科技與工程教育學刊
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Item 科學－科技－工程－數學相關學科的問題解決能力量表之發展(國立臺灣師範大學科技應用與人力資源發展學系, 2020-12-??) Issei KOJIMA, Hiroyuki MURAMATSU, Mitsunori YATSUKASTEM教育在日本廣受重視，但評估其有效程度的方法卻為數不多。在本研究中，我們發展量表來釐清對問題解決的興趣與對使用各科目概念和技巧兩者之間的關係。我們為公立學校三年級學生發展了對STEM教育中的問題解決能力的知覺量表，量表包括四個因素：針對問題解決技巧的自我知覺、解決科技問題的興趣、解決科學問題的興趣、解決數學問題的興趣。量表的信度亦得到分析結果證實。Item 發展網路互動聊天機器人之程式設計教材(國立臺灣師範大學科技應用與人力資源發展學系, 2021-06-??) Taisuke KOIWA, Katsumi ITO, Takamasa SUZUKI, Issei KOJIMA, Hiroyuki MURAMATSU本研究旨在透過將過往研究所開發的教材發展為可於網上應用的形式，以改進一種可藉由程序設計互動內容的聊天機器人教材。新開發的教材可實現與聊天機器人在網上的互動。在此學習模式中，學生進行問題制訂，並嘗試以科技解決該問題。學生根據用戶反饋反覆評估和修正，並在最後評估學習任務成效。教材設計以程序設計為基礎，讓學生從過往研究中了解資訊系統機制與特點。由學生所創造的聊天機器人可在網路上被使用，因此學生可收到校外用戶反饋，並利用數據來進行程式除錯。系統以JavaScript架設，並以Vue.js做為JavaScript架構。所開發教材包括聊天機器人的作業系統、專屬程式編輯器、數據管理系統以及上傳系統。資料庫運用雲端後端服務平台（BaaS）技術，設計上能夠儲存和分享媒體、使用者記錄以及評估結果。聊天機器人系統基於學生所創建的程式，以聊天機器人的形式使用文字與圖片回應用戶輸入的內容。系統亦具備關鍵字搜索和使用狀況評估的功能。當用戶搜索學生設定的關鍵字時，聊天機器人會給予回應。學生可分析用戶的搜索紀錄和易用性，並修改或改善聊天程式以及搜索詞設定。我們計劃在日本一所國中的科技課運用所開發的教材來驗證其有效性和教學成效。Item 韓國高中科技教育的變遷(國立臺灣師範大學科技應用與人力資源發展學系, 2021-06-??) Yubin Lee, Hyuksoo Kwon在南韓，科技教育是全國國定課程的科目之一。然而，高中科技教育仍然面臨了一些挑戰。韓國科技教育社群將克服這些挑戰列為優先事項。本研究的目標是檢視南韓高中科技教育的變遷。為達成此目標，本研究使用了韓國政府的「學校資訊系統」，並分析了忠清南道地區所有學校的課程文件。本研究蒐集並分析了2018至2020年的數據，用以了解高中科技教育的變遷。研究發現：（一）「科技與家政」科在共同選修科中佔比逐年減少；（二）職業選修科中，與科技教育有關的科目為「工程學入門」和「智慧財產入門」；這些科目大多在高中最後一年的專業課程中教授；高中科技教育在共同選修科中地位下降的趨勢相當明顯。韓國科技教育的專家應著力研究以提升高中科技教育在共同選修科中的佔比。此外，新設立的職業選修科有助於提升大家對高中科技教育的重視。未來的研究可進一步探究其他高中科技教育的傑出實例，並與其他科技教師分享。Item 應用問題解決教學策略於小學程式設計教育(國立臺灣師範大學科技應用與人力資源發展學系, 2020-12-??) Tetsuya BANDO, Shunsuke TOMINAGA, Hitoshi CHONO, Naoto SONE, Nobuhiko FUJIHARA, Tetsuya YAMADA, Yosuke ITO本研究的目的是檢視小學階段的程式設計教育實務情形，透過問題解決策略幫助學生運用程式設計思維，更深入地了解身心障礙者。在日本，小學階段已全面實行程式設計教育，因此目前教學現場迫切需要發展程式設計相關的學習活動，以促進「程式設計思考教育」的實踐。日本小學階段的程式設計教育目標是在未來為所有人創造安全的社會。