國立臺東大學教育學系 教學科技碩士在職專班
碩士論文
指導教授：李偉俊 博士
原住民學童在科學遊戲中融入科學學習 原住民學童在科學遊戲中融入科學學習 原住民學童在科學遊戲中融入科學學習 原住民學童在科學遊戲中融入科學學習
之行動研究 之行動研究 之行動研究 之行動研究
研 究 生： 趙凱文 撰
中 華 民 國 一 ○ 一 年 八 月
國立臺東大學教育學系 教學科技碩士在職專班
碩士論文
原住民學童 原住民學童 原住民學童
原住民學童在 在 在科學遊戲 在 科學遊戲 科學遊戲中融入 科學遊戲 中融入 中融入 中融入科學學習 科學學習 科學學習 科學學習 之行動研究
之行動研究 之行動研究 之行動研究
研 究 生： 趙凱文 撰 指導教授： 李偉俊 博士
中 華 民 國 一 ○ 一 年 八 月
謝 誌
承蒙許多人的協助與指導，此篇論文終於完成，首先感謝我的指導老師－李 偉俊教授，在研究期間給予了我精闢的指導與細心的指正，再來是感謝林自奮教 授，對我的論文提出寶貴的意見，使得本論文疏漏之處能有所改進；以及國立東 華大學課程設計與潛能開發學系的古智雄教授對本論文精闢的見解與建議，使論 文可以益臻完善。同時也要感謝互相砥礪的研究所同學們，從你們的身上讓我學 到了許多事情，也讓我成長了不少。
此外，感謝參觀的協同教師、幫我審查教案內容的老師、朋友，在我教學研 究期間全力的配合，並給予許多幫忙與建議，有了你們的協助，研究才能順利與 圓滿；也謝謝這群可愛的研究主角們，你們的學習過程，我都紀錄下來了。
最後我要感謝我的上主，因為在我最徬徨失措的時候，是祢給我力量讓我勇往 直前的走下去，不致迷失方向，以及感謝我的爸爸和媽媽、純芝、凱詣、慧娟、
宗紘、淑琴、鴻仁，因為有你們的鼓勵和幫助，讓我在研究期間，能夠安心的完 成論文，在此獻上我最誠摯的感謝。
凱文 謹誌 一○一年八月
原住民學童 原住民學童 原住民學童
原住民學童在 在 在科學遊戲 在 科學遊戲 科學遊戲中融入 科學遊戲 中融入 中融入 中融入科學學習 科學學習 科學學習 科學學習 之行動研究
之行動研究 之行動研究 之行動研究
作者 作者 作者
作者： ： ：趙凱文 ： 趙凱文 趙凱文 趙凱文
國立臺東大學教育學系教學科技碩士在職專班碩士論文
摘要 摘要 摘要 摘要
本研究採取行動研究的方式來探討國小教師如何將「科普科學遊 戲」，搭配九年一貫分段能力指標，融入在原住民小學(山林分校)二、
四年級的班級課程中，經由實施過程來檢視教學遭遇的問題與解決的 方式，同時能夠反思研究者在研究歷程的專業成長。
研究期間的資料蒐集包含研究日誌、參觀者的隨手紀錄、學習單、
學生實作評量表、問卷、訪談和錄影，透過多重資料來源來提昇資料 的品質與分析結果的客觀性。研究者在研究期間得到以下研究結果：
一、科學遊戲教學中面臨的問題和解決辦法：(一)班級秩序加強；(二) 教學空間的改善；(三)講解科學原理；(四)學生思考時間；(五)時間調 整；(六)獎勵制度。
二、經由探究式教學後，學生對於科學遊戲已經有很大的興趣去學習，
並且在學習中提升了對科學原理的認知。
三、研究者的專業成長：分別為提升課程設計能力、增進教學能力與 建立研究能力等三方面。
最後本研究者根據研究結果，將對於實施科學遊戲的教學與未來研 究方向提出了個人的具體建議。
關鍵詞關鍵詞
關鍵詞關鍵詞：：：：科學遊戲科學遊戲科學遊戲科學遊戲、、、、行動研究行動研究行動研究行動研究、、、、原住民原住民原住民原住民
Action Research of Merging Science Games into Science Learning for Taiwan Indigenous Pupils
Kai-Wen Zhao Abstract
This study presents an analysis of how do elementary school teachers merge general science games into the curriculums of 2
ndand 4
thgrade of indigenous elementary school (Shan-Lin branch) under capability indicators of different learning stages of the nine-year joint curriculum by action research, examines following problems and the solutions by lecture through this study procedure, also reflects the researcher’s improvements on profession.
The study resources are research journal, bystander’s note, study sheet, evaluation of practice, questionnaire, interview and video recoding, and the reliability of resource and the objectivity of analysis are sifted by multi-source information materials. The results come with researching period as follows:
I. The following problem and the solution by science games lecture: 1. To uplift the order in class. 2. To better the lecture space. 3. To interpret how science working. 4. To leave student for deliberation. 5. Time allotment. 6.
How to reward.
II. After lecture of inquiry teaching, the pupils paid more attention on science games, showed more eagerness, and acknowledged more about how science working while learning on science games.
III. The researcher’s improvements on profession are three dimensions:
ability of curriculum construction, lecture and research study.
In the end, author provides some specific suggestion for science games lecturing and future research (development), all based on this study.
Keywords: Science Games, Action Research, Indigenous People
目次
第一章 緒論... 1
第一節 研究背景與動機... 2
第二節 研究目的與問題... 5
第三節 名詞釋義... 6
第四節 研究範圍與限制... 7
第二章 文獻探討... 11
第一節 科學教育 ... 11
第二節 遊戲與學習 ...13
第三節 科學遊戲設計與教學...22
第四節 自然科技與科學遊戲...25
第三章 研究方法與設計... 37
第一節 研究架構...37
