受測者的設計流程、設計行為及觀察標準

西點橋樑設計者 2007 提供的回饋資訊及圖表十分多元，但實驗過程中受測者 受限於時間限制及與語言隔閡，最常使用的回饋資訊為模擬畫面(圖 3-3-7 及圖 3-3-8)及組件列表(圖 3-3-15)，其他的回饋資訊的運用則極少或完全沒有。受測 者運用軟體的設計行為實際流程將於 3.3.2 節中介紹。

3.3.2 受測者的設計流程、設計行為及觀察標準

本研究中，受測者將運用西點橋樑設計者 2007 的各項功能進行橋樑設計。受 測者進入軟體界面後，必須先設置好一個建造橋樑的環境設定以進入設計畫面 (為避免難易度的不同造成成果上的差異，本研究在實驗時採統一環境設定的方 式進行)。在設計畫面中，受測者必須以軟體提供的手繪工具完成一個初步的橋 樑設計結構(這個結構必須符合桁架結構的定義)，進行第一次的模擬測試。此時 軟體會回饋以下資訊，如圖 3-3-18 所示：

(1)橋樑目前的花費。

(2)橋樑中各組件的受力情形在模擬動畫中會以顏色的類別和深淺顯示，若有不 安全的組件則會發生斷裂的動畫演示。

橋樑花費顯示，學生的設 計目標為儘量將其減少。

1.進行設計前的原始畫面。 2.進行設計前的原始畫面。

模擬過程以動畫顯示，各 組件的受力形態、大小以 顏色「類別」及「深淺」

區分。

3.進行第一次的模擬測試。

步驟計數起顯示目前為設 計的第 1 步。

結束模擬回到設計畫面，軟體會回饋以下資訊，如圖 3-3-19 所示：

(1)以滑鼠點選某個組件，會在組件列表中(如果有開啟的話)標示該組件的資 訊，包括組件規格及受力狀況。

(2)若有不安全的組件，會以明顯顏色標示在設計區及組件列表上。

圖 3-3-19 結束模擬回到設計畫面後的回饋資訊

設計者可根據模擬時所觀察到的現象或組件列表中的數據進行橋樑組件的調 整，調整的過程中所運用的設計策略即設計工具偏好即為研究者的觀察重點。將 過度粗壯的組件作適度的縮減，同時軟體會因應組件的縮減(成本降低)，將即時 反應橋樑花費成本數據的減少情形。然而該數據是否「算數」，仍必須經由再一

被選取的組件會 以淺藍色標明。

可使用此處(組件屬性工具)調 整被選取的組件。

材質 形狀 尺寸 長度 壓力值 張力值

▲組件列表(位於畫面右方，可由使用 者決定開啟或關閉)，被選取的組件會 以淺藍色背景標示，並於右方顯示其受 力情形，作為使用者調整依據。選取組 件的動作亦可於本工具中執行。

4.2 若模擬結果顯示某些組件不安全，會以紅 色或藍色標示，組件列表亦以同樣的背景 色標示。

4.3 右方組件列表關閉時的情形。

4.1 結束模擬測試後設計者可回到設計畫面作進行調整。

次的模擬來驗證橋樑是否安全。當橋樑確實由設計者做過調整時，每進行一次模

研究者根據學者 Kafai 所提出的 Top-Down 與 Bottom-Up 兩設計策略之流程示 意圖，以平日教學現場之觀察經驗，提出受測者在「西點橋樑設計者 2007」軟體 中進行橋樑設計時，Top-Down 與 Bottom-Up 兩種設計策略的流程假設如圖 3-3-19 所示：

圖 3-3-21 橋樑設計活動中 Top-Down 與 Bottom-Up 設計策略行為預想架構圖

其中，Top-Down 設計策略需要針對問題或目標進行解析，類似功能型態思考風 格中司法型思考風格及層次型態思考風格中整體思考風格的觀點；Bottom-Up 以 對話方式逐漸累積各項細部元素以達成設計目標，則類似層次型態思考風格中局 部思考風格的觀點，然而前述假設是否成立，仍待後續的觀察及數據分析。為驗 證圖 3-3-19 之預想是否成立，研究者於 97 年 12 月間於新竹縣某高中一年級某 班級為施測對象，進行實驗環境的預演及設計行為的側錄。側錄檔回收後並經過 研究者觀察後，發現受測者之行為確有研究者所定義之情形，並整理出數種設計 行為種類，依據 Top-Down 及 Bottom-up 之精神與定義，製作設計行為分類及代 號表，以協助觀察者儘速瞭解受測者可能發生的行為，並儘快進入狀況。其中大

幅改變橋樑整體形態一項，因其涉及範圍已非原先設計目標內的設計活動，而是 以跳脫原來的主題，進入全新的設計任務，故特別歸類於 Top-Down 與 Bottom-Up 之外的類別，自成一類。茲將設計策略行為之分類表及受測者實際操作之畫面整

Bottom-Up

3

選擇 3 個以上的組件且無結構關連性或同質性的 組件改變其屬性且重複其動作

Top-Down

4

選擇 3 個以上具結構關連性或同質性的組件改變 其屬性

Top-Down

5 同時選取整座橋的組件改變屬性 Top-Down

6

針對不安全且同代號 1 或 2 條件之組件改變其設 定

Bottom-Up

7 小幅度改變橋樑部分型態(移動 2 個以下接合點) Bottom-Up

於受測者的設計策略行為偏好必須出現次數比較之，故必須設定一個適當的觀察 次數。Kafai 在觀察 Top-Down 與 Bottom-Up 的設計行為後指出，在長時間建構複 雜的成品後，Top-Down 與 Bottom-Up 之間的界線會逐漸的模糊、破碎

(Kafai,1994)。因此，本研究將 Top-Down 與 Bottom-Up 的觀察期定於受測者設 計前期階段。一般而言，設計者在 50 分鐘內能完成的設計步數約 50 至 80 次不 等，節奏較慢的約 40 餘次，偶有節奏很快的高達 150 次，但十分稀少。而橋樑 設計活動的特性亦如 Kafai 所觀察的，越到後期越需要處理細節微調的部份，亦 即 Top-Down 與 Bottom-Up 的次數(比例)差距將逐漸減少。故研究者將觀察步數 定為受測者第 2 步至第 31 步，共計 30 步的設計行為及設計工具使用的情形(第 1 步為建立橋樑結構，無 Top-Down 與 Bottom-Up 等調整行為)。然而受測者偶而會 出現設計失誤的情形，導致無法進行模擬測試(軟體限制必須符合真實世界的設

B

Top-Down Bottom-Up

圖 3-3-23 在右方組件列表中，Top-Down 與 Bottom-Up 的範例