實驗組與對照組在科學知識論觀點的差異分析

壹、 科學知識論信念量表與科學觀點問卷的量化分析

本研究中所使用的「科學知識論信念量表」，將科學知識論觀點分為「科學知識的 來源」（source）、「科學知識的確定性」（certainty）、「科學知識的發展」（development）、

「科學知識的驗證」（justification）等四個向度，而實驗組與對照組在四個向度的前後測 成績差異情況如表 12所示。雖然實驗組與對照組的前後測成績差異都未達統計上顯著 水準，但是由表中的各向度平均值仍顯示實驗組在「科學知識的發展」、「科學知識的驗 證」等向度上，相較於對照組有較大幅度的趨向建構主義觀點的改變，而且在前後測的 每個向度的平均值，實驗組也皆高於對照組。另外以兩組分別以各向度的前測分數為共 變量，作ANCOVA的分析後，其結果如表 13 所示。雖然由表中的數據顯示，兩組在科 學知識論信念量表四個向度的後測分數差異均未達到統計上顯著水準，但是在「科學知 識的確定性」向度之顯著性（p值 0.06）已經接近統計上顯著水準，可能顯示實驗組在 此一向度的觀點相較對照組有偏向建構主義的趨勢。

另外本研究中所用的「科學觀點問卷」，將科學知識論觀點區分為五個向度，分別 為：（一）科學社群協商（the role of Social Negotiation）、（二）科學的創造發明本質

（Invented and Creative nature of science）、（三）觀察蘊含理論（the Theory-Laden exploration）、（四）文化影響（the Cultural impacts）、（五）科學知識的變易性和暫時性

（the Changing and Tentative feature of science knowledge）等五個向度，而實驗組與對照 組在五個向度的前後測成績差異情況如表 14所示。由表中的數據顯示，實驗組在五個 向度的前後測成績差異都未達統計上顯著水準，而對照組卻在「觀察蘊含理論」此一向 度的前後測成績差異達到統計上顯著水準，所呈現的數據顯示對照組在歷經一般的教學 活動之後，能夠較為支持「觀察蘊含理論」的看法，但是該向度的前測平均值與後測平 均值皆遠低於實驗組，而且以前測平均值為共變數，作ANCOVA分析後，結果仍未達到 統計上顯著水準。另外以兩組分別以各向度的前測分數為共變量，作ANCOVA的分析 後，其結果如表 15所示。雖然由表中的數據顯示，兩組在科學觀點問卷五個向度的後 測分數差異均未達到統計上顯著水準，但是在「科學知識的變易性和暫時性」向度之顯 著性（p值 0.08）已經接近統計上顯著水準，可能顯示實驗組在此一向度的觀點相較對 照組有偏向建構主義的趨勢。

表 12 實驗組與對照組在「科學知識論信念量表」四個向度的前後測成績比較表 來源 3.35（0.59） 3.52（0.68） -0.89(n.s.) 3.22（0.60） 3.43（0.81） -1.05(n.s.) 確定性 3.67（0.80） 3.80（0.87） -0.56(n.s.) 3.46（0.69） 3.43（0.80） 0.12(n.s.) 發展 3.76（0.57） 4.00（0.65） -1.98(n.s.) 3.73（0.46） 3.86（0.68） -0.91(n.s.) 驗證 3.81（0.63） 4.06（0.53） -1.95(n.s.) 3.74（0.49） 3.74（0.86） 0.03(n.s.)

表 13 實驗組與對照組在「科學知識論信念量表」四個向度的共變量分析摘要表

變異數分析 向度 組別 前測平

均數

前測標 準差

後測平 均數

後測標

準差 個數

變異來源 離均差平方和 自由度 均方

和 F 值 全體 3.77 0.56 3.90 0.72 61 組內（誤差） 28.654 58 0.494

表 14 實驗組與對照組在「科學觀點問卷」五個向度的前後測成績比較表

實驗組（31 人） 對照組（30 人）

前測 平均值（標準差）

後測

平均值（標準差） t 值 前測

平均值（標準差）

後測

平均值（標準差） t 值 科學的創造發明

本質 4.61（0.76） 4.78（0.68） -1.23 4.28（0.56） 4.41（0.90） -0.91 觀察蘊含理論 4.61（0.68） 4.80（0.59） -1.70 4.26（0.60） 4.49（0.72） -2.29*