第二節 研究方法...40
第三節 研究情境參與研究人員...43
第四節 科學遊戲課程設計歷程...47
第五節 資料的蒐集、整理與分析...51
第四章 研究結果與討論... 61
第一節 行動研究萌芽期 ...61
第二節 行動研究第一階段...69
第三節 行動研究第二階段...95
第四節 綜合討論與分析 ... 110
第五節 研究者的反思與成長... 113
第五章 結論與建議... 117
第一節 結論 ... 117
第二節 建議 ...120
參考文獻 ... 123
一、中文部分 ...123
二、英文部分 ...126
附錄 ... 127
附錄一 科學遊戲「平衡鳥」教案設計...127
附錄二 科學遊戲「旋轉多枚硬幣」教案設計...132
附錄三 科學遊戲「飛行杯」教案設計...136
附錄四 科學遊戲「徒手力搏撲克牌」教案設計...140
附錄五 科學遊戲「迴旋撲克牌」教案設計...144
附錄六 教學札記 ...148
附錄七 參觀者記錄手札 ...149
附錄八 平衡鳥學習單 ...150
附錄九 旋轉多枚硬幣學習單...151
附錄十 飛行杯學習單 ...152
附錄十一 徒手「力搏撲克牌」學習單...153
附錄十二 迴旋撲克牌學習單...154
附錄十三 科學遊戲學習單...155
附錄十四 平衡鳥實作評量表...160
附錄十五 旋轉多枚硬幣實作評量表...161
附錄十六 飛行杯實作評量表...162
附錄十七 徒手力搏撲克牌實作評量表...163
附錄十八 迴旋撲克牌實作評量表...164
附錄十九 正式訪談大綱 ...165
表次
表 2-1-1 科學內容標準的重點改變...12
表 2-2-2 遊戲的古典理論...16
表 2-2-3 現代遊戲理論之派別...18
表 2-2-4 Piaget 的認知發展階段...20
表 2-3-1 學者對科學遊戲相關研究...24
表 2-4-1 低、中年級自然科技對於科學學習能力指標...27
表 2-4-2 99 學年的南一版與康軒版課綱相關物理原理課程表 ...31
表 3-4-1 協助教案檢核之專家背景...49
表 3-5-1 正式訪談大綱...54
表 3-5-2 資料分類類別代碼...56
表 3-5-3 資料轉錄的意義代碼...57
表 4-1-1 顯示在這次科學遊戲設計中學生所需要做的能力...63
表 4-1-2 顯示在這次科學遊戲設計中蒐集的材料與取得方式...65
表 4-2-1 協同教師基本資料...72
表 4-2-2 協同教師檢核科學遊戲-「平衡鳥」的能力指標項目 ...73
表 4-2-3 全班學生製作「平衡鳥」統計表...75
表 4-2-4 平衡鳥「我知道平衡鳥能夠平衡的原因」全班統計表 ...75
表 4-2-5 平衡鳥「我能舉例生活上還有哪些平衡東西」全班統計表 77
表 4-2-6 平衡鳥教學教案的修正表...79
表 4-2-7 協同教師檢核科學遊戲-「旋轉多枚硬幣」的能力指標項目 ... 83
表 4-2-8 全班學生製作「旋轉多枚硬幣」統計表...85
表 4-2-9「旋轉多枚硬幣的科學原理」全班統計表...86
表 4-2-10 為旋轉多枚硬幣教學教案的修正表...88
表 4-2-11 科學遊戲「旋轉多枚硬幣」的遊戲競賽方式的改變 ...89
表 4-2-12 協同教師檢核科學遊戲-「飛行杯」的能力指標項目 ...91
表 4-2-13 全班學生製作「飛行杯」統計表...92
表 4-2-14「飛行杯的科學原理」全班統計表...93
表 4-2-15 科學遊戲「飛行杯」的遊戲競賽方式的改變...95
表 4-3-1 協同教師檢核科學遊戲-「徒手力搏撲克牌」的能力指標項目 ... 98
表 4-3-2 全班學生製作「徒手力搏撲克牌」統計表...100
表 4-3-3 全班學生了解「科學原理」統計表...100
表 4-3-4 科學遊戲「徒手力搏撲克牌」的材料改變...102
表 4-3-5 協同教師檢核科學遊戲-「迴旋撲克牌」的能力指標項目 104
表 4-3-6 全班學生會操作「迴旋撲克牌」統計表...106
表 4-3-7 全班學生會了解「科學原理」統計表...107
表 4-3-8 全班學生的「思考智能」統計表...107
表 4-3-9 科學遊戲「迴旋撲克牌」改製「迴旋標」的材料改變 ...109
圖次
圖 2-3-1 科學遊戲之設計流程...25
圖 3-1-1 本研究之研究架構圖...37
圖 3-1-2 本研究的研究流程圖...39
圖 3-2-1 Kemmis 行動研究螺旋結構圖...43
圖 3-3-1 行動研究第一階段四年級教室配置圖...45
圖 3-3-2 行動研究第二階段二年級教室配置圖...45
圖 3-5-1 研究者三角校正圖...59
圖 4-1-1 教學活動流程圖...67
圖 4-1-2 科學遊戲融入課程行動研究發展循環圖...68
圖 4-2-1 製作平衡鳥正確與錯誤的比較圖...70
圖 4-2-2 製作旋轉多枚硬幣科學玩具修改圖...88
第一章 第一章
第一章 第一章 緒論 緒論 緒論 緒論
原住民是一個熱情奔放的民族，每當有慶典時，不免總會請客人們一起喝小 米酒同為歡愉助興。小米酒是經由原住民的耆老口語相傳下，隨著時間的累積，
發展出富含他們自己族群文化特色的「科學」。
小米酒的製作是將煮過的小米鋪平放置在較大的竹盤上，然後將水潑灑在小 米上增加小米的黏稠性，爾後再將釀酒酵母潑灑在小米上，最後將已有釀酒酵母 的小米放置在大型的塑膠桶裡，用大塑膠袋蓋住塑膠桶，並用塑膠繩纏繞在塑膠
桶外圍，將塑膠桶蓋住密合，而不受到空氣氧化，等到兩個月後，可拆封喝飲。
在製作過程中，製作人員必須戴口罩，避免口水滲入小米中，使發酵過的小 米酒會有酸味，導致於喝飲間會感到難以入口。由上述，我們看到原住民族群蘊 含了自我文化中的科學，隨著九年一貫政策與課程統整等教育鬆綁的政策下，多 元文化與民族意識逐漸的抬頭，因此國內外許多關心原住民教育的研究隨之興起 (吳百興，2009)。
然而，國內對於原住民中小學科學教育方面的研究較少，處在急速科技化的 台灣社會，原住民科學教育關係著原住民族群在社會中謀生的競爭力，為了達到
「適應現代生活，並維護傳統文化」的原住民教育目標，瞭解原住民的科學教育 是迫切需要的 (傅麗玉，1999)。因此，本研究所關注的是能為原住民科學教育提 出適合的教學活動。
本章將分為四節，分別說明研究背景與動機、研究目的與問題、名詞釋義、
與研究限制，茲分述如下。
第一節 第一節 第一節
第一節 研究背景與動機 研究背景與動機 研究背景與動機 研究背景與動機
壹 壹 壹
壹、、、、研究背景研究背景研究背景研究背景
處在一個多元文化的時代，我們需要以多元的觀點來欣賞、尊重不同族群，
而不應以單一文化的霸權將強勢族群的文化強加於弱勢的民族身上。要達到此一 境界，首先的作法就是要瞭解各族群的文化，透過瞭解之後才能進而尊重與欣賞。
可是長期以來，國內的教育或社會對於原住民族的文化不是省略就是片斷處理，
使得主流族群對原住民族產生許多的誤解，終而產生偏見與刻板印象。例如我們 會認為原住民沒有時間觀念、原住民父母沒有教育價值觀、原住民是懶惰的等等。
為了破解這個不容存在多元文化社會中的病徵，必需從教育著手 (陳枝烈，2009)。
