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Item 運用6E模式進行STEM機電整合活動中對高中生學習成效之研究(2019) 林育安; Lin, Yu-An機電整合（Mechatronics）附屬於工程教育的其中，機電整合並非一門獨立的學科，而是機械、電機、電子、資訊、創意及設計的結合，機電整合課程包括科學知識、資訊科技、數學運算以及科技工具的整合應用，過程中會進行問題解決、分析與決策等活動，並且可以產生學生STEM（Science、Technology、Engineering、Mathematics）的興趣以及提升連結課堂教學與日常生活的學習效果。而6E（Engage、Explore、Explain、Engineer、Enrich、Evaluate）教學是以學習者為中心的教學模式，目的是提升學習者設計與探究的能力，搭配實作教學活動可以整合理論知識與實作經驗。而現今教學現場所使用的模式是專家程式設計思考程序來教學，著重於程式設計思考能力。 本研究旨在探討不同教學模式（6E模式、專家程式設計思考程序）對高中學生在機電整合課程。研究對象為高中三年級第一類組學生共162位學生，實驗採用準實驗研究法，自變項為教學模式，依照不同教學模式分為6E模式與專家程式設計思考程序教學模式兩種；依變項則包含實作能力、運算思維，並在實驗前後會以語意流程圖析法去探討學生認知結構。研究結果顯示：(1)採用6E模式在STEM機電整合課程能有效的提升實作能力；(2)兩組學生學習STEM機電整合課程後對於運算思維的能力皆有提升；(3)從認知結構訪談中了解到學生概念數量及迴歸連結數量皆有增加。研究建議為在課程設計時選用可操控玩具之主題，可引起學生注意力及提升課程趣味性並且未來可將6E模式用於其他需要專題實作的課程。Item 應用Jigsaw合作學習於STEM教學策略：以學習物聯網為例(2022) 林威廷; Lin, Wei-TingSTEM（Science, Technology, Engineering, Mathematics）教學策略中，學生常因需要同時學習數個領域知識造成學習困擾；透過Jigsaw合作學習，小組成員可以到不同的「專家小組」學習某個領域知識，然後回到原小組把習得的知識分享給其他成員，可以有效降低前述困擾。本研究探討應用Jigsaw合作學習於STEM教學策略的成效，學習內容選定應用物聯網於PM2.5空氣污染的偵測。本研究採準實驗研究法，研究參與者為北部某國小六年級的104位學生，共四個班級，其中兩班為實驗組，共51位學生，施以Jigsaw合作學習；另兩班為對照組，共53位學生，採傳統合作學習。實驗實施共計五堂課，並以學習態度問卷、成就測驗與半結構訪談蒐集學生學習資料。研究結果顯示，整體而言，兩組學生在學習態度上並無顯著差異；但相較控制組學生，Jigsaw合作學習組學生認為學習活動有助於理解物聯網及空氣污染等知識。Jigsaw合作學習組學生的學習成就顯著優於控制組，但也發現學生對於Micro:bit與簡報軟體等的操作感到困擾。建議未來研究可改善本研究Jigsaw合作學習教學設計問題，並精進STEM教材設計，以提升學生之學習態度。Item 3D建模與列印教學應用於STEM取向準工程課程對學習成效之影響(2018) 簡爾君; Jian, Er-Jiun本研究旨在探討3D建模與列印應用於STEM取向準工程課程對學習成效之影響。本研究採用準實驗研究之不等組前後測實驗設計；實驗對象為某公立高中一年級的145名學生，隨機將學生分派為實驗組與控制組進行課程實驗。本研究之課程單元名稱為二氧化碳賽車，分別於實驗組進行3D建模與列印，控制組進行傳統手作。