BackgroundInternationally, there is

Background
Internationally, there is a growing concern for developing STEM education to prepare students for a scientifically and technologically advanced society. Despite educational bodies lobbying for an increased focus on STEM, there is limited research on how engineering might be incorporated especially in the elementary school curriculum. A framework of five comprehensive core engineering design processes (problem scoping, idea generation, design and construction, design evaluation, redesign), adapted from the literature on design thinking in young children, served as a basis for the study. We report on a qualitative study of fourth-grade students’ developments in working an aerospace problem, which took place during the first year of a 3-year longitudinal study. Students applied design processes together with their mathematics and science knowledge to the design and redesign of a 3-D model plane.
Results
The study shows that through an aerospace engineering problem, students could complete initial designs and redesigns of a model plane at varying levels of sophistication. Three levels of increasing sophistication in students’ sketches were identified in their designs and redesigns. The second level was the most prevalent involving drawings or templates of planes together with an indication of how to fold the materials as well as measurements linked to the plane’s construction. The third level incorporated written instructions and calculations. Students’ engagement with each of the framework’s design processes revealed problem scoping components in their initial designs and redesigns. Furthermore, students’ recommendations for improving their launching techniques revealed an ability to apply their mathematics knowledge in conjunction with their science learning on the forces of flight. Students’ addition of context was evident together with an awareness of constraints and a consideration of what was feasible in their design creation. Interestingly, students’ application of disciplinary knowledge occurred more frequently in the last two phases of the engineering framework (i.e., design evaluation and redesign), highlighting the need for students to reach these final phases to enable the science and mathematics ideas to emerge.
Conclusions
The study supports research indicating young learners’ potential for early engineering. Students can engage in design and redesign processes, applying their STEM disciplinary knowledge in doing so. An appropriate balance is needed between teacher input of new concepts and students’ application of this learning in ways they choose. For example, scaffolding by the teacher about how to improve designs for increased detail could be included in subsequent experiences. Such input could enhance students’ application of STEM disciplinary knowledge in the redesign process. We offer our framework of design processes for younger learners as one way to approach early engineering education with respect to both the creation of rich problem experiences and the analysis of their learning.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