當今科學教育的潮流強調多元化的科學教育(pluralistic science education)或全 民科學教育(science education for all )，科學教育強調應幫助來自不同社會文化背 景，持有不同世界觀的學生學習科學，並從中學到如何肯定不同社會文化、不同 族群以及不同性別對科學的貢獻與價值 (Reiss, M.J, 1993)。美國的 2061 科學教育改 革專案(Project 2061)提出全民科學教育。美國國家科學教師協會(National Science Teachers Association 簡稱 NSTA)於 1991 年公布「多元文化科學教育立場宣言 (Position Statement on Multicultural Science Education ) 」，強調科學教育應使所有來自 不同文化族群的學生得到科學學習的機會，並獲得在科學、工程與技術領域的就 業發展機會(引自傅麗玉，1999，頁 71)。
在 1996 年，美國研究委員會更進一步的提出了 NSES（美國科學教育標準），
全面性的提出對科學教育的改革，期望可以培養出具有科學素養的國民，讓國民 在職場上有進階的技能、創新性的思考、做決定與解決問題的能力 (邱美虹 和 周 金城，2005)。
以我國教育部在九年一貫課程「自然與生活科技」的課程綱要中也明確指 出，教學的目的在培養學生「了解自我，發展潛能」、「主動探索研究」、「獨立思
考與解決問題」等能力 (教育部，2001)。由此可見，科學教育的最主要任務，除 了知識的傳遞與認知、技能的教學之外，如何地培育學生問題解決能力，也是學 校教育工作者應努力的目標(引自蔡宗信，2007，頁 2)。
不管在 NSES 或是九年一貫課程的目標中都期望可以培養具有創造思考能 力的國民 (黃冠毓，2007)。就以在解決問題的過程中，往往需要發揮創造力來突 破困境，使人類的文明發展史成為人類的創造發明史，因此近年來各國對創造力 的相關研究也是不遺餘力 (李光烈，1999)。以我國教育部於 2002 年 l 月公布「創 造力白皮書」 (教育部，2002)整合相關政策，全力推動創造力教育，隨後又在 2003 年 12 月公布「科學教育白皮書」(教育部，2003)，指出未來科學教育的主要目的 之一是「提升每位學生的探究能力、創造力及批判思考能力，並培養具好奇心與 科學倫理道德之良好科學態度」，由此可見科學教育的重要工作就是培養學生的科 學創造探究能力與良好的科學態度 (引自黃冠毓，2007，頁 2)。
學生的創造探究能力，可經由科學實驗來提升學生對於科學的探究及科學技 能，近年來許多從事科學教育的專家，學者不斷推崇實驗室促進有效科學教學和 學習的重要因素 (Lucas, K & Roth, W.M, 1996)，反之若只是講授其科學的原理，只 是使學生強記科學原理，並不能使學生明白科學的內涵以及科學的技能，自然而 然會降低學生對自然科學的興趣及學習態度。所以教師設計科學課程必定影響學 生學習科學的興趣與態度。
因此在課程活動設計方面，希望學生能藉由親自操作設計的活動，引導學生 去體會活動過程中所蘊含的科學概念，進而促進科學學習 (吳百興，2009)。黃淑 苓( 2003)曾表示在九年一貫課程中，以「課程綱要」取代「課程標準」、「多元的學 校本位課程」取代「全國統一課程」、「學習領域」取代「分列學科」等數項的變 革，這些課程變革及其衍生來的教學改變，對於國內教師的專業角色必然引發重 大變化。因此相較於以往的課程改革，九年一貫課程更需要的是教師能充分發揮 主動學習與思考的精神，成為一個教學課程的設計與轉化者、潛在課程的發現者、
懸缺課程的彌補者 (林堂麗，2003)。除了教科書，教師應廣乏應用各種資源設計 教學，以達成九年一貫的課程彈性化、學校本位以及教師發展課程的理想 (許良 榮，2004)。由上述可以知道，使用探究式的教學可以讓學生主動思考、主動學習，
但是前提是教師必須能夠利用多方資源設計教學，發揮九年一貫課程之精神，否 則與講授其科學沒有什麼兩樣。
貳 貳 貳
貳、、、、研究動機研究動機研究動機研究動機
在進入研究所就讀之前，研究者曾在台東縣海端鄉的一個特偏的山區小學擔 任導師，該校學生人數不多，大都以布農族的小朋友為主，而原住民教師也將近 五成。
四年時間的相處，研究者發現本校的原住民都非常的活潑、單純，喜愛運動，
而該校在田徑比賽幾乎在全縣都小有名氣，研究者偶爾會和小朋友們一起練習跑 步；跟著學習製作原住民傳統的竹槍以及在周三下午進修中向當地染布工作坊的 原住民老師學習染布。染布材料是以利用薯榔藤本植物的塊莖作為染色布料，讓 每件布料上面都呈現個人喜好的曲線及圖騰，由上述所言，這不僅顯示原住民族 具有超高的生活技藝能力外，更為結合原住民先民智慧與生活經驗相互作用下寶 貴的文化遺產 (吳百興，2009)。隨著多元文化與族群意識的抬頭，許多學者紛紛 投入於原住民科學教育的研究之中；也逐漸發現在這些原住民族群中，世世代代 傳承的傳統文化，不僅僅只是生活的方式，其中更是包含著許許多多的科學知識 (劉淑惠、謝迺岳、廖彥婷 和 徐博維，2007)。
在學校裡除了發展當地原住民的特色外，同時發展了科學遊戲。在 95 年蔡老 師與其他老師一起利用遊戲方式來讓小朋友們動手做趣味的科學，沒有想到這樣 的推行讓學生們更喜愛科學。也因此讓這偏僻的小學校成立了一間科學教室，並 且在 95 年度由台東縣政府出版發行第一本科學遊戲的書籍-教室裡的科學遊戲(Fun science activities in the classroom)。
由於本校推行科學遊戲，讓眾師們學習了許多科學遊戲來教導學生們動手做 科學以及解析各遊戲中的科學原理。在這四年中，學校安排一節彈性課程實施科 學遊戲，而課程內容流程都由教室裡的科學遊戲書籍中挑選適當的科學遊戲作為 教導學生的範例，起初書中範例內容大都以高年段學生作為學習的主流，經由研 究者及其他老師的討論過後，將利用九年一貫的自然科技能力指標細分適合的年 段實施相關的科學遊戲。但在教學實施上仍有困難之處，如課程中對學生的基本 能力掌握不夠、學生秩序掌控不易、只會動手操作卻不經思考科學原理…等，由 此可知，如何將科學遊戲在教學中落實，是值得探討的問題，也符合當前科學教 育改革的潮流 (黃冠毓，2007)。本研究者因為調校，目前在新竹縣五峰鄉的一所 偏遠學校就職，是屬泰雅族群。因本研究者對科學遊戲仍有一番熱愛，就決定在 99 學年度針對國小的四年級的班級活動課程作為研究第一階段的活動，起初在某 一次下課，本研究者和小朋友一起做科學遊戲，發現學生們很會操作遊戲，但卻 無法回答當中的科學遊戲原理。因此為了提升學童能夠主動探索科學，希望藉由 行動研究的方式，提出改進的策略，探討實施科學遊戲會面臨哪些問題及解決方 法、學生對於實驗活動有哪些感受以及是否能瞭解科學內涵，達到有意義的學習，
此為研究者主要的研究動機。但由於在 100 學期中，本研究者因職務調動而擔任了 二年級導師，故將研究第二階段活動安排至二年級，並探討不同的年段實施科學 遊戲會面臨哪些問題及解決方式。
第二節 第二節 第二節
第二節 研究目的與問題 研究目的與問題 研究目的與問題 研究目的與問題
本研究透過行動研究的方式，進行探究式實驗活動，本研究旨在改進學生只 會動手操作卻不思考科學原理以及教學實施後的困難處與其解決的方法。因此，
本研究主要的研究目的如下：
一、解決實施科學遊戲融入課程面臨的問題。
二、讓學生利用探究式動手操作科學知道科學原理。
三、藉由行動研究歷程來呈現本研究者的成長與收穫。
本研究主要的研究問題如下：
一、實施科學遊戲融入課程的教學過程中，會面臨的問題(例如：遊戲時間 的掌握、課堂上的秩序、科學遊戲的操作…等等)與解決的方法有哪 些？
二、透過探究式實驗活動是否知道科學原理？
三、研究者在行動研究歷程中的成長與收穫有哪些？
第三節 第三節 第三節
第三節 名詞釋義 名詞釋義 名詞釋義 名詞釋義
一 一 一
一、、、、原住民原住民原住民原住民學童學童學童學童：：：：
學術上所稱之台灣原住民是住在台灣的南島語系族群，是指漢人移居台灣前 最早抵達台灣定居的族群；依據行政院原住民委員會所認定原住民族群有泰雅、
