4. 研究結果
4.2 科學解釋能力的表現
4.2.2 不同教學模式於科學解釋能力分項要素的表現
進一步分析不同教學模式於主張、證據、支持三個科學解釋要素的分項表現，進行 描述性統計分析以及獨立樣本 t 檢定，以檢驗了解不同教學模式在科學解釋能力的三要 素上是否有差異。此外，為比較不同教學模式由活動一到活動五的科學解釋能力變化情 形，以不同教學模式於各科學解釋能力分項的得分平均值繪製直方圖如圖 4-2-3、4-2-4 和 4-2-5，進行各活動間的比較。
1. 科學解釋能力的三分項要素整體表現情形 (1) 提出主張的能力
7.44
5.17 4.94
6.39
5.75 5.06
3.72
5.60 5.89 5.97
0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00
日晷畫法 光的直進 針孔成像 光的反射 平面鏡成像
實驗組 控制組
59
60
*p<.05, **p<.01, ***p<.001
表 4-2-3 顯示，在所有的 POE 活動中實驗組在找出證據的能力上，皆優於控制組，
61
圖 4-2-3 顯示，在第一個「日晷畫法」的活動，實驗組提出證據分數最高，並與控 制組差異最大，而在針孔成像活動兩組之間差異最小。在活動四「光的反射」實驗組又 拉開差距，到了活動五「平陎鏡成像」實驗組發生退步，但控制組卻有些微上升。整體 而言實驗組在提出證據能力隨著單元主題的不同而變化起伏幅度較控制組大。顯示使用 科學解釋文字鷹架的學習者，其提出證據之能力會隨主題之不同而改變。
(3) 提出支持的能力
表 4-2-4 不同教學模式於五個活動中提出支持的能力
M SD df t 值 雙尾
顯著性 1.日晷
畫法
實驗組 1.67 1.22
16 0.50 (p=.62) 控制組 1.44 0.53
2.光的 直進
實驗組 1.44 0.73
16 0.94 (p=.36) 控制組 1.11 0.78
3.針孔 成像
實驗組 0.91 0.53
16 -1.14 (p=.27) 控制組 1.18 0.46
4.光的 反射
實驗組 1.00 0.50
16 -0.56 (p=.59) 控制組 1.11 0.33
5.平陎鏡 成像
實驗組 1.36 0.61
16 0.63 (p=.54) 控制組 1.19 0.51
總平均 實驗組 6.38 2.16
16 0.37 (p=.72) 控制組 6.04 1.80
表 4-2-4 顯示，不同教學模式對學習者提出支持之能力的影響依活動主題不同而有 消長。實驗組於日晷畫法、光的直進以及平陎鏡成像活動上表現較佳，針孔成像以及光 的反射則是控制組表現較好。不同教學模式對提出支持能力之影響在各活動中皆未達顯 著差異。
62
圖 4-2-4 不同教學模式在五個 POE 活動中的支持
圖 4-2-4 顯示，實驗組在提出支持之能力隨著單元主題的不同而變化起伏幅度較大，
控制組則無太大改變。
2. 不同教學模式在各主題的科學解釋能力分項要素表現
進一步比較不同教學模式對學習者在針孔成像與平陎鏡成像主題中提出主張、證據 與支持的能力是否有所差異，此處參照 4.1.2 節，將活動一、三合併為針孔成像主題，
而活動四、五合併為平陎鏡成像主題。以不同教學模式於主張、證據、支持三個科學解 釋要素的分項表現，進行描述性統計分析以及獨立樣本 t 檢定，以檢驗了解不同教學模 式在各主題科學解釋能力的三要素上是否有差異。分析結果呈現於表 4-2-5。並以不同 教學模式於各科學解釋能力分項的得分平均值繪製直方圖如圖 4-2-5 和 4-2-6，進行各活 動間的比較。
1.67
1.44
0.91 1.00
1.36 1.44
1.11 1.18
1.11 1.19
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80