科學知識的變易

性和暫時性 4.60（0.77） 4.83（0.72） -1.67 4.19（0.68） 4.29（0.84） -0.79 科學社群協商 4.29（0.65） 4.41（0.59） -0.81 4.03（0.67） 4.23（0.68） -1.46 文化影響 4.72（0.73） 4.96（0.70） -1.58 4.30（0.79） 4.46（0.88） -0.96

*p＜0.05

表 15 實驗組與對照組在「科學觀點問卷」五個向度的共變量分析摘要表

贰、 「科學知識論觀點情境式問卷」的量化分析

為了進一步了解兩組學生科學知識論觀點的改變情形，因此將實驗組與對照組的每 位學生在科學知識論觀點情境式問卷每題的回答類型先分類為「不知道」、「實證主義觀 點」、「混合觀點」及「建構主義觀點」，再比較其前後測回答類型改變情形再區分為「不 改變」、「部分改變」、「大幅改變」等三大類型，而在「不改變」的項目裡，則區分為「維 持偏向實證主義觀點」、「維持偏向建構主義觀點」、「維持兩者混合觀點」及「維持不知 道」等四個子分類；在「部分改變」的項目裡，則依改變的方向區分出「從實證轉向混 合」、「從混合轉向建構」、「從建構轉向混合」、「從實證轉向不知」、「從不知轉向實證」

等五個子分類；在「大幅改變」的項目裡，則區分出「從實證躍向建構」、「從建構躍向 實證」、「從不知躍向混合」、「從建構躍向不知」、「從混合躍向不知」、「從不知躍向建構」

等六個子分類。這種子分類的方式主要是將學生的科學知識論觀點發展歷程視為一種會 經歷「不知」、「實證」、「混合」及「建構」等階段。如果學生的科學知識論觀點改變是 沒有出現過渡階段而直接由某一端跳躍至另一端觀點，則可以合理的推論其科學知識論 觀點的改變程度是相對的比較大的，因此這類改變情形就成為「大幅改變」項目裡的子 分類項目。而「不知道」或「沒有表達」則視為一種科學知識論觀點未能成形的階段，

一旦直接改變為混合觀點或建構主義觀點，則可以合理的推論其科學知識論觀點的改變 程度是相對的比較大的，因此這類改變情形也就歸類於「大幅改變」的項目裡。

實驗組與對照組在八個小題的前後測回答改變情形，如表 20和表 21所示。從不改 變的部分可以發現，在第四、第五之一、第五之二、第九之二等四題裡，實驗組不改變 的比例遠大於對照組，同時維持偏向建構主義觀點的比例也是實驗組大於對照組。而在 第六題的改變情形，雖然實驗組不改變的比例小於對照組，同時維持偏向建構主義觀點 的比例仍然是實驗組大於對照組。因此可以在大部分的題目裡顯示，若學生原先持有偏

向建構主義的科學知識論觀點，在經歷結合兩種教學活動後，學生的科學知識論觀點會 獲得鞏固與強化。至於在觀點發生改變的部分，為了瞭解其改變情形，因此將學生的四 種科學知識論觀點分類：「不知道」、「實證主義觀點」、「混合觀點」及「建構主義觀點」，

依序編碼為0、1、2、3。再以各題的前測編碼數字為共變量，探討組別是否影響各題後 測編碼數字產生差異情形，結果如表 18和表 19所示。

表 16 兩組在情境式問卷第四題到第六題呈現的回答類型改變情況分析表

題號 4 5-1 5-2 6

組別 實驗組 對照組 實驗組 對照組 實驗組 對照組 實驗組 對照組 不改變 17(55%) 11(37%) 24(77%) 13(43%) 21(68%) 14(47%) 10(32%) 18(60%)

維持建構 14(45%) 5(17%) 24(77%) 11(37%) 21(68%) 10(33%) 8(26%) 2(7%) 維持實證 3(10%) 5(17%) 0(0%) 0(0%) 0(0%) 3(10%) 0(0%) 0(0%) 維持混合 0(0%) 0(0%) 0(0%) 0(0%) 0(0%) 0(0%) 0(0%) 0(0%) 維持不知 0(0%) 1(3%) 0(0%) 2(7%) 0(0%) 1(3%) 2(6%) 16(53%) 部分改變 2(6%) 5(17%) 4(13%) 5(17%) 2(6%) 1(3%) 2(6%) 1(3%)

