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研究生: 張寧科
Chang, Nicholas
論文名稱: Polya 啟發術教學策略對工程問題解決行動研究
The Action Research of Polya Heuristics Teaching Strategies to Engineering Problem Solving
指導教授: 陳李綢
Chen, Li-Chou
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 創造力發展碩士在職專班
Continuing Education Master's Program of Creativity Development
論文出版年: 2017
畢業學年度: 105
語文別: 中文
論文頁數: 133
中文關鍵詞: Polya 啟發術問題解決創造力
英文關鍵詞: Polya Heuristics, Problem Solving, Creativity
DOI URL: https://doi.org/10.6345/NTNU202203031
論文種類: 學術論文
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  • 本研究擬將 Polya 啟發術教學策略融入工程研發問題處理,探討如何藉由 Polya 啟發術教學策略,透過實際研發工程程序,為 Polya 啟發術問題解決方法注入新活水。

    本研究將原本數學與數學教學領域討論的問題解決理論與本人研究所習得創造力理論做一延伸分析,使 Polya 啟發術問題解決理論為創造力歷程一個有效技法。透過行動研究結果發現,藉由 Polya 啟發術教學策略所引導的受試者,對於問題分析與問題解決能力,相較未參與教學策略活動之下有顯著改變,其對於聚斂性思考與擴散性思考問題處理能力有著明顯提升。

    Polya 啟發術教學策略,除解決聚斂性問題之外,透過類推與應用可以增加擴散性問題思考進而增進相關工作領域的創造力。此外,經由多次問題解決提示與技巧內化練習,可增加問題解決經驗於實際工作環境,進而增進專業信心與能力。

    This study intends to integrate the problem-solving solution of Polya into the research and development of engineering, to explore how to improve the research and innovation through the Polya. Inject new vigor to the Polya's problem-solving methd by the real case study.

    In this study, we will make an extension analysis of the problem-solving theory discussed in the field of mathematics, mathematics teaching and the theory of author's acquisition of creativity. So that Polya's problem-solving theory is an effective technique for action research. The result shows that subjects who were led by Polya's teaching activities improved their ability to analyze and solve problems at work, compared with those that had not previously participated in teaching strategies.

    Polya's theory of problem-solving, in addition to solving the convergence problem, through analogy can increase the divergence problem thinking and improve the relevant work areas of technical creativity. In addition, through problem-solving tips and exercises can be internalized in the work to improve the problem-solving ability.