พื้นหลังต่างประเทศ มีความกังวลเพิ่มขึ้นสำหรับการพัฒนาต้นกำเนิดการศึกษาเพื่อเตรียมนักเรียนสำหรับสังคมวิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยีขั้นสูง แม้ มีล็อบบี้สำหรับก้านเน้นเพิ่มขึ้นร่างกายเพื่อการศึกษา มีจำกัดการวิจัยบนวิธีวิศวกรรมอาจรวมอยู่ในหลักสูตรประถมศึกษา กรอบของห้าครอบคลุมวิศวกรรมการออกแบบกระบวนการหลัก (scoping ปัญหา สร้างความคิด การออกแบบการออกแบบและก่อสร้าง ออกแบบการประเมิน ), ดัดแปลงมาจากวรรณกรรมในการคิดออกแบบในเด็กเล็ก บริการเป็นพื้นฐานสำหรับการศึกษา เรารายงานการศึกษาเชิงคุณภาพของการพัฒนาของนักเรียนเกรด 4 ในการทำงานมีปัญหาบิน ซึ่งในระหว่างปีแรกของการศึกษาระยะยาว 3 ปี นักเรียนใช้กระบวนการออกแบบร่วมกับความรู้คณิตศาสตร์และวิทยาศาสตร์กับการออกแบบและการออกแบบของเครื่องบินแบบ 3-Dผลลัพธ์การศึกษาแสดงว่า ผ่านปัญหาการวิศวกรรมการบินและอวกาศ นักเรียนสามารถทำแบบเริ่มต้นและ redesigns ของเครื่องบินรุ่นที่ซับซ้อนในระดับต่าง ๆ สามระดับของการเพิ่มขึ้นในร่างของนักเรียนได้ระบุไว้ในการออกแบบและ redesigns ระดับสองเป็นภาพวาดที่เกี่ยวข้องกับสุดหรือแม่แบบของเครื่องบินร่วมกับการบ่งชี้วิธีการพับวัสดุเป็นวัดที่เชื่อมโยงกับโครงสร้างของเครื่องบิน ระดับสามรวมคำแนะนำการเขียนและการคำนวณ การมีส่วนร่วมของนักเรียนกับการส่งออกแต่ละกระบวนการเปิดเผยปัญหาส่วนประกอบในการออกแบบเบื้องต้นและ redesigns scoping นอกจากนี้ คำแนะนำนักศึกษาในการปรับปรุงเทคนิคของพวกเขาเปิดเผยความสามารถในการใช้ความรู้คณิตศาสตร์ร่วมกับวิทยาศาสตร์การเรียนรู้ในการบังคับเครื่องบิน นอกจากนี้นักศึกษาของบริบทถูกชัดพร้อมกับการรับรู้ของข้อจำกัดและการพิจารณาสิ่งที่เป็นไปได้ในการสร้างการออกแบบ น่าสนใจ นักเรียนประยุกต์ความรู้ทางวินัยเกิดขึ้นบ่อยมากในขั้นตอนสองครั้งล่าสุดของกรอบงานวิศวกรรม (เช่น ออกแบบและการออกแบบ), เน้นต้องเรียนถึงขั้นตอนสุดท้ายเหล่านี้เพื่อเปิดใช้งานความคิดวิทยาศาสตร์และคณิตศาสตร์เป็นไปบทสรุปการศึกษาสนับสนุนการวิจัยเพื่อแสดงศักยภาพของนักเรียนหนุ่มต้นวิศวกรรม นักเรียนสามารถมีส่วนร่วมในการออกแบบ และใช้ความรู้ทางวินัยลำต้นในการออกแบบกระบวนการ จำเป็นต้องมีความสมดุลระหว่างครูป้อนข้อมูลของแนวคิดใหม่และแอพลิเคชันของนักเรียนนี้เรียนในวิธีที่พวกเขาเลือก เช่น นั่งร้าน โดยครูเกี่ยวกับวิธีการปรับปรุงแบบรายละเอียดที่เพิ่มขึ้นอาจจะรวมอยู่ในประสบการณ์การ ป้อนข้อมูลดังกล่าวสามารถเพิ่มนักศึกษาประยุกต์ความรู้วินัยลำต้นในกระบวนการออกแบบ เราขอเสนอของเรากรอบของกระบวนการออกแบบสำหรับผู้เรียนอายุเป็นวิธีเริ่มต้นวิศวกรรมศึกษาเกี่ยวกับการสร้างประสบการณ์ที่อุดมไปด้วยปัญหาและการวิเคราะห์ของการเรียนรู้วิธีหนึ่ง

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ประวัติความเป็นมา
ต่างประเทศมีความกังวลเพิ่มขึ้นในการพัฒนาการศึกษาต้นเพื่อเตรียมความพร้อมนักเรียนเพื่อสังคมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีขั้นสูง แม้จะมีหน่วยงานการศึกษาวิ่งเต้นเพื่อมุ่งเน้นมากขึ้นบนลำต้นมีการวิจัยเกี่ยวกับวิธีการ จำกัด วิศวกรรมอาจจะมีการจัดตั้งขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งในหลักสูตรของโรงเรียนประถมศึกษา กรอบห้าที่ครอบคลุมกระบวนการออกแบบทางวิศวกรรมหลัก (ปัญหาการกำหนดขอบเขตการสร้างความคิดการออกแบบและการก่อสร้าง, การประเมินผลการออกแบบการออกแบบ) ดัดแปลงมาจากหนังสือที่เกี่ยวกับการออกแบบคิดในเด็กเล็กเป็นพื้นฐานสำหรับการศึกษาที่ เรารายงานเกี่ยวกับการศึกษาเชิงคุณภาพของการพัฒนานักเรียนที่สี่เกรด 'ในการทำงานปัญหาการบินและอวกาศซึ่งเกิดขึ้นในช่วงปีแรกของการศึกษาระยะยาว 3 ปี นักเรียนใช้กระบวนการออกแบบร่วมกับคณิตศาสตร์และความรู้ทางวิทยาศาสตร์ในการออกแบบและการออกแบบของ 3-D รุ่นเครื่องบิน.