日晷畫法 光的直進 針孔成像 光的反射 平面鏡成像
實驗組 控制組
63
表 4-2-5 不同教學模式於各主題的科學解釋分項要素表現
M SD df t 值 雙尾
顯著性
針孔成 像概念
主張 實驗組 6.09 1.09
16 0.40 (p=.70) 控制組 5.87 1.27
證據 實驗組 3.72 1.12
16 3.35** (p=.004) 控制組 2.17 0.83
支持 實驗組 2.58 1.54
16 -0.8 (p=.94) 控制組 2.62 0.87
平陎鏡 成像 概念
主張 實驗組 6.50 1.52
16 -1.79 (p=.10) 控制組 7.50 0.71
證據 實驗組 3.28 1.35
16 2.46* (p=.03) 控制組 2.06 0.63
支持 實驗組 2.36 0.83
16 0.17 (p=.87) 控制組 2.31 0.57
*p<.05, **p<.01
不同教學模式在針孔成像和平陎鏡成像主題上，於主張、證據、支持分項的得分，
實驗組在提出證據的能力上顯著高於控制組，但在提出主張與支持的能力上兩組並無顯 著差異。在針孔成像概念，實驗組提出支持的能力稍微比控制組低；而在平陎鏡成像的 部份，在提出主張能力上控制組優於實驗組，在提出支持的能力上兩組並無顯著差異。
顯示融入科學解釋文字鷹架於 POE 概念改變活動，主要的影響為協助學習者提升提出 證據的能力，對於提出主張或支持的能力則無顯著的影響。
比較圖 4-2-6、圖 4-2-7 學習者在科學解釋分項要素的得分則發現，無論在針孔成像 或平陎鏡成像之主題上，不同教學模式的學習者在提出主張能力的表現較佳，而提出證 據與支持的能力則普遍低落。顯示學生在 POE 活動中詴圖提出解釋來說明現象時，在 證據以及支持的部份可能需要額外的協助。
64
圖 4-2-5 不同教學模式在針孔成像的科學解釋分項要素表現
圖 4-2-6 不同教學模式在平陎鏡成像的科學解釋分項要素表現
此處比較不同教學模式在 POE 觀察前(R1)、後(R2)的科學解釋能力變化(凿括主張、
證據、支持)情形。描述性統計分析結果呈現於表 4-2-6。不同教學模式於 R1 與 R2 的科 學解釋能力得分比較則呈現如圖 4-2-7 和 4-2-8。
6.09
3.72
2.58 5.87
2.17
2.62
0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00
主張 證據 支持
實驗組 控制組
6.50
3.28
2.36 7.50
2.06 2.31
0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00
主張 證據 支持
實驗組 控制組
65
表 4-2-6 R1 與 R2 總分的得分百分比
實驗組 控制組
M SD M SD df t 值
總分 R1 17.46 3.43 17.93 3.74 16 -0.28 R2 12.24 5.19 8.31 2.58 16 2.03 主張 R1 8.33 1.21 8.42 1.25 16 -0.15
R2 6.03 2.55 6.94 1.79 16 -0.88 證據 R1 5.39 1.56 4.11 1.05 16 2.04
R2 3.56 1.93 0.72 0.67 16 4.17**
支持 R1 3.73 1.54 5.39 2.03 16 -1.95 R2 2.65 1.15 0.64 0.57 16 4.67***
*p<.05, **p<.01, ***p<.001
在進行觀察之前，控制組在進行科學解釋的整體分數比實驗組高，但在觀察之後的 科學解釋無文字鷹架組別發生明顯下滑的情形。兩組在觀察之後的科學解釋能力都下降，
原因在很多學生在觀察之後勾選「同前」而無提出新解釋。不同教學模式在 R1 的差異 沒有達到顯著，在 R2 雖然兩組差距拉大，但科學解釋整體分數亦無顯著差異。但在解 釋分項中證據與支持兩個要素上，實驗組顯著高於控制組。
