淺談科技創意競賽對生活科技教師教學影響─以高雄市生活科技創意競賽為例
蔡宗憲
國立高雄師範大學工業科技教育研究所研究生
totosky1974@yahoo.com.tw
二十一世紀是劇變的的時代,資訊科技迅速發展與流通,社會多元化的腳步也越來越快,人類正面臨「第三次產業革命」-一個以「腦力」決勝負的「知識經濟時代」(教育部, 2001)。現行生活科技課程的名稱,始於民國八十四年修訂國民中學課程標準,將課程理念改為以「科技」為核心,且將科目名稱由「工藝」改為「生活科技」。有別於工藝課程,生活科技主要強調啟迪學生對近代工業文明之瞭解、工業社會的適應、創作觀念的培養以及工作世界的試探(李隆盛,1996)。生活科技的教學就是要引導學生從動手做開始,進而到心智陶冶,培養學生具備設計與問題解決、創造與批判思考的能力,讓學生能具有創意思考並且改善生活品質的能力(林人龍,2003)。生活科技課程目標則著重培養學生日常生活所需之科技素養,並增進其問題解決的基本能力(教育部,1994)。隨即在民國九十年推動國民中小學九年一貫課程,其和以往課程的差異在於更重視:(1)規範鬆綁;(2)課程銜接;(3)領域統整;(4)議題融入;(5)學校本位;(6)協同教學;(7)基本能力;(8)本土國際;和(9)國際課程(教育部,2000)。此時將以往分科的「理化」、「生物」、「地球科學」及「生活科技」合併為「自然與生活科技」學習領域。生活科技在「自然與生活科技」領域中,和所謂的「自然」學科採統整方式並行,彼此之間相互連繫。
在與「自然」學科的統整理想架構下來其自然與生活科技的課程內涵中,首先希望藉由學習自然界的科學事實與瞭解事物的原理定律,再藉由生活科技的實作課程融會貫通所學得的科學知識,最終達到相輔相成的成效;然而實際走訪教育前線以及在教學現場的觀察發現,生活科技課程普遍遭受誤解、受到升學主要考科的借課、學校本身的不重視、面臨配課的邊緣化,實已到了岌岌可危之境。
賴志樫(1996)在中學工藝教育期刊發表專題論述中亦指出「造成國民中學工藝教學不正常現象的因素包括知覺、法規、行政、師資四大方面,其中知覺因素方面,主要來自家長的誤解、行政人員的誤解、學生的誤解、教師的誤解等,誤解工藝科僅是單純學手工藝;誤解工藝科教學會擠壓、削弱升學競爭力;由於工藝科並非聯考科目;誤解工藝科只重技藝訓練」。且依據上官百祥(2005)與鍾汪宏(2004)之研究發現,實施九年一貫課程改革之後,基於師資、學校規模、城鄉差異等現實因素考量,有些學校採原有分科方式,有些則要求教師負責任教所有或部分領域課程。而採合科的學校,多由自然領域教師上課,由於並未具備生活科技專業,只能簡介教材內容,甚至決定不實施生活科技課程。
李隆盛(2004)在日本產業技術教育學會技術教育分科會第九回研究會中提出呼籲目前國中課程安排方式,通常配置每週四節給自然與生活科技學習領域。部分學校將四節全部配給「自然」學科教師任教,有些學校則是「自然」學科教師配課三節,剩餘一節分配給生活科技教師任教。然而配課生活科技的「自然」學科教師,往往將期課程窄化為應用科學,甚至完全忽略該章節,顯示生活科技仍未受到應有的重視。再者王淑慧(2006)的研究調查發現,93年度高雄市國中有24.8%的生活科技教師未任教生活科技課程,已佔四分之一比例,顯示每四位生活科技教師中即有一位未擔任生活科技之教學,更凸顯有很多的生活科技師資未能專才專用之情況。
現今任教國中生活科技課程的教師中,許多是由先前的工藝科教師直接轉任,有些教師在教學內容上並未與時並進,不是沿襲舊有傳統工藝課程的思維,照自己的方式詮釋新的課程內容;或是對生活科技的概念有所誤解,用「知識講授」取代「動手實作」的課程內涵。更因實際授課時數的減少,對於生活科技強調的「問題解決」教學活動缺乏完整的訓練模式。於是在任課教師本身對生活科技定位都無法確立的狀況下,自然也很難獲得外界及其他領域相對的尊重及肯定。更可怕者,有些學校於生活科技教師退休後,不再聘任新生活科技教師,而將缺額開給「自然」學科教師。造成生活科技師資的凋零。而目前九年一貫的自然與生活科技領域中,生活科技課程一直是無法受到重視,這是身為科技教育人員必須要重視的事情,因此若能透過競賽的活動推廣,勢必可以提升學生及教師對科技的認識和興趣(林育沖,2005)。
有鑑於此,高雄市政府教育局委託高雄市立大仁國中持續辦理生活科技創意競賽,希望藉由全市的競賽活動,使自然與生活科技領域的教學得以正常化,也讓學生在科學知識與科技應用兩方面能均衡學習。
本節第一部份先探討「科技教育的內涵」,第二部份論述「我國科技教育的特質」,最後再對本章節內容加以總結。
首先以學者觀點探討「科技教育的內涵」,科技教育著名學者Hacker 及 Barden (1987)所提出有關「科技」一詞之定義:
(一)科技是改變資源以滿足人類需求的知識之總和。
(二)科技是人類生存的一種策略。
(三)科技是人們控制和改變自然環境的手段和方法。
(四)科技是一種理論 (如科學) 的實際應用。
(五)科技是知識的應用和應用性的知識。
(六)科技是社會變遷的主要動力。
(七)科技是人類適應環境的主要工具。
(八)科技是運用科學、材料和人力資源,以達成人類期求目標的歷程。
(九)科技是運用我們的知識、工具、和技能以解決實際問題並擴展人類的能力。
(十)科技是人們運用工具、資源、和程序來解決問題或擴展他們的能力。
由此可以發現科技實乃人類為求生存,利用工具技術以改變資源及控制環境的方式,用來滿足人類需求及適應環境,進而促成社會的變遷。所以,科技絕不是僅有少數人才懂使用的東西,而是所有人類用以解決問題、謀求生存的一種本能(蔡勝安,2008)。
Hales與Snyder(1980)將科技視為:人類致力於創造與使用工具、技術(techniques)、資源、與體系,來管理人造的及自然的環境,以達成延伸人的潛能之功能,以及前述種種與個體、社會、及文明過程產生關連的知識與學科。國際科技教育學會( International Technology Education Association,簡稱ITEA)將科技定義為「有行動的創新」(humaninnovation in action),並且認為科技的學習應包含:開放架構、針對問題加以解決的活動,配合認知、操作和情意方面的學習策略,模式上,則透過個人和團隊來解決問題(ITEA,2000)。
科技是人們控制和改變自然環境的手段和方法,也是人類適應環境的主要工具(Hacker, M. & Barden, R.,1987)。自從遠古人類發展出類似科技的活動以來,人們就開始懂得利用自然界的各種資源以滿足本身的需求。換言之,科技與生活是相關連的,是生活的實踐,是解決問題的歷程。既然科技是一種問題解決的歷程,科技教學也就理所當然是以問題解決為教學的主要對象(朱耀明,2004)。
科技教育的目標係培養學子瞭解科技、使用科技與評價科技的基本素養,讓學子在成長的過程中,充實科技社會的生活知能,成年後能共同促進科技社會的發展(江文鉅,2010)。因此科技教育的內涵必須與時並進,配合社會快速的發展,並時時檢討與改進,已達國家全人教育的訴求。
美國ITEA(1985)認為科技教育應協助個人:
(一)瞭解並體會科技的重要性。
(二)安全且有效的運用工具、材料、程序,及技術概念。
(三)發掘及發展個人的天賦。
(四)運用解決問題的技巧。
(五)能應用其他學科所學。
(六)發揮創造能力。
(七)探討影響未來的因素。
(八)適應不斷變遷的環境。
(九)成為明智的消費者。
(十)做出適當的生計選擇。
我國科技教育學者李隆盛(1996)彙整出科技教育的九項特性,包含角色、重點、特色、目標、教學、思考方法、教師角色、學生角色以及安全,內容如表1所示。
表1 科技教育的特性
特色 |
說明 |
角色 |
普通教育的一環,和科學教育、數學教育、人文教育、社會教育等都是親密夥伴 |
重點 |
強調各種科技系統(製造、營建、運輸、傳播等)及其對社會文化的影響,並透過技術性方法、手段的教學,使學生加深對科技概念的了解 |
特色 |
注重透過活動導向的研習,使學生了解科技的方法也了解科技的原理 |
目標 |
協助所有學生成為具有科技素養的人 |
教學 |
透過個別和分組的學習活動,鼓勵學生成為問題解決者、彈性思考者和團隊合作者 |
