第二章 文獻探討
第一節 二階段評量工具的發展與應用
一、迷思概念的診斷工具
根據張惠博(民88)整理國內、外有關迷思概念的研究方法，歸納出以下六種 方法：
(一) 診斷式傳統測驗題：通常用於大量施測。
(二) 概念圖法：最常被使用來展現概念關係的測量方法，是Novak 於一九七零 年代末期發展出來的。
(三) 晤談法：對個案學童進行事例或事件晤談。
(四) 關係圖法：如單字聯想、樹狀圖、圖形建構、網狀圖、語意分析等。
(五) Vee 圖：利用集合關係圖來推論根據何種觀念、原理、理論來支持其想法。
(六) 二階段式測驗：Treagust (1988)利用二階段的選擇題來診斷學生在特定領域 內的科學概念之理解。題目的第一階段利用是非或選擇題診斷學生對概念 的理解，第二階段再根據學生之敘述來探究學生對概念的真正想法。
近幾年，對於迷思概念的研究較常被使用的工具有診斷式傳統測驗題、概念 圖法及晤談法。使用診斷式傳統測驗題，多採用選擇題的測驗形式，雖然可以收 集到大量的樣本資料，但卻無法了解學生迷思概念形成的真正原因。利用概念圖 法可以獲悉學生對於概念間的聯結關係及區分不同概念的程度，並從中可獲得學 生的迷思概念，但缺點是非常耗時，每位學生所畫的概念圖也不盡相同，教師必
須受過專門的訓練才有辦法來評分及解釋學生的概念。晤談法雖然可以在學生訪 談中獲得許多有價值的訊息，但這種方法也是很費時，而且所獲得的資訊要透過 訪談者的主觀解釋，資料多而雜，不易統計。
根據上述的缺點，Treagust & Haslam (1986)與Odom & Barrow (1995)與 Rollnick & Mahooana (1999)建議使用二階段式(Two-tier)評量診斷工具，來診斷學 生科學概念的理解，幫助教師瞭解學生在概念學習的狀況。
二階段式評量診斷工具的第一階段是核心概念的內容，題目提供一個情境脈 絡讓學生做二選一或三選一的回答。第二階段是探索第一階段做答的理由，題目 提供了幾個理由選項讓學生選擇，以瞭解學生在第一階段回答的理由。
綜合上述文獻，本研究以二階段式(Two-tier)評量診斷工具，來診斷學生在
「對數概念及其運算性質」的迷思概念。而所設計的二階段評量試題的型態，如 圖 2-1：第一層為是非題。第二層為敘述選項，每一題都有5個選項，其中最後 一個選項為「其他，我的理由是： 。」，當學生的理由有別於前 四個理由選項時，可以將自己的理由自由的表達出來。
題目：………..
………..
第一層次
□是 □否
理由：(A)………。
(B)………。
(C)………。
第二層次
(D)………。(E)其他，我的理由是： 。 圖 2-1 二階段評量診斷工具格式
二、二階段評量工具的編製
根據Treagust（1988）所提出二階段評量工具設計的編製程序可分為：定義 內容、獲得學生概念之相關證據、發展診斷工具三大部分，下面將依序說明這三 大部分及其所包含的十個步驟：
(一) 定義內容（Defining the content）
前四個步驟是定義主題的概念範圍和相關內容知識的敘述，並發展概念 圖。
步驟1：確立命題知識敘述。
就研究主題內容，找出包含在此領域內的知識，並將其中的概念逐 項條列出來，以確定命題之範圍。而確立命題知識的敘述，在課程 發展及教學上具極重要的地位。
步驟2：發展概念圖。
對研究主題相關之概念，畫出階層式的概念圖，而研究者可利用概 念之間彼此的關聯性，思考其所選擇的教學內容之本質及範圍。所 以步驟1和步驟2可以說是同時發展出來的，當命題敘述確立時，所 對應的概念圖也已成形，或是當概念圖確定時，所對應的命題敘述 也已成形，兩者是相輔相成的。
步驟3：將命題知識敘述與概念圖連結比對。
每個命題知識的敘述皆要與概念圖中其對應之概念直接相關，用以 確保被檢測的內容是具有其內部一致性，且彼此要能涵蓋整個主 題。這是一種信度檢核，看兩者是否真正能檢測和覆蓋於相同主題 區域。
步驟4：將試題內容效度化。
命題敘述和概念圖是由學科學者、學科教師和學科專家檢核進行內 容效度化，並由這些專家針對命題敘述和概念圖有任何矛盾或不恰 當之處進行刪除或修正。當命題敘述及概念圖確定之後，在發展診 斷工具的題幹時就會更加明確。
(二) 獲得學生概念之相關證據（Obtaining information about students＇
conceptions）
第二部分是發展診斷式的工具來偵測出學生的迷思概念。首先透過對先前 研究文獻的檢視，再和學生進行晤談以及利用紙筆測驗ㄧ些開放性的問題 後，得到學生的自由反應資料，來瞭解學生對該研究之學科內容的理解，
如此該主題的學生概念之典型範例就可以被確定。
步驟5：探索相關研究文獻。