本研究蒐集活動前的成績作為前測分數，活動後的設計與製作成績為後測分數，並以科技態度量表、學習單以及產品創意結果評量表(rubric)來蒐集相關的資料。 本研究的主要結論如下：1. 3D建模與列印應用對學習紀錄之總結測驗具有正向影響。2. 3D建模與列印對科技態度無顯著影響。3. 3D建模與列印對創意結果之新穎性、精緻性及整體有正向影響。 最後，本研究根據研究結果，針對3D建模與列印應用於STEM取向準工程課程以及後續相關研究提供建議。Item 6E取向的STEM實作活動對國中生科技態度與能力之影響(2016) 陳郁涵; Chen, Yu-Han本研究旨在探討6E取向的STEM實作活動對國中生科技態度、科技探究能力與理論導向設計能力之影響，以做為日後相關研究之參考。本研究採不等組前後測準實驗設計，以臺北市某高中附設國中部八年級學生為研究對象，共計212位學生；接受為期十週，共計十堂課的實驗課程。實驗組以6E教學模式授課，控制組則以問題解決教學法授課。研究工具為科技態度量表、科技探究能力量表、學習歷程檔案、學生晤談紀錄、小組問卷及教學者之教學省思。STEM實作活動為「關鍵十二碼─鼠夾車PK賽」教學活動。量化資料採單因子共變數分析，質性資料則進行編碼及分析。本研究提出以下結論：(1) 6E教學模式中的「探索」階段對提升科技態度有所助益，並能幫助學生建立具體理論概念，而能夠將理論運用到作品的設計中；(2)以學生實際興趣做為6E教學模式中「參與」階段的主題，更可提升科技的學習態度；(3) 6E教學模式的「探索」與「解釋」階段能幫助學生從資料蒐集、分析與探究中有所學習，進而提升科技探究能力。Item STEM實作活動對STEM知識、設計能力與動作技能統整之影響(2013-07-31) 林坤誼; 游光昭; 張良德STEM 的議題在近年來受到許多的關切與重視，且培育STEM 創新者更是未來的重要趨 勢之一。針對此一培育STEM 創新者的趨勢，本研究著重在以自然與生活科技領域職前 教師為研究對象，一方面探討STEM 實作活動對STEM 知識、設計能力與動作技能統 整的影響，另一方面也期望藉此培育職前教師的科際統整教學能力。具體而言，本計畫 主要分四年完成以下的研究目的：(1)發展STEM 實作活動以培育自然與生活科技領域 職前教師的科際統整教學能力；(2)探究職前教師在STEM 實作活動中整合理論與實務 的學習過程、困難與解決策略；(3)探究職前教師在STEM 實作活動中收錄、推論、對 應與應用STEM 知識的學習過程；(4)分析整合類比問題解決理論的STEM 實作活動對 職前教師統整STEM 知識、設計能力與動作技能的影響；(5)探究職前教師運用反思性 的詢問以累積統整STEM 知識的次級經驗之歷程；(6)分析整合自我調整學習策略的 STEM 實作活動對職前教師統整STEM 知識、設計能力與動作技能的影響；(7)探究職前 教師在設計與製作過程中探究STEM 知識應用的學習歷程；(8)分析整合探究學習策略 的STEM 實作活動對職前教師統整STEM 知識、設計能力與動作技能的影響。而為了 達到上述研究目的，研究者主要擬採用內容分析法、專家座談、行動研究法、紮根理論 等研究方法，期能藉此深入瞭解STEM 實作活動對STEM 知識、設計能力與動作技能 的影響，進而培育自然與生活科技領域職前教師的科際統整教學能力。Item 探討差異化專題導向於STEM實作課程對學習成效之影響(2019) 游旻寯; Yu, Min-ChunSTEM（Science, Technology, Engineering, and Mathematics）是近年來培養跨科際人才的重點，透過跨學科整合的方式來促進學生多領域之發展。在STEM實作課程的知識傳授中，讓學習者了解如何將所學知識應用在實作中，在專題導向學習（Project-based Learning, PBL）強調學生於「真實情境」中學習來解決問題。