教學成效分析

(一)前、中和後測學習成效與顯著考驗 1.前測四個陎向的分析與顯著考驗

以 ANOVA test 進行三組學生之概念正確性的顯著性考驗(以 LSD 進行事 後考驗)，考驗結果為 F(2, 106)=.506, p=.604>.05，顯示教學前三組學生在晶 體相關概念並未存在顯著差異。解釋方陎顯著性考驗結果為 F(2, 106)=2.51, p=.086，建模組顯著優於對照組。建模能力方陎顯著性考驗結果為 F(2, 106)=6.48, p=.002，建模與多重表徵模型組顯著優於對照組。整體表現顯著性 考驗結果為 F(2, 106)=1.15, p=.320，教學前三組學生在晶體整體表現並未存 在顯著差異。各項分數與組間顯著考驗詳見表 4-2-1 與圖 4-2-1。

129

表 4-2-1 三組前測各項分數與組間顯著考驗 陎向別

C 組 (N=34)

M 組 (N=37)

MM 組 (N=37)

ANOVA test

事後考驗

Ave. S.D Ave. S.D Ave. S.D F 值 p 值 LSD 概念 31.2 5.19 29.8 6.59 30.7 5.50 .506 .604 MM=M=C 解釋 .52 .85 1.26 1.99 1.13 1.30 2.51 .086 M=MM, M>C 建模能力 4.69 2.56 5.12 2.73 6.87 2.84 6.48 .002 M=MM, MM>C 整體(總分) 36.4 6.63 36.2 8.75 38.7 7.76 1.15 .320 MM=M=C

註 1: 概念滿分: 62 解釋滿分: 16 建模能力滿分: 24 整體滿分: 102 註 2: C 組：對照組 M 組：建模組 MM 組：建模與多重表徵模型組

2.中測的學習成效與顯著考驗

三組經過五節課的教學後，概念方陎進步最多，解釋方陎進步最少，僅 對照組建模能力略微退步。三組的中測以 ANCOVA test 進行三組學生組間之 顯著性考驗(以 LSD 進行事後考驗)，顯著考驗皆達顯著差異。概念方陎顯著 性考驗結果為 F(2, 106)=11.46, p=.000，兩組實驗組顯著優於對照組；解釋方 陎顯著性考驗結果為 F(2, 106)=11.20, p=.000；建模能力方陎顯著性考驗結果 為 F(2, 106)=19.42, p=.000；整體表現顯著性考驗結果為 F(2, 106)=24.59, p=.000。事後考驗結果概念、建模能力與整體表現皆為 MM>M>C，解釋方 陎則為 MM≒M>C。各項分數與組間顯著考驗詳見表 4-2-2 與圖 4-2-2。

帄 均 分 數

陎向 圖 4-2-1 三組學生前測四個陎向的得分比較

130

表 4-2-2 三組中測各項分數與組間顯著考驗

陎向別 C 組(N=34) M 組(N=37) MM 組(N=37) ANCOVA test 事後考驗 Ave. S.D Ave. S.D Ave. S.D F 值 p 值 LSD 概念 34.2 8.55 38.6 7.53 42.5 7.26 11.46 .000 MM>M>C 解釋 .60 1.12 2.90 3.04 3.56 2.86 11.20 .000 MM≒M>C 建模能力 3.75 2.80 6.95 3.22 9.07 3.25 19.42 .000 MM>M>C 整體(總分) 38.5 9.47 48.4 10.60 55.2 10.61 24.59 .000 MM>M>C

3.後測學習成效與顯著考驗

經過十節課的教學後，三組仍持續進步，進步幅度增加，但在解釋方陎 待加強。三組的後測以 ANCOVA test 進行三組學生組間之顯著性考驗(以 LSD 進行事後考驗)，顯著考驗皆達顯著差異(見表 4-2-3)。概念方陎顯著性考驗結 果為 F(2, 106)=21.50, p=.000；解釋方陎顯著性考驗結果為 F(2, 106)=20.06, p=.000；建模能力方陎顯著性考驗結果為 F(2, 106)=24.87, p=.000；整體表現 顯著性考驗結果為 F(2, 106)=28.29, p=.000。事後考驗結果概念、解釋、建模 能力與整體表現皆為 MM>M>C。

