研究架構與研究步驟

為達到本研究之研究目 的，根據研 究問題與假 設，從相關文獻 理 論中歸納出研究理念，發展太陽能車車架製作教學單元，配合太陽能 車車架教學模組，並實際運用於教學課程上。本研究採取隨機將兩班 級受試者分配於實驗組和控制組之等組前後測實驗設計。

本 研 究 旨 在 探 討 教 師 運 用專 題 導 向學 習 配 合 太 陽 能 車車 架 教 學 模組應用於太陽能車車架製作課程上，對於學生在機件原理、機械加 工實習等核心課程的認知能力方面提升成效之情形。研究者於任教的 高職中選取機械科二年級某兩班為對象，實驗組施以專題導向學習進 行引導教學，在活動中，給予導引現今能源問題，讓學生從題目初始 規範、設計作品、材料選用、加工製作零件並組合完成作品，過程中 配合太陽能車車架教學模組，以合作學習、腦力激盪、作品測試與觀 摩、問題解決等方法來輔助教學活動的順利進行。

教學實驗預計六週，並且於教學前及教學後，實施學習成就測驗，

用以了解與比較其成效，以下則分別針對本研究所要探討的兩個部分 進行說明：

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壹、 機件原理與機械加工-「太陽能車車架製作」學習成就測驗 部分

欲瞭解學生經過「專題導向學習教學」及「一般傳統教學」之太 陽能車車架製作教學活動之前後，對於核心課程「機件原理與機械加 工-太陽能車車架製作學習成就測驗 」是否有影響。因此在太陽能車 車架製作教學活動實驗之前 ，施以「機件原理與機械加工-太陽能車 車架製作學習成就測驗」前測，經過教學實驗活動之後，再施以「機 件原理與機械加工-太陽能車車架製作學習成就測驗 」後測，且前測 與後測試卷題目不同。最終經過相依樣 本t考驗來比較學生在六週教 學實驗活動之後，於成就測驗上是否有顯著差異。

貳、機械加工實習- 學生之實作能力部分

欲瞭解學生經過「專題導向學習教學」及「一般傳統教學」之太 陽能車車架製作教學活動作品製作的情形。學生透過分組合作學習來 進行專題製作活動，除接受核心課程教學外，亦自行應利用課餘時間 蒐集與車架專題相關的資料與材料，利用核心專業學科知識，最後設 計出一個具有強度、精度、速度、穩定度的太陽能車車架，除了車速 比較外，作品的結構造型、使用材料的創意、學科知識的運用…等均 列為評分的依據。

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控制組 實驗組

圖 3–1 研究架構圖

認定研究問題、收集文獻資料、

提出研究假設、設計研究方法

徵詢專家意見

發展評量工具 進行前後試卷預試

實施前測

實施實驗教學 實施一般教學

實施前測

實施後測 實施後測

獲取後測成績 獲取後測成績

比較兩組 後測成績

提出結論與建議 比較兩組 前測結果 發展教學模組

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一、隨機將兩班級 受試者 分配於實 驗 組和控制組 。

二 、 實 施 實 驗 活 動 前 ， 控 制 組 與 實 驗 組 都 接 受 起 點 能 力 評 估 之 前 測驗。

三、實驗過程中，實驗組接受專題 導 向學習之太 陽能車車 架教學 的 實驗處理，而控制組 則以一般 傳 統教學製作 太陽能車 車架。

四、實施實驗活動 後，控 制組與實 驗 組都接受終 點能力評 估之後 測驗。

本研究的研究方法與步 驟詳如圖 3–1 所示。

第二節 太陽能車車架教學模組的發展

本研究使用的太陽能車 車架教學 模 組包含：太 陽能車車 架製作 的 相關知識與實作教材。研究者將依全國高中職太陽能車競賽之製車規 則配合相關核心專業科目課程包含「機件原理」及 「機械加 工實習」

所研發的太陽能車車架製作教材加以調整編排，以適合本研究的實驗 教學。

壹、 採用十二年國民基本教育課程綱要之技術型高級中等學校 機械群群科課程綱要編製太陽能車教學模組

研 究 者 採 用 十 二 年 國 民 基 本 教 育 課 程 綱 要 之 技 術 型 高 級 中 等 學 校機械群群科課程綱要編製太陽能車車架教學模組：

一、教材之選擇應顧及學 生需要並 配 合業界科技 需求發展，使課 程 內容儘量與生活相結 合，以引 發 學生興趣，增進學生 理解，讓 學生不但能應用所學 知能於實 際 生活中，且 能洞察實 際生活 之 各種問題，思謀解決 之道，以 改 進目前生活 。

二、教材之選擇編製應顧 及學生學 習 經驗並配合 學生身心 發展，一 方面基於前階段的學習經驗，一方面考慮與後階段課程銜接。

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三、教材之選擇必須注 意「縱」的銜 接，同一科目各 單元間及 相關 科目彼此之間須加以 適當的組 織，使教材內 容與學習 活動能 由 簡而繁，由易而難，由具體而 抽 象，務使新 的學習經 驗均能 建 立於既有經驗之上，逐漸加廣 加 深，以減少 學習困擾，提高 學 習效率。

四、教材之選擇須重視「 橫」的聯繫，同科目各單元 間及相關 科目 彼此間須加以適當的 組織，使其 內容與活動 能統合或 連貫，俾 使學生能獲得統整之 知能，以聯 合運用於實 際工作中，並有 利 於將來之自我發展。

