本研究根據研究目的及相關文獻分析資料，分別為研究架構、研究對象、研究方法及步 驟、實驗設計、研究工具與資料處理。
一、研究架構
本研究旨在探討模組教具對學生的工程概念學習成效之影響，本研究的自變項為模組教 具，依變項為工程概念學習成效，以「工程概念試題」來測量，探討自變項、依變項間之關 係。架構圖如圖 2 所示：
自變項 依變項
教學方法 工程概念學習成效
模組教具應用教學
傳統教學
整體評分
限制
最佳化
預測分析
圖 2 研究架構圖
二、研究對象
(一) 在研究進行前，為修正試題、改進研究工具，共有二組預試對象。
第一組為臺北市立某高中二年級 3 個班級的社會組學生，男生 55 人（45.8％），女 生 65 人（54.2％），共計 120 人，進行「機械獸工程概念試題」的預試。
第二組臺北市立某高中二年級 1 個班級的自然組學生，男生 28 人（68.3％），女生 13 人（31.7％），共計 41 人，進行「機械獸結構設計-以樂高模組為教具」教學活動流程 的預試。
(二) 本研究對象為臺北市立某高中二年級 10 個班級的自然組學生，共計 417 人，男生 308（73.9％）人，女生 109（26.1％）人，分為實驗組 209 人，控制組 208 人。臺北市立 某高中於二年級實施生活科技課程，每週兩節課，一節課 50 分鐘，每週生活科技的上課 時數為 100 分鐘。
為避免因研究對象態度所產生霍桑效應(Hawthorne effect)與強亨利效應(John Henry effect)，對實驗內在效度的影響，均未告知兩組學生正在進行實驗。
三、研究方法與步驟
本研究方法為準實驗研究法，探討模組教具教學對高中學生工程概念學習成效的影響，
並採用不等組準實驗設計(quasi-experimental design)中之前後測實驗設計(pre-post-test design)，
分別進行為期5週9節課的實驗教學。將研究對象高中學生分為實驗組與控制組，以本研究的
認定問題、收集資料、提出假設、
設計研究方法
發展模組教具
發展工程概念評量工具
實施工程概念前測 實施工程概念前測
實施傳統教學 實施模組教具教學
實施工程概念後測 實施工程概念後測
控制組 實驗組
比較學習成效 提出結論與建議 撰寫研究報告
「機械獸工程概念試題」評量工具對兩組學生進行前測，然後對實驗組實施模組教具教學，
對控制組實施一般的生活科技課程教學，進行相同教學時數之後，以「機械獸工程概念試題」
評量工具對兩組學生進行後測。
本研究為相關研究，以量化方式了解學生模組教具與工程概念學習成效之關係。研究流 程依序為決定研究主題、設立研究目的、設計教學活動、確認量表工具、進行預試、進行教 學活動與測驗、資料整理與分析及撰寫報告，本研究流程如圖 3 所示：
圖3 研究步驟圖
四、實驗設計
本研究從常態編班的高中學生之中，採用隨機方法抽取10個班級，再用隨機分派的方式 將這些班級分為實驗組和控制組，兩組學生皆有畫機械獸設計圖。在實驗前，兩組學生均接 受本研究的評量工具的前測驗（O1，O2），然後實驗組除進行一般的生活科技課程的教學外，
另增加接受模組教具教學（X），並分組動手操作樂高、組裝成一機械獸；控制組則只接受一
般的生活科技課程教學，並沒有動手操作樂高，完成一實際作品。在經過5週的教學後，即讓 兩組學生再接受評量工具的後測驗（O3，O4）。最後將兩組的前後測成績加以比較，以瞭解 實施模組教具教學的成效。
為達到本研究的研究目的，本研究採取不等組準實驗設計中之前後測實驗設計。實驗設 計如表1所示:
表 1 本研究的實驗設計
組別 前測 實驗處理 後測
實驗組 O1 X O3
控制組 O2 O4
X：表示實驗組接受模組教具應用的實驗處理
O1、O2：分別表示兩組學生接受工程概念學習成效評量工具的前測 O3、O4：分別表示兩組學生接受工程概念學習成效評量工具的後測
教師對受教學生應一視同仁，避免產生比馬龍效應((Pygmalion Effect)，教師不能以偏概 全的主觀心理臆測而產生月暈效應(Hallo Effect)，對實驗內在效度產生影響。
五、研究工具
本研究以Dale的經驗金字塔為理論基礎，並參考張玉山(2011)「太陽能機械獸」教學單元 而設計出「機械獸結構設計-以樂高模組為教具」教學活動單元，如圖4。
圖4 機械獸
提供實驗組學生相關模組教具，培養學生利用模組教具建立相關工程概念，有充分使用 有限的材料達到最佳的效果，做出能行走的機械獸。研究教學活動設計估計上課時間為每節