ผลการ
ศึกษาแสดงให้เห็นว่าผ่านปัญหาทางวิศวกรรมการบินและอวกาศนักเรียนสามารถดำเนินการออกแบบเบื้องต้นและการออกแบบใหม่ของเครื่องบินรูปแบบในระดับที่แตกต่างของ ความซับซ้อน สามระดับของความซับซ้อนที่เพิ่มขึ้นในภาพวาดของนักเรียนที่ถูกระบุในการออกแบบและการออกแบบใหม่ของพวกเขา ระดับที่สองเป็นที่แพร่หลายมากที่สุดที่เกี่ยวข้องกับภาพวาดหรือแม่แบบของเครื่องบินพร้อมกับข้อบ่งชี้ของวิธีการพับวัสดุเช่นเดียวกับวัดที่เชื่อมโยงกับการก่อสร้างของเครื่องบิน ระดับที่สามจัดตั้งขึ้นคำแนะนำที่เขียนและการคำนวณ การมีส่วนร่วมของนักเรียนในแต่ละกระบวนการออกแบบกรอบเปิดเผยส่วนประกอบปัญหาการกำหนดขอบเขตในการออกแบบครั้งแรกของพวกเขาและออกแบบใหม่ นอกจากนี้ข้อเสนอแนะของนักเรียนสำหรับการปรับปรุงเทคนิคการเปิดตัวของพวกเขาเผยให้เห็นความสามารถในการประยุกต์ใช้ความรู้ทางคณิตศาสตร์ของพวกเขาในการร่วมกับการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ของพวกเขาในกองกำลังของเที่ยวบิน นอกจากนี้นักศึกษาจากบริบทก็เห็นได้ชัดพร้อมกับการรับรู้ของข้อ จำกัด และการพิจารณาสิ่งที่เป็นไปได้ในการสร้างการออกแบบของพวกเขาหนึ่ง ที่น่าสนใจแอพลิเคชันของนักเรียนมีความรู้ทางวินัยเกิดขึ้นบ่อยครั้งมากขึ้นในสองขั้นตอนสุดท้ายของกรอบวิศวกรรม (เช่นการประเมินผลการออกแบบและการออกแบบ) เน้นความจำเป็นสำหรับนักเรียนที่จะไปถึงขั้นตอนสุดท้ายนี้เพื่อเปิดใช้วิทยาศาสตร์และคณิตศาสตร์คิดจะโผล่ออกมาได้.
สรุปผลการวิจัย
การศึกษาสนับสนุนการวิจัยแสดงให้เห็นศักยภาพผู้เรียนหนุ่ม 'สำหรับงานด้านวิศวกรรมในช่วงต้น นักเรียนสามารถมีส่วนร่วมในการออกแบบและการออกแบบกระบวนการใช้ความรู้ STEM วินัยของพวกเขาในการทำเช่นนั้น มีความสมดุลเป็นสิ่งจำเป็นระหว่างการป้อนข้อมูลครูของแนวคิดใหม่และนักเรียนการประยุกต์ใช้การเรียนรู้นี้ในรูปแบบที่พวกเขาเลือก ยกตัวอย่างเช่นนั่งร้านโดยครูเกี่ยวกับการปรับปรุงการออกแบบรายละเอียดที่เพิ่มขึ้นอาจจะรวมอยู่ในประสบการณ์ที่ตามมา การป้อนข้อมูลดังกล่าวสามารถเพิ่มประสิทธิภาพของแอพลิเคชันของนักเรียน STEM ความรู้วินัยในขั้นตอนการออกแบบ เรานำเสนอกรอบการทำงานของกระบวนการออกแบบของเราสำหรับผู้เรียนที่อายุน้อยกว่าเป็นวิธีหนึ่งที่จะเข้าใกล้การศึกษาวิศวกรรมต้นด้วยความเคารพต่อทั้งการสร้างประสบการณ์ที่อุดมไปด้วยปัญหาและการวิเคราะห์ของการเรียนรู้ของพวกเขา

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

