教學科技碩士班碩士論文

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國立台東大學教育學系（所）

教學科技碩士班碩士論文

指導教授：陳嘉彌博士

樂高（LEGO）動手做教學對國小學童科學創造力影響之研究

研究生：林智皓撰

中華民國九十六年七月

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誌謝

本篇論文的誕生，首要歸功於台東大學教育學系陳教授嘉彌老師的啟發和指導。從研究題目的發想、研究方向的確立、研究設計的規劃以致於生活點滴的叮嚀，無處不得陳老師寶貴且精闢的引領提攜，除使學生我深刻明白身為研究人員的學術責任外，也更能體會出何謂「讀書破萬卷、下筆如有神」的真諦。特別值得一提的是：樂高（LEGO）積木在這篇論文中所扮演的角色，除了是動手做創意教學的主角外，亦豐富了我平時的休閒生活。每每在寫作遇到瓶頸而致思緒紊亂時，我便會拿起五顏六色的積木把玩，讓自己在堆疊的想像天地裡徜徉。若沒有嘉彌老師開啟了這一扇窗，如此富創意且生活化的題材便無法成為我研究的題目，而我自然也無緣體會到小小方塊竟有如此千變萬化的神奇。這段難得的師生情誼，定是碩士學位之外，上天所贈予的寶貴大禮。

就讀研究所的這段期間，於修業歷程要感謝所有頃囊相授的老師以及相互勉勵的同學們，尤其感謝兩位論文口試委員：政治大學教育學系的蔡碧璉老師以及台東大學自然科學教育學系的林自奮老師，不吝給予學生我諸多建議，而使本篇著作增色甚多；於生活起居上更多虧了妻子怡伶無微不至的照顧，除了讓我無後顧之憂外，也提供我許多不同角度的獨到見解，更主動協助我逐字逐句的定稿與校對工作，感謝這段好姻緣。

對於我工作上的好伙伴：台東縣介達國小全體師生，我也要向您們獻上我最誠摯的感激。感謝校長同意在校務繁忙之餘，讓教務組長我帶職就讀研究所；感謝同仁們，在課務需要調整和研究需要協助時，總是熱情相待；感謝可愛的孩子們，在參與研究的過程中，永遠回報給我天真爛漫的笑顏，再多的辛苦和疲憊也都轉眼消散了。

回首這兩年來，從得知考取研究所的興奮與期待，進而意識到成為研究人員的角色轉變，最終能夠欣慰的看著這篇論文的誕生，彷彿真像自己懷胎十月生下的孩子一般。或許在某些人眼中，論文僅代表為數甚多的文字集合，但就如同天底下所有的母親一樣，都必定會認為自己的孩子最為可愛。感謝這成長的路上所有幫助過我的貴人們，願上天賜福所有認真於工作崗位上的您們，願知足常樂的心總是能在人生的漫漫長路上，為你我帶來無窮的希望。

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摘要

本研究目的在以動手操作為主的體驗式教學設計，配合樂高（LEGO）創意科學教具之選用，輔以問題解決導向的情境學習與評量，從而激發、培養與提昇國小學童之科學創造力。

本研究採準實驗研究設計，以台東縣介達國小高年級學童二十六名為受試對象。實驗組以自編之動手做活動單元，進行動手做教學；對照組則以相對應之康軒版教科書單元內容，進行講述為主之教學。

前後測設計採用「自然與生活科技測驗評量」、「問題解決能力測驗」、「威廉斯創造性思考活動」與「威廉斯創造性傾向量表」作為評鑑工具。而後續追蹤除針對實驗組學童進行活動省思回饋問卷的填寫，更進一步抽取若干人數進行個別訪談，以驗證動手做教學模式對提昇科學創造力之正面效益。

本研究發現：實驗組學童透過 LEGO 動手做實驗教學後，其「物理學科能力」、

「問題解決能力」與「科學創造力」，均獲得提昇；而對照組學童於講述式教學後，

其「物理學科能力」與「科學創造力」，亦有所成長。唯實驗組學童之「物理學科能力」、「問題解決能力」與「科學創造力」，仍優於對照組學童之成就。

配合活動省思回饋單與個別訪談之分析結果亦指出：實驗組學童於樂高

（LEGO）動手做教學後，於學習動機與態度、問題解決能力和創意思維上，均感受到有別於過去接受講述式教學時期的成長；動手做教學模式在科學創造力的培養、學習動機與態度的增強、學科知識和問題解決能力的遷移以及整體教學效能的提昇上，亦明顯優於傳統教學模式。

關鍵詞：樂高動手做、創新教學、問題解決能力、體驗式學習

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Assessing Scientific Creativity in Elementary School Students through LEGO Hands-on Learning Activities

Chih-hao Lin

ABSTRACT

The study examines the effectiveness of an experiential learning method. The goal is to stimulate and improve the scientific creativity of elementary school students through LEGO hands-on activities, and problem-based learning and assessment.

This study uses quasi-experimental design; the subjects are 26 fifth and sixth grade students. The experiment group followed the learning units designed by the researcher, to practice hands-on activities. The control group was lectured based, using the

textbook.

Pre and post-test were conducted using Science and Life Technology Evaluation,

Problem-solving Ability Measurement, and Williams Creativity Assessment Packet. The

author collected reflective surveys and also randomly interviewed individuals from the experiment group.

The experiment group showed better performances in physics knowledge, problem-solving skills and scientific creativity. The control group showed

improvements in physics knowledge and scientific creativity, but not as much as the experiment group.

The reflective surveys and interviews indicated those students in the experiment group felt motivated and an improvement in problem-solving skills after the hands-on learning experiences. LEGO hands-on learning overall improved the scientific creativity, learning attitude and motivation, knowledge, and problem-solving skills of students. In addition, the overall teaching efficiency also enhanced.

Keywords: hands-on works, Lego, innovative instruction, problem-solving ability, experiential learning.

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目錄

誌謝 . . . i

中文摘要 ... ii

英文摘要 ... iii

目錄 . . . i v 圖目錄 ...vi

表目錄 . . . .v i i 第一章、緒論 ...1

第一節、研究動機與目的 . . . 1

第二節、待答問題 . . . 3

第三節、名詞釋義 . . . 3

第四節、研究範圍與限制 . . . 4

第二章、文獻探討 ...6

第一節、創意的教與學 . . . 6

第二節、科學創造力的範疇 . . . 1 2 第三節、動手做教學的理論基礎 . . . 1 8 第四節、樂高（ L E G O ）產品在教育上的應用 . . . 2 3 第五節、動手做教學的相關研究 . . . 2 5 第三章、研究方法 ...29

第一節、研究對象 . . . 2 9 第二節、研究架構與研究設計 . . . 3 0 第三節、研究工具 . . . 3 3 第四節、研究實施程序 . . . 4 1 第五節、資料處理 . . . 4 4 第四章、研究結果 ...48 第一節、樣本描述 . . . 4 8 第二節、基本變項之結果分析 . . . 5 0

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第三節、各項前後測之差異考驗 . . . 5 5

第四節、研究假設驗證彙整 ...70

第五節、受試對象之受訪資料分析 . . . 7 5 第六節、討論 ... ... ...87

第五章、結論與建議 ...92

第一節、結論 ...92

第二節、建議 ...95

參考文獻 ...99

中文部分 ...99

英文部分 ...103

附錄 ...105

附錄一、國小學童自然與生活科技測驗評量 ...105

附錄二、樂高創意動手做活動省思回饋單 ...109

附錄三-1、LEGO 動手做教學單元示範教案 ...111

附錄三-2、LEGO 動手做教學各單元活動設計 ...118

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圖目錄

圖 2 - 1 科學創造潛力與六項特質之六角環狀圖 . . . 1 7 圖 2 - 2 K o l b 的體驗式學習循環 . . . 2 2 圖 2 - 3 問題解決的關鍵因素 . . . 2 4 圖 2 - 4 建構式學習的螺旋四階段 . . . 2 5 圖 3 - 1 研究架構圖 . . . 3 1 圖 3 - 2 樂高動力機械組合零件示意圖 ( 1 ) . . . 3 5 圖 3 - 3 樂高動力機械組合零件示意圖 ( 2 ) . . . 3 5 圖 3 - 4 研究流程圖 . . . 4 3 圖 4 - 1 創意思維示意圖 ( s t 0 2 ：頭腦感應機 ) . . . 8 0 圖 4 - 2 創意思維示意圖 ( s t 0 5 ：飛行房屋 ) . . . 8 0 圖 4 - 3 創意思維示意圖 ( s t 0 7 ：飛天掃把 ) . . . 8 0 圖 4 - 4 創意思維示意圖 ( s t 0 8 ：機械垃圾桶 ) . . . 8 1 圖 4 - 5 創意思維示意圖 ( s t 0 9 ：自動掃地機 ) . . . 8 1 圖 4 - 6 創意思維示意圖 ( s t 1 1 ：念力環 ) . . . 8 1

