研究方法

依據研究流程之規劃，本研究運用混合研究法（mixed-methods research）為途徑，以量化資料為主、質性歸納為輔，進行教學效益的探 討。混合研究意指在單一個研究或多個研究中，同時地或依序地採用質 化和量化的方法，進而形成研究問題、蒐集資料、分析資料、或詮釋結 果（宋曜廷、潘佩妤，2010；Creswell & Plano Clark, 2007; Tashakkori &

Teddlie, 2010）。近年來，混合研究法於社會科學領域中越來越受到重視，

而在教育研究中採用混合研究法的原因，在於混合研究可對學習者的表 現提出更深入的理解（Johnson & Onwuegbuzie, 2004）。

本研究在階段一之前導實驗中，已透過準實驗研究之不等組前後測 設計，確認 STEM 教學模組與傳統工程設計課程相較之教學成效。故階 段三後續研究之目的，聚焦於確認改良後之 En-STEM 教學模組，是否 更能有效幫助學生應用 STEM 知識於解決工程設計問題之中，並剖析 En-STEM 教學模組對學生工程設計核心能力之影響。

由於工程設計歷程的思考及最終作品的表現可能是學生 STEM 概念 知識、STEM 態度、實作技術、及工程設計核心能力等變項交叉影響後 成果。因此，本研究依據混合研究法之理念，結合量化與質性資料之綜 合分析，以機構概念知識測驗、STEM 實作單元學習單、專題作品、及 專題口頭報告之評量結果為基礎，輔以學生在 STEM 態度量表的反應、

及非正式課堂參與觀察的記錄，進行多面向的分析、討論與驗證，藉以 建構本研究對於學生表現評量的正確性。具體而言，階段三之研究設計 如圖 3-4 所示，詳細之研究方法分述如下：

圖 3-4. 研究設計

之研究未再規劃對照組之教學，而是聚焦於探討學生參與 En-STEM 教 學模組後，其 STEM 概念知識、工程設計核心能力、及 STEM 態度等變 項之表現，以確認改良後的 En-STEM 設計模式與教學模組實施成效。

質性研究設計

除量化的資料分析外，本研究亦規劃有質性的資料分析，以輔助量 化資料的討論與詮釋。在 En-STEM 教學模組的規劃中，主要包含三個

「STEM 實作單元」及一個「機構玩具設計製作專題」。因此，本研究所 蒐集的質性資料主要為機構玩具設計製作專題之玩具成品、及學生的專 題口頭報告內容，此外尚有於課堂上的非正式參與觀察記錄。

質性資料之歸納與分析結果，主要做為了解學生工程設計核心能力 之輔助，包含學生如何提出專題之構想與設計，如何解決設計過程中所 遭遇的問題等。以質性資料輔助量化分析的主要原因，在於學生問題解 決的思考與知識應用，多是隱含的或隨機的出現在設計構想或測試、修 改的歷程中。因此，透過質性分析，可更真實的反應出學生 STEM 知識 應用的情形，及如何解決設計歷程中遭遇的問題。

而綜合量化與質性資料的分析，可深入了解學生在學習過程中設計 思考的歷程、工程設計核心能力的應用、STEM 概念知識的展現、及 STEM 態度等關鍵變項的改變與對學生造成的影響。