模拟卷创意设计与制作活动设计的基础.docx

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模拟卷创意设计与制作活动设计的基础

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「創意設計與製作」活動設計的基礎

94/12/01

侯世光*、張玉山**

國立台灣師範大學工業科技教育系

*[email protected]；**[email protected]

壹、前言

貳、設計的意涵、方法與程序

一、設計的意涵

二、設計的方法與程序

參、創意意涵、形成與程序

一、創意的意涵

二、創意的形成

三、創意的程序

肆、創意設計方法

一、問題解決

二、問題導向學習

伍、創意設計與製作的教學準備

一、教師做好心理準備

二、備妥創意設計教學的環境

三、導引學生從事科技創意與發揮創意

陸、教科書的教學活動設計

一、正中版

二、華興版

三、維新版

四、龍騰版

五、謳馨版

柒、結語

參考文獻

壹、前言

台灣產業在全球競爭的優勢為資訊與通訊科技及半導體產業等，具有研發、設計與製造技術的能力，上列為國家十大發展重點計畫的一環。

在知識經濟的社會更顯現創意設計、與科技重要性。

在我國「國家科學技術發展計畫（90-93年）」中，所提出國家科技計畫八項策略中，策略四為「加強技術創新、促進產業升級」，可見產業創新對國家發展的重要性（國家實驗研究院，2005）。

而創意又是創新的基礎，因此教育部更規劃了「創造力教育白皮書」，自91年起，將整合部內各司處室相關資源與計畫，結合政府各部門與民間力量，以前瞻性、整體性、國際性、永續性為考量，有系統的規劃、執行、考核有關創造力教育之計劃，以逐步落實「打造創造力國度ROC（RepublicofCreativity）」之願景（教育部，民2001；民2002）。

將創意與科技融入於生活，以提升生活品質。

從生活科技的課程來看，實作（設計與製作）是科技的本質，創新又是科技發展的基礎，在生活科技課程中，應該強化創意實作的教材與教學。

深切瞭解創意設計與製作的本質，再透過適當的教學設計，以及具體的教學作為，才能提升學生的技術創造力，同時也是具體呈現生活科技教學成果的有效方法。

本文針對創意設計與製作的基礎、創意設計與製作的教學設計與實施教學，依次引介，希望能引起生活科技教師更多的思考與討論。

貳、設計的意涵、方法與程序

一、設計的意涵

傳統的設計意義是繪出一物品的圖形，接著依照圖形加以製造或生產。

然而設計含有須多嶄新的概念：

．設計是一種過程，不僅是構想出單一的產品，同時也包括整個系統或環境的構建，如運輸系統、教育課程、電腦網路等；

．設計是一種參與，一種社會大眾所參與的決策過程；

．設計是一種創造力，它是每個人都擁有的潛在能力；

．設計是一種教育訓練，它結合了藝術與科學，甚至可能更進一步超越此二者；

．設計可以延伸至產品領域之外，他本身是生活的過程與方法（Jones,1992）。

創新需要規劃、研發與實踐，而設計為立定計畫時之實現。

二、設計的程序

設計的程序可花一分鐘或好幾年，設計能簡單與複雜，設計可依個人、十人百人或千人，甚至全國或全球。

不論簡單或複雜，其過程約分為六個階段（圖1）：

1.確定問題：

首先確定設計需求，包括問題的範圍與限制，同時蒐集與呈現應用的資料。

2.提出構想：

設計過程的主要創意構想是在本階段形成，必須深入了解確定的問題，提出解決問題的構想，而原創的構想是經過創意的階段，如腦力激盪（brainstorming）、研究、調查或問題解決所提出。