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表目錄

表 2 - 1 創造力觀點定義表 . . . 1 5 表 3 - 1 前後測控制組對照實驗設計表 . . . 3 2 表 3 - 2 自然與生活科技評量正式測驗雙向細目表 . . . 3 7 表 4 - 1 樣本特徵分析表 . . . 4 8 表 4 - 2 實驗教學前後學科定期評量之變數敘述統計量表 . . . 5 0 表 4 - 3 自然與生活科技測驗評量之變數敘述統計量表 . . . 5 1 表 4 - 4 問題解決能力測驗之變數敘述統計量表 . . . 5 2 表 4 - 5 威廉斯創造性思考活動之變數敘述統計量表 . . . 5 2 表 4 - 6 威廉斯創造性傾向量表之變數敘述統計量表 . . . 5 3 表 4 - 7 實驗組學童各項前、後測之皮爾森相關係數表 . . . 5 4 表 4 - 8 對照組學童各項前、後測之皮爾森相關係數表 . . . 5 5 表 4 - 9 兩組學生「學科定期評量」相依樣本 t 檢定摘要表 . . . 5 6 表 4 - 1 0 兩組學生「學科定期評量」迴歸係數同質性考驗摘要表 . . . 5 6 表 4 - 1 1 兩組學生「學科定期評量」之共變數分析摘要表 . . . 5 7 表 4 - 1 2 兩組學生「自然與活科技測驗評量」相依樣本 t 檢定摘要表 5 7 表 4-13 兩組學生「自然與活科技測驗評量」迴歸係數同質性考驗摘要表 58 表 4-14 兩組學生「自然與活科技測驗評量」之共變數分析摘要...58 表 4-15 兩組學生「自然與生活科技測驗評量」後測調整平均數摘要表 58 表 4-16 兩組學生「問題解決能力測驗」相依樣本 t 檢定摘要表 ....59 表 4-17 兩組學生「問題解決能力測驗」迴歸係數同質性考驗摘要表 . 59 表 4-18 兩組學生「問題解決能力測驗」之共變數分析摘要表 ...60 表 4-19 兩組學生「問題解決能力測驗」後測調整平均數摘要表 ...60 表 4-20 兩組學生「威廉斯創造性思考活動」相依樣本 t 檢定摘要表 ..61 表 4-21 兩組學生「威廉斯創造性思考活動」迴歸係數同質性考驗摘要表 .61 表 4-22 兩組學生「威廉斯創造性思考活動」之共變數分析摘要表 ...62 表 4-23 兩組學生「威廉斯創造性思考活動」後測調整平均數摘要表 ....62 表 4 - 2 4 實驗組學生各特質分測驗之相依樣本 t 檢定摘要表 . . . . 6 3

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表 4 - 2 5 對照組學生各特質分測驗之相依樣本 t 檢定摘要表 . . . . 6 3 表 4 - 2 6 「開放性」特質分測驗迴歸係數同質性考驗摘要表 . . . . 6 4 表 4 - 2 7 「開放性」特質分測驗之共變數分析摘要表 . . . 6 4 表 4 - 2 8 「變通性」特質分測驗迴歸係數同質性考驗摘要表 . . . . 6 5 表 4 - 2 9 「變通性」特質分測驗之共變數分析摘要表 . . . 6 5 表 4 - 3 0 「獨創性」特質分測驗迴歸係數同質性考驗摘要表 . . . . 6 5 表 4 - 3 1 「獨創性」特質分測驗之共變數分析摘要表 . . . 6 6 表 4 - 3 2 「精密性」特質分測驗迴歸係數同質性考驗摘要表 . . . . 6 6 表 4 - 3 3 「精密性」特質分測驗之共變數分析摘要表 . . . 6 7 表 4 - 3 4 「精密性」特質分測驗後測調整平均數摘要表 . . . 6 7 表 4 - 3 5 「標題」特質分測驗迴歸係數同質性考驗摘要表 . . . 6 8 表 4 - 3 6 「標題」特質分測驗之共變數分析摘要表 . . . 6 8 表 4 - 3 7 兩組學生「威廉斯創造性傾向量表」相依樣本 t 檢定摘要表 6 8 表 4-38 兩組學生「威廉斯創造性傾向量表」迴歸係數同質性考驗摘要表 69 表 4 - 3 9 兩組學生「威廉斯創造性傾向量表」之共變數分析摘要表 . 6 9 表 4 - 4 0 虛無假設驗證表 . . . 7 0 表 4 - 4 1 省思回饋單結構性題型概念彙整表 . . . 7 6 表 4 - 4 2 講述式教學法之效能概念性類別歸納表 . . . 8 2 表 4 - 4 3 樂高 ( L E G O ) 動手做教學法之效能概念性類別歸納表 . . . 8 4 表 4 - 4 4 不同教學法概念性類別歸納表 . . . 8 5

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第一章緒論

本研究在以樂高(LEGO)積木動手做融入自然與生活科技領域教學，探究其對於國小學童科學創造力之影響，於第一章首先說明本研究的動機與目的、待答問題、關鍵名詞釋義以及研究範圍與限制，茲分述如下：

第一節研究動機與目的

隨著時代的進步，環境所帶來的刺激愈發多元，當生活不再一成不變，被動灌輸的學習已不易遷移、類化至生活情境中並和瞬息萬變的社會接軌。為了發展解決各種問題的能力，人們必須能夠衍生出自我磨練、獨立思考等能力，以適應週遭的環境。然而，「創造力」在問題解決的過程中所扮演的重要性，國內學者從心理學的角度歸納出有以下幾點原則：能警覺到習慣想法的限制、能突破習慣的想法、能重新覺知與理解問題的所在以及不輕易否決不可能的理念等（鄭昭明，

1993）。因此，吾人理應意識到：具備創造力的人，較容易從觀察中尋得條理與脈絡，除能有效克服個體所面臨到的問題與困境，更可貴的便是創新求變的思維為整個人類社會帶來的無限可能。二十一世紀是科技的時代，台灣產出的人才要如何在龐大的競爭壓力下勝出？以及我們的教育是否能夠培育出具備高度競爭力的國民？亦或者是創造力本身是不是能夠藉由教育而培養甚或提昇，都是值得社會大眾省思與關切的課題。

反觀當前學制雖然已經存在著多元的入學管道，並試著減輕過去升學導向的教育方針所帶來的弊端。但包覆在各領域均衡發展的亮麗外衣之下，實際上的教學活動多半仍遷就於學科考試、成績至上的前提。重要的是，第一線教學現場的教育工作者大多數習慣使用以口述為主的講述式教學法對學生進行直接教學，這樣的結果導致學生至今仍習慣處於被動地接收訊息，而無法主動去融入知識的創造與建構（黃武雄，1995）。因此，創造力對於當代教育的核心價值便在於主動求知過程中，自我構築的智慧與技能，及其自然衍生出的問題解決能力。如何藉由創新的教學活動設計，使國家未來的棟樑在科學及其他領域的創造力得以萌芽，

儼然成為教育主管機關與各級教師們責無旁貸的任務與極待努力之目標。而如何培養學生積極的學習態度、提升學生在學習過程的學習動機，使學生真正成為教

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學活動中的主體亦是攸關創新教學成敗的關鍵，意即積極而主動的求知心態，勢必將有助於知識的自我建構以及創意思維的產出。

