學生科學解釋分析

爲了深入瞭解學生在課程前後的科學解釋改變情形，本節將透過考驗學生的 開放式問題測驗前後測表現上是否有顯著差異進行分析。

一、全體學生開放式問題測驗前後測科學解釋分析

在進行科學解釋之分析前，先探討說明所包含之要點及各要點評分與學生作 答範例情況。於開放式問題測驗中，科學解釋的部分共包含三個要點：

（一） 說明主張：給分標準從 0-2 分，評分標準及學生作答範例如下。以何謂 板塊構造學說為例。

1. 評分標準為 0 分：當學生未作答或寫出完全錯誤的板塊學說者給予 0 分。

以編號 10416 之學生為例（如圖 4-2.1）：該生只寫出學說名稱，並未能說 明相關主張內容，故給 0 分。

圖 4-2.1 編號 10416 之學生作答情況

2. 評分標準為 1 分：當學生作答中至少寫出 1 個板塊學說相關內容（提及板 塊構造或動力機制），但描述不完整者給予 1 分。以編號 10402 之學生為 例（如圖 4-2.2）：該生有提及板塊學說中之動力機制，但描述不夠完整，

故給 1 分。

圖 4-2.2 編號 10402 之學生作答情況

3. 評分標準為 2 分：當學生作答內容能完整寫出並加以說明板塊學說的內容

（包括板塊構造及動力機制）者給予 2 分。以編號 10431 之學生為例（如 圖 4-2.3）：該生能完整描述學說之內容，故給 2 分。

圖 4-2.3 編號 10431 之學生作答情況

（二） 證據：給分標準從 0-2 分，評分標準及學生作答範例如下。以科學家利 用哪些證據來做為板塊構造學說的依據為例。

1. 評分標準為 0 分：當學生未作答或寫出無法支持板塊學說的證據者給予 0 分。以編號 10421 之學生為例（如圖 4-2.4）：該生寫出一堆地質現象，並 未能提出支持板塊學說的證據，故給 0 分。

圖 4-2.4 編號 10421 之學生作答情況

2. 評分標準為 1 分：當學生作答中至少能寫出 1 項適當的板塊學說證據者給 予 1 分。以編號 10408 之學生為例（如圖 4-2.5）：該生 1 項相關證據—非 洲西岸與南美洲東岸有相同之化石，故給 1 分。

圖 4-2.5 編號 10408 之學生作答情況

3. 評分標準為 2 分：當學生作答中至少能寫出 2 項以上適當的板塊學說證據 者給予 2 分。以編號 10431 之學生為例（如圖 4-2.6）：該生提及之證據包 括-南美洲與非洲海岸線相契合、古氣候證據（煤層分布）、古冰川的分布、

軟流圈之發現等，故給 2 分。

圖 4-2.6 編號 10431 之學生作答情況

（三） 推理解釋：給分標準從 0-2 分，學生評分標準及作答範例如下。以科學 家如何利用這些科學依據來推理解釋板塊運動的過程為例。

1. 評分標準為 0 分：當學生未作答或無法寫出推理解釋過程或寫出聯結錯誤的 板塊學說與其證據的解釋者給予 0 分。以編號 10416 之學生為例（如圖 4-2.7）：

該生寫出如何形成學說之過成，並未能針對題目寫出板塊學說與其證據之推 理解釋過程或寫出聯結錯誤的板塊學說與其證據的解釋，故給 0 分。

圖 4-2.7 編號 10416 之學生作答情況

2. 評分標準為 1 分：當學生的作答中能提出並以符合邏輯的推理解釋說明聯結 板塊學說與其證據，但描述不完整者給予 1 分。以編號 10402 之學生為例（如 圖 4-2.8）：該生雖有進行符合邏輯之推理解釋，但並未完整描述學說與證據 間之關係，故給 1 分。

圖 4-2.8 編號 10402 之學生作答情況

3. 評分標準為 2 分：當學生的作答中完整寫出並以符合邏輯的推理解釋說明聯 結板塊學說與其證據者給予 2 分。以編號 10431 之學生為例（如圖 4-2.9）：

