工程创意成品实践的反思与妥协历程陈斐卿萧述三叶则亮庄承哲

1、工程創意成品實踐的反思與妥協歷程陳斐卿（1）蕭述三 葉則亮 莊承哲中央大學學習與教學所（1）、中央大學機械系e-mail：.tw（O）03-4227151x4814.tw摘要本文為大學機械系一門兩學期之開放式創意機械工程設計課程，歷經五年之開設與修正，所發展之創意歷程檔案V-dot圖之部分歷程分析結果。本文將以五個團隊在創意實踐過程中的歷程資料，初探創意實踐的內涵。該課程之目的是訓練學生整合機電相關知識及成品設計與改良能力，以增強學生工程創新研發的能力，並進一步鼓勵學生將創意落實在日常生活的環境中，培養其實現創意的能力與勇氣

2、。學生以團隊方式進行一學年的課程，主要工作包括腦力激盪、點子決選、分工規劃、市場調查、專利研讀、產品拆解、草圖繪製、學理應用、專家諮詢、材料搞定、產品加工、成品測試等檢覈點。透過這些檢覈點的歷程檔案記錄，我們得以追蹤各團隊從創意點子鎖定到創意產品產出之間，歷經哪些轉折？特別是從點子為何更動？與如何更動？的向度，尋覓創造力實踐的 “打折” 過程。工程教育中創造力的實踐，牽涉到學生對於創意實踐過程中必須配備的實作能力，然而工科大學生的實作能力普遍不佳，因此，創造力實踐的軌跡，可以描繪為一種妥協與反思的歷程。而這些妥協，似乎來自學生對於創造力實踐的每個環節所應進行之發散收斂過程並不紮實，大部分團隊的

3、習慣是想出單一解與單一作法，在該作法碰壁時，始產生其他迂迴或是放棄的抉擇，因此一份創意歷程檔案，其實是一組妥協的迂迴奮鬥史。在創意歷程檔案中，為比較團隊的實質成長紀錄，團隊尚須留下下述各種先備與斬獲的歷程資料，包括生活經驗、學理成長、材料性質、加工技術、資料連結、與經費運用、影響創意實踐之困難與解決的故事、合作策略與做決定的故事。透過這些紀錄之分析，可以釐清一個創意實作課程對於創意理論與機電知識之應用領悟，以及促使學習者對於實踐創意過程中，遭逢挫折的反思與成長。關鍵字：創意問題解決、V-dot圖、創意歷程檔案前言（改寫為引發分析歷程與落實困境分析的方向）工程技術領域因應社會變遷與市場的需求，在

4、近年來對於將創新、跨領域、實作、開放式設計專題、實驗室導向的教學、合作、電腦軟硬體應用等概念（Ume & Timmerman, 1995）融入學院課程的實施，投注很大的心力。一些描述學院內課程改良的研究也越來越多，這些研究大半交代了教師角度的設計觀點、做法、學生所研發出的專題或產品、以及一些評估學生表現的工具與做法說明（Blicblau & Steiner, 1998；Berglund, Daniels, Hedenborg, & Tengstrand, 1998；Baillie & Walker, 1998；Ghosh, 1993；Steiner,1998等）。如果從學習者的角度來看，這類的

5、改良課程，則會造成學生需要調整學習策略，以及發展多元的學習能力。傳統之課程，僅在於訓練學生學理及解題的能力，在課堂上的問題，都是定義清楚，有標準答案而能於一、二個小時解決的問題；相對地，這類開放、實做，並鼓勵創意、成品的課程訓練，使得學生接觸到的問題，大都不是定義完整的題目，亦並非只有唯一的解決方式或答案，經常需花上數個月，甚至數年才得解決，尤其特別的是，因為這類的課程不僅牽涉到大家如何一起做，而且牽涉到大家如何一起想。現有之創造力開發實做課程，在專長領域的教學設計上有很大的革新，但是在培養學生團隊合作能力方面，卻顯得較為忽略，國內許多針對開設這類課程的的研究結果顯示：在成品設計與製作的過程中

