研究架構

第一節 研究架構

本研究透過採用準實驗（quasi-experimental）之不相等控制組設計

（nonequivalent-control groupdesign）的研究方式，對實驗組班級及控制組 班級進行研究教學，實驗的量化研究方法如表3-1：

表 3-1 準實驗研究－不等組前後測設計

組別 前測 實驗處理 後測

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實驗組 O X O

控制組 O C O

針對表 3-1 進行說明，X 代表實驗組實施十二週的「工程設計流程之教 學方式」，C 則代表控制組實施十二週的「問題解決流程之教學方式」。O 代 表實驗組和控制組實驗前的測驗（前測）與實驗後的測驗（後測），為「工 程設計思考」的語意流程圖析法之晤談測驗。

本研究由一位專業教師分別對兩個班級實施兩種不同的教學法，分別 為實驗組與控制組，實驗組接受「工程設計流程」的「STEM 專題本位學 習之鼠夾車實作活動」之教學課程；控制組則接受「問題解決流程」的

「STEM 專題本位學習之鼠夾車實作活動」之教學課程。實驗前後對職前 科技教師進行施測和訪談，最後再比較兩組的情形，探討職前科技教師實 施「工程設計流程」的實驗組，是否能提升工程設計思考和觀察認知結構 及概念改變的情形。

其前測與後測皆為描述「工程設計思考」的主要部分，以符合標準語 意流程圖析法的晤談型態，研究者參考 Anderson 和 Demetrius（1993）與 Tsai（1998a）的訪談題目，其依序如下：

1. 請問你對於「工程設計思考」這個概念有什麼樣的認識與了解？

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2. 請你定義一下你剛剛所陳述的每一個重要的元素，其功能與重要 的概念？

3. 可不可以請你補充或說明一下你剛剛所提到的那些概念？

4. 說明一下你所描述的每一個概念或結構之間的聯結性？

5. 就你剛剛所提到的那些內容，它們之間有沒有任何的關係呢？

本研究的自變項為兩種不同流程之教學方式，依變項為認知結構、工 程設計的能力，而研究架構圖如圖 3-1。茲將本研究所涉及的變項說明如 下：

（一） 自變項：

1. 接受「工程設計流程」的「STEM 專題本位學習之鼠夾車實作活動」之 教學課程為實驗組。

2. 接受「問題解決流程」的「STEM 專題本位學習之鼠夾車實作活動」之 教學課程為控制組。

（二） 依變項：「工程設計思考」後測所顯現的資料。

本研究的「工程設計思考」所顯現的資料，是指職前科技教師在接受 語意流程圖析法訪談後，經由研究者所分析而顯現出其在學習後認知發展 的過程與改變。

（三） 控制變項：

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為減少自變項以外的其他變項對於研究所造成的影響，本研究將兩組 教材內容與教學時間都保持一致。教材內容為使用 STEM 專題本位學習的 方式來教導鼠夾車之實作活動，而兩個班級的教學時間都是 600 分鐘（十 二節課）。

自變項 依變項

註：X 為實驗組；C 為控制組。

圖3-1 研究架構圖 教學策略

X：工程設計流程 C：問題解決流程

工程設計思考 1. 認知結構

2. 訊息處理策略

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