貳、研究目的

第一章 緒論

第一節 研究動機與目的

壹、研究動機

機械力學雖然重要，高職學生在機械力學的學習成就與學習態度 卻普遍低落(林誠祥，2002)，為了趕教學進度，因此教學方式大多採灌 輸式講述教學法，學生缺乏思考的機會與能力，而教材幾十年來也是 大同小異、未做修改與創新。根據研究者(2004)對國立三重商工製圖科 79 位高三學生的調查顯示：所有機械專業科目中，有高達 32 位同學 認為機械力學是最難的科目，而認為機械材料學習困難的有 21 人、機 械原理 20 人、機械製造 6 人。此統計數字可能會因各科目授課教師教 學方法與技巧而異，但仍然可以看出機械力學確實是讓學生頭痛的科 目。而就機械力學單科的教材難易度調查中，更有高達 74 位同學認為 其教材內容偏難不易理解。

高職學生機械力學的學習困境，多少也反映了台灣科學技術教育 的現況，根據研究顯示：目前台灣科學知識為主的科學教育，教師大 多採用傳統講述式教學法，學生以填鴨式的方式學習，在不具任何學 習意義的情況下，學生不喜歡科學、缺乏學習遷移能力、缺乏解決問 題的能力，也無法將所學應用於生活上。因此如何幫助學生對抽象的 科學知識進行理解、進行有意義的學習，相信是所有科學教育工作者 努力以赴的目標。

長久以來，通常將學生學習物理(力學)成效不佳的原因，歸咎於學 生邏輯推理太差，似乎只有程度較好、邏輯性較強的學生才有辦法學 好物理(力學)，Nersersian 與 Chi 認為科學教育之困難在於學生需要獲

得難理解的抽象概念；例如建築設計中的樑可表徵為一個框架，它具 有墩距、負載、支撐和最大彎曲應力(屠名正譯，2003)。Gunstone &

White(1981)也指出物理科學在教學上的困難：是由於物理概念常與人 類憑直覺、知覺與想像所得的概念相反，因此物理科學的教學不只要 讓學生學得正確的概念，還要使學生放棄不正確的概念。

如何以淺顯易懂的觀念引導學生學習正確的物理(力學)概念呢，由 狄波諾水平思考法(lateral thinking)相關的理念可以提供解答，水平思 考法是狄波諾 (Edward de Bono)在 1967 年所提出的。狄波諾出生於馬 爾他島，擁有牛津大學及劍橋大學博士學位，狄波諾被認為是指導思 考的權威，目前主持世界上最大的思考教導課程計畫，並獲得許多國 家採用。

狄波諾認為所有的思維都是感知與邏輯的結合，而水平思考在感 知與創意的開發上必然是不可少的；水平思考法的最主要目的就在於 產生新的觀念、新的想法。水平思考並不是用來取代垂直收斂式思考，

而是用來彌補垂直式邏輯思考的缺點(狄波諾，1971)。

以水平思考的角度來看教與學的問題往往更具反省與批判性，比 如學生學習成效不彰的問題若以水平思考來看，首先要檢討、改變的 或許不是學生，而是老師！因為老師不應該是個視教科書為聖經的教 書匠，也不應該是個視學生學習不佳為當然爾的教育工作者，老師的 角色應誠如 Labinowicz 所言：教學不僅僅是講述，學習是從認識到有 問題(不平衡)開始的；教師的作用不是一個傳遞信息的人，而是學生與 教材相互作用的促進者，教師的任務是了解、組織、調整和創造教材(杭 生譯，1987)；或國內學者歐用生、楊慧文所言的：「教師不僅是一位 佈達者，更要是一位學習者，課程設計者及行動研究者」。

主張「發現式學習」的 Bruner 相信：「任何概念、任何問題、任 何知識，都可以某一種形式呈現，使得任何一位特定的學習者都能夠 理解它」，而成功的學習也將創造出一個更好、更快樂、更有勇氣、更

敏感以及更誠實的人類(邱上真，2003)。成功學習的必要條件之一，是 教學者能將任何的知識概念以「淺顯易懂的形式呈現」，因此本論文嘗 試融合認知心理學、皮亞傑認知發展理論及水平思考法，以創新的水 平思考創意教學法，對高職機械力學進行實驗教學研究，研究者相信 此教學法，或許可以突破長久以來物理(力學)概念教學不易理解的困 境。

貳、研究目的

本研究旨在探討認知心理學及水平思考法應用於高職機械力學教 學上，對學生學習態度與成就之影響，並根據研究結果與發現，提出 具體建議，以作為改善高職機械力學教學法之參考，故本研究的主要 目的為：

一、 探討教師採用水平思考創意教學法對學生機械力學學習成就 之影響。

二、 探討教師採用水平思考創意教學法對學生創造思考能力之影 響。

三、 探討水平思考創意教學法對不同學業成就學生機械力學學習 成就之影響。

四、 探討水平思考創意教學法對不同學業成就學生創造思考能力 之影響。

五、 探討教師採用水平思考創意教學法對學生機械力學學習態度 之影響。

第二節 研究問題與假設

本研究以教學法為自變項、學習成就為依變項，並探討自變項與 依變項間的關係，茲根據研究目的，將本研究的研究問題與假設提列 如下：

壹、研究問題

一、 實施水平思考創意教學法的實驗組學生，其機械力學學習成 就是否優於實施傳統教學的控制組學生?

二、 實施水平思考創意教學法的實驗組學生，其創造思考能力是 否優於實施傳統教學的控制組學生?