思考方法 |
鼓勵先發散思考再聚斂思考 |
教師角色 |
學生學習的促進者和學習環境的管理者,而非標準答案的提供者 |
學生角色 |
教學活動的創意和主動參與者 |
安全 |
重視科技教室的安全,師生一起發展和遵守安全守則 |
資料來源:李隆盛(1996)。
此外美國 ITEA(2000)也提出二十條科技教育的標準,這二十條,包含了科技的本質、科技與社會、設計、面對科技世界應有能力、及設計的世界等五項重要科技素養。內容如表2所示。
表2 美國ITEA「科技素養的標準」中的內涵
內涵 |
標準內容 |
科技的本質 (The Nature of Technology) |
1.對科技的特徵與領域之瞭解。 2.對科技的核心概念之瞭解。 3.對科技與其他領域的關係與連結之瞭解。 |
科技與社會 (Technology and Society) |
4.文化、社會、經濟與政治對科技的影響。 5.科技在環境上的影響。 6.社會在科技發展與使用所扮演的角色。 7.科技在歷史上的影響。 |
設計 (Design) |
8.瞭解設計的本意。 9.工程設計之認識。 10.瞭解解決問題、研究和發展、發明和創新、與實驗,在問題解決中所扮演的角色 |
面對科技世界應有能力 (Abilities for a Technological World) |
11.實施設計的程序之能力 12.使用和維修科技產品與系統的能力。 13.確定產品和系統的衝擊實施之能力。 |
設計的世界 (The Designed World) |
14.對醫藥科技之認識,並可對其選擇與使用。 15.對農業及相關的生化科技之認識,並可對其選擇與使用。 16.對能源與動力科技之認識,並可對其選擇與使用。 17.對資訊與傳播科技之認識,並可對其選擇與使用。 18.對運輸科技之認識,並可對其選擇與使用。 19.對製造科技之認識,並可對其選擇與使用。 20.對營建科技之認識,並可對其選擇與使用。 |
資料來源:ITEA, 2000
以上可知科技教育強調的是科技素養的培養,而科技素養是一種能力而非某一類學門的專業知識或技能。科技教育的教學可以因應時代的變化作出最適時的改變,並希望透過有系統、有組織的學習,獲得足夠的科技知識與科技能力,使人能夠適應並規劃當代和未來社會的生活。
我國的科技教育課程發展與美國的科技教育課程發展較為相似。美國的科技教育,係從1980年由工藝教育開始轉型,發展至今,科技的領域已涵蓋了:製造科技、營建科技、醫療科技、農業生產與生物科技、能源科技、資訊與傳播科技、運輸與交通科技等等多種。而美國科技教育界扮演重要角色的ITEA於2010年正式更名為國際科技與工程教育工作者協會(ITEEA)(江文鉅,2010)。該學會的研發重點著重在科技、創新、設計、與工程。在該學會網頁中指出,科技教育是利用數學、科學及科技原理的問題導向學習(張玉山,2010)。可見科技教育的發展,已往統整科技、科學及數學等領域方向發展。
我國的工藝(生活科技)的課程從早期「勞作階段」演變到工藝課程的「工藝階段」,直至民國七十二年,教育部著手修訂中學課程標準。民國八十四年國民中學課程修訂將「家政」與「生活科技」合併為「家政與生活科技」。生活科技課程以「生涯教育」及「群集課程」的理念進行,將教材內容統整為生活與科技、資訊與傳播、營建與製造、能源與運輸四大領域,並明定教學活動設計,應以解決問題策略為中心,並透過模組化或單元化的活動設計整合教學項目,讓教學有系統性、連續性(洪國峰,2010)。民國八十九年教育部公佈國民中小學九年一貫課程暫行綱要,正式將生活科技與自然科學統整為「自然與生活科技領域」,在該統整領域裡的基本理念提到,自然與生活科技的學習應以探究及實作的方式來進行,強調手腦並用、活動導向、設計與製作兼顧、知能與態度並重,教學活動的安排以學生為中心,培養其科技素養和解決問題的能力。
在九年一貫課程實施之前,生活科技的教學還是根據教育部於民國八十四年頒佈之「國民中學生活科技課程標準」,課程目標分述如下(教育部,1994):
(一)瞭解科技的意義、演進、範疇、重要性,及其對人類生活和社會文化的影響。
(二)能運用基本工具、設備、材料、產品以及其相關的程序和方法。
(三)認識各種科技有關的職業和教育訓練領域,並發現本身在 科技方面的興趣、性向與才能。
(四)增進在科技社會中生活調適、價值判斷、問題解決和創意思考的基本能力,及勤勞、合作、愛群和服務的積極態度。
從上述可以發現生活科技教育明顯以科技素養的培養為其教學目標,相較於以前工藝階段的課程,當時的生活科技課程強調:
(一)強調社會中生活的調適。
(二)強調問題解決、創造性思考等基本能力培養。
(三)更能運用現代科技產物。
(四)更強調科際整合。(李隆盛,1996)
2003年出版的「國民中小學九年一貫課程綱要-自然與生活科技學習領域」中,生活科技的目的在協助學生察覺和試探科技,以培養具備科技素養,善用各種科技,奠定未來進一步研習科技知能的基礎(教育部,2003)。其課程目標及基本能力敘述如下。
(一)課程目標
依據教育部(2003)國民中小學九年一貫課程綱要中,自然與生活科技領域之課程目標,如下所列:
1.培養探索科學的興趣與熱忱,並養成主動學習的習慣。
2.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。
3.培養愛護環境、珍惜資源及尊重生命的態度。
4.培養與人溝通表達、團隊合作及和諧相處的能力。
5.培養獨立思考、解決問題的能力,並激發開展潛能。
6.察覺和試探人與科技的互動關係。
(二)基本能力
自然與生活科技領域將各種學科知識、見解、能力、態度與應用統整為「科學與科技素養」。依其屬性和層次分類為八項(教育部,2003):
1.過程技能:科學探究過程之心智運作能力的增進。
2.科學與技術認知:科學概念與技術的培養訓練。
3.科學本質:對科學本質之認識。
4.科技的發展:了解科技如何創生與發展的過程。
5.科學的態度:處事求真求實、感受科學之美與威力及喜愛探究等之科學精神與態度。
6.思考智能:資訊統整、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。
7.科學應用:應用科學探究方法、科學知識以處理問題的能力。
8.設計與製作:如何運用個人與團體合作的創意來製作科技的產品。
其中「科技的發展」及「設計與製作」的能力最符合生活科技的內涵。並以培養獨立思考、解決問題的能力,並激發開展潛能,進而適應察覺和試探人與科技的互動關係的科技素養目標。有此可知運用個人或團體發揮創意,動手實際設計及製作,提升人與科技環境間的互動與和諧等高階能力的培養,即是生活科技教育的目標。
林敏芳(2006)曾提到,國中階段的生活科技教育應致力於協助學生做出有意義的、正確的選擇及判斷。課程由淺至深、由廣泛的科技概論進而到分門別類的四大領域:「科技與生活」、「資訊與傳播」、「營建與製造」及「能源與運輸」循序漸進,使學生能夠了解及適應科技社會的生活。除分門別類為四大領域外,面對新科技的不斷發明,更應適時增加課程內涵,與時共進,如近幾年發展迅速的「生物科技」等。
由上述可得知,科技素養的培養是生活科技教育最主要的目標,透過有系統的學習方式,培養學生科技解決問題的能力,進而利用個人與團隊合作力量,透過動手設計與製作,提升學生對科技、科學、數學、環境與社會文化的適應力。同時促進學生創造力發展與潛能開發。
本節承續前述討論之生活科技教育之內涵與特質,進一步探討科技創意競賽對科技教育成效之理論,主要內容分別為科技創意競賽與科技教育之相關性探究、科技創意競賽的特質,以及團隊合作之競賽模式有助於科技教育。詳細分述如後。
生活科技競賽的準備應該要在平常的生活科技課程中就要培養學生學習各種技能、獨立思考、問題解決與團隊分工的能力(張嘉惠、黃千芳,2005)。因此如何透過科技創意競賽提升學生的科技素養,進而培養學生對科技的喜愛,是當前在科技教育上相當重要的一個課題。
對於科技創意競賽,伍建學與洪國勳(2002)撰文提到所謂的科技競賽,就是藉由問題解決的學習模式,讓學生能體驗團隊合作與動手實作的歷程,並能從中學習到真實生活中所需的知識、技能和能力,以培養適應社會環境的科技素養。侯世光(2005)撰文談到,透過具有創意設計意涵的主題活動,能夠強化生活科技創意設計與製作的核心能力。由以上所述科技創意競賽的舉辦,是以設計、製作與團隊合作為主要核心價值。
