學生可以發明嗎?仁善國小「發明展」記實

教育電子報記者朱信維大溪報導

科展的迷思

　　每年一度的科展，大多數學校都是由幾位自然老師，從全校學生中選出幾位平常在自然方面表現較突出或較有潛力的學生，由老師和這幾位代表一起討論出科展題目（甚至只由老師定題），經過幾週到數月的蒐集資料、實驗、觀察記錄與資料整理、討論、結論等過程後，完成科展作品．

               猜猜我們發明了什麼？                   原來是「不必彎腰的桌子」

        這樣的參與過程，與科展活動希望提升學生對科學實驗的興趣與能力的初衷似乎有些差距．困為從中獲益者大多只有少數幾位參展同學和老師而已，對於大多數的孩子而言少有參與的機會．

科展普及化—校內科展

　　面對上述困境，仁善國小從五年前由靜宜老師結合幾位教師夥伴，開始推展校內科展活動，在自然及相關領域課程中規劃了科展的教學及學習活動，從生活問題的引導、解決問題的研究方法，到觀察或童驗的設計及操作...，讓高年級每個學生都有機會組隊參展，經驗實際而完整的科學探究與實驗過程．難能可貴的是他們將校內科展融入了自然領域課程教學之中，幾年的努力已為學校培育了普及的科學創造氛圍，而且參加鎮、縣甚至全國科展的成績也都非常突出．

        科展著重的主要是「探究」問題的過程，包括了「過程技能」、實驗操作等的科學能力。但是經過幾年的校內科展活動下來，靜宜老師也發現了在尋找科展的問題情境時，不一定能和日常生活有如此大的關連，而且「探究」的過程對孩子來說並不是那麼容易親近。但是如果將問題情境換成從日常生活中經常會接觸的事物(例如每天打掃教室時，不容易把較高的窗戶擦乾淨)所產生的「不方便」出發，孩子就比較容易透過自身的生活經驗來思考如何解決這些問題。

左圖的螃蟹加上右圖的雨傘，可以創造出什麼？

另一個觸發「發明展」活動的想法，則是與平常自然教學過程中學生的實做作品(例如「聲音」單元中的自製樂器)有關，從學生這些與自然科學原理有關的作品當中，不難發現學生有許多創造力或別出心裁的想法，而且自然與生活科技教學活動強調「做中學」的精神，但礙於一般教師在創造力方面的教學知能不足，能做的也只是提供創作的機會，對於創造力的養成仍顯不足。

  我的電力發熱衣，輕薄又保暖               加油，快完成了  

從校內科展到「發明展」

因此學校、老師是否能提供一個科學創造的舞台，讓孩子們能將在自然與生活科技所學的能力統整應用展現出來？透過創造思考到做出成品的學習過程，學生需要真正去瞭解並掌握相關的科學概念，並從概念出發落實應用到日常生活之中，讓孩子們真正體驗到科學和生活的密切關係，同時從「發明」的過程中也充分感受到發明的「容易」與「不容易」。學生發明展是藉由生活問題的解決，整合學生既有的能力，涵養主動學習、創造思考的能力與態度。這些都是發明展活動與一般課程或科展活動有所不同之處。 

但是如同校內科展一樣，發明展也需要老師規劃一個完整的教學活動，因為從找出生活中的不方便，到腦力激盪想出解決方法、到運用科學原理實際創造發明，每個過程並非水到渠成，都需要老師從中引導、鼓勵，尤其如何將「創造力」融入自然領域教學當中，更是一大挑戰。在參考了陳文典教授所提出培養「創造能力」的教學流程：透過問題解決的需求，引導學生從發現問題、形成策略一直到問題解決彼此分享的過程，這就是科學學習的一種模式。仁善國小教師團隊決定了以下從「尋找問題」開始的教學策略，一步步引導學生們進行在校園中前所未有的「發明展」學習活動。

從「尋找問題」開始的教學策略

　　1.引導學生尋找發明動機 2.從尋找問題開始，察覺生活中充斥的不方便？3.從問題出發進行創意思考 4.進行「元件分析」，形成具體的行動策略：從產品的物質世界跳脫，掌握慨念元素來思考創造 5.製作「設計圖」：以繪圖來檢核發明設計的合理可行性，並協助討論時的「傳達」與「溝通」，同時思考別人的建議以減少可避免的「嚐試錯誤」，培養另一種創造思考智能--轉換觀點來思考（三頂思考帽） 6.按圖施工：學生在實做遭遇問題時可嘗試以模型化、請專家幫忙，教師則在其中進行科學概念的引導與整合，並肯定學生的原創想法 7.成果報告製作：包括發明動機、解決策略、使用材料、製作及使用方法、使用效果評估，以及心得感想等項目。

