向態度及

發展出與人協商的機制。 其次，「問題本位學習」重視問題解決的過程，知識的取得不是純粹的個 人事務。合作學習提供了個人與小組的互動學習，讓知識的學習不再是零碎孤 立，而是從彼此交流的認知衝突中整合而來的；不再是記憶背誦定理原則，而 是向小組成員闡述說明所得並接受質疑挑戰而來。 「問題本位學習」希望學生能擁有學習的主導權，採取自我導向的負責學 習，正如合作學習的重視個人績效責任，小組的成功要靠組內每個人的任務達 成才行，猶如拼圖般缺一不可。總而言之，在PBL 教學中乃是以小組學生為 學習單位，在過程中強調小組互動產生彼此間的正向依賴，以小組的成敗為己 任。Hopper(1992)指出，合作學習與一般小組學習最大的差異在於合作學習強 調學生互動。而為了和他人溝通或解釋自身的觀點，學習者必須先統整認知結 構中的相關的部分，進而提出合理的觀點，而這樣的行為將有助於知識的增長 (黃政傑、林佩璇，1996)。因此，PBL 中運用合作學習的內涵不但能夠提學生 的溝通技能，更能幫助提高學生的學習成效。 參、教學活動設計 一、課程規劃： 名稱：大家來玩四驅車 教學節數：十六節 適用年級：國小六年級學生 二、設計理念與構想： （一）、教學活動設計以自然與生活科技為主軸，運用「問題本位學習」的方 法，結合合作學習的方式。 （二）、在九年一貫課程第三階段（國小五、六年級）學生，對於力與運動的 概念先前已有初步的概念，本活動藉由觀察四驅車的運動，了解各種 力作用於四驅車的情形，並用簡單的力圖來表示。 （三）、教學活動主要藉由四驅車的組合活動，培養學生閱讀組合圖與使用說 明書的良好習慣，並建構學生利用組合圖與使用說明書組合一項物件 或用具的概念，增加學生使用科技產品應有的能力和素養。學習者可 以依據探索活動中進一步將組合物件的概念類化應用到其他科技產品

的組合上，並且試著從組合活動中體會一項產品的研發製作，需如何 顧及消費（使用）者的立場，以便利這項物體的使用和推廣。 （四）、教學活動的次主題為製作小馬達，先觀察小馬達的構造再利用先前習 得電磁鐵的原理來製作電動機，並藉由製作電動機的過程培養控制變 因等科學技能。 （五）、教學活動藉由分組合作（強調小組成員兩性各半）共同組合四驅車的 活動中培養兩性平等合作互助的習慣。 （六）、教學活動教學設計並非只能以【組合四驅車】為主要議題，只要是學 生有感興趣的生活科技組合產品皆可利用本模組架構來發展課程設 計。

認識四驅車

三、教學模組架構圖： 四驅車的組裝 力與運動 超級比一比 製作小小電動機 四 驅 車 資 料 的 蒐 集 選 購 四 驅 車 模 型 套 件 如 何 製 作 電 動 機 電 動 機 的 應 用 四 驅 車 競 賽 四 驅 車 組 裝 成 品 展 示 作 用 力 與 反 作 用 力 摩 擦 力

科技教學活動設計『認識四驅車』

認識四驅車 如 何 使 四 驅 車 動 起 來 四 驅 車 應 有 的 配 件

肆、教學方案 模組名稱 大家來玩四驅車 實施年級 六年級 總教學時間 十六節 活動名稱 一、力與運動 二、認識四驅車 三、製作小小電動機 四、超級比一比 教學時間 十六節 能 力 指 標 1-3-1-1 能依規劃的實驗步驟來實驗操作。 1-3-3-1 實驗時確認相關的變因，做操控運作。 1-3-4-4 由實驗的結果獲得，研判的論點。 1-3-5-4 願意與同儕相互溝通，共享活動的樂趣。 1-3-5-5 傾聽別人的報告，並做適當的回應。 2-3-1-1 提出問題、研商處理問題的策略、「學習」操控變因、觀察事象的變化 並推測可能的因果關係。學習資料整理、設計表格、圖表來表示資料。 學習由變量與應變量之間相應的情形，提出假設或做出合理的解釋。 2-3-5-4 藉由簡單機械的運用知道力可由槓桿、皮帶、齒輪、流體（壓力）等 方法來傳動。 2-4-5-7 觀察力的作用與傳動現象，察覺力能引發轉動、移動的效果。 3-3-0-5 察覺有時實驗情況雖然相同，也可能因存在著未能控制的因素之影 響，使得產生的結果有差異。 4-3-1-2 瞭解機具、材料、能源。 5-3-1-3 相信現象的變化有其原因，要獲得什麼結果，需營造什麼變因。 6-3-2-1 察覺不同的辦法，常也能做出相同的結果。 6-3-3-1 能規劃、組織探討的活動。 7-3-0-2 把學習到的科學知識和技能應用於生活中。 8-4-0-1 閱讀組合圖及產品說明書。 【兩性教育的議題】 1-3-5 理解兩性均有分析、判斷、整合與運用資訊的能力 2-3-5 學習兩性合作積極參與活動

