國立台中教育大學科學應用與推廣學系
科學教育碩士學位在職進修專班碩士論文
指導教授：許良榮 博士
創造性問題解決融入科學遊戲教學活動
發展—以「簡易機械」為例
The Development of Creative Problem Solving in
Science Game Teaching: An Example of
Simple Machines
研究生：謝孟靜 撰
摘 要
本研究以行動研究，探討創造性問題解決（CPS）教學模式融入以「簡 易機械」為主題的科學遊戲時，在教學活動設計及教學活動歷程兩方面， 可能遇到的問題及解決方法，並分析研究者在教學活動設計及實施教學的 歷程中，所獲致的教師專業成長。本研究以三階段進行教學行動，教學的 研究對象為快樂國小（化名）五年級三個班學生，每階段進行6節課的教 學。研究者透過教學錄影、協同教師教學觀察記錄、訪談記錄、學習單、 學生問卷、教學札記等方式蒐集研究相關資料來分析。經過統整分析獲得 以下結果：（一）科學遊戲CPS教學活動，可供教師作為補充教材或科學 遊戲推廣活動課程。（二）研究者依據設計CPS教學活動時所遭遇的四大 類問題：教學活動設計、教學技巧、教學材料及場地，提出不同的解決策 略。（三）研究者在教學活動設計能力、教學能力及教師研究能力等均獲 得專業成長。本研究最後針對科學遊戲之教學活動設計、教學實施及未來 研究發展提出建議，以供教師及有意從事科學遊戲教學之研究者參考。 關鍵詞：創造性問題解決創造性問題解決創造性問題解決、創造性問題解決、、、科學遊戲科學遊戲、科學遊戲科學遊戲、、簡易機械、簡易機械簡易機械簡易機械Abstract
The purpose of this study is adopted action research to explore the teaching activities which integrate the teaching model of Creative Problem Solving (CPS) into science games to be designed as simple machines, as well as the potential problems and solutions that may be encountered when practiced in teaching. Furthermore, this study also focus on teacher’s professional development during designing and implementing science games in teaching. In this study, the teaching activities were conducted in 3 phases, the subjects including 3 classes in the 5th grade in Happy Elementary School (pseudo name), that was carried on 6 class hours each phase. Through the ways such as recorded instruction videotapes, interviews records, observations by cooperative teachers, activity worksheets, student questionnaires, and teaching journals etc., the related data for this study was collected for analysis. The results in this study were as follows : (1) the science games integrated into CPS can provide teachers with supplementary teaching material for science teaching or science dissemination instruction. (2) The researcher proposed various solutions of the four problems：teaching activities design, teaching skill, teaching aids, venues, that caused while developing the teaching activities. (3) the researcher acquired professional development in teaching design, teaching capability, and teachers’ research ability. Finally, this study has proposed concrete suggestions for teaching designs and practices of scientific games as well as directions for future research.
目 錄
目 次 中文摘要...Ⅱ 英文摘要...Ⅲ 目 錄... Ⅳ 附 錄...VI 表 目 錄...Ⅶ 圖 目 錄...X 第一章 緒 論 ... 1 第一節 研究背景與動機... 1 第二節 研究目的與研究問題... 4 第三節 名詞釋義... 5 第四節 研究限制... 6 第二章 文獻探討... 7 第一節 兒童遊戲與學習... 7 第二節 科學遊戲... 13 第三節 創造性問題解決... 21 第四節 簡易機械與相關科學遊戲... 42 第三章 研究方法... 46 第一節 研究方法與研究架構計... 46 第二節創造性問題解決融入科學遊戲教學活動設計歷程 .. 51 第三節 研究流程... 58 第四節 研究情境與參與對象... 60 第五節 研究工具... 63 第六節 資料整理與分析... 66第四章 研究結果與討論... 71 第一節 行動研究前期... 72 第二節 第一階段教學活動... 78 第三節 第二階段教學活動... 105 第四節 第三階段教學活動... 122 第五節 教師專業成長... 138 第五章 結論遇建議... 143 第一節 結論... 143 第二節 建議... 146 參考文獻 中文部分 ... 149 英文部分 ... 156
附 錄
附錄一 「自然與生活科技」專科教室平面圖 ... 158 附錄二 科學遊戲相關網站... 159 附錄三 「簡易機械」相關的科學遊戲... 160 附錄四 教案設計... 162 創造性問題解決融入科學遊戲教學活動設計（一） 162 創造性問題解決融入科學遊戲教學活動設計（二） 171 創造性問題解決融入科學遊戲教學活動設計（三） 181 附錄五 教學活動設計檢核表... 189 附錄六 協同教師觀察紀錄表... 192 附錄七 學生科學習興趣問卷... 195 附錄八 參與科學遊戲意見心得單... 196 附錄九 教學活動舉隅 ... 198表 目 錄
表 2-1-1 學者對遊戲的定義與看法... 9 表 2-2-1 學者對科學遊戲所下的定義... 14 表 2-2-2 有關遊戲與科學遊戲教學的相關研究 ... 18 表 2-3-1 CPS模式的演進... 25 表 2-3-2 CPS模式運用於教學的相關研究... 38 表 2-4-1 國小自然與生活科技有關「簡易機械」概念之教材內容 ..42 表 2-4-2 與「簡易機械」相關的科學遊戲 ... 44 表 3-2-1 科學遊戲檢核表 ... 52 表 3-2-2 科學遊戲檢核表整理 ... 54 表 3-5-1 訪談內容... 66 表 3-6-1 資料代碼舉例與說明... 67 表 4-1-1 本研究教學活動發展時程表... 71 表 4-1-2 教學單元活動設計內容... 74 表 4-1-3 教學活動內容之適切性檢核結果... 75 表 4-1-4 教學活動流程檢核結果... 76 表 4-1-5 教學活動設計專家審查意見表... 76 表 4-1-6 教學活動內容修正對照表... 77 表 4-2-1 第一階段教學單元目標檢核表... 79 表 4-2-2 第一階段教學九年一貫能力指標檢核表- ... 83 表 4-2-3 協同觀察教師意見摘要-第一階段教學 ... 85 表 4-2-4 學生對科學的態度分析統計表-第一階段教學 ... 