朱益賢(2005)在其發表的「生活科技競賽活動的實施現況與迴響」文章中寫道,在國中舉辦「生活科技競賽」能夠讓學生從小就養成動手做的習慣,學習各種工具設備的操作,透過實作來落實創意及順利產出競賽作品,並能同時凸顯生活科技的課程特色,強調生活科技的專業性與重要性。
朱耀明(2007)撰文的「高雄市生活科技競賽的設計意涵與實踐分析」中寫到,學生從整體的活動過程中,深入的瞭解學生的生活情境,從蒐集資料開始、分析資料、找到問題核心,進行蒐集解決問題的相關資料,進行小組討論、創意構想、分析構想並進行設計製作,整個過程進行完整的紀錄。整體的競賽歷程宛若科技發展歷程的縮影,從學生的心得報告中可以瞭解學生的感受。此次參與競賽活動的同學從競賽的經驗中,獲得人生難以忘懷的經驗,對學生個人而言,對科技學習有深切的影響。
邱仁佑(2008)則以參加桃園縣國民中學自然與生活科技競賽帶隊教師為樣本的「科技競賽對國中生活科技教學影響研究--以桃園縣科學金頭腦計畫為例」論文中寫到,該競賽的帶隊教師認為科技競賽的舉辦會讓生活科技教師在準備及實施生活科技教學上,產生正向的影響。同時,這些帶隊教師也認為若透過科技競賽的舉辦,對生活科技的教學成效上也是具有正面的影響。
陳韋志(2010)則以參加台北市生活科技競賽帶隊教師為樣本的「生活科技教師對台北市生活科技競賽意見之調查研究」論文中寫到藉著科技競賽活動的舉辦,除了可以激發學生的創意思考與創造力,並讓學生藉由動手做的方式來解決問題,習得科技相關的知識和技能,培養學生具備適應社會環境的科技素養之外,教師也能透過科技競賽的舉辦更有機會接觸更多元化的生活科技教學題材、更重視學生活動表現的創意以及更注意學生問題解決與團隊合作能力,藉以提升本身的教學實施及成效。
綜合上述所言,透過科技創意競賽活動對學生學習科技歷程、培養問題解決能力、提升學生創造力有正面的影響。對教師而言,也可透過競賽的過程,接觸更多元的教學題材,提升教學效能。除了符合科技教育的學程目標。更能激發學生對於學習科技的動機。為了更確立科技創意競賽與科技教育間的相關性,針對科技創意競賽在科技教育中的主要特質,作進一步分析與探討。
依據現行國、高中課程綱要,「創新設計與製作」是生活科技課程教學的主軸之一,教師們也都以激發學生「創意思考能力」為教學重心,並設計相關的生活科技教學活動(上官百祥,2010)。魏炎順(2004)曾提到創造力是人類凌駕萬物的關鍵,也是我們希望所在,所以如能透過科技本質之教育以激發創造力,將有利予以更開放、更有創意的方式面對外來的衝撞,建立一個有機的科技文化。
美國創意教育基金會(Creative Education Foundation)把創意定義為「人的一種特質,能夠讓他們在各種情況下產生新穎的方法,一般反應在新的和改善問題的解答上。」它特別強調在解決問題答案的實用性(陳辰洧,2005)。因此一個好的創意應該能解決當下問題,並具備可行性,對人類有具體的貢獻才是好的創意。Osho(1999)認為,創意是察查一般人所想像不到的事情,思考別人不曾思考過的面向,是對一個未知領域的探究。創意是經由思考而來,每個人天生都具有思考能力,相對的也具有產生創意的泉源。創意的泉源來自於個人特質,卻也受到生活環境的影響。
Guilford於1967年提出創造力是包含流暢力、變通性、獨創力、精進力及重新定義等五項基本特質。因此創意的產生是能力的表現,無關好壞,只有適用性問題而已。創意是一種前所未見的聯想或概念,並察覺別人所未見之玄機,能抓住其中的蹊蹺,衍化出一種較適合、較智慧的解決方案(陳柏堯,2003)。然而創意的內涵也包括了知識經濟、經營常識、先知見識、超人膽識,和對人賞識;從不同的觀點來審視創意的獨到之處,創意不僅在對事的方面產生不同的想法,對物的方面能展現不同的設計,甚至在對人的時候,都以不同的視野與人交流(湯堯,2005)。
一般學者認為競賽或運動認作是遊戲的沿革,人類在遊戲中訂定各種規則,彼此競爭與比較。再加上獎勵及榮譽制度時,即演化成競賽或遇到。由競賽或運動在英文字詞上普遍稱為GAME可見一般。故競賽的內容必有內在的遊戲文化所延伸形成的。競賽是種依照自尊需求和獲得成就的一種激發人們努力、上進的一種手段,而學校中的競賽活動對提高學生的學習動機亦具有積極激勵的作用(馬瑞芳,2003)。競賽活動除了提供學生表現的機會,在競賽的成敗中,也讓學生有自省的機會,進而增進學習的意願與動機。在競賽失利的學生能從中養成反省的能力,而目前關於學生成就動機的研究結果顯示,學生傾向犠牲表現的機會,即使是失敗也對自我的能力作出消極性的評估(Lam, Yim, Law & Cheung,2001)。饒見維(1996)認為,競賽能激起人類好勝的天性,並造成學習活動的挑戰性與趣味,增加學生參與活動的動機與興趣。而這種競賽所營造的學習氛圍,能促進學生在學業方面的挑戰,在一般的課堂學習是很不容易達成的(Mehmet & Charles, 2008;引自邱仁佑,2008)。也由於競賽活動讓學生有較多的表現機會,因而增強學生的成就動機,使學生能有較為傑出的表現 (葉家良, 2005)。
洪榮昭(1992)認為,創意競賽的目的在於促進創新活動;希望參賽者透過競賽的方式,來激發人的創意思考能力與創造力,並讓參賽者對科學與科技的基本原理,產生深刻的體悟(周卓明,2005)。為此教育部以創造力教育白皮書推行創意教育,國內亦有許多單位以創意競賽的方式,試著激發不同年齡層及學習階段的學生在創造力方面的表現。如每年舉辦創意競賽的高雄市就有生活科技創意競賽、魔力點子藝起來及創意運動會等。
綜合上述所言,利用競賽活動讓學生實際體驗動手做並學習解決問題的學習過程,同時培養學生的創造力。經由競賽與創意的結合,不僅可提升學校科技教育的成果,更符合科技教育目標中強調的培養學生科技素養、促進創造力發展、強化動手實作和解決問題的能力。
在以上所述中提到舉辦競賽活動的模式裡,特別強調團隊合作的重要性。也是多數科技競賽活動所採用的比賽團隊。團隊是指一群擁有互補的技術或能力,藉彼此密切的互動以完成共目標。創意競賽團隊藉由競賽的模式,以團隊合作的力量,將團隊成員個人的力量,加以統整集合以便能產生更大的效能貢獻,解決運作過程中的需要去克服的問題(葉家良,2005)。Hulten 與Devries (1976)的研究中提出,學生為達成共同目標而合作時,他們在學習上的努力,對團體的成功是有助益的,學生們會相互鼓勵學習、增強團隊內其他成員的學習動機,並形成追求學業成就的規範,此規範對學生的學習成就有顯著的影響 (引自邱仁佑, 2008)。
對於團隊合作促進學習的研究中,黃一峰(2006)在其研究中提出,團隊合作提供成員相互間學習的機會,並提供創意、資源和問題解答的來源。(郭進隆譯,2004;引自葉家良, 2005)認為團隊學習有三個需要顧及的面向;(一)團隊必須學習如萃取出高於個人智力的團隊智力,以解決令人深思複雜的議題。(二)團隊需要以具有創新性又協調一致的行動,來發展團隊運作上的默契。(三)團隊成員必須重視彼此在其他團隊所扮演的角色與影響,以便能不斷培養其他的學習型團隊。因此學習型的團隊在自我成長方面,具有強烈積極的主動性,成員彼此共同塑造並維護持續學習的氣氛,養成能將自身力量融入團隊學習的系統思考能力(葉家良,2005)。
在激發團隊的創造力之餘,學生以團隊運作的模式參與競賽活動,亦能在過程中增加對創意的實作能力(周卓明,2005)。吳靜吉(2005)表示,團隊創意的培養以友誼為基礎,藉由成員不同領域的專才,以團隊學習的方式激盪腦力,以獲得更豐碩的成果(余彥翬、潘佳汝、莊靚歆和吳佩倫,2005)。然而透過團隊合作,還有助於發現個人的缺失,加上相互腦力激盪的結果,使計劃更完備、實作成品更完美(張佩芬、蕭述三,2004)。
由上述可知國內外的教育單位皆相信以團隊學習的模式進行合作學習,藉此提升學生的學習動機,更能成為推展多元教育的主流(洪榮昭和朱永裕,1992)。綜觀而言,科技創意競賽大多透過團隊合作模式的特質,以激發學生創意與科技學習的興趣。