6、，部份學生難免有搭便車的心理，造成過程中無法充分發揮團隊的創造力（羅慶璋，民87；蕭錫錡，民87；蕭述三，民89），大家不能順暢的一起思想，就不能成功的一起合作，造成組員間合作過程中的摸索與挫折。因此，這類的課程中，若能設計一個團隊合作模式，整合學生的創意解決能力、實做能力、以及團隊合作等三種能力，使學生體驗眾志成城的成就感，將能協助他們在就業後與不同領域的伙伴合作的意願與能力，提高整體的生產力。團隊創意學習模式（一）實務指引分析創意實作歷程檔案的經驗知識本研究群以本文第二作者所開設之開放式創意機械工程設計課程為研究對象，該課程修課人數以機械工程學系大三居多。上學期課程主要分為以下幾個部分：工

7、程程序設計、設計者與團隊合作、創意技法介紹與演練、創意活動單元；下學期以學生團隊專題實作為主，團隊分組與題目選定於上學期決定，而其專題實作之程序步驟包括：市場調查與評估、提出計畫書、資料蒐集、成品設計、成品製作、成品測試、成品報告。各組學生製作之計劃方案與各個程序歷程都將隨時置入網站，供師生參考。（二）理論指引團隊合作需要的知識與技能一個團隊的成就表現，可以從許多方面分析，例如：隊員的能力、人格特質、成員人數、團隊凝聚力、工作內容、獎勵結構、成員間的溝通、與領導者的行為等（Levine & Moreland, 1990）。從認知的角度分析，如：作決定的歷程、認知基模的相似性、團隊的角色、責任與

8、目標等，皆可能影響團隊表現（Blickensderfer & Cannon-Bowers, 2000）。Cannon-Bowers等學者將團隊合作需要的知識界定為團隊知識（team knowledge），亦即成員間擁有一個共通的參考架構（a common frame of reference），通常稱之為共享的心智模式（shared mental model），但是，這個共享的境界透過何種工具來達成呢？一般常用的線性互動模式證實並不適用於下列複雜的心智工作，例如：做決定、解決問題、溝通、和團隊協商（Rouse, Cannon-Bowers, & Salas, 1992），而它們卻是創意實做課程

9、中最常運用到的合作處境。本研究團隊發現D. Bob Gowin於1981所發表之epistemological vee (or V diagram)之基本精神，經過轉化可以作為創意實做課程的團隊合作模式。Gowin 之V diagram著眼於將V diagram視為評估學習者對科學概念瞭解（understanding）的工具，從現象學的觀點來看，瞭解科學涉及追溯此一知識在概念上與方法上的起源與建構的過程，如此才是高品質的科學教學與學習。V diagram的兩側，分別指引學習者在概念上（conceptual）與方法上（methodological）的澄清過程，現象學上的瞭解，涉及兩造間意義的分享

10、亦即所謂的互為主體性（intersubjectivity）、兩造間不一致性的解決（coherence），以及追求簡單性（parsimony）與穿透性（transparency）。在概念這一側，學習者需要檢驗的項目包括：世界觀（world view）、哲學觀(philosophies)、理論(theories)、原則(principles)、構念(constructs)、概念結構(conceptual structures)、概念(concepts)；在方法這一側，學習者需要檢驗的項目包括：價值主張（value claims）、知識主張(knowledge claims)、解釋與概化(inter

11、pretations, explanations, & generalizations)、結果(results)、轉化(transformations)、事實(facts)；在V diagram之頂端與底端，則分別為焦點問題（focus questions）、與事件/物體(events/objects)。這個模式可以評量一個人的概念認知，但是將之延伸為評量一個團隊的概念認知，則似乎可以發揮另一種功效。V-dot Diagram（）團隊合作模式團隊合作以共享的心智模式為設計核心。V-dot Diagram頂端的那個dot，代表整個工作的起始點與最高指導原則，dot區內包含三部分：創意點子、創意原

