4. 研究結果
4.1 光學概念的學習成效
4.1.1 光學二階層診斷測驗之概念學習成效表現
1. 二階層概念診斷測驗成績之描述性統計分析
以兩組的光學概念前、後測所得到的總分，進行描述性與推論性統計。
(1) 針對不同教學模式( 實驗組、控制組 )的光學概念診斷測驗平均( 前測、後測 ) 進行敘述性統計分析，結果如表 4-1-1：
表 4-1-1 光學概念二階層概念測驗之敘述性統計分析 N
前測 後測 後測-前測
M SD M SD 平均差
實驗組 22 3.36 2.59 3.68 2.36 0.32 控制組 23 3.52 2.78 4.70 3.10 1.18
上表可以得知在 POE 活動後，實驗組與控制組的後測平均成績皆高於前測平均成 績，而比較兩組的前後測平均差值，控制組( 1.18 )較實驗組( 0.32 )高，顯示控制組的 POE 概念改變成效優於實驗組。進一步以光學概念二階層診斷測驗前測，進行兩組的同質性 假設檢定，Levene 統計量 F( 1,43 ) =2.086，p =0.16 顯示未違反同質性假設，表示兩組樣
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本沒有顯著差異。
(2) 二階層診斷概念測驗之推論統計分析
以不同教學模式( 實驗組、控制組 ) 為自變項，並以「光學二階層診斷測驗後測成 績」作為依變項，「光學二階層診斷測驗前測成績」作為共變項為進行單因子共變數分 析( One-way ANCOVA )資料分析，呈現於下表 4-1-2：
表 4-1-2 教學模式對二階層概念診斷測驗的共變數分析
變異來源
SS df
平均平方和F
顯著性共變數(前測成績) 190.28 1 190.28 58.18
組間 8.90 1 8.90 2.72 (p=.11)
組內(誤差) 137.36 42 3.27
全體 336.54 44
根據表 4-1-2，F( 1,42 )=2.72；p = 0.11，顯示在光學概念二階層診斷測驗中，雖然 控制組的前、後測進步幅度優於實驗組，但未達顯著水準。
下圖 4-1-1 顯示不同教學模式的前測與單因子共變數分析校正後的後測平均分數：
圖 4-1-1 校正後的前後測平均數
2. 依主題分析
接下來依 POE 概念改變活動的各個主題進一步分析實驗組與控制組於此兩主題的 概念改變情形。依據 POE 活動單元與概念診斷測驗中的對應問題( 請參考表 3-4-1 )，將
3.36
3.75 3.52
4.64
0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00
前測平均M 校正後後測平均數M
實驗組 控制組
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二階層概念診斷測驗的 11 小題分為兩部分：第一部分為針孔成像概念( Q1~Q5 )、第二 部份為平陎鏡成像概念( Q7~Q11 )。另外，因針孔變大概念( Q6 )無實際 POE 活動，故 獨立做討論。描述性統計如表 4-1-3：
表 4-1-3 各主題二階層概念診斷測驗之敘述性統計 N
前測 後測 後測-前測
主題(題數) M SD M SD 平均差
針孔成像(5) 實驗組 22 2.41 1.62 2.55 1.57 0.14 控制組 23 2.17 1.64 3.09 1.53 0.92 平陎鏡成像(5) 實驗組 22 0.55 0.96 0.77 0.81 0.22 控制組 23 1.13 1.32 1.17 1.34 0.04 針孔變大(1) 實驗組 22 0.41 0.50 0.36 0.49 -0.05
控制組 23 0.22 0.42 0.43 0.51 0.21
由表 4-1-3 顯示，實驗組與控制組在經過針孔成像 POE 活動後，後測平均成績皆高 於前測平均成績。而在平陎鏡成像單元，僅實驗組有進步的情形。控制組則在針孔變大 的問題上出現微幅進步。
主題的前測成績進行兩組的同質性假設檢定，針孔成像和針孔變大兩主題 Levene 統 計量分別為 F( 1,43 )=0.06；p=0.81 以及 Levene F(1,43)=1.26；p=0.27，未違反同質性假 設，表示兩組樣本在此兩主題沒有顯著差異。另外，對此兩主題進行兩組的迴歸係數同 質性考驗結果，分別為(前測*組別)，F (1,41) =0.03；p=0.86>0.05，以及(前測*組別)，F (1,41) =0.02；p=0.88>0.05，表示兩組迴歸線斜率沒有顯著差異，符合共變數組內迴歸係 數同質性假設。
但在平陎鏡成像主題上，Levene 統計量 F( 1,43 )=8.33；p=0.01 違反了同質性假設。
兩組的迴歸係數同質性考驗結果(前測*組別)，F (1,41) =0.07；p=0.79>0.05，表示兩組迴 歸線斜率沒有顯著差異，符合共變數組內迴歸係數同質性假設，仍可繼續進行共變數分 析。
以不同教學模式( 實驗組、控制組 )為自變項進行單因子共變數分析，分析時以「針 孔成像概念前測成績」為共變量，依變項為「針孔成像概念後測成績」，在平陎鏡成像 與針孔變大的主題上則同樣以不同教學模式( 實驗組、控制組 )為自變項，分別以該主 題的前測成績為共變項，後測成績為依變項，同樣進行單因子共變數分析。結果呈現於 下表 4-1-4：
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表 4-1-4 教學模式對各主題二階層概念診斷測驗的共變數分析
變異來源
SS df
平均平方和 F 顯著性 針孔成像 共變數(前測成績) 51.38 1 51.38 41.58組間 5.46 1 5.46 4.42* (p=.04) 組內(誤差) 51.90 42 1.24
全體 108.74 44
平陎鏡成像 共變數(前測成績) 14.69 1 14.69 16.04
組間 .12 1 .12 0.13 (p=.72) 組內(誤差) 38.48 42 .92
全體 53.29 44
針孔變大 共變數(前測成績) 2.25 1 2.25 11.10
組間 .30 1 .30 1.46 (p=.23) 組內(誤差) 8.50 42 .20
全體 11.50 44
*p<.05
根據表 4-1-4，三個主題中，僅在針孔成像上控制組的成績進步幅度 F( 1,42 )=4.42；
p = 0.04，優於實驗組且達顯著性。而在平陎鏡成像以及針孔變大主題上，實驗組與控
制組的平均差值雖有差異(表 4-1-3)，但差異未達顯著(表 4-1-4)，顯示不同 POE 活動對 兩種教學模式出現不同效果，在第五章進行詳細討論。小結：由二階層概念診斷測驗成績總分分析結果可以發現，經過 POE 概念改變活 動後，無論是否融入科學解釋文字鷹架，兩組的概念總分均提升，而採用傳統 POE 學 習單設計、未融入科學解釋鷹架的組別進步較多。但兩組的進步幅度差異未達顯著。進 一步檢視有、無融入科學解釋文字鷹架的兩組，在 POE 各主題上的概念表現是否有差 異。分析結果顯示，在針孔成像部分，控制組概念改變幅度優於實驗組，且達到顯著差 異。在平陎鏡成像概念上，使用科學解釋文字鷹架的實驗組，雖然前測成績低於控制組，
但在 POE 活動後概念進步幅度高於控制組，但未達顯著。本研究並未針對針孔變大之 現象設計 POE 活動，因此難以解釋兩組學生於該題目之前、後測的變化情形。
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