兩組學生的科學本質觀

學生的科學本質觀分析（平均得分是指學生在每題目中的平均答對分數，共 三十題，平均分數最高四分，最低一分）：首先針對組內比較，將講述式教學組 做科學本質前後測總分分析，採雙樣本（相依樣本）平均數考驗（t（29）＝.667，

p＝.510＞.05），顯示講述式教學組在測驗前後沒有顯著差異，講述式教學無助於 學生理解科學本質觀，見表 4-3-1。接著也針對科學史教學組科學本質前後測總 分分析，採雙樣本（相依樣本）平均數考驗，（t（59）＝-3.686，p＝.000**＜.05）

顯示科學史教學組在測驗前後有顯著差異，科學史教學對於學生科學本質觀的提

升是有效的，見表 4-3-1。

表 4-3-1 科學史教學組學生與講述式教學組學生科學本質測驗表現

前測 後測

組別 人數

平均數 標準差 平均數 標準差

前 後 測 顯著性 講述式教學組 30 3.06 0.31 3.09 0.36 .510 科學史教學組 60 3.20 0.24 3.33 0.31 .000**

將講述式教學組與科學史教學組的前測，採雙樣本（獨立樣本）平均數考驗，

內容詳見表 4-3-1。兩組前測差異達顯著標準（t（88）＝-2.481，p＝.015*＜.05），

顯示兩組實驗前的先備科學本質觀有達統計上顯著差異。組間分析：因為組間分 析的前測已經達顯著差異，為增加實驗的內在效度，採取共變數分析法（analysis of covariance；ANCOVA），消除前測造成的影響。在進行共變數分析之前，先以 兩組學生的科學本質觀前測與後測成績進行『迴歸係數同質性檢定』，同質性檢 定係在考驗各組內共變項對依變項進行迴歸分析所得到的斜率是否相等，亦即將 共變項（前測）視為一自變項，以考驗原分組自變項與共變項間是否有顯著的交 互作用。若未達顯著，則表示未違反組內迴歸係數同質性的假定，進而判斷是否 適合直接進行共變數分析。分析數據如表 4-3-2。

表 4-3-2 兩組學生的科學本質觀前後測迴歸係數同質性考驗摘要表

來源 型 III 平方和 自由度 平均平方和 F 檢定 顯著性 組內

（迴歸係數同質性） 18.46 1 18.46 .296 .588 誤差 5363.31 86 62.36

總和 864910 90

由表 4-3-2 可知組內的迴歸係數同質性考驗未達顯著差異（F＝.296，p

＝.588>.05），接著以兩組的科學本質測驗前測成績為共變項，後測成績為依變

項，教材教法為自變項進行共變數分析，以瞭解兩組實驗後，學生對『科學本質』

的認識，『科學史教學法』與『講述式教學法』兩組教學成果是否有差異。表 4-3-3 為講述式教學組與科學史教學組的科學本質後測成績摘要表，與經共變數處理後 兩組後測成績。雖然在表 4-3-3 的原先後測成績來看，兩組的表現可能有差異（講 述式教學組為 3.09，科學史教學組為 3.33），但因為兩組在前測已經出現顯著差 異，所以就必須考量兩組的先備知識，可以發現在共變數分析法處理後，科學史 教學法的學習成效高於講述式教學組的學習成效（講述式教學組為 3.17，科學史 教學組為 3.30）。換言之，在前測分數的解釋量被去除之後，顯示科學史教學組 的學習成效明顯比講述式教學組的有效。

表 4-3-3 兩組的科學本質後測成績（調整前與調整後）

a 使用下列的值評估模型中的共變量： 前測科學本質總分＝3.15

從表 4-3-4 的共變數分析摘要表中可知，兩組不同教學法的學習成效，達顯 著水準（F＝4.46，p＝.038*<.05），顯示在經過實驗處理後，科學史教學組與講 述式教學組的學習成效有顯著性的差異。透過能量科學史融入理化教學，有助於 提升九年級學生對科學本質觀的認識。表 4-3-5 為兩組教學經共變數調整後的比 較表，比較的依據是以調整後的平均數為組間成對差異，經成對的事後比較結果 可知科學史教學組效果顯著的優於講述式教學組的受試者，表示經由科學史教學 法學習的學生其科學本質認識較佳。