พื้นหลังในต่างประเทศมีความกังวลเพิ่มขึ้นสำหรับการพัฒนาการศึกษาเพื่อเตรียมนักเรียนสำหรับทางวิทยาศาสตร์และสังคมทันสมัย . แม้จะมีการศึกษาร่างกายวิ่งเต้นเพื่อเพิ่มเน้นก้าน มีงานวิจัยที่ จำกัด ในวิธีวิศวกรรมอาจรวมโดยเฉพาะอย่างยิ่งในหลักสูตรประถมศึกษา กระบวนการกรอบห้าครอบคลุมหลักวิศวกรรมออกแบบ ( ปัญหาใหญ่ คิดสร้าง ออกแบบ และก่อสร้าง , ออกแบบการประเมินผลการออกแบบ ) ดัดแปลงจากวรรณกรรมเรื่อง การคิดเชิงออกแบบในเด็กหนุ่มทำหน้าที่เป็นฐานสำหรับการศึกษา เรารายงานเกี่ยวกับการศึกษาเชิงคุณภาพของการพัฒนานักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 4 ในการทำงานปัญหาการบิน ซึ่งเกิดขึ้นในช่วงปีแรกของการศึกษาระยะยาว 3 ปี . นักเรียนใช้กระบวนการออกแบบร่วมกับทางคณิตศาสตร์ วิทยาศาสตร์ และความรู้ในการออกแบบและการออกแบบเครื่องบินโมเดล 3 มิติ .ผลลัพธ์ผลการศึกษาพบว่า ปัญหาทางวิศวกรรมการบินและอวกาศ นักเรียนสามารถ สมบูรณ์ การออกแบบเบื้องต้นและคู่แข่งของเครื่องบินรุ่นที่แตกต่างระดับของความซับซ้อน สามระดับของความซับซ้อนที่เพิ่มขึ้นในร่างของนักเรียนที่ถูกระบุในการออกแบบของพวกเขาและคู่แข่ง . ระดับที่สองคือที่แพร่หลายมากที่สุดที่เกี่ยวข้องกับแบบหรือแม่แบบของเครื่องบินด้วยกันกับข้อบ่งชี้ของวิธีการพับวัสดุเช่นเดียวกับการวัดที่เชื่อมโยงกับการก่อสร้างของเครื่องบิน ระดับที่สาม Incorporated เขียนคำแนะนำและการคำนวณ นักศึกษามีส่วนร่วมกับแต่ละการออกแบบของกรอบกระบวนการพบว่าปัญหาใหญ่ขององค์ประกอบในการออกแบบเบื้องต้นและคู่แข่ง . นอกจากนี้ นักเรียน ข้อเสนอแนะในการปรับปรุงการใช้เทคนิคเปิดเผยความสามารถในการประยุกต์ใช้ความรู้ทางคณิตศาสตร์ควบคู่กับการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ เรื่อง พลังของเที่ยวบิน นักศึกษาจากบริบทได้ชัดพร้อมกับตระหนักในปัญหาและพิจารณาว่ามีความเป็นไปได้ในการสร้างการออกแบบของพวกเขา ทั้งนี้ นักเรียน นักศึกษา การประยุกต์ความรู้ทางวินัยเกิดขึ้นบ่อยในช่วงสองเฟสของวิศวกรรมกรอบ ( เช่น การออกแบบการประเมินผลและการออกแบบ ) , เน้นต้องการให้นักเรียนเข้าถึงระยะสุดท้ายเหล่านี้เพื่อให้วิทยาศาสตร์และคณิตศาสตร์ความคิดออกมา .สรุปการศึกษาวิจัยแสดงศักยภาพรองรับผู้เรียนหนุ่มต้นวิศวกรรม นักเรียนสามารถมีส่วนร่วมในกระบวนการออกแบบ การใช้ต้นทางความรู้ในการทำเช่นนั้น ดุลที่เหมาะสมเป็นสิ่งจำเป็นระหว่างอาจารย์และนักศึกษาป้อนข้อมูลของแนวคิดการประยุกต์ใช้การเรียนรู้นี้ในวิธีที่พวกเขาเลือกใหม่ ตัวอย่างเช่น นั่งร้าน โดยครูเกี่ยวกับวิธีการปรับปรุงการออกแบบเพื่อเพิ่มรายละเอียดที่อาจจะรวมอยู่ในประสบการณ์ที่ตามมา เช่นการป้อนข้อมูลสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการประยุกต์ใช้ความรู้ด้านวินัยนักศึกษา ต้นในกระบวนการออกแบบ . เรามีกรอบของกระบวนการออกแบบสำหรับเด็กผู้เรียนเป็นวิธีหนึ่งที่จะเข้าถึงการศึกษาวิศวกรรมก่อน ด้วยความเคารพ ทั้งการสร้างประสบการณ์ปัญหามากมายและการวิเคราะห์ของการเรียนรู้ของพวกเขา