結論

一、 職前科技教師的工程設計思考之認知結構於「可得性」及「高階訊 息處理策略」有待強化

依據前述的資料分析結果，職前科技教師以運用「工程設計流程之教 學方式」的實驗組，其在工程設計思考之認知結構表現方面較以「問題解 決流程之教學方式」的控制組為主為佳，但是以獨立樣本單因子共變數分 析兩組的成績，可以發現兩組之間的進步並沒有顯著差異。因此，可以反 映出在文獻探討中，Atman 等人（2007）在其研究中指出經驗豐富的工程 專家，長期接觸不同的工程設計專案，在工程基礎上具備明確的常備知 識，於工程設計思考的表現上確實是優於沒有太多工程經驗的工科學生。

透過本研究的教學實驗結果，進行工程設計流程的教育實作活動，仍 有助於職前科技教師的認知結構，並提升其在工程設計思考的概念表現。

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但兩組職前科技教師在各概念的共變數分析中的後測成績均無顯著差異，

可推論雖然兩組之間在整體概念成長方面並沒有學習成效上的統計差異，

但是透過學習單或活動紀錄的展示，在各個概念主題成長方面是有些許不 同的。然而從量化數據上看不出這些差異，因此運用工程設計流程之教學 方式以培養職前科技教師的工程設計思考概念之作法，仍值得長期推動教 學活動，以持續深入探討其效益。

此外，若深入探究職前科技教師在工程設計思考之認知結構的概念呈 現，本研究發現職前科技教師主要著重在「概念廣度」、「整合性」方面有 較佳的表現，而在有關「可得性」、「高階訊息處理策略」方面則仍有待強 化，此一研究結果與吳穎沺、蔡今中（2005）的研究結果相呼應，相較於 傳統的科學學習活動，學生經過建構主義式的學習活動後，不論是在認知 結構「量」與「質」的遷移上均有成長，但在後設認知能力、高階訊息處 理策略的使用或是認知結構的整合性上，未經過有效教學流程的受測學習 者大多只在認知結構的「量」受益。因此，未來如何透過工程設計流程以 刺激職前科技教師在可得性、高階訊息處理策略方面的表現，應是研究值 得進一步深入探究的重點。

二、 工程設計流程有助於職前科技教師工程設計思考之認知結構，但效 果仍有待強化

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本研究利用語意流程圖析法收集並分析受試職前科技教師的概念，同 時將所收集的資料進行量化及質性分析方法，在研究中發現在「概念廣 度」方面，兩組職前科技教師的概念廣度均有顯著之增加，平均值均有大 幅的成長，顯見兩種教學方式皆能增加職前科技教師的概念廣度，而兩者 的總成長平均值實驗組高於控制組。在「正確性」方面兩種教學方式同樣 無法避免職前科技教師迷思概念的產生，但研究者發現利用語意流程圖析 法的開放式訪談方法，無法確切知道受訪職前科技教師的迷思概念，從吳 穎沺、蔡今中（2005）的研究結果可以得知大部分職前科技教師都仍存有 迷思概念，但是在訪談時職前科技教師會忽略掉不清楚的概念而沒有敘 述，因此訪談中敘述的錯誤概念數才會顯示數據為0.00，所以必須要輔以 其他的方式，才能真正找出受訪職前科技教師的錯誤概念。

在「整合性」方面教學前後的平均值均大幅提昇，表示兩組職前科技 教師的概念連結的情形均有成長，實驗組雖然在迴歸連結數的成長幅度高 於控制組，但是在關聯密度方面兩者是相同的，可推論兩組職前科技教師 的概念連結的情形是類近的。從「可得性」概念來觀察兩組職前科技教師 的表現，實驗組的表現是雖然略高於控制組的，但從整體的結構來看，兩 者的差異並不大，從進步的幅度、平均值及分佈的比例等面向來看，亦是 類近的，所以可以推論兩組職前科技教師在教學前的分析並沒有能力上的 差異，而在教學後的比較中也無明顯地不同。

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而此一研究結果與先前的相關研究成果相符合，例如 Dole 和 Sinatra

（1998）認為認為學習者的深層思考（deep thinking）與訊息處理

（processing of the information）都與學習者最高階的後設認知運作有關，故 能有較佳的學習表現。而 Atman 等人（2007）的研究則皆指出工程專家根 據他們的經驗善於對工程相關的概念進行判斷，即為所吸收的概念廣度較 為多元；經過了環境或工作上的淬鍊，便容易精準地評估不同的研究，比 方說事實的描述、不同的原型、工作方案或獨立能完成的時間等，即較能 促進自身對於工程設計思考概念的後設認知與理解。因此，工程設計流程 對職前科技教師建構工程設計思考之認知結構概念上卻有助益，但教師應 該能夠設計符合學習者循序漸進地工程相關課程，才能夠有效提升學習者 的工程學習表現。