課50分鐘，每週2節課，共計教學5週9節課450分鐘，並視教學情況酌量增減上課時間。參與
12 0.276 0.222 0.249 0.054 刪除 13 0.241 0.143 0.192 0.098 刪除 14/7 0.552 0.278 0.415 0.274 保留 15/8 0.931 0.5 0.7155 0.431 保留 16/9 0.621 0.167 0.394 0.454 保留 17/10 0.793 0.257 0.525 0.536 保留 18/11 0.621 0.167 0.394 0.454 保留 19/12 0.517 0.139 0.328 0.378 保留 20/13 0.31 0.083 0.1965 0.227 保留 21/14 0.828 0.361 0.5945 0.467 保留 22/15 0.448 0.2 0.324 0.248 保留 23/16 0.621 0.194 0.4075 0.427 保留 24/17 0.931 0.583 0.757 0.348 保留 25 0.414 0.389 0.4015 0.025 刪除 26 0.241 0.306 0.2735 -0.065 刪除 27/18 0.724 0.361 0.5425 0.363 保留 28/19 0.621 0.417 0.519 0.204 保留 29/20 0.793 0.278 0.5355 0.515 保留 30/21 0.414 0.194 0.304 0.22 保留 31 0.414 0.278 0.346 0.136 刪除 32/22 0.483 0.139 0.311 0.344 保留 33/23 0.655 0.324 0.4895 0.331 保留
34/24 1 0.583 0.7915 0.417 保留
35/25 0.828 0.216 0.522 0.612 保留 36/26 0.69 0.324 0.507 0.366 保留 37/27 0.448 0.189 0.3185 0.259 保留
38/28 0.828 0.351 0.5895 0.477 保留
表5 最佳化題項與最佳化總分的Pearson 相關 所回收的量表資料輸入電腦以SPSS 20.0 for Windows進行統計分析，並針對本研究之研究問 題進行分析與考驗，茲說明如下:
4.獨立樣本雙因子共變數分析:主要在考驗不同教學方法是否對學生的工程概念學習成效 產生交互影響及單純效果的影響。本研究以工程概念前測分數作為共變量，並輔以效果值
（effect size）來說明研究結果的實際應用價值。
分析接受不同教學方式的高中生在工程概念學習成效之差異情形。研究對象為台北市某 高中二年級 10 個班級的學生，有效樣本為 322 人，分為控制組 164 人，實驗組 158 人。分析 方法採用單因子共變數分析，以教學方式為自變項，高中生在工程概念後測量表總分為依變 項，工程概念前測量表分數為共變數，進行單因子共變數分析，分析結果如下：
(一) 描述性統計
實驗組與控制組前後測得分之平均數和標準差如表 7 所示，代表接受模組教具教學的學 生，其後測平均數的工程概念、工程限制概念、工程最佳化概念及工程預測分析概念皆高於 接受傳統教學的學生，且接受模組教具應用教學的學生，其標準差皆小於接受傳統教學的學 生，表示其離散程度較小，代表實驗組的平均數代表性高。
表 7 實驗組與控制組學生在工程概念量表的平均數與標準差 工程 概 念
的類別
組別 人數
前測 後測
平均數 標準差 平均數 標準差 限制 控制組 164 19.94 7.79 22.71 7.40
實驗組 158 20.63 6.01 23.88 6.49 最佳化 控制組 164 16.44 6.64 19.84 5.98 實驗組 158 17.41 5.94 21.08 5.77 預測分析 控制組 164 16.42 5.64 18.54 6.15 實驗組 158 16.31 5.08 19.87 5.42 量表總分 控制組 164 52.80 16.06 61.09 16.12
實驗組 158 54.41 12.52 64.83 13.46
(二) 模組教具應用對學生的工程概念學習成效之影響 1.迴歸係數同質性考驗
首先對實驗組和控制組之工程概念量表總分進行組內迴歸係數同質性考驗，所得結果如 表 8 所示，其 F 值未達顯著水準(F=0.841，p>.05)，符合組內迴歸係數同質性，故可進行共變 數分析。