這個非常符合杜威「做中學」的發明展活動，經過一次次的反省與調整後，已發展出相當嚴謹的教學流程(共約14節課)：

1.小小發明家的故事（2節）：藉由閱讀、討論發明家的故事，引發學生對發明家的興趣，並瞭解其他兒童發明的故事，以激勵學生進行創造發明的動機。

2.小問題大發明：透過下列的教學活動，一步步引導學生擬定發明（解決問題）的行動方案，並依計畫進行實做。

從「生活放大鏡」活動來尋找生活中值得研究的問題及發明靈感（1節），接著進行「元件分析」以跳出思路的陷阱，再從「點子碰碰--腦力激盪」來擬定行動方案（1節）、畫出設計圖（1節），最後則是「夢想成真」，依據計畫進行發明計畫報告（2節）與實做（4節）。

3.小小發明博覽會：在實做作品完成後，以電腦軟體製作書面報告及說明簡報等方式來呈現作品內涵（2節），並向評審口頭介紹發明的歷程及心得（1節）。

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從茫茫然到七嘴八舌

如此創新且極具教育理想的「發明展」活動，對於老師和學生來說都是個相當大的挑戰，就像靜宜老師所說：「一開始跟孩子們提起將有發明展活動，當時他們一臉茫然，「發明」對他們來說好像有點遙遠，眼看現場鴉雀無聲，於是我搬出了《你也可以成為小小發明家》書中的發明故事，和他們開始對話…。」以下便是當時教學現場的一段對話--

師：在美國，他們有一個活動叫「發明美國」的活動，每年都會有發明作品的比賽。我在小小發明家的書中讀到一些很有意思的發明，譬如有個學生為了減少每次從鞋子帶回家中的灰塵，於是他在踏腳墊上動了一些手腳…

生：做什麼？加抹布嗎？

師：他把吸塵器跟踏墊結合，在腳踏墊上裝了很多小管子，這些管子在一起接到吸塵器上，於是就成了很好用的吸塵踏腳墊。如果是你，你會想到什麼解決方法呢？

從這個故事出發，再引導孩子觀察教室裡有哪些做起來不方便的事情—例如寫功課時…橡皮擦屑不好清理，孩子們開始你一言我一語的說道：「高的窗戶擦不到、角落桌子底下的灰塵擦不到、書包背起來很重、椅子容易往後倒…」，孩子們似乎開始發現，發明並不是一件遙不可及的活動，只要多留心，其實生活中有許多的不方便，這些都可能是發明的點子來源。

多采多姿的發明成果

如果從仁善國小五、六年級學生的參賽作品來看，不難發現學生在經歷了「發明展」的創造力融入教學的過程中，所激盪出的發明點子與作品之五花八門，很難想像這只是孩子們第一次的「發明」，像是「自動分錢器」、「電蚊窗」、「防水滾筒」、「磁浮車」、「神奇手臂」、「手電筒加電風扇」、「省錢磁鐵船」、「隔熱鍋墊」、「方便洗碗器」、「省力擦窗機」、「去屑桌」…，彷彿已看到了未來的發明家就在仁善校園中發芽、成長呢？

            
   傳說中的「神奇擦窗條      我們的「透天房子」，屋頂自動開關！

而從以下的學生心得--「恐怖的發明展」中，我們更加肯定「發明展」所內涵的的精神價值，不只提供了孩子們發明的舞台，從不敢到勇於嘗試、突破困難、合作學習的精神，更是孩子們面對不可知的未來所須培養的態度！

勇於嘗試、突破困難的發明精神

「發明展當天就在禮拜二下午，我們大家都非常緊張，當天發生的糗事有就是：我必須穿很多衣服，因為時間只有一點點而已，衣服一直穿一直掉，就浪費掉很多時間，差一點點就要出糗。在當天的過程中有一些些困難的問題，有些評審問的問題讓我們都非常難回答，我們回答不出來，就非常的緊張，問旁邊的同學該怎麼回答，他們給我的答案我們就說給評審聽了，還有些老師看到我們的娃娃機有電時的效果喔。

我希望明年還有發明展，這樣這樣可以激發我們大家發明東西的潛力，讓大家可以發明出更棒的東西，讓大家看到我們大家通通都有發明的實力。如果明年還有發明展，我一定會熱心參加！並把我的作品發明的更好但是我還沒想到明年可以做什麼，但是我一定會熱心參與這項活動。」

人人都是發明家

如果讓更多的孩子有機會去真正嘗試、經歷「發明」的過程，有發表作品的舞台，相信科學教育的普及化將不是夢。而「發明家」也將不再是天邊遙不可及的彩虹，不只孩子，其實人人都可以發明，都有機會成為發明家！