從實證轉向混合 0(0%) 1(3%) 1(3%) 1(3%) 1(3%) 0(0%) 0(0%) 0(0%) 從混合轉向建構 1(3%) 1(3%) 1(3%) 0(0%) 0(0%) 0(0%) 0(0%) 0(0%) 從建構轉向混合 1(3%) 1(3%) 2(6%) 4(13%) 1(3%) 0(0%) 0(0%) 0(0%) 從實證轉向不知 0(0%) 1(3%) 0(0%) 0(0%) 0(0%) 0(0%) 1(3%) 0(0%) 從不知轉向實證 0(0%) 1(3%) 0(0%) 0(0%) 0(0%) 1(3%) 1(3%) 1(3%) 大幅改變 12(39%) 14(47%) 3(10%) 12(40%) 8(26%) 15(50%) 19(61%) 11(37%)

從實證躍向建構 8(26%) 6(20%) 2(6%) 8(27%) 6(19%) 3(10%) 4(13%) 0(0%) 從建構躍向實證 4(13%) 5(17%) 1(3%) 1(3%) 2(6%) 7(23%) 1(3%) 0(0%) 從不知躍向建構 0(0%) 3(10%) 0(0%) 3(10%) 0(0%) 4(13%) 14(45%) 11(37%) 從建構躍向不知 0(0%) 0(0%) 0(0%) 0(0%) 0(0%) 1(3%) 0(0%) 0(0%) 總計 31(100%) 30(100%) 31(100%) 30(100%) 31(100%) 30(100%) 31(100%) 30(100%)

表 17 兩組在情境式問卷第七題到第九之二題呈現的回答類型改變情況分析表

題號 7 8 9-1 9-2

組別 實驗組 對照組 實驗組 對照組 實驗組 對照組 實驗組 對照組

不改變 23(74%) 14(47%) 9(29%) 11(37%) 16(52%) 16(53%) 19(61%) 15(50%) 維持建構 19(61%) 9(30%) 1(3%) 0(0%) 8(26%) 3(10%) 9(29%) 2(7%) 維持實證 4(13%) 3(10%) 6(19%) 5(17%) 2(6%) 1(3%) 4(13%) 1(3%) 維持混合 0(0%) 0(0%) 0(0%) 0(0%) 0(0%) 0(0%) 0(0%) 0(0%) 維持不知 0(0%) 2(7%) 2(6%) 6(20%) 6(19%) 12(40%) 6(19%) 12(40%) 部分改變 0(0%) 6(20%) 9(29%) 9(30%) 3(10%) 7(23%) 2(6%) 8(27%)

從實證轉向混合 0(0%) 0(0%) 0(0%) 1(3%) 0(0%) 1(3%) 0(0%) 1(3%) 從混合轉向建構 0(0%) 2(7%) 0(0%) 0(0%) 0(0%) 0(0%) 0(0%) 0(0%) 從建構轉向混合 0(0%) 0(0%) 0(0%) 1(3%) 0(0%) 0(0%) 0(0%) 0(0%) 從實證轉向不知 0(0%) 1(3%) 3(10%) 1(3%) 1(3%) 1(3%) 1(3%) 1(3%) 從不知轉向實證 0(0%) 2(7%) 6(19%) 6(20%) 2(6%) 5(17%) 1(3%) 6(20%) 大幅改變 8(26%) 10(33%) 13(42%) 10(33%) 12(39%) 7(23%) 10(32%) 7(23%)

從實證躍向建構 5(16%) 6(20%) 7(23%) 5(17%) 8(26%) 0(0%) 4(13%) 0(0%) 從建構躍向實證 2(6%) 0(0%) 0(0%) 0(0%) 0(0%) 1(3%) 1(3%) 1(3%) 從不知躍向建構 1(3%) 2(7%) 4(13%) 2(7%) 4(13%) 6(20%) 5(16%) 6(20%) 從不知躍向混合 0(0%) 1(3%) 0(0%) 0(0%) 0(0%) 0(0%) 0(0%) 0(0%) 從混合躍向不知 0(0%) 1(3%) 0(0%) 0(0%) 0(0%) 0(0%) 0(0%) 0(0%) 從建構躍向不知 0(0%) 1(3%) 2(6%) 3(10%) 0(0%) 0(0%) 0(0%) 0(0%) 總計 31(100%) 30(100%) 31(100%) 30(100%) 31(100%) 30(100%) 31(100%) 30(100%)

表 18 兩組在「情境式科學知識論觀點問卷」四題的共變量分析摘要表

變異數分析 題

號

組別 前測平 均數

前測標 準差

後測平 均數

後測標 準差

個數

變異來源 離均差平方和 自由度 均方和 F 值

實驗組 2.26 0.96 2.52 0.85 31 共變量（前測） 0.052 1 0.0052 0.054 對照組 1.60 1.16 2.00 1.08 30 組間 3.44 1 3.44 3.58(n.s.) 4