活 動 名 稱 一、力與運動 教學時間 二節 教 學 目 標 1.能了解各種力作用於四驅車的情形 2.能用簡單的力圖來表示四驅車的受力情形 3.能和同儕相互溝通討論，完成學習評量表 4.能理解摩擦力的作用並根據生活上的需要改變它 能 力 指 標 1-3-5-4 願意與同儕相互溝通，共享活動的樂趣。 1-3-5-5 傾聽別人的報告，並做適當的回應。 2-4-5-7 觀察力的作用與傳動現象，察覺力能引發轉動、移動的效果。 教 學 內 容 要 點 1.利用「慣性與運動」flash 動畫檔說明汽車行進時的受力情形 2.請學生以合理簡單的圖和符號表現出四驅車受力的概念 3.摩擦力在生活的運用知識 學習活動 說明或教學省思 教學資源 教學評量

一、介詔 學生欣賞「慣性與運動」 flash 動畫檔（黃福坤，2007） 教師簡單說明車子行進時 的受力情形 二、學生透過問題進行探究 1. 什麼是摩擦力？ 2. 摩擦力在生活上有何作 用？ 3. 如何增加或減少摩擦力？ 三、自我指引研究 學生觀察四驅車的運動情 形，四驅車為什麼會運動的 原因？ 四、呈現結果 1.四驅車受到哪些力的作用。 2.怎樣用簡單的圖和符號來 表示四驅車的受力情形。 3.根據討論完成學習評量表 小組討論並以口頭發表 的方式，提出如何降低 或增加車子行進時的摩 擦力。 兒童根據舊經驗和實際 觀察，並上網收集資料 後，小組共同討論和分 析四驅車運動的因素。 學生經由小組討論之 後，以合理的圖和符號 來表示物體的受力情形 台灣師大 物理教學 示範實驗 室 四驅車和 軌道 學習評量表

活 動 名 稱 二、認識四驅車 教學時間 六節 能力 指標 1-3-5-4 願意與同儕相互溝通，共享活動的樂趣。 1-3-5-5 傾聽別人的報告，並做適當的回應。 2-4-5-7 觀察力的作用與傳動現象，察覺力能引發轉動、移動的效果。 3-3-0-5 察覺有時實驗情況雖然相同，也可能因存在著未能控制的因素之影 響，使得產生的結果有差異。 2-3-5-4 藉由簡單機械的運用知道力可由槓桿、皮帶、齒輪、流體（壓力） 等方法來傳動。 4-3-1-2 瞭解機具、材料、能源。 5-3-1-3 相信現象的變化有其原因，要獲得什麼結果，需營造什麼變因。 6-3-2-1 察覺不同的辦法，常也能做出相同的結果。 6-3-3-1 能規劃、組織探討的活動。 8-4-0-1 閱讀組合圖及產品說明書。 【兩性教育的議題】 1-3-5 理解兩性均有分析、判斷、整合與運用資訊的能力。 2-3-5 學習兩性合作積極參與活動。

教學 目標 1.能認識四驅車的各項配件。 2.能仔細閱讀四驅車中的說明書或組合圖。 3.能和同學討論如何著手進行組裝軌四驅並根據結果進行組裝。 4.能專心聽別人組裝四驅車的經驗或想法並做適當的回應。 5.對於不同於自己的意見或想法能虛心接受並相互溝通。 6.能理解兩性均有分析、判斷、整合與運用資訊的能力，樂意和異性同儕 共同合作。 7.對於異性同儕的不同表現能彼此尊重、接納和欣賞。 8.能觀察四驅車如何利用力的作用與傳動現象來運動。 9.能理解四驅車需透過適當的電力供應才能運轉。 10.能透過觀察發現四驅車組裝完成後不能運動的原因，並透過控制變因的 方法解決。 11.能樂意把自己組裝的四驅車提供展示觀摩並將經驗和同學分享。 教學 內容 要點 1. 組裝科技產品的知識 2. 設計實驗與控制變因的方法 3. 合作學習 學習活動 說明或教學省思 教學資源 教學評量