本章節針對目前國內科技創意競賽活動對教學影響的相關研究進行蒐集並探究。茲列舉整理研究內容與其重要成果,如表3所示。
表 3 國內科技創意競賽活動對教學影響的相關研究
研究者 |
研究主題、研究對象、研究成果 |
陳惠芬(2000) |
1.研究主題:「科學趣味競賽」引入國小教學活動成效研究-以水火箭之學習環模組為例 2.研究對象:國小高年級普通班學生 3.研究成果:科學趣味競賽引入課程活動後,學童普遍學習更主動、班級互動良好、主動分工合作,實驗時更加謹慎細心,以求精確。 |
劉于嘉(2004) |
1.研究主題:科學趣味競賽對國中生自然科學習的影響 2.研究對象:新竹市某國中六班二年級學生 3.研究成果:科學趣味競賽教學活動有助於學生學習信心、興趣及信念等學習態度的增進;然而對不同學習成就學生的影響沒有差異。 |
李育樺(2006) |
1.研究主題:科學創意競賽活動對國小三年級學童對科學的態度影響之研究 2.研究對象:國小三年級學生 3.研究成果:科學創意競賽活動之實施帶來以下幾點影響:(1)增加學童對科學的喜好。(2)半數以上的學童認為科學變簡單了。(3)學童對科學產生好玩的印象。(4)學童喜歡動腦思考和動手實做。(5)活動中之成長讓學童藉由作品的製作對科學產生興趣。 |
黃一峰(2006) |
1.研究主題:科技創新活動對高中生科技認知影響分析研究-以高中生高溫超導磁浮創意競賽活動為例 2.研究對象:8位參賽高中學生 3.研究成果:科技創新活動影響研究對象科技認知的因素有:完整科技創新歷程的體驗、不同製作技術的學習以及團體合作經驗與同儕間的相互影響等。 |
邱仁佑(2008) |
1.研究主題:科技競賽對國中生活科技教學影響研究--以桃園縣科學金頭腦計畫為例 2.研究對象:曾參與過「科學教育-金頭腦」之子計畫「自然與生活科技競賽」之各校帶隊教師及學生 3.研究成果:科技競賽活動之實施帶來以下幾點影響:(1)帶隊教師就科技競賽在生活科技教學影響的看法,在「教學準備與實施」、「教學認同」及「教學成效」三方面皆予以正向肯定。(2)參賽學生就科技競賽在生活科技教學影響的看法,在「教學認同」與「教學成效」兩方面皆予以正向肯定。(3)學生正向肯定之程度比教師還高。僅「科技競賽促使學校安排正常的生活科技教學」這一項,教師之正向肯定程度高於學生。 |
王芳珠(2010) |
1.研究主題:國小四年級科學趣味競賽教學之研究 2.研究對象:台北市一所中型小學四年級四個班級122位學生 3.研究成果:科學趣味競賽活動之實施帶來以下幾點影響:(1)科學趣味競賽教學能有效提昇學生的科學學習成就。(2)喜歡科學趣味競賽教學的學生佔90%以上,喜歡的主要因素是「可以動手操作」,其次為「教學活動新奇有趣」。因活動設計以學生為主體,競賽教學生動活潑,具挑戰性;動手操作具有樂趣,容易吸引學生的投入和喜愛;遊戲競賽時互相討論,可幫助科學學習;遊戲競賽中建立自信,產生成就感。科學趣味競賽教學可以提昇學生的學習興趣,達到正向回饋的目的。 |
陳韋志(2010) |
1.研究主題:生活科技教師對台北市生活科技競賽意見之調查研究 2.研究對象:曾參加過九十五學年度至九十七學年度台北市生活科技競賽之各校帶隊的生活科技教師 3.研究成果:生活科技競賽活動之實施帶來以下幾點影響:(1)帶隊教師認為競賽題目的設計確實能強化學生推理與創意設計的能力,也認為目前的題目的設計能結合生活議題,培養學生具有符合未來生活需求的能力。(2)帶隊教師對於競賽過程可以協助學生學習工具使用、材料運用、整合科學與科技知識、了解如何分析工作與解決問題的步驟以及提升加工技術是持相當程度的認同。 |
黃胤政(2011) |
1.研究主題:問題導向學習融入科學競賽對國小六年級學生問題解決能力之影響 2.研究對象:120位國小六年級的學生 3.研究成果:實驗組學生比對照組學生表現出更為主動、活潑與對科學學習感到有趣的積極態度。在遊戲競賽的驅使下,使學生更樂於參與學習與探索科學遊戲的各項活動。運用「問題導向學習」教學方式在科學競賽活動之中,有助於提升學生問題解決的能力,研究結果期望可以作為今後學校辦理相關科學競賽活動之參考。 |
資料來源:研究者自行整理
由表3各項研究結果可知,將創意競賽導入學習活動,普遍發現學生的學習興趣呈現增強的情形,學生在學習時更能以主動的態度去探索,同時,學生的學習效果也獲得提升,也就是說,競賽活動幫助學生學習概念的建立,讓學生在學習時感受到容易理解、更能仔細去體驗學習過程。
在國內各教育階段的學術單位與行政機關先後舉辦了許多與生活科技相關之創意競賽或學藝競賽,除高雄市外,亦有其他縣市教育局以國中階段的學生為對象,辦理類似的科技競賽活動。本節主要在分析各縣市生活科技競賽辦理之實際情況,以作為本研究內容之基礎。研究者從探討國內各縣市自然與生活科技競賽實施現況,以此分析、整理出高雄市生活科技創意競賽的特色。內容依序陳述如後。
近幾年在教改的衝擊下,教育的本質從以往以知識教育為主,轉為強調基本能力的培養,並強調「帶得走的知識」。轉型後的生活科技課程也同樣面臨衝擊,除了原本技能的培養外,也著重科技的本質、科技的創新和解決問題能力的培養,主要目的是讓學生學習到更完整的科技素養。但是,在實際教學現場中,卻仍舊遭逢許多阻礙,這些阻礙來自各層面,也使得生活科技課程始終無法正常施行。
依研究者所蒐集的資料,高雄市生活科技創意競賽分兩個時期,第一時期為課程由「工藝」轉為「生活科技」課程內涵後,由高雄市國中家政與生活科技研習中心與高雄市立大仁國中共同承辦,每年與家政科同年辦理的「高雄市國中生活科技科學藝競賽」。第二時期為九年一貫實施後,改由大仁國中與國立高雄師範大學工業科技教育學系共同承辦,每年單獨舉辦的「高雄市國民中學自然與生活科技學習領域-生活科技創意競賽」。而本研究的主要研究對象為第二時期的競賽。
高雄市政府教育局二科(民國99年更名為國中教育科)透過國民教育輔導團,成立了高雄市國中家政與生活科技研習中心,於民國八十八年在大仁國中舉辦高雄市國中生活科技科學藝競賽。期望藉由辦理校際生活科技知能競賽,以激發師生教與學的興趣,促進教學正常化。培養學生自我設計、創造及解決日常生活問題,增進生活科技的知能 (高雄市政府教育局,1999)。民國九十年開始由大仁國中獨立承辦,教改的衝擊顯而易見。
九年一貫課程實施後,面對自然領域壓縮生活科技領域教學的問題,生活科技教育的推動上面臨嚴峻的挑戰。在諸多不利生活科技推動環境下,於民國九十三年大仁國中與國立高雄師範大學工業科技教育學系秉持推動生活科技的使命,在有限的經費與人力,共同努力辦理生活科技競賽。期望藉由生活科技競賽活動的舉辦,讓學校對生活科技教學的重視,及提供生活科技教師擁有一個生活科技的活動舞台(朱曜明,2007)。
以下就高雄市生活科技創意競賽的實施方式詳細加以說明。
依據(高雄市政府教育局, 2011)的生活科技創意競賽實施計畫,活動的宗旨為:
1.辦理校際生活科技知識、技能、情意競賽,以激發師生教與學的潛能及興趣,促進多元知能的發展。
2.培養學生自我設計、集體創意及問題解決能力,活化應用生活科技的知能,提昇學習的品質。
3.藉由競賽互動鼓勵學生與校際間相互觀摩,提昇生活知能與技能。
本競賽舉辦時間為每學年舉辦一次,最近舉辦日期都選在下學期,參加對象是高雄市各公私立國民中學在籍學生,各校自由報名參加,至多報名1隊,三人組成ㄧ隊,各隊指導教師至多3名(其中1名為領隊)。研究者根據各年度競賽手冊內容資料,整理出94學年度至100學年度市內公私立國中實際派隊參賽情形,詳細情形如表4所示。
表4 高雄市各國中派隊參賽情形
學年度 |
94 |
95 |
96 |
97 |
98 |
99 |
100 |
參賽隊數 |
44 |
39 |
44 |
45 |
45 |
61 |
59 |
學校總數 |
46 |
46 |
47 |
47 |
47 |
99 |
99 |
資料來源:研究者自行整理。
觀察表4可得知,過去五年來高雄市各國中參加的意願都很高,嚴然成為每年高雄市的科技盛會。95學年度因為參賽方式改創作展,比賽時間拉長,參加學校減少一些,其餘年度都很踴躍。99學年度起,高雄縣市合併,學校總數大幅增加。不過延續著優良的傳統,原高雄市的學校熱情參與,再加上新加入的幾所原高雄縣的學校,參加比例也不低。不過高雄市幅員增加後,因地緣關係,很多偏遠學校無法參加,再加上原主辦學校大仁國中校地空間較小,無法容納更多學校,更因場地的限制,使得競賽方式跟著受限,如何尋找一個更好的場地與舉辦方式,成為未來必須克服的難題。值得注意。