全體 1.93 1.11 2.26 1.00 61 組內（誤差） 55.69 58 0.96

實驗組 2.77 0.62 2.84 0.45 31 共變量（前測） 0.769 1 0.769 1.67 對照組 1.90 1.24 2.57 0.86 30 組間 0.364 1 0.364 0.79(n.s.) 5-1

全體 2.34 1.06 2.70 0.69 61 組內（誤差） 26.79 58 0.462

實驗組 2.55 0.85 2.81 0.54 31 共變量（前測） 0.042 1 0.042 0.054 對照組 2.00 1.29 2.07 1.11 30 組間 8.12 1 8.12 10.54**

5-2

全體 2.28 1.11 2.44 0.94 61 組內（誤差） 44.66 58 0.77

實驗組 1.13 1.36 2.58 0.99 31 共變量（前測） 2.22 1 7.80 1.40 對照組 0.20 0.76 1.33 1.49 30 組間 15.17 1 0.65 9.56**

6

全體 0.67 1.19 1.97 1.40 61 組內（誤差） 91.99 58 0.95

**<0.01

表 19 兩組在「情境式科學知識論觀點問卷」四題的共變量分析摘要表

變異數分析 題

號

組別 前測平 均數

前測標 準差

後測平 均數

後測標 準差

個

數 變異來源 離均差平方和 自由度 均方和 F 值

實驗組 2.32 1.01 2.61 0.80 31 共變量（前測） 7.80 1 7.80 8.22 對照組 1.53 1.20 2.13 1.22 30 組間 0.65 1 0.65 0.69(n.s.) 7

全體 1.93 1.17 2.38 1.05 61 組內（誤差） 55.02 58 0.94 實驗組 0.81 0.87 1.55 1.23 31 共變量（前測） 0.24 1 0.24 0.16 對照組 0.80 1.00 1.20 1.16 30 組間 1.86 1 1.86 1.28(n.s.) 8

全體 0.80 0.93 1.38 1.20 61 組內（誤差） 84.24 58 1.45 實驗組 1.13 1.20 2.06 1.31 31 共變量（前測） 22.14 1 22.14 16.35 對照組 0.50 1.04 1.20 1.30 30 組間 3.86 1 3.86 2.85(n.s.) 9-1

全體 0.82 1.16 1.64 1.37 61 組內（誤差） 78.53 58 1.354 實驗組 1.26 1.29 1.94 1.31 31 共變量（前測） 16.23 1 16.23 11.60 對照組 0.40 0.93 1.13 1.25 30 組間 2.16 1 2.16 1.54(n.s.) 9-2

全體 0.84 1.20 1.54 1.34 61 組內（誤差） 81.11 58 1.40

在表18 和表 19 裡可以發現兩組的學生在第五之二題和第六題出現統計上的顯著差 異，在第五之二題的回答若是被判定為偏向實證主義觀點者，主要是其回答裡反映出受 試者認為科學知識是固定不變的，能表徵真實世界，而回答被判定為偏向建構主義者，

是其回答裡反映了科學知識是透過科學社群共同討論辯證而來的，並透過不斷的修正才 能合理的解釋自然現象，也為自然世界提供了暫時性的解釋。因此，本題可以說是對應 了科學知識論觀點裡的「科學社群協商」、「科學知識的變易性與暫時性」、「科學知識的 發展」與「科學知識的確定性」等幾個向度，也代表實驗組在科學知識論觀點裡的這些 向度，相較於對照組明顯的朝向建構主義方向發生改變。

另外在第六題，題目提供了「面對相同的證據，科學家們仍會對相同的問題產生不 同的看法」之情境，在第六題的回答若是被判定為偏向實證主義觀點者，主要是其回答 裡重複引述了題目裡的兩難情況，而無法對為何面對相同的證據時科學家們仍有不同意 見的背後原因，而回答被判定為偏向建構主義者，是其回答裡反映了每個科學家會因為 受到即有科學理論的影響而有各別的立場與角度，因而產生不同的意見與看法。因此，

本題也呼應了科學知識論觀點裡的「科學社群協商」、「科學知識的發展」與「觀察蘊含

本題也呼應了科學知識論觀點裡的「科學社群協商」、「科學知識的發展」與「觀察蘊含