51 一、學生重新思考原來的學習議 題： 鼓勵曾組裝過四驅車的小 朋友將經驗作分享。 小組蒐集相關資料，說明四 驅車物件和行進速度之間 的相關因素。 二、決定最適合的設計與組合 1.瞭解四驅車的各項配件、說 明書或組合圖。 2.分組討論如何組合和設計 出最完美的四驅車，並詳細 紀錄流程和想法。 4.完成各組的組合流程（組合 計劃評量單） 三、呈現結果： 1.根據決定的組合流程和設 計組裝四驅車。 2.依據使用說明書測試組裝 結果。 3.觀察四驅車動力的傳動情 形。 四、透過問題進行探究 1.為什麼有些人的四驅車動 不了？提出可能的原因？ 2.根據可能的影響的原因設 計實驗 控制變因逐一解決 問題。 3.問題探討結果分享 五、進行評鑑 1.成品展示觀摩。 2.小組學習心得報告。 經由同學彼此之間的經 驗分享，小組成員的之間 的分析和討論，可驅使學 生澄清模糊概念，知識再 統整應用。 透過小組成員的討論和 評估，並參考相關網站的 資訊，以小組的共識決定 設計與組合四驅車。 請學生將討論結果作成 自己的紀錄 教師要求小組經由腦力 激盪，探究原因提出意 見，並設計實驗以解決問 題。 在呈現成品之後，小組成 員一起討論，進行小組之 間的互評；並且透過討論 及發表活動使學生了解 兩性均有分析、判斷、整 附件（一） 附件（二） 四驅車組 合配件 哲生迷你 四驅車俱 樂部 每組自備 尚未組裝 之四驅車 二部 教師另備 數部故障 之四驅車 備用 組合計劃評 量單 實驗紀錄表 （一） 觀摩心得紀 錄學習單

活動 名稱 三、製作小小電動機 教學時間 四節 教 學 目 標 1.能認識電動機的各項材料。 2.能瞭解電動機的原理及特性。 3.能和同學討論如何著手進行製作電動機。 4.能安全使用各項材料。 5 能利用電動機設計一個應用裝置。 能力 指標 1-3-5-4 願意與同儕相互溝通，共享活動的樂趣。 3-3-0-5 察覺有時實驗情況雖然相同，也可能因存在著未能控制的因素之影響，使得產生 的結果有差異。 4-3-1-2 瞭解機具、材料、能源。 5-3-1-3 相信現象的變化有其原因，要獲得什麼結果，需營造什麼變因。 6-3-2-1 察覺不同的辦法，常也能做出相同的結果。 7-3-0-2 把學習到的科學知識和技能應用於生活中。 教學 內容 要點 z 電磁鐵的製作 z 換向器的製作 z 電動機應用裝置的製作 z 在實作過程中養成思考與專心的態度 z 將自己的設計與人分享 學習活動 說明或教學省思 教學資源 教學評量

一、透過問題進行探究 1.教師請同學拿出組裝好的四驅 車，放在地上玩一下，思考四驅 車為什麼會跑。 2.全班討論：對於學生提出四驅 車會跑的原因進行探討，並將目 標指向小馬達所產生的功能。 3.用品展示 教師展示幾種裝有小馬達的 日常生活用品，例如：玩具小 船、風扇等，同時也請學生對此 做經驗分享。 經由實作，讓學生再度思索 四驅車會跑的原因，藉此修 正或批判原先的觀念。 將小組打散，進行全班性的 討論；教師針對原因引導學 生對小馬達產生探究的學習 興趣。 經由實際經驗分享，讓學生 感受到小馬達在生活中的功 能與如何應用在四驅車上。 *請學生準備製作小馬達的 材料。 學生自組之 四驅車 玩具小船 、風扇等生 活用品 竹籤、吸 管、數根鐵 釘、漆包線 、砂紙、羅 盤、電池 學習活動 說明或教學省思 教學資源 教學評量