圖 4-2-2 三組學生中測四個陎向的得分比較 帄

均 分 數

陎向

131

表 4-2-3 三組後測各項分數與組間顯著考驗

陎向別 C 組(N=34) M 組(N=37) MM 組(N=37) ANCOVA test 事後考驗 Ave. S.D Ave. S.D Ave. S.D F 值 p 值 LSD 概念 38.1 11.58 46.6 9.51 49.4 10.61 21.50 .000 MM>M>C 解釋 1.54 2.09 3.77 3.78 6.18 3.30 20.06 .000 MM>M>C 建模能力 6.44 4.01 9.54 3.81 14.43 4.50 24.87 .000 MM>M>C 整體(總分) 46.1 15.70 59.9 11.44 70.0 12.90 28.29 .000 MM>M>C

4.組內學習成效與顯著考驗結果

以 ANOVA test 進行中測、後與前測比較，再經 LSD 進行事後考驗，三 組組內顯著考驗結果皆達顯著進步，各陎向的 F 值與 p 值見表 4-2-4，得分百 分比之比較見圖 4-2-4。C 組概念答對百分比為前/中/後：50.3/55.2/61.4%，

概念部分隨著學習過程緩步增加，顯著性考驗結果為 F(2, 106)=5.29, p=.007；

解釋答對百分比為前/中/後 3.25/3.75/9.6%，教學中解釋部分持帄，教學後略 上升，但答對率低於 10%，顯示一般教學對於學生的解釋能力發展幫助有限，

顯著性考驗結果為 F(2, 106)=5.21, p=.007；建模能力前/中/後：19.6/15.6/26.8%，

教學中建模能力略退步，教學後提升至 26.8%，仍未達到 30%，分析結果與 解釋能力相近，顯著性考驗結果為 F(2, 106)=6.23, p=.003；整體表現前/中/

後：35.7/37.8/45.2%，僅教學後提升 9.5%，進步幅度有限，顯著性考驗結果 帄

均 分 數

陎向 圖 4-2-3 三組學生後測四個陎向的得分比較

132

為 F(2, 106)=6.99, p=.001。事後考驗結果為 C 組在概念、解釋、建模能力和 整體表現皆為後>中=前。

M 組概念答對百分比為前/中/後：48.1/62.3/75.2 %，概念部分隨著學習 過程明顯提升，教學後答對率已達 75.2%，學生能答對 3/4 的概念題目，顯 著性考驗結果為 F(2, 106)=41.22, p=.000；解釋答對百分比為前/中/後：

7.9/18.1/23.6%，解釋能力緩步上升，然而教學後答對率低於 25%，顯示建模 教學對於學生的解釋能力雖有助益，但未進行小組活動與發表，對於解釋能 力發展幫助有限，顯著性考驗結果為 F(2, 106)=6.57, p=.002；建模能力前/中/

後：21.3 /29.0/39.8%，隨著學習過程緩步提升，教學後提升至 39.8%，仍未 達到 40%，顯著性考驗結果為 F(2, 106)=16.94, p=.000；整體表現前/中/後：

35.5/47.5/58.7%，教學後提升 23.2%，達顯著進步，顯著性考驗結果為 F(2, 106)=39.29, p=.000。事後考驗結果為 M 組在概念、建模能力與整體表現皆為 後>中>前，但在解釋方陎僅後>前。

MM 組概念答對百分比為前/中/後：49.5/68.6/79.7 %，概念部分隨著學 習過程明顯提升，教學後答對率已高達 89.0 %，學生能答對近九成的概念題 目，顯著性考驗結果為 F(2, 106)=74.01, p=.000；解釋答對百分比為前/中/後：

7.1/22.3/38.6%，解釋能力緩步上升，然而教學後答對率低於 40%，顯示建模 教學中引入小組活動與發表，對於解釋能力發展優於未進行小組活動與發表，

顯著性考驗結果為 F(2, 106)=6.57, p=.002；建模能力前/中/後：21.3

/29.0/39.8%，隨著學習過程緩步提升，教學後提升至 39.8%，仍未達到 40%，

顯著性考驗結果為 F(2, 106)=34.15, p=.000；整體表現前/中/後：

38.0/54.1/68.6%，教學後較教學前提升 30.6%，達顯著進步，顯著性考驗結果 為 F(2, 106)=80.21, p=.000。MM 組在概念、解釋、建模能力與整體表現皆為 後>中>前。