12、則或改良目標、以及成品賣點，茲分別說明如下（見圖一）：1. 創意點子：這是創造力開發課程中，團隊需要達成的第一項共識，成員們透過腦力激盪、評估個別的創意點子、並透過小組決選的過程，產生共同的目標做出某一項創意成品。2. 創意原則或改良目標：成員們透過相關課程瞭解並運用創意原則而產生創意點子，辨識這項產品的創意構想來自哪（一）些創意原則，以及對現有類似產品改良的目標何在？如果往後需要調整，如何掌握住創意的原則，堅持其改良目標（如相反、轉移、合併等）。3. 賣點：這項產品在與同類的產品比較下，其賣點為何？（如方便、省力、便宜等）原則/改良目標 賣點創意成品草圖繪製/設計原型專家諮詢（老師，師傅，老

13、闆）成品製作（含手冊）成品測試（含結果報告）成品展示 製造測試影響創意實踐之困難與解決的故事 自評（成品，團隊合作，組員）歷程整理報告有關本組合作策略與做決定之故事 給學弟們的開創課備忘錄設計實踐創意Input / carry outOutput / document我們的成長（妥協與領悟）Methodology腦力激盪法評估/點子決選分工規劃/甘梯圖市場調查專利研讀相關產品拆解目標探索核對創意點子Knowledge生活經驗學理/學說/原理 材料性質 加工技術 經費預估 vs 運用 數據 調查行動圖一創造力開發實作課程之團隊合作模式V-dot diagram（）在V-dot Diagram底端

14、為創意成品，從頂端到底端，經歷一連串以原有知識（knowledge side）實踐創意（左向右的箭頭），以及一連串透過創意執行的方法（methodology side）產生知識（右向左的箭頭）。在這期間，創意執行與修正的程度會漸漸收斂、聚焦，從中建構的知識，將寫入左側的知識區，成為這個團隊成員所共享共構的新理解。以下分別列舉V-dot Diagram左右兩側的項目。團隊成員依循Methodology區流程經歷並留下的紀錄包括以下十一項：腦力激盪法、評估/點子決選、分工規劃/甘梯圖、市場調查、專利研讀、相關產品拆解、草圖繪製/設計原型、專家諮詢（老師、師傅、老闆、學長）、成品製作（含手冊）、成品

15、測試（含結果報告）、成品展示。若依創意培訓的四個階段（界定問題、點子產生、點子評估、執行）來看，可以發現這個課程的團隊合作模組重點在第四階段創意行動。在Knowledge區的各個項目彼此之間較沒有流程的關係，這十個項目分別為：生活經驗、學理/學說/原理、材料性質、加工技術、數據、經費預估 vs 運用、影響創意實踐之困難與解決的故事、有關本組合作策略與做決定之故事、自評（成品、團隊合作、組員）、給學弟們的開創課備忘錄。其中前六項是主要的創意歷程中所生產的知識或訊息，七八兩項有關創意問題解決與合作策略及做決定的故事，則是一些團隊合作中關鍵事件的記錄，自評是一個在行動中有所省思的記錄，備忘錄則是一種

16、“過來人”的風格記錄對這門課一些情意面的感受。V-dot diagram（）的實施與應用V-dot diagram主要提供合作團隊在網路環境中執行。團隊成員建立V-dot diagram於網頁上，作為學習的入口。每一個項目點進去可以記載各項工作的進度，如：在學理/學說/原理項目記下想到哪些於實踐此創意成品時需要的學說理論？在材料性質項目記下在哪裡取得哪些合適的材料？在加工技術項目記下領悟出哪些加工上的know-how? 在數據項目記下對哪些各種金屬的比熱、熱傳導率的表格等數據要先找到？在經費預估 vs 運用項目記下在採購上有哪些tips? 等等。V-dot diagram作為創意實做課程的團隊

17、合作模式，具有以下數種功能：1. 作為一種認知工具（as a cognitive tool）在過去，創意開發課程學生的學習歷程紀錄顯示，學生呈現一種見樹不見林的困境。也許是因為專題執行的過程長達一學年，若有一個視覺的工具隨時協助學生理解自己在專題執行過程的那個階段，是很有力的學習輔助。作為一種非線性表徵的認知工具，V-dot diagram可以幫助學生改善以下幾種常見的疏失：a. 分工規劃和甘梯圖只具有“開工初期”宣示的意味，事後便不再發揮檢視稽核的功效；b. 相關學理的適時檢驗，常在實做過程中被忽略，學生認為實做是困難的，但未想到可以從理論中獲得線索；c. 對於在實做時領悟得的實務知識並不覺