87 表 4-2-5 學生學習氣氛分析統計表-第一階段教學 ... 88 表 4-2-6 學生學習困難分析統計表-第一階段教學 ... 89 表 4-2-7 學生學習投入分析統計表-第一階段教學 ... 90表 4-2-8 學生學習參與分析統計表-第一階段教學 ... 91 表 4-2-9 學生學習興趣問卷五項指標統計表-第一階段教學 ... 92 表 4-2-10 參與科學遊戲教學活動的收穫-第一階段教學 ... 92 表 4-2-11對各單元之「問題解決任務」的喜好與挑戰性感受 -第一階段教學... 93 表 4-3-1 第二階段教學單元目標檢核表... 106 表 4-3-2 第二階段教學九年一貫能力指標檢核表- ... 108 表 4-3-3 協同觀察教師意見摘要-第二階段教學 ... 110 表 4-3-4 學生對科學的態度分析統計表-第二階段教學 ... 112 表 4-3-5 學生學習氣氛分析統計表-第二階段教學 ... 113 表 4-3-6 學生學習困難分析統計表-第二階段教學 ... 114 表 4-3-7 學生學習投入分析統計表-第二階段教學 ... 115 表 4-3-8 學生學習參與分析統計表-第二階段教學 ... 116 表 4-3-9 學生學習興趣問卷五項指標統計表-第二階段教學 .. 117 表 4-3-10 參與科學遊戲教學活動的收穫-第二階段教學 ... 118 表 4-3-11對各單元之「問題解決任務」的喜好與挑戰性感受 -第二階段教學... 118 表 4-4-1 第三階段教學單元目標檢核表... 123 表 4-4-2第三階段教學九年一貫能力指標檢核表 ... 125 表 4-4-3 協同觀察教師意見摘要-第三階段教學 ... 127 表 4-4-4 學生對科學的態度分析統計表-第三階段教學 ... 128 表 4-4-5 學生學習氣氛分析統計表-第三階段教學 ... 129 表 4-4-6 學生學習困難分析統計表-第三階段教學 ... 130 表 4-4-7 學生學習投入分析統計表-第三階段教學 ... 131 表 4-4-8 學生學習參與分析統計表-第三階段教學 ... 132
表 4-4-10參與科學遊戲教學活動的收穫-第三階段教學 ... 134 表 4-4-11對各單元之「問題解決任務」的喜好與挑戰性感受
圖 目 錄
圖 2-1-1 遊戲學習螺旋圖………11 圖 2-3-1 Osborn-Parnes 五階段CPS模式 ………27 圖 2-3-2 Isaksen 和Treffinger 六階段CPS模式………28 圖 2-3-3 Isaksen 和Treffinger 三成份六階段CPS模式…………30 圖 2-3-4 Isaksen 和 Dorval 三成分彈性循環模式………31 圖 2-3-5 Isaksen 和 Treffinger CPS系統化架構模式 …………32 圖 2-3-6 2000 年創造性問題解決模式版本6.1TM……… 33 圖 3-1-1 Kemmis ＆ Taggart行動研究螺旋圖 ………48 圖 3-1-2 研究架構圖………50 圖 3-2-1 科學遊戲設計素材聚焦歷程 ………56 圖 3-3-1 研究流程圖 ………59 圖 4-1-1 神奇的平衡學習單……… 97第一章
第一章
第一章
第一章
緒論
緒論
緒論
緒論
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
ㄧ
ㄧ
ㄧ
ㄧ、
、
、研究背景
、
研究背景
研究背景
研究背景
二十一世紀是資訊科技快速發展更新的世紀，面對全球化、科技化的趨 勢，未來國民要面對的挑戰不再只是知識累積多寡及複雜的計算能力，教育的 場域必然也要面對世界潮流的轉變。洪文東（2003a）提到當今科學教育的走向， 是要訓練學生如何思考，並能運用所學知識解決問題。九年一貫課程總綱中也 將「獨立思考與解決問題」列為目前學生學習的重要基本能力（教育部，2003）， 意味著教師須從教學中，多提供學生激發創造力的活動與機會，並且讓學生透 過思考與討論，培養創造思考與問題解決能力。而有計畫的科學創造性活動， 能使學生的科學創造才能得以展現，因此培育具備主動學習、創造思考及問題 解決能力之學童，是目前小學階段教育當務之急。 教育部「創造力教育白皮書」(2002)中明定「創造思考」為教學課程目標之 一，並且鼓勵中小學教師進行行動研究，將創造力課程教材融入各科教學，透過 設計教學活動，應用在實際的教學情境中，以培養學生具創造性的問題解決能 力，所以教師經由不斷的反省與修正，找出解決的辦法，正符合當前實際教育情 況的需要。 依據2007 年 「 國 際 數 學 與 科 學 教 育 成 就 趨 勢 調 查 」（T r e n d s i n M a t h e m a t i c s a n d Sc i e n c e S t u d y 2 0 0 7， 簡 稱 T I M S S 2 0 0 7） 的 結 果 顯 示 ， 台灣四年級學生（10歲級）和八 年 級 學 生（ 14歲級）科學平均成績排名居全 球 第 二，但 調 查 中 同 時 也 發 現 台 灣 學 生 的 科學「 正 向 態 度 」與「 自 信 心 」 成 績 都 低 於 國 際 平 均 標 準 （引自王彩鸝，2008年12月10日聯合晚報）。這項 調查顯示目前我國學生在學習上的隱憂，雖然我國學生的科學學習成就表現優
異，但對於科學學習興趣及自信心則顯不足。 如何提升學生的科學學習興趣是目前科學教育重要課題，根據學者專家研究 指出，將遊戲精神納入所設計的教學活動中，能使學習者有效提升學習成效與學 習興趣（潘怡吟，2002；李戊益，2000；蘇秀玲，2004；林瓊音，2005；張東瑋， 2007）。在國小階段「自然與生活科技」領域課程規劃中，也以「培養探索科學 的興趣與熱誠，並養成主動學習的習慣」為主要目標。從九十學年度起，已將中 小學的科展，國小一、二、三年級的科學研究方式改以科學遊戲來取代，目前國 內各單位也常舉行科學園遊會、科學嘉年華和科學競賽，都是期望藉由這些具教 育性及趣味性的科學活動，提升學生的科學學習興趣，並培養學生團隊合作和人 際溝通的能力，至於要如何將科學遊戲由配角轉變成主要的教材，是值得探討的 課題，也符合當前科學教育改革的潮流。
二
二
二
二、
、
、研究動機
、
研究動機
研究動機
研究動機
根據上述之背景，本研究之研究動機分述如下：
（一）科學遊戲應用在教學活動中具有教育價值
許良榮（2004）指出無論科學遊戲或科學競賽，如果沒有和教學、學習活動 相結合，不僅可能產生偏差，也無法落實鼓勵學生從事科學探究的本意。陳忠照 （2000）也認為兒童時期的好奇心最強、問題最多，如果在這個時候能夠恰當地 將知識融入有趣的遊戲和試驗中，不僅能達到讓他們學習的目的，也讓他們愉快 地學到知識。雖然科學遊戲為大多數老師及學生所喜愛，為了使科學遊戲更具教 育意義，避免讓人有歡樂有餘，學習不足的感覺，教師應廣泛使用各種資源來設 計教學活動。根據多位學者研究指出，將科學遊戲應用在教學活動中除了能引起 學生的學習興趣，更可提升科學學習成就、問題解決能力、科學態度與科學過程 技能（吳宏達、陳淑華，2005；蘇秀玲，2004；江淑瑩，2006；潘怡吟，2002）， 由此可知科學遊戲應用在教學活動中的價值。（二）創造性問題解決模式（CPS）教學理念符合九年一貫的課程精神
曾志朗(1999)在「不同凡想」 (Sternberg & Lubart 著，洪蘭譯，1999) 這本書的推薦序中指出：「改變歷史以及替人類帶來精神文化遺產的，多半是 創造，而不是發現與發明」，該書也引大前研一先生論述：「傳遞知識本身並 不難，培養學生建立正確的思考習慣及有效的思考路徑，才是前線教育工作者 的新挑戰！」 九年一貫課程目標致力於學生達到「激發主動探索和研究」及「培養獨立思 考與解決問題能力」的精神。洪文東（2003a）指出創造力是「解決問題」的關 鍵，創造的過程是一種解決問題的過程，並可藉由問題解決之思考歷程來培養學 生的創造力。因此身為一個教育工作者，如何培養學生具創造力及解決問題的能 力是重要課題。 根據國內多位學者研究指出「創造性問題解決（CPS）」模式融入國小「自 然與生活科技」領域教學，有助於提升學生創造力與問題解決能力（李金樹， 2006；陳威龍，2005；洪川富，2005；洪文東，2003a；廖仁年，2003）。研究 者期望藉由學生喜愛遊戲特性設計科學遊戲，結合「創造性問題解決（CPS）」模 式教學理念，給予學生解決問題實際經驗，讓學生經由問題解決的歷程，培養問 題解決能力，如此學生學到的不只是知識，更是帶的走的能力。
（三）選擇「簡易機械」科學遊戲之原因
