教材設計與學業成就對學習靜電單元之課程內容感受的影響

以「學業成就」與「教材設計」為自變項，學生的「課程使用問卷」分數為依變項，進 行雙因子變異數分析，以α=.05 為顯著水準，進行考驗。

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第四章 實驗結果與討論

本章將針對受測學生在教學實驗後，所收集的學習成就和認知負荷的數據作分析，來 檢驗本研究的假說。本章共分為三節，第一節為整理受測樣本的敘述統計資料；第二節為 研究假設的檢驗與說明；第三節為結果摘要。

第一節 樣本敘述統計資料

一、 實驗組與對照組教學實驗相關敘述統計

以下先將本研究的受測樣本（實驗組、對照組）四次段考的平均成績，以及在教學實 驗前的前測成績、教學實驗後的後測學習成就、各類型題目（記憶、理解、應用、分析）

平均答對題數、認知負荷量、課程感受度等相關數據的平均數與標準差，整理如下表 4-1-1，

所呈現的數據中可觀察到幾個現象，分述如下：

實驗組與對照組的前測成績分數普遍偏低，顯示學生在之前對本研究的教材內容尚未接觸。

在學習成就後測與延後測驗的表現上，實驗組平均達對題數高於對照組。

在記憶題、了解題、應用題的表現上，實驗組與對照組表現均差不多，唯有在分析題型的表 現上，實驗組優於對照組。

認知負荷量方面，實驗組平均低於對照組，但兩組的數值均偏低。

在課程感受方面，實驗組平均低於對照組，但兩組的數值均偏高。

以上所看到的敘述，在統計檢定上所呈現的結果未必顯著，我們也將在後續利用統計 的檢定方式來驗證。

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二、 學業成就分組下實驗組與對照組教學實驗相關敘述統計

以下是在學業成就分組下，分別去看低學業成就組、中學業成就組與高學業成就組中，

實驗組、對照組在四次段考的平均成績，以及在教學實驗前的前測成績、教學實驗後的後 測學習成就、各類型題目（記憶、了解、應用、分析）平均答對題數、認知負荷量、課程 感受度等相關數據的平均數與標準差，整理如下表 4-1-2 、表 4-1-3 和表 4-1-4，所呈現 的數據中可觀察到幾個現象，分述如下：

(一) 在學習成就後測與延後測驗的表現上，無論是高、中或低學習成就組，實驗組平均達對 題數均高於對照組。

(二) 在分析題型的表現上，高學習成就組與中學習成就組中，實驗組與對照組兩組差距較為 明顯，實驗組平均達對題數高於對照組。

(三) 認知負荷量方面，只有低學業成就組中實驗組高於對照組，其餘高學業就組與中學業成 就組中實驗組均低於對照組。

我們也將在後續利用統計的檢定方式，來驗證以上所看到的敘述在統計檢定上是否呈 現顯著效果。

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【假設驗證】

由表 4-2-3 二因子共變數分析摘要表中，我們可以發現教學設計與學業成就對學習 成就的交互作用檢定結果，F 值為 0.106，p 值為 0.900＞0.05，無法拒絕虛無假設 H⁰1，顯 示教學設計與學業成就在學習成就的表現沒有顯著交互效果，假設一不成立。

【說明】

在二因子共變數分析中，當交互效果未達顯著時，則進行主要效果的考驗，此時即直 接比較邊緣平均數，其結果與個別進行獨立樣本單因子變異數分析一樣。所要驗證的假設 成為：

1. 不同學業成就的學生，其學習成就後測表現有顯著差異。

2. 不同教材設計的組別，其學習成就後測表現有顯著差異。

表 4-2-4

估記的邊際平均數(後測-教材設計-單變量檢定)

平方和 自由度 平均平方和 F 檢定 顯著性 淨相關 Eta 平方 對比 13.167 1 13.167 10.414 .002^** .092

誤差 130.230 103 1.264 註： **p < .01.