三、 實施水平思考創意教學法後，其機械力學學習成就，是否其 本身學業成就高低而有所不同？

四、 實施水平思考創意教學法後，其創造思考能力，是否因學業 成就高低而有所不同？

五、 實施水平思考創意教學法的實驗組學生，其機械力學學習態 度是否優於實施傳統教學的控制組學生?

貳、研究假設

一、 實施水平思考創意教學法的實驗組學生，其機械力學學習成 就分數，排除前測影響，顯著優於實施傳統教學的控制組學 生。

二、 實施水平思考創意教學法的實驗組學生，其圖形創造思考能 力分數，排除前測影響，顯著優於實施傳統教學的控制組學 生。

三、 實施水平思考創意教學法的實驗組學生，其語文創造思考能 力分數，排除前測影響，顯著優於實施傳統教學的控制組學 生。

四、 實施水平思考創意教學法的高學業成就學生，排除前測影

響，其機械力學學習成就分數，顯著優於低學業成就學生。

五、 實施水平思考創意教學法的高學業成就學生，其圖形創造思 考能力，排除前測影響，顯著優於低學業成就學生。

六、 實施水平思考創意教學法的高學業成就學生，其語文創造思 考能力，排除前測影響，顯著優於低學業成就學生。

七、 實施水平思考創意教學法的實驗組學生，其機械力學學習態 度，顯著優於實施傳統教學的控制組學生。

第三節 研究範圍與限制

壹、研究範圍

一、 本研究僅以九十四學年度國立三重商工製圖科二年級兩班為實 驗教學研究對象，採準實驗設計；針對實驗組進行水平思考創 意教學法實驗教學，比較實驗組與控制組學習成效，研究結果 若推論至研究對象以外之母群將有所限制。

二、 本研究所採取之教學方案是針對高職機械類科之機械力學課程 為範圍，以水平思考創意教學法實施教學，因此，其他課程與 教學方法將不在此研究範圍。

貳、研究限制

一、 從相關文獻當中得知，影響學生學習成效之因素甚廣，本研究 僅針對教師之教學方法做探討。

二、 本研究限於原班級建制及人數的限制，無法進行完全隨機化真 實驗設計，僅採用準實驗設計來進行實驗。

第四節 名詞釋義

茲將本研究涉及的重要名詞定義如下：

壹、水平思考法

有別於傳統垂直收斂式思考模式，1967 年狄波諾提出了水平思考 法(Lateral thinking)這個名詞。假如一個問題有很多種「可能」的答案，

思考這些答案時我們不問對錯，只問哪一個答得最妙、最幽默、最有 創意，這種思考法求解思路是從各個問題本身向四周水平發散，各自 指向不同的答案。其目的就在於產生新的觀念、新的見解。

貳、水平思考創意教學法

水平思考創意教學法乃依據認知心理學及水平思考法的理論基 礎，進行物理創意教學活動，設計出具有創意、新奇、簡單與求證性 的教材與教法，以提升學習成效之教學模式。水平思考創意教學法包 含了下面幾項重要的概念原則：邏輯不是學習的全部，感知和邏輯一 樣重要、以水平思考創意概念教學模型講解概念知識，進行有意義的 教學活動、利用認知心理學問題解決方法幫助學生學習。其中水平思 考創意概念教學模型是由水平思考模型轉化而來的，主要是利用學生 既有感知，設計一個可以引起學習動機、確保同化學習的誘因，學生 藉此誘因反思所轉化的洞見，促成個體基模主動進行調整的過程，並 完成有意義的概念教學活動。水平思考創意教學法之教學模式類似創 造思考教學之演繹模式(deductive models)，這是一種以教師為中心、

以教師說明知識概念並結合學生思考、回饋和練習的模式。

參、機械力學

力學可以用來設計飛機、火箭、太空船，也可用來計算橋樑的負 荷量，科學家運用力學研究原子的運動，而天文學家則運用其原理推 斷行星與恆星的移動，這對能否成功發射人造衛星及太空梭非常重 要。力學其實就是物理的一部份，它是研究物體運動及受力狀態的科 學，其研究的目的在於將物體受力作用及運動之原理，應用於解析各 種工程的問題。因機械類科學生探討的內容偏重於機械工程方面，故 稱為機械力學(陳宏州，1999)。

主 道

洞見 =調整

誘因=利用感知 來同化

Po

跳脫=引 起動 機

圖 1-1 水平思考創意概念教學模型

肆、學習態度(learning attitudes)

學習態度包括對學校、學科、老師、同學及自己的態度(吳武典，

1971)。學習者對學習情境喜愛或厭惡的程度，將影響其學習動機和學 習效率，不同的學習態度也會影響學生的學習成果。量表之評分採用 Likert 五點量尺計分，得分愈高者，其代表的學習態度也就愈好。本研 究的學習態度是指在學習反應問卷之得分平均數，以顯示學生對水平 思考創意教學法的滿意程度。

伍、學習成就

學生的學習成就係指，學生在教學過程有關學科學習認知表現結 果而言，換句話說，學習成就係指學生在學科單元或成就測驗分數的 高低，本研究的學習成就是指機械力學科目的學習成就測驗，而測驗 分數愈高代表學習成就就越高。

陸、創造思考能力

創造思考能力就是產生同時具備新穎和有價值的想法或產品(李 乙明、李淑貞譯，2005)。本研究所稱之創造思考能力係指學生在拓弄 思創造思考測驗及吳靜吉新編創造思考測驗所得之分數。