研究者於台中教育大學科學應用與推廣學系碩士班進修期間，曾參與台中 教育大學許良榮教授「親子科學遊戲之發展與推廣」研究計畫及參與編寫「親 子科學遊戲」書籍，在蒐集與「簡易機械」相關原理的科學遊戲過程中，發現 現行「自然與生活科技」領域各版本的教材中，對於「簡易機械」課程多以實 驗方式輔以現成教具進行，以科學遊戲設計教學活動較缺乏，且在蒐集科學遊戲文獻過程中，並未發現以「簡易機械」為主題結合「創造性問題解決（CPS）」 理念的科學遊戲相關研究。 因此，本研究選擇以「簡易機械」相關的遊戲為素材，並結合「創造性問題 解決（CPS）」的教學理念，設計以「簡易機械」為主題的創造性問題解決科學 遊戲教學活動，期望做為「自然與生活科技領域」補充教材或科學推廣活動課程， 並提供國小教師做為參考。
第二節
第二節
第二節
第二節
研究目的與研究問題
研究目的與研究問題
研究目的與研究問題
研究目的與研究問題
ㄧ
ㄧ
ㄧ
ㄧ、
、
、研究目的
、
研究目的
研究目的
研究目的
本研究以坊間科學遊戲書籍與相關科學遊戲網站中與「簡易機械」相關的 遊戲為素材，結合「創造性問題解決（CPS）」的教學理念，設計以「簡易機械」 為主題之科學遊戲創造性問題解決教學活動，期望透過此教學活動的行動研 究，精進科學遊戲的教學設計，並期許研究者在研究發展歷程中能在教學活動 設計、教學歷程與研究能力上獲得專業成長。
二
二
二
二、
、
、研究問題
、
研究問題
研究問題
研究問題
基於上述的研究目的，本研究欲探討之問題如下： （一）如何精緻化「創造性問題解決（CPS）」教學模式融入科學遊戲的教學活 動設計？ （二）實施「創造性問題解決」融入科學遊戲教學活動的過程中，可能遭遇的問 題與解決的方法？ （三）研究者在設計與實施「創造性問題解決」融入科學遊戲教學活動歷程中， 研究者的教學專業成長為何？
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
為了澄清本研究的關鍵名詞，避免意義的混淆，並使本研究所使用的概念前 後一致，茲針對本研究所涉之相關重要名詞，解釋如下：
ㄧ
ㄧ
ㄧ
ㄧ、
、創造性問題解決
、
、
創造性問題解決
創造性問題解決（
創造性問題解決
（
（
（Creative pr
Creative pr
Creative pr
Creative problem
oblem
oblem
oblem-
--
-solving
solving，
solving
solving
，
，簡稱
，
簡稱
簡稱
簡稱
CPS
CPS
CPS
CPS）
）
）
）
本研究即是以 Isaksen 和 Treffinger 在 1987 年所提三成份六階段 CPS 模 式作為融入科學遊戲設計教學之依據，其六階段除了能清楚表達「創造性問題 解決」的歷程外，三成份的區隔，更能強化各階段的順序，以符合人們解題的 程序。此三個成份和六個階段，分別敘述如下： 一、瞭解問題（發現挑戰；發現資料；發現問題）。 二、產生構想（發現點子）。 三、計劃行動（發現解答；尋求接納）。
二
二
二
二、
、
、
、科學遊戲
科學遊戲
科學遊戲
科學遊戲
雖然科學遊戲的資源及題材相當多，但本研究的目的在於利用科學遊戲設 計教學活動，因此對所蒐集與設計科學遊戲之範圍與定義如下： （一）科學遊戲需包含科學概念，本研究即以「簡易機械」為科學遊戲教學設 計的核心概念。 （二）科學遊戲的現象或操作結果能引起學生的興趣。 （三）科學遊戲的設計需包含讓學生動手操作的程序。
（四）科學遊戲所需的操作素材皆是容易從生活周遭取得的。 （五）科學遊戲的操作需確認可行性、安全性與效果。 上述二、三、四、五項皆須經過檢核表確認，詳見第三章第二節，表3-2-1。
第四節
第四節
第四節
第四節
研究限制
研究限制
研究限制
研究限制
本研究是透過坊間科學遊戲書籍的蒐集及網路資料的檢索，取得科學遊戲設 計素材後，結合「創造性問題解決（CPS）」教學模式，發展出「創造性問題解 決（CPS）」融入科學遊戲教學活動，針對本研究的歷程，以下分別從研究範圍 的限制、研究對象的限制與研究方法的限制來說明：
ㄧ
ㄧ
ㄧ
ㄧ、
、
、研究範圍的限制
、
研究範圍的限制
研究範圍的限制
研究範圍的限制
本研究因限於時間、人力與物力等條件，研究範圍只限於「創造性問題解 決（CPS）」融入科學遊戲教學活動設計的發展歷程與修訂，至於實施本研究所 發展之教學活動後，學生在科學學習興趣、創造力及問題解決能力的影響程度， 並不在本研究的研究範圍內。
二
二
二
二、
、
、研究對象的限制
、
研究對象的限制
研究對象的限制
研究對象的限制
本研究對象的範圍，僅限於台中縣快樂（化名）國民小學五年級 3 個班級 學生，其研究資料的收集與分析也只限於這三個班級。
三
三
三
三、
、
、研究方法的限制
、
研究方法的限制
研究方法的限制
研究方法的限制
本研究採行動研究方式進行，目的在檢視教學實施的成果與遭遇的問題， 作為修正教學活動設計之依據，所獲得的結論只適用於特定實務工作情境，不 宜推論至教學場域外。
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
本研究是以科學遊戲書籍中與學生日常生活易見的「簡易機械」相關的遊戲 為素材，結合「創造性問題解決（CPS）」的教學理念，設計以「簡易機械」為 主題之科學遊戲教學活動，本單元主要針對兒童遊戲與學習、科學遊戲和創造性 問題解決（CPS）在教育上的應用，以及與「簡易機械」相關的科學遊戲作更深 入的探究。
第一節
第一節
第一節
第一節
兒童遊戲與學習
兒童遊戲與學習
兒童遊戲與學習
兒童遊戲與學習
遊戲在兒童的生活中扮演著極重要的角色，根據日本文部省教材研究課的調 查顯示：遊戲佔男女兒童的生活興趣的比率平均為66.0％（林風南，1988）。1990 年聯合國兒童人權憲章，亦提出遊戲權是兒童人權的一部分。 Pesce在The Playful World《遊習世紀》（蔡文英譯，2001）書中也說，當今是新形式創造力 的遊戲時代，從遊戲中學習的概念會是未來教育新趨勢，遊戲世界的到來需要創 新教育思維系統，以及能夠吸引學生主動學習和可應用在創意教育中的教材及方 法。英國教師聯盟也曾極力呼籲，要讓孩子透過玩來學習，以上論述都顯示了「遊 戲」對兒童的重要，所以「遊戲」的意涵與特徵為何？以及如何幫助兒童學習與 成長？以下將分別探究。
ㄧ
ㄧ
ㄧ
ㄧ、
、
、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
早期教育學家Montessori（1917）曾說，兒童的遊戲在滿足自己的希望與需 要，遊戲時能與同伴互相接觸而社會化，發展成健康的兒童。Frobel（1902）也 說過：「遊戲是兒童的工作」，兒童需要遊戲，就如成人需要工作，成人需要工 作用以謀生，兒童遊戲的目的，就在於從中學習，遊戲是兒童生活中不可缺少的 夥伴。Piaget（1962）主張遊戲的目的在讓孩子認識真實的世界，Garvey（1977） 則認為遊戲是歡樂的、自由意志選擇的、不具強制性的、是內在動機取向的。（引
自吳幸玲，2003；郭靜晃譯，2000；潘怡吟、王美芬，2003）。Chazan（2002） 則視遊戲和成長對生命同等重要，遊戲能顯示出創造力與行動力。遊戲的活力反 映出生物本身存在獨立且又互相依存的部份，並且能從中感知自我的存在，在遊 戲中孩童經由其內在及外在世界的表徵而得到一定程度自我肯定（引自Elizabeth & Jane, 2005）。 林堂麗（2003）指出，遊戲是在促進自我實現的潛能，並達到心理和生理的 滿足。李戊益（2002）認為遊戲是人類生活的一部分，它可以促進兒童認知發展 與社會適應，且具有熟悉、簡易、富變化、令人期待等特質。Meckley（2002） 更說明了遊戲具有以下的特徵： （一）遊戲是兒童自我選擇。 （二）遊戲是兒童自行發明的。 （三）遊戲是佯裝的但卻佯裝得彷彿是真的。 （四）遊戲聚焦於過程而非創造。 （五）遊戲是由玩家（兒童）從事而非成人（父母或教師）。 （六）遊戲須主動投入。 （七）遊戲是有趣的。 近年來，許多關於遊戲對學習發展的貢獻已被教育學者所肯定，但從兒童遊 戲相關書籍（江麗莉譯，1997；吳幸玲，2003；郭靜晃譯，2000）發現，到目前 為止，學者專家對兒童玩遊戲的原因、遊戲的定義以及遊戲的功用，仍有不同的 觀點與解釋，研究者將多位學者對遊戲的定義與看法整理如下表2-1-1：