競賽前一∼六月會先召開領隊說明會,邀請各校學校領隊參加,會中說明該年學年度的競賽的重點、評量的重點、參賽人次資格、需要攜帶的工具或材料等相關事項,並進行相關的問題答詢活動 (朱曜明, 2007)。通常說明會的內容並不提供競賽的題目,不過可從該學年度需攜帶的工具或材料反映題目的走向。
在競賽流程的安排上,主要以術科實作為主,一開始時將全體學生集合至術科場地進行安全與注意事項的說明。術科實作的時間限制約三小時。在學生進行實作的同時,主辦單位為了不讓帶隊老師干擾參賽學生,因此替各校帶隊老師在另外的場地規劃專業成長研習活動。實作時間結束後,進行術科評分,隨即結算成績。午休時間過後,開放比賽場地讓各校師生可以互相觀摩彼此的作品,閉幕式時請評審教授講評並頒發獎狀,讓學生能在第ㄧ時間獲得回饋。
競賽題目則由主辦單位考量生活科技課程內容與適切性後加以設計規劃,讓各組學生手腦並用,於會場完成作品後接著進行測試與競賽。題目設計考量到須讓三位學生在三個小時內可以合作完成,因此不能太過困難,同時又要避免題目過於狹隘或單一性,以期能讓學生充分發揮創意。
競賽的材料於現場發放,學生只能利用主辦單位所發給的材料,不得自行攜帶。而實作所使用到的工具,皆由參賽學校自備,並於競賽前的領隊會議中說明使用限制。若是因應當學年度題目所需的特殊工具,則由主辦單位另行準備,此部分皆在領隊會議中有詳細規定。在比賽試場如有發現參賽學校違規攜帶的器材,都必須先交由主辦單位代為保管,並扣競賽分數,直到比賽結束後歸還。
實作中以參賽學生的安全為第一要務,除加強對參賽學生宣導試場安全的重要性,另於比賽辦法中也規定違反操作安全行為的罰則。競賽試場也安排監考人員隨時觀察學生的競賽狀況,倘若在操作過程中,有出現危險動作或違反競賽規則會立刻制止並酌予扣分。
高雄市生活科技競賽題目的重點以科技發展歷程的模擬、科學與技術的認知與應用、設計與製作的歷程、科學態度的培養、過程技能的運用、與科技創作的詮釋為主。 (朱曜明, 2007)。
歷年競賽題目部分(引自朱耀明,2007)分述如下。
92學年度以機器構造為主的「投石器的設計與製作」。大會於現場提供各組相同量的木板板材及三種不同樣式的金屬彈簧及橡皮筋等,進行攻城器的設計與製作。學生需要繪製設計圖、製作投石器,並撰寫工作報告。時間結束後,則進行量測各組投石器投射「石頭」的距離,並作為評量的依據之一。整體評量的重點包括投石器的功能、機構設計、設計創意、及競賽報告撰寫等。學生必需要分工合作,繪製設計圖、撰寫電腦報告並列印、現場製作投石器並試驗修正,競賽時間非常緊湊。大部分的參賽隊伍,大多都能夠完成投石器的設計與製作,僅有少數隊伍未能製作出具有功能的投石器。在構思設計上,學生大多能夠順利的將創意表達,繪製設計圖,其中有不少具有令人驚豔的設計隊伍。
93學年度以運輸科技的科技系統設計為主的「氣墊船」。為讓參賽學校的教師對氣墊船具有一般的概念,以便指導參賽學生設計製作氣墊船,雖有在領隊會議中說明競賽的內容方向,並提供氣墊船的基本模型等,但並未公布競賽的題目,僅提供競賽的方向,讓教師可以在課堂中,讓學生製作氣墊船,該年的競賽題目為「設計一台可以浮起在水泥平面上,能載重一定重量,且能前進的氣墊運輸工具」。載具設計需求包括載重與速度功能,載重量以承載最高的重量(螺帽的顆數),需在20 秒內能夠順利前進30cm;速度則量測在無負載的情況下前進2.4 公尺的時間。在結構上要求氣墊船之馬達、電池座必須固定、線路佈線穩固、整齊、穩固、整體結構堅固,碰撞物體時,不會解體掉落;造型上大小不得超過長40 cm、寬30 cm、高15 cm,製作載貨區以置放貨物區及請考量機能與外觀設計。大會當天提供參賽隊伍三分保麗龍及珍珠板各一;八顆AA電池;電線、膠帶、廣營公司之馬達2顆、3V 馬達2 顆及扇葉等。並提供馬達與扇葉組合的測試數據,讓學生從數據上瞭解如何選用馬達與扇葉。從學生的報告中可以瞭解,學生掌握工作的程序與問題排除的方法,對於氣墊船的設計活動,持肯定的態度。
94學年度以資訊傳播設計為主的「達文西密碼」。該年競賽並不需特別準備工具,學生僅需要攜帶紙筆,對此可減輕教師的負擔,因此教師也多表歡迎。加密的訊息的內容包括英文、數字、中文字,例如「飄飄何所似 天地一沙鷗」、不具意義之英文字如「nbanksoft」等。學生設計好加密方式後,成員根據所給的題目,進行加密,並正確迅速的把訊息加密後,寫出加密後的訊息。加密後的訊息則送給在另外教室的另一位沒有接觸到原始訊息的同學進行解密,由同學將訊息解密後,還原成原來的訊息,評審則審查解密後的訊息是否正確。加密後的訊息同時公布,供其他各組的參賽學生解讀密碼,為避免訊息被輕易破解,每一參賽隊伍的訊息設計皆不相同。經過漫長的五個小時的時間,從學生密碼設計的過程中,感受到學生在競賽過程的積極設計與編碼解碼的樂趣。在學生競賽的同時,也安排領隊老師進行「太陽能車的設計與製作」教學示範活動,由國立科學工藝博物館提供教學材料、示範模型等,讓教師除了帶隊之外,同時也習得科技創作的教學活動。
95學年度以環保議題為主的「校園節水創意設計」。其競賽方式採取「科技創作展」進行,邀請國立科學工藝博物館共同合作。為了讓生活科技教師的教學與活動,能獲得學校的支持與協助,競賽題目與國立科學工藝博物館科技教育組同仁共同討論,思考結合環境、校園、教學、研究、創意、製作等方向,而發展出九十六年校園節水競賽活動的題目,並申請水利署專案補助,擴大舉辦。競賽的場地移至「國立科學工藝博物館」展示大廳。活動的方式則改變以往當天比賽的方式,採取為期三個月的「科技專案研究」方式。為讓學校重視本次競賽活動,節水競賽的問題需要學校「總務處」的配合,蒐集學校用水情況及檢視分析學校用水情形,由教育局發文邀請學校總務主任、生活科技教師、學生代表三人共同參加領隊會議。會中說明整個活動精神與內涵、競賽內容與呈現方式介紹、競賽規定與注意事項說明及討論。並邀請省水專家及水利署工程師現場提供省水的概念與技巧等教育訓練本次活動競賽方式分為兩個階段,第一階段參賽學生必須完成省水創意筆記的填寫,筆記內容包括1.校園用水狀況分析,學生蒐集學校用水狀況,瞭解學生用水系統及水量分析;2.校園節水構想與策略分析,說明策略與繪製節水系統設計圖,並描述每個設計構想的來源、問題分析、決策的因素及整體評估;3.小組會議的歷程與記錄。第二階段,則於國立科學工藝博物館大廳展示出自己小隊的創意製作解決方案成品或模型,並張貼海報,接受評審委員的審查與質詢。評審委員邀請水利署副署長、科長、工程師三人、自來水公司代表一人、民間家省水專家一人、工研院專家代表兩人、大學教授代表四人、科學工藝博物館代表二人等十三人,分成三組分別審查創意筆記及現場的模型製作與科技創意構想的報告。整體的競賽歷程宛若科技發展歷程的縮影,從學生的心得報告中可以瞭解學生的感受。此次參與競賽活動的同學從競賽的經驗中,獲得人生難以忘懷的經驗,對學生個人而言,對科技學習有深切的影響。
96學年度以營建科技為主的「節能屋」。此學年度的競賽內容與範圍以營建科技為主。作品主題為設計製作一棟節能屋建築模型,題目的發想來至於國立科學工藝博物館的樂活節能屋,也延續了去年的題目概念。 (引自:高雄市政府教育局, 2007)競賽方式以三人為一組合作於現場完成,並根據作品與書面說明評分,不作個人分數考評。參賽者可預先製作模型構件(含房舍與庭院植栽等構件)備用,於現場再根據競賽題目作設計、製作、修改與組合。不可預先將建築模型組合完成帶進場,違者取消參賽資格。競賽開始時,必須於規定時間同時完成建築模型與作品說明板上之書面說明。作品說明上之書面說明,必須能清楚傳達作品特色與設計理念。必須將模型牢固地固定在主辦單位所提供的作品承放板上。活動中發現很多同學對於環保材料的應用很有概念,並且善用太陽能、風力或雨撲滿等節能設施運用在成品上。其中針對建築物的通風性,在大部分的競賽作品中隨處可見,可見近幾年環保的概念已深入學生心中。此次競賽的材料完全由參賽學校準備包括列印作品說明的電腦設備等,於比賽時可帶入現場,並且在領隊會議中已大致明白材料準備的方向。可是因為學校規模大小及可用資源的不平均,造成了部分小型學校的質疑,再加上此次大部分得獎作品來至於教育資源較豐富的學校。因此對於比賽的公平性有所爭議。
