STEAM教育產品通用評估指標之效度與信度研究

113年09月10日

【本篇報導由科技應用與人力資源發展學系  許庭嘉特聘教授研究團隊提供】 　　在K-12中學習科學、技術、工程、藝術和數學（STEAM）的跨學科應用產品數量正逐漸增加。但是，對於這些STEAM產品並沒有通用性評估工具，以幫助家長或教師在向孩子或學生介紹一款產品時，以及公司銷售或學術機構在建議STEAM產品時有一個評估可供參考。因此，本研究使用PLS-SEM技術開發並驗證了一個具有形成性結構的STEAM創作評估工具。基於理論基礎，考慮的四個結構是運算思維（CT）構面、設計思考（DT）構面、STEAM跨科整合構面和素養導向學習（LO）構面。CT由四個指標組成（即，問題分解、模式識別、抽象和算法步驟），而DT則被另外四個指標組成（即，設計要求分析、創意發想、親手體驗和測試驗證）。與此同時，STEAM跨科使用五個不可或缺的指標，每一個指標都對應一個學科。最後，LO用三個指標（即，合作共創、問題解決和日常應用）。總而言之，四個構面總共有16個指標，本研究建立和評估這一形成性模型，來做為STEAM產品的通用評估方式，這四個路徑假設指出CT對STEAM和LO有顯著的直接影響，DT對STEAM有顯著的直接影響，而STEAM則對LO有顯著的直接影響。結果顯示，所有四個假設都被接受，模型中的路徑得到了驗證，除此之外CT通過STEAM對LO有顯著的中介效應，這也得到了深入討論。   (1)研究發現的重要性 　　本研究建立之形成性模型如下圖所示，本研究不僅根據文獻提出了理論上的假設和模型，還通過實際的數據分析和模型驗證，證明了所提出的指標和模型的有效性。   圖1：本研究建立之形成性模型    (2)對未來的影響(未來可能的學術發展、可能的產學應用與合作) 　　本研究建立之各個指標內容如下表所示，此研究正好填補了現有研究的空白，旨在針對K-12教育中的STEAM所產出之創作產品進行評估模型開發，過去研究對於直接評估STEAM產品或創作的通用工具寥寥無幾。因此，本研究的成果不僅填補了這一領域的理論空白，還為教育者和家長提供了一種實用的工具來評估和選擇適合的STEAM產品。 　　透過構建和驗證STEAM創作的評估指標，本研究為教師和家長提供了一種量化評估STEAM教育產品的方法，這有助於改善教學質量。教育者可以根據這些評估指標，更好地理解和選擇適合學生的教學工具，從而提升學生在STEAM領域的學習效果。   表1：評估指標內容 *The highest total score is 64, the least total score is 16   　　這些評估指標填補了現有研究中對K-12教育中STEAM產品或創作之通用型評估工具的空白，為未來相關研究奠定了理論基石，並有望促進更多研究者在此基礎上進行進一步的探討和應用。隨著STEAM教育的普及，教師和家長亟需可靠的工具來評估和選擇適合的STEAM產品。本研究所開發的量化指標，為未來教育工具的開發和評估提供了實證基礎。   原文出處：Hsu, T. C., Chang, Y. S., Chen, M. S., Tsai, I. F., & Yu, C. Y. (2023). A validity and reliability study of the formative model for the indicators of STEAM education creations. Education and Information Technologies, 28(7), 8855-8878. https://doi.org/10.1007/s10639-022-11412-x 

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