3.細部設計：

設計的構想需要評估接受或不接受，其決定會影響計畫的適切性，提出許多構想，再依照資源的影響、比較預期解決的可能性，評估擴充或拒絕。

4.分析評估：

詳細評估及檢測構想，問題解決的執行性，評估結果如是好的構想，而後轉換為工作模型做為觀察，接著打樣、分析生產問題、進行市場調查，及執行人與環境工程的比較。

5.最後決定：

分析設計與解決的可能性，及作決定及提出結果，決定該設計是拒絕、完全接受、改變或重組。

6.執行果：

最後繪圖、生產製造產品、市場行銷及成果發表。

計畫案

一個設計者的設計過程須具前瞻，設計過程提出的方案及最後結果須對自己有信心。

分析決定執行

確定問題提出構想細部設計

回饋改變

每一個設計提出新的方向，必須應設計改變針對每一個設計問題，甚至

用此過程。

經驗是好的教學體裁，利用設計過程的六個階段，解決過程

聰明的學生是從經驗中學習，不浪需要不斷改變。

期望每一個設計過程

費時間重複研究或嚐試錯誤.使用自己的方法改變與發展。

圖1設計程序

參、創意意涵、形成與程序

一、創意的意涵

美國創意教育協會將創意定義為「創意就是人所擁有的一種特質，能夠讓他們在某種情境下產生新穎的方法，反應在新的和改善問題的解決方式」。

尤其強調創新的手法及問題解決的層面。

創意是解決新型問題的基石，是創造新知識、新技術、新科技、新方法、新工具與新產品的動力，知識經濟首重創新，而創新的核心在於創意（creativity）（黃仁德、姜樹翰，2001）。

（1）社會與學科進步的動力：

社會與學科之進步在於不斷的改進或甚至突變性改進或演化，其成因是在於創意的加入，創新是向上的力量，而已有之知識與技術則可以透過應用而擴大其效益（圖2）。

（2）知識經濟中的主要資產：

目前企業的知識財產為單位之最重要的資產，其中主要含有人才、創意、品質等。

（3）學術研究中的要素：

不同層級之學術研究最關注的便是創意的層次，對學士、碩士、博士論文中之創意要求皆不同，而在不同之論文評價中，必要一項為創意、創新、創見的層次。

（4）解決實務問題，突破現況困境之核心：

現況中之困境或課題，可能用一般已知之方法與經驗卻無法解決或突破時，則需要以非常法及創意來克服。

A.知識技術創意向上

（創意為知識/技術的提昇力）

B.知識技術應用推廣

（實用為知識/技術的放大器）

圖2知識與技術之加高與增寬

二、創意的形成

創意視其改進原知識/技術量的大小而定創意層次（見圖3）。

包括A.應用、B.引用、C.修正/微調、D.再組合、E.整合、及F.突變（全創新），與原有（舊有）之知識技術有明顯的不同（找不到其進步演化之痕跡，亦即時差異極大）。