表2-1-1 學者對遊戲的定義與看法 學者（年代） 對遊戲所下的定義與看法 Frobel（1902） 遊戲是兒童自我主張的表徵，將內心世界的需要與衝動 表現於外，不管何種性質的遊戲，都有它的意義與潛意 識的目的。 Piaget（1962） 遊戲是人類將智慧、思考及活動應用於生活中的一種行 為，目的是在得到快樂，是一種無組織性的行為。 A. Frued (1965) 自我及本我，與現實取得駕馭，而使用的機轉。 Fortes（1970） 兒童透過想像與創造，在遊戲中融入兒童的想法，並運 用日常生活或的自然物體與玩物，重新建構他們所觀察 到的成人生活。 Garvey（1977） 遊戲是歡樂的、自由意志選擇的、不具強制性的、是內 在動機取向的。 Sutton-Smith（1979） 遊戲是一種自願參加、無目標導向的活動。 Bruce（1991） 遊戲是生活的準備，是一個思想、感情與行為的心理過 程。 Bruner（1997） 遊戲是一種可以任意且強力表現出現實的模式，可以預 習未來的實際生活。 資料來源：（整理潘怡吟、王美芬，2003；江麗莉譯，1997；吳幸玲，2003； 郭靜晃譯，2000；段慧瑩、黃馨慧譯，2000）。
國內學者簡楚瑛(1993)依據文獻資料，從心理、行為和情境來定義遊戲：
（一）由心理特質方面來定義
根據個體的動機來源、目標導向、生理刺激和規則等特質，可將遊戲從一般 行為中分辨出來： 1.遊戲是內在動機的行為。 2.遊戲強調手段或過程更甚於目的。 3.遊戲是種非真實性的行為。 4.遊戲行為和探索行為是有所區分的。（二）由可觀察到的行為類別來定義：
遊戲可以運用特定行為標準，或直覺認同過程，由可觀察得到的行為類別， 來進行區分，Piaget（1962）曾根據觀察到的行為將遊戲分為以下三種類型： 1.練習性遊戲：指讓兒童練習已經存在基模中的事物。 2.表徵性遊戲：又稱為想像性遊戲、裝扮遊戲、假裝遊戲。 3.規則性遊戲：強調共同決定規則，在活動過程中，競爭性強過彼此合作。 （三）由情境方面來定義： 根據引起遊戲傾向的情境，以及引起遊戲行為的情境來定義。 綜合以上學者專家的論述，可將遊戲視為人類生活的一部分，它具有正向的 情感，但無固定模式，亦不能由外在行為或定義來區分，遊戲是自由選擇的，遊 戲的方式隨材料和情境而隨意變換，遊戲十分彈性、不受任何外在的限制與規 定。儘管遊戲的定義多元且繁複，但其共通點都在於能從中獲得快樂，近年來關 於遊戲相關的研究不斷的增加，更可見遊戲的重要性。二
二
二
二、
、
、遊戲與學習
、
遊戲與學習
遊戲與學習
遊戲與學習
Liberman(1977)的研究發現，兒童在遊戲中的評分越高，其在智力能力測驗 的擴散性思考能力也較好，透過遊戲小朋友的創造力及擴散性思考能力亦可提 昇。阮慧貞（2003）指出遊戲能幫助兒童生理、認知思考、創造力、情緒與社會 能力發展。Bruce（1996）將遊戲看成是發展學習策略網絡的一部分，強調兒童 和大人透過「規則遊戲（games）」發展和學習他們的文化，並從繪畫、塑形、 舞蹈、戲劇、與他人說話和所有事物的象徵（如數字）中展現自己，兒童更透過 他們的「遊戲（play）」來界定所學的意義。 Moyles（1989）指出任何遊戲在某種程度上都必須具有更深度與廣度的考 量，自由遊戲（free play）的第一階段是任由探索，藉由自由遊戲展現個體對 事物探索研究的機會，讓兒童自由探究，第二階段則是經由指導式的遊戲 （directed play）以達到某個程度的精熟，讓兒童獲得一些新的學習，它的過 程如下圖（2-1-1）： 圖2-1-1 遊戲學習螺旋圖（引自Moyles, 1989）
透過遊戲學習螺旋圖（圖2-1-1）可以知道遊戲與學習之間像池塘漣漪是以 螺旋狀的方式不斷擴張循環，在自由遊戲中經由適當的指導以確保兒童的學習， 兒童再由指導式的遊戲中去探索自由遊戲，如此學習便能逐漸迴旋並延伸到更寬 廣的經驗，藉由不斷擴大的過程，獲得知識與技能的提升。所以遊戲除了是學習 最佳的媒介之外，適當的指導式遊戲，更能確保兒童學得他們這個階段應有的知 識與技能，因此學校遊戲若能加入適當的指導，則遊戲應更具意義與與價值 。 Bippert 和 Bezuk （ 2003 ） 指 出 遊 戲 對 學 習 成 就 的 影 響 包 含 認 知 的 （ cognitive ） 、 社 會 性 （ social ） 、 心 理 性 （ psychological ） 、 生 理 性 （physiological）與倫理性（ethical）這五個層面。在認知層面，可以利用挑 戰的或思考性的遊戲活動，來獲得知識並促進思考。在社會性層面，遊戲表現在 喜歡與人ㄧ起互動，而獲得同理心及團隊合作的精神。心理層面則表現出對事物 正確積極的看法。生理上表現出身體、健康與飲食的自我控制。在倫理層面則表 現出道德知覺的尊重與關懷，更具責任感。 許良榮（2004）認為遊戲應用於學習，具有以下功能： （一）藉由遊戲過程中，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）參與遊戲活動，能夠提升學生的知識。 （四）在模仿遊戲中，教師角色從知識的模仿者轉變為知識的推動者、資源者。 （五）遊戲通常是真實生活情況的模型（model），可以讓學生瞭解未來生活的 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（multi-disciplinary）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。
由上述文獻可知，遊戲應用在教育上的功能不容忽視，倘若能在生活中融入 遊戲之經驗，將遊戲應用於教學上，對於兒童的心智發展、學習行為具有正面評 價。透過遊戲可以讓兒童認識真實的世界，在過程中培養兒童的認知發展。
第二節
第二節
第二節
第二節、
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、科學遊戲
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科學遊戲
科學遊戲
科學遊戲
科學世界蘊含許多新奇有趣的原理，大多數的孩子遇到奇怪的現象時，都 喜歡問「為什麼？」、「這是什麼？」所以如何在科學研究的過程中滿足兒童 的好奇心，提升兒童的學習興趣，並且運用簡單的方法解釋科學原理變得非常 重要。鍾聖校（1996）說過透過遊戲進行科學教學特別吸引兒童，因遊戲能帶 來活潑、快樂的氣氛。蕭次融、羅芳晁、房漢彬、施建輝（1999）等人亦指出 透過科學遊戲，兒童可以實際體驗玩中學、做中學，讓學生對科學原理進行探 索與應用，感受喜悅與樂趣，樂於與他人快樂學習，養成合作負責的態度。
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、科學遊戲的意義與特質
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科學遊戲的意義與特質
科學遊戲的意義與特質
科學遊戲的意義與特質
牟中原（1999）在「動手玩科學」一書的推荐文指出，科學遊戲就是把科學 活動和科學原理結合，寓教於樂，讓同學可以從遊戲中體會科學原理（蕭次融等， 1999）。陳忠照（2003）指出喜歡遊戲乃人類之天性，「科學」可以啟發兒童的 智慧，「遊戲」則帶來心靈的歡樂，他建議以週遭環境的生活素材，運用簡易的 科學原理進行親子互動的遊戲，以培養孩子成為一位既明理又知性的現代國民。 蕭次融等（1999）曾說舉凡物理遊戲、化學趣味遊戲、動手做活動、數學遊戲、 科學玩具、益智童玩、生態遊戲等皆屬於科學遊戲的範疇，每個科學遊戲背後都 蘊含一些科學知識，運用簡單的方法解釋科學原理，並使用日常生活垂手可得的 簡單材料，一起動動手、動動腦激發科學思考。下表2-2-1是研究者整理各學者 對科學遊戲的論述：
表2-2-1 學者對科學遊戲所下的定義 學者（年代） 對科學遊戲的論述 張東瑋（2007） 科學遊戲是在有目標的情境下，彈性規則中進行的活動，活動 過程中必須包含二項以上的「科學過程技能」，科學遊戲的設 計需包含學習者動手操作的程序，必須能有效提高兒童學習科 學興趣，具明確的判斷標準以判斷科學遊戲的完成，而在標準 內，接納不同的遊戲結果。 江淑瑩（2006） 科學遊戲是讓兒童發展巧思來主動創作的有益活動，可以使兒 童更接近科學知識的學習。 許良榮（2004） 科學遊戲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，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。 林堂麗（2003） 科學遊戲是結合科學原理進行的「規則性」遊戲，在教學目標 以及解決問題情境下，由學習者動手操作進行的活動，過程中 必須包含一項以上的「科學過程技能」。 蕭次融 （1999） 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。 鄧文華（1995） 科學遊戲是一種提供人了解這個世界的遊戲，玩的時候，必須 遵守一套稱為科學方法的遊戲規則。 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。 研究者自行整理 雖然學者專家對科學遊戲的論述及觀點不盡相同，綜合以上論述可發現科學 遊戲包含了科學概念與遊戲，遊戲者須遵守一套稱為科學方法的遊戲規則，透過 遊戲進行科學活動，經由動手做的過程探索原理、發現問題，進而了解科學原理，