差異化教學（Differentiated Instruction）則貫徹「因材施教」的宗旨，給予學生齊頭式平等的學習機會，並縮小低成就學生在學習上的落差。 本研究探討差異化專題導向學習於STEM實作課程對學習成效（STEM知識、執行功能、自我效能、實作能力）之影響。教學過程中，讓學生透過Arduino實作出「投籃車」作品，並學習在STEM各學科上需具備的能力，使學生在多學科整合的實作課程中，透過真實情境的學習過程，將教學發揮最大的效果。研究對象為新北市某國中七年級共104名學生，共八周，採準實驗研究法，自變項為教學方法，依照教學方法在實驗組（差異化專題導向於STEM實作課程）、對照組（專題導向學習於STEM實作課程）於STEM實作課程之影響；依變項為學習成效，其中包含STEM知識、執行功能、自我效能與實作能力，並分析對不同學習成就學生之影響。 本研究結果顯示，兩種教學方法對一般成就生及低成就生之STEM知識皆有效提升並有顯著影響，低成就學生於實驗組進步幅度更較對照組低成就學生大；兩組教學模式對於執行功能及自我效能皆無顯著影響；在實作能力表現上實驗組在實驗處理後較對照組佳，並達顯著差異。 研究結果發現一般成就學生、低成就學生在STEM的整合知識中有大幅的進步，並且縮小與一般成就學生的學習落差，在自我效能、執行功能上可能因實驗時間太短而無顯著提升，建議未來研究可以加長實驗時間，並在課程實施中將學生根據教材設計於學生能力上進行分層。Item 基於科學運算之運算思維導向程式設計教學(2021) 謝欣玲; Hsieh, Hsin-Ling各領域對運算思維與程式設計能力之需求日益增加，然而非資訊背景的學習者往往缺乏相關能力以因應資訊時代的需要。科學領域對運算之需求更甚，許多研究與教學者開始將運算加入科學課程中，以期使學生在科學研究與職場能利用運算的能力有效解決科學問題。因此本研究針對主修科學的學習者提出運算思維導向的程式設計教學方法，透過科學運算，讓學習者經歷以建模為主的運算思維。為檢驗研究所提之教學方法的有效性，研究將針對此種教學對學習者程式理解能力、程式實作能力以及運算思維進行探討。研究結果發現：本研究之學習者透過基於科學運算之運算思維導向程式設計教學後，建模品質較好的學習者在程式設計學習表現上較佳，建模品質較好的學習者在科學程式設計專題上的表現也較好，也發現他們對程式設計建模程序中觀察與除錯的步驟感到認同。研究中所設計之教材、開發之建模輔助平台以及研究相關發現，可對未來運算思維教學的研究與教學者提出相關建議。Item 以計算物理實踐STEM程式設計教學之研究(2017) 王名璨; Wang, Ming-Tsan本研究旨在設計與實施STEM程式設計教學，並評估其成效。研究以計算物理為例，探討程式設計與物理物體運動單元之跨領域教學之教學設計，及其對於學習者學習程式設計與物理物體運動單元之影響。在運算思維中，建模扮演重要的角色，幫助學習者將問題利用運算的模型表達以進行問題解決；在科學教育中建模亦扮演著重要的角色，透過建模有步驟性與結構性地將問題進行分析、發展解題策略、驗證，反覆嘗試直至問題解決。因此，透過建模導向程式設計教學 (modelling-based instruction) 讓學習者同時體驗運算建模和物理建模，希冀藉此培養學習者之程式設計能力，並同時輔助物理物體運動單元之學習。研究利用準實驗研究法檢驗所發展之教學模式的效益，實驗參與者為167位高中一年級的學習者，在資訊科技課中實施。實驗組教師根據建模過程引導學習者解決物理問題，包含物理物體運動單元之位移、平均速率、加速度問題，學習者在學習過程中可同時體驗運算與物理建模，包含：分析、演算法設計、程式化、解釋四個步驟。控制組則是以傳統方式授課，教師教授程式概念並提供題目讓學習者練習。