科技問題解決歷程即為設計與製作的歷程，以培養問題解決的能力，亦 可說是培養設計與製作的能力。問題解決能力即是「能合理有效處理問題、
解決問題，最後獲得好的結果」（黃茂在、陳文典，2004），此概念較為抽象，
透過問題解決能力指標的建構，使其能夠被評量、被觀察。因此本節先探討 能力指標建構的基本概念，接著再探討科技問題解決能力的指標，最後歸納 出能力指標以及其定義。
一、能力指標的基本概念
「指標（indicator）」的意思即為「指示者」，如鐘錶中的指針位置是時 間的指示器、理化課所學的石蕊試紙為溶液的酸鹼指示劑、透過統計數字來 表示績效（如 KPI），從上述例子，我們將「指標」用來指出、顯示以及反 應某種存在的現象（黃政傑、李隆盛，1996）。
黃政傑、李隆盛（1996）整理眾多學者研究，從經濟、社會、教育指標 歸納出指標有以下的特點：（1）指標所處理的現象是可測量建構的；（2）指 標能反映出現象的重要層面，其選定依據應依據理論的引導，才能對現象做 更進一步、有系統的解釋；（3）指標為一種統計量數，為了便於做數學的運 算，可透過操作型定義的過程，將理論品質轉化為實證可測量的意義；（4）
指標所測量的對象提供一個中性的描述，並不進行深入的價值判斷，需以某 些效標為標準或參照點。
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「能力指標」一詞，可從九年一貫課程綱要說起，課程目標在於培養中 小學生具備十大基本能力，從七個學習領域中將這十大基本能力轉化為能 力指標，以作為課程設計的依據和學習成效的評估（蔡清田，2008）。因此，
透過指標的訂定，讓原本定義較為模糊或抽象的概念，使用具體的文字描述，
將概念行為化，使概念能夠被清楚瞭解並有一個目標可依循。
二、科技問題解決能力之指標
問題解決涉及許多複雜的歷程與認知能力，包含心智結構的描述、訊息 處理能力，以及問題解決的行動步驟（簡良平，1999）。因此，要評量一個 人的問題解決能力，若依其特定或單一問題解決的成敗來決定，極有失準的 可能，透過建立「問題解決能力」指標作為衡量標準，以評估問題處理者在 問題解決各階段運用能力的表現（黃茂在、陳文典，2004）。
從過去到現在有許多問題解決相關研究，林人龍（2006）認為在科技教 育的觀點中，中學生問題解決的活動所設計的問題必須是真實的問題，透過 三個自我評鑑的能力隨時檢視潛在的八項問題解決能力，如表 2-3。
30 表2- 3 三項自我評鑑與八項潛在問題解決能力
自我評鑑 潛在問題解決能力
1. 自我監督的能力 2. 達成目標的意圖 3. 建立準則的能力
→ 1. 判斷正確的能力 2. 每日觀察生活的能力 3. 發展創新的構想的能力 4. 充分做成計畫的能力 5. 自我發現工作任務的能力 6. 設計改良的能力
7. 有效實施的能力
8. 使用機具、材料的能力
資料來源：林人龍（2006）。「動手做科技」－創作與設計的尋思與釋例。科技教育月刊，39（2），15-37。
陳美芳（1994）的研究指出「問題解決能力」包含以下五種能力：
1. 問題的辨識：能辨認出真正問題所在的能力。
2. 將問題解析成為較小的問題：細分問題為數個問題，以便逐一解決的 能力。
3. 尋求解題方法：發展適當方法並評選出最佳解決方法的能力。
4. 執行解題計畫：執行自己選擇之解決方法的能力。
5. 評鑑成效加以延伸：審視解題後成效並加以擴展，防範問題再生的能 力。
為了提高國中階段科技素養，陳玫良（1996）以問題解決教學策略六個 步驟作為教學活動的設計，並在每一步驟中說明學生需達成的目標，如表 2-4 所示。
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表2 - 5 「設計」與「製作」能力指標八個層級（續）
設計能力指標 製作能力指標
層 級 八
(1)能藉由設計的設計程式策略以發 展適合的構思。
(2)能檢試使用者對真實産品的需求 和喜好，並歸納結論以發展構思。
(3)能依據對産品的物理與工作特性 的瞭解，以決定材料和技術。
(4)能檢試設計衝突需求，並能表達 及記錄這些需求，利用這些因素 分析以呈現設計計畫內容。
(1)能提出製程計畫說明。
(2)能確認製程能完整的完成。
(3)能依計劃說明選用適合的工 作和技能。
(4)能檢試一連串的批判並說明 其他非原計劃目的之議題。
資料來源：整理至魏炎順（1999）。英國科技能力標準與課程對我國小學九年一貫「科技」課程改革的啟 示。生活科技教育月刊，32（7），20-30。
在國民中小學九年一貫的自然與生活科技課程綱要八個要領中，包含
「設計與製作」的能力與「思考智能」，「思考智能」項內包括「問題解決的 能力」（教育部，2003），將「設計與製作」與「問題解決能力」各學習階段 所應達成之能力指標統整如表 2-6。為了更進一步瞭解設計與製作能力的指 標，游光昭、林坤誼（2005）以「設計與製作歷程」為綱，闡述學習者在各 步驟應有的行為表現與學習成效（能力表徵），如表2-7 所示。
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263－282）。台北市：國立台灣師範大學。
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English、King 與 Smeed（2017）提出一個基於工程設計的問題解決模 型，希望學生能設計和建設出一個抗震建築，其問題解決模型包含五個步驟，
每個步驟包含數個可達成的目標，如下圖 2-2。
問題範圍-理解問題邊界
˙釐清目標
˙確認限制
˙考量可行性
˙考量背景
˙用材料進行實驗
˙建立合作團隊
構想創建
˙擬定並分享想法
˙考量策略
˙擬訂計劃
設計和構建
˙草圖設計
˙解釋設計
˙預測可能的結果
˙轉換為模型
評估設計
˙檢查設計條件
˙測試模型
˙評估目標達標
重新設計和重建
˙回顧第一個設計
˙繪製第二個設計
˙將設計轉變為模型
圖2- 2 工程設計的問題解決模型
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（2005）；English, King, & Smeed
（2005）；English, King, & Smeed
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研究方法
根據前述研究目的及相關文獻分析結果，將本研究方法分為五節：依 序為研究設計、研究對象、研究流程、研究工具及資料分析與詮釋，分別 敘述如下。