賽夏、布農、鄒、魯凱、排灣、卑南、阿美、達悟、邵、噶瑪蘭、太魯閣和撒奇 萊雅及賽德克等 14 族。
本研究中所指的原住民學童係指在新竹縣山林(化名)分校二年級和四年及原 住民學童。
二二
二二、、、、探究探究探究探究式實驗活動式實驗活動式實驗活動式實驗活動：：：：
本研究的探究式實驗活動是指實驗活動中僅提供實驗的問題，而方法、步驟 及答案均未提供，但教師必須引導學生思考並設計實驗以解決所面對的現象與問 題。同時實驗的問題是以相關單元主題加以設計 (楊高智，2004)。
三 三 三
三、、、、行動研究行動研究行動研究行動研究：：：：
行動研究是對真實的學校或班級情境所進行的一種探究歷程，其目的是要瞭 解教學行為的品質，進行求取修正和改進 (引自朱仲謀，2006，頁 27)。
四 四 四
四、、、、科學遊戲科學遊戲科學遊戲科學遊戲教學教學教學教學：：：：
本研究所定義的「科學遊戲」，為科學活動和遊戲結合，利用科學玩具、教具，
寓教於樂，並讓學生可以從科學學習中體會科學原理，稱為科學遊戲。而科學遊 戲就是把科學活動和遊戲結合，寓教於樂，讓同學可以從遊戲中體會科學原理 (蕭 次融、羅方晁、房漢彬 和 施建輝，1999)。而科學遊戲教學，是利用生活中容易 取得的材料製作簡易的科學玩具，運用遊戲活動在教學中，以培養學生科學探索、
興趣與熱忱，以及養成學生科學思考和科學處理能力的教學策略，如此可促進學 生的科學學習成就，以及促進學習興趣的一種教學方式。
五五
五五、、、、兩兩兩兩階段階段階段階段題組評量題組評量題組評量題組評量：：：：
所謂兩階段題組評量是在設計課程、學習單時，分別具有兩階段設計，包含 第一階段及第二階段，為了能夠了解學生本身的科學認知概念，因此增加了題組 問題在第一階段與第二階段，實施科學遊戲第一階段須由學生先思考與寫出活動 中所看見可能的科學原理，再由老師說明科學原理後，寫出第二階段題組問題，
經由兩階段題組方式來看自我的科學認知是否有所相符或不同的評量方式。
第四節 第四節 第四節
第四節 研究 研究 研究 研究範圍與 範圍與 範圍與 範圍與限制 限制 限制 限制
針對本研究，分別從研究範圍、研究樣本、研究者與研究夥伴來說明研究限 制：
壹 壹 壹
壹、、、、研究範圍研究範圍研究範圍研究範圍
本行動研究第一階段時間為 99 學年，是以研究者任教的山林(化名)分校四年
級學童為研究對象。山林國小全校只有五個班級，其中一班年級因班級斷層而沒 有導師。該班人數共有 4 位，其中男生 2 人，女生 2 人，所有學生均為原住民泰雅 族籍，其中一位女學生，因 100 年 3 月份才轉進本班，而未參與本研究科學遊戲課 程。行動研究第二階段時間為 100 學年，是以山林(化名)分校二年級學童為研究對 象，該班人數共有 3 人，其中男生 1 人，女生 2 人。而研究進行之教學活動是依照 台東縣廣原國小蔡振明、谷玉龍、金忠勇、葉宗河、陳秀如和林上奇老師所製的 台東縣政府出版-教室裡的科學遊戲一書，利用兩階段題組評量的教學方式進行編 製及設計，目的是在於能夠透過設計過程來讓學生們實際製作科學玩具及增進相 關科學原理認知。此外，書中有許多不同概念的科學遊戲，本研究者會依照書內 的科學活動加以修改，作為適合該班學生學習的科學活動。
貳貳
貳貳、、、、研究樣本的限制研究樣本的限制研究樣本的限制研究樣本的限制
本研究是行動研究，主要是探討原住民學童在科學遊戲融入科學學習，研究 對象僅選擇 99 學年研究者的任教班級，四年級 4 人以及 100 學年任教班級，2 年 級 3 人，樣本相對略少。由於研究對象都來自同一鄉鎮，考量到地域性、學區、
班級型態、城鄉差距之差異，不宜做過多的推論。
參參
參參、、、、研究者限制研究者限制研究者限制研究者限制
本研究屬於「質性研究」，研究者本身就是研究工具也是過程中的教學者。雖 然本研究者具有實際教學經驗以及參加相關科學教育的研習經驗，但是本研究者 在教學時，有時帶有主觀性及無法立即給予適當的回饋限制，為了避免造成偏差 情形，研究者透過教學錄影及不斷的自我反省，以求研究的客觀性。
肆肆
肆肆、、、、研究夥伴的限制研究夥伴的限制研究夥伴的限制研究夥伴的限制
研究者為了瞭解協同研究者的需求，考量協同研究者來自遠方及研究者的能
力和時間，只能不定時的利用 e-mail 的方式討論教學設計。故本研究者研究夥伴只 參與教案發展和檢核的過程，給予研究者教案設計的指導，檢核研究者的教案是 否有達成教學目標。
第二章 第二章
第二章 第二章 文獻探討 文獻探討 文獻探討 文獻探討
本研究目的在探討將科學遊戲融入教學過程中可能遭遇到哪些問題，透過行 動研究尋求解決之道的過程。因此必須針對遊戲與科學遊戲進行的了解及闡述，
再深入探討科學遊戲在教學上的融入與運用，以作為研究活動設計與實施的參考 依據。故本章節文獻資料中，探討與研究相關主題。第一節、科學教育；第二節、
遊戲與學習；第三節、科學遊戲設計與教學；第四節、自然科技與科學遊戲。
第一節 第一節 第一節
第一節 科學教育 科學教育 科學教育 科學教育
由於西元一九五七年蘇聯第一顆人造衛星發射成功，引發美國的科學教育改 革。而這次由科學家主導的課程改革，課程所呈現出來的特色為：目標導向的課 程，還有對學科內容的重新評估、摒除過去對科學概念的記憶、注重科學方法的 培養、以培養科學家為目的。
美國國家科學教育標準指出：學生要獲得有關科學與自然世界的豐富知識，
就必須熟悉科學探究的形式，使用證據的規則、形成問題的方式、提出解釋的方 法。就如美國科學促進會(AAAS , 1989)提出說明指出：科學探究的方法主要在強調 學生應該從一個現象的問題開始，主動參與，進而提出假設，在根據假設收集並 分析證據，設計研究與進行研究的過程，而非只是學習自然現象的答案而已(引自 張淑惠，2006，頁 9)。
由美國研究委員會(National Research Council，NRC )所提出應該有的科學標準 的重點改變。如下表 2-1-1
表 2-1-1 科學內容標準的重點改變
不強調 更強調
◎暸解科學事實和訊息。
◎單純學習有關學科(物質科學、生命 科學和地球科學)。
◎把科學知識和科學過程分開。
◎覆蓋許多科學主題。
◎將科學探究作為一組過程來開展。
◎理解科學概念和培養探索能力。
◎以科學探究、技術、從個人和社會視 角所見到的科學及歷史和本質等為背 景，學習有關的學科。
◎把科學內容所有方面綜合在一起。
◎ 研究某些基本的科學概念。
◎將科學探究作為教學策略、能力、和 有待學習的概念來開展。
資料來源：以探究式教學活動提升國小五年級學生科學探究能力之行動研究 (頁 11)，張淑惠，2006，國立屏東教育大學數理教育研究所碩士論文，屏東市。
由上表得知，科學教育逐漸從過去對過程技能重視，而轉變為對學生探究力 的提昇，所以教師必須提供有效的教學策略、方法，來教育學生科學認知概念，
讓學生們能夠自主探究科學內涵，並能將其應用於生活中。就如洪文東(2004)認為 在合適的教學環境下，應運用適當的探究式教學策略加以因應，以激發兒童思考 智能，鼓勵兒童探究的行為表現，當能增進兒童科學探究能力的成長與發展。(引 自張淑惠，2006，頁 5)。
第二節 第二節 第二節
第二節 遊戲與學習 遊戲與學習 遊戲與學習 遊戲與學習
壹 壹 壹
壹、、、、遊戲的意義與特徵遊戲的意義與特徵遊戲的意義與特徵遊戲的意義與特徵
「遊戲」對於兒童不只是一種快樂更是兒童完成其發展神經運動，感覺機能以 及他們之間的協調作用之工具，並通過遊戲小孩們不斷地在推廣和增加知識，滋 長他們的社會性並完成對於男女之同化過程，訓練與發展他們的自發性和創造 性，遊戲是小孩表現其思想和情感的健全途徑和工具 (徐澄清，1962)。目前在文 獻上，對於「遊戲」到底是什麼，很少有一致明確的共識，學者對遊戲的定義可 說是意見分歧，各有不同解釋 (許良榮，2004)。以下為國內外專家學者對遊戲的 定義：
