本節探討學生在開放式和結構式探究實驗活動中其學習前後的 改變情形，及兩組學生在形成實驗問題能力上的差異。
一、兩組學生的形成實驗問題能力分數之平均數與標準差
實驗組與對照組學生在不同型態的探究教學後，其形成實驗問題 能力的總分以及所包含的三個向度各分項的分數如表 4-2-1。從表中 可以發現兩組學生的形成實驗問題能力的後測成績皆高於前測成績。
在前測時兩組的成績很接近，在後測時可以發現實驗組成績與對照組 的成績差距較大。
表4-2-1 兩組學生在形成實驗問題能力測驗上的得分情形
項目 組別 N 選取變因 分辨變因 組合變因 總分 M SD M SD M SD M SD
前測
對照組 54 3.87 2.08 2.48 2.09 1.39 1.82 7.74 5.37 實驗組 52 3.42 2.15 2.42 1.95 1.63 1.72 7.47 5.12
後測
對照組 54 4.44 1.94 3.26 1.99 2.30 2.14 10.00 4.82 實驗組 52 5.17 1.34 4.15 2.16 4.04 1.98 13.37 4.64
調整後
對照組 54 4.32 3.24 2.39 9.95 實驗組 52 5.30 4.18 3.94 13.42 註：總分為18 分。選取變因 6 分，分辨變因 6 分，組合變因 6 分。
二、兩組學生在教學前後形成實驗問題能力的變化
探討探究教學對學生形成實驗問題的影響，是以學生的形成實驗 問題能力前、後測成績進行相依樣本t 檢定進行分析。分析結果如下：
由表4-2-2 可以發現實驗組學生的形成實驗問題的整體能力及各 選擇變因、分辨變因及組合變因三項分項能力上，其t 值分別為-13.12, -6.61, -7.22 及-10.37。p 值皆小於.001，因此差異皆達顯著水準。而在 總分上，後測成績(M = 13.37±4.64)高於前測成績(M = 7.48±4.56)，因 此，能力是有提升。E.S. = 1.28，為大效果量。選擇變因上，後測成 績(M = 5.17±1.34)高於前測成績(M = 3.42±2.15)，因此能力是有提升。
E.S. = 0.98，為大效果量。分辨變因上，後測成績(M = 4.15±2.16)高於 前測成績(M = 2.42±1.95)，因此能力是有提升。E.S. = 0.84，為大效果 量 。 組 合 變 因 上 ， 後 測 成 績(M = 4.04±1.98)高 於 前 測 成 績 (M = 1.63±1.72)，因此能力是有提升。E.S. = 1.30，為大效果量。
對照組的改變情形如表 4-2-3。學生在形成實驗問題的整體能力 及各選擇變因、分辨變因及組合變因三項分項能力上，其 t 值分別為 -6.35, -4.78, -3.63 及-4.66。p 值小於或等於.001，因此差異都達到顯著 水準。而在總分上，後測成績(M = 10.00±4.82)高於前測成績(M = 7.74±4.92)，因此，能力是有提升。E.S. = 0.46，為中偏小的效果量。
選擇變因上，後測成績(M = 4.44±1.94)高於前測成績(M = 3.87±2.08)，
因此能力是有提升。E.S. = 0.28，為小效果量。分辨變因上，後測成 績(M = 3.26±1.99)高於前測成績(M = 2.48±2.09)，因此能力是有提升。
E.S. = 0.38，為小效果量。組合變因上，後測成績(M = 2.30±2.14)高於
前測成績(M = 1.39±1.82)，因此能力是有提升。E.S. = 0.46，為中偏小 的效果量。
表4-2-2 實驗組學生形成實驗問題能力改變情形 能力 前測(N= 52) 後測(N = 52)
t E.S.
M SD M SD
整體 7.48 4.56 13.37 4.64 -13.12*** 1.28 選擇
變因 3.42 2.15 5.17 1.34 -6.61*** 0.98 分辨
變因 2.42 1.95 4.15 2.16 -7.22*** 0.84 組合
變因 1.63 1.72 4.04 1.98 -10.37*** 1.30
*** p<.001
表4-2-3 對照組學生形成實驗問題能力改變情形 能力 前測(N= 54) 後測(N = 54)
t E.S.