實驗結果發現：(1) 學習者在STEM程式設計教學中練習較大且複雜之真實世界問題，並將透過建模程序解題，以模擬複雜現象，能幫助學習者學習程式設計並能由建模歷程體認真實世界問題的複雜與多元。(2) 學習者對程式設計建模程序態度持有正向態度，認為建模學習程序的引導，能幫助學習者解決複雜的問題。(3) 透過本研究的建模導向教學，學生較能花時間進行問題解析；而在此建模引導下，高程式設計成就的學習者於演算法設計、程式化、解釋的程序中有較佳的表現：能將問題發展出適當的解題策略，將解題流程轉換為程式碼，且能以不同的輸入進行測試與觀察，並說明程式的邏輯與意涵，這些程序皆為程式設計的重要歷程。Item 實施科技輔助合作問題解決教學於STEM課程中對學習成效、合作問題解決能力及實作技能影響之研究(2015) 林建佑; Lin, Chien-YuSTEM整合式教學目的在培養一般學生在科學、科技、工程及數學等領域的綜合素養，提升學生各項能力，而中學階段的生活科技準工程課程強調科學理論、數學計算、工程素養與科技實作整合，與STEM的理念相符。合作問題解決能力對於各個教育階層與職場而言，皆是關鍵且重要的能力，且隨著網路科技的不斷發達，透過網路進行合作問題解決活動，更是當前所需的重要能力。因此本研究建置合作問解決教學系統，以6E模式發展國中階段生活科技電動車STEM整合式教學活動，並輔以合作問題解決教學活動及系統進行教學，透過教學實驗深入探討教學模式對學生的STEM學習成效、合作問題解決能力及實作技能之效果。研究貢獻包括產出適用於準工程教學之合作問題解決教學系統與課程、合作問題解決能力評量系統及實作技能評量工具並運用於教學環境中；教學實驗結果亦顯示實施科技輔助合作問題解決的STEM整合式教學之有助於提升學習成效、合作問題解決能力及實作技能。Item STEM導向特定工程設計課程發展之研究(2022) 趙語涵; Chao, Yu-Han本研究旨在開發一種以傳統課程內容為基礎融入STEM科際整合課程以利更符合主題需求，透過此方式在不同工程領域類別所設計出的「STEM導向特定工程設計流程」來強化學生的工程能力及科技素養，也藉由這樣的發展來定義出更符合設計主題的工程設計流程教學。以往的傳統科技教育是以技術相關的知識爲主要內容，在問題解決的過程中使用具體且特定的材料進行動手實作以培養學生的創造性思維以及解決問題之能力，而近年來科技教育開始以STEM（Science, Technology, Engineering, Mathematics）知識整合之工程設計課程為導向，運用不同種材料來動手實作，其中強調解決問題並且注重預測分析以及最佳化的過程。目前大多數的STEM工程設計課程都是採用一般通則性的工程設計流程，但其實在不同的工程領域之設計流程和實作都是存在差異的。本研究以臺北市某高中十年級三個班的學生爲研究對象，將學生們分為三組，以傳統手作木哨課程、一般工程設計流程以及STEM導向之特定工程設計來進行，課程完成後在創意思考方面以產品創意分析矩陣對學生的設計作品進行評價，並採用原案分析法對學生在設計過程對於整個工程設計流程的認知行分析，以比較三種不同方式在工程設計流程的運用及認知上的差異、創意表現之優異。本研究結果發現：（1）一般工程設計流程以及特定工程設計流程在STEM知識是優於傳統手作木哨課程的。（2）特定工程設計流程讓學生了解何謂工程設計流程上是優於傳統手作木哨課程及一般工程設計流程的。（3）特定工程設計流程課程的受測高中生所表現的創意展現是優於一般工程設計組的學生。鑒於上述結果，在生活科技教育課程當中利用特定工程設計流程進行課程更能使得學生提升STEM相關知能及創造力，並能更加瞭解工程設計之流程，並期望透過此方式能發展出未來高中加深加廣之工程設計課程之參考。