學習成效分析

表四–6 是學生前後測驗分數比較與得分平均值，前後測的試卷總分皆安排 為一百零五分，以得分觀察學生學習狀況，則無論是個體或是整體，每個人的分 數都有提升至少五分，其中更有兩位學生已達到精熟學習的滿分，但仍有五個學 生不及格，顯示這些學生尚存許多光合相關概念待釐清與學習。

將學生的前後測分數用 SPSS 統計軟體的成對樣本 t 檢定方法進行分析，由 表四 - 7 學生前後測驗分數之成對樣本 t 檢定表得知，後測得分的確有顯著提昇 (p=.000<.05)，可以推測學生對回答光合作用的概念問題正確率更高，光合作用 概念有進步，才能不僅使個人成績也讓全班平均分數大幅提升。

表 四–7 學生前後測驗分數之成對樣本 t 檢定表 前 測 後 測

n M SD M SD T df p 得分 28 50.89 17.75 78.21 20.33 -11.23 27 .000 ***

*p < .05, **p < .01, ***p < .001

為確認學生是否能長期存有習得的正確概念，在教學實驗完畢的三週後舉行 第一次延宕測，再於六週後實施第二次延宕測，分別做兩次成對樣本 t 檢定的考 驗，第一次統計檢定的是後測和第一次延宕測的結果，第二次檢定的是第一次和 第二次延宕測的分數，從下表四 – 8 的檢定表可發現兩次考驗皆未達顯著差異 (p=.90>.05；p=.66>.05)，顯示學生的光合作用概念並未因時間流逝而立即遺忘，

正確概念保留時間延長。

表 四–8 後測和第一次延宕測與第一次和第二次延宕測之成對樣本 t 檢定表 後測 第一次延宕測

n M SD M SD t df p 得分 28 78.21 20.33 77.86 19.79 0.13 27 .90

第一次延宕測 第二次延宕測

n M SD M SD t df p 得分 28 77.86 19.78 76.79 19.73 0.45 27 .66

*p < .05, **p < .01, ***p < .001

貳、 質性分析

一、實驗過程

本研究一輪實驗持續四天，每天記錄早中晚三次溶氧量和酸鹼值數據， 研 究者分批找學生輪流量測每個不同情境水瓶的數值，學生都能很用心地在學習操 弄和使用儀器，實驗過程中在量測數據上唯一的問題是溶氧計的等待時間長，需 要維持固定不動的手部姿勢數值才易穩定數值，學生在此方面的訓練和熟練度都 稍嫌不足，所以量測時間遠比研究者自行操作時間長，但只要願意等待，所有的 學生都能正確的操作儀器，記錄的數據在測量以後，立即觀察每瓶升降情況，並 進行例行性口頭問答，多數學生在研究者未提示的情況下就能回答出正確性高的 解釋和說明，讓研究者頗為驚喜。

二、數據分析文本

當數據的紀錄累積到一定量時，研究者發現數據開始出現規律性變化後進行 實驗數據分析課程，在課堂上發給學生當時所有記錄到的溶氧量數據和酸鹼值數 據，指導學生細部觀察每一個水平數據變化的趨勢，並試著用文字紀錄下所觀察 到的情形，以下紀錄部分學生對第一輪實驗數據所分析的文字描述：

學生 A：

第一管的溶氧量下降，因為只呼出二氧化碳。二管有上升，因為水草 作的光合作用比呼吸作用更旺盛。第三管也上升，雖然比第二管多了 小魚，但光合作用還是比較旺盛。四管雖然無光，但也略微上升。五 管下降是因為無光，只有草。六管跟五管差不多，多了小魚，下降速 度最快。七管下降可能是因為裡面有微生物或是沒有封好。

學生 B：

第一管（溶氧量）一直下降，因為小魚只會一直消耗氧氣。第二管（溶 氧量）一直上升，因為植物行光合作用釋放氧氣。第三管（溶氧量）

晚上下降，因為早上植物行光合作用，晚上就行呼吸作用。第四、五、

學生 C：

第一管只有魚，所以氧氣量降低。第二管只有草，排出氧氣的量＞二 氧化碳，所以氧氣量會上升。第三管有魚＋草，氧氣量平均，所以在 80 上下。第四管無燈有魚，所以氧氣量會下降。第五管無燈有草，不 會行光合作用，並一直用掉氧氣，所以氧氣量會下降。第六管有魚有 草，氧氣用掉量較多，所以會下降。第七管是地下水，看起來無生物，

但還是會下降。

學生 D：

第一管因為無水草，就算有光也沒有用。第二管因為有光，就可以行 光合作用，產生氧氣。第三管，因為有水草可以光合作用。第四管，

可能魚死了。第五管因為沒光，就算有草也不能行光合作用。第六管 因為沒光，不但有魚又有草，所以只能行呼吸作用。

學生 E：

第一管溶氧量降低，魚只產生二氧化碳。第二管，水草讓氧氣直直上 升。第三管草與魚產生的氣體平衡。第四管魚產生二氧化碳。第五管 草沒行光合作用。第六管水草與魚都產生二氧化碳。