18、得需要記錄下來，或視為一種知識；d. 對於各工作項目間密切的關係，並沒有太多的敏感度。2. 作為一種溝通工具（as a shared mental model）除了做為個人執行複雜工作時的認知工具之外，V-dot diagram尚可以成為成員間建立共享心智模式的工具。在過去，學生們隨著課程的進行，開始有不同的想法、策略、程序、修正想法等，但是若沒有很便利的溝通管道，則會因為成員對彼此想法的生疏，進而造成進度不一、行動不一、甚至目標不一等合作困境。V-dot diagram有機會讓每位成員可以將自己負責部分的工作進展、困難、完成的情形及時的紀錄上去，也可以將自己想到的其他項目的內容（如相關學理、

19、專家諮詢的人選、相關產品拆解時的靈感.等等）記載進去，如此，團隊每位成員可以隨時掌握其他人的想法，促進溝通與協調的功效。3. 作為一種評量工具（as an evaluation tool）創意實做的產品（final product），向來是評量學生表現的主要依據，但是透過V-dot diagram，可以隨時看到各團隊的進展，進行形成性評量；也可以依據各個項目的紀錄，進行創造歷程檔案（portfolio）的評量；以及根據成品與歷程，進行總結性評量。從V-dot diagram的頂點至底端的變化，可以清楚地看出這一團隊實踐創意的堅持度、解決問題的策略與彈性、以及妥協的適切性與領悟程度。4. 作為一

20、種經驗傳承工具（as a repository）作為一門實做課程，V-dot diagram更大的意義是彰顯並收集了學生在實做過程中所建構出來的實務知識。在knowledge side的上半六個項目，有許多是實做過程中撞擊出來的經驗，在資源上可能具有本地性（materials collected from local resources），在學理的領悟上是應用過後的理解（application）；在knowledge side的下半四個項目：影響創意實踐之困難與解決的故事、有關本組合作策略與做決定之故事、自評（成品，團隊合作，組員）、給學弟們的開創課備忘錄，記錄了團隊合作過程中的團隊知識（te

21、am knowledge），如communication, coordination, and control；創意問題解決的知識（creative problem solving）；以及行動反思（reflection in action）的知識。方法本文針對五組參與創意課程的V-dot圖學生歷程資料加以分析。所選取的五個組之主題分別為受挫與因應歷程case 1太陽能背包時間序號遇挫階段遇挫事件回應途徑材料的選用若是希望行李箱輕便好推，則選用的材料最好是塑膠之類的材料，但是塑膠能否承受整個行李箱加滿衣物約十公斤左右的重量，尤其是支撐的夾具依目前設計都不是粗，恐怕一掛到樓梯扶手上就支撐結構部分就

22、先failure。但是若選用高剛性材料如鐵或鋼則又會加大重量。夾具機構尺寸若是為了美觀和平常平地行走時的方便（不影響平衡或避免卡到旁邊的東西）則夾具機構尺寸並不能設計的太大，但太小所承受的應力又會偏高。 夾具機構是要做成模組化可拆卸，抑或固定式？模組化優點當然是方便，不用時可拆卸下來，但是過渡模組化可能會影響設計上的強度將支架與滑輪組組裝至行李箱上進行測試。但組裝作業十分困難 首先我們必須在行李箱上找出正確位置打洞以便固定螺絲，此動作看來簡單，但實則耗力費時，因為經過測量才打的洞常在組裝時常發生無法對齊壓克力板上螺絲洞的問題，再不然就是螺絲無法穿過所打的洞，我們將打的洞擴大來解決這兩項問題。加