並且在主動學習中獲得獲得遊戲的樂趣。 陳忠照（2003）在「科學遊戲創意教學」一書中提到進行科學遊戲，除了利 用週遭環境的生活素材之外，還需具有以下四項特質： （一）趣味性：能玩得快樂且自在，是充滿喜悅的。 （二）規律性：遊戲有遊戲規則，遵守規則來玩，也玩出一些規則。 （三）創造性：在科學遊戲中創意易伴隨而生，隨時湧現更新的看法。 （四）分享性：在團體互動中，心胸寬容、與人同樂並分享過程及結果。 郭騰元（2000）在「科學遊戲叢書」中強調科學遊戲「好玩」的特性，針對 如何設計符合兒童學習的科學遊戲，提出以下的原則： （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）能設計簡單的製作方法。 （四）能很容易從家裏、超市、文具店或五金行中取得材料。 （五）能很容易改變或改進。 由以上科學遊戲的特質與原則可知，科學遊戲強調動手做、材料容易從生活 中取得、製作方法簡單且容易改變，重要的是能玩得快樂且自在，且在團體互動 中，與人同樂並分享過程及結果。
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、科學遊戲與教學
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科學遊戲與教學
科學遊戲與教學
科學遊戲與教學
科學遊戲教學是安排教學活動，透過遊戲的方式讓學生學習科學。許義宗 （1981）說過科學遊戲在教室中順利進行，需要師生一起遊戲 ，而且要方法正 確、目的明確、要有鼓勵與適時指導。潘怡吟與王美芬（2003）曾經對國小學 生進行遊戲型態的教學提出許多建議，如教學空間可擴展至教室外，從新分配 活動時間，教師從旁輔助，學生轉客為主，學習態度由被動轉為主動，教學氣氛由靜態轉變為動態。林堂麗（2003）也對科學遊戲融入「自然與生活科技」 課程，提出下列建議：須慎選融入課程時機，教學要更彈性化，所選材料會影 響遊戲的進行及課後發展的因素，並且須降低或排除場所中會干擾遊戲進行的 因素。陳淑娟（2007）則提出，進行教學遊戲前，教師應先思考教學目標並配 合九年一貫能力指標，設計符合學生能力發展的課程，在教學遊戲過程中，教 師更應扮演觀察者、輔導者、催生者等多重角色，協助學生學習並養成正確的 學習態度。 許良榮（2001）認為要將遊戲轉化為教學，需事前的計畫，避免直覺的、 試錯性的或過度開放性的玩耍，課程設計及教學需要具有目標導向的特性。因 此在設計教學活動時應掌握以下原則： （一） 趣味性：選擇的教學主題或是探究主題 ，應能夠讓學生感到有趣好玩 、 或是好奇生動，如此才能期望學生能投入 （engage）學習活動。 （二） 生活化：小學的科學教學不應獨立於生活 、社會（社區文化）之外，教 學與生活結合更是近年來科學教學相當重視的一環，例如 STS 理念的教學以及環境教育的快速發展。 （三） 配合學生學習階層 ：任何教學基本上都應考慮教學對象對於教學內 容 或教學方法的 接受程度，因此在選擇了教學主題之後 ，必須思 考教學對象的認知發展階段與學習能力。 （四） 釐清學習目標：教學應具備目標導向 ，教師應詳細參考 「十大基本能力 」 以及「分段能力指標」，釐清自己的教學設計所能達成的目標。 （五） 安全性：科學活動經常需要進行操作 ，因此讓學生進行操作前 ，教師須 先留意操作過程有哪些安全顧慮或是應該做哪些防患措施。 （六） 問題解決：科學教學的活動設計應多採用讓學生主動探究的方式進行， 而「問題解決」是相當值得運用的教學策略之一 。
（七） 小組合作：小組合作方式除了可以讓學生分享彼此的經驗或意見，也可 以由同儕互 動中學習相互協助與尊重他人意見的科學態度 。 （八） 多元評量：九年一貫課程綱要敘及評量方式應採多元化方式實施，在教 學過程應以觀察、測驗、口頭發問、實作、檔案評量等多元方 式評量學生的學習狀況 ，以作為改進教學的依據 。 至於科學遊戲融入教學的方式，根據李戊益（2002）和蘇姿月（2005）的 研究，融入的時機可以選在正式教材中，利用社團時間，或舉辦假期科學活動， 以及全國性或校際性科學遊戲活動。至於融入的形式包括機動式，搶答式，跑 檯式，體驗式以及闖關等方式。江淑瑩（2006）肯定科學遊戲對科學課程學習 的功效，認為適切的安排科學遊戲的方式、時間點及場所，規劃適當的活動， 不論是課外的活動營或是融入課程教學中，都能使課程更活潑，並且提升兒童 的科學學習。 本研究的目的在於利用科學遊戲設計教學活動，遊戲操作對象為國小學童， 因此本研究所選定的科學遊戲題材，須應考慮下列原則： （一）科學遊戲需包含科學概念，本研究即以「簡易機械」為科學遊戲教學設 計的核心概念。 （二）科學遊戲的現象或操作結果能引起學生的興趣。 （三）科學遊戲的設計需包含讓學生動手操作的程序。 （四）科學遊戲所需的操作素材皆是容易從生活周遭取得的。 （五）科學遊戲的操作需確認可行性、安全性與效果。 上述二、三、四、五項皆須經過檢核表確認，詳見第三章第二節，表 3-2-1。
三
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、科學遊戲
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科學遊戲
科學遊戲融入教學相關研究
科學遊戲
融入教學相關研究
融入教學相關研究
融入教學相關研究
研究者整理有關遊戲與科學遊戲教學的相關研究，發現科學遊戲應用在教學 上包含了各領域，除了數學、特殊教育、電腦資訊等相關領域外，大多數是以融 入自然科學領域方式進行，至於研究對象則包括大學、高中、國中及國小學生， 不同的研究對象對科學遊戲有不同的探討目的，因本研究教學對象為五年級學 生，研究者從相關研究中整理出13篇運用科學遊戲於「自然與生活科技」領域教 學活動，且其研究對象為國小學生的研究，其探討的主題包括：科學遊戲教學模 組的開發，科學遊戲與問題解決能力，科學遊戲對學生的科學學習興趣、科學學 習成就、科學態度、科學過程技能等方面的影響，及教師在實施科學遊戲歷程中 所獲致的專業成長等。茲將各相關研究主題及研究結果與發現列表如下（表 2-2-2）： 表2-2-2 有關遊戲與科學遊戲教學的相關研究 作者 （年代） 研究題目 研究對象 研究方法 研究結果與發現 趙育琳 （2008） 「泡泡狂想曲」 教學模組開發 之研究 五年級學生 行動研究 研究者以所設計教學模組推動科學教育，可以引 起兒童的學習興趣，並符合九年一貫課程精神。 研究者獲得教材設計能力的提升、科學專業知識 與教學知能的增長。 洪正龍 （2008） 科學遊戲對國 小五年級不同 學習動機類型 學童的學習動 機之影響研究 五年級學生 量化研究 輔以質性設 計 科學遊戲能夠提升各類型學童的學習動機。內 在型學童能快樂去學習，外在學習動機類型學 童童獲得更多的喜悅，選擇性學習動機類型學 童對自己的能力有信心，逃避學習動機類型學 童能讓自己更有信心，進而提升學童的成就 感，而變得更喜歡學習自然科。 陳淑娟 （2007） 科學遊戲創造 性問題解決教 學活動發展— 以「水的表面張 高年級學生 行動研究 cps可恰當地融入科學遊戲設計教學活動。科學 遊戲教學成效受實施形式、分組方式、小組內 部和諧、教學順序、學生科學學習態度與學業 成就等因素影響。教學活動發展可促進教師專