97學年度以創意設計為主的「雞蛋盒」。此學年度的競賽內容為以大會所提供的塑膠瓦楞板,設計並製作一個能容納10個雞蛋,且能以單手方便提取的容器。作品要求雞蛋置於容器中,要有適當的間隔,不得有互相推疊與提取時產生碰撞的情形。材料上除了大會所準備的塑膠瓦楞板,以及自備的可用來結合塑膠瓦楞板所需的各式黏著劑,或作可拆卸式組合的耗材或小零件外;不可使用其他自備的材料於作品中。作品完成後,要將大會所提供的雞蛋置於作品中展示,並於時間截止前完成作品說明書。說明書的撰寫上,必需於時間結束前完成一份作品說明,A4規格,手寫手繪或電腦列印均可,說明書內容至少應包括:設計構想、結構圖、作品特色等,為公平評審,說明書請勿出現學校資料 (高雄市政府教育局, 2009)。過程中學生設計了很多令人驚豔的作品,重要的是在設計理念上,以功能性導向為主。所以幾乎每件作品都可達到科技的實用性,可見除了「動手做」的過程外,學生的設計能力也進步。此次另一個評分項目作品說明部分,特別強調結構圖的繪製,希望能加強學生的構圖概念與技巧。而考量學校資源不均的問題,今年對於材料採統一規格發放,另報告部分重視內容與繪圖技巧,作品說明的頁面裝飾不採計評分項目。由於此次競賽的創新意味濃厚,也獲得了教育局的重視與肯定。
98學年度以能源及運輸科技為主的「設計一台使用風力的運輸工具」,此學年度的競賽主題為風力車的設計與製作。題目的時空背景假設在未來的世界,地球能源耗竭,大部分的汽車因為無法取得汽油而停駛,再加上地球氣候異常,水災、乾旱頻傳。為了能支援災區,只能夠仰賴風力為動力,並在有限的材料下製作一台載具,設法攜帶飲水到災區。此次作品載具設計要求整體結構堅固,載重與行駛期間不能解體或掉落礦泉水。功能要求上,在45cm扇葉的風扇所提供的風力下,負載600ml礦泉水一瓶,行駛最長距離的距離,每組可量測三次,取最長的一次。材料部份,僅能使用大會所提供的材料,若使用其他材料則取消資格。而本次競賽所提供的材料以一分夾板、鐵絲、白木、珍珠板、竹筷竹籤、吸管、橡皮筋及垃圾袋等(高雄市政府教育局,2010)。而自備工具的準備上,在領隊會議中有詳加說明。報告撰寫部分則著重於設計構想、工作時遭遇困難與解決的方式、施作過程的照片數張及創作設計的心得等。整體來說,此次的競賽內容符合生活科技的課程內涵,並包含了製造與動力能源兩個科技內容。過程中學生對於風力裝置的受面面積、方向及大小著墨最多,也是這次比賽的重點項目。賽後很多帶隊教師表示,題目很適合運用在生活科技活動中,執行上也較容易,算是不錯的主題設計。
99學年度以運輸科技為主的「手擲機的設計與製作」。這次競賽的主題有別以往,在領隊會議時就事先公布題目,當天競賽時才宣布手擲機設計的規範與競賽評分的標準。手擲機的主要材料統一由大會提供,包括珍珠板、巴沙木、白陽木、紙。各校不得自行攜帶機體的主要材料。造型、大小等由各校現場設計製作,不得攜帶半成品、成品、或畫好的設計圖。報告內容需包括創作構想、依據比例繪製設計圖。現場不提供結合材料與加工工具,參賽學校必須自備工具如割圓刀、美工刀、剪刀、木鋸、切割墊、鋼尺、直角尺、砂紙/布 粗、細、木塊(協助砂磨用),結合之工具材料如膠帶、熱融膠槍+熱融膠條、強力膠、雙面膠、保麗龍膠、AB膠、快乾膠、樹脂或其他結合材料,現場各工作桌提供110v電源。競賽以「手擲」為唯一的動力來源,不可加裝電源、馬達、橡皮筋等外力,上述事項經檢舉或發現者,立即取消參賽資格 (高雄市政府教育局, 2011)。領隊會議時,也特別提醒參與此競賽的同學必需具備的先備知識,如飛機結構和製作、飛行原理與控制、加工技術如鋸切木材、砂磨、珍珠板切割與連接、不同材質的結合等。讓指導教師在指導學生時,能有明確的方向。比賽當天主要是設計一台可以飛越障礙物及定點降落的手擲機,由於比賽前已公布題目走向,同學對於手擲機的製作與設計都能掌握基本的飛行原理,也讓競賽進行呈現白熱化。競賽內容也很適合運用在生活科技教學活動中。
100學年度以創意設計為主的「資源回收的異想世界」。此學年度的競賽題目為「紙板家具-椅子」,競賽的重點為結構設計、造型設計及加工技術。在領隊會議中,題目並沒有與上屆一樣公布,只提醒此次的競賽要加強訓練學生使用工具的能力,尤其是加工技術如鋸切、切割、材料結合的方法 (高雄市政府教育局, 2012)。題目的背景來至於資源回收再利用的概念。利用生活中常利用的紙箱,創造出另外的價值。題目的主題「椅子」在設計上,結構部分必需設計椅面、椅座(腳),讓座椅可以穩固提供乘坐。功能要求上椅子必需能承重20公斤重,相當於一般小孩的重量,而不會損壞。材料方面僅能使用大會所提供的紙板材料,若使用其他材料則取消資格,現場也提供參賽隊伍結合材料。座椅的尺寸限制在長寬高在25cm*25cm*25cm~60cm*60cm*60cm。報告撰寫的內容則包括設計與製作說明、工作遭遇困難與解決方式及創作設計的心得與實際作品差異的原因。而撰寫方式由大會提供A4紙張,採手寫方式。競賽現場也發給每組同學一份紙板家具製作方式的參考資料。幫助同學在構思及了解題目的目的與要求。過程中同學參考現實中實際成品的設計概念,並用在競賽中。由於材料的限定是紙板,所以如何設計出可增加椅子承載力的結構,成為此次設計的重點。可喜的是,所有的組別都通過了承重測試,顯示學生都能從生活觀察中,靈活應用。
以上所述九個學年度的競賽內容歸納如表5所示。
表5歷年競賽題目與競賽主題相關一覽表
學年度 |
競賽題目內容 |
競賽主題 |
備註 |
92 |
投石器的設計與製作 |
機械製作 |
|
93 |
氣墊船 |
運輸科技 |
|
94 |
達文西密碼 |
資訊傳播科技 |
得獎作品於國立科學工藝博物館展示 |
95 |
校園節水創意設計 |
科技創作 |
科展模式 |
96 |
節能屋 |
營建科技 |
|
97 |
雞蛋盒 |
創意設計 |
|
98 |
使用風力的運輸工具 |
能源及運輸科技 |
|
99 |
手擲機的設計與製作 |
運輸科技 |
|
100 |
資源回收的異想世界 |
創意設計 |
|
資料來源:研究者自行整理
為求評審的客觀與信實,評審委員多為具公信力及學術專業之人士。評量的部份則強調科技創作的歷程,如觀察、創意構想、評估、設計、製作等;更重要的是產品的功能達到特定的需求,如功能的要求、結構的完整性、造型的設計;及設計與報告的撰寫等 (朱曜明, 2007)。
成績部分分成高雄市北區與南區同時比賽,團體獎各區選取前三名及佳作數名。單項獎不分區各取一名,分別有有最佳功能、最佳造型、最佳創意、最佳報告撰寫等獎項。
從99學年度後,因應高雄縣市合併,團體獎改成不分區,各錄取金牌獎4隊、銀牌獎4隊、銅牌獎4隊及佳作數名(視競賽成績而定)。單項獎則維持各取一名,獎項不變。
學生部份獲獎學生由市政府教育局頒發個人獎狀,並於市內「申請入學」時酌予加分。教師部份獲獎學生之指導老師頒發獎狀乙紙外,團體總成績前三名之學校指導老師記嘉獎乙次。
除高雄市以外,國內目前有常態性辦理國中科技競賽活動的縣市,主要有台北市、新北市與桃園縣,以下分別針對上述三個縣市辦理相關競賽活動的情形加以整理如後。
台北市政府教育局於民國八十八年起開辦的生活科技科學藝競賽,與高雄市相同,是全國最具代表性的科技競賽活動之一。以下就競賽的內容做概略性的說明。
陳韋志(2010) 分析八十八學年度至九十七學年度的台北市生活科技競賽「競賽目的」後,歸納整理如下:
1.奠定學生學習科技及其他學科的基礎。
2.提供校際觀摩、競賽與教學交流的機會。
3.導引生活科技教學的正常化與卓越化。
4.提升生活科技教學效果。
5.提升學生對生活科技問題探究的興趣。
6.激發學生創造思考的能力。
7.培養學生團隊合作的能力。
8.培養學生學習解決生活中和科技有關的實際問題。
競賽方式以學藝競賽為主,項目方面為創意設計與製作,由各校依班級數規模選派一組或兩組學生參加,這與高雄市一校只能派一隊參加有顯著不同,競賽結果取第一名至第六名若干組以玆鼓勵。