1.應用：

將特定的原理加以應用。

例如將奈米技術應用在身體醫療的微型機械上面，也可以將應用在奈米級粒子的永久磁鐵，增進馬達效率等。

2.引用：

針對特定問題，將其他的原理引用進來。

例如在考慮運輸問題時，將虹吸原理、槓桿原理、質能不不滅定理等考慮進來，就會產生不從的運輸設計與裝置。

3.修正與微調：

（1）項目替代，在原項目無法應用或無資料提供時，便以相似項

圖3不同層次之創新：

A.應用；B.引用；C.修正；D.分解組合；E.整合；F.突變

目（物）來頂替。

例如汽車無法行駛在狹小巷道中，可以用毛毛蟲蠕動的身體架構，頂替原來的底盤設計。

（2）係數調整，在原項目無法應用或無資料提供時，調整項目的部份係數。

例如汽車無法行駛在狹小巷道中，可以調整底盤的長度，使長方行底盤接近於正方形底盤。

4.分解再組合：

將原有之次單元加以改變（調整或聯想法），或直接以不同次序，加以重組。

例如電動模型車的結構可以區分為輪胎（前輪與後輪）、底盤、車體等部份，輪胎屬性包括形狀、大小、材質等。

因此，將前輪改小的正六邊形鋼胎（不是塑膠胎），也許就可以讓跑車在雪地上奔馳。

5.組合：

將原本不在一起的事物，強力組合在一起，形成新的結構。

例如將手機與電腦組合在一起，變成無線上網的行動電腦。

再如將汽車與房子結合在一起，變成旅行屋。

6.突變：

元素與結構皆坐大幅度的變化。

以完全不同之元件與結構來形成新成果，如同基因突變，加上其在染色體上之結構亦更新，則為一種突變。

亦可借其他領域相似單元之元件或結構來進行突變（模擬），如人模擬鳥之飛行，仿其流線但不仿其振翅，而以螺旋或噴射來形成飛行動力。

三、創意設計的歷程

基本上，創意設計與製作的過程，就是一個創造性問題解決的過程（表1）。

設計者必須從問題的界定、資料蒐集與分析、產生構想、評估構想、實現構想、評鑑結果當中，在某些步驟中投入創意，就可以獲得一定會有創造性結果。

當然，在整個設計程序的步驟當中，都包含擴散思考與聚斂思考的交互作用。

表1創意與設計之流程

創作過程

問題解決過程

設計過程

準備階段

問題分析

認清問題

搜集資料

運用知識

採納經驗

問題確定、定義

設計問題分析

需求分析

社會因素

環境因素

市場分析

機能分析

構造分析

材料與製程分析

專利、法規、標準

新產品之要求

孵化階段

問題解決方案

構想產生

各種解決方案

設計方案

創意發想方法

設計原理

草圖

輔助模型

誕生階段

解決方案評估

解決方案、選擇、評估階段

設計方案之評估

最佳設計方案之選定

檢討是否符合新產品之要求

定案階段

解決方案實現

設計方案之實現

機構

經織構成

細部造形

圖面

產品說明文件

資料來源：

黃德丹（1995），工業設計師創意發想方法應用之實證分析與探討。

從腦神經醫學的角度，瞭解腦波在創意歷程中的運作，也可以對創意設計有進一步的瞭解。

一般設計師最常見的創造程序是：

與趣、準備、醞釀、領悟、檢驗、應用。

一些創造力研究人員進行的腦波研究，皆顯示不同的腦波態和創造程序不同階段，有密切的對應關係，如圖4所示（王怡勝，1999）。

圖4創造歷程與四象限模型的關聯

1.興趣：

是一種警醒的整體狀態，專注在思考問題上，是貝他腦波態的作用。

2.準備：

是將創造程序應用到明確的問題上，是較高頻的貝他波在作用：

更為專注、更有決心，比較實際。

3.醞釀：

是準備之後的階段，是頻率較低的阿爾發波；高振幅的腦波在沉思時能得出最好的成果。

4.領悟：

通常形容成創造程序裡的「阿哈！

」階段，腦波是西塔波。

這時腦子裡會蹦出一些點子，其中可能包含可行的解決方法。

5.檢驗：

這階段的腦波又回到了貝他的範圍，這有時是在凌晨兩點鐘，有時是在洗澡的時候，或是在上班、上課的途中。

在這階段是將可能作法和原先問題二者間的關係，作一番審慎的評估。

6.應用：

是創造過程的最後階段，是貝他波長的活動，可提高警覺。

肆、創意設計方法

一、問題解決（ProblemSolving）

（一）問題解決的理念

問題解決是一種過程，是一種針對問題尋求合理且最佳解決方案的過程（Hatch，1988），在問題解決過程中運用與結合先備知識、技能及外界資訊，發展多種解決方法，且找出最佳解決問題途徑。

（二）問題解決的步驟

問題解決是人類生活的基本能力，運用適當的問題解決流程可得到最佳的解決方案，其流程包含五步驟：

1.確認問題

即對問題的相關因素有更進一步的了解，以確立或設定問題解決的方向。

同時要了解問題的關鍵點在何處，以便於做後緖之規劃設計解法方法。

2.蒐集資料

（1）觀察：

觀察相似問題的解決方法，及參考類似的問題來蒐集資料，或從書本中及討論中取得資料。

（2）探究事實：

了解所要解決的問題方向，以便提出構想。

3.提出構想

（1）運用腦力激盪法激發許多可能解決問題的方法（越多越好）

（2）儘可能列出許多主意（擴散思考階段）

4.執行製作

（1）在數種可能解決問題的方法中選擇最可行者

（2）就解決方法發展評鑑準則

（3）客觀地應用準則於每一個可能選擇的解決方法

（4）根據已發展的準則評估可能選擇的解決方法

（5）發展行動計畫

5.測試評估

將已製作完成的作品來進行測試，以決定是否得到最佳的解決方式，或是考慮是否更新機構以解決問題。

二、問題導向學習（Problem-basedLearning,PBL）

（一）PBL的理念

PBL是由教師設計安排一個問題或任務，再交由學生去解決問題或達成任務，而在解決問題（或達成任務）的過程著重在經由與他人合作時而發展出自己建構的知識和技能（計惠卿、張杏妃，2001）。

