第五章 教學實驗
第五節 實驗結果分析
本教學實驗之資料分析分為兩大部分，一為學習成就分析，另一則為學習滿 意度分析，茲說明如下。
一、學習成就分析
對於學生學習成效的分析可分為兩部分，一為比較實驗組與對照組學生在各 自完成學習活動後，其 GIS 能力是否與學習前不同；二則是比較兩組學生在學 習成就上的差異。茲分述如下。
(一)、兩組學生在學習活動前後的 GIS 能力差異
此部分即為考驗兩組學生在前後測的成績是否有顯著不同。在考驗前，需考 慮原始資料的分布情形，因此需對前後測的成績進行常態檢定與變異數同質性檢 定。兩者皆符合則以成對樣本 t 檢定進行考驗，但若不通過上述任一項檢定則使 用 Wilcoxon 符號等級檢定(Wilcoxon signed ranks test)。
實驗組與對照組認知與技能成績之 Shapiro-Wilk 常態檢定結果如表 5-11 與表 5-12 所示，其得分分布皆未達成常態分布，故採用 Wilcoxon 符號等級 檢定。
表 5-11 實驗組前後測成績常態性檢定 Shapiro-Wilk
統計量 自由度 顯著性
前測認知題成績 .961 107 .003
前測技能題成績 .909 107 .000
後測認知題成績 .963 107 .005
後測技能題成績 .940 107 .000
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表 5-12 對照組前後測成績常態性檢定 Shapiro-Wilk
統計量 自由度 顯著性
前測認知題成績 .968 112 .009
前測技能題成績 .928 112 .000
後測認知題成績 .959 112 .002
後測技能題成績 .910 112 .000
檢定結果如表5-13與表5-14所示，在認知成績上，實驗組與對照組的後測平 均數皆高於前測平均數，其中實驗組進步1.81分，對照組則進步1.53分。透過 Wilcoxon符號等級檢定結果，實驗組與對照組皆達顯著水準（p<.05），表示實驗 組學生在經過系統教學，而對照組在進行自學後，GIS整體的認知程度皆較先前 進步；在技能成績上，實驗組與對照組的後測平均數皆高於前測平均數，其中實 驗組進步1.44分，對照組則進步0.4分。透過Wilcoxon符號等級檢定結果，實驗組 與對照組皆達顯著水準（p<.05），表示實驗組學生在經過系統教學，而對照組在 進行自學後，GIS整體的技能程度皆較先前進步。
表 5-13 實驗組前後測成績 Wilcoxon 符號等級檢定(N=107)
平均 標準差 Z值 p值
前測認知成績 14.36 2.463
-4.959 .000 後測認知成績 16.17 2.178
前測技能成績 1.92 1.011
-7.057 .000 後測技能成績 3.36 1.312
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遂以獨立樣本之單因子共變數分析（Analysis of Covariance, ANCOVA）進行考驗，
此項分析除了需符合變異數分析應有的常態性與變異數同質性假定以外，且需具 備組內迴歸係數同質性(Homogeneity of within-class regression coefficient）的條件 (余民寧，民100)，故分析的步驟為：
1. 常態性檢定：
分別對實驗組與對照組的前後測成績進行常態性分佈的檢定，檢驗兩組受試 者之成績是否達常態的標準。Stevens (2009）認為未達常態分佈時僅對Type I error 有影響，而即使是非常歪斜的分佈，也僅使Type I error高估為.055 或.06。故若
Field(2013)認為雖然 Levene 檢定是最常用來檢定變異數是否具同質性的方式，
但在 ANCOVA 的實際應用上，變異數比(Variance ratio)往往是更適合的方式，可
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4. 共變數分析：