近幾年的題目類型的方向,以近六年的競賽題目為例。 (引自:陳韋志, 2010) 92學年度的題目「物以類聚—分類裝置設計與製作」,請同學設計一個能將大小珠子分類的裝置。利用模型紙板設計與製作一個「輸入槽」,其大小必須能讓50顆珠子同時倒入。基座上需放置兩個「鋼杯」,以便分別盛裝分類好的大小珠子。並希望同學發揮創意與想像力來設計立體(三度)空間的裝置,不要只做平面(二度)空間的思考。除滿足上述的功能要求以外,也要注意到這裝置的完整、美觀、安全與使用的趣味性。
93學年度的題目「導入正軌—發射裝置設計製作」,利用提供的材料在基座上製作一個「控制機構」,這個裝置可使手在不碰到塑膠珠的情況下,將塑膠珠一一發射出去。在發射的過程中,其實要考慮許多的因素,例如:被發射物的重量、形狀,發射時的方向與角度,發射能量的來源及大小,發射後飛行的路徑與速度,以及目標物的大小、距離、高度等因素,才能順利地將物體送到目的地。發射的塑膠珠要射進工作桌上指定的兩個容器內。此題目內容與高雄市92學年度的投石器的設計與製作有類似之處。
94學年度的題目「軌道運輸車」。利用大會提供的小馬達、電池及其他材料設計製作一個在軌道上運送貨品的載具。軌道車裝載10-20顆鋼珠,經由軌道運送到終點。測試軌道由0至20度區分為五種坡度,間隔五度。此主題與高雄市93學年度的氣墊船,有異曲同工之妙。
95學年度的題目「滑」翔機。製作一個以坡道滑行方式起飛的滑翔機。測試滑坡坡度為45°,坡道寬60公分,底部高75公分,滑坡下方左右側各偏離10°的扇形區域為飛行與滑行的範圍,坡道前120公分處有一落差50公分的擋板。滑翔機需以本身重力加速度啟動,並在飛越前方擋板後降落於扇形範圍內,以飛行加上滑行的最遠距離計算成績。比賽中著重機具的平衡與穩定,以提高滑翔成功機率。
96學年度的題目「水陸兩用車」。利用大會提供材料設計製作一台水陸兩用車,所設計之兩用車須由起點上一段小斜坡,並延車道前進入水槽,下水後行駛至對岸,上岸後再延車道繼續行駛至終點。
97學年度的題目「玩具機械獸」。利用大會提供材料設計製作一隻玩具機械獸,設計之玩具機械獸必須可以從斜坡自行滑下,行進過程中,必須有趣味動作,例如振動翅膀、擺動四肢、眨眼睛、閃爍眼睛、搖頭擺尾等,並於抵達終點碰觸障礙物時,自動由機械獸嘴巴或身上彈射乒乓球至射擊目標區。此次競賽的功能要求對國中生來說,頗有難度。
98學年度的題目「飛鏢車」,今年競賽題目則是要求學生設計出能以風力啟動並準確射中目標參賽者除需具備一般車輛的機構(輪軸)和結構(車身)設計製作能力外,還需配合風力調整結構設計,並加裝飛鏢發射裝置,對國中生而言,可說是中高難度的挑戰題目 (台北市教育局, 2009)。
99學年度的題目「創意骨牌」,利用大會所提供的材料及固定的底板上,製作一組創意骨牌。骨牌置於大會規定的位置上,當骨牌啟動後應依序推倒所設計的全部骨牌陣列,並於終點處觸動大會預設的機構。這次競賽主題主要是連結機構的創意設計,所需安置的骨牌數量有限,設計時需考慮整體造型與傳動機構的創意 (台北市政府教育局, 2010)。
100學年度的題目「憤怒鳥」,此次的競賽題目,要求學生利用大會所提供的材料,製做出一個憤怒鳥發射裝置,且發射裝置於發射前的蓄勢待發狀態時,其整體高度不得超過40cm,固定底板在發射過程中皆不可移動或旋轉。憤怒鳥被發射後,應能越過障礙物並擊倒目標物綠豬頭,總計發射五次,擊倒的綠豬頭個數越多所得分數越高 (施乃瑜, 2011)。結合時下最流行的遊戲資訊,讓這次充滿趣味性。此年度最特別為日本愛知教育大學師生當日特別共同參與,並進行國際交流活動。
台北市生活科技競賽除了現場的「創作競賽」外,另外安排「觀摩競賽」項目。試題以前學年度主題為原則,讓教師可以透過指導學生事先完成作品,當日由參賽學生到場進行示範與操作。
綜觀整個競賽內容,不難發現整個競賽的目的除了為了能讓學生奠定學生研習科技知能之基礎、激發學生創造思考、問題解決與團隊合作的能力以及校際相互觀摩交流教學心得外,最主要的還是希望能將生活科技的教學正常化,提升生活科技的課程地位 (陳韋志, 2010)。
桃園縣國民中學自然與生活科技競賽,是桃園縣自然與生活科技輔導團依據「桃園縣推動國民中小學科學教育-金頭腦六年計畫」從民國九十三年所辦理的自然與生活科技實作競賽。期望藉由競賽活動,提升縣內學生對學習生活科技的興趣,鼓勵學生均衡學習科學知能與科技涵養,並引導學生「動手做」的學習,進而促使縣內的自然與生活科技領域教學正常化 (邱仁佑, 2008)。以下就針對桃園科技競賽的內容作概略性的說明。
依據桃園縣教育局( 2004) 科學教育-金頭腦計畫中所述:
1.提供本縣師生多樣化的學習課題。
2.兼重「自然」與「生活科技」教學,促進教學正常化。
3.培養團隊合作的精神。
4.激勵學生發揮創意及問題解決能力。
競賽的方式主要分作筆試和術科實作兩部份。筆試的題目則著重在測驗學生的生活科技課程所學的內容、科技概念識圖與製圖以及科技新知等部份;術科實作的題目上則由主辦單位考量適切性後加以規劃,讓各組學生手腦並用,於會場完成作品後進行測試與競賽(引自邱仁佑,2008)。以下研究者就九十三學年度至九十七學年度的題目進行概略性的說明。
(引自:陳韋志, 2010)九十三學年度的競賽題目為「投石器」,主要是模仿古時戰爭的投石車,讓學生利用木板和彈簧作出可以槓桿式拋射的作品,再進行射程的評分。
九十四學年度的競賽題目為「機械獸」有些類似「擬生機械人」,學生必須模擬動物行進的方式來製作,以作品的前進速度、創意和加工進行評分。
九十五學年度的競賽題目是「太陽能動力船」,本年度較以往不同的是開放給參賽隊伍自行選擇三項製作材料做為船體的素材,唯動力機械部份為求公平,須統一使用主辦單位提供之原件,評量項目則包括速度、創意和加工。
九十六學年度的競賽題目再度回到「投石器」,評分除了創意設計及射程要求外,也增加了標靶射準的項目。
九十七學年度的競賽題目則是「創意骨牌設計與製作」,主要目的仍是動手做、展現創意,但不同與以往的,是要學生的是以大會提供之材料設計並製作一座能達成規定之骨牌行進動路中的創意裝置與機關,另外主辦單位也在競賽當天臨時指定加裝物件,交由各隊臨場發揮創意加入骨牌的動線之中。
桃園縣生活科技競賽與其他縣市辦理之同質競賽最大的差異處,在於競賽基於計畫本身,為非常態性活動,並且有明確的實施期限以及固定的專案活動預算。競賽活動於開辦後規模初具,活動型態與參賽情形也逐漸步入常軌 (邱仁佑, 2008)。但隨著計畫的結束,競賽活動也走入歷史。真令人惋惜。
因應台北縣升格為直轄市,台北縣創意科學競賽自99學年度起,更名為「新北市創意科學競賽」。競賽是由新北市自然與生活科技領域輔導團(原台北縣自然與生活科技領域輔導團)自94學年度開辦至100學年度為止,已經邁入第六屆。雖然說本競賽和生活科技競賽並沒有直接相關,但若從其活動內容及主旨來看,本活動仍與科技競賽有著諸多相同之處 (邱仁佑, 2008)。因此研究者將其納入研究文獻,以作為研究參考。
其活動主旨大致如下 (引自陳韋志, 2010)。
1.鼓勵青少年「動手做」、並激發青少年的創意。
2.提升學生對於科學學習之興趣與創造思考能力。
3.增進教師引導學生運用科學知識、科學方法於問題之解決能力。
4.促進團體合作,共同設計方式解決問題。
5.寓科學於遊戲,俾利本縣科學教育向下紮根。
6.藉由競賽觀摩,拓展學生的學習視野 (新北市政府教育局, 2011; 新北市政府教育局, 2012)。
上述的活動宗旨雖然以科學競賽為主,但仍是為了鼓勵學生動作及激發創意的目的仍然是相同的。也因此其競賽內容可作為參考之處。
競賽題目方面,台北縣(新北市)與桃園縣、台北市和高雄市等地有顯著的差異 (邱仁佑, 2008)。新北市創意科學競賽的題目是以題組方式讓學生逐項完成,也就是說,要求參賽隊伍在規定時間內,克服不同類型的挑戰,才算大功告成。關於94學年度起至100學年度的競賽題目分述如下(引自邱仁佑,2008)。
94學年度的創意科學競賽題目分別是以撲克牌做為結構支撐,其上堆疊飲料的「驚爆911」、利用氣球與西卡紙製做飛機,使其能穿越呼拉圈的「穿越時空」,以及運用氣球和容器承載彈珠的「載卡多」等三項活動,依三項競賽之總成績計算名次。