五、教材之選擇與編制必 需具有啟 發 性以及創造 性，課程內容與 教 學活動須能提供學生 觀察、探 索、討論與創 作的學習 機會，使 學生具有創造思考、獨立判斷、適應變遷及 自我發展 之學習 能 力。

研 究 者 以 教 育 部 頒 布 的 十 二 年 國 民 基 本 教 育 課 程 綱 要 之 技 術 型 高級 中 等 學校 機 械群 群 科 課程 綱 要教 材 編選 要 點 作為 教 學模 組 編製 的依據，採用獨立模組教學課程的設計方式，最後加以整合，共包含 六個實作單元，每個單元均可獨立教學，每個單元均結合學科理論包 含下列項目：1.活動，2.目的，3.器材，4.步驟，5.測試與評估，6.問 題與討論。（十二年國民基本教育課程綱要，2015）

貳、太陽能車車架製作教學各單元簡介

依太陽能車車架之製 作需求，設 計 教學內容並 規劃出以 下六個 教 學單元實施實驗教學活動：

一、單 元一： 認識太 陽能車 車架底 盤結 構與設 計製作

認識太陽能車車身結構 與底盤強 度，配合「機 件原理」第一章 緒 論瞭解底盤為固定機件之種類，並指導以固定鏈計算，設計一個具有 結構強度的實用底盤。學生學習以機件原理之專業學科運動鏈計算結 合底盤設計之實務製作。

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運用「機械製圖 」識圖概 念與繪圖 規定，以「電 腦繪圖 」技能 繪 製太陽能車底盤設計圖。

搭配「機械加工實習」課程，按設 計 圖製作出太 陽能車車 架底盤 。

應用「機件原理 」與「 機械加 工實 習」之專 業課程，搭 配計算太 陽能車之起動扭力值，學習設計前輪與後輪輪徑大小，並使用車床車 製學習者所設計的前輪、後輪以及軌道循跡導引所需之前導輪柱以及 後導輪柱。

課程中亦著重瞭解車床 的種類、基 本構造、規格、車刀 種類、車 削實習之主要工作與注意事項要求。

三、單元三：轉向機構設計與製作

應用「機件原理」，學習各連桿機 構的特色與 使用場合，瞭 解汽 車轉彎時，前軸兩輪所產生之速差，須使兩前輪輪軸的延長線相交於 後輪軸的延長線上，達到過彎穩定，則兩前輪的轉角必不相等。並且 學習 計 算 出學 習 者所 設 計 太陽 能 車車 架 轉向 所 產 生之 向 心力 與 離心 力。

學 習 者 依 據 設 計 圖 製 作 一 組 太 陽 能 車 車 架 所 需 與 一 組 前 輪 裝 配 之轉向機構。

四 、單元 四：傳 動機構 設計與 製作

應用「機件原理 」，學 習各式 齒輪 種類、特 色及應 用場合，瞭解 漸開線齒形與擺線齒形的優缺點比較、單式輪系與複式輪系的採用認 知後，針對齒輪輪系的搭配計算、齒輪速比的計算與輪徑對扭力與車 速影響，經學習後設計估算，預計達到過彎穩定，則兩前輪的轉角必 不相 等 且 學習 計 算出 學 生 所設 計 太陽 能 車轉 向 所 產生 之 向心 力 與離 心力。

學 習 者 依 據 設 計 圖 來 製 作 太 陽 能 車 車 架 所 需 之 一 組 與 後 輪 裝 配 之傳動機構。

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此單元除了包含齒輪輪 系在速比 上 的運算、設計外，傳動機構 整 體的完成度即是指齒輪箱的製作。此為太陽能車車架之主要動力傳達 系統，運用「機械加工實習」課程，學習者在實作技術上，齒輪安裝 與配合的精準度要求須非常高，才不致於傳達動力之過程中因齒輪運 轉不順暢所造成摩擦損失，減緩動力輪運轉速度，進而導致整體車速 降低。

五 、單元 五：滾 珠軸承 選用與 軸承座 製作

應用「機件原理」，依 據設計圖 來 思考選用各 部分搭配 之徑向 滾 珠軸承、軸向止推滾珠軸承等，並瞭解滾珠軸承的規格表示法以及適 用傳動之用途功能。

學習者明瞭滾動軸承與 滑動軸承 的 優缺點比較，在速度、強度 、 負載能力、潤滑性、裝配精度、裝卸難易、製造成本、標準化、互換 性與 換 修 情形 的 相關 問 題 ，藉 由 實物 操 作測 試 來 加以 驗 證並 強 化學 習。

運用「機械加工實習」課程，按 設 計圖以銑床 與鑽床加 工製作 出 軸承座並與滾珠軸承裝配完成，並測試其低速運轉狀況是否滑順、高 速運轉狀況是否穩定、整體運轉速度是否優異。

課程中亦著重瞭解銑床 種類構造 與 規格、銑刀種類使用 時機、順 逆銑法差異、銑削實習之主要工作與注意事項要求。

六、單元六：機件組立－連接機件的選用、規格瞭解與公差配合 要求及精度量測

各機件製作完成後，學 習者經由 設 計圖確實量 測各機件 是否達 到

各機件製作完成後，學 習者經由 設 計圖確實量 測各機件 是否達 到