教學設計

本研究在國中二年級下學期進行一學期的教學實驗，配合九十五年翰林版自然生活 與科技教材共規劃七個主題，包含: 接觸面積、濃度對反應速率的影響、溫度與反應快 慢、酸鹼的特性、酸鹼反應與鹽類、氧化還原、有機物與無機物的判斷、摩擦力等，共 七個主題單元。每次主題視班級課程安排於一至三天內進行，共約二十五堂課(每堂課 四十五分鐘)。

課程由與新竹市某公立國中資深教師合作，該教師教學資歷豐富，有 25 年的理化 教學經驗，並參與國科會科學教育領域的研究計畫近十年，對教學有相當的熱忱，樂於 嘗試不同的教學方法。由該教師與研究者一同進行教學活動，教師主要負責設計課程與 建置網頁，課程進行中並無參與學生論證，僅鼓勵發言、提醒實驗注意事項並協助藥品、

儀器等硬體資源的取得與維護。

每個主題的教學共分四階段，第一階段是實驗前論證，第二階段是實驗，第三階段 是實驗後論證，第四階段是總結，說明如下。

第一階段:實驗前論證階段，約一堂課。利用「數位論證學習網」在每一個主題的實驗前 先給予學習者個人的概念問題，引導學習者思考並討論相關概念。此階段討 論著重既有的生活經驗、實驗與概念。然後再給予具體問題，請學習者與組 員討論，形成「假設」與「變數(包含自變數、應變數及常數)」，請參考圖3-5-1 及圖3-5-2。

圖 3-5-1 假設論證頁面

圖 3-5-2 變數論證頁面

第二階段:實驗階段，約一堂課。實驗活動以課本的實驗加以設計或使用具有相同概念的 實驗活動。實驗活動中學習者必須根據組內討論出的「假設」與「變數」設 計實驗，進入實驗室進行實驗，並觀察、記錄實驗結果，與組員討論問題與 結論是否支持假設。

第三階段:實驗後論證階段，約一堂課。利用「數位論證學習網」在實驗後進行論證，請 學習者再次回答第一階段的個人概念問題。此階段討論旨在讓學生在實驗後 可根據實驗結果進行論證。

第四階段:總結階段，約十五分鐘。整理討論結果並補充具體說明概念(詳細課程內容請 見附錄五)。

第六節 資料蒐集與分析

本研究蒐集資料測驗部份包含理化二階層概念測驗、主題相依論證能力測驗、科學 推理測驗，網站記錄部份包含數位論證記錄、個人問題回答記錄。測驗部分的數據資料 分析主要是以SPSS 10.0 套裝軟體進行統計分析。另外針對數位論證學習歷程是由研究 者逐一分析受試者的答案與論證內容，再彙整進行統計分析。

一、測驗資料分析

(一) 理化二階層概念測驗

以「教學模式」變項進行單因子共變數分析(One-way ANCOVA)。資料分析時，以

「教學模式」為自變項，共變量為「理化二階層概念前測成績」，依變項為「理化二階 層概念後測」，比較教學模式(實驗組－數位論證學習課程、對照組－傳統學習課程)在後 測的成績有何差異。

(二) 主題相依論證能力測驗

以「教學模式」變項進行單因子共變數分析(One-way ANCOVA)。資料分析時，以

「教學模式」為自變項，共變量為「主題相依論證能力前測成績」，依變項為「主題相 依論證能力後測」，比較教學模式(實驗組－數位論證學習課程、對照組－傳統學習課程) 在後測的成績有何差異。

(三) 科學推理能力測驗

以「教學模式」變項進行單因子共變數分析(One-way ANCOVA)。資料分析時，以

「教學模式」為自變項，共變量為「科學推理能力前測成績」，依變項為「科學推理能 力後測」，比較教學模式(實驗組－數位論證學習課程、對照組－傳統學習課程)在後測的 成績有何差異。

二、數位學習歷程分析

(一) 數位論證學習課程學習前後的概念建構

針對問題的概念分成「正確－C(Correct)」、「部分正確－PC(Partial Correct)」與「不 正確－IC(Incorrect)」，以T檢定比較學習者前後概念的改變，再統計概念正確(C)、部分 正確(PC)和不正確(IC)升降的情形。針對個人概念建構情形，分析個人概念「進步」、「維 持」或「退步」。定義由不正確(IC)到部分正確(PC)或不正確(IC)到正確(C)，以及由部分

正確(PC)到正確(C)均為「進步」。而正確(C)到正確(C)，或部分正確(PC)到部分正確(PC) 不正確IC (Incorrect)。再根據新的分類判斷其論證是否完整，完整為 CP(Complete)，不 完整為ICP(Incomplete)。依據標準如下:

(1) 事實(Data-D)

小，接觸面積大，有效碰撞機會多 ，反應速率快，我同意/贊成 XXX 的想法」。若無 法提出完整的理論解釋宣稱(C)只是回應已有的宣稱(C)則為不完整(ICP)，如:「顆粒小接 觸面積大，所以顆粒越小反應速率越快，我同意XXX 的說法」。

(4) 支持(Backing -B)

支持依據的基本假設，提出實驗證據或生活經驗去證明其假設是否正確加以辯護則 為支持(B)。提出相關經驗來支持已有宣稱則為完整(CP)，如:「我曾經有泡咖啡丟砂糖 溶解比冰糖快的經驗，砂糖顆粒較冰糖小所以溶解快，得知顆粒越小反應速率越大 ， 所以我支持XXX 的想法/論點。」。若僅提出相關經驗但未說明其支持的宣稱，或未連 結經驗與宣稱間的關係則為不完整(ICP)，如:「我曾經有泡咖啡丟砂糖溶解比冰糖快的 經驗，得知顆粒越小反應速率越大。」或「我曾經有泡咖啡丟方糖溶解比砂糖快的經驗，

所以我支持XXX 的想法。」

(5) 反駁(Rebuttal -R)

提出反駁來指出宣稱的不正確性則為反駁(R)，此部分不論反駁的概念是否正確，

只要提出理由反駁他人概念則為反駁(R)，如:「我不同意/贊成 XXX 的想法/論點，因為 不符合方糖顆粒較細溶解較快的原理/論點。」為完整(CP)。若僅反駁他人，而未提出明 確的理由指出其錯誤之處則為不完整(ICP)，如:「我不同意 XXX 的說法，因為不符合科 學的原理。」。

分析主題一到主題七平均每個論證內容的論證要素分類正確性與論證要素完整性 的次數與比率後進行重複量數分析(Repeated Measures ANOVA)，以了解其在數位論證學 習課程中論證品質是否成長。論證要素分類正確性評分者信度為0.96，論證要素完整性 評分者信度為0.89 均達理想範圍。

3.使用論證要素次數

平均學習者每次論證中運用論證各要素的頻率，分別就事實(D)、宣稱(C)、依據(W)、

支持(B)與反駁(R)進行重複量數分析(Repeated Measures ANOVA)，以了解在數位論證學 習課程中主題一到主題七使用各要素的次數是否有成長，即論證本質是否成長。論證要 素分類評分者信度為0.91 達理想範圍。

(四) 網路論證質性資料分析

選擇一組在數位論證學習課程中成長較明顯的論證內容，以具體了解學習者在數位 論證學習課程的前、中、後的論證情形。以個人概念問題與論證內容概念正確性具體了 解概念建構情形。再以參與論證次數、使用論證各要素次數、論證要素分類正確性以及 論證要素完整性，比較該組概念建構、論證品質及本質與實驗組整體比較之情況，同時 探討其是否可針對該主題概念確實進行論證。