我們相信了解身心障礙人士的相關實務活動，有助於學生運用資訊科技與程式設計以協助視障／聽障人士消除障礙，並提升學生重視視障／聽障人士的需求。本研究設計了一個小學四年級學生實作活動，讓他們利用Micro：bit和MakeCode為視障／聽障人士開發安全到校的工具。在開始進行設計前，學生透過模擬視障／聽障人士的思考體驗，與檢視學校的平面圖來發現可能的問題，而每位學生皆成功利用Micro：bit開發出工具來解決各自發現的問題。本研究結果為：（一）利用MakeCode和Micro：bit學習程式設計可提升小學四年級學生對程式設計的興趣；（二）事先理解身心障礙者的經驗，有助釐清所需要運用程式設計來解決的問題；（三）透過設計程式來消除障礙可產生對程式設計的正面感覺。Item 以混沌系統為基礎之物聯網安全資料流(國立臺灣師範大學科技應用與人力資源發展學系, 2020-12-??) 吳錫聰; Shyi-Tsong Wu物聯網目前正蓬勃發展，物聯網資料流的安全性是資安的一個新課題。物聯網資料流的安全運算必須具有快速特性與有具良好的效率，而串流加密器具快速運算的優點，常應用於即時通訊的安全，其亦切合物聯網安全資料流的保密需求。混沌理論的輸出序列與初始值相關，其於密碼學之應用具有保密性、效率高、隨機性佳等優點，近來亦常見應用混沌理論於串流加密器的實現。本研究基於物聯網安全資料流的需求，結合不同低維度混沌理論建構金鑰流產生器的基本元件，以強化系統輸出序列的安全性。透過軟體實現產生輸出金鑰流，接著我們以FIPS PUB 140-1與美國國家科技標準局NIST的SP 800對輸出金鑰流作亂度分析，結果顯示，在FIPS PUB 140-1的測試方面，過率為100%；在NIST SP800的測試，金鑰流的通過率至少為92％。此外，我們進一步將此基於混沌系統的金鑰流產生器實現於物聯網系統，我們以物聯網平台Raspberry Pi為基礎，以實現一個以混沌系統為基礎的物聯網安全資料流，實作結果顯示在接收端可以解密得到正確的原始明文。Item 在設計專題活動中提升界定問題的批判思考能力：以新加坡「設計與科技」為例(國立臺灣師範大學科技應用與人力資源發展學系, 2021-06-??) Wei Leong, Leon LOH本研究旨於釐清在設計專題活動中，學生對於界定問題的批判思考過程。本研究透過新加坡一所中學的高中學生撰寫的設計日誌，以不同推理要素分析學生的批判思考過程，並評估其推理質量。本研究得出以下結論：首先，使用決策矩陣等決策工具未必能幫助學生實現高質量推理。為提升界定問題時的推理質量，需要更系統化地資訊與證據的收集過程。為了讓學生更有目的地收集資訊或證據，應該在其進行探索前預先訂立問題篩選標準。如此一來，學生收集資訊的能力可獲得提升，從而加深對問題的理解，亦加強學生進行界定問題的決策能力。另外，學生在訂立篩選標準時應聚焦於倫理、重要性、合理性、相關性、情感和可行性等要素。Item 學校創新：以三創跨域學程結構嵌入技術型學校課程系統之偏鄉案例(國立臺灣師範大學科技應用與人力資源發展學系, 2020-12-??) Ching-Hsing Lin, Shao-Ying Li, Yu-Jr Tsai臺灣東部地區由於地理經濟等因素影響，孕育出許多與都會地區不同之文化特色，而學生的學習態度、技能學習、以及學校重點資源挹注都與都會地區有所差異。當中「創新」是當代經濟的關鍵詞，管理學之父彼得杜拉克Peter Drucker甚至以「不創新，即滅亡」來說明其之於未來經濟時代的重要。要如何在文化背景與資源均與都會區有別之情形下，培養學生具備創新力與思考力，進而具備職場競爭力以面對未來時代，學生創意、創新、創業（以下簡稱三創）能力的培養成了東部地區學校的重點挑戰。為培養學生創新與思考力，進而具備職場競爭力，筆者參考2015年經濟合作暨發展組織（簡稱OECD）所提之系統創新，於臺灣東部地區專科學校有限的師資、課程與資源之組織系統中，提出嵌入融合式設計的三創跨領域學分學程於課程系統內，將原本個別學科導向的課程系統，以結構性的課程變更方式，根本性的改變學校氛圍，形塑創新，預期能達到（1）培養學生提升基礎三創能力，擴展各科學生所學專業；（2）新創作品跨域開發，使學生具備較高之職場競爭力；（3）促進建立產學機制，使學校專業學習與社區有效接軌之目的。