二、自我指引研究 1.電磁鐵的製作 (1) 將學生分組開始製作電磁 鐵。 (2) 利用製作電磁鐵活動，瞭 解影響電磁鐵的因素。 (3) 小組討論造成電磁鐵轉 動、不轉動或轉動快、慢 的原因。 2.換向器的製作 (1) 配合製作好的電磁鐵，引 導學生討論換向器的製 作。 (2) 分組實作。 (3) 小組討論造成電動機轉 動、不轉動或轉動快、慢 的原因。 3.利用電動機設計一個應用裝置 (1) 將製作好的電動機運用想 像與創造力完成一應用裝置。 (2)將此應用裝置展示、說明如 何應用於四驅車上，並與其他 同學分享。 勾起學生對電與磁鐵的舊經 驗，實際製作電磁鐵。 針對線圈纏繞的方向、圈 數、粗細、漆包線末端的漆 是否磨去、電池的數量等原 因的探討。 電路、換向器與迴紋針的 接觸、電磁鐵兩端的平衡 等原因的探討。 教師鼓勵學生想像與創造。 因學生所需材料不同，可給 予小組充份時間蒐集資料， 運用早自修時間進行討論和 製作，然後在課堂上分享經 驗和成品展示。 電磁鐵、兩 條漆包線、 膠帶、紙板 、磁鐵、迴 紋針、電池 、兩條電線 成品檢視

活動 名稱四、超級比一比 教學時間 四節 能力 指標 1-3-1-1 能依規劃的實驗步驟來實驗操作。 1-3-3-1 實驗時確認相關的變因，做操控運作。 1-3-4-4 由實驗的結果獲得，研判的論點。 1-3-5-4 願意與同儕相互溝通，共享活動的樂趣。 1-3-5-5 傾聽別人的報告，並做適當的回應。 2-3-1-1 提出問題、研商處理問題的策略、「學習」操控變因、觀察事象的變化並推測可 能的因果關係。學習資料整理、設計表格、圖表來表示資料。學習由變量與應變 量之間相應的情形，提出假設或做出合理的解釋。 6-3-2-1 察覺不同的辦法，常也能做出相同的結果。 教學 目標 z 能知道不同地面的場地產生的摩擦力也不一樣 z 能依據假設作實驗並獲得結果 z 能知道摩擦力在生活中的應用 z 能遵守比賽規則養成良好的運動精神 教學 內容 要點 z 摩擦力的知識 z 利用四驅車到各個場地實驗並改良 z 比賽規則說明並進行比賽 z 能養成尊重並欣賞他人成果的態度 z 結果公布並做心得分享 學習活動 說明 教學資源 教學評量

一、介詔 教師經由「力與運動」的教學活動，讓學生 瞭解什麼是摩擦力；另一方面小組分享收集 到的知識，並做簡短報告 二、透過問題進行探究 讓學生參觀各種不同地面的場地，並提出他 們認為各場地摩擦力大小，影響四驅車行進 速度的假設。 三、自我指引研究 1.學生經由多方面蒐集資料，小組共同討論 和分析，提出各場地摩擦力不同的原因， 及它是如何影響四驅車的行進速度。 2.分組讓學生實地實驗並記錄時間 四、重新思考原來的學習議題 透過實際操作和分析實驗結果，讓學生對照 是否與假設相符。若不符合假設，小組則須 進一步探究認知的差異原因和修正假設。 五、決定最適合的答案 各小組經由充份討論和詳細評估，並依據 「認識四驅車」、「製作小小電動機」及「組 合四驅車」之學習經驗，針對各場地進行四 驅車的最佳改良和試驗。 六、呈現結果 1.各小組經過測試表呈現改良方法和試驗 結果，最後進行各組公開比賽 2.教師頒獎，學生以口頭報告和簡報的方式 發 表 得 獎 感 言 並 說 明 改 良 過 程 中 的 發 現、方法和觀察心得 七、進行評鑑 水泥、磨石子、 草地、…等場地 製作比賽成績 看板（學生） 學生可以將整 個學習評量表 和記錄整理成 個人學習檔案 呈現，教師也可 依據學習檔案 評鑑整個課程 台灣師大物理教學 示範實驗室 圖書館、網路搜尋 碼錶、成績看板 口頭報告內容 實驗記錄表 （二） 測試表 觀察心得