張東瑋 （2007） 以科學遊戲-泡 泡為主題之教 學活動之行動 研究 五年級 行動研究 以科學遊戲為主題的科學教學活動能有效提 升學生學習興趣，有助於過程技能的養成，科 學遊戲教學活動發展可促進教師專業成長。 蔡宗信 （2007） 科學遊戲增進 學生問題解決 能力之行動研 究 六年級 行動研究 實施科學遊戲後發現研究對象的問題解決能 力有略顯進步的現象，教學過程中遭遇的困難 與解決方式，研究者設計能力、教學能力、研 究能力的提升。 黃冠毓 （2007） 國小教師進行 科學遊戲融入 生活課程之行 動研究 一年級 行動研究 選擇適合生活課程的科學遊戲的步驟，設計適 合生活課程的科學遊戲的要素，科學遊戲教學 活動發展可促進教師專業成長。 柯虹如 （2005） 科學玩具遊戲 教學對國小五 年級學童「科學 相關態度」的影 響 五年級 量化研究 輔以質性設 計 科學相關態度之得分實驗組顯著優於對照組學 生。從質性資料中發現，學生覺得活動好玩、 有趣，更可從中學到許多科學知識。 王錦銘 （2005） 科學玩具遊戲 教學對國小五 年級學生科學 素養之研究 五年級 準實驗研究 在科學學習成就方面，實驗組顯著優於控制組 學生。在過程技能方面，實驗組學生在「觀察」、 「比較與分類」、「組織與關連」、「歸納、研判 與推斷」、「傳達」高於控制組學生。在科學態 度方面，實驗組學生皆顯著優於控制組學生。 江淑瑩 （2005） 以科學遊戲融 入教學探究國 小四年級學童 學習成效之研 究 四年級 準實驗研究 實驗組「科學概念測驗」優於控制組學生。「科 學過程技能測驗」，除了操作型定義無顯著差 異，其餘分項皆優於控制組學生。「科學態度 測驗」無顯著差異。 楊訪屏 （2004） 運用CPS 於模 組化科學遊戲 之教學行動研 究-以「牛頓第 三運動定律」課 程為例 六年級 行動研究法 學生於課程中培養創造性問題解決能力，表現得 比培養階段還要好。研究者從實際教學情境中， 反省歸納出教師在課程設計、教學策略應用、教 師角色改變的專業成長。 蘇秀玲 科學遊戲融入 四年級 實驗組學生在「問題解決測驗」、「問題解決能
（2004） 國小自然科學 童的問題解決 能力之研究 準實驗研究 力量表」達顯著差異。問題解決特徵包含簡單 的解題歷程與運用資源解決問題。 林堂麗 （2003） 科學遊戲融入 自然與生活科 技課程之行動 研究 六年級 行動研究 配合教學目標，科學遊戲可以融入自然與生活領 域當中。研究者課程設計能力、教學能力、對教 育研究的省思及溝通能力獲得成長 潘怡吟 （2002） 遊戲型態教學 對國小學生「自 然與生活科技」 學習之研究 五年級 準實驗研究 科學遊戲型態的教學可融入學習中，以遊戲型態 教學後學生「學習自然課的信心」和「學習自然 課的信心」實驗組學生顯著優於控制組學生。「問 題解決測驗」總分數上有顯著差異。 （研究者自行整理） 綜合以上科學遊戲的相關研究，研究者歸納出以下幾點結論： 1. 科學遊戲教學活動有助於提升學生對科學的學習興趣。（張東瑋，2007；趙玉 琳，2008；陳淑娟，2007） 2. 科學遊戲融入教學有助於學生建構科學概念，提升科學學習成就（王錦銘， 2005；江淑瑩，2005）。 3. 對學生的科學態度有正面影響。學生在活動中表現出主動、積極、樂於參與等 正向態度（蘇秀玲，2004；潘怡吟，2002；洪正龍，2008；柯虹如，2005）。 4. 科學遊戲融入教學有助於提升學生的科學過程技能（王錦銘，2004；江淑瑩， 2005；張東瑋，2007 ）。 5. 科學遊戲有助於提升學生的創造力及問題解決能力（蔡宗信，2007；楊訪屏， 2004；蘇秀玲，2004；潘怡吟，2002）。 6. 科學遊戲教學的歷程，能促進教師在課程設計、教學策略應用、教學評量方式 及教師角色扮演上的專業成長（林堂麗，2003；張東瑋，2007；趙玉琳，2008； 陳淑娟，2007；蔡宗信，2007；黃冠毓，2007；楊訪屏，2004；林堂麗，2003）。
第三節
第三節
第三節
第三節
創造性問題解決
創造性問題解決
創造性問題解決
創造性問題解決（
（
（Creative problem solving
（
Creative problem solving
Creative problem solving
Creative problem solving，
，簡稱
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簡稱
簡稱
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CPS
CPS
CPS
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）
）
科學發展的過程可視為不斷進行科學問題解決的歷程（洪文東，2003
a
， 2006），創造性問題解決（CPS）是指將創造思考和問題解決兩領域合併的複雜 過程，屬於高階的認知心理活動，其所必須包含的思考運作包括：認知、記憶、 發散式思考、聚斂式思考和評鑑（Parnes et al，1977；洪文東，2006；張振松， 2001）亦即兒童從「問題的發現」到「問題的解決」過程中，能運用多種思考方 式、策略與方法，以尋找問題的解答。Parnes（1967）指出CPS模式是以一種有 系統的方法來研討問題。Howe（1997）指出它和一般解決問題的方法不同之處， 在於強調以多階段方式循序達到創意解決問題的目的，每一階段都使用了發散性 思考和聚斂性思考，且始於發散性思考，而後為聚斂性思考，可以用於群體也可 用於個人解題。一
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、創造性問題解決的起源與發展
創造性問題解決的起源與發展
創造性問題解決的起源與發展
創造性問題解決的起源與發展
「創造性問題解決」最早是由Osborn和Parnes在1950至60年代率先提出，它 是利用有系統的方式來解決問題，特別強調問題解決者在選擇與執行方案之前， 應盡量想出各種及多樣的方法，之後由 Treffinger 和 Isaksen 等人予以持續 發展(湯偉君、邱美虹，1999)。 在1940 年代之前，稱為是創造力培養的前歷史時代，當時創造力常被視為 是天生的，而非後天可以培養的。Wallas在1926年所提出的創造性成就行動模式 （準備期、醞釀期、閃現期、驗證期），影響了當時教育者的觀點（湯偉君，邱 美虹，1999）。 Osborn 和Crawford 在1948 年發展創造力提昇的計畫，這些計畫在1950 年 代日趨成熟，例如Osborn等人在美國水牛城創設了Creative Education
Foundation（CEF）和Creative problem-solving Institute（CPSI）等機構來 來研究創造力的培養，到1960年代「創造力可以培養」的觀念以漸為大家所接受。
Parnes所提出的 CPS模式，在提升創造力的訓練中被認為有相當好的效果， 之後並經過Parnes、Noller、Treffinger、Isaksen、Dorval 等人逐步的發展與 修改，而成為一套有效提升創造潛能與問題解決的方法（Christie & Kaminski, 2002；Schack, 1993）。
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、創造性問題解決的歷程與內涵
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創造性問題解決的歷程與內涵
創造性問題解決的歷程與內涵
創造性問題解決的歷程與內涵
綜括過去的研究，CPS模式的演進，大致可區分為六個時期（如表2-3-1）， 每一個時期皆有其主要的發展趨力與成果，分別說明如下（引自Isaksen & Treffinger, 2004；Treffinger& Isaksen，2006）：
․第一時期（1942~1967）： 此階段發展的動力，是希望對於創造歷程給予一個明確的定義，而其成果 產生了CPS的初步模式與激發點子的基本工具，諸如Osborn在1953年於「應用 想像力（Applied Imagination）」一書中，首先提出七階段的CPS歷程與腦力 激盪術的概念，並於1963 年再版的應用想像力書中，將原本的七個階段濃縮 為 發 現 事 實 （ Face-Finding ） 、 發 現 點 子 （ Idea-Finding ） 、 發 現 解 答 （Solution-Finding）等三個階段。 ․第二時期（1963~1988）： 此階段發展的主要目標，在於開發一套有效促進創造力的教學方案，而其 成果產生了許多創造性問題解決教學方案，其中以Parnes 等人在水牛城州立 大學運用五階段的CPS流程，進行為期兩年的創造性研究計畫（Creative Studies Project），最能有效提升創造思考能力。 ․第三時期（1981~1986）： 此階段模式發展的目標，在於呈現個人因素與情境差異對學習與運用CPS 的影響。1985 年Isaksen 和Treffinger 提出六階段的CPS模式，除了在問題 解決的第一個步驟增加發現挑戰（Mess-Finding）外，亦強調擴散思考與聚斂 思考在問題解決時的均衡運用，而在發現挑戰的過程中，個人對於問題的定位 （ Orientation）、對於情境的認知（Outlook）、成果的產出（Outcome）與 歷程的阻礙（Obstacles），以及解決問題的擁有權（Ownership）的差異，皆