陳忠照(2000)即指出「科學」可以啟發兒童的智慧，「遊戲」則帶來心靈的歡 樂。Garvey(1997)認為遊戲的特性是好玩的，無外在目標的，自願參加的。另外根 據心理學家 Erikson(1950)亦曾指出 Freud 認為遊戲是兒童意願實現和克服創傷的一 個大道。
對於兒童認知發展而言，Piaget(1962)主張遊戲的目的，在讓兒童認識真實的世 界。而Vygotsky(1976)則直接認為：遊戲是促進兒童的認知發展要素之一。
在兒童行為發展上，Piaget(1962)認為遊戲是一種行為，該行為的目的是在獲得 快樂，是一種無組織的行為。Sutton-Smith(1979)則認為遊戲是一種自願參加、無目 標導向的活動。另外邱志鵬(1992)亦表示遊戲是小孩子喜歡從事的有趣活動(引自黃 冠毓，2007，頁 10)。
國外學者 Sutton-smith(1985)指出遊戲可分成兩大類：
一一一一、、、、根據心理特質定義遊戲根據心理特質定義遊戲根據心理特質定義遊戲根據心理特質定義遊戲
(一)理性的遊戲：透過遊戲場的活動與遊戲心理學的配合，在保育學校、實 驗室、或受到監控的遊樂場，探究遊戲和問題解決、遊戲和創造力、遊 戲和認知發展等主題的遊戲稱之。
(二)非理性的遊戲：主要是指激烈的運動、賭博、打仗的遊戲等等。
二二二二、、、、行為標準與類別方面行為標準與類別方面行為標準與類別方面行為標準與類別方面
引用 Piaget(1962)將遊戲行為分為三種類型：
(一)練習性遊戲：在現代遊戲理論中，將之稱為感覺動作、熟練性遊戲。意 指讓兒童練習已經存在基模中的事物。
(二)表徵性遊戲：又稱為想像性遊戲、裝扮遊戲、假裝遊戲。
(三)規則性遊戲：強調共同決定規則，活動中，競爭性質要強過合作性質。
三三三三、、、、遊戲傾向與情境方面遊戲傾向與情境方面遊戲傾向與情境方面遊戲傾向與情境方面：：：：
遊戲是根據會引起遊戲傾向或遊戲行為的情境來定義。
詹志禹(1997)認為遊戲很難以外顯行為來定義，認為遊戲是歡樂的、自由 意志選擇的、不具強制性的、內發的。根據上述文獻資料，我們發現很難對遊 戲下定義。雖然如此，我們可從遊戲的特徵做著手，將更能釐清遊戲是什麼，
以做為研究發展的參考。在遊戲特徵方面，蔡淑苓(1993)根據各家的意見，將 遊戲歸納出下列特點：
(一)遊戲是直接由動機引起，動機就是遊戲，它是自由的。
(二)遊戲是美的享受、歡樂、滿足及愉悅的情緒流露。
(三)遊戲是滿足的過程，不注重結果的。
(四)遊戲是探索、表達及釋放內在自我的途徑。
(五)遊戲是幼兒將以前獲得的印象，重新組合的新世界。
另外，Trollinger (1977)認為遊戲應用於學習具有以下功能：
(一)藉著遊戲過程中，遊戲所要教導是有價值的正確知識之使用。
(二)遊戲能夠提高學生的批判性思考和下決策的技能。
(三)對遊戲的活動參與，能夠提昇學生的知識。
(四)在模仿的遊戲中，教師的角色從知識的模仿者轉變為知識的推動者、
資源者 (resource)。
(五)遊戲通常是真實生活情況的模型(model)，可以讓學生了解未來生活的 相關訊息。
(六)在學習的過程中，透過活動的參與，遊戲能激發學生的學習。
(七)遊戲是跨多元學科(multidisciplinary)的，遊戲要求在主要的訓練中，運 用許多的技巧。
(八)適當結合各種遊戲，可以滿足不同課程的需求。
所以由上述表示八項學習特徵都視之遊戲。雖然遊戲的定義是如此多元複雜，
但是歸納整理專家們的論述，可以簡單的說明遊戲早已是人類生活的一部份，具 有自由選擇、彈性、正向影響以及主動參與等特徵，兼具內在心理和外在活動的 行為表徵，可促進兒童認知發展與社會適應。對於遊戲(play)與規則遊戲(game)之間 的差異性來說，Piaget 認為規則遊戲(game)是指兒童在遊戲時依照彼此所商訂的規 則進行遊戲傾向於強調某種技巧，遊戲中友伴之間常是彼此競爭而非合作關係，
友伴之間的交談相對也較少。然而遊戲(play)係指遊戲時，兒童未商訂共同遵守的 規則，且不強調某種技巧遊戲時也常是合作的友伴關係，並透過交談以進行遊戲 (林堂麗，2003)。因此本研究之科學遊戲課程設計，所選擇的是具有科學原理，並 藉著合作學習進行完成特徵，因此本研究之科學遊戲不侷限在遊戲(play)及規則遊 戲(game)特徵來界定，而是廣義的界定。
貳 貳 貳
貳、、、、遊戲的理論遊戲的理論遊戲的理論遊戲的理論
遊戲及學習彼此之間具有很大的關聯性，隨著時代的變化，學者們認為遊戲 影響了許多發展，所以在探討兒童遊戲時，除了了解遊戲定義外，對於遊戲的理 論需多加著墨一番，在本節中，將遊戲理論可分成兩大類：一為古典遊戲論：指 的是十九世紀初期時的理論；二為現代遊戲理論：指的是 1920 年代所發展出來的
理論。
一一一一、、、、古典遊戲理論古典遊戲理論古典遊戲理論古典遊戲理論
古典理論多是以哲學式的反省為其立論基礎，而較少以實證研究來支持它 的立論 (簡楚瑛，1993)。從十七世紀到十九世紀末盛行的遊戲理論，歸納整理 表成表 2-2-1，分別如以下說明：
表 2-2-2 遊戲的古典理論 傳統遊戲理論
傳統遊戲理論 傳統遊戲理論
傳統遊戲理論 倡導者倡導者倡導者倡導者 遊戲的目的遊戲的目的 遊戲的目的遊戲的目的 精力過剩論 Schiller/Spencer 消耗過剩的精力
修養鬆弛論 Lazarus/Patrick 回覆在工作中消耗的精力 重演論 Hall/Gulick 原始本能
本能演練論 Groos/Mcdougall 為日後成人生活所需準備
資料來源：兒童遊戲：兒童發展觀的詮釋(頁 52)，郭靜晃，2000，台北市：洪葉文 化。
茲綜合多位學者對古典理論的研究歸納成以下的描述：(蔡淑苓，1993；
簡楚瑛，1993；郭靜晃，1992；林堂麗，2003；Ells, 1973；Rubin, Fcin & Vandenberg, 1983)
((((一一一))))精力過剩論一精力過剩論精力過剩論精力過剩論((((TTTThe She She Surplushe Surplusurplus Energy Turplus Energy T Energy T Energy Theoryheoryheory of Playheory of Play of Play of Play))))：：：Schiller 主張人因為工作 ： 之餘有剩餘的精力所以用在遊戲上。所以，精力不是用在工作上，就是 用在遊戲上。
((((二二二))))修養鬆弛二修養鬆弛修養鬆弛修養鬆弛論論論論((((The The The The RRRRelaxationelaxationelaxation and Pecreaction Theories of Play elaxation and Pecreaction Theories of Play and Pecreaction Theories of Play ))))： and Pecreaction Theories of Play ：：認為遊戲是 ： 為了製造工作所需要的精力，但是小孩子遊戲絕不是為了補充精力。因
為，兒童和成人的生活不同，遊戲是兒童自然的生活表現 (郭靜晃譯，
1992 )。
((((三三三))))重三重重重演演演演論論論論((((The ReThe ReThe ReThe Recapitulationcapitulationcapitulationcapitulation TTTheoryTheoryheoryheory of P of P of Play of Playlaylay))))：：：兒童之所以遊戲，是為了練習 ： 長大復要扮演的角色。如小孩子玩辦家家酒的遊戲，模仿許多角色的扮 演，這樣的遊戲是為了練習日後變成成人時生活的真實呈現。