承上所述，傳統教學模式之弊端不僅在於知識直接灌輸的強勢涉入，以過去常見的學習評量方法而言，使用固定題型的紙筆測驗更有可能限制了孩子開放性的思考，非但學生對於所學之技能或情意無從表達其收穫，教師也僅止於測得學生是否精熟教科書或課堂上教師口述所傳達的學科知識。然而，學童創造力的有無不能只從是非、選擇等結構性題型的標準答案來判定。舉例而言，在一般求學階段的學習歷程中，各科教學尤其是自然與生活科技領域，太過刻板與機械化要求的結果：實驗的課程流於形式且導向固定的標準答案，沒有真正動手考驗的知識，學生只能自己領悟，此舉只會導致學生學習習慣的被動與僵化。最終，學習一旦淪為被動灌輸；想法一旦習慣相信權威所述、眼前所見，創造力便宣告死亡了。

吳淑琴（2001）指出：遊戲的過程讓兒童嘗試各種不同的玩法，並提供探索與創造的機會，兒童能夠體驗新奇的行為並以創新獨特的方式表達想法，於是遊戲的情境能擴大兒童的創造力和想像力，其效果是無庸置疑的。具體而言，玩具對於每一個兒童來說，都具備高度的吸引力，如能透過良好的教學設計將玩具操弄的遊戲媒介轉化為具教育功能的教具，使在學生快樂動手做的同時，能自然達成預設的教育目標，那麼吾人所擔心的教學成效不彰之問題，便已然消失。

有鑑於我國在國民中小學的自然與生活科技領域課程規劃中，既以「培養國小學童的科學創造力」為主要目標；而在國民中小學九年一貫課程綱要中，自然與生活科技學習領域的課程目標也提及「激發開展創造潛能」，進而於該分段能力指標之首項也強調要教授學生「過程技能」（教育部，2003）。該如何修正教學以達成此一重要教育目標，國內學者李賢哲（2001）更明確指出，吾人能夠透過動手做(hands-on)的興趣培養來增進學童的科學創造力，應會有長遠的影響，本研究的核心價值於是就此奠基。

基於上述理念，並為改善傳統教學模式之成效不彰之教學效能，本研究發展之「動手做教學模式」在理論上以實用主義、建構主義、建造論及體驗式學習為基礎，輔以合作學習、腦力激盪法、鷹架支持、遊戲導向學習以及情境式問題解決融合而成的教學策略，並引入知名的積木類玩具：樂高(LEGO)作為主要教具。

本研究試圖透過科學性玩具操弄融入教學，規劃出近於遊戲式的科學主動探索學習活動。藉由以學生為主體、主動建構知識的學習目標，融入創意教學的方法當中，來探討經由動手做教學活動中所產生的學習刺激，以及自然衍生出的情境式

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問題解決訓練，是否能在學習動機、態度與教學成效上產生正面效應，並用來培養和提昇國小學童的科學創造力與傾向、自然與生活科技領域學業成就以及對於問題解決的能力。

第二節待答問題

依據上述研究動機與目的，本研究將探討下列問題：

ㄧ、國小學童於樂高(LEGO)動手做教學後，在自然與生活科技領域所呈現之學習成效，是否優於傳統講述式教學？

二、樂高(LEGO)動手做教學模式是否能用以刺激與開發國小學童，對於問題解決的能力？

三、樂高(LEGO)動手做教學模式是否能用以訓練與培養國小學童，表現在科學領域的創造力？

四、樂高(LEGO)動手做教學模式是否能用以增強與提昇國小學童創造性傾向？

第三節名詞釋義

一、傳統教學法

係指教師在課室教學活動中，使用以口述解說課程內容為主，並配合一般教具使用的教學方法，亦即本研究中對照組所採用的教學法。

二、動手做教學

指教學目標主要係透過教學材料的操弄而達成的教學方法。在以動手實做為主的教學情境中，使個體在操弄、建構的過程，其心智能藉由具體經驗的操作活動而引發的探索思維。在科學教育中，具體經驗的價值尤其重要，誠如 Dewey 經驗主義所提倡的：「動手做在培養思考，而後藉由思考反應個體所完成的。」（引自林人龍，2006）。本研究亦強調國小學童能透過動手做的教學活動將知識與生活中的舊經驗作結合，並將課程內容轉化成真正帶得走的能力。

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三、過程技能

過程技能為九年一貫課程改革中，自然與生活科技領域能力指標之首項。依據美國中小學科學課程中的定義指出：科學過程技能是一種可轉移(transferable)的能力，適合多種科學領域，也可反映出研究科學的過程。這技能又可分為基本(basic) 及統整(integrated)兩種層次，共包含十三個執行項目，分述如下(Padilla & Padilla, 1986)：

(一)基本層次：觀察、測量、分類、數字傳達、應用時空關係、預測、推理等七種技能。

(二)統整層次：形成假設、控制變因、解釋資料、下操作型定義、建立模型、實驗等六種技能。

本研究中對於過程技能的培養，其操作型定義在於「問題解決能力」的展現，

故學童於樂高(LEGO)動手做教學的情境式問題解決過程當中，其表現必須符合：

觀察、推理、形成假設、建立模型等層次。

四、科學創造力

科學創造力簡言之即為創造力在科學領域的表現。國內研究亦指出科學創造力乃是在既有的科學知識、技能之上，加以創新研發並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，本研究定義之科學創造力，傾向於學童運用既有的科學知識、使用創新的技巧、方法或嘗試來完成符合問題解決方案的樂高(LEGO)積木作品。而界定之標準則以研究參與者於林幸台和王木榮

（1994）所修訂的「威廉斯創造力測驗」中，「威廉斯創造性思考活動」測驗的前、後測得分是否產生顯著差異加以判定。

第四節研究範圍與限制

ㄧ、研究地區與對象

本研究以國民小學階段學校教育為背景，探討國小學童在樂高(LEGO)動手做教學模式下的科學創造力。本研究場域之選定礙於實驗對象不易獲致，故選擇研究者自身任教之台東縣介達國民小學高年級兩個班學生，共計 26 名為對象，故研究結果難以推論到全國所有國民小學的學童。

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二、研究領域

本研究計畫係以國民小學自然與生活科技領域中，具「物理」概念之相關單元組合成實驗教學課程，故教學成效難以推論到國民小學階段所有領域課程的實施上。

三、教學設計

為配合學校既定之教學進度及保障對照組學生之受教權不受實驗教學所影響，教學設計係配合本校高年級自然與生活科技領域選用之康軒版教科書進行規劃，是故本教學設計之適用性難以推論到其他版本的自然與生活科技領域教科書及其單元。

四、研究結果

本研究僅根據研究對象於本研究發展之「樂高(LEGO)動手做教學模式」後，

所得到的量化及質性資料加以分析做成結論。因研究設計所融入的教學方法之不同與研究對象先備經驗和創造力人格特質上的差異，可能導致研究結果上產生變異，故難以推論到所有「動手做」的教學模式上。

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第二章文獻探討

本章擬藉由過去文獻及研究的論證，從教學方法、教學目標、教學材料三方面深入探討。茲將創意的教學如何產出創造力、科學領域中的創造力範疇、動手做教學的理論基礎、創意材料的選用以及動手做教學的相關研究，分述於以下章節：

第一節創意的教與學

一、創意教學的價值

創意教學 (creative teaching) 與近年來多所提倡的創造力教學 (teaching for creativity)都是教育改革中常被探討的議題，然而一般社會大眾對於兩者間的差異卻不甚了解。前者，在於以具有創意的教學方法達成教學目的；而後者，則是將教學之目的設定在培養學生的創造力(Starko, 2001)。雖然兩者確實存在的主體（教導如何產生創意）與客體（以創意的方式教學）的差異，但是以何種教學理論或方法去提昇學生的創造力的思維是並行不悖的。國內學者林偉文（2002）亦指出創新教學就是「發展並運用新奇的、原創的或發明的教學方法以達成教學或教育的目標。」，足見欲提昇學生創造力的教學，教學者必須從使用創意的教學方法開始。

許多人或許會好奇的問：創意教學的特徵是什麼？創意教學與傳統教學的差異又在哪裡？假若吾人將創意教學視為教師（創造者）經過縝密的教學規劃（歷程）後，表現在課堂教學（環境）的一種設計（成品），便和過去多位學者包含：

柳秀蘭（1994）、陳淑娟（1991）、Davis（1986）和 Rhodes（1961）所分析創造力定義並認可的創造力 4P 觀點(person, process, place/press, product)不謀而合（引自李彥斌，2002；張振松，2001）。那麼評斷此教學產品是否具備創意，便可從創造力表現的流暢性、變通性、精密性、獨創性等特質是否具備作為指標。教師創意教學設計的創造力表現固然重要，更可貴的價值仍在於從既有的教學理論出發

