近年來教育的趨勢為開展兒童帶得走的基本能力，教育部（2008）於九年一 貫課程綱要中明訂課程設計應培養現代國民所需的「尊重關懷與團隊合作」、「運 用科技與資訊」、「獨立思考與解決問題」等十項基本能力。美國「21 世紀能力 策略聯盟」則提出了應該用「學習與創新的能力」、「資訊、媒體與科技素養」、
「工作與生活能力」此三類關鍵能力來包覆核心學科和二十一世紀跨學科主題
（http://www.p21.org），其中「學習與創新的能力」又可細分為「批判思考與問 題解決」、「溝通與合作」、「創造力和創新力」。綜觀而言，除了基本學科能 力外，我國與美國皆強調應培養學生合作、創新、問題解決、及運用科技之能力。
欲使學生具備適用於新時代的能力就必須有對應的實踐方法，Trilling 與 Fadel（2009）指出應結合探究、設計和合作三種學習法，其中，探究式學習法是 指以科學的方法解答問題，並從發掘答案的歷程中學習；設計式學習法是指以工 程設計方法克服困難，並從創造可能的解決方案過程中學習；合作式學習法則是 讓學生以小組的形式一起工作以將彼此的學習最大化。此一觀點與美國喬治亞理 工學院 Kolodner（2002）提出的「設計中學習（Learning by Design）」，以及密 西根大學的研究團隊（Fortus, Dershimer, Krajcik, Marx, & Mamlok-Naaman, 2004）
提出的「設計式科學（Design-based science）」作法相互呼應，本研究稱之為「合 作設計式學習（collaborative design based learning, CDBL）」。合作設計式學習已 有許多應用實例（e.g., Apedoe & Ford, 2010; Apedoe, Reynolds, Ellefson, & Schunn, 2008; Barnett, 2005; Barron, 1998; Doppelt, Mehalik, Schunn, Silk, & Krysinski, 2008;
Ellefson, Brinker, Vernacchio, & Schunn, 2008; Fortus et al., 2004; Hartmann &
Lehrer, 2000; Hmelo, Holton, & Kolodner, 2000; Kolodner et al., 2003; Mehalik, Doppelt, & Schunn, 2008; Silk, Higashi, Shoop, & Schunn, 2010; Vattam, Kramer,
Kim, & Kolodner, 2007; 吳百興、吳心楷，2010; 呂英撰，2007），例如，Hmelo 等人讓六年級學生利用寶特瓶等材料設計人工肺；Doppelt 等人讓八年級學生設 計警報器；Apedoe 和 Ford 則是讓 10、11 年級的學生設計抗震結構。研究結果也 支持合作設計式學習的價值，如 Ellefson 等人發現中學學生可藉由設計式學習活 動建構科學知識，並將習得的知識遷移到新的情境上。Doppelt 等人更發現設計 式學習活動可以降低如種族或先備知識造成的學習成效差異，儘管低成就學生在 學科能力測驗上的分數低於高成就學生，但在口頭報告的表現和投入程度
（engagement）上，則較高成就學生有更多的延伸性思考（generative thinking）。
Apedoe 等人針對市區高中與郊區高中進行研究，發現市區高中的學生在合作設計 式學習活動中展現了相當高的投入程度，其學習成就與科學態度也獲得顯著提升。
吳百興和吳心楷也發現即使是原本對科學態度不佳的學生，在活動後的科學態度 能顯著提升。
設計式學習強調動手實作（Han & Bhattacharya, 2001; Nelson, 2004）及小組 共同創建設計作品的過程（Apedoe, Ellefson, & Schunn, 2012; Doppelt et al., 2008）， 在合作設計式學習活動中，學生經常需要使用科技工具輔助合作問題解決的過程。
傳統的電腦軟體及硬體主要是針對單人使用而設計，較適合個人思考或工作，而 近年來興起的多點觸控科技則促進了多人共享介面的發展，提供了新的合作互動 方式。多點觸控科技提供更多元、自然且直覺的操作方式（Battocchi et al., 2008;
Dietz & Leigh, 2001; Shen, Everitt, & Ryall, 2003），小組成員能在共享的介面上面 對面合作，同時使用口語溝通和肢體動作更能清楚地傳達彼此的想法，也更容易 解決問題，並能讓多人同時同地進行共同的任務（Harris et al., 2009）、以及於合 作時角色的轉換及訊息的交換更加順暢（Rick, Rogers, Haig, & Yuill, 2009; Rogers
& Lindley, 2004）。邱瓊慧（2013）將多點觸控科技導入合作設計式學習中，稱 為多點觸控支援合作設計式學習（Multi-touch Enhanced Collaborative Design-based Learning, M-T CDBL），並開發一多點觸控支援設計式學習系統，稱為「多點觸 控密鋪系統」，此系統適合國小高年級學生使用，並以數學密鋪為主題，學生可 多人同時進行密鋪圖樣設計。該系統將設計式學習活動分為確認問題、蒐集資訊、
建構作品、評估檢討四大部分，並以問題呈現、資源工具、塗鴉版、歷程檔案、
階段控制、互動教材工具、指導語提示模組輔助學生進行各項活動，例如在建構 作品時，學生可利用互動教材工具中的複製工具結合多點觸控特性，同時以五個 手指頭觸控螢幕則可複製出五個單位圖形，提升設計效率。此外，學生在活動進 行中視需要存取各項文件，例如可隨時觀看設計問題、教學資源或小組的歷程檔 案。
儘管研究結果已顯示出合作設計式學習有許多益處，但同時也指出了合作設 計式學習面臨的許多挑戰。例如合作設計式學習所需花費的時間較長（Hmelo et al., 2000）、學生不熟悉這種學習型態，不知如何追求問題的答案或可能的解決方案
（Trilling & Fadel, 2009），學生也常會不清楚如何一起工作、如何管理時間和管 理 工 作 的 複 雜 度 ， 或 如 何 在 面 對 挫 敗 和 困 惑 時 仍 保 有 學 習 的 動 力
（Darling-Hammond et al., 2008），特別是當多點觸控科技導入後，不熟悉的互動 方式也可能帶來衝突（Pontual Falcão & Price, 2011）。
合作設計式學習若要發揮效用，則需要一系列關於如何互動、合作和解決問 題的具體指引，由於讓學習者依循指引學習就如同演員按照腳本演出一般，因此 這些指引被稱為「合作腳本（Cooperation script）」（O'Donnell & Dansereau, 1992），
合作腳本能促進具生產力的認知歷程，例如指派學生扮演「偵錯者」以偵測組員 的錯誤或缺漏；合作腳本也能限制負面的社交過程，例如在未腳本化的小組中，
學習者經常維持同一角色，而腳本可要求角色輪替。儘管合作腳本對於輔助學生 學習上有助益，但應如何於多點觸控支援合作設計式學習中導入合作腳本的文獻 仍較缺乏，因此本研究將發展一適用於多點觸控支援合作設計式學習活動中之合 作腳本，輔助學生順利進行活動。