學生 F：

第一管氧氣量下降。第二管氧氣量上升。第三管氧氣量上升。第四管 氧氣量上升。第五、六、七氧氣量下降。

二十八位學生中有九位可以在分析完數字升降以後，結合該水瓶的生物進行 的光合作用或呼吸作用現象做較為正確的分析說明(如：學生 A 到學生 E)，有一 位同學選擇將重點放在溶氧量會隨著水溫的改變而變化，來解釋水瓶中雖然沒有 光合作用卻有略微上升溶氧量的情境，另外的十八位學生也能單獨分析出每瓶情 境溶氧量和酸鹼度變化的情形，卻沒有以文字呈現連結和光合和呼吸作用的關係 (如：學生 F)，完成此課程以後，研究者另外逐一將學生找來口頭問答數據上升 和下降原因時，有十三位學生能以口頭描述正確原因，另有五位學生需要研究者 額外提供和追溯光合作用和呼吸作用的概念與產物以後，在學習有鷹架的搭設 下，才能較為順利地完成問答。

三、同儕互動和師生互動

研究者在本研究中的角色為實驗指導者和研究觀察者，實驗之前的說明和首 次操作儀器示範皆由研究者擔任，待確認首批的兩位學習者熟練測量與記錄後，

便將指導儀器操作工作下放給此二位學生，自己從旁觀察實驗的進行，必要時再 介入並提示，學生在觀察以後也常會有自然而然想找老師描述自己觀察到的情景 的現象，不需要特別下命令句。

期間的同儕互動頗為有趣，研究者放給學生去指導學生以後，在非老師親自 指導的情境，學生的學習並沒有因此而懈怠或出現應付感，仍舊很仔細地傾聽同 學的指導語，學生在操作的過程中心態都顯得相當謹慎且小心，在紀錄上也從不 敷衍苟且，實驗的精神十分令人欣賞。實驗教學以後研究者對此現象的分析有 三，一是實驗的新鮮感，學生在輪到可以親自操作時會有真正參與實驗過程的感 覺，促使學生更用心；二是每次參與實驗的人數的少量特性，每次實驗過程的教 學幾乎皆是一對一指導，學生很難在此情狀中還不用心，相對學生也覺得自己做 的事情有其獨特性；三可能是因為研究者即老師就在身邊監督，讓學生馬虎不 得；但綜合觀察的結果，學生的實驗操作的過程和行為是積極進取的，同儕間的 討論和互動很多，操作教學儀器的學生甚至會主動替老師詢問同學數值升降的原 因，也連帶刺激同儕間的互動頻率和思考。

參、 反省與回饋

一、實驗教學的省思

自然科學的迷人之處在於學習者或多或少都能從學習的科學知識中，親自設 計操作實驗來驗證課堂所學，並連結驗證習得知識的正確性與再現性，透過實驗 的過程也更能感覺到研究科學的樂趣所在與辛苦之處。本次教學實驗的主要設計 構想來自研究者事前的規劃，但在為期八天的兩輪實驗中也出現一些突發事件需 要處理和因應，如實驗水瓶的母魚生出數隻小魚或其中一個水瓶的溶氧量在實驗 中期已非常低等現象，而當下面臨的問題則就多由研究者和學生共同討論決定，

雖然並非研究者事先考慮到之可能情狀，但對學生而言突發事件對教學實驗課程 還是有額外的連結與學習，且也幫助研究者列入未來需要考量的情狀。

另外，此次研究的天數稍微過長，由實驗數據觀察來看，其實做兩天到三天 便可看出溶氧和酸鹼值變化，若下回再嘗試做此實驗時，可減低天數，降低實驗 用魚的死亡率。

二、數據分析課的指導

在數據分析回饋的課程中，研究者的用意是希望學生透過自己觀察數字，發 現上升和下降的現象以後，能嘗試運用概念合理的說明數字與自然科學所學的關 聯以及親自檢驗大家一起做出的實驗準度，但在回饋單上的反應卻出現兩極化現 象，能運用文字詳盡說明的人只占三分之一，多數學生的數據分析課只進展到看 出數據的上升和下降，或至多分單獨說明水中氧氣量的變化和水質偏酸性或偏鹼 性的獨立討論，未進一步連結光合作用。

為解決此現象，研究者採事後詢問學生方式解決，但若能在數據回饋單上提 供更多引導思考和詢問為什麼的指導文字，再配合課堂反覆強調書寫說明原因和 背後的代謝作用概念的話，相信學生可以回答得更好。

三、延宕測結果發現學生存有正確概念的時間加長

從量化的觀點觀察，學生進行完教學實驗以後，檢視他們的後測得分與依序 在三週和六週後所實施的延宕測成績，並用統計軟體考驗都未達顯著性，表示學 生對於曾習得的光合作用概念持續保留，並無隨著時間流逝而消失淡忘，此情狀 正是研究者最希望學生能從教學實驗中所獲取的，也印證透過親自操作和觀察能 讓學生深刻化所習得知識，比單純記憶和背誦的效果為佳。

四、實驗教學的額外觀察與收穫

本實驗教學的器材使用到活體的孔雀魚和水草進行實驗，研究者發現學生對 於生物活動參與興趣很高，當中學生還發現實驗用孔雀魚會因為所處環境資源不 足而實驗期間死亡現象，學生對此狀況驚訝難過之餘也願意主動處理小魚屍體，

本實驗教學的器材使用到活體的孔雀魚和水草進行實驗，研究者發現學生對 於生物活動參與興趣很高，當中學生還發現實驗用孔雀魚會因為所處環境資源不 足而實驗期間死亡現象，學生對此狀況驚訝難過之餘也願意主動處理小魚屍體，