DiscussionOur study has provided an

Discussion
Our study has provided an example of how fourth-grade
students can engage in processes of engineering design
and apply disciplinary knowledge in solving a meaningful
and appealing problem. In accord with calls for better
integration of the STEM disciplines and a more balanced
representation of content (e.g., Honey et al., 2014), we
developed the Aerospace Challenge drawing on the
teachers’ science, mathematics, and technology programs.
Building largely on Dorie et al.’s (2014) research,
we developed an engineering design framework for this
study that would cater for multiple processes in early engineering
education. The five main interactive processes
of problem scoping, idea generation, design and construction,
design evaluation, and redesign formed our
framework, with each comprising a number of components
playing key roles in problem solution. The development
and application of STEM content knowledge is
an important feature of the framework, reflecting the
well-documented role of such learning during design
(e.g., Crismond and Adams 2012; Diaz and King 2007;
Moore et al. 2014). Likewise, the establishment of productive
collaborative groups at the outset of problem solution
is an important feature.
In addressing our first research question, we analyzed
the students’ sketches of their initial designs focusing on
their use of disciplinary knowledge (i.e., measurement,
geometry, and forces) and their forms of annotation, in
accord with Song and Agogino’s (2004) support notation
metric. Three levels of increasing sophistication in the
students’ sketches were identified, with the second level
the most prevalent. Students at this level were able to
develop designs that encompassed drawings or templates
with an indication of how to fold the paper as well as
measurements linked to the plane’s construction. The
most sophisticated level incorporated multiple forms of
annotations or included written instructions and calculations.
This third level was not prominent, however,
which is not surprising given that the current problem
was only the students’ second engineering-based problem
experience.
The first research question also explored students’ initial
design processes during group work, where examples of
the different processes of our framework appeared. Problem
scoping was prominent, with the addition of familiar
contexts featured as well as an awareness of constraints
English and King International Journal of STEM Education (2015) 2:14 Page 14 of 18
and a consideration of what was feasible in designing their
plane. The important role of context in engineering design
for young learners, as shown in Dorie et al.'s (2014) work,
complements research showing how context has a bearing
on students’ approaches to problem solving in other domains
such as statistics (English 2013a). More research is
needed on ways in which context can facilitate (or even
hinder) young children’s clarification of the problem goal,
assist in generating design ideas, and serve as a reference
point in transforming these ideas into a 3-D model.