表 4-2-5

估記的邊際平均數(後測-教材設計-估計值)

教材 平均數 標準誤 95% 信賴區間

下限 上限

對照組 10.568(a) 0.152 10.266 10.870 實驗組 11.265(a) 0.152 10.963 11.567

在不同教材設計組別的比較方面，由表 4-2-4 單變量的檢定中，我們可以發現檢定的 結果F 值為 10.414，p 值為 0.002＜0.05，顯示不同教材設計的組別，在學習成就後測表 現上有顯著的差異。且淨相關 Eta 平方值=0.092，介於 0.138 與 0.59 之間，顯示教材設 計因子與學業成就後測間具有中度關聯強度。由表 4-2-5 可看出實驗組與對照組經共變數 分析調整後的後測成績平均數，對照組=10.568、實驗組=11.265，就答對題目的平均數來 看，實驗組＞對照組，顯示在提升學習成就的表現，實驗組優於對照組(值越大，表現越好)。

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表 4-2-6

估記的邊際平均數(後測-學業成就-單變量檢定)

平方和後測 自由度 平均平方和 F 檢定 顯著性 淨相關 Eta 平方 對比 375.128 2 187.564 148.346 0.000^*** 0.742

誤差 130.230 103 1.264 註： ***p < .001.

表 4-2-7

估記的邊際平均數(後測-學業成就-估計值)

學業成就 平均數 標準誤 95% 信賴區間

下限 上限

1="低分組" 8.147(a) 0.209 7.732 8.562 2="中分組" 10.982(a) 0.180 10.625 11.339 3="高分組" 13.621(a) 0.206 13.212 14.030

在不同學學業成就學生的比較方面，由表 4-2-6 單變量的檢定中，我們可以發現檢定 的結果F 值為 148.346，p 值為 0.000＜0.05，顯示不同學業成就的學生，在學習成就後測 表現上有顯著差異。且淨相關 Eta 平方值=0.742＞0.138，顯示學業成就因子與學業成就 後測間具有高度的關聯強度。由表 4-2-7 可看出各學業成就經共變數分析調整後的後測成 績平均數，低學業成就組=8.147、中學業成就組=10.982、高學業成就組=13.621，就答對 題目的平均數來看，高學業成就組＞中學業成就組＞低學業成就組，原因可歸就於學生本 質必然的結果。

為了進一步針對不同學業成就的學生探討教材設計對學習成就的影響，將各別對高學 業成就、中學業成就、低學業成就的學生進行檢定。

1. 高學業成就組

首先，以「教材設計」為固定因子，「前測分數」為共變數，「後測分數」為依變 項，進行「迴歸係數同質性考驗」檢定，簡定結果如下：

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表 4-2-8

組內迴歸係數同質性考驗檢定(後測-高學業成就組)

來源 型 III 平方和 自由度 平均平方和 F 檢定 顯著性 教材 2.433 1 2.433 2.006 0.166 前測總計 4.118 1 4.118 3.395 0.075 教材 * 前測總計 0.756 1 0.756 0.623 0.436 誤差 38.814 32 1.213 總和 6965.000 36

以上組內迴歸係數同質性考驗結果(教材*前測總計欄)， F 值為 0.623，p 值為 0.436

＞0.05，未達顯著水準，符合共變數分析中組內迴歸係數同質性的假定。

以教材設計為自變項、前測成績為共變項、後測成績為依變項，進行單因子共變數分 析，檢定結果如下所示：

表 4-2-9

教學設計單因子共變數分析摘要表(後測-高學業成就分組)

來源 型 III 平方和 自由度 平均平方和 F 檢定 顯著性 淨相關 Eta 平方 前測總計 3.823 1 3.823 3.188 .083^* .088 教材 6.120 1 6.120 5.103 .031^* .134 誤差 39.570 33 1.199 總和 6965.000 36 註：*p < .05.

從分析摘要表可得知，高學業成就組F 值為 5.103，p 值為 0.031＜0.05 有達顯著效果，

可推知以步驟化動態呈現的教學設計能幫助理化科高學業成就組的學生學習。

2. 中學業成就組

首先，以「教材設計」為固定因子，「前測分數」為共變數，「後測分數」為依變項，

進行「迴歸係數同質性考驗」檢定，簡定結果如下：

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表 4-2-10

組內迴歸係數同質性考驗檢定(後測-中學業成就組)

來源 型 III 平方和 自由度 平均平方和 F 檢定 顯著性 教材 0.665 1 0.665 1.234 0.274 前測總計 0.858 1 0.858 1.592 0.215 教材 * 前測總計 0.069 1 0.069 0.129 0.722 誤差 18.858 35 0.539 總和 4720.000 39

以上組內迴歸係數同質性考驗結果(教材*前測總計欄)， F 值為 0.129，p 值為 0.722

＞0.05，未達顯著水準，符合共變數分析中組內迴歸係數同質性的假定。

以教材設計為自變項、前測成績為共變項、後測成績為依變項，進行單因子共變數分 析，檢定結果如下所示：

表 4-2-9

教學設計單因子共變數分析摘要表(後測-中學業成就分組)

來源 型 III 平方和 自由度 平均平方和 F 檢定 顯著性 淨相關 Eta 平方 前測總計 .957 1 .957 1.819 .186^* .048 教材 3.583 1 3.583 6.816 .013^* .159 誤差 18.928 36 .526

總和 4720.000 39

註：*p < .05.