    目 錄 致謝詞 I 摘 要 III ABSTRACT V 目 錄 VII 圖 目錄 XIII 表 目錄 XV 第一章 緒論 1 第一節 研究背景與動機 1 壹、 研究背景 2 貳、 研究動機 4 第二節 研究目的 5 第三節 研究問題與假設 5 壹、 研究問題 6 貳、 研究假設。 6 第四節 名詞釋義 7 第二章 文獻探討 9 第一節 POLYA 啟發術相關研究 9 壹、 Polya 生平介紹 9 貳、 Polya 啟發術問題解決策略 10 參、 Polya 啟發術相關研究 11 第二節 創造與啟發教學策略 14 壹、 創造力的教學策略 15 貳、 創造歷程的教學策略 17 參、 創造力與問題解決研究 19 肆、 創造力測驗工具 23 第三節 工程問題解決模式及相關研究 24 壹、 問題解決的定義及相關研究 24 貳、 聚斂性、擴散性思考與問題相關研究 27 參、 工程問題解決研究 28 肆、 Polya 啟發術、CPS、問想做評、TRIZ、8D Report 比較 32 第三章 研究方法 35 第一節 研究架構與設計 35 壹、 研究架構 35 貳、 教學策略研究設計 38 第二節 研究對象 41 壹、 對象 41 第三節 研究工具 42 壹、 研發與工程解題問卷 42 貳、 教學策略設計 45 第四節 研究程序 52 壹、 蒐集資料(探索評估) 52 貳、 編製問卷 53 參、 教學策略 53 肆、 教學省思 54 伍、 歸納研究結果與撰寫報告 54 第五節 資料處理與分析 54 壹、 量化料整理與分析 55 貳、 質性資料整理與分析 55 第四章 結果與討論 59 第一節 研發與工程問卷之編製 59 壹、 問卷編製說明 59 貳、 信度、效度分析與試題篩選 64 第二節 第一階段教學策略結果分析 66 壹、 研究者教學過程 66 貳、 教學策略對聚斂性思考結果分析 66 參、 教學策略對擴散性思考結果分析 67 肆、 受試者問題解決質性分析 68 伍、 教學省思 72 第三節 第二階段教學策略結果分析 73 壹、 研究者教學過程 73 貳、 教學策略對聚斂性思考結果分析 73 參、 教學策略對擴散性思考結果分析 75 肆、 受試者問題解決質性分析 76 伍、 教學省思 79 第四節 綜合討論 80 壹、 研發與工程問卷聚斂性問題分析 80 貳、 研發與工程問卷擴散性問題分析 80 參、 研發與工程問卷質性分析 81 肆、 聚斂性與擴散性問題的交互作用 81 伍、 問題解決能力的短期與長期遷移效果 82 第五節 研究者專業成長 82 壹、 教學策略設計專業成長 82 貳、 研究能力專業成長 82 參、 研發與工程問卷設計的經驗 83 肆、 教學研究的專業成長 83 第五章 結論與建議 85 第一節 結論 85 壹、 編製研發與工程解題問卷適用於工程上問題解決 85 貳、 學策略可提昇聚斂性問題解決效果 85 參、 教學策略可提昇擴散性問題解決效果 86 肆、 Polya 啟發術是一種創造力技法 87 第二節 建議與未來展望 87 壹、 教學策略建議 88 貳、 對 Polya 啟發術融入工程研發的未來發展 89 參考文獻 91 一: 中文部分 91 二: 英文部分 93 附 錄 95 附錄一 : 怎樣解題提示表 95 附錄二 : POLYA 啟發術教學策略教學計畫(一) 97 附錄三 : POLYA 啟發術教學策略教學計畫(二) 101 附錄四 : 研發與工程解題問卷(聚斂性問題前測) 103 附錄五 : 研發與工程解題問卷(聚斂性問題後測) 109 附錄六 : 研發與工程解題問卷(擴散性問題前測) 115 附錄七 : 研發與工程解題問卷(擴散性問題後測) 121 附錄八 研發與工程解題問卷(受試者記錄一) 127 附錄九 : 研究者教學策略省思紀錄 131 附錄十 : 研究者研發與工程解題問卷省思紀錄 132 附錄十一 POLYA HALL 數學館 133 圖 目錄 圖 二 1 GUILFORD 創造思考教學模式 (資料來源: 陳龍安 (2006) ) 16 圖 二 2 WILLIAMS 創造思考教學模式 (資料來源: 陳龍安 (2006) ) 17 圖 二 3 ATDE 創造思考教學模式 (資料來源: 陳龍安 (2006) ) 19 圖 二 4 問題是什麼? 25 圖 二 5 無法發現問題原因 26 圖 二 6 電子產品研發流程圖 29 圖 三 1 LEWIN 與 KEMMIS 行動研究循環表徵參考 (資料來源:MILLS (2008)) 35 圖 三 2 行動研究架構與流程 36 圖 三 3 實驗設計架構 39 圖 三 4 教學策略流程 45 圖 三 5 教學策略教學計劃(一) 48 圖 三 6 教學策略教學計劃(二) 49 圖 三 7 教學計劃(一)教學案例 50 圖 三 8 教學計劃(一)教學案例(續) 51 圖 三 9 教學計劃(二)教學案例 52 圖 三 10 研究者教學策略省思紀錄 56 圖 三 11 研究者研發與工程問卷省思紀錄 57 圖 四 1 前測驗解題問卷設計-聚斂性思考 60 圖 四 2 後測驗解題問卷設計-聚斂性思考 61 圖 四 3 前測驗解題問卷設計-擴散性思考 62 圖 四 4 後測驗解題問卷設計-擴散性思考 63 圖 四 5 後測解題問卷-聚斂性思考(問卷聚斂後測題目2) 70 圖 四 6 後測解題問卷-聚斂性思考(問卷聚斂後測題目2)(續) 70 圖 四 7 後測解題問卷-擴散性思考(問卷擴散後測題目2) 71 圖 四 8 後測驗解題問卷設計-聚斂性思考(問卷聚斂後測題目1) 77 圖 四 9 後測驗解題問卷-擴散性思考(問卷擴散後測題目1) 78 圖 四 10 後測驗解題問卷-擴散性思考(問卷擴散後測題目1) 79 表 目錄 表 二 1 POLYA與CONWAY(1985)啟發術問題解決提示表 11 表 二 2 POLYA 啟發術問題解決相關研究列表 12 表 二 3 PARNES 1976 的創造性問題解決(CPS) (TREFFINGER、ISAKSEN,1992) 20 表 二 4 ISAKSEN 與 TREFFINGER 1992 創造性的問題解決(CPS) 21 表 二 5 目前創造力常用問題解決技法(張世慧,2013) 23 表 二 6 問題類型區分 27 表 二 7 8D REPORT 31 表 二 8 目前工程常用問題解決系統 32 表 二 9 POLYA 啟發術、CPS、問想做評、TRIZ、8D REPORT 比較 33 表 三 1 行動研究第一階段教學策略實驗設計 39 表 三 2 行動研究第二階段教學策略實驗設計 40 表 三 3 行動研究第一階段研究樣本人數 41 表 三 4 行動研究第二階段研究樣本人數 41 表 三 5 研發與工程解題問卷設計 42 表 三 6 研發與工程解題問卷類型 43 表 三 7 研發與工程解題問卷-行動研究第一階段 43 表 三 8 研發與工程解題問卷-行動研究第二階段 43 表 三 9 研發與工程解題問卷計分方式 44 表 三 10 聚斂性問題計分方式 44 表 三 11 擴散性問題計分方式 44 表 三 12 教學策略教學目標 46 表 三 13 教學策略設計時數 46 表 三 14 教學計劃(一) POLYA 啟發術教學策略 47 表 三 15 教學計劃(二) 創造力理論介紹 47 表 三 16 資料登錄與編碼說明 58 表 四 1 第一階段教學測驗信度分析結果 64 表 四 2 預試測驗試題刪除與保留 65 表 四 3 第一階段測驗內容信度分析結果(試題刪除後) 65 表 四 4 第一階段教學策略聚斂性問題測驗結果(N=4) 66 表 四 5 聚斂性問題前測與後測成對樣本統計資料與 T 檢定結果(N = 4) 67 表 四 6 第一階段教學策略擴散性問題測驗結果(N =4) 67 表 四 7 擴散性問題前測與後測成對樣本統計資料與 T 檢定結果(N =4) 68 表 四 8 第二階段教學策略聚斂性問題測驗結果(N=8) 74 表 四 9 聚斂性問題前測與後測成對樣本統計資料與 T 檢定結果(N = 8) 74 表 四 10 第二階段教學策略擴散性問題測驗結果(N =8) 75 表 四 11 擴散性問題前測與後測成對樣本統計資料與 T 檢定結果(N =8) 75

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