除採跨領域、多元教學、知識性、應用性與趣味性的教學方式，並規劃相關活動競賽，鼓勵並積極輔導學生爭取校內外榮譽，從中提升學生就業競爭力。此外，該學程的學生基於創新創業產生之目的，跨科修課自由度相對大，因而有助跨域學習。而同F. Geels與R. Raven（2006）的系統創新擴散的過程觀點，本文章透過辦理三創學程前後在學生新創作品獲獎情形，促進教師學術交流與產學合作之發展，與教師教學創新與環境活絡情形三個面向改變情形的討論，看出運用此組織創新方法設立三創學程後，除達成學程設立目的外，更超乎所求的使學生有更多參與國際競賽或專業研究機會，學校與社區的產學不僅能有效銜接，亦逐步產生創育模式，校際交流開始頻繁並締結策略聯盟。此外，校園學習氛圍亦越發活絡，不僅形成學校特色且可影響至社區。可說明本創新策略，除可促使學校組織內部有效形成創新，亦能影響地方產業經濟。Item 以粒子群最佳化演算法建置適性化測驗系統(國立臺灣師範大學科技應用與人力資源發展學系, 2012-12-??) 鄭淑真; 潘逸峻; 鄭宇翔; Shu-Chen Cheng; Yi-Jun Pan; Yu-Hsiang Cheng根據學習者能力而提供適合學習者的試題是適性化測驗的目的，大部分都是給予測驗者一個能力值，該能力值代表測驗者對學科的了解程度，但每門學科中，往往是由許多區塊知識所構成的，以英文來講，可簡單分成單字、文法、閱讀、聽力等區塊，學習者可能對單字知識為擅長，對文法知識則否。本研究將以粒子群最佳化演算法結合知識結構的概念，提出一個能動態選題的適性化測驗系統，根據測驗者上題作答狀況決定下題的難易度，以及多重能力的評估方式，對每個區塊知識給予獨立的能力值，當出題時選出與區塊知識關聯性高的題目，透過這種機制達到適性化學習的目標。Item 中高齡族群之科技素養教育現況與展望(國立臺灣師範大學科技應用與人力資源發展學系, 2012-12-??) 李昆憲; 羅希哲; 蔡慧音; 石儒居; Kun-Hsien Li; Shi-Jer Lou; Huei-Yin Tsai; Ru-Chu Shih本研究旨在探討中、高齡族群教育中科技素養教育推動的狀況，以分析其架構與未來展望。研究乃採以文件分析法、訪談法與量化問卷調查法，從法制面、機構課程分析與中、高齡族群教育對象需求分析。針對高屏地區主要之三個中、高齡族群教育提供機構與學習者進行研究分析。研究結果如下：（一）提供中、高齡族群的服務機構科技素養教育類課程仍過於狹隘與不足；（二）中、高齡族群族群對科技素養教育的需求是強烈且橫跨性別與區域、原職業類型；（三）61～70歲族群對中、高齡族群中科技教育的需求呈現需求強烈；（四）落實中、高齡族群的科技素養教育方可追求社會公平正義並與法律精神相符。期待相關單位，透過異業聯盟或產、官、學合作方式，增加中、高齡族群科技教育的廣度，使科技教育在中、高齡族群中的推動能真正落實。Item 當前科技大學工程與技術教育使用教學方法之調查(國立臺灣師範大學科技應用與人力資源發展學系, 2014-06-??) 張仁家; 蕭錫錡; 王麒; Jen-Chia Chang; Hsi-Chi Hsiao; Chi Wang本研究旨在瞭解科技大學工程與技術教育教師在教學方法上的使用情況，研究結果可提供教師在教育教學方法之參考。本研究以33所科技大學工程與技術教育教師為問卷對象，回收有效人數計257位，利用問卷調查法，蒐集教師在工程與技術教育教學中所使用教學方式之頻率，以次數分配，描述教師在教學方法上選擇經常使用與從未使用之使用情形，並以卡方適合度分析(test of goodness of fit)考驗教師在選擇教學方法上是否有顯著的差異。研究結果發現，科技大學工程與技術教育教師最常使用的教學方法為「講述式教學法」且明顯高於其他方法，在「角色扮演法」、「發現教學法」、「教師團隊教學法」及「工作坊教學法」之使用頻率明顯偏低。在培養實務技能中，重要的「專題製作」及「問題導向學習」(PBL)並沒有常被使用。