（例如：講述、合作、建構等理論），並運用創新的教學方法或教學媒介發展出來的教學，最終是否為有效教學且能確實達成教育或教學目標。因此，創意教學的獨特與差異在哪裡？它可從「獨特性」與「有效性」兩點切入：

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（一）獨特性：

1.不依循既定的教材教法，在以學生為學習主體的考量下，表現出有別於傳統教學的授課模式。

2.能因應教學現場的變化，機動且及時的做出教學調整，也可謂是持續變動與修正的教學。

3.利用創新且符合教學目標的教學材料進行教學，尤其以能夠維持高度學習興趣的媒介為佳。

（二）有效性：

1.能激發學生主動學習的動機。

2.能適應學生個別能力差異。

3.能培養學生發表溝通、人際互動等情意的學習。

4.能結合學生生活經驗與課程欲傳授的知識。

5.能營造教室學習氣氛，建立一種鼓勵探索與嘗試的學習環境。

6.能積極有效的達成師生互動。

7.能確實將學習表現回饋到教學目標上。

綜上所述，創意教學和創造力表現密不可分。從教學設計中培養學生創造力，

則勢必要以一種創新的教學方法使學生進行有效的學習，而此目標便近乎創意教學的真諦。

二、創意教學的策略

一般而言，教學策略(instructional strategy)是指教師教學時有計畫地引導學生學習，從而達到教學目標所採行的一切方法（張春興，1996）。伴隨著時代的變遷，墨守成規的傳統教學策略往往只著重在知識的單向傳輸，在沒有吸引力且一成不變的教學環境中學習，學習動機與成效不彰是必然的結果。然而，創意教學的策略並非標新立異或極為特殊的教學技巧，陳龍安（1998）認為只要能啟發創意的教學策略，都可稱為創意教學策略。本段茲就本研究發展之動手做教學設計所依據的合作學習、腦力激盪法、鷹架支持、遊戲導向學習以及情境式問題導向學習的動手做教學策略進行探討，並分述如下：

（一）合作學習

我國九年一貫課程改革，自然與生活科技領域課程的實施策略中明白指出：在教學策略上，教學應以學生為主體；教學應以能培養探究能力、能進行分工合作的學習；教師可安排學生進行個人或小組合作的學習模式，養成學生

(19)

主動學習，及能經由合作方式獲得學習的能力（教育部，2003）。在傳統自然科學的授課方式中，教師多半使用講述直接教學法來進行教學，唯有在實驗階段方進行分組實驗操作，不僅在本質上與合作學習的精神不符，在成效上也未能達到合作學習欲培養分工、探究與主動學習等能力的目標。

關於合作學習的研究，從 1970 年代起便甚受重視，綜合岳斯平（2001）、

陳芳如（2001）及黃政傑（1996）的研究歸納區分為以下六種形式：

1.拼圖法(Jigsaw)：

拼圖法起源於 1978 年，是由 Aronson 等人所發展出來的，而後學者亦針對其內容作出修正，而有第二代拼圖法的產生。這類的教學設計中，學生先進行 4 至 5 人的異質性分組，首先每一組分配相同的學習主題，但主題中的子單元由各組成員均擔來進行學習，而特色是小組成員在「專家組」中學習完畢後，再回到原來的小組當中以同儕教導的方式來進行互動。

2.學生小組成就區分法(Student Team Achievement Division)：

此法是 Slavin 於 1985 年所發展，同樣亦採用 4 至 5 人的異質性分組方式，並包含以下五個步驟：(1)教師在教學活動一開始先進行全班共同授課，可以利用口述或討論以及利用視聽媒體的輔助，來介紹教材；

(2)依學生的能力進行分組學習、討論、問答，目的在讓小組成員都了解教材內容；(3)藉由個別的隨堂測驗來評鑑個人學習成效；(4)計算個人進步分數，以了解是否較先前的學習有進步、有效果；(5)利用各種方式公開表揚高積分的小組和表現優異的學生。

3.團體遊戲競賽法(Team-Game-Tournament)：

團體遊戲競賽法與上述成就區分法，在流程上大致相同。但是這類方式強調以「遊戲」的設計取代「隨堂測驗」，並且以「能力」的獲得替代「進步分數」的地位，除了學習氣氛得以熱絡，學生亦能在高度刺激與新鮮感中提昇學業成就。

4.共同學習法(Learning Together)：

Johnson 於 1987 年發展的共同學習法，和其他模式相同的是異質性的分組以及賦予共同的學習目標，但不同的是強調發展溝通技巧及彼此分享，該策略包含以下六個要點：(1)告知學習目標（包括學業與合作技巧兩種目標）；(2)每組的人數可為 2 至 6 人；(3)異質性分組；(4)規劃每組獨立的共同討論空間。(5)每組教材由成員彼此分享；(6)小組成員

(20)

彼此間可建立互信、互賴的關係。

5.團體探究法(Group-Investigation)：

團體探究法由每組學生自行決定學習內容，並將教學單元分成若干主題，由每組負責一個主題，各主題在報告前須事先準備及討論，而後向全體同學進行報告，其目的在於提供學生多樣而廣泛的學習經驗。團體探究法強調小組內的分工合作與共同分享團體努力的成果，其實施流程可分為以下六階段：(1)確認主題與組織研究小組；(2)計畫學習工作；

(3)進行研究；(4)資料統整並進行報告；(5)各組分別呈現不同的報告內容。(6)師生共同評鑑。

6.共同合作法(CO-OP CO-OP)：

共同合作法與團體探究法的不同在於班級自行選定學習主題，並由各小組針對主題選定不同的分組子題。其特點是小組成員的結合是由興趣或偏好自行編成，強調組內互助合作。

（二）腦力激盪法

Osborn 的腦力激盪原則中提及：腦力激盪從一項問題的解決開始，並需遵守以下四點原則（引自吳武典，2001）：

1.暫緩批評：不立即做任何優點或缺點的評論。

2.構想要多：想法越多越好。

3.自由聯想：鼓勵自由聯想，不要害怕與眾不同。

4.綜合與修正：巧妙地利用並修正他人的想法。

而腦力激盪法進行的步驟為：

1.決定問題。

2.說明規則。

3.鼓勵發言。

4.紀錄所提出的意見或觀點。

5.解答並整理意見或觀點。

6.共同決定評定標準。

7.根據評定標準，共同選取最佳意見。

實施時必須注意以下幾個要點：

1.參加人員以 6 至 12 人最恰當。

2.討論的主題必須是開放性的問題。

3.主持人要設法維持熱烈的討論氣氛。

(21)

4.須準備黑板或紀錄紙，簡單扼要地紀錄下所有提出的意見或觀點。

5.避免專家涉入。

（三）鷹架支持

鷹架學習理論被視為是建構主義的一支，源於 Vygotsky 潛在發展區(The zone of proximal development，ZPD)的概念。潛在發展區是指「兒童獨自解決問題時所實際發展的層次，與在成人指導或能力更好的同儕合作之下，於解決問題時所表現出潛在發展層次間的距離」（Vygotsky，1978；引自張莞珍，1997）。

而藉由潛在發展區的導引，教學者採取一個暫時性的支持，以協助學生能力的向上發展，此種導引便稱為「鷹架」。

國內外學者更進一步指出，鷹架支持要確實擴大與延伸學習者的思考與成就，必須同時顧及「垂直」與「水平」兩個層次（王進成，2002；Dyson, 1990）：

1.垂直鷹架：配合學習者的需求將學習內容加以結構化，並在教學互動中鼓勵學習者認知的複雜化，以培養其應用延伸的能力。

2.水平鷹架：強調教師的支持與學習內容，須以學習者的社會背景和經驗出發而設計，而非單純而理想化的支持。

將水平與垂直的鷹架理論同時納入教學規劃中，更貼近「學生本位」，並在教學中同時加深與加廣，更能促進潛在發展區的提昇。雖然不同的學習者要達到解決問題的目標在學習路徑可能各有不同，但若在學習的過程中，教學者或同儕能適時地給予垂直或水平式的鷹架支持，便可協助學習者朝向最佳的潛在發展區前進。