會引發不同的問題解決。 ․第四時期（1987~1992）： 此階段模式的發展主要在回應教學現場的實務運用，而為了開發一套有 效 ， 且 適 合 於 各 種 教 學 情 境 推 廣 運 用 的 CPS 教 學 模 式 ， Isaksen 和 Treffinger(1987)進一步將六階段的模式，歸納成瞭解問題（包含發現困惑、 發現資料、發現問題）、產出點子（包含發現點子）與計劃行動（包含發現解 決方案、尋求接納）等三個主要成分。 ․第五時期（1990~1994）： 此階段模式的發展受認知科學與建構主義的影響。認知科學的許多研究發 現，問題解決歷程乃是因人而異的，例如專家與生手在問題解決思考歷程是不 同的；而建構主義亦強調個人在解決問題時，會有不同的建構方式，因此 Isaksen 和 Dorval在1993年將原本直線式的CPS流程，修改為較彈性的循環模 式，以供教學者彈性運用。 ․第六時期（1994~2000）： 第六時期的模式發展主要加入了兩個重要的主軸：在CPS的架構中，更有 效地整合任務評估與歷程規劃兩個面向；以及使用更自然的、友善的、詳細的 語言作說明。因此，Isaksen, Dorval 和Treffinger在2000年將CPS的三大成 分修改為瞭解挑戰（Understanding the Challenge）、產出點子（Generating Ideas）與準備行動（Preparing for Action），並於圖示中作更詳細的說明。 ․第6.1時期（2000~現在）：
Isaksen 等人亦將創造性問題解決模式中各流程的用詞做了些許的修 改，包括三大成分改為四成份，四成分包含瞭解挑戰（understanding the
新增加的計畫方法（planning your Approach）；八階段有建構機會（constructing
pportunities）、探索資料（exploring data）、架構問題（framing problems、產
生想法（genrating ideas）、發展解答（developing solutions）、建立接受（building
acceptance）及新增加的評估任務（appraising tasks）與設計過程（design process）
（引自 Treffinger、Isaksen & Dorval，2006）。
關於各時期的演進，研究者整理如下表2-3-1： 表2-3-1 CPS模式的演進 時 期 需 求 結 果 第 一 時 期 （1942~1967） 希望對於創造歷程給予 一個明確的定義 產生了CPS的初步模式和初級指導手冊與 激發點子的基本工具 第 二 時 期 （1963~1988） 開發一套有效促進創造 力的教學方案 產生了許多創造性問題解決教學方案及 創造性研究計畫。 第 三 時 期 （1981~1986） 呈現個人因素與情境差 異 對 學 習 與 運 用 CPS 的 影響 在問題解決的第一個步驟增加發現挑戰 （Mess-Finding）外，亦強調擴散思考與 聚斂思考在問題解決時的均衡運用。 第 四 時 期 （1987~1992） 回 應 CPS 教 學 現 場 的 實 務運用，包括不同情境 的背景、複雜的創造性 機會和挑戰 將六階段的模式，歸納成瞭解問題（包含 發現挑戰、發現資料、發現問題）、產出 點子（包含發現點子）與計劃行動（包含 發現解決方案、尋求接納）等三個主要成 分。 第 五 時 期 （1990~1994） 受認知科學與建構主義 的影響 將原本直線式的CPS流程，修改為較彈性 的循環模式，以供教學者彈性運用。 第 六 時 期 （1994~2000） 在CPS的架構中，更有效 地整合任務評估與歷程 規劃兩個面向。 將CPS的三大成分修改為瞭解挑戰、產出 點子與準備行動，並於圖示中作更詳細的 說明。
第 6.1 時 期 （2000到現在） 提高後設認知在CPS 的 重要性。 將CPS三大成分改為四成份，四成分：瞭 解挑戰、激發點子、準備行動、計畫方法。 八階段：建構機會、探索資料、架構問題、 產生想法、發展解答、建立接受、設計流 程、評估任務
資料來源：（整理自湯偉君、邱美虹，1999 ; Isaksen & Treffinger, 2004； Treffinger & Isaksen，2006）
創造性問題解決自Osborn和Parnes在1950至60年代提出以來，歷經六個時期 的演進，雖然目前已呈現出系統化的教學架構，然而，每個階段的創造性問題解 決模式仍具有其時代的特色與差異，以下就各時期最具代表性的模式內涵加以說 明
（一）Osborn創造過程七階段
1953年Osborn在其著作「應用想像力（Applied Imagination）」 一書中提 出創造性的七個階段，分別為：1.問題說明（orientation）：提出問題所在（Pointing up the problem）。 2.準備（preparation）：獲取相關的資料（Gathering pertinent data）。 3.分析（analysis）：對相關題材進行分類（Breaking down the relevant material）。 4.假說（hypothesis）：想像可選擇的方案（Pilling up alternatives by way of
ideas）。
5.醞釀（incubation）：放鬆以引發解釋（Letting up to invite illumination）。 6.綜合（synthesis）：將相關的部分作結合（Putting the pieces together）。 7.驗證（verification）：評價產出的想法（Judging the resultant ideas）。
困 惑 發現事實 發現問題 發現點子 發現解答 尋求接納 問 題 敏 感 度 計 劃 新 挑 戰 行 動
圖 2-3-1 Osborn-Parnes 五階段 CPS 模式（Isaksen & Treffinger ,2004））））
（二）Osborn-Parnes 五階段CPS模式
1966年 Parnes和同事延續CPS的研究，發展出CPS創造性問題解決線性五階段 模式：發現事實（Fact-finding，FF）、發現問題（Problem-finding，PF）、 發現點子（Idea-finding，IF）、發現解答（Solution-finding，PF）尋求接受 （Acceptance-finding，Af），這五階段一般稱為Osborn-Parnes 的CPS，此模 式首次將CPS用圖示呈現如下圖2-3-1（三）Isaksen和Treffinger六階段CPS模式
1985年 Treffinger進一步修改CPS為六階段模式（如下圖 2-3-2），因為 Treffinger等人認為Osborn-Parnes 的五階段CPS只著重於擴散性思考的訓練， 未能兼具擴散性思考及聚斂性思考，此階段強調擴散思考與聚斂思考在問題解決 過程中的均衡運用。其主要修改包括新增第一步驟「發驗挑戰」（Mess-finding）， 並且將「發現事實」（Fact-finding）修改為「發現資料」（Data-finding）其 主要的主張是：有效的問題解決，不僅要考量簡單的事實，更應該獲取解題過程 中所需使用的相關資料，才能順利的解決問題，此階段的圖示模式也由原來水平 模式改以垂直模式取代，如下圖2-3-2：擴散思考 聚斂思考 新挑戰 New Challenges 整理、分析與歸納重要 的資料 決定一種挑戰，並建立 一般性的問題解決目標 選擇一特定問題並具體 且明確的陳述問題 選出最有可能解決問題的 構想 選擇一些標準評估解決問 題的構想 找到最適當的構想，擬定 計畫並加以執行 考量執行過程中可能的 助力與阻力 找出各種評估構想 的標準與方法 列出問題之所有可能 的解決構想 從已知的資料發現 所有可能的問題 收集不同的資料了解 事實的情境 從生活經驗與情境中尋找 各種問題解決的機會 聚斂面 Convergent Phase 擴散面 Divergent Phase 問題敏感性 Problem Sensitivity 發現挑戰(MF) 發現資料(DF) 發現問題(PF) 發現點子(IF) 發現解答(SF) 尋求接納(AF) 圖2-3-2 Isaksen 和Treffinger（2004） 六階段CPS模式