表 8 工程概念量表總分與教學方法之迴歸係數同質性檢定摘要表
變異來源 SS df MS F P
迴歸係數同質性 131.576 1 131.576 .841 .360 誤差 49726.714 318 156.373
R 平方 = .309 (調過後的 R 平方 = .302)
2.共變數分析結果
經統計分析結果得知，不同的教學法對高中生在工程概念總分之表現有達到顯著差異
（F=4.147，P<.05），表示模組教具應用與傳統教學對高中生工程概念學習成效有顯著差異，
結果如表 9 所示。實驗處理效果顯著，經實驗處理後，實驗組的學習成就（調整後平均數等 於 64.376）顯著優於控制組（調整後平均數等於 61.534），代表模組教具應用的效果比傳統 教學的效果好，如表 10 所示。
表 9 工程概念量表總分與教學方法之單因子共變數分析結果
來源 SS df MS F P
教學方法 648.206 1 648.206 4.147 .043 誤差 49858.290 319 156.296
R 平方 = .307 (調過後的 R 平方 = .302)
表 10 工程概念量表總分之估計的邊緣平均數
組別 平均數 標準誤差
95% 信賴區間
下界 上界
控制組 61.534a .977 59.612 63.456 實驗組 64.376a .995 62.418 66.335 使用下列值估計出現在模式的共變量: 前測總分 = 53.5921.
(三) 模組教具應用對學生的工程限制概念學習成效之影響 1.迴歸係數同質性考驗
首先對實驗組和控制組之工程限制概念量表進行組內迴歸係數同質性考驗，所得結果如 表 11 所示，其 F 值未達顯著水準(F=0.138，p>.05)，符合組內迴歸係數同質性，故可進行共 變數分析。
表11 工程限制概念量表與教學方法之迴歸係數同質性檢定摘要表
變異來源 SS df MS F P
迴歸係數同質性 5.629 1 5.629 .138 .710 誤差 12962.743 318 40.763
R 平方 = .172 (調過後的 R 平方 = .164)
2.共變數分析結果
經統計分析結果得知，不同的教學法對高中生在工程限制概念之表現未達到顯著差異
（F=1.583，P>.05），表示模組教具應用與傳統教學對高中生工程限制概念學習成效未有顯著 差異，結果如表 12 所示。
表12 工程概限制念量表與教學方法之單因子共變數分析結果
變異來源 SS df MS F P
教學方法 64.346 1 64.346 1.583 .209 誤差 12968.372 319 40.653
R 平方 = .171 (調過後的 R 平方 = .166)
(四) 模組教具應用對學生的工程最佳化概念學習成效之影響 1. 迴歸係數同質性考驗
首先對實驗組和控制組之工程最佳化概念量表進行組內迴歸係數同質性考驗，所得結果 如表 13 所示，其 F 值未達顯著水準(F=.314，p>.05)，符合組內迴歸係數同質性，故可進行共 變數分析。
表13 工程最佳化概念量表與教學方法之迴歸係數同質性檢定摘要表
變異來源 SS df MS F P
迴歸係數同質性 9.405 1 9.405 .314 .576 誤差 9526.351 318 29.957
R 平方 = .148 (調過後的 R 平方 = .140)
2. 共變數分析結果
經統計分析結果得知，不同的教學法對高中生在工程最佳化概念之表現未達到顯著差異
（F=2.197，P>.05），表示模組教具應用與傳統教學對高中生工程最佳化概念學習成效未有顯 著差異，結果如表 14 所示。
表14 工程最佳化概念量表與教學方法之單因子共變數分析結果
變異來源 SS df MS F P
教學方法 65.670 1 65.670 2.197 .139 誤差 9535.756 319 29.893
R 平方 = .147 (調過後的 R 平方 = .142)
(五) 模組教具應用對學生的工程預測分析概念學習成效之影響 1. 迴歸係數同質性考驗
首先對實驗組和控制組之工程預測分析概念量表進行組內迴歸係數同質性考驗，所得結 果如表 15 所示，其 F 值達顯著水準(F=6.047，p<.05)，不符合組內迴歸係數同質性，故不可
首先對實驗組和控制組之工程預測分析概念量表進行組內迴歸係數同質性考驗，所得結 果如表 15 所示，其 F 值達顯著水準(F=6.047，p<.05)，不符合組內迴歸係數同質性，故不可