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

การอภิปราย
การศึกษาของเราได้ให้ตัวอย่างของวิธีการที่สี่เกรด
นักเรียนสามารถมีส่วนร่วมในกระบวนการของการออกแบบทางวิศวกรรม
และการประยุกต์ใช้ความรู้ทางวินัยในการแก้ความหมาย
ปัญหาและน่าสนใจ สอดคล้องกับการเรียกร้องให้ดีขึ้น
การรวมกลุ่มของสาขาวิชา STEM และความสมดุลมากขึ้น
เป็นตัวแทนของเนื้อหา (เช่นน้ำผึ้ง et al. 2014) เรา
พัฒนาความท้าทายการบินและอวกาศวาดภาพที่มี
ครูผู้สอนวิทยาศาสตร์คณิตศาสตร์และโปรแกรมเทคโนโลยี.
อาคารส่วนใหญ่อยู่ใน วูบวาบ et al. ของ (2014) การวิจัย
เราได้พัฒนากรอบการออกแบบทางวิศวกรรมสำหรับการนี้
การศึกษาที่จะให้ความสำคัญสำหรับกระบวนการหลายต้นในด้านวิศวกรรม
การศึกษา ห้ากระบวนการโต้ตอบหลัก
ของการกำหนดขอบเขตปัญหาการสร้างความคิดการออกแบบและการก่อสร้าง,
การประเมินผลการออกแบบและการออกแบบรูปแบบของเรา
กรอบด้วยกันประกอบไปด้วยจำนวนขององค์ประกอบ
เล่นบทบาทสำคัญในการแก้ไขปัญหา การพัฒนา
และการประยุกต์ใช้ความรู้ในเนื้อหา STEM เป็น
คุณลักษณะที่สำคัญของกรอบการสะท้อนให้เห็นถึง
บทบาทดีเอกสารของการเรียนรู้ดังกล่าวในระหว่างการออกแบบ
(เช่น Crismond และอดัมส์ 2012; ดิแอซและกษัตริย์ปี 2007
มัวร์ et al, 2014). ในทำนองเดียวกันการจัดตั้งการผลิต
กลุ่มการทำงานร่วมกันในตอนแรกของการแก้ปัญหาปัญหา
เป็นคุณลักษณะที่สำคัญ.
ที่อยู่ในคำถามการวิจัยครั้งแรกของเราเราวิเคราะห์
ภาพวาดของนักเรียนของการออกแบบครั้งแรกของพวกเขามุ่งเน้นไปที่
การใช้งานของความรู้ทางวินัย (เช่นการวัด
เรขาคณิต และกองกำลัง) และรูปแบบของพวกเขาจากคำอธิบายประกอบใน
สอดคล้องกับเพลงและการ Agogino ของ (2004) การสนับสนุนโน้ต
ตัวชี้วัด สามระดับของการเพิ่มความซับซ้อนใน
ภาพวาดของนักเรียนที่ถูกระบุว่ามีระดับที่สอง
ที่แพร่หลายมากที่สุด นักเรียนในระดับนี้ก็สามารถที่จะ
พัฒนาออกแบบที่ห้อมล้อมภาพวาดหรือแม่แบบที่
มีข้อบ่งชี้ของวิธีการพับกระดาษเช่นเดียวกับ
วัดที่เชื่อมโยงกับการก่อสร้างของเครื่องบิน
ระดับความซับซ้อนมากที่สุดรวมอยู่หลายรูปแบบของ
คำอธิบายประกอบหรือรวมคำแนะนำที่เขียนและการคำนวณ.
นี้ระดับที่สามไม่ได้โดดเด่น แต่
ที่ไม่น่าแปลกใจที่ได้รับว่าปัญหาในปัจจุบัน
เป็นเพียงสองปัญหาของนักเรียนวิศวกรรมตาม
ประสบการณ์.
คำถามการวิจัยครั้งแรก นอกจากนี้ยังมีการสำรวจเบื้องต้นของนักเรียน
กระบวนการออกแบบในระหว่างการทำงานกลุ่มที่ตัวอย่างของ
กระบวนการที่แตกต่างกันของกรอบของเราปรากฏ ปัญหา
การกำหนดขอบเขตก็ประสบความสำเร็จด้วยการเพิ่มของคุ้นเคย
บริบทที่ให้ความสำคัญเช่นเดียวกับการรับรู้ของข้อ จำกัด
ภาษาอังกฤษและพระมหากษัตริย์วารสารนานาชาติของลำต้นการศึกษา (2015) 02:14 14 หน้า 18
และการพิจารณาสิ่งที่เป็นไปได้ในการออกแบบของพวกเขา
เครื่องบิน บทบาทที่สำคัญของบริบทในการออกแบบทางวิศวกรรม
สำหรับเด็กที่แสดงในวูบวาบ et al. ของ (2014) การทำงาน
ในการเติมเต็มการวิจัยแสดงให้เห็นว่ามีบริบทแบริ่ง
ในแนวทางของนักเรียนในการแก้ปัญหาในโดเมนอื่น ๆ
เช่นสถิติ (2013a ภาษาอังกฤษ ) วิจัยเพิ่มเติม
ที่จำเป็นเกี่ยวกับวิธีการในบริบทที่สามารถอำนวยความสะดวก (หรือแม้กระทั่ง
ขัดขวาง) ชี้แจงของเด็กประตูปัญหา
ช่วยในการสร้างความคิดการออกแบบและการทำหน้าที่เป็นอ้างอิง
จุดในการเปลี่ยนความคิดเหล่านี้ในรูปแบบ 3 มิติ