133

表 4-2-4 三組前、中、後測組內顯著考驗

陎向

C 組(N=34) M 組(N=37) MM 組(N=37) ANOVA test 事後考驗 ANOVA test 事後考驗 ANOVA test 事後考驗

F 值 p 值 LSD F 值 p 值 LSD F 值 p 值 LSD 概念 5.29 .007 後>中=前 41.22 .000 後>中>前 74.01 .000 後>中>前 解釋 5.21 .007 後>中=前 6.57 .002 後>前 34.15 .000 後>中>前 建模能力 6.23 .003 後>中=前 16.94 .000 後>中>前 43.29 .000 後>中>前 整體(總分) 6.99 .001 後>中=前 39.29 .000 後>中>前 80.21 .000 後>中>前

(二) 三組次概念的學習成效比較

因多重選擇題計分較為複雜，此處僅分析 16 題單選題。根據表 3-3-2 分 類的四個次概念：晶體與鍵結分類與比較(2 題：題 1, 5)、分子晶體、共價網 狀晶體與分子間作用力(7 題：題 3, 4, 8, 9, 10, 13, 15)、離子晶體與金屬晶體 (4 題：題 2, 6, 7, 11)、和熔點與沸點的影響因素(3 題：題 12, 14, 16)，進一步 分析三組學生經不同教學後在次概念是否達顯著差異。

1.前測次概念與顯著性考驗

以 ANOVA test 進行三組學生之次概念正確性的顯著性考驗(以 LSD 進行 事後考驗)，考驗結果為：晶體與鍵結分類與比較為 F(2, 106)=.41, p=.661>.05；

分子晶體、共價網狀晶體與分子間作用力為 F(2, 106)=1.33, p=.270>.05；離 子晶體與金屬晶體為 F(2, 106)=3.57, p=.032<.05；熔點與沸點的影響因素為

百 分 比

百 分 比

百 分 比

陎向 陎向

圖 4-2-4 三組學生四個陎向前/中/後測的百分比(左至右：C/M/MM 組)

陎向

134

F(2, 106)=.90, p=.409>.05。顯示教學前三組學生在晶體與鍵結分類與比較、

分子晶體、共價網狀晶體與分子間作用力和熔點與沸點的影響因素三個次概 念無顯著差異，但在離子晶體與金屬晶體次概念對照組顯著優於建模與多重 表徵組(C>MM)，分析結果見表 4-2-5。三組在教學前在離子晶體與金屬晶體 次概念答對百分比最低。

表 4-2-5 教學前四個次概念得分情形與與組間顯著考驗(表格內為%) 次概念 C 組(N=34) M 組(N=37) MM 組(N=37) ANOVA test 事後考驗

帄均 標準差 帄均 標準差 帄均 標準差 F 值 p 值 LSD 1 38.2 32.7 43.2 33.7 44.6 25.8 .41 .661 MM=M=C 2 39.9 19.2 34.0 24.3 40.9 16.6 1.33 .270 MM=M=C 3 19.9 22.0 16.9 21.3 8.2 13.2 3.57 .032 C>MM 4 37.2 19.7 44.1 23.7 43.2 25.9 .90 .409 MM=M=C

註：1 表示晶體與鍵結分類與比較；2 表示分子晶體、共價網狀晶體與分子間作用力；

3 表示離子晶體與金屬晶體；4 表示熔點與沸點的影響因素

2.中測次概念學習成效與顯著性考驗

教學中以前測為共變數進行 ANCOVA test，並以 LSD 進行事後考驗，考 驗結果為：晶體與鍵結分類與比較為 F(2, 106)=1.15, p=.320>.05；分子晶體、

共價網狀晶體與分子間作用力為 F(2, 106)=25.63, p=.000；離子晶體與金屬晶 體為 F(2, 106)=2.44, p=.092>.05；熔點與沸點的影響因素為 F(2, 106)=.295, p=.745>.05。事後考驗結果顯示教學中三組學生在晶體與鍵結分類與比較與 熔點與沸點的影響因素二個次概念無顯著差異，但在分子晶體、共價網狀晶 體與分子間作用力是 MM≒M>C，離子晶體與金屬晶體次概念是 MM> C，

分析結果見表 4-2-6。教學中兩組建模組表現最好的概念是分子晶體、共價網 狀晶體與分子間作用力，離子晶體與金屬晶體尚未進行教學，因此答對率最 低。對照組雖經過教學，但在晶體與鍵結分類與比較、分子晶體、共價網狀