M SD M SD
整體 7.74 4.92 10.00 4.82 -6.35*** 0.46 選擇
變因 3.87 2.08 4.44 1.94 -4.78*** 0.28 分辨
變因 2.48 2.09 3.26 1.99 -3.63*** 0.38 組合
變因 1.39 1.82 2.30 2.14 -4.66*** 0.46
*** p<.001
三、兩組學生在形成實驗探究問題能力測驗的差異情形
探討兩組學生在形成實驗問題能力差異的情形，是以學生形成實 驗問題能力前測成績作為共變項，將學生的提問能力總分及選取變因、
分辨變因及組合變因三分項向度共四項的後測成績進行多變量共變 數分析。分析結果顯示在多變量的Wilk’s λ 值為 .70, F (1, 105) = 14.28, p <.001，達顯著水準。因此，進一步進行單因子共變數變異數分析，
在單因子變異數同質檢定上其
Ｆ
值顯著性皆大於.05，因此表示為同 質，可繼續進行共變數分析。（一）形成實驗問題能力總分之共變數分析
實驗組與對照組兩組在提問能力總分的共變數分析結果如表 4-2-4。顯示在排除前測成績之後，兩組在後測成績上有顯著差異(F = 43.17, p <.001)。而且經由共變數調整後的平均數，開放式探究的後測 成績為13.42 分，結構式探究的後測成績為 9.95 分。因此，在形成實 驗問題能力上，實驗組是顯著優於對照組。
表4-2-4 兩組學生在形成實驗問題能力測驗分數的共變數分析
Source SS df MS 單變量
F ηp2
前測 1518.99 1 1518.99 193.86*** 0.65 組間 338.27 1 338.27 43.17*** 0.30 誤差 807.07 103 7.84
*** p<.001
（二）選取變因能力之共變數分析
實驗組和對照組在選取變因能力的共變數分析結果如表 4-2-5。
顯示在排除前測成績之後，兩組在後測成績上有顯著差異(F = 18.50, p <.001)。而且經由共變數調整後的平均數，實驗組的後測成績為 5.30 分，對照組的後測成績為4.32 分。因此，在選取關鍵特徵的能力上，
實驗組是顯著優於對照組。
表4-2-5 兩組學生在選取變因能力面向上分數的共變數分析
Source SS df MS F ηp2
前測 149.81 1 149.81 109.46*** 0.52 組間 25.31 1 25.31 18.50*** 0.15 誤差 140.97 103 1.37
*** p<.001
（三）分辨變因能力之共變數分析
實驗組和對照組在分辨變因能力的共變數分析結果如表 4-2-6。
顯示在排除前測成績之後，兩組在後測成績上有顯著差異(F = 9.79, p
=.002)。而且經由共變數調整後的平均數，實驗組的後測成績為 4.18 分，對照組的後測成績為 3.24 分。因此，在分辨變因能力上，實驗 組是顯著優於對照組。
表4-2-6 兩組學生在分辨實驗變因能力面向上分數的共變數分析
Source SS df MS F ηp2
前測 205.41 1 205.41 86.81*** 0.46 組間 23.16 1 23.16 9.79** 0.09 誤差 243.73 103 2.37
** p<.01; *** p<.001
（四）組合變因能力之共變數分析
實驗組和對照組在組合變因能力的共變數分析結果如表 4-2-7。
顯示在排除前測成績之後，兩組在後測成績上有顯著差異(F = 27.35, p <.001)。而且經由共變數調整後的平均數，實驗組的後測成績為 3.49 分，對照組的後測成績為 2.39 分。因此，在組合變因能力上，實驗 組是顯著優於對照組。
表4-2-7 兩組學生在組合變因能力面向上分數的共變數分析
Source SS df MS F ηp2
前測 205.69 1 205.69 89.21*** 0.46 組間 63.06 1 63.06 27.35*** 0.21 誤差 237.49 103 2.31
*** p<.001
四、小結
從本節的研究結果可以發現，實驗組與對照組的學生在教學後，
在形成實驗問題能力皆有進步，但是在實驗組有大的效果量而對照組 為小的效果量。比較兩組學生的差異，則可以發現在總分、選取變因、
分辨變因及組合變因上，實驗組皆優於對照組。所以，從結果顯示輔 以鷹架的開放式探究學習模式較結構式探究更可以提升學生的形成 實驗問題能力。其差異原因是因為實驗組較對照組有更多的機會去學 習提出實驗問題，實驗組學生在的探究學習過程中，除了要主動的依 據情境去找出影響實驗的變因外，也要將所選取的變因以問題的型式 呈現出來，也要依據其所提出的問題進行實驗設計才能進行實驗，因 此，學生對於實驗變因的分辨上會較對照組為佳。
在開放式探究學習中，雖然學生會面臨較多的挑戰與困難，但是 使用鷹架可以協助學生將較複雜與困難的學習任務能降低到學生的 ZPD 範圍中，而使學生能易於管理並進行學習(Hemelo-Silver, Duncan,
& Chinn, 2007)，由實驗組的形成實驗問題能力優於對照組的結果來 看本研究所設計的鷹架是可以協助學順利的進行開放式探究學習。
開放式探究過程中學生要進行主動思考與學習，Aksit, Niemi 與 Nevgi (2016)認為主動學習對學生學習的投入及問題解決能力的提升 皆有正面的影響，因此本研究中主動學習的開放式探究會比被動的結 構式探究在形成實驗實驗問題能力的學習效果佳。而對照組在學習過 程中，雖然老師會在實驗進行過程中和學生討論實驗的變因，所以學 生可以在練習中而有成長，但是，學生是屬於被動性的思考，所以在 形成實驗問題能力上的進步情形不如開放式探究學習模式的效果大，
與Bunterm 等人(2014)的研究結果相似，都顯示主動思考的學習模式 對學生在探究能力的提升較為有效。