((((四四四))))本能演練四本能演練本能演練本能演練論論論論((((The Practice TThe Practice TThe Practice TThe Practice Theoryheoryheoryheory of P of P of P of Playlaylaylay))))：：：觀點恰巧與演練論背道而馳， ：
認為兒童遊戲和原始人類的行為模式類似，遊戲內容呈現出人類種族進 化的各階段。亦即 Piaget (1962)所指出的，兒童在遊戲當中練習先人的 活動，重演人類行為進化的過程，例如：玩水、追逐，重拾史前人類及 遠祖之興趣和工作。
整合來說，古典遊戲理論，是在解釋遊戲為什麼存在及具有那些目的， 而 並沒有將遊戲定義解釋清楚，但提供了歷史上成人對兒童遊戲的看法，勢必日後 成為現代理論的發展。
二二二二、、、、現代遊戲理論現代遊戲理論現代遊戲理論現代遊戲理論：：：：
現代遊戲理論不只是在解釋為什麼人要遊戲，更嘗試定義遊戲在兒童發展 中的角色，並指出遊戲在某些狀況下的前因後果 (詹志禹，1997；Ellis, 1973)。
在現代遊戲理論的派別方面，可分成三派，大略可歸納整理表 2-2-2，如下圖：
表 2-2-3 現代遊戲理論之派別 現代現代
現代現代遊戲理論遊戲理論遊戲理論遊戲理論 倡導者倡導者倡導者倡導者 遊戲對兒童發展的角色遊戲對兒童發展的角色遊戲對兒童發展的角色遊戲對兒童發展的角色 弗洛伊德(Freud) 調節受挫經驗
心裡分析論 艾瑞克森(Erikson) 接觸內在的自我，以發展自我能 力
皮亞傑(Piaget) 熟練並鞏因所學的技巧
維高斯基(Vygotsky) 由區別意義與實物來提增想像思 考
認知論
布魯納及桑頓-史密斯 (Brunner/Sutton-Smith)
在思考以及行為上產生變通能力
柏藍(Berlyne)---警覺理論 增加刺激使個體保持最佳警覺程 其他特定理論 度
貝蒂生(Bateson)-系統理論 提昇了解各層面意義的溝通能力 資料來源：修改自兒童遊戲：遊戲發展的理論與實務（頁 8 )，郭靜晃，1992，台 北市：揚智。
茲綜合多位學者對現代理論的研究歸納成以下的描述：(蔡淑苓，1993；
簡楚瑛， 1993；郭靜晃，1992；郭靜晃，2000；林堂麗，2003；詹志禹，1997；
Ellis, 1973 ;Erikson, 1950；Freud, 1961 : Rubin, Fein & Vandenberg, 1983；
Sutton-Smith, 1967；Vygotsky, 1976 )
((((一一一))))心理分析一心理分析心理分析心理分析論論論論(Psychoanalytic theory)(Psychoanalytic theory)(Psychoanalytic theory)(Psychoanalytic theory)
這個理論由 Freud ( 1961)所提出，認為遊戲可以調節孩子的情緒，具有 淨化 的效果，並幫助兒童治療因創傷情境祈帶來的負向感情，遊戲讓孩子 拋開現實，將孩子從一被動的、不良的經驗角色轉移，淨化情緒，如小孩子
被父母打，轉而假裝處罰他的玩伴或洋娃娃。依據 Freud 心理分析理論加以 推廣，用遊戲來檢視兒童的一般個人發展，他認為兒童透過遊戲來與週遭環 境的人產生互動，兒童可模仿真實的情境，進而可以自己處理現實中的要求。
((((二二二))))認知論二認知論認知論認知論(C(C(Cognitive theory)(Cognitive theory)ognitive theory)ognitive theory)
認知學派認為遊戲可以促進兒童的認知發展，而 Piaget 的認知發展階段 (如表 2-2-3)正可說明每一個階段個體認知發展的程度和遊戲發展的型態。以 Piaget 的看法，遊戲是個體對環境刺激的同化(assimilation)自己原有認知基模 (cognitive scheme)的方式 (吳幸玲，2003 ;楊文貴等譯，2003)。因此在遊戲過 程中，兒童就不會刻意去學習新的技能，卻可以透過遊戲的方式，重複練習 遊戲過程中獲得的新技能以達到熟練，就如以前兒時玩的跳房子、辦家家酒 等遊戲，就是透過遊戲的情境來達到認知的學習。下表 2-2-3 是 Piaget 的認知 發展階段與兒童遊戲的呈現方式：
表 2-2-4 Piaget 的認知發展階段 階段階段階段
階段 項目項目項目項目 大約發展時期大約發展時期大約發展時期大約發展時期 遊戲型態遊戲型態遊戲型態遊戲型態 1. 與天俱來的本能反射運動 0~1 月
2.初級循環反應 1~4 月
3.次級循環反應 4~8 月
4 次級循環反應基模的統整 8~12 月 5.三級循環的反應 12~18 月 感覺動作期
6.透過心理組合以創造新的方式 18~24 月
感覺動作/熟悉 性遊戲(即練習
性遊戲)
前運思期 前操作的次階段 2~7 歲 想像性/裝扮遊 戲(表徵性遊
戲) 具體運思期 具體操作的次階段 7~11 歲
形式運思期 形式運思期 11~15 歲
有規則性的遊 戲(即規則性遊
戲) 資料來源：科學遊戲融入自然與生活科技課程之行動研究(頁 14)，林堂麗，2003，
國立台中師院學院自然科學教育研究所碩士論文，台北市。
幼兒遊戲是幼兒借助對現實生活的認知、理解，在假想的情境中模仿與再 造人的實踐活動，也是幼兒內部動機驅使的感知與操作活動 (陳嫻敏，2004)，
根據 Vygotsky 強調，幼兒可以在遊戲中實現生活中無法實現的願望，對他們遊 戲正是想像力發展的起點；Brunner 提出遊戲是行為變化的來源，遊戲的方法及 過程比遊戲結果更重要； Sutton-Smith 鼓勵幼兒利用新奇、有創意的方法來遊戲，
幫助他們在未來更能適應成人的生活 (吳幸玲，2003)。
綜合上述所言，了解認知學派普遍認為遊戲可以增加兒童的創造力及變通
力，可幫助兒童適應生活。
((((三三三))))其它特定理論三其它特定理論其它特定理論其它特定理論：：：：
根據 Berlyne 的警覺理論，個體的中樞神經系統經常需要適當的刺激，
如果刺激過多，則必須要減少刺激的活動以達到恆定(homeostasis )；而 Bateson 的理論則強調遊戲的溝通系統，兒童在遊戲的互動過程中，彼此溝通訊息並 交替協調其角色、物體和活動在遊戲中的意義，以及在真實生活中的意義 (吳 幸玲，2003)。所以，由上述表示現代遊戲理論不只說明人為什麼要遊戲，更 說明著遊戲在兒童發展中的角色，可進一步探討遊戲與兒童學習之間的關聯 性。
((((四四四))))遊戲的特徵四遊戲的特徵遊戲的特徵遊戲的特徵：：： ：
遊戲對於兒童來說，是一種學習、活動、適應、生活或工作，他們不在 意遊戲是什麼，只是自由的、無拘無束的徜徉在他們營造的世界，享受與人、
物之間的互動，從中獲得玩性(playfulness)最大滿足 (黃冠毓，2007)。雖然遊 戲的定義在各個學派皆有不同，其遊戲的特徵也有許多不同的主張。
至於什麼是「遊戲」？特徵為何？如學齡期的兒童在遊戲時，使用的是 他們所有的能力，他們所進行的遊戲類型反應出他們的能力、興趣和發展狀 況(吳麗媛等人，2005)。由研究者教學經驗中認為，遊戲另一個特徵是對於 個人及團體運動的興趣，就如男生喜歡戶外激烈的遊戲，女生則是玩跳繩或 扮家家酒的遊戲。對於兒童而言，遊戲是可主動操控，不受拘束的。當然同 時也存在著性別、兒童人格發展、社經背景、年齡區分等也有所不同，所以 家庭和學校教育引導是不可忽視的。以美國教育思想家 Dewey (1961)曾強調 說明：「遊戲在學校課程中佔有明確地位，目的在增加知識及充實社會行為，
遊戲的目的，不是體力的短暫消耗，或片刻的愉悅，缺乏遊戲活動之教育，
不可能得到有效的學習。」
第三節 第三節 第三節