PBL不同於傳統的教學以學習科目為主再進行解決問題，特別強調以「問題」為學習的起點。

計惠卿和張杏妃指出問題導向的要素包含六點：

1.以學習者為中心並強調內在動機；

2.鼓勵學生合作學習；

3.讓學生持續增加或修改他們的作品；

4.教學設計在於學生能在活動中主動參與工作而非只是學習關於事物的知識；

5.要求學生有成品展示或表演；

6.是一種屬於高層次的知能挑戰。

故PBL首要關鍵是發展真實情境的問題，鼓勵學生主動參與及創造。

在PBL中，以學生為中心，教師扮演提供者、輔助者或協助者的角色，藉提出相關問題與設計相關活動鼓勵學生思考與解決問題。

（二）PBL的特色

王千倖（1999）提出PBL包含五點特色，其內容分述如下：

1.以問題為學習的起點

PBL強調所有學習源自於問題，且問題亦是整個PBL的主軸所在，其單元內容是一整合性的問題，並不一定是跨學科，以符合在現實生活中所面臨的問題。

2.真實世界的非結構化問題

學生在正式學習之前被賦予一個與學習內容相關的真實世界問題，亦是非結構化的問題。

透過問題解決過程培養自我主動學習能力，真實世界的非結構化問題能夠讓學生將所學的知識更有效的保留，並容易將其遷移到日常生活中。

3.學習內容以問題為主軸

PBL不同於傳統教學，和傳統以較結構性知識體為主要的教學內容比較，PBL它能使學生對於學習的主軸—「問題」，適時的進行有意義的、相關的、連貫性的學習。

在PBL教學結束後，亦不同於一般教學有著完備、正確的解答，也就是沒有所謂的標準答案。

4.著重小組合作學習與主動學習

PBL透過分組活動的進行，藉由同儕間的分工合作來達成解決問題的目的，過程中同儕間能彼此分享彼此的學習經驗，亦可由小組的合作學習讓學生有表達及聆聽他人想法的機會。

透過PBL學生不再是被動的接收知識而是主動的解決面臨的問題。

5.學生是學習活動中的主角

PBL即是教師輔助學生主動解決問題的過程。

而一個成功的問題解決者，其所具備的特質包含：

態度因素（如興趣、動機及自信等）；認知因素（領域知識、思考策略及後設認知等）；解決問題策略的精熟度（經驗）與遷移的能力。

PBL所重視的成效不在學生是否真正解決問題，而著重學生在解決問題過程中所學習到的知識與經驗，透過PBL培養學生主動探索、解決問題及獨立思考等高層次能力。

（三）問題導向學習的實施

在實施PBL學習前，需完成的工作包括有組織架構、師資培訓、課程設計、教案編寫、準備學習資源、課程評量、教師教學評量、學生學習評量、設置教學環境等。

而當實際用在教學時可分為三種類型，教師可依實際情況再做調整。

1.主軸式：

全部或部分學生，所有之教學活動均和教案內容相關。

2.輔助式：

外加老師主導和教案內容相關之活動。

3.外加式：

傳統大堂授課之外加小組活動。

而基本上，PBL是把問題丟給學生，讓學生先自我學習再參與團隊討論，再與教師討論，再與其他組學生作分享。

（洪榮昭，2002）其概要如圖5：

個人評量：

．分析問題、口語溝通

．理論知識學習力

．責任力

．知識分享力

團體評量：

．作業實踐力

．專案實作力

．作業修正力

．報告撰寫力

圖5問題導向學習之實施方式

資料來源：

Aleman&Lopez,2000;洪榮昭，2002。

（五）工藝設計PBL模型

工藝設計問題導向學習的實施方式，主要是個人努力、小組或團隊的互動學習，實施探究問題以獲得知識分享。

個人努力的部分在透過小組互動後的資料蒐集探究問題及分析問題。

而團隊的學習係透過小組及全體的討論互動分享。

專題導向學習分成三階段，而問題導向學習適於融入在每一個階段的教學（侯世光等，2005；圖6）。