此階段以前測成績作為共變項，組別作為自變項，後測成績作為依變項進行 共變數分析，以檢定兩組在完成學習活動後的成績是否達到顯著差異。
在認知層面成績的考驗上，組別變項之F值為4.214，p=.04，達.04顯著水準，
兩者之間具有顯著差異，由實驗組之後測調整平均數(M=16.127)高於對照組之後 測調整平均數(M=15.423)來看，表示有經過系統教學的學生比未經過系統教學的 學生較能提升GIS認知程度。
表 5-19 認知層面前後測成績共變數分析摘要表
依變數：後測認知成績
來源 型 III 平方和 自由度 平均平方和 F檢定 顯著性 校正後模型 67.705a 2 33.853 5.309 .006
截距 1277.907 1 1277.907 200.395 .000 組別 26.875 1 26.875 4.214 .040 前測認知 34.045 1 34.045 5.339 .022
誤差 1377.418 216 6.377 總和 55889.000 219
校正後的總數 1445.123 218
a. R平方 = .047 (調整過後的R平方= .038)
在技能層面成績的考驗上，組別變項之 F 值為 13.587，p=.000，達.04 顯著 水準，兩者之間具有顯著差異，而實驗組之後測調整平均數(M=3.39)高於對照組 之後測調整平均數(M=2.75)，表示有經過系統教學的學生比未經過系統教學的學 生較能提升 GIS 技能程度。
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表 5-20 技能層面前後測成績共變數分析摘要表
依變數：後測技能成績
來源 型 III 平方和 自由度 平均平方和 F檢定 顯著性 校正後模型 22.838a 2 11.419 7.267 .001
截距 349.244 1 349.244 222.271 .000 組別 21.348 1 21.348 13.587 .000 前測技能 4.534 1 4.534 2.885 .091
誤差 339.391 216 1.571 總和 2412.000 219
校正後的總數 362.228 218
a. R平方= .063 (調整過後的R平方= .054)
二、學習滿意度分析
實驗組學生在完成後測後填寫系統滿意度問卷，總計113名實驗組學生中共 有100名學生填寫，問卷回收率約88%。其填答內容除了學生基本資料以外，共 有七項五等第量表問題，其問題與填答狀況如表5-21所示。分析內容除了各題之 敘述統計資料外，並對第1題與第4題，以及第2題與第5題之填答狀況進行 Wilcoxon符號等級檢定，以檢定學生是否認為系統的GIS功能較市面上一般之電 子地圖容易操作，以及是否較符合課本中GIS單元的內容。
由於問卷中的問項僅針對系統的整體滿意度詢問，對於學生作答時的認知歷 程則無從得知，因此在完成問卷結果初步分析後，研究者在完成問卷結果初步分 析後，挑選位於北部地區實驗班級之5位男性同學，與5位女性同學，共10位進行 焦點團體訪談，以便對於學生的看法有更深入的了解。
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合」與「非常符合」選項之值各設定為 1、2、3、4 與 5，透過 Wilcoxon 符號等 級檢定來看，正等級的的等級平均數較高(表 5-22)，代表表 5-22 中的註解 b 成 立，然而檢視其檢定量，p=.000(表 5-23)，已達.05 顯著水準，這表示系統內建 GIS 比一般電子地圖更符合課本中 GIS 單元所描述的內容。
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我覺得系統裡的 GIS 比較像課本裡面所寫的，像環域分析啊，我們在電子地圖裡 面根本找不到。(S3)
疊圖分析看起來很清楚….因為它左邊就可以看到每一個圖層，我只要點它，就 可以決定要不要打開它，所以要怎樣疊在一起也很容易。(S8)