23、工過程鑽孔槍對壓克力板進行加工困難 (1)在鑽孔前需先對目標鑿一個小洞固定鑽頭，如此在進行鑽孔時才不會偏離目標。(2)兩塊壓克力版需疊在一起鑽孔，如此兩塊版子的孔才能互相搭配。一邊支架易鬆脫加裝橡皮筋當作彈簧，並以鐵絲將支架固定至行李箱主體以求穩定增加樓梯適應性解決方法: 加裝側輪一對螺絲鬆動解決方法 : 以AB補土固定 註: 否決，因為會使後續加工無法進行，因為此舉會造成螺絲插卸不易， 固改採一根螺絲所兩個螺帽的方式固定。由於測試後發現兩個主要支架在上下樓梯時不易保持平行，對支架上的滑輪進行補強，以解決滑輪組在滑行時不平衡的問題。將支架以鐵絲鎖到行李箱主體，以解決支架搖晃的問題在壓克力上加鑽

24、兩個螺絲孔以便加裝側輪預定在支架末端加鎖一水平鐵條，以改善此現象加裝上側輪未事先討論好所需材料及規格，以致於跑了很多趟設計的妥協原先所構想的夾爪，並沒有現成的機構， 也沒有適合的材料可以讓我們進行加工， 若要開模製造勢必得增加成本，違反Economic的原則。因此如何生出夾爪便成了一大問題。即使製作出夾爪，夾爪是否能承受行李箱加上行李的重量也是很大的問題。放棄夾爪的構想改用長排的滾輪設計取代原先的夾爪。在剛開始討論時我們只覺得夾爪是個合適也可行的方案，卻忽略了如何製作、製作成本、產品實用性等問題。此時最好的解決方法，是多搜集相關資料，如尋找專利的網頁，或多留意市面上新開發出的產品，這種方法不但

25、能避免我們不小心設計出重復的產品，還能啟發出新的點子，若選用硬殼行李箱即有可能於加工時產生裂縫。) 在寒假時做行李箱實物拆解與測試時，決定選用布質行李箱，此行李箱的優點在於加工容易，而為了方便在布質行李箱上加裝側輪和長排的滾輪， 因此新加入了夾板型式加工法的概念。在購買加工零件時，我們找到了一種折疊式支架，鑽孔後加裝滑輪便構成支架與滑輪組。此設計優點在於堅固、加工容易，故決定採用此新設計取代原先的 長排滾輪 構想。Case2 電子鎖時間序號遇挫階段遇挫事件回應途徑遙控裝置的電路板比想像中的大很多，之前所做的草模都完全不能用了，因此需再重做，但由於進度已經落後了，因此決定直接製作，而不再做草模了

26、。電路板因為某些因素 而不能動，所以就等吧！ 找到大概和我們預期的遙控裝置不相上下的裝置，不過卻是要diy的。不過我們還是感到很高興的。4/5 看了看電子電路圖真是霧煞煞，好在媽媽是作電子的，所以有她的幫助真是如虎添翼，花了一個晚上的把遙控裝置做好，不過也不知道怎麼回事馬達卻不能動。4/7 又在一次檢查電路板，不過還是檢查不出啥原因。媽媽只好把它帶到公司去檢查。4/10 在學校接到媽媽的好消息，得知馬達總算聽話了，可以做小幅的運動，真是讓我雀躍不已，真想趕快回家試試。4/14 回到家趕快測試馬達，真的如媽媽所說的它可以動了，原來是電路板裡的一個小零件接錯腳，所以測試的結果遙控距離大概有8-10

27、公尺左右。因為不小將遙控裝置調到地上，很不幸的它不動了安裝鎖和腳踏車的部分無法做出，因為它是圓柱加上中央貫穿約半徑5公分的小圓柱這真的是做不出來阿！要另想辦法了。 歷程觀察與分析從這些網站所留下的創意歷程資料中，可以發現學生創意實做的歷程，至少有以下幾個常見的合作困難：1. 彼此分頭進行，但schedule未能互相搭配。例子如“由於遙控裝置的問題，遲遲無法用好，因而使得進度有些落後，不過今天組員終於把焊好的遙控裝置帶來了，可是遙控裝置的電路板比想像中的大很多，之前所做的草模都完全不能用了，因此需再重做，但由於進度已經落後了，因此決定直接製作，而不再做草模了。”2. 目標(goals)與行動(a

