運算思維發展特徵及其與技術技能的關係研究

112年09月09日

【本篇報導由工業教育學系  周 明 教授研究團隊提供】 　　運算思維活動並不是孤立存在，它往往與學科問題聯結出現，在以往的研究中，較為偏向研究運算思維與認知的關聯性，對於運算思維與動作技能的關聯研究分析甚少，從具身認知（Embodied cognition）理論而言，運算思維與動作技能之間必然存在關聯，但是其中的規律為何仍未被學界揭示。對於工程技術教育而言，動作技能極為重要，因此，有必要了解運算思維與動作技能的關係為何，進而在工程技術教育課程中，運用教學策略以提升工科學生運算思維能力。本研究對科技大學和一般大學被試者的運算思維和動作技能各項指標之間是否存在顯著相關性進行了分析。研究結果顯示，科技大學學生之運算思維的指標與動作技能的指標在高階水準的能力上有更多和更強的相關性，對於一般大學的學生而言，在運算思維與動作技能的中階水準的指標上也是有更多和更強的相關性，此結果顯示，運算思維與動作技能存在一定關聯性，未來在教學及課程設計上應該適切地考量二者的相互作用關係，如此才能增進學生的學習成效。研究發現，創造性問題解決（CPS）教學策略不僅可以提升工科學生運算思維的能力，還可以促進相應的動作技能的提升，但是學生的先前學科背景對他們的學習成效有一定影響，對於科技大學的學生而言，在運算思維的提升及其對動作技能的促進作用方面相對於一般大學具有更好的效果，尤其表現在高階能力的提升上。   　　運算思維（Computational Thinking，CT）是運用演算方法進行問題解決的思考歷程，是促進各學科發展的關鍵能力，因此，各國學者努力研究如何培養學生CT基本素養能力，如何在課程進行中融入運算思維概念化的過程，以有效培養學生問題解決的能力。然而，運算思維活動並不是孤立存在，它往往與學科問題聯結出現，在以往的研究中，較為偏向研究運算思維與認知的關聯性，對於運算思維與動作技能的關聯研究分析甚少，從具身認知（Embodied cognition）理論而言，運算思維與動作技能之間必然存在關聯，但是其中的規律為何仍未被學界揭示，對於工程技術教育而言，動作技能極為重要，因此，有必要了解運算思維與動作技能的關係為何，進而在工程技術教育課程中，運用教學策略以提升工科學生運算思維能力。 　　本研究對科技大學和一般大學被試者的運算思維和動作技能各項指標之間是否存在顯著相關性進行了分析，研究結果顯示，科技大學學生之運算思維的指標與動作技能的指標在高階水準的能力上有更多和更強的相關性，對於一般大學的學生而言，在運算思維與動作技能的中階水準的指標上也是有更多和更強的相關性，此結果顯示，運算思維與動作技能存在一定關聯性，未來在教學及課程設計上應該適切地考量二者的相互作用關係，如此才能增進學生的學習成效，這是本研究在工程技術差異化教學以及學術上的貢獻。 　　本研究在實施創造性問題解決（CPS）教學策略下，探討CPS對於運算思維的提升效果及其與技術技能的內在關聯，創造性問題解決教學策略對科技大學和一般大學在課程前後的運算思維影響存在差異。從整體上看，對一般大學學生的運算概念和運算實踐影響較大，對科技大學的運算創意影響較大，並且在前後測中，一般大學學生的運算實踐要明顯好於科技大學。進一步分析中低高分組學生的運算思維和動作技能受到課程影響的效果，研究發現，創造性問題解決的教學模式不僅可以提升工科學生運算思維的能力，還可以促進相應的動作技能的提升，但是學生的先前學科背景對他們的學習成效有一定影響。對於科技大學的學生而言，在運算思維的提升及其對動作技能的促進作用方面相對於一般大學具有更好的效果，尤其表現在高階能力的提升上，此乃是本研究關於實施脈絡化的創造性問題解決教學策略對於工程技術在教學實務以及學術上的貢獻。   原文出處： Jou, M., Chen, P. C., & Wang, J. (2021). The developmental characteristics of computational thinking and its relationship with technical skills: taking the department of engineering as an example. Interactive Learning Environments. https://doi.org/10.1080/10494820.2021.1928236