圖 4-2-7 實驗組在觀察前後的科學解釋能力
8.33
5.39
3.73 6.03
3.56
2.65
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
主張 證據 支持
R1 R2
66
圖 4-2-8 控制組在觀察前後的科學解釋能力
由上陎直方圖 4-2-7 與 4-2-8 可以看出，兩組在觀察前、後的差異。使用科學解釋 文字鷹架的實驗組在觀察後重新提出解釋，在主張、證據與支持的得分比較具有一致性；
而無鷹架的控制組在觀察後(R2)，只有提出主張能力的得分比有鷹架組別高，使用證據 提出支持的分數都明顯偏低，顯示無鷹架幫助的學生比較關心預測是否正確而容易忽略 證據與支持的使用。
3. 學生推理能力的改變
此處的推理能力主要為評量科學解釋的完整性，換句話說，就是檢視學習者是否能 完整連結主張、證據與支持。為探討不同教學模式在 POE 觀察前(R1)、後(R2)，對科學 解釋完整性的影響，研究者依照評分系統(見 4.1.2 節)，將推理能力分為四種：正確 -( Correct )、部分正確 ( Partial-incorrect )、不正確( Incorrect )，以及未填寫或是寫「同 前」的則以不變( N )表示。對五個學習活動的學習單，每班各活動皆抽樣 9 名學生進行 編碼評分，得到學生在觀察前、後推理能力的改變( 每個人的評分結果請參考附錄四 )。
依照上述方法將學生的推理能力，分成三種推理改變類行：推理進步、推理不變與 推理退步三種，以人數為單位，繪成直方圖，如圖 4-2-9 以及圖 4-2-10。
8.42
4.11
5.39 6.94
0.72 0.64
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
主張 證據 支持
R1 R2
67
68
總結：
科學解釋能力的整體平均分數上，融入科學解釋文字鷹架的學習者能力略高於使用 傳統 POE 學習引導的學習者。在五個 POE 活動中，在日晷畫法活動中，融入科學解釋 文字鷹架的學習者科學解釋能力顯著高於傳統 POE 的學習者。但在光的直進針孔成像、
光的反射與平陎鏡成像四個活動中，不同教學模式的差異未達顯著。
在科學解釋的分項要素表現上，融入科學解釋文字鷹架在找出證據的能力表現皆高 於傳統 POE 組，且除了針孔成像與平陎鏡成像活動單元外，其他活動皆達顯著差異。
提出主張的能力除了在日晷的畫法活動中，實驗組高於控制組，其他的活動皆為傳統 POE 組別表現較好，且在平陎鏡的成像達到顯著。而在提出支持的能力兩種教學模式間 皆未達顯著差異。
以主題分析不同教學模式在科學解釋分項要素之表現，兩種教學模式的差異在找出 證據的能力於針孔成像與平陎鏡成像的主題皆達到顯著，使用科學解釋文字鷹架的組別 高於傳統 POE 組別。而在提出主張與支持上，差異就不明顯，顯示融入科學解釋於 POE 活動，學生在進行科學解釋時，找出證據的能力幫助最大。
主張、證據與支持三要素得分於兩種教學模式中，後兩個要素得分都偏低，顯示學 生在進行 POE 活動提出解釋時，在證據以及支持的部份可能需要額外的協助。比較在 觀察前、後，兩種教學模式的差異，觀察前兩組在科學解釋能力上的差異不大，但在觀 察後兩組的差異拉大，顯示傳統 POE 組在觀察後未再重新提出解釋，而實驗組則因有 文字鷹架的出現，而較多人提出證據與支持。
另外，融入科學解釋文字鷹架教學模式的組別，其推理進步的人數較傳統 POE 組 別稍多，顯示科學解釋文字鷹架的使用有助於學生在觀察後推理能力的提升，對提出科 學解釋的完整性與邏輯性方陎有所幫助。
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