第三節 科學遊戲設計與教學 科學遊戲設計與教學 科學遊戲設計與教學 科學遊戲設計與教學
蕭次融、羅方晁、房漢彬與施建輝(1999)認為科學遊戲就是將科學活動和遊戲 結合 ， 寓 教 於 樂 ， 讓 學 生 可 以 從 遊 戲 中 體 會 科 學 原 理 。 同 時 J.Sarquis and M.Sarquis(2003)提出了藉由童玩的把玩可以幫助幼童從遊戲中獲取科學知識，利用 童玩之把玩來配合科學教學，可以讓孩童在快樂中學習科學(引自方金祥 ＆ 劉奕 萱，2008，頁 14)。
然而，科學遊戲可說是多不可數，不過在設計科學遊戲時，必須考量是否適 合學生學習及操作。例如製作水火箭及說明原理，對於低年級的小朋友是否適合 讓他們動手操作，或是對於導師引導學生進行探索及尋求答案…等的設計方式及 解說科學原理因授課年段不同須加以轉化與講解，這是必須考量的。因此，許多 科學遊戲內容未必都適合於教學活動上 (林堂麗，2003)。
郭騰元(2000)以自身豐富的教學經驗與研究，觀察並發現有些遊戲是古今科學 玩家的設計，但是小朋友對於科學科戲的玩法跟科學家不一樣。以下是他所設計 出符合學童學習的科學遊戲：
(一)能讓小朋友喜歡與驚訝。
(二)能運用簡單的科學原理解釋。
(三)製作的方法簡單。
(四)所用的材料很容易從家農、超市、文具店或五金行中取得。
(五)容易改變或改進。
陳忠照(2003)指出喜歡遊戲乃是人的天性，而科學遊戲是利用週遭環境的生活 素材，進行的科學性遊戲，不同於一般玩耍嬉戲，因此，科學遊戲具有四項特性：
(一)趣味性－能玩得快樂、玩得自在，是充滿喜悅的時光。
(二)規律性－遊戲有遊戲的規則，遵守規則來玩，也玩出一些規則；遊戲過程中，
需要講道理、有禮貌的。
(三)分享性－大夥兒一起遊戲，同步探索。在團體互動中，心胸寬容、與人同樂，
分享過程與成果。
(四)創造性－在歡樂的科學遊戲中，創意的成長容易伴隨而生，隨時湧現更新的看 法、更有意義的創意方向。
許順欽(2003)以科學玩具融入國小自然科課程，行動研究學童操弄科學玩具 後，教師可以經由教學活動設計，提供學童生活經驗與課程的結合，營造遊戲、
快樂的學習氣氛，同時科學玩具融入國小自然科課程提高學習興趣與自信。
表 2-3-1 學者對科學遊戲相關研究 學者 年代 主張科學遊戲之定義
許義宗 1981
科學遊戲是「依物質的性質與法則，使之對科學關心、數字產生 興趣的遊戲」；由玩弄有形物，而變化出新的有形物，即為科學 遊戲。
鄧文華 1995
科學是一個提供人了解這個世界的遊戲 · 玩的時侯，必須遵守 一套稱之為科學方法的遊戲規則。。
李戊益 2001
科學遊戲就是把科學活動和遊戲結合，寓教於樂。讓同學可以從 遊戲中體會科學原理。
陳忠照 2003 科學遊戲指利用周遭環境的生活素材，進行的科學性遊戲，具有 遊戲喜悅的優點，也含有科學的教育內涵。
許良榮 2004
科學遊戲就是蘊含了科學原理或科學概念的活動，能提供學生
「玩科學」的機會，而此活動的必要條件就是參與的兒童會認為
「好玩」，並且有高度的意願參與。
方金祥 2007
以科學童玩輔助幼童學習，在教學活動中，會相當受幼童喜愛，
幼童認為非市售的自製童玩會很有趣，自己製作的童玩不但可以 玩，又可以學到科學知識
資料來源：研究者自行整理
本研究根據郭騰元及許順欽的設計原則，選擇具有容易製作科學玩具及教學 價值的科學遊戲；並依據著教室裡的科學遊戲書籍設計科學遊戲，同時配合自然 科技學習領域之分段能力指標，設計教學活動。以下圖 2-3-1 為科學遊戲之設計流 程：
圖 2-3-1 科學遊戲之設計流程
資料來源：教室裡的科學遊戲(Fun science activities in the classroom) (頁 8)，蔡振明、
谷玉龍、金忠勇、葉宗河、陳秀如、林上奇，2006，台東縣政府。
第四節 第四節 第四節
第四節 自然科技與科學遊戲 自然科技與科學遊戲 自然科技與科學遊戲 自然科技與科學遊戲
壹壹
壹壹、、、、九年一貫自然科技課程九年一貫自然科技課程九年一貫自然科技課程九年一貫自然科技課程
一一一一、、、、自然科技課程對於科學的基本理念與教學目標自然科技課程對於科學的基本理念與教學目標自然科技課程對於科學的基本理念與教學目標自然科技課程對於科學的基本理念與教學目標
教育部(2008)公佈國民中小學課程綱要的基本理念中說明了學習科學是讓 我們學會如何去進行探究活動：學會觀察、詢問、規劃、實驗、歸納、研判，
也培養出批判、創造等各種能力。特別是以實驗或實地觀察的方式去進行學 習，使我們獲得處理事務、解決問題的能力，也瞭解到探究過程中，細心、耐
產生成功經驗 進行科學hand-on課程
操作及觀察有趣的科學現象有趣的科學現象有趣的科學現象有趣的科學現象 產生高峰經驗 評量方式：
兩階段
題組評量 獲得科學知能 促進科學探究的內在動機
前測：
1、預測實驗的結果 2、說明為何如此預測
後測：
1、描述觀察之現象 2、解釋現象背後之原 理
3、科學原理與生活結
與生活結合 與生活結合 與生活結合 與生活結合
培養漸進式改良能力 發展變革式突破能力
增益或改良人類科技知識的內容
心與切實的重要性。其中課程目標包含了以下幾點：
(一)培養探索科學的興趣與熱忱，並養成主動學習的習慣。
(二)學習科學與技術的探究方法和基本知能，並能應用所學於當前和未來的生 活。
(三)培養愛護環境、珍惜資源、尊重生命的知能與態度，以及熱愛本土生態環 境與科技的情操。
(四)培養與人溝通表達、團隊合作及和諧相處的能力。
(五)培養獨立思考、解決問題的能力，並激發開展潛能。
(六)察覺和試探人與科技的互動關係。
由上述可得知，兒童學習科學時，能以培養探索科學的興趣，以同儕互助 合作方式一起學習觀察、詢問、規劃、實驗、歸納、研判，也培養出批判、
創造等各種能力，進而成為具能夠解決問題，激發潛能的人。
貳 貳 貳
貳、、、、自然科技自然科技自然科技自然科技之分段能力指標之分段能力指標之分段能力指標之分段能力指標
以教育部(2008)提出自然科技分段能力指標，自然與生活科技學習領域所培養 之國民科學與技術的基本能力，依其屬性和層次分成八個要項，並依階段訂定分 段能力指標，以作為選編教材、實施教學與學習評鑑之依據，編序與說明如下：
一、過程技能：增進科學探究過程之心智運作能力；
二、科學與技術認知：科學概念與技術的培養與訓練；
三、科學與技術本質：科學是可驗證的、技術是可操作的；
四、科技的發展：瞭解科學如何發現與技術如何發展的過程；
五、科學態度：處事求真求實、喜愛探究之科學精神與態度、感受科學之美 與影響力；
六、思考智能：對事物能夠做推論與批判、解決問題等整合性的科學思維能 力，以及資訊統整能力；
七、科學應用：應用科學知識以及探究方法以處理問題的能力；
八、設計與製作：能夠運用個人與團體合作的創意來製作科技的產品。
〈編碼說明〉在下列「a-b-c-d」的編號中，「a」代表主項目序號，「b」代表階段
序號：1 代表第一階段國小一至二年級、2 代表第二階段國小三至四年級、3 代 表第三階段國小五至六年級、4 代表第四階段國中一至三年級，「c」代表次項 目序號，依觀察、比較與分類、組織與關連、歸納與推斷和傳達等，以 1、2、
3、4 逐一編序；若未分項，則以 0 代表之，「d」代表流水號。
由於本研究者擔任 99 學年四年級導師及 100 學年二年級導師，故以分析 低、中年級對科學學習之能力指標，如下表 2-4-1，其中教育部指標未對低年級 寫入能力指標的科技發展、設計與製作及中年級能力指標中的設計與製作。
表 2-4-1 低、中年級自然科技對於科學學習能力指標 第一階段(國小一至二年級)
1.過程技能 觀察
1-1-1-1 運用五官觀察物體的特徵(如顏 色、敲擊聲、氣味、輕重等)。
比較與分類