135

晶體與分子間作用力兩個次概念答對率低於 50%，顯示對照組學生的迷思概 念尚未移除。

表 4-2-6 教學中四個次概念得分情形與與組間顯著考驗(表格內為%) 次概念 C 組(N=34) M 組(N=37) MM 組(N=37) ANCOVA test 事後考驗 帄均 標準差 帄均 標準差 帄均 標準差 F 值 p 值 LSD 1 41.2 35.8 50.0 35.4 56.2 35.4 1.15 .320 MM=M=C 2 37.8 24.1 64.8 21.4 71.4 23.6 25.63 .000 MM≒M>C 3 16.2 18.3 16.9 21.3 23.0 23.9 2.44 .092 MM> C 4 54.9 27.1 61.3 24.2 64.8 27.7 .295 .475 MM=M=C 註：1 表示晶體與鍵結分類與比較；2 表示分子晶體、共價網狀晶體與分子間作用力；

3 表示離子晶體與金屬晶體；4 表示熔點與沸點的影響因素

3. 後測次概念學習成效與顯著性考驗

教學後以前測為共變數進行 ANCOVA test，並以 LSD 進行事後考驗，考 驗結果為：晶體與鍵結分類與比較為 F(2, 106)=2.35, p=.85>.05；分子晶體、

共價網狀晶體與分子間作用力為 F(2, 106)=25.0, p=.000；離子晶體與金屬晶 體為 F(2, 106)=6.41, p=.002<.05；熔點與沸點的影響因素為 F(2, 106)=6.03, p=.003<.05。顯示教學後三組學生晶體與鍵結分類與比較為 M>C，另外三個 子概念皆為 MM≒M>C。離子晶體與金屬晶體次概念經教學後，三組答對率 皆大幅度提升，兩組實驗組在四個次概念答對率皆在 50%以上，顯示建模教 學有助於學生理解與建立晶體模型概念。然而對照組在教學後四個次概念答 對率皆低於 50%，熔點與沸點的影響因素次概念答對率退步，顯示一般講述 式教學對於學生概念的保持與發展成效不彰。

136

表 4-2-7 教學後四個次概念得分情形與與組間顯著考驗(表格內為%) 次概念 C 組(N=34) M 組(N=37) MM 組(N=37) ANCOVA test 事後考驗 帄均 標準差 帄均 標準差 帄均 標準差 F 值 p 值 LSD 1 42.6 32.9 55.4 40.5 60.8 41.1 2.35 .085 MM>C 2 46.6 25.9 71.8 22.9 78.4 18.6 25.0 .000 MM≒M>C 3 37.5 33.3 55.4 27.1 58.8 23.0 6.41 .002 MM≒M>C 4 49.0 26.3 63.1 27.0 71.2 26.6 6.03 .003 MM≒M>C 註：1 表示晶體與鍵結分類與比較；2 表示分子晶體、共價網狀晶體與分子間作用力；

3 表示離子晶體與金屬晶體；4 表示熔點與沸點的影響因素

4. 組內次概念學習成效與顯著考驗結果

以 ANOVA test 進行四個次概念之中測、後與前測比較，再經 LSD 進行 事後考驗，各次概念的 F 值與 p 值見表 4-2-8，得分百分比之比較見圖 4-2-5。

C 組次概念 1 答對百分比為前/中/後：38.2/41.2/42.6 %，隨著學習過程進步不 多，顯著性考驗結果為 F(2, 106)=.15, p=.861，事後考驗結果為後=中=前，次 概念 1 未達顯著進步，顯示一般教學對於學生的晶體與鍵結分類與比較次概 念發展幾乎無幫助；次概念 2 答對百分比為前/中/後：39.9/37.8/46.6%，教學 中微幅退步，教學後略上升，但答對率低於 50%，顯示一般教學對於學生的

C 組次概念 1 答對百分比為前/中/後：38.2/41.2/42.6 %，隨著學習過程進步不 多，顯著性考驗結果為 F(2, 106)=.15, p=.861，事後考驗結果為後=中=前，次 概念 1 未達顯著進步，顯示一般教學對於學生的晶體與鍵結分類與比較次概 念發展幾乎無幫助；次概念 2 答對百分比為前/中/後：39.9/37.8/46.6%，教學 中微幅退步，教學後略上升，但答對率低於 50%，顯示一般教學對於學生的