（四）遊戲導向學習

「遊戲」是個體成長過程中，必然伴隨而生的行為之一。雖然學者對遊戲的定義有所不同，有的將之視為兒童心理表達出來的外顯行為或對生活的經驗

（引自潘怡吟，2001）；但也有從遊戲的微觀本質視兒童遊戲的歷程為非工具性的（楊文貴，1999）。簡單的說，兒童就是為遊戲而遊戲。綜合歸納以上學者的論述，可歸納以下三點特徵：

1.遊戲是一種複雜的行為。

2.遊戲是兒童將內心想法表達出來的諸多行為模式之一。

3.遊戲可以讓兒童去探索、學習並形成經驗，用來理解周圍事物，當作應付未來實際生活所做的預習。

「遊戲」本質上易為兒童所接受，本研究取其涉入程度較不容易被學生察覺且容易維持高度動機的優點，作為動手做教學設計的理論根據。Locke（1692）

(22)

也強調為了使兒童對學習感到興趣，可以應用平時的遊戲或是普通的玩具，利用遊戲來誘導學習，讓兒童將學習當作是一種遊戲，兒童便會出於自願地在遊戲中學習並且主動參與（引自傅任敢譯，1990，頁 55-56）。國內研究更進一步驗證了遊戲型態的教學對國小學童在自然與生活科技領域的學習具正面的成效，包括學習態度以及問題解決能力的提昇（潘怡吟，2001）。

（五）情境式問題解決導向學習：

在本研究所稱的問題(problem)是指一種待解決的情境。相較於一般的問題 (question)有固定答案、需要在限制的領域範圍內作思考而言，本研究的情境式問題通常沒有限定而明顯、固定的答案，是真實、開放，而且是非結構性的問題，沒有一定的標準答案。而究竟情境式問題解決的定義為何？黃郁雯（2005）

認為是以一個結合學生次文化、先備經驗的生活化問題為學習的起點，藉著對問題情境的好奇心理，引發學生的學習動機，並能主動建構知識，從而將問題解決的學習歷程。

Collins 在 1994 年建議情境式教學策略可納入以下幾點原則（引自黃郁雯，

2005）：

1.真實性：為了活用及便於遷移，所有的知識及技能都應在真實情境中實踐及學習。

2.交替性：其目的是希望學習者一方面學習特定問題的問題解決能力，同時又能學到可以應用在不同情境中的知識。

3.連結性：連結性的教學策略有利於學習遷移，其強調的不單只是問題情境中的學習，最終是希望學習者能夠融會貫通，以利其他相似狀況的遷移。

4.反思性：希望學習者在學習的結果中，可以思考是否還有其他的方式，

在問題解決上可以達到相同的效果，甚至更好。

5.循環性：指不斷的讓學習者在類似目標的主題學習中重複相同的學習步驟，以精鍊學習效果，提高問題解決的品質。

6.多媒體：多媒體的使用將使教學更趨近真實情境，不同的媒體的不同特性，可以提昇學習動機與效果。

7.其他教學手法：如問題法、情節式、運用類比及比喻、實例教學、同儕合作等，泛指所有能夠結合學習者先備知識及現有技能的教學技巧，皆有助於學習的持續與遷移。

綜上所述，將創造性問題解決的策略融入情境式教學的設計中，以啟發學

(23)

習興趣，幫助學生主動觀察、思考與發現。此立意於教學上的成效在許多研究上均已獲得肯定，足以證明情境式或創造性問題解決的教學對學生創意思考、

科學創造力及問題解決的能力的提昇均有正面助益（李光烈，2000；林秀吟，

2004；張振松，2001；許淑玲，2004）。

第二節科學創造力之範疇

一、創造力的意義

「創造」的意義為何？韋氏大字典解釋「創造」(creativity)有「賦予存在」(to bring into existence)的意思，也具有「從無到有」(make out of nothing)或「獨創」(for the first time)的性質（陳龍安，1998）。而創造力對於人類發展之重要性開始受到重視的時間點，可往前推算到Guilford於1950年在美國心理學年會上發表有關的

「創造力」演說開始。也因其嚴正指出過去研究對創造力議題不甚重視的嚴重後果，以致於從60年代開始至今，與創造力相關的研究成果有如雨後春筍般豐厚。

教育部的創造力教育白皮書中明白指出：創新可視為一連串知識的生產、利用以及擴散的歷程，而創造力就是創新的火苗。因此創造力與創新能力之培育，

不僅是提升國民素質之關鍵，也是發展知識經濟之前提，所以創造力教育便成為未來教育工作推動的當然重點（教育部，2001）。Lynch 和Harris（2001）曾言：

創造力涉及原創性，而「原創」的定義永遠是新的、隨著時代在改變的。因此在過去的創造力研究中，對創造力是什麼？以及如何發展？是意見分歧且少有共識的。研究者擬從創造力的4P觀點及問題解決觀點進行整合性的分析，以驗證動手做教學設計對創造力的影響程度。

（ㄧ）創造力的 4P 觀點

在許多的創造力研究中，4P 取向的研究是最為普遍的。Rhodes（1961）曾從 4P 觀點對創造力進行了解，此 4P 包括：

1.創造者的人格特質(Person)；

2.創造性的產品(Product)；

3.經過何種歷程(Process)產生創意；

4.利於創作之環境或壓力(Place/Press)。

上述分類係將「創造」看成一個涵蓋創造個體的「人格特質」、「心理

(24)

歷程」、「創造的產品」及「創造個體與環境互動」的整體（引自李彥斌，2002；

張振松，2001）。

1.創造者的人格特質(Person)

本研究設計雖為短期密集性實驗課程，對於創造性人格特質的影響或許有限，而 Dacey 和 Lennon（1998）指出個人特質與創造力雖無法直接證實有因果關係，但特質與創造力產出的過程卻顯然有密切關聯；並進一步指出十項觸發創造力的特質，分別為：容忍曖昧不明、突破規範、

突破功能固著、無性別刻板印象、彈性變通、堅忍毅力、延緩報償、喜歡複雜工作、喜歡冒險和具有勇氣。Sternberg 和 Lubart 在「不同凡想」

一書中也指出，要瞭解人類創造力的潛能，不能只考量認知面向，能堅持長時間或一生的創造力個體便需要有特定的人格特質。因此，創造力的研究必須兼顧「人格特質」的影響因素；該書歸納出創造力人格的特質有；面對障礙時的堅持、願意冒險、願意成長、容忍曖昧不明、接受新經驗、與對自已有信心等（引自洪蘭，1995），其中「容忍曖昧不明」

則是上述觀點中共通的關鍵特質。於本研究定義之創造性問題解決的過程當中，教學流程應注意：小組成員必須接受他組各種可能的答案及作品呈現的方式、利用所有可能的零件表達想法、在小組合作的前提下修正己見等特點，與上述特定之創造力特質頗為吻合，對於創造性人格特質的養成亦可能產生正面效果。

2.創造性的產品(Product)

就創造力的產品而言，Runco、Plucker 和 Lim（2001）指出：創造力經常是根據產品來定義的。而具備何種條件的產品方能符合具創造力的標準呢？國內學者鄭昭明（1997）則認為，由創造力產生的產品（包含：事物、理念或成果），除必須具備新奇性之外，還必須是具適切性、

有意義的、有價值的或對社會有益的，是故並非所有人為創作的產物均合乎創造力的標準。

本研究中，學生創造性的作品係根據問題解決發展而成，其作品必須具獨創性、能解釋其功能原理並符合現實環境使用之可能，其具有「創新」與「價值」的特徵，便合於創造性產品的本質。

3.創造性歷程(Process)

創造力的「歷程」觀點而言，其關心的是創造力產生於怎樣的心理運作過程？也可以說是個體認知的內在心理歷程。國內學者亦指出創造

(25)

力最根本的問題在「心理運作」，個體的心智運作才是創造力的重要關鍵所在。因此，談及創造力，其根本重點在於強調創造思考以及其歷程

（鄭昭明，1997）。

Wallas（1926）的創造歷程四階段模式觀點，指出創造的過程包含以下四階段（引自郭有遹，1999）：

(1)準備期(preparation)：發現問題、蒐集資料、以及從過去的經驗中獲取知識和啟發；

(2)醞釀期(incubation)：反覆思考，或嘗試利用傳統方法對問題做試探性的解決；

(3)豁朗期(illumination)：指個體頓悟的時期，也只有這階段才能擺脫既有想法，產生新觀念與新思維；

(4)驗證期(verification)：對所得到初步輪廓的新想法進行檢驗和證明，

也就是利用邏輯思考的力量，檢驗其理論上的合理性與嚴密性，並利用觀察和實驗等方式，

證實其可能性。

4.利於創造的環境(Place)