28、ctions)之間的凌亂。例子如“我認為我們的事先的規劃太過草率，對於何者是重點分不清楚，機械的設計應該是以機構為首要之處，但是我們卻認為什麼事都是重要的，造成該強調的重點沒有強調，而花費許多時間的外型和整體的架構方面又不盡理想。”3. 做決定(decision-making)的價值觀共識沒有建立（coordination）。例子如“在反覆考量下，我們在學期進行一半時，放棄了原來難度較高的溫控電扇，而改為我後來提出的喇架。改題目後第一件事，就是將我的想法告訴其他組員，請大家一起想辦法。”4. 個人有困難沒有及時丟出來(communication)讓大家因應。5. 組員的行為或能力無法預期(ex

29、pectation)。6. 時常需要重新整隊的人。例子如“因為每個人的能力都有限制，對於不會的事常常都是放置不管，等到事態嚴重才發覺，這種種情況讓我體會到領導能力的重要性。因才適用是相當重要，但是該一起實設計作時應該每個人都要參與才公平，每個人的負擔都會減輕，我本身的領導能力應該是有一些問題的，總不會是被領導的人有問題。一般而言，在領導的人是不需要有什麼特殊才能的，只要有整合意見和溝通能力就很足夠。”以上列舉的合作困難，共同指向這類課程的一個困境：學生的團隊合作能力需要鷹架。l 學生多半做事沒有計畫，在決定計畫時，想到一個概念，一個題目，似乎就決定與他與他廝守終身。老師或同學 question

30、 這樣實際嗎？他們都能找出理由，即使牽強。也許有人認為想法不新，已有成品，但似乎他們仍不為所動，說要這項功能、加那項功能。幾個月後，會發現當初回答或考慮的全拋諸腦後，他們只願意面對眼前的問題，不理會討論時別人的意見。l 做得認真一些的學生大抵會說，學到很多東西。很多人也會認為此課程與一般課不同，其他課只需乖乖唸書即可，此課不行。其實，只憑摸索、試誤、瞎子摸象是不好的，我們一直希望學生能將設計的概念擺進去，也就是要活用書本知識。但學生寧可憑直覺直接做，錯了就再來過，就是不肯好好整理所學，先做計算或設計，再決定材料與尺寸！l 創意不夠！可從兩個層面講：第一，題目之創意，總覺得大家思想不夠奔放，不夠

31、活潑，思考圈圈跳不遠，尤其有了一個小方向後，更被限制住了！這也是大學校院創意實作競賽連續兩年第一名從缺之主因。第二，在面對設計製作過程時，必然遭遇許多問題，我們希望學生以創意解題方法去思考與解決問題。當然，腦袋瓜裡的料要夠，才有能力使用專業知識。l 有時我會發現，修課成績很好的同學，這門課的表現反而很差！ 有時候也有課業表現並不好，但相對創意表現與實作表現俱佳。結語本文試圖為目前致力於工科創造力開發課程的實務者，提供一個改善學生團隊合作能力的模式工具V-dot diagram（）。這個促進團隊合作的模式，以V圖頂點的dot標示作為一個創意實作團隊的最高指導原則：團隊成員以實踐創意點子、活化創意

32、原則、與維持產品賣點為運作主軸；團隊成員透過V圖的視覺鷹架效果，建立團隊的共享心智模式，提升團隊合作的品質；在創意產品的完成過程中，V圖兩側活動歷程的累積，使得學習者與往後的學習者對知識共建的過程有深刻的體認。致謝本文蒙國科會科教處經費贊助，謹此致謝（計畫編號NSC 90-2511-S-008-002及 NSC 90-2511-S-008-003）。參考書目 Levine, J.M. & Moreland, R.L. (1990). Progress in small group research. Annual Review of Psychology, 41, 585-634. Ume,

33、C. and Timmerman, M. (1995). Innovative communications oriented design projects in mechatronics courses. IEEE Transactions on Education. 38(3), 223-229.Baillie, C. & Walker, P. (1998). Fostering creative thinking in student engineers. European Journal of Engineering Education, 23(1), 35-44.Berglund, A., Daniels. M., Hedenborg. M. & Tengstrand. A. (1998). Assessment to increse students creativity: Two case studies. European Journal of Engineering Education, 23(1), 45-54.Blicblau, A. S. & Steiner, J. M. (1998). Fostering creativity through engineering projects. European Journal of E