自從Isaksen 和Treffinger 六階段CPS 模式提出後，許多的學者紛紛將其 運用於各種情境的教學研究，而從這些研究的發現可歸納出下列結論： 1.創造性問題解決可以用不同的方式運用於各種的情境下。亦即，創造性問題解 決模式是實用的。 2.關於人們如何運用創造性問題解決模式提升他們的效能，以符合他們面對不同 的群體、任務與情境時的需要，仍有許多無法回答的問題。換言之，創造性問 題解決模式可以修改的更好且用多元的方式呈現。 3.創造性問題解決模式被有效的運用於許多因素交互作用的動態歷程，包括個 人、成果、氣氛與方法的作用。簡言之，創造性問題解決模式是一種適合以不 同型態加以運用的工具。 4.針對特定任務的需要，人們會選擇創造性問題解決模式中部分的過程幫助他們 自然的解決問題。換言之，人們喜歡以自然、方便的方式運用創造性問題解決 模式。 5.一般的人將創造性問題解決模式運用於澄清對問題的瞭解、產出點子以及計劃 行動。簡言之，人們通常選擇使用部分創造性問題解決的歷程以符合他們的需 要。
（四）Isaksen和Treffinger三成份六階段CPS模式
1987年Isaksen和Treffinger發現在真實情境中，人們並不會依序使用這六 階段，而是會自然的將這六階段組合，為了讓CPS更符合實際應用情形，將CPS六 階段模式歸納為三大問題解決的成分：一、瞭解問題（發現挑戰；發現資料；發 現問題）二、產生構想（發現點子）三、計劃行動（發現解答；尋求接納），其 主要模式如下圖2-3-3。擴散：考量執行過程中可能的助力與阻力 聚斂：找到最適當的構想，擬定計畫並加以執行 擴散：找出各種評估構想的標準與方法 聚斂：選擇一些標準評估解決問題的構想 擴散：列出問題之所有可能的解決構想 聚斂：選出最有可能解決問題的構想 擴散：從已知的資料發現所有可能的問題 聚斂：選擇一個特定問題並具體且明確的陳述問題 擴散：收集不同的資料了解事實的情境 聚斂：整理、分析與歸納重要的資料 擴散：從生活經驗與情境中尋找各種問題解決的機會 聚斂：決定一種挑戰，並建立一般性的問題解決目標 發現挑戰(MF) 發現資料(DF) 發現問題(PF) 發現點子(IF) 發現解答(SF) 尋求接納(AF) 成分一：瞭解問題 成分二：產出點子 成分三：計劃行動 圖 2-3-3 Isaksen 和 Treffinger（2004） 三成份六階段 CPS 模式
圖2-3-4 Isaksen & Treffinger （2004）））） 三成分彈性循環模式 產出點子 計劃行動 瞭解問題
（五）Isaksen和Dorval三成份彈性循環模式
受認知科學研究發現與建構主義的影響，1993年Isaksen和Dorval將先前使用 線型流程表示的CPS模式，改用幾何圖形彈性循環的架構表示，如下圖2-3-4 所 示，此模式包含前述瞭解問題、產生構想與計劃行動三個區塊，但區塊之間是以 虛點連結，代表其流程是可以彈性調整的其流程是可以彈性調整的，各區塊內的 空白方塊更可依個人、任務與情境的不同，選擇所需的步驟。架構問題 產出點子 建構機會 探究資料 建立接受 發展解答 設計流程 評估任務 瞭解挑戰 產出點子 準備行動
規劃方法
圖2-3-5 Isaksen & Treffinger（2004）CPS系統化架構模式
（六）Isaksen、Dorval和Treffinger CPS系統化架構模式模式
Isaksen、Dorval和Treffinger（2000）將CPS修改為一個系統化的創造性問 題解決架構（如下圖2-3-5），並且將CPS各流程用詞做些許修改，三大成分改為 瞭解挑戰（understanding the challenge）、產出點子（generating idesa） 與準備行動（preparing for action）。瞭解挑戰又細分為建構機會、探究資料、 架構問題；準備行動分為發展解答與建立接受。。圖2-3-5所示與1993 年版本（圖
2-3-4）類似，但與之比較起來，更強調創造性問題解決模式是為了特定任務而存
在，且在執行過程中更重要的是能時時評估任務及計劃之可行性。
（七）Isaksen、Dorval 和Treffunger CPS v6.1TM 架構模式
為了讓創造性問題解決模式使用更加流通與清楚，Isaksen 等人亦將創造性 問題解決模式中各流程的用詞做了些許的修改，包括三大成分改為四成份，四成 分包含瞭解挑戰（understanding the Challeng）、激發點子（generating idea）、準 備行動（preparing for action）及計劃方法（planning your Approach）；八階段有 建構機會（constructing opportunities）、探索資料（exploring data）、架構問題（framing
problems）、激發點子（genrating ideas）、發展解答（developing solutions）、建
立接受（building acceptance）及評估任務（appraising tasks）與設計過程（design
process）。在過程中也強調擴散及聚斂思考，擴散思考為產生許多新的、不常見
的想法，聚斂思考在於聚焦於確認和選擇想法（Treffinger & Isaksen，2006）。
設計過程 評估 任務 激發 點子 建構 機會 探索 資料 架構 問題 發展 解答 建立 接受 計劃方法 激發點子 瞭解挑戰 準備行動 圖 2-3-6 2000 年創造性問題解決模式版本 6.1TM （Treffinger & Isaksen ,2006）
綜合以上各時期CPS模式發展與修正方向，可發現各階段的關係原先只有文 字描述，而後發展出水平、垂直的模式，最後形成循環模式。各階段數量及名稱 的改變，也從五階段到六階段，再到四成份八階段的改進。根據許順欽（2003） 及湯偉君、邱美虹（1999）的說法，CPS階段式的解題模式，最大特色是在解題 過程中，每一個階段都以發散性思考即「創造思考」為開端，藉著多樣化、獨特 的想法尋找問題的解答，目的是避免遺漏任何可能的答案，之後再為聚斂性思考 即「批判思考」，批判思考過程中，個體會篩選、支持和選擇原有想法，目的是 為了從諸多可能的解答中，找到最佳的答案。 Howe（1997）對CPS模式特色提出看法： （一）利用多階段方式順序達到創意解決問題的目的。 （二）每個階段都使用發散式思考和聚斂式思考。 （三）每一個階段都始於發散式思考，而後為聚斂性思考，後者用來評價、釐清、 並聚焦於前者生成的結果，並為下一階段思考的內容作準備。 （四）可用於群體及個人的解題。 （五）可以使用其中一部分階段即可。 （六）各階段未必按照一定順序來使用。 （七）各步驟未必是一種線性模式呈現而可以交互螺旋出現。 本研究即是以第四時期Isaksen和Treffinger在1987所提出三成份六階段 CPS模式作為融入科學遊戲設計教學之依據，其六階段除了能清楚表達創造性問 題的歷程外，三成份的區隔，更能強化各階段的順序，以符合人們解題的程序。 研究者採用第四時期的創造性問題解決模式，這六個階段的具體步驟如下（引自 湯偉君和邱美虹，1999）：
成份一：瞭解問題（Understanding the problem） （一） 發現挑戰（Mess-Finding，MF）
（二） 發現資料（Data-Finding，DF） 收集大量資料，從許多不同觀點、印象、感覺去考量情境，資料來源要廣 且多元。此時可採用5W1H（who，which、when、where、why、how）來找 出相關的事實資料，最後將資料加以定義、分析歸納，找出潛在問題。 （三）發現問題（Problem-Finding，PF） 思考許多可能的問題，激盪出各種可能的問題、次問題，設法釐清問題， 並從中找出關鍵性的問題，最後能明確陳述問題的所在。 成分二：產生構想（Generation of idea） （四）發現點子（Idea-Finding，IF） 針對前一階段的問題，探求可能的構想或對策，方法越多越好，對問題陳 列出很多可能性的構想並加以列表。此時可運用如下所列的創意思考教學 對策： 1.擴散性思考策略：例如腦力激盪術（brainstorming）、分合法（synectics method）、 聯想技術（association technique）…等。
2.聚斂性的思考策略：屬性列舉法、型態分析法、目錄檢查法、檢核表技 術、六W檢討法、分類法…等。 成份三：計劃行動（Planning of action） （五）發現解答（Solution-Finding，SF） 列出評量的標準來評估各種意見，並對每一個想法進行系統分析，客觀的 運用評估準則於每一個可能選擇的解決方法，根據評估準則選擇解決的方 法。 （六）尋求接納（Acceptance-Finding，AF） 接受所決定的方法，發展出行動計畫，集中思考如何有效的實施，再擬定 一個可行的計畫。