人是群居的動物，無法脫離社會獨自生存，其思想或行為自然會受到環境的影響。因此，塑造一個鼓勵或重視創造的情境對創造力的產生是有利的（Starko, 2001; Sternberg & Lubart, 1999）。因此，Sternberg 認為一個良善的創意支持環境是重要的，但是未必全然是正面的支持，也必須包含一些挫折、障礙物於思考過程之中。其中影響創造力的環境變項有很多的可能，工作情境、評量、競賽、合作、角色模範、學校氣氛，

都可能是其中的一部份。

本實驗研究在實驗課程進行當中，對於情境怖題的說明力求簡潔、明確，

使學生能把思考或討論的焦點置於既定的課程目標之上，但教學者不會限制學習者任何的想法，對於有可能的解決方案均持正面鼓勵的態度，企圖在合作與競爭共存的環境下，激發創造力。

（二）創造力的問題解決觀點

資訊管理大師 Hebert Simon 與其他學者曾指出；創造性的問題解決需滿足以下四個條件（引自林文川，2002）：

1.產品合新穎性與價值性；

2.修正或拒絕傳統而不落俗套的創新思考；

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3.具備長時間毅力或高密度動機的創造性思考

4.從模糊與定義不清的問題發現開始，並經由問題解決的過程明確定義問題本身。

葉玉珠（2000）引用國外學者 Treffinger 和 Isaksen 修正 Osborn 的理論，描述創造性問題解決模式的步驟如下：

1.發現混亂(mess-finding)；

2.發現資料(data-finding)；

3.發現問題(problem-finding)；

4.發現主意(idea-finding)；

5.發現解決方案(solution-finding)；

6.接受發現的方案(acceptance-finding)。

在本研究實驗課程的單元設計中，每個單元安排的問題解決流程係以小組討論、溝通的方式確定問題，再經由組員合作、分工的方式提出一致性的解決方案，最終須將想法轉化為實際的作品呈現（意即具有創意與合於實用價值的樂高積木作品）。依此步驟進行的學習歷程，其教學目標，與上述學者所判定的創造力問題解決觀點，甚為吻合。

綜上所述，本研究並根據林文川（2002）整理過去有關各種創造力研究對創造力 4P 觀點的解釋或發現，輔以問題解決觀點的補充，彙整如表 2-1 所示：

表 2-1 創造力觀點定義表

觀點學者年代定義

Sternberg & Lubart 1995 創造力人格的特質有；面對障礙時的堅持、願意冒險、願意成長、容忍曖昧不明、接受新經驗、與對自已有信心等人

格特

質 Dacey & Lennon 1998

十項觸發創造力的人格特質，分別為：容忍曖昧不明、突破規範、突破功能固著、無性別刻板印象、彈性變通、堅忍毅力、延緩報償、喜歡複雜工作、喜歡冒險和具有勇氣。

Stein 1974 創造力是創造出新穎、實用、持久或令人滿意而且實際超越現況的產品。

產

品 Guilford 1985 創造乃是個體產生新的觀念、產品或融合現有的觀念或產品而改變成一種新穎的形式。

Wallas 1926 創造歷程四階段模式：準備期、醞釀期、豁朗期、驗證期。

Guilford 1967 創造力涉及擴散思考，相當於思考歷程的流暢性、變通性、獨創性、與精進性。

歷程

Johnson Laird 1988

創造力的操作定義包含(1)創造歷程的結果，雖來自既有的元素，至少對創造者而言必須是新的；(2)這些結果不能來自回憶、可重複的計算、或其他簡單的既定過程；(3)這些結果必須符合一定的標準。

（續後頁）

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表 2-1 創造力觀點定義表（接前頁）

觀點學者年代定義

Gardner 1993

有創造力的人，是不斷地解決問題、創造產品或在一個領域中解釋新的問題。這些行動起初是被認定新穎的，而且終究需被特定社會的文化環境所認可。

Amabile 1996 創造力可視為個人與外在環境間的互動；創造力包含三種元素，領域相關技能、創造相關技能、以及工作動機。

環境

Starko 2001 一個鼓勵和看重創造力的環境對創造力是有利的。

問題解決

Simon, Newell, &

Shaw 1962

創造性的問題解決需滿足四個條件；產品合新穎性與價值性；修正傳統而不落俗套的思考；長期毅力與高度的動機；問題起初模糊定義不清。

二、科學創造力的意義

科學創造力係植基於諸多創造力領域之一，國內外學者大多認為科學創造力的產生係來自於科學領域中問題解決的過程。Yager（2000）便指出：以科學概念與科學過程為核心價值，並透過科學創造力與科學態度的延伸，才能應用連結至於日常生活問題之解決。茲就國內外各學者對科學創造力的研究，整理其成果如下：

洪文東（1997）認為科學的創造思考能力是建立在科學專門領域知識之上，

進一步加以創新、突破，創造新的科學觀念，產生新事物的能力。因此，科學創造力是以個人科學素養（包括科學知識、科學方法、科學態度）為基礎，運用適切的思考方法，經由歸納、演繹、假設的邏輯推理，理性而客觀地進行實驗探究與驗證，然後發現新事實、建立新理論、或形成概括性的結論，如此獨特的過程展現即為科學創造力。

洪振方（1998）藉著探討創造思考的歷程說明有關科學創造力，其研究結果指出：科學創造思考的動力來自問題的發現與探索，並憑著本身既有的舊知識當作科學創造思考的來源，在經過靈感、想像與直覺的頓悟以及邏輯性驗證後，產生創新。因此在科學的創造思考歷程中，亦符合了創造力問題解決的觀點，包括：

「發現問題」、「界定問題」、「形成解決策略」、「評鑑策略」以及「決定策略」。王秀槐（2001）認為科學創造力包含三種能力：

（ㄧ）發現問題：發現知覺的衝突，從舊經驗中找出重要訊息或線索，選擇構成問題的要素，並加以重新組織，進而發現問題；

（二）問題解決：問題解決的先後順序依序為：界定問題、確認問題性質、找尋可行方案、進行抉擇、歷程的回顧；

(28)

（三）表達溝通：在提出想法、解決問題後，還要能夠有效溝通。

李彥彬（2002）的研究結果顯示：具備科學創造潛力的國小學童，應具備流暢性、開放性、精密性、獨創性、變通性、標題等特質。但過去學者所提的科學創造力之於上述六個項目，並不一定同時出現。在這些項目中，流暢性與精密性、

標題與開放性、變通性與獨創性可合併為三組，這六項能力指標與科學創造力關係密切並且相互影響，可以形成科學創造潛力六角環狀結構，如圖2-1：

圖 2-1 科學創造潛力與六項特質之六角環狀圖

（資料來源：改編自李彥彬，2002）

Hu 和 Adey（2002）根據過去對創造力相關研究，提出以下對科學創造力的五點看法：

（ㄧ）科學創造力與其他範疇之創造力不盡相同，因其所關心的是三種「創造」：創造科學的實驗、創造科學問題的發現和解決及創造科學活動。

（二）科學創造力是一種特定能力。儘管非智力因素可能影響科學創造力，但科學創造力的結構本身並不包含非智力因素。

（三）科學創造力依賴科學知識和技能。

（四）科學創造力是靜態結構和發展結構的組合。

（五）科學創造力是源於分析性智力和心智能力兩種不同的因素。

綜上所述，「科學創造力」應是指個體在科學的問題解決的過程當中，能從自流暢性

獨創性

變通性

開放性標題

精密性

科學創造潛力

(29)

身舊經驗中的知識與素養找出線索來定義問題，並透過高度流暢性、開放性、精密性、獨創性、變通性等特質的策略來進行思考，其過程中具體表現在科學領域的創新成就便可稱之為科學創造力。

第三節動手做教學的理論基礎

在瞭解問題解決導向的教學與鷹架支持等創意教學策略對創造力提昇的重要性後，本節擬針對「動手做」教學活動的理論基礎及其重要影響加以探究，並分別從實用主義、建構主義、修正建構主義而成的建造論觀點以及體驗式學習四部分詳加敘述，茲整理分述如下：