在開始定義相關的學科問題或是探討學生的某種學科概念時，必須 對於ㄧ些研究學生學科概念的相關文獻進行探討，來獲得學生的迷 思概念以及學習時有困難的概念，藉此用來發展診斷工具。
步驟6：與學生進行非結構性晤談
利用非結構性開放式的問題與學生進行晤談，來廣泛地獲得學生的 知識結構或迷思概念，並且藉此瞭解學生對此概念理解的程度。
步驟7：發展開放性試題，讓學生可以自由回答。
每一個選擇題的設計都是依照命題的敘述而來，而且每一題的選擇 題都是用來發現學生的迷思概念。每一個選擇題的後面都包括了一 個空白空間，讓學生可以填答他所選擇此答案的理由，藉此來收集 學生的概念。
(三) 發展診斷工具（Developing a diagnostic instrument）
第三部分診斷工具的建構包含了二階段題目的發展，第一階段要求學生對 核心概念的內容進行做答，第二階段是在探索學生第一階段做答的理由為 何。根據步驟5、6、7來發展題目的第二階段─理由選項。
步驟8：發展兩階段式的診斷工具。
每一測驗題中的第一階段選擇的是內容問題，通常有2至3個選項；
第二階段是選擇第一階段的理由，通常包含4個可能的理由選項，
選項為綜合上述文獻、晤談、和開放式紙筆測驗所獲得的該題作答 之理由，其中包含了迷思概念、正確概念或是完全錯誤的答案。然 而學生必須兩階段都答對，此題才算答對。
步驟9：設計雙向細目表。
將每一個題目的命題敘述整理成一個雙向細目表，來檢視診斷性試 題的題目皆能問到所列出的命題敘述，且概念圖中的概念皆涵蓋在 主題範圍之下。
步驟10：持續精練。
透過不同的班級或不同群的學生進行施測，不斷的修正診斷工具，
來確保該診斷工具可以診斷出學生的迷思概念。
三、二階段評量的優點
以Treagust 所提出的二階段評量診斷工具來診斷學生的錯誤概念，其優點如 下：
(一)二階段評量診斷工具兼具了晤談法之質性的優點與測驗法之量化的優點。
在診斷學生的科學概念時，若採用晤談法及概念圖的方式來獲得存在學生內 心的概念，都是相當耗費人力與時間，對於職場上教師而言，在教學時間有限的 條件限制下，晤談法及概念圖並不適用。至於傳統選擇題紙筆測驗雖然可以大量 的施測，但傳統評量中的選擇題只能單純評核出學生是否達到單一層次的功能，
並無法評核出學生概念和原理的學習發展層級，也無法診斷出學生的迷思概念。
然而，二階段評量診斷工具的第二階段─理由選項，是透過文獻探討、開放性紙 筆測驗，以及與學生晤談的結果，收集歸納編製而成，因此二階段評量診斷工具 結合了學生選擇答案的推理過程，再加上二階段評量診斷工具的兩個階段都是選 擇題的形式，可以在短時間大規模探究學生的概念。
使用二階段評量診斷工具來診斷學生的錯誤概念，不儘解決了晤談法耗費人 力與時間的缺點，也解決了傳統評量中的選擇題不知學生填答背後所抱持之理由 為何的缺點，然而卻具有晤談法及概念圖可得知學生內心概念的優點以及傳統評 量中的選擇題可大規模施測的優點。
(二)二階段評量診斷工具可以減低學生猜對的機率，來提高題目評量的效果。
關於二階段評量診斷工具施測結果的分析所採取的方式是學生對題目的第 一階段─核心概念內容(內容知識的部分)進行選答，與第二階段─理由選項(另有
概念的部分)進行選答，然而兩階段都要答對，這樣才表示學生對於該題有正確 的認知。二階段評量診斷工具的優點，除了教師和研究者不必依靠繁瑣費時的晤 談工作就可以瞭解學生的學習情況，還可以減低學生作答的猜對率，提高題目評 量的效果(蕭志芳，民 92)。根據 Odom 和 Barrow（1995）指出：在一個含有四 個選項的典型選擇題測驗中，猜對答案的機率是25％；但在二階段的選擇題中，
如果第一階段含有兩個選項、第二階段含有四個選項，兩階段能做正確聯結而猜 對者，其機率只有12.5％。換句話說，如果二階段的評量試題，第一階段含有四 個選項、第二階段也含有四個選項，兩階段能做正確聯結而猜對者，其機率只有 6.25％，可見在兩階段的評量工具可以減低猜對之機率，相對的也提高題目評量 的效果。
(三)二階段評量試題的設計可用來改良傳統選擇題的僵化模式，也可以引導學 生改變只重視死背知識而不求理解的嚴重缺點。
二階段評量試題的設計強調概念的理解，重視以學生的理由及包括已知的另 有概念為基礎而設計的二階段試題，近幾年來已成為許多研究學者所認同的研究 工具，學生本身可以在作答的過程中學習、澄清自我概念並幫助原有概念間的連
二階段評量試題的設計強調概念的理解，重視以學生的理由及包括已知的另 有概念為基礎而設計的二階段試題，近幾年來已成為許多研究學者所認同的研究 工具，學生本身可以在作答的過程中學習、澄清自我概念並幫助原有概念間的連