1-1-2-2 比較圖樣或實物，辨識相異處，
說出共同處(如二棵樹雖大小不同，但同 屬一種)。
組織與關連
1-1-3-1 由系列的觀測資料，說出一個變 動的事件(如豆子成長的過程)。
1-1-3-2 將對情境的多樣觀察，組合完成 一個有意義的事件(如風太大了葉子掉 滿地，木板吹倒了……)。
歸納與推斷
1-1-4-1 察覺事出有因，且能感覺到它有 因果關係。
傳達
1-1-5-1 學習運用合適的語彙，來表達所 觀察到的事物(例如水的冷熱能用燙燙 的、熱熱的、溫溫的、涼涼的、冰冰的 來形容)。
2.科學與技術認知 認知層次
2-1-1-1 運用五官觀察自然現象，察覺各 種自然現象的狀態與狀態變化。用適當 的語彙來描述所見所聞。運用現成的表 格、圖表來表達觀察的資料。
2-1-1-2 察覺到每種狀態的變化常是由 一些原因所促成的，並練習如何去操作 和進行探討活動。
2-1-3-1 觀察現象的改變(如天氣變化、物 體狀態的改變)，察覺現象的改變必有其 原因。
2-1-3-2 製作各種不同的玩具，體會「力」
有多種，力可使物體動起來，或使物體 振動發出聲音。
認識家用的科技產品
2-1-4-1 認識與使用日常家用產品(含傳 播設備、交通工具、安全設備)。
3.科學與技術本質 3-1-0-1 能依照自己所觀察到的現象說 出來。
3-1-0-2 相信每個人只要能仔細觀察，常 可有新奇的發現。
5. 科學態度 喜歡探討
5-1-1-1 喜歡探討，感受發現的樂趣。
5-1-1-2 喜歡將自己的構想，動手實作出 來，以成品來表現。
6. 思考智能 創造思考
6-1-1-1 察覺自己對很多事務也有自己 的想法，它們有時也很管用。
6-1-1-2 培養將自己的構想動手實作出 來，以成品表現的習慣。
7. 科學應用 7-1-0-1 學習安排工作，有條理的做事。
7-1-0-2 學習操作各種簡單儀器。
第二階段(國小三至四年級)
1.過程技能 觀察
1-2-1-1 察覺事物具有可辨識的特徵和 屬性。
比較與分類
1-2-2-2 能權宜的運用自訂的標準或自 設的工具去度量。
1-2-2-3 瞭解即使情況一樣，所得的結果 未必相同，並察覺導致此種結果的原 因。
組織與關連
1-2-3-1 對資料呈現的通則性做描述(例 如同質料的物體，體積愈大則重……)。
歸納與推斷
1-2-4-1 由實驗的資料中整理出規則，提 出結果。
1-2-4-2 運用實驗結果去解釋發生的現 象或推測可能發生的事。
傳達
1-2-5-2 能傾聽別人的報告，並能清楚的 表達自己的意思。
2. 科學與技術認知 認知層次
2-2-1-1 對自然現象作有目的的偵測。運 用現成的工具如溫度計、放大鏡、鏡子 來幫助觀察，進行引發變因改變的探究 活動，並學習安排觀測的工作流程。
認識常見的科技
2-2-6-1 認識傳播設備，如錄音、錄影設 備等。
3. 科學與技術本質 3-2-0-2 察覺只要實驗的情況相同，產生 的結果會很相近。
3-2-0-3 相信現象的變化，都是由某些變 因的改變所促成的。
4. 科技的發展 科技的本質
4-2-1-2 認識科技的特性。
科技與社會
4-2-2-1 體會個人生活與科技的互動關 係。
4-2-2-2 認識家庭常用的產品。
4-2-2-3 體會科技與家庭生活的互動關 係。
5.科學態度 發現樂趣
5-2-1-1 相信細心的觀察和多一層的詢 問，常會有許多的新發現。
5-2-1-2 能由探討活動獲得發現和新的 認知，培養出信心及樂趣。
5-2-1-3 對科學及科學學習的價值，持正 向態度。
6.思考智能 批判思考
6-2-1-1 能由「這是什麼？」、「怎麼會這 樣？」等角度詢問，提出可探討的問 題。
創造思考
6-2-2-1 能常自問「怎麼做？」，遇事先 自行思考解決的辦法。
6-2-2-2 養成運用相關器材、設備來完成 自己構想作品的習慣。
解決問題
6-2-3-1 養成主動參與工作的習慣。
6-2-3-2 養成遇到問題時，先試著確定問 題性質，再加以實地處理的習慣。
7.科學應用 7-2-0-1 利用科學知識處理問題(如由氣 溫高低來考慮穿衣)。
7-2-0-2 做事時，能運用科學探究的精神 和方法。
7-2-0-3 能安全妥善的使用日常生活中 的器具。
資料來源：研究者編排教育部(2008)之自然科技能力指標
参 参 参
参、、、、自然科技與科學遊戲自然科技與科學遊戲自然科技與科學遊戲自然科技與科學遊戲
一一一一、、、、自然科技與科學遊戲之關係自然科技與科學遊戲之關係自然科技與科學遊戲之關係自然科技與科學遊戲之關係
由上表 2-4-1 低、中年級自然科技對於科學學習能力指標，以思考智能中的 創造思考 6-2-2-2 養成運用相關器材、設備來完成自己構想作品的習慣及低年級 6-1-1-2 培養將自己的構想動手實作出來，以成品表現的習慣，可得知簡單的動 手製作科學玩具在自然科技課程中是被重視的。
研究者由文獻中，了解到遊戲對於兒童的重要性，在自然科技課程綱要指 出明確製作科學玩具具有培養科學探究之精神與能力，本研究想要探討實施科 學遊戲會遭遇哪些困難，又該如何解決。
二二二二、、、、科學遊戲在自然科技中的教學科學遊戲在自然科技中的教學科學遊戲在自然科技中的教學科學遊戲在自然科技中的教學
許良榮(2004)在國教輔導團雙月刊自然與生活科技指出科學遊戲取材與設 計理念：
((((一一一))))科學遊戲的搜尋一科學遊戲的搜尋科學遊戲的搜尋科學遊戲的搜尋：：：：首先可由圖書館或網路資源搜尋有關科學遊戲的資料，
例如以「科學遊戲」或「科學實驗」為關鍵字，以「瀏覽」方式搜尋圖 書館館藏目錄，相信可找到不少參考書藉。
((((二二二))))遊戲素材的過濾二遊戲素材的過濾遊戲素材的過濾遊戲素材的過濾：：：：
1、器材的取得是否方便、避免昂貴，使每位學生都能實際操作、參與。
2、遊戲效果是否具有明顯效果，所謂「明顯效果」是指遊戲或操作的結 果能引起學童的興趣。
3、比對遊戲內容與欲達成的教學目標之關係，儘量選取與學童已經學 過或將要學習的目標有關連性的遊戲，亦即確認遊戲的教學價值。
4、自行試驗操作，確認遊戲「操作」的可行性、安全性與效果。
((((三三三))))科學遊戲之教學設計三科學遊戲之教學設計科學遊戲之教學設計科學遊戲之教學設計：：：在設計科學遊戲時，首先我們應先思考教學目標 ： （可參考十大基本能力與分段能力指標）以及教學對象具備的技能或能力 其次要思考的是遊戲的參與方式以及進行的方式。
((((四四四))))科學遊戲教學設計舉隅四科學遊戲教學設計舉隅科學遊戲教學設計舉隅科學遊戲教學設計舉隅：：：將科學遊戲擴展為科學教學活動，必須把握的 ： 重要原則之一是必須有讓學生「動腦筋」的機會，亦即掌握主動探究或 解決問題的原則，而不只是玩一玩就結束教學活動。
三三三三、、、、自然科技課綱與科學遊戲的關係自然科技課綱與科學遊戲的關係自然科技課綱與科學遊戲的關係自然科技課綱與科學遊戲的關係
本研究者依據著 95 年度由台東縣政府出版發行第一本科學遊戲的書籍-教 室裡的科學遊戲(Fun science activities in the classroom)裡尋找相關的物理科學遊戲 作為實施的教材，其原理是以槓桿原理、重心、向心力、圓周運動、白努力原 理為主體教學，經由本研究者整理過後，以下表 2-4-2 是為 99 學年的南一版與 康軒版課綱相關物理原理課程表。
表 2-4-2 99 學年的南一版與康軒版課綱相關物理原理課程表 九十九學年自然科技課綱相關物理原理課程表 版本 年級 自然科
技能力 指標
單元名稱 學習目標
南一 三上 1-2-1-1 1-2-3-1 2-2-1-1 3-2-0-3
1.物 體受力 的變化 2.力 的 大 小 和方向
1.認識到外力可以使物體位置變化。
2.了解透過物體的變化方向可判斷施力 的方向。