ㄧ、實用主義

John Dewey 是美國著名的教育家，同時也是實用主義集大成者。他的一言一行對實用主義在美國以及其他國家的傳播，都有深遠的影響。其中，以實用主義哲學為基礎的教育思想，最終發展出名為「民主主義」的教育理念，乃是希望受教育的美國人民，能成為具有民主主義社會品格的公民。他批判傳統的教育理論只重視識字及相關職業技能的傳授，忽視學童的興趣，形成教學的徒具被動灌輸的形式。Dewey 認為教育的本質是生長、生活以及經驗的改造。意即以過去的經驗為基礎，以現在的生活為內容，以未來的生活為發展方向，培養學生改進經驗的能力和解決生活實際問題的能力（林佩蔘，2002）。因此，民主主義的教育強調：

教育與生活、學校與社會的聯繫，重視經驗的改造，對教育課程、內容、方法上進行改革，成就了一個有系統的教育思想體系。

源於實用主義的民主主義課程在課程發展上的意義可從下列三點加以探討

（張從汝，2003）：

（ㄧ）課程觀的變革

從書本的知識中心轉化成以兒童生活為中心的學習。因為在 Dewey 的活動課程中明白揭示：只有問題才能引起探究活動，而探究性的活動方式，能帶來比條文式知識傳遞更有價值的東西。掌握知識的結果遠不如掌握知識的過程重要，所以教材的功能不是告訴學生哪些知識，而是激發、引導學生在活動中自行獲取知識、培養能力和經驗。教材或教學設計不應再以定論式的敘述，而剝

(30)

奪了學童思考的機會。

（二）課程與經驗

強調課程從經驗出發。活動式的課程是培養學生的活動過程，而課程內容應是人類文化經驗（包含成人與兒童經驗）的綜合，而能使個體的經驗在課程中不斷得到更新和發展。換言之，學生經驗得以和課程結合，知識方能與生活產生連結，進而落實到能夠實際應用的層面。

（三）書本知識與實際操作結合

活動課程主張以「探究」、「體驗」來獲得知識，強調「從做中學」，重視直接體驗經驗的學習。在實踐中，學生必須協調多種感官的活動，經由「動手」、

「動眼」、「動口」、「動腦」的歷程，將運思活動與操作活動緊密地結合，達到知行合一。

綜上所述，經驗不是被動灌輸而來，亦不是憑空產生的。做中學(learning by doing)是直接體驗的活動形式，它既是經驗產生的條件，也是學習者經驗的成長。

雖然「做」是學生親自並且主動去做，但是教師必須先瞭解學生的需求和個別差異，並善用教學方法、教具，方能引起學生興趣，將知識與生活建立連結。

二、建構主義

建構主義是以「人」為出發點，強調個體的認知是主觀建構的結果（鍾聖校，

1999）。建構主義的本質為何？不同的學者持不同的觀點，G. M. Bodner 認為建構主義是一種知識論；P. Cobb 則認為它是一種認知學習論（引自鐘敏綺，2004）。本研究支持建構主義應既可以是知識論，也可以是學習論，兩者並無衝突。劉宏文

（1991）亦指出：建構主義是一種知識形成的思考過程，且可用於學習、教學、

與課程的理論與實務，意即建構的價值兼具了知識論與學習論的層面。

建構主義的劃分依據影響學習的情境脈絡，大致可區分以下三種（張世忠，

2000）：

（ㄧ）個人建構主義：知識由學習者主動建構而來，是個體內部對外在所有人、

事、物所建立起的一種概念或看法；

（二）激進建構主義：知識的形成是學習者經驗的合理化，強調由個體主觀經驗去建構個體的知識，以適應生活環境；

（三）社會建構主義：學習者藉由與他人共同磋商，以調整個人主觀建構的知識，達成一種共識。

本研究在小組合作的教學情境中，學生必須和同組的成員一起進行問題解

(31)

決，個人的意見會隨著團體動力的驅使而發生修正或改變，若依上述理論的區分，

則近於社會建構主義。

三、建造論

建造論(Constructionism)是由Papert和Harel（1991）修正建構主義(constructivism) 而提出的。此理論強調個體有效的學習是透過具體的物品製作而來，且與Piaget的行為和經驗主義有關連(Constructionist learning, 2007)，其特色有以下四點：

（ㄧ）建造論認為任何事都必須透過個體的建構才得以被了解；

（二）能夠在自我的混亂中發現新的構想，甚至相信不可能的事，這樣的態度比較符合建造論的精神；

（三）具建造論傾向的思考與學習的方式應是勇於嘗試更勝過相信眼前經驗範圍已存在的科學事實；

（四）強調具體操弄的建造論應比偏向理論化的建構主義更適合於學校教育中提倡。

其中，樂高(LEGO)這個新興的教學媒材不止一次的出現在Papert和Harel的論述當中，這種操弄型式的玩具被用來實際帶領學生建構他們的科學知識(Papert ＆ Harel, 1991)。因此，建造論之所以更適合做為動手做教學的理論依據，乃因其建構的面向除了同樣強調知識的習得是主動建構，非被動灌輸的結果外，更多出了

「藉由外在作品的具體呈現，能更進一步達成溝通與分享的目的。」，進而完成個體對自我已習得之相關知識的確認。

McGrath（2000）更具體表達自己的看法：Constructionism＝Constructivism＋

Construction。他認為Papert所提出的的建造論是涵蓋了建構主義（源自於Piaget經驗主義的理念），再加上能夠讓學習者主動操作的實物（如LEGO積木），就是一個完整的建造論教學模式（引自謝建全、施能木、鄭承昌，2004）。

Han 和Bhattacharya（2001）提出建造論在課室內實際進行可能的模式有以下兩種：

（ㄧ）設計導向學習（Learning by Design，簡稱 LBD）：

此模式中，學習者被期待能獨自或透過小組合作的方式，在有觀眾存在（可能是教師、家長或同儕等）的環境中完成一件作品或創作。

（二）專案導向學習（Project-Based Learning，簡稱 PBL）。

而 PBL 模式的學習則沒有觀眾的參與，且學習者多半是以小組的形式完成作業，所需耗費的時間也比 LBD 學習模式為長。

(32)

綜上所述，本研究在以樂高動力機械組合為研究參與者操弄之教具，希冀以建造論中設計導向的學習，落實在自然與生活科技領域的學習應是具體可行的。

四、體驗式學習

體驗學習源自於戶外訓練(outward-bound)，其字面意義原為船隻離開港灣駛向大海，而後則引伸有勇於接受嘗試與挑戰的意思。體驗式學習的理念在於經由活動的安排與設計，使學習者在身歷其境的過程當中，從學習情境中實踐、體驗與反思，以建構學習者本身新的經驗。體驗式學習的理念並非創舉，而是將學習視為「經驗」與「場地」間的密切結合。其重視經驗的部分，係植基於Dewey之經驗學習理論：強調學習是經驗不斷的改造與重組的歷程，並主張將各種經驗融入傳統教育型態中；而對於學習情境的關注，便根源於Kurt Lewin的場地理論與行動研究，Lewin認為：學習的最佳環境就是情境中立即的、具體的經驗和分析的、超然的概念間產生對話性的緊張與衝突，也唯有從當下的具體經驗開始，透過觀察的行動，形成概念和類化，並遷移到新的情境中驗證其有效性，學習方能真正發生在學習者的身上（吳木崑，2005）。

徐正芳（2005）亦指出：體驗式學習的教育哲學與理論基礎乃從經驗主義 (learning by doing)以及體驗學習循環(experiential learning cycle)而來。承本節對實用主義的探討之後，本段係針對體驗學習理論集大成者David A. Kolb之觀點加以論述。Kolb（1984）於體驗學習(Experience Learning)一書中指出：學習是經驗的轉換，以及知識創造的過程。此動態的知識創造歷程是個體與環境的互動、衝突和問題解決的結果。此觀點等同於Lewin所強調：知識創造歷程是由具體經驗出發，