從分析摘要表可得知，中學業成就組F 值為 6.816，p 值為 0.013＜0.05 有達顯著效 果，可推知以步驟化動態呈現的教學設計能提升理化科中學業成就組的學生學習。

3. 低學業成就組

首先，以「教材設計」為固定因子，「前測分數」為共變數，「後測分數」為依變 項，進行「迴歸係數同質性考驗」檢定，簡定結果如下：

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表 4-2-10

組內迴歸係數同質性考驗檢定(後測-低學業成就組)

來源 型 III 平方和 自由度 平均平方和 F 檢定 顯著性 教材 2.775 1 2.775 1.244 0.273 前測總計 6.078 1 6.078 2.724 0.109 教材 * 前測總計 1.373 1 1.373 0.615 0.439 誤差 69.167 31 2.231 總和 2271.000 35

以上組內迴歸係數同質性考驗結果(教材*前測總計欄)，F 值為 0.615，p 值為 0.439

＞0.05，未達顯著水準，符合共變數分析中組內迴歸係數同質性的假定，以下便繼續進行 共變數分析。

以教材設計為自變項、前測成績為共變項、後測成績為依變項，進行單因子共變數分 析，檢定結果如下所示：

表 4-2-11

教學設計單因子共變數分析摘要表(後測-低學業成就分組)

來源 型 III 平方和 自由度 平均平方和 F 檢定 顯著性 淨相關 Eta 平方 前測總計 4.796 1 4.796 2.176 .150 .064 教材 3.053 1 3.053 1.385 .248 .041 誤差 70.540 32 2.204 總和 2271.000 35

從分析摘要表可得知，低學業成就組F 值為 1.385，p 值為 0.248＞0.05 無達顯著效果。

(二) 不同類型題目的表現

由上述分析討論中我們可發現，實驗組的教材設計方式(步驟化動態呈現)有助於學生 的學習效果，而本研究學習成就測驗題型共分為四類：記憶題、了理解題、應用題與分析 題，下表為各分組在學習成就測驗中記憶題、了解題、應用題、分析題答對平均數摘要：

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學業成就」欄)，知識題型F 值為.64，P=.668＞.05 未達顯著水準，接受虛無假設，表示 回歸線的斜率相同，亦即共變項(前測成績)與依變項(後測成績)間的關係不會因自變項個 處理水準的不同而有所差異，以各實驗處理的共變項(前測成績)來預測依變項(後測成績) 所得到的個迴歸線之迴歸係數並無不同，符合共變數分析中組內迴歸係數同質性的假定，

以下便繼續進行共變數分析。

以教材設計與學業成就為自變項、前測成績為共變項、後測成績為依變項，進行二因 子共變數分析，分析結果整理如下：

表 4-2-16

二因子共變數分析摘要表(後測記憶題型)

來源 型 III 平方和 自由度 平均平方和 F 檢定 顯著性 前測記憶 0.957 1 0.957 2.088 0.152^**

教材 0.426 1 0.426 0.930 0.337^**

學業成就 4.964 2 2.482 5.416 0.006^**

教材 * 學業成就 1.514 2 0.757 1.652 0.197^**

誤差 47.203 103 0.458

總和 613.000 110

註： **p < .01.

表 4-2-17

估記的邊際平均數(後測記憶題型-學業成就-估計值)

學業成就 平均數 標準誤 95% 信賴區間

下限 上限

1="低分組" 1.999(a) 0.120 1.762 2.237 2="中分組" 2.179(a) 0.108 1.964 2.394 3="高分組" 2.560(a) 0.118 2.326 2.794

由表 4-2-16「教材*學業成就」欄分析結果得知，在記憶題F 值為 1.652，p 值為 0.197

＞0.05，顯示教材設計與學生學業成就在各題型的表現上並沒有顯著交互效果。

在二因子共變數分析中，當交互效果未達顯著時，則進行主要效果的考驗，此時即直 接比較邊緣平均數，其結果與個別進行獨立樣本單因子變異數分析一樣。所要驗證的假設 成為：

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(1) 不同學業成就的學生，在知識類型題目學習成就後測表現有顯著差異。

(1) 不同學業成就的學生，在知識類型題目學習成就後測表現有顯著差異。