該生能清楚說明每個學說與證據間的關係，故給 2 分。

圖 4-2.9 編號 10431 之學生作答情況

將評分後之分數進行分析，因欲瞭解學生在課程進行前後之科學解釋是否有 顯著改變，故將學生開放式問題測驗中科學解釋部分（第一~三題）之前測與後 測總分進以成對樣本 t 考驗進行分析，臨界值為 0.04；並將其中各向度之得分，

分別以成對樣本 t 考驗進行分析，臨界值為 0.04/3，為 0.013。從表 4-2.1 可知：

全體學生於課程前後，其科學解釋總分有顯著差異，表示本次課程可提升學生科 學解釋之表現；另外，於各向度來看，可發現除了要點一（說明主張）並未有顯 著差異外，另兩要點（證據與推理解釋）皆有顯著差異，表示本課程對於學生在 提出證據與推理解釋上有所幫助（參閱表 4-2.1）。

表 4-2.1 全體學生科學解釋得分 t 檢定

圖 4-2.10 全體學生前後測之綜合科學解釋改變累積人次

再從表 4-2.3 與圖 4-2.11 可發現全體學生有 47 人（58.0％）並未產生層級改 變，其中 34 人為層級 0，剩餘 13 人為層級 1；全體學生有 6 人（7.4％）轉變為 層級 0，均由層級 1 轉變而來；全體學生有 27 人（33.4％）轉變為層級 1，26 人 由層級 0 轉變而來，另 1 人則由層級 2 轉變而來；全體學生有 1 人（1.2％）從 層級 0 轉變為層級 2。

表 4-2.3 全體學生前後測之綜合科學解釋改變人次表 層級 未產生

層級改變

轉變為 層級 0

轉變為 層級 1

轉變為 層級 2

人數 47 6 27 1

占總人數百分比 58.0％ 7.4％ 33.4％ 1.2％

備註：□-表直接轉變為層級 2、○-表轉變為負向的層級 圖 4-2.11 全體學生前後測之綜合科學解釋改變圖

三、本節小結

1. 全體學生之科學解釋總分，在課程進行前後有顯著差異（t＝4.07，p＜0.01），

意即後測科學解釋顯著高於前測科學解釋。

2. 全體學生之科學解釋中的說明主張，在課程進行前後並未達顯著差異（t

＝1.42，p＞0.013），意即後測在說明主張的部分並未顯著高於前測在說明 主張的部分，此結果推測可能原因在於本課程設計中，並無向學生強調何 謂主張，因此學生可能不知道什麼是主張，也就無法進行解釋。亦可能因 測驗為開放式問題，降低學生後測的作答意願，故學生在說明主張的部分 於課程前後測表現無顯著差異。

3. 全體學生之科學解釋中的提出證據，在課程進行前後達顯著差異（t＝4.54，

p＜0.013）；科學解釋中的推理解釋，在課程進行前後達顯著差異（t＝3.72，

p＜0.013），意即後測在尋找證據支持假說和推理解釋等兩要點皆顯著高

於前測，此結果推測可能原因為這乃是課程中不斷反覆要求學生要尋找證 據以說明自己的論點，且要以符合邏輯的方式來說明推理、解釋過程。本

研究結果與吳佳蓮（2006）所做之研究有相似之處，吳佳蓮（2006）之研 究發現在經過探究活動後，解釋的推理過程成長趨勢最為明顯，然而該研 究卻發現尋找證據支持主張的改變為最小，此結果與本研究並不一致，推 測可能原因來自研究對象所屬年段不同，該研究之對象為國小五年級，而 本研究對象為高中一年級，年段較高之學生在選取支持假說所需之相關證 據可能具較好的判斷力。此外，另一可能原因會與課程設計有關，因本課 程乃不斷反覆讓學生尋找證據來進行推論，故學生於此要點之表現會有所 進步，然而其他相關研究也有與本研究類似發現，例如簡錦鳳（2008）發 現國中一年級學生於類似課程進行後，其找出證據的成長最明顯。

4. 全體學生之綜合科學解釋，在課程進行前後達顯著差異，意即後測科學綜 合解釋顯著高於前測科學綜合解釋，此結果推測可能原因為經過本課程之 學習，學生較知道如何形成、解釋結論，故本課程可促使學生綜合科學解 釋進步。