專題導向教學問題導向學習

第一階段（小組學習）

第二階段

（個人

努力）

第三階段（小組學習）

（團隊/全班

圖6工藝設計PBL模型學習與分享）

（六）問題導向學習的評量

在傳統教學上，評量工作可以依賴測驗，尤其是理論的考試。

因為在傳統教學只注重學生個體表現，但PBL不僅是要重視個人表現，也要重視團隊表現，而且問題的解決不僅是個人的知識理解、應用，亦是團隊合作、知識分享的效果。

到底是誰的貢獻最佳，有時亦很難以確認，在圖4提到的評量

（1）對個人必須評量其理論知識學習力及責任心及組織分享力；

（2）對團隊則評量其設計進行實驗或調查作業實踐力、專案實作力及作業修正力。

至於評量的方式、理論知識學習力可以依傳統紙筆測驗或電腦輔助測驗來進行。

個人的責任心可以依其出席及參與。

團隊分享的表現是評量（有準備的人）參與討論發言的頻率較高，內容較有重點與深度。

作業實踐力是評量作業依進度的完成質與量；專案實作力是評量完成的功能與創新性；作業修正力是評量作品或作業上的精益求精表現。

按這些評量內容與方法，其比例分配是依問題解決的性質、範圍而定。

根據Aleman&Lopez（2000）的分析，理論知識佔40％、責任心佔10％、知識分享力佔10％、作業實踐力佔5％、專案實作力15％、報告品質與修正20％（洪榮昭，2001）（表2）。

表2PBL評量內容、方式與比例

評量內容

評量方式

比例

個人表現

理論知識學習力

紙筆測驗（CAT）

40％

責任心

出席與參與率（按進度學習與團隊互動）

10％

知識分享力

發言的評率與內容深度

10％

團隊表現

作業實踐力

按進度做完作業及品質要求

5％

專案實作力

功能（應用）性及創新性

15％

報告與修正

作業或作品的精益求精

20％

伍、創意設計與製作教學的準備

創造性的設計與製作活動中，有一個最基本的概念，那就是「營造一個適切的環境，讓學生在裏面進行創新活動，以發揮及培養科技創造力」。

例如以小組的座位安排，鼓勵發言討論，輕鬆愉快地進行設計與測試等學習活動。

一、教師做好心理準備

和一般照工作圖施工的教學全然不同，教師在創造性設計與製作活動中，將面臨許多不同的挑戰。

學生會因為找不到構想、找不到參考圖樣、找不到材料、找不到適合的工具、膠合劑、甚至找不到適合的施工方法，而來找你。

此時，教師必須以一個創新合作者的角度，提供必要的協助。

不可因為怕麻煩，而要求學生放棄構想或更換構想。

教師對創意的重視程度，將是整個活動成敗的關鍵。

教師必須營造一種知性冒險的鼓勵氣氛，並且形成內在激勵，使學生對學習活動更具創造力，以及自我指導能力（Moo，2000）。

因此，教師應具備以下幾種特質（或傾向）（Putnam&Burke，1992；Moo，2000；張玉山，2000a、2000b、2001a、2001b）：

1.教學領導者；2.發展的觀點；3.合作的態度；4.反省的取向。

二、備妥創意設計教學的環境

在創意教學的硬體環境方面，RitaDunn,KennethDunn及GaryPrice提出一套「高產能環境偏好調查」（theProductivityEnvironmentalPreferenceSurvey，PEPS），其中的檢查項目包括Vehar（2000）：

1.光線（喜歡微暗或明亮）、2.噪音（喜歡安靜或嘈雜）、3.環境設計（喜歡正式或非正式）、4.溫度（喜歡寒冷或溫暖）、5.同儕（喜歡獨自或結伴）、6.權威人士（出現或不出現）、7.移動性（喜歡動態或靜止）、8.飲食（喜歡吃喝或不喜歡）、9.時辰（喜歡早晨、上午或下午）。