我覺得啊，像我們平常在用的 Google (Maps)，雖然在日常生活中很好用，但是 跟課本講的都不同，像剛剛 XXX(同學)講的疊圖分析，Google (Maps)看起來很炫，
可以切換不同的圖層，甚至可以將地圖跟照片(衛星影像)疊在一起，但是我在用 時根本不會想到疊圖分析。(S2)
由於在高一 GIS 單元所教授的內容，有相當多的部分是屬於空間分析，一 般日常生活中所使用的電子地圖，多半不具備該種功能。因此一般電子地圖雖然 容易操作，但往往無法符合課程所需。本系統所開發的 WebGIS 服務是以教學需 求為出發點進行開發，由檢定結果與訪談內容可以看出，本系統內建之 GIS 較 一般電子地圖更適合用於 GIS 單元教學。
2. 系統內建之 GIS 易於使用
將表 5-21 中第 1 題與第 4 題中認為「非常不符合」、「不符合」、「普通」、「符 合」與「非常符合」選項之值各設定為 1、2、3、4 與 5。透過 Wilcoxon 符號等 級檢定來看，負等級的的等級平均數較高(表 5-24)，代表表 5-24 中的註解 a 成 立，然而檢視其檢定量，p=.154(表 5-25)，未達.05 顯著水準，這表示系統內建 GIS 與一般電子地圖之操作難易度無顯著差異。
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上，獲得相當不錯的平衡。讓學生在比較簡易的介面與單純的功能中學習 GIS 的各項空間分析。
3. 系統內教學設計可銜接認知與技能學習
系統內的教學設計是先讓學生進行認知層面學習或檢定，待確認學生認知層 面有一定程度後，再進行技能學習。學生們在訪談過程中頗認同此種教學機制。
我記得系統裡面會讓我們先做一般的題目，然後再玩真正的 GIS，這樣會比較有 概念，否則叫我直接做 GIS 的話，我根本不知道我在玩的是甚麼。(S4)
對啊，像有一個在玩選房子的 GIS(地勢分析中的視域分析)，如果直接玩，雖然 很容易，但是就很快的玩完，我也不知道那是做什麼用的。(S3)
嗯! 在測驗的時候，我只覺得一直在玩電腦，但是根本不曉得我在做什麼….老師 你現在再打開給我看後，我才比較有感覺我是在進行什麼分析。(S4)
由於許多 GIS 技能操作所花費的時間都相當短，學生們在操作過程中，往 往無法確認自己所學習的內容為何。因此透過系統的教學設計，學生較能在認知 與技能學習上獲得妥善的銜接。
4. 體認本次教學對 GIS 之學習有幫助
在本次的教學中，許多學生獲得技能練習機會，因此在問卷回饋中，有高達 77%的學生「同意」或「非常同意」本次教學對 GIS 之學習有幫助。同時在訪談 中，也可以看出學生對於 GIS 的學習有相當多正面的回應。
以前在上課時雖然有學過那些分析，但是就只有硬背起來。操作過後，我才真的 了解原來這叫環域分析，那叫…..。(S1)
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其實我覺得這次學的東西很實用，雖然很多不是我們高中生現在可以用得到的，
但是未來應該會有機會用到。(S7)
可是我在想這些東西都不會考，我們反而都只有考這什麼分析，那叫什麼分析…
我是覺得這沒什麼用。所以重要的不會考，不重要的反而一直考，這很詭異….
不過，我覺得以後應該還會有機會用到。(S3)
由上述回應可以看出，學生們在完成本次教學活動後，不僅在技能層面學習 獲得了滿足，也強化了過去認知層面學習的成果，更重要的是，對於 GIS 的學 習動機不再僅限於增進考試的表現而已。
5. 系統優使性仍會影響學生利用課餘時間進入系統學習的動機
在本次問卷調查中，有 39%的學生願意於課餘時間進入系統學習，其理由 如下：
這東西在上課時應該沒有機會可以用到，可是很值得回家之後再操作，因為學的 都是有用的東西，而且觀念會更清楚。(S7)
由以上回應可以看出，學生們願意於課餘時間進入系統的理由在於系統可增 進其學習，但是也有 16%的學生不願意課餘時間進入系統學習，其理由如下：
我覺得很難ㄟ，因為我在之前上課時(進行教學實驗)很多東西我都不會操作，如
我覺得很難ㄟ，因為我在之前上課時(進行教學實驗)很多東西我都不會操作，如