提昇技專校院學生基礎物理實務應用能力研究(總計劃)『基礎應用科學教育』-提昇技專校院學生力學之實務應用能力

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行政院國家科學委員會補助專題研究計畫



成果報告

提昇技專校院學生力學之實務應用能力-以產品設計為載具

計畫類別：

□

個別型計畫

 整合型計畫

計畫編號：NSC 97-2511-S-003-047-MY3

執行期間：97 年 12 月 01 日至 100 年 07 月 31 日

執行機構及系所：國立臺灣師範大學工業教育學系(所)

計畫主持人：

吳明振

共同主持人：

計畫參與人員：

成果報告類型(依經費核定清單規定繳交)：□精簡報告 完整報告

本成果報告包括以下應繳交之附件：

□赴國外出差或研習心得報告一份

□赴大陸地區出差或研習心得報告一份

□出席國際學術會議心得報告及發表之論文各一份

□國際合作研究計畫國外研究報告書一份

處理方式：除列管計畫及下列情形者外，得立即公開查詢

涉及專利或其他智慧財產權，□一年二年後可公開查詢

執行單位：

國立臺灣師範大學工業教育學系(所)

中華民國 100 年 10 月 20 日

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摘要

本研究「提昇技專校院學生力學之實務應用能力-以產品設計為載具」是整合型計畫

「提昇技專校院學生基礎物理實務應用能力研究」的三個子計畫之一，本計畫主要

目的是研究「提昇技專校院學生力學之實務應用能力」教學設計及成效評估，本計

劃首先探討技專校院學生「力學」的學習困難，然後製作「力學」之實務應用數位

教材以及發展「力學」之實務應用學習成就測驗工具，驗證「力學」教學成效，然

後進行教學驗證之資料整理與統計分析。

關鍵詞：產品設計、力學、物理實務應用能力

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2

報告內容

一、探討技專校院「力學」基礎學科內涵，整理相關資料，交由總計劃進行彙整與分析。二、探討技專校院學生「力學」的學習困難，提出增強學生學習「力學」之動機、興趣與策略。三、發展產品技術導向數位教材本計劃以產品導向發展「力學」之數位教材，設計完成之產品包括：機器人、腳踏車、輸送設備、、、等等，例如：以自行車的前叉來說明振盪原理，以自行車液壓式剎車系統說明動磨擦力，所有數位教材皆上傳至總計劃所發展之數位學習系統內，同時，本計劃亦使用總計劃所發展之模擬平台建構「力學」之線上模擬。 .

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四、發展「力學」實務應用學習成就測驗工具

本計畫完成 FCI 以及 MBT 兩份「力學」學習成就測驗工具，Force Concept Inventory （FCI）（Hestenes, Wells & Swackhamer, 1992）以及 Mechanics Baseline Test（MBT）（Hestenes & Wells, 1992）經過許多文獻檢驗及修改的標準化考題，並廣為物理教育學者採用，FCI 共有 30 題，考題內容為「力學」概念，而 MBT 有 26 題，主要目的為評量學生「力學」問題解決能力，經與原作者聯繫並取得同意翻譯成中文使用後，並邀請物理教師對其中之用語提供修改建議後，成為學習成效之評量工具。

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5

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度、達成預期目標情況、研究成果之學術或應用價

值（簡要敘述成果所代表之意義、價值、影響或進一步發展之可能性）

、是否適

合在學術期刊發表或申請專利、主要發現或其他有關價值等，作一綜合評估。

1. 請就研究內容與原計畫相符程度、達成預期目標情況作一綜合評估



達成目標

□ 未達成目標（請說明，以 100 字為限）

□ 實驗失敗

□ 因故實驗中斷

□ 其他原因

說明：

2. 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形：

論文：

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已發表 □未發表之文稿

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撰寫中 □無

專利：□已獲得 □申請中 □無

技轉：□已技轉 □洽談中 □無

其他：

（以 100 字為限）

3. 請依學術成就、技術創新、社會影響等方面，評估研究成果之學術或應用價

值（簡要敘述成果所代表之意義、價值、影響或進一步發展之可能性）（以

500 字為限）

1. 本計劃之執行，不但可深化及擴大「力學」科技研究成果，更能提供學界、業界在「力學」技術教育領域有一系統化之研究資源，使得以產業需求之「力學」技術教育研究得以發芽實現，提昇國內未來之競爭力，對未來國內「力學」產業發展將產生重大驅動力量。 2. 透過本計劃之研究成果，得以深入探討「力學」之諸多理論與實務應用，擴大研究成果實務應用，培養「力學」所需之人才，增進研究論文在國際期刊發表之質與量，厚植國內之研究水準。