這些指標提供個人自我檢查，確認最適合自己的工作環境。

科技教師在班級整體的考慮之下，則應注意：

1.多樣刺激的資源；2.愉悅開放的空間：

3.師生共同安排。

基於創意設計與製作的需要，充份的材料與工具是不可或缺的。

材料的量不必多，但是種類一定要足夠，讓學生有充份的接觸與使用機會。

而在創意教學的軟體環境方面，Stanish&Fberle（1997）提出五項重要的創意情境與氣氛，是教師營造教室氣氛的重點：

1.每個構想都很好；2.每個人都可以發明；3.發明是好玩遊戲；4.錯誤本是創新的基礎；5.打破刻板的教室常規。

三、導引學生從事科技創意與發揮創意

在真實生活情境中，運用創造思考的方法包括取代（Substitute）、組合（Combine）、調適（Adapt）、放大（Enlarge）、縮小（Reduce）、除去（Eliminate）、以及重排（Rearrange）等七種（Barnes，1993）。

這七種方法非常適合應用在科技教育的設計與製作活動中（張玉山，2000a、2000b、2001a、2001b）。

科技教師也有責任，引導學生熟悉這些科技創思方法，如圖7所示。

茲列舉實例說明如下。

1.取代（Substitute）：

替換既有的構想。

在日常生活中，例如將典禮中掛在胸前的名牌，原來是用別針來固定，現在取代為附有雙面膠的夾子，讓使用者可以簡便地將名排夾在胸前的上衣口袋中，不必像以前，將別針戳破上衣才能別上名牌。

在科技教學活動設計上，可以利用現有構想（實物）為「以三夾板製作組合玩具」，教師可以讓學生想一想，有沒有其他的材料可以取代三夾板。

結果發現，用壓克力（適於國中以上）、保麗龍、珍珠板（適於國小）來製作也可以。

2.組合（Combine）：

將兩個以上的構想加以結合。

在日常生活中，最常見的例子就是「鉛筆與橡皮擦的組合」，成為帶有橡皮擦頭的鉛筆，這也是一項成功的專利品。

在科技教學活動的設計方面，例如生活上有些東西各有它的功能，如果合在一起，就方便多了。

老師要學生想一想，有哪些東西是可以合在一起的。

例如，記事簿、連絡簿、重要名片簿等，都是每天要攜帶的東西，有時後會丟三落四的，忘記放進書包。

學生可以製作一本「個人檔案簿」，內含前述三種資料與功能，於是每天只要帶這本檔案簿就可以了。

3.調適（Adapt）：

將構想的用途加以變更。

生活上有很多東西是可以作其他用途的，而且越是別人沒想到的，越是特別。

例如將洗碗槽的過濾網袋，拿來裝洗手肥皂；用剩的地磚，放在餐桌上，當作隔熱的湯鍋墊。

至於科技教學活動設計方面，空的養樂多空罐或是保特瓶加上一些簡單的材料（如竹筷子、鐵絲），可以用來做什麼?

花瓶、筆插、裝飾性造形、或......

4.放大（Enlarge）：

將外形加大或突顯其重要性。

在台中自然科學博物館中，有一座兒童攀爬結構，就是採用基因的雙螺旋造形，放大建造而成一座與眾不同的兒童遊樂設施。

其實，生活上的東西，不一定都是那麼小。

在科技教學活動設計方面，可以讓學生想一想，東西放大之後，會變怎樣?

鑰匙通常是小小的一根，學生可以製作一把像人一樣高的超大形的鑰匙。

用報紙、鐵絲、漿糊等，塑造一隻超大昆蟲（如螞蟻、蜜蜂），結果會怎樣?

5.縮小（Reduce）：

將外形所小或降低其重要性。

在夜市的攤位中，常常見到各式各樣的鑰匙圈或手機吊飾，這些吊飾常常是縮小的高根鞋、縮小的皮卡丘、縮小的日常用品。

生活上有些本來就很大的東西，突然變小了，世界會變怎樣呢。

在科技教學活動中，老師可以告訴學生，你就是魔術師，可以將東西變小，而最想變的是什麼