調整前 經共變數調整後 95% 信賴區間 組別（個數）

平均數 標準差 平均數 標準誤 下限 上限 講述式教學組

（30） 3.09 0.36 3.17（a） .05 3.07 3.27 科學史教學組

（60） 3.33 0.31 3.30（a） .04 3.23 3.37

表 4-3-4 科學史教學組與講述式教學組的對學習成效影響之共變數分析摘要表

表 4-3-5 科學史教學組與講述式教學組對學習成效，經共變數調整後比較表

* 在水準 .05 的平均數差異顯著。

a 多重比較調整：最小顯著差異 （等於沒有調整）。

接著針對科學本質的三個面向：科學知識本質、科學探究本質、科學事業本 質，分別做兩組的組間與組內分析比較，以求瞭解兩種教學法對學生科學本質觀 的影響。

『科學本質』概念測驗卷內的『科學知識本質』分析：先將講述式教學組的 前測科學史教學組的前測，採雙樣本（獨立樣本）平均數考驗，講述式教學組前 測 M＝3.04，SD＝0.30，科學史教學組前測 M＝3.15，SD＝0.27。兩組前測差異 未達顯著標準（t（88）＝-1.735，p＝.086＞.05），顯示兩組實驗前的先備科學知 識本質觀沒有差異。接著再針對組內分析，講述式教學組做『科學知識本質』前 後測總分分析，採雙樣本（相依樣本）平均數考驗（t（29）＝-.595，p＝.556＞.05）， 表示講述式教學組在測驗前後沒有顯著差異，講述式教學無助於增進學生的科學 知識本質觀，見表 4-3-6。科學史教學組做『科學知識本質』前後測總分分析，

採雙樣本（相依樣本）平均數考驗（t（59）＝-4.185，p＝.000**＜.05），顯示科 學史教學組在測驗前後有顯著差異，科學史教學有助於學生提升科學知識本質

來源 型 III 平方和 自由度 平均平方和 F 檢定 顯著性 教材教法 .309 1 .309 4.46 .038

誤差 5.959 86 .069 總和 961.01 90

差異的 95% 信 賴區間（a）

平均數

差異 標準誤 顯著性（a）

下限 上限 講述式教學組 科學史教學組 -.13（*） .061 .038 -.25 -.01

科學史教學組 講述式教學組 -.13（*） .061 .038 .01 .25

觀，表 4-3-6。

表 4-3-6 兩組學生『科學知識本質』測驗表現

前測 後測

組別 人數

平均數 標準差 平均數 標準差

前 後 測 顯著性 講述式教學組 30 3.04 0.30 3.07 0.34 .556 科學史教學組 60 3.15 0.27 3.32 0.33 .000

將兩組的後測，採雙樣本（獨立樣本）平均數考驗。兩組後測差異達顯著標 準（t（88）＝-3.273，p＝.002*＜.05），顯示兩組實驗後，學生對科學知識本質 觀的認識，『科學史教學法』明顯比『講述式教學法』有效，並達到統計上顯著 差異。作圖分析科學知識本質的五項細目中，兩組回答問卷差異。兩組前測答題 如圖 4-3-1，兩組後測答題圖 4-3-2，兩組學生科學知識本質前後測變化比較圖 4-3-3。

3.35 3.18

2.63

3.00 3.03 3.48 3.46

2.76

3.05 3.00

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

累積性 暫時性 可複製性 公開性 創造性

科學知識本質

平均得分

講述式教學組 科學史教學組

圖 4-3-1 兩組學生科學知識本質前測比較

3.23 3.30

2.63

3.03 3.17

3.53 3.60

3.01 3.18 3.25

0

中，科學史教學組是表現比較好的，因此再針對其中細目作組內分析依照『科學 知識本質細目』、『講述式教學組內比較』、『科學史教學組內比較』、『t 值結果』、

『p 值結果』項目整理如如表 4-3-7，試著探討科學史教學對學生的科學知識本 質觀改變，是在哪些科學知識本質細目上顯著改變。

表 4-3-7 兩組學生在科學知識本質細目中組內比較表

講述式教學組內比較 科學史教學組內比較 科學知識

本質細目

t 值結果 p 值結果 t 值結果 p 值結果

累積性 t（29）＝1.316 p＝.199＞.05 t（59）＝-.943 p＝.350＞.05 暫時性 t（29）＝-1.097 p＝.282＞.05 t（59）＝-1.907 p＝.061＞.05 可複製性 t（29）＝.000 p＝1.000＞.05 t（59）＝-2.580 p＝.012*＜.05 公開性 t（29）＝-.284 p＝.778＞.05 t（59）＝-1.755 p＝.084＞.05 創造性 t（29）＝-1.547 p＝.133＞.05 t（59）＝-2.824 p＝.006**＜.05