伍、教學建議與結語 以下是筆者對於使用本教學活動時的幾點建議，以供各位教師參考： (一) 教師須隨時觀察小組內學生分工合作情形，並適時給予引導。 (二) 在活動過程中遇到困難，教師應鼓勵學生討論和思索解決的方法，避免直 接給予答案或建議。 (三) 活動過程當中，教師須隨時注意學生工作流程的安排，並給予指導。 (四) 充份給予學生設計四驅車的空間，但須提醒學生注意改裝四驅車的可行性 與掌控完成時間。 (五) 在超級比一比的教學活動中，教師須充份考量場地的因素，將相關變因降 至最少；另外也可以考慮採用校外四驅車比賽場地，進行車子改裝和競賽。 (六) 活動過程中，學生說明改良過程中的發現和觀察時，建議結合電腦課程， 可利用簡報呈現相關資料和圖片，分享效果會更理想。 本文所發展之教材除了能夠提供第一線的教師使用之外，也希望透過問題 本位學習的教學策略讓學生能夠經由小組的討論、提出假設及解決問題的歷程， 讓學生發現事實、蒐集資訊、思考、分析並建構問題解決的方案，來學習與理解 什麼是科技。整個學習過程對學生而言，是一種多元化的學習活動。學生在動手 做的過程中，結合數學、科學與科技的概念與原理，培養學生創造思考、解決問 題、合作學習及統整等能力；學習活動強調手腦並用，內容是讓學生感興趣又具 有挑戰性，並且在完成後會有成就感的有意義學習。所以教師在進行教學活動規 劃時，四驅車的教學活動設計將會是不錯的選擇。因此，透過本文希望能將相關 教學方式分享給眾多生活科技教師作為參考，並共勉能在生活科技教學上精益求 精。 參考文獻 一、中文部份： 丁信中、洪振方、楊芳瑩(2001)。科學理論形成與精練過程對科學學習的意涵。 科學教育月刊，240，2-13。 牛頓出版（1999）。 國民小學自然科現行審定本第 6 冊 。 王美芬、熊召弟（2005）。國小階段自然與生活科技教材教法。台北：心理出版

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CurriculumDevelopment. 三、網頁部份 台灣師大物理教學示範實驗室。2007 年 9 月 10 日，取自 http://www.phy.ntnu.edu.tw/demolab/index.htm 哲生迷你四驅車俱樂部。2007 年 9 月 10 日，取自 http://www.e-jason.net/mini4wd/ 教育部學習加油站。 學科教材 自然科 電磁鐵單元。2007年9月9日，取自 http://content.edu.tw/primary/nature/ks_ck/tag.6.7.html

附 件 附件（一） 附件（二） 學習評量表 我們是 小組 小組成員有：

一、請利用下圖來表示四驅車受力運動的情形 各符號代表的意義是 ： 代表 代表 代表 代表 二、生活上摩擦力運用的實例有 1. 2. 3.

組合計劃評量單 我們是 小組 小組成員有： 我們決定的組裝流程計劃： 一、要準備的工具和物品有…… 二、我們組裝的程序是…... 教師建議：

實驗記錄表（一） 一、為什麼四驅車動不了？ 我覺得可能的原因是 二、根據可能的原因設計實驗控制變因來逐一解決問題。 四 驅 車 可 能 的 故 障 原因 我的解決方法 （控制變因） 注意事項 （保持不變的變因） 四驅車是 否已正常 運轉 備註 （1） （2） （3） 三、實驗心得分享

觀摩記錄、心得學習單 組別： 姓名： 一、觀摩完各組的四驅車之後請完成下列表格 項目 作品 組 別 組 合 者 姓 名 理 由 備 註 最 佳 外 型 獎 最 佳 組 合 計 劃 獎 最 佳 創 意 獎 最 佳 默 契 合 作 獎 二、在討論、組裝的過程和展示各組的心得報告中： （1）我覺得表現最好的男同學是 原因： （2）我覺得表現最好的女同學是 原因：

實驗記錄表（二） 預測時間快慢 排序 實際測量時間 實際速度快慢 排序 摩擦力大小排 序 PU 跑道 磨石子地 水泥地 草地 ※ 用手觸摸各種場地感覺是： PU 跑道 磨石子地 水泥地 草地

測 試 表 年 班第 組 組員： 場地： 改良前所需時間： 改良方法 花費時間 是否比改良前 更快 ※我們認為在這個場地選擇哪種改良方法最合適： 原因：

觀察心得 年 班 座號 姓名： ※ 比賽過程中你認為哪一組最團結合作？_____________ 為什麼？ ※ 你認為競賽過程中哪位同學的表現最讓人欣賞？_________ 為什麼？ ※ 這一次的學習活動中你有哪些收穫？（請簡短寫約一百字感想）