三、 工程設計流程有助於職前科技教師工程設計思考之訊息處理策略，

但效果仍有待強化

本研究依據 Tsai（1999b）所提出的概念的「邏輯」分類方式，分析受 訪者在敘述概念時發生的認知推理模式，兩組職前科技教師在語意流程圖 析法訪談過程中，使用中階與高階的訊息處理模式的比例均上升，這點呼 應了 Bischoff & Anderson（1998）與吳穎沺、蔡今中（2005）的研究結果，

在教學後職前科技教師的訊息處理模式會從低階遷移至高階。但是本研究

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控制組在教學後使用「因果解釋」高階訊息處理策略的次數高於實驗組，

卻與吳穎沺、蔡今中（2005）的研究結果不同，顯示本研究中，在工程設 計流程之教學方式中，尚不能達到如吳穎沺、蔡今中（2005）的研究中實 驗組的高階訊息處理策略優於控制組的結論，或許必須再延長教學時間，

才能看出實驗組與控制組的真實差異。從整體結構來看，在「訊息處理策 略」方面，兩組職前科技教師的總體概念數皆有顯著之增加，在平均值方 面亦有成長，顯見兩種教學方式均能增加職前科技教師的訊息處理策略，

並且總成長平均值實驗組高於控制組。

雖然從各個面向來分析實驗組與控制組的學習成效，發現都沒有顯著 的差異，但在研究數據中可以發現，實驗組的職前科技教師在最初直線連 結數（206）、最後直線概念數（227）、最初迴歸連結數（191）、最後迴歸 連結總數（212）、最初直線概念複雜度（7.18）、最後直線概念複雜度

（7.20）、直線概念改變量（21）、迴歸連結改變量（21）及直線概念複雜度 改變量（0.02），都高於控制組的職前科技教師的最初直線連結數（147）、

最後直線概念數（150）、最初迴歸連結數（134）、最後迴歸連結總數

（137）、最初直線概念複雜度（6.15）、最後直線概念複雜度（6.16）、直線 概念改變量（3）、迴歸連結改變量（3）及直線概念複雜度改變量（0.01）。

所以可以推論「工程設計流程之教學方式」對於職前科技教師的教學成效 似乎是優於「問題解決流程之教學方式」。

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有鑑於此，研究者認為實驗組職前科技教師在 Tsai（1999b）的「概念 廣度」和「整合性」之內容分析法獲得較高的分數，僅代表其擅長認知結 構中概念的量與概念間的連結開始產生，而並不代表其能達到認知結構的 概念複雜度有顯著效果。而在「訊息處理策略」的構面亦獲得次高的分 數，因此，教師在進行科技設計教育實作活動的過程中，應可參考工程設 計流程來作為適切的教學方法，以引導學習者的認知結構中有較多使用高 階訊息處理策略儲存的知識。吳穎沺、蔡今中（2005）認為或許在比較建 構主義式的科學學習活動中，可以提供學生更多「認知見習」的機會，運 用後設認知能力與高階訊息處理策略、整合其認知結構，也可以從這樣的 學習活動中透過更多發表、溝通、協商的機會，進而在工程設計思考認知 結構有更佳的概念表現。亦即，本研究建議未來研究可融入工程設計流程 以引導各種工程相關的實作活動，進而協助職前科技教師利用其所具備的 工程設計知識以進行思考、設計改良構想的製作，相信應該能夠更有助於 其在工程設計思考認知結構的表現。

四、 標竿個案在認知結構各面向大致完整，但於高階訊息處理策略仍可 再做進一步加強

從職前科技教師標竿個案的分析中可以發現，在低階的訊息處理策略

－「定義」、「描述」的前後測差異量最大；其次為中階的訊息處理策略－

「比較或對比」的前後測差異量次之；而高階的訊息處理策略－「推理」、

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「因果解釋」的前後測差異量有些沒有改變、有些改變微量，甚至可以發 現不穩定地退步情形。研究者反覆思量語意流程圖的變化，職前科技教師 標竿個案在概念廣度上雖然數量大幅提升，但大多成長於定義或描述等低 階訊息處理策略的概念上。這樣的研究結果與吳穎沺、蔡今中（2005）進 行的教學活動相符合，建構主義式的科學學習活動較能促使高學業成就的 學生在「描述」的使用上有明顯效果，而後出現更多高階的訊息處理策略 處理在學習過程中所接收的訊息，但這樣的效果出現的時間卻比中階訊息 處理策略更晚。

我們可以說工程設計流程之教學方式對於職前科技教師而言，確實是 一個比較能促進認知結構發展的學習情境，而職前科技教師標竿的個案學 習者從這樣的學習情境得到更多的益處。在高階的訊息處理策略沒有進步

我們可以說工程設計流程之教學方式對於職前科技教師而言，確實是 一個比較能促進認知結構發展的學習情境，而職前科技教師標竿的個案學 習者從這樣的學習情境得到更多的益處。在高階的訊息處理策略沒有進步