結論

本研究之目的，在於探討工程設計取向 STEM 整合性課程的教育理 念、課程設計模式與教學策略，並據以提出適用於臺灣高中階段之 En-STEM 設計模式與教學模組。依據研究結果與討論，本研究提出五點結 論如下：

本研究之 En-STEM 教學模組，可有效提升學生對機構概念知識 的理解。

本研究之 En-STEM 教學模組，可有效幫助學生建構機構相關之 STEM 概念知識。在本次教學實驗中，學生低階之機構基本知識、中階 之科學及數學概念應用、及高階之機構設計問題分析皆有顯著的提升。

顯示本研究之 En-STEM 教學模組可有效強化學生的 STEM 概念知識，

及其應用分析的能力。

在機構玩具設計製作專題中，多數學生皆能克服製作過程中遭 遇的問題，達到中上程度的表現。

在本次玩具專題中，學生於設計複雜度、機構完成度、製作精緻度、

構想與應用、及問題解決等面向之表現皆可達中上程度。由不同設計複 雜度之分析結果來看，影響學生專題表現之關鍵因素，在於：(1)機構 STEM 知識應用；(2)學習興趣與態度；(3)加工與製作技巧；及(4)發展方 案、預測分析、建模製作、測試修正等工程設計核心能力。

學生之學習興趣會影響其專題的投入程度，而 STEM 實作單元 及專題過程中具體、成功的實作學習經驗，則會提升學生對工程設計 取向課程的興趣。

由研究結果可知，學生之學習興趣明顯影響其專題成品之設計複雜 度與機構完成度。同時，學生若於學習過程中能有成功的探究實驗及問 題解決經驗，則亦會提升其對工程設計取向課程的學習興趣，並使其願 意挑戰更為複雜的工程設計專題活動。

影響學生解決工程設計問題之關鍵因素，在於學生是否能將 STEM 知識整合應用於「發展方案」、「預測分析」、「建模/執行方案」、

「測試修正」等四項工程設計核心能力。

由探索性的因素分析可知，學生若能具體說明機構玩具作品之設計 構想及應採用的關鍵概念知識，則可預測其能發展出較具複雜度及可行 性的設計方案，並製作出較為精緻的作品。同時學生若能有效的解決專 題製作過程中的問題，則可預測其成品之完成度與精緻度皆會較佳。換 言之，學生設計構想的來源、與可行性的預測分析能力，源自其對於機 構概念知識的理解，並影響其專題成果的展現。同時，能依照設計方案 正確製作專題作品，並在遭遇問題時分析問題成因並測試修正的能力，

亦為影響其表現的關鍵因素。因此，學生是否能將 STEM 知識整合應用

於「發展方案、預測分析、建模/執行方案、測試修正」等工程設計核心 能力，是影響學生解決工程設計問題之關鍵因素。

工程設計取向 STEM 課程設計模式，包含：(1)選擇課程主題、

(2)剖析課程內涵、(3)建構學習經驗、(4)檢核評估等四大重點階段與 10 項步驟。

本研究所發展之 En-STEM 設計模式，階段一「選擇課程主題」，包 含：(1)選擇課程主題、(2)界定 STEM 知識範疇、(3)規劃工程設計或問 題解決專題等步驟；階段二「剖析課程內涵」，包含：(4)聚焦 STEM 知 識內涵、(5)模擬學習困難、(6)界定具體學習表現、(7)發展評量工具等步 驟；階段三「建構學習經驗」，包含：(8)規劃 STEM 實作單元、(9)安排 教學流程等步驟；階段四「檢核評估」，則包含：(10)檢核整體課程規劃 等步驟。各步驟之間應為循環檢核的歷程，「剖析課程內涵」及「建構學 習經驗」兩階段為 En-STEM 設計模式之重點，應以工程設計專題為核 心，聚焦於 STEM 知識與工程設計的連結與應用，進而提升學生對之學 習興趣。