本節探討開放式和結構式探究教學對學生在科學學習成就上的 學習與保留的情形。在十週的實驗教學後比較實驗組與對照組的學習 成就差異。學生學習成就的差異是以學生在單元學習成就測驗所得的 前測分數為共變項，對學生的後測分數進行共變數分析。在學生的知 識保留上則是以後測分數為共變項，對學生的延宕測驗分數進行共變 數分析。研究結果與討論如下：
一、兩組學生的單元學習成就測驗分數之平均數與標準差
分析實驗組與對照組兩組學生在學習成就測驗上的前測、後測及 延宕測驗的得分情形如表4-1-1。發現學生在學習效果上，兩組學生 都是後測成績較前測為高，顯示不同型態的探究教學對於學生在知識
概念的學習上是有效的。此外，可以發現學生的延宕測驗與後測成績 幾乎沒有差別，學生在學習成就上的保留效果上是很好的。
表4-1-1 兩組學生在單元學習成就測驗上的得分情形
項目 組別 Ｎ
學習成就測驗
M SD
前測
對照組 54 10.83 2.15
實驗組 52 10.96 1.83
後測
對照組 54 16.46 3.06
實驗組 52 16.04 2.96
後測調整後
對照組 54 16.47
實驗組 52 16.03
延宕測
對照組 54 17.09 2.60
實驗組 52 16.69 2.72
延宕測調整後
對照組 54 16.97
實驗組 52 16.82
註：滿分為20 分
二、實驗組與對照組課程前後學習成就的改變情形與保留情況
探討實驗組和對照組的學習成就改變與保留情形，是以前測、後 測及延宕測三次成績進行相依樣本單因子變異數的重複量數分析。實 驗組的Mauchly 檢定值為.61，轉換後的卡方值為 6.22 (df = 2, p = .29
>.05)，未達顯著水準，因此未違反變異數分析之球型假定，無需進行 校正。表4-1-2 顯示開放式探究教學效果的
Ｆ
值為136.67，p< .001，達顯著水準，表示對照組學生的前、後及延宕測有顯著的不同。進行 事後比較發現後測和延宕測皆優於前測，因此，開放式探究教學有益 於學生學習及保留知識概念。ηp2 為 0.73，為大效果量，表示開放式 探究教學的介入對於學生的學習成就及學習保留上有很大的影響。
對照組 Mauchly 檢定值為.96，轉換後的卡方值為 2.28 (df = 2, p
= .319 >.05)，未達顯著水準，因此未違反變異數分析之球型假定，無 需進行校正。表 4-1-3 顯示結構式探究教學效果的
Ｆ
值為 135.77，p< .001，達顯著水準，因此對照組學生的前、後及延宕測有顯著的不 同。進行事後比較可以看出後測和延宕測皆優於前測，因此，以結構 式探究教學對於學生知識概念的學習與保留也是有效的。其 ηp2 為 0.72，為大效果量，因此，結構式探究教學的介入對於學生的學習成 就及學習保留上有很大的影響。
表4-1-2 實驗組探究教學前、後單元學習成就變化的情形
三、實驗組與對照組在單元學習成就的共變數分析
結構式與開放式兩組學生的迴歸係數同質性考驗結果顯示兩組 的迴歸係數未達顯著水準(F = 0.15, p = .703 > .05)，表示符合共變數 分析的基本假設並未違反組內回歸係數同質性的基本假設，因此進一 步進行共變數分析。兩組學生的共變數分析的結果如表4-1-4。結果 顯示兩組學生在後測成績上並無顯著差異(F = 0.58, p = .448 > .05)。
表4-1-4 兩組學生單元學習成就後測成績的共變數分析
Source SS df MS F ηp2
前測 10.89 1 10.89 1.21 0.01 組間 5.25 1 5.25 0.58 0.01 誤差 930.46 103 9.03
在知識保留上，經過學習兩個月後進行延宕測驗。由共變數分析 的結果如表 4-1-5。結果顯示兩組學生在延宕測驗的成績上並無顯著 差異(F = 0.65, p = .421 > .05)。
表4-1-5 兩組學生單元學習成就測驗的延宕測共變數分析
Source SS df MS F ηp2
前測 7.61 1 7.61 1.08 0.01 組間 4.62 1 4.62 0.65 0.01 誤差 728.01 103 7.07
四、小結
從本節的研究結果可以發現實驗組與對照組在教學前後的學習
成就有顯著的提升，且保留效果也很好。比較實驗組與對照組的學習 成就與保留效果上也沒有差異的，因此本研究的開放式與結構式探究 教學對學生的知識概念學習與保留上是有一樣的效果。
在本研究中實驗組與對照組探究學習所進行的課程教材內容是 相同的。但實驗組學生要大概念的核心問題情境下，使用鷹架形成自 己的實驗問題並自主的進行探究，而對照組則依循老師設計的步驟進 行探究。雖然Kirschner, Sweller 與 Clark (2006)的研究中指出，開放 式探究對於尚未將科學思考內化的學生而言，其學習會因為認知負荷 上較大而在學習過程以較無效能的方式進行學習。但從本研究結果可 以發現開放式實驗探究的實驗組與對照組結構式探究學習的單元學 習成就並沒有差異。推測原因是因為 Kirschner 等人的研究中的開放 式探究是指學生沒有經過協助而僅由學生自己的想法去做嘗試與試 誤的學習。而在本研究中老師是提供寫作鷹架以協助學生進行開放式 探究，Arnold, Kremer 與 Mayer (2014)認為在開放式的探究中，學生 可以經由鷹架的協助而進行有效的學習，因此，本研究所設計的學習 鷹架是能有效的協助學生進行開放式探究學習。
Fang 等人(2016)認為在結構式探究中學生能專注於特定的學習 內容，因此學生能對於課程的知識概念理解得較透徹，且能統整所學 的知識概念。在知識概念建構上以結構式探是有效的教學模式(Zion
& Mendelovici, 2012)，而研究發現學生透過本研究的開放式探究教學 模式所建構出科學知識概念，也能有相同的學習與保留效果。所以，
本研究的開放式探究教學模式可以協助學生建構良好的知識概念。