經由反思觀察，形成概念和推論，並於新環境中考驗概念的循環。因此，探究、

創造力、決策、問題解決是學習的重要基本概念（陳雪雲，2000）。

綜上所述，體驗式學習的特質可大致區分為以下六點（陳如山，1998；Kolb, 1984）：

（ㄧ）學習重在過程，不在結果

體驗式學習主張學習取決於思考元素累積之多寡，重在過程的有效性和持續性，而非大量的強迫灌輸。因此，學習是過程，不是產物。

（二）學習透過體驗的連續過程而來

經驗是不斷累積而來，每個新經驗都是從舊經驗中延續發展而成，也必會影響後續經驗的產生。於是，在反覆的期待與經驗交互作用之下，學習自然而然的發生了。

(33)

（三）學習過程中會產生對衝突的解決

如同 Piaget 認為：調適與同化的過程，才是認知發展的原動力。體驗學習強調具體經驗與抽象概念的衝突，以及觀察與行動的衝突，使個體在面對矛盾的同時產生解決的方案，這就是學習。

（四）學習是個體適應環境的過程

學習的範疇並非單純人類某些特定機能的運作（如：聽、看、寫），就能夠涵蓋與解釋。而是在人類適應環境的過程中，小從家庭大至社會，對整個生活周遭的認知與作為，都是學習。

（五）學習必須涉入並與情境交流

既然學習無法單獨發生，在體驗式學習理論中，和環境的互動則愈顯重要。

而「交流」是指一種較為流通、滲透式的關係，它使得個體本身與所處的環境，

均發生實質上的變化。

（六）學習是創造知識的歷程

Kolb 認為從主客體經驗的交流而獲得知識的過程就是學習。因此要進行體驗式學習的個體必須具備以下四種能力：1.具有開放的意願，願意把自己置身於新的經驗中，也就是具體經驗的能力（Concrete Experience Abilities，簡稱 CE）；

2.具有觀察與反思的技巧，能從不同觀點檢視新經驗，也就是反思觀察的能力

（Reflective Observation Abilities，簡稱 RO）；3.具備夠過觀察創造出統整概念的分析能力，也就是抽象概念化的能力（Abstract Conceptualization Abilities，簡稱 AC）；4.具有作決定及解釋問題的能力，以遷移經驗於新環境中應用，也就是主動實驗的能力（Active Experimentation Abilities，簡稱 AE）。上述四能力不斷交互，而產生一種階段式的循環，如圖 2-2 所示：

圖2-2 Kolb的體驗式學習循環

（資料來源：改編自吳木崑，2005）

具體經驗（CE）

反思觀察（RO）

抽象概念化（AC）

主動實驗（AE）

(34)

具體而言，體驗學習理論對本研究的啟發在於：ㄧ、在教學設計上，必須給予學生充分的時間與機會去進行自我體驗的活動；二、在教學過程中，不斷透過教師的鷹架支持建立起學生樂於進行反思與觀察的學習情境，從而發現問題、解決問題；三、在每個新經驗涉入的同時，讓學生自然而然的重複體驗學習的四個循環，學生便能夠在類似的情境中輕而易舉的遷移所學。因此，體驗式學習雖源自於戶外活動的實施方針，但活動式的學習與動手做的體驗兩者間並無二致，故將體驗式學習融入本研究課室中的動手做教學，對創造力以及問題解決能力的自我建構，應可收良好之成效。

第四節樂高（LEGO）產品在教育上的應用

在一般社會大眾的認知當中，樂高(LEGO)積木僅是用來進行堆疊遊戲的一種玩具。簡單而言，它是由一些不同顏色的正方體、長方體、扇形等或其他立體形狀的塑膠塊及其他零件所構成。其中一面有許多圓柱形的突出物，而另一面成圓柱形的溝槽可以讓塑膠塊適當的咬合在一起，進而創造出各種不同形狀的作品（田耐青，1999）。

根據「樂高的歷史」指出，1996 年樂高(LEGO)的積木生產量估計已達一億八千件，而當時全球更有三億兒童及成年人長期或曾經玩過 LEGO，每年全球的小朋友花費在 LEGO 的時間更長達五十億小時，意即接近全球每人花費近一小時！因為小朋友只要手上有數個積木，再加上些許新奇的創意，便成為一件件匠心獨具的作品（樂高中文分站，2005）。

惟玩具的種類林林總總，樂高積木究竟屬於哪一類型的玩具？陳淑敏（1999）

依據玩具的功能區分為以下六大類：

一、動作遊戲類：目的在增進兒童大肌肉動作。如：抓握、推拉和球類玩具。

二、操作與建構類：目的在健全兒童小肌肉動作技巧。如：積木、科學類玩具、

沙水用具。

三、象徵遊戲類：目的在激發兒童想像力。如：玩偶、填充玩具、交通工具玩具。

四、規則遊戲類：目的在增進兒童認知與社會能力。如：各種棋類。

五、音樂、美勞類：目的在培養兒童對創造力與美的欣賞能力。如：磁鐵塗寫版、

玩具鋼琴。

(35)

六、圖書、視聽類：目的在增進兒童語文能力。如：互動式圖畫書、語文學習機。

從以上分類，吾人可輕易發現樂高積木之所以能夠與教育功能緊密結合，其原因不外乎是操作和建構的功能性使然。美國 Tufts 大學副教授 Chris Roger 認為傳統的教育方法限制了孩子們與生俱來的能力，因為這樣的教育方式建立了一個受限的途徑以形成固定的解決辦法，但樂高此類的教育工具允許孩子們沒有限制的思考以進行問題解決，並在教師的鷹架支持下發現問題的答案（樂高官方網站，

2006），如圖 2-3 所示：

圖 2-3 問題解決的關鍵因素

由於丹麥樂高公司與美國麻省理工學院長期的合作開發，終於將樂高積木與科技相結合，並發展出一系列適合各年齡層的創意科學電腦樂高課程。因為這套課程的教學理念是以建構式教學為主軸，強調與日常生活的科學知識作結合，讓使用者透過實際動手做的互動過程，累積經驗與知識，讓孩子從操作中進行探索、

思考問題，培養孩子創造及解決問題的能力（洪秋萍，2005）。

從樂高積木設計的觀點認為：教學的解決方案是支持建構式學習的，並且包裝在連結、建構、計畫、持續的四個歷程之中（樂高官方網站，2006），如圖 2-4：

一、連結：孩子學得最好的時候，就是他們既能夠將新經驗和舊知識連結，也能夠從一個構想出發強迫自己思考。

二、建構：把在現實世界中操作建構的東西和腦袋中的知識組合在一起。

三、計畫：此為學習歷程中最重要的階段。包含學生必須花時間考慮他們看見或已經建構的實物，以及加深他們對自我經歷的理解。教學者可以透過提問讓學生討論並反映出他們的想法。

四、持續：本能的渴望讓孩子們想要知道的更多，藉此他們便會更有自信的學習，

這樣螺旋狀的循環促使孩子們在不斷的克服困難中學習。

問題解決獲得新知識的

能力

創造性思考

溝通技巧

合作技巧

(36)

圖 2-4 建構式學習的螺旋四階段

因此，許多家長及教育工作者已接受樂高(LEGO)產品作為協助學習者促進學習的媒材，亦有許多不同範疇的研究利用它來做為相關研究活動的工具（吳志緯，

2003；黃國鴻，2000），且將其應用在機械、建築、電機、數學等領域上的成就均已有許多研究佐證（石千泓，2003；Kennedy, 2001,Verner & Ahlgren, 2004），最終在學習動機與學習成效的提昇上亦獲得研究證實（蔡學偉，2004）。

第五節動手做教學的相關研究

動手做教學模式可視為諸多創新教學法中的一環，雖然如此但各項研究所運用之「動手做」教學法並不盡相同。茲整理國內近五年不同的動手做教學研究如下，試驗證其成效。

一、量化研究

賴志銘（2002）的實驗研究發現：（一）經由動手做教學可幫助受測者增加物理概念；（二）從小學到空大的受測者目前就讀學歷高低、年齡層、背景環境等雖有不同，但各個受測團體中，平均每個人幾乎都能經由動手做當中增加二個物理概念；（三）從受測者的訪談中，每個受測者都喜愛動手做的活動，並認為經由動手做可加深印象，過程活潑有趣，能增加學習物理的意願；（四）九年一貫課程強調以生活為中心，激發個人潛能，透過類似動手做「竹蟬」的活動，更能啟發學

連結

建構

計畫持續