綜合以上，可以發現科學史教學使學生的科學知識本質觀有顯著認識，而仔 細針對其中細目瞭解到，科學史教學有助於學生瞭解科學知識具有可複製性與創 造性，並達到統計上差異。反觀講述式教學則無助於學生的科學知識本質觀理 解，且針對其中的細目也是同樣的結果。

『科學本質』概念測驗卷內的學生『科學探究本質觀』分析，首先針對兩組 學生做組內分析，講述式教學組做學生的『科學探究本質』前後測總分分析，採 雙樣本（相依樣本）平均數考驗，t（29）＝-.595，p＝.556＞.05，顯示講述式教 學組在測驗前後的結果沒有顯著差異，講述式教學無法幫助學生提升科學探究本 質觀，如表 4-3-8。而反觀在科學史教學組中學生的『科學探究本質』前後測總 分分析，則得到 t（59）＝-2.348，p＝.022*＜.05 顯示科學史教學組在測驗前後 有顯著差異，科學史教學可以幫助學生理解『科學探究本質』，內容詳見表 4-3-8。

表 4-3-8 科學史教學組學生與講述式教學組學生『科學探究本質』測驗表現

前測 後測

組別 人數

平均數 標準差 平均數 標準差

前 後 測 顯著性 講述式教學組 30 3.09 0.35 3.12 0.42 .580 科學史教學組 60 3.29 0.28 3.39 0.39 .022*

最後做組間前測分析，將講述式教學組的前測科學史教學組的前測，採雙樣 本（獨立樣本）平均數考驗，講述式教學組前測 M＝3.09，SD＝0.35，科學史教 學組前測 M＝3.29，SD＝.28。兩組前測差異達顯著標準（t（88）＝-2.918，p＝.004**

＜.05），顯示兩組實驗前的先備科學探究本質觀有差異，因為組間分析的前測已 經達顯著差異，為了增加實驗的內在效度，採取共變數分析法。在進行共變數分 析之前，同樣先把兩組學生的科學探究本質觀前測與後測成績進行『迴歸係數同 質性檢定』，分析數據如表 4-3-9。

表 4-3-9 兩組學生的科學探究本質觀前後測迴歸係數同質性考驗摘要表

來源 型 III 平方和 自由度 平均平方和 F 檢定 顯著性 組內

（迴歸係數同質性） 5.62 1 5.62 .617 .434 誤差 783.62 86 9.11

總和 98559.00 90

由表 4-3-9 可知組內的迴歸係數同質性考驗未達顯著差異（F＝.617，p

＝.434>.05），接著以兩組學生的『科學探究本質』前測成績為共變項，後測成績 為依變項，教材教法為自變項進行共變數分析，以瞭解兩組實驗後的對『科學探 究本質』的認識，兩組教學成效是否顯著差異。表 4-3-10 為兩組的科學探究本 質後測成績（共變數調整前與共變數調整後）。雖然在表 4-3-10 的後測成績來 看，兩組的表現可能有差異（講述式教學組後測 M＝3.12，科學史教學組後測 M

＝3.39），但因為兩組在前測已經出現顯著差異，所以就必須考量兩組的先備科 學探究本質觀。分析後可以發現在共變數分析法處理後，科學史教學法的學習成 效高於講述式教學組的學習成效（講述式教學組為 3.23，科學史教學組為 3.34）。

換言之，在前測分數的解釋量被去除之後，顯示科學史教學組的科學探究本質得 分高於講述式教學組。

表 4-3-10 兩組的科學探究本質後測成績（調整前與調整後）

a 使用下列的值評估模型中的共變量： 前測科學探究本質總分＝3.22

a 使用下列的值評估模型中的共變量： 前測科學探究本質總分＝3.22