95學年度的第一道題目是「重現鐵達尼」,參賽隊伍設計製作一個水中的漂浮物,用以裝載彈珠,漂浮物沉沒前,裝載量多者分數較高。第二道題目是「減速滑水道」,參賽隊伍設計製作一個減速裝置,讓彈珠下滾時間越長則分數越高。最後一道題目是「天旋地轉」,參賽隊伍利用氣球做為動力,設計製做出一架飛行器,測量其在空中的滯留時間,同樣依三項競賽成績之加總來計算名次。
96學年度的題目依舊是有三個項目,第一個項目是「氣體動力法拉利」,參賽隊伍設計製做一台利用氣球排出氣體,產生反作用力使之前進的車子,以行走距離為評分標準。第二個項目是「愛之船」,主要目標為製作一艘船,運用電磁鐵的吸力將船行駛至水道終點。行進時間越短、承載彈珠數越多,分數越高。最後一個項目是「天降奇兵」,就是讓學生設計製做一頂降落傘,用橡皮筋將降落傘彈出,降落傘在空中張開傘面減緩下降速度,地面上設有同心圓計分標記,滯空時間越久、準確度越高則分數越高。
97學年度的題目增加到了四項,分別是「刷刷車」、「天降奇兵」、「花花世界」以及「美的發泡」。「刷刷車」的原理是利用馬達的震動及刷子與地板間的摩擦力使刷刷車前進,車子直線前進的距離越長、承載彈珠數越多,所得分數越高。「天降奇兵」則是參照前一年的競賽題目,「花花世界」是首次見到的生物相關題型,運用蒸散作用,使一朵花呈現出多種的色彩,並以色彩的數量為評分標準。「美的發泡」則是源於麵糰發酵造成的體積膨脹,使夾鏈袋自水底浮起,計分方式由1秒至105秒,逐段提高記分,超過105秒則逐段減分,相當特別。
98學年度的題目有三個項目分別是「神射手」、「超級足球員」及「達文西的夢想」。「神射手」是利用大會準備的材料製作箭,發射方式不拘,每人製作三支箭,每人有三次發射機會,競賽有30支寶特瓶為目標,用箭射倒寶特瓶即得點。「超級足球員」是每組運用馬達及其他材料,至少做出三台機器足球員,三台機器足球員同時放入場地中,場地中央放置乒乓球,在一定時間內可將最多乒乓球踢出場外的隊伍獲勝。「達文西的夢想」利用大會準備的材料製作一個飛行器,經由跑道助跑後滑翔,滑翔距離越遠、時間越長者積分越高。飛行器動力來源僅靠重力作用,不可有任何丟、推、擲及其他 (如:彈力…等)助跑動作 (台北縣政府, 2010)。
99學年度的題目也是三個項目分別是「捲土重來的戴姆勒」、「富爾頓的願望」及「再見萊特兄弟」。「捲土重來的戴姆勒」是製作一台以彈力為動力的車子,並利用磁力讓車子停在停車格。車子在出發前需能平放在大會所提供的車庫內,車身不可超出車庫,車子的任一部份完全位於停車格內,視為停車成功。只能用彈力做為動力來源,不得推、擲等。「富爾頓的願望」內容為利用自備的塑膠瓶與大會提供的競賽材料製作ㄧ艘船,船身內部放入固態碳酸氫鈉與固態檸檬酸,當作燃料槽。當燃料槽內加入水後,由後方噴氣口噴出二氧化碳氣體後,動力船只能依靠此化學反應的動力而前進。評分方式是以動力船前進的距離和船身所承載的一元硬幣數目做為得分的標準。「再見萊特兄弟」延續98學年度「達文西的夢想」內容,除了飛行距離外,增加地面上向前滑行,距離出發點越遠者得分越高 (新北市政府教育局, 2011)。
100學年度的題目有三個項目「使命必達」、「旋轉吧!風車」及「孔明借箭」。「使命必達」是製作以氣體為動力的車子,車上載有欲送達的貨物,當車身完全通過出發線後,貨物可以越過障礙物抵達目的地。評分標準車子主體碰觸到障礙物得分,此時貨物必須因慣性和車子完全分離才可計分。分數依貨物最後停在九宮格的位置判讀分數。「旋轉吧!風車」是製作風車並利用風力將硬幣提到高處,能提起的重量越大得分越高。「孔明借箭」要求各隊攜帶任意植物到場,並利用所帶來的植木製作弓、箭以及稻草人,並在限定時間內用射箭的方式將箭射到稻草人身上。其中射箭的動作為:箭搭在弓上,手握箭拉弓,手在原地放開將箭射出,動力來源需用弓弦彈性,如果違反規定(由評審判定),則當次射箭成績不採計 (新北市政府教育局, 2012)。算是應用性很廣的題目。
從上述的四個競賽,不論是科技競賽還是科學競賽,在整體的活動目的上,都希望能激發學生的學習興趣,鼓勵學生展現創意思考的能力,並能透過動手做來解決問題。若將焦點放回生活科技競賽本身,可發現主要目的都是要讓生活科技教學正常化。研究者將前述相關的科技競賽加以整理列表如表6所示。
表6國內現行舉辦相關科技競賽分析表
高雄市生活科技創意競賽 |
台北市生活科技科學藝競賽 |
桃園縣自然與生活科技競賽 |
新北市創意科學競賽 |
高雄市政府教育局國中教育科 |
台北市政府教育局主辦 |
桃園縣教育局主辦 |
新北市政府教育局 |
92學年度開辦 |
88學年度開辦 |
93年度開辦 |
94學年度開辦 |
公私立國中學生,3人一組參賽 |
公私立國中九年級學生3人一組參賽 |
公私立國中八年級學生2或3人一組參賽 |
新北市各公私立國中之7、8年級學生,每校最多薦派1隊參加 |
題目類型變異性大 |
歷時最久、規模完善 |
最先辦理作品觀摩競賽 |
題組類型多元、規模逐漸擴大 |
資料來源:邱仁佑, 2008及研究者自行整理
綜合前述相關競賽的比較及高雄市生活科技創意競賽的實施現況,研究者試著分析出高雄市生活科技創意競賽的四項特色,內容分述如後。
高雄市生活科技創意競賽的題目大都能涵蓋生活科技的各種領域,讓學生能從活動中學習到不同的一個知識和技能。競賽題目大多與環境教育有關,並切貼切周邊的生活環境,如「校園節水創意設計」「節能屋」及「資源回收的異想世界」等。尤其是節水創意設計,是一個與環境教育融合的絕佳點子。終究科技教育最大的特色它是個一絕佳的整合學科,學生的學習是建立在社會學習及真實情境上的學習上(Theodre, 1999)。國中生活科技課程中,教師們指導學生學習包含製造、運輸、傳播與營建乃至於生物科技等各系統的議題,但仍不脫離生活上的食衣住行育樂等應用層面。而學生們必須先了解節水的相關知識、學會如何運用這些知識、進而設計出自己的節水系統、最後進行反思討論這樣的設計能達到何種效果。這樣的活動設計不僅對國中學生、對指導老師們都是一項新的挑戰 (引自張美珍、王裕宏, 2007)。
依照往例,競賽活動前都會辦理領隊會議,會議中除了針對當年度比賽內容作說明外,也會趁此機會與生活科技教師做意見交流。並將相關意見反映給上級主管單位,以幫助解決生活科技教學現場所遇到的困境。而在競賽當天,都會安排各種生活科技知能研習,讓教師能接觸到更多元的科技內容,幫助教師專業成長。
高雄市生活科技創意競賽在競賽中要求學生將其過程(工作報告)記錄下來,這部份更顯出生活科技的課程除了解決問題及動手做的重要外,更重要的是讓學生瞭解記錄整個學習歷程並能修正問題的重要性。例如在「校園節水創意設計」中,為了讓學生實際解學校的用水狀況並隨時記錄他們的創作歷程,活動策劃團隊編製創意計畫書。計畫書以提供學生學習鷹架的構想出發,以系統化的方式列出幾個有助於學生思考與記錄的格式,計畫書內包含:(一)校園用水狀況分析;(二)學校節水構想與策略分析;(三)節水創意構想描述與表現;(四)小組會議討論紀錄 (張美珍、王裕宏, 2007)。
陳芳慶(2007)也在高雄市九十五學年度學生準備「自然與生活科技學習領域-生活科技」發現學生在進行整個活動時從資料蒐集、校園用水狀況分析、討論、節水創意分析、模型的製作、與最後的成果展示及發表等。強調過程與成果並重,這些頗為符合科技教育的特質。而在每屆競賽中,都有設立最佳報告獎,就是要鼓勵學生紀錄科技創造的歷程。
高雄市生活科技創意競賽舉辦以來,每年都會參照辦理的成果及反應的意見進行調整。如競賽的方式與題目提供了老師教學的參考,讓學校教學能夠更順利推動。透過結合其他單位團體如水利署、工研院與國立科學工藝博物館等,讓生活科技往上提升。積極爭取修改高中多元入學計畫,讓生活科技的競賽成果有助於學生升學。將競賽的題目與日常生活相結合,讓教師在學校中更有發揮的空間。一切都是為了讓生活科技不要被邊緣化的努力。
朱耀明(2007)在「高雄市生活科技競賽的設計意涵與實踐分析」ㄧ文中,也針對了競賽做了相關的成果檢討,發現高雄市生活科技競賽存在以下幾個問題:(一)學生缺乏應有的「加工技術」;(二)學生對「生活科技競賽」和「科學活動」有所混淆;(三)教師的部份專業知識仍有所缺乏;(四)少數學校仍對生活科技教學忽略。可見科技競賽還有很多需要改進的地方。
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