槓桿學習成就測驗題型差異分析

本研究在後測使用之槓桿學習成就測驗試題，經預試後透過 tester 軟體分析試題 難易度與鑑別度，進行試題之修正。在實驗教學後，對兩組學生的後測答題狀況進一 步以 tester 軟體分析，比較兩組學生在哪些題型有顯著差異，以提出槓桿教學的建議 與省思，供教學者參考。

一、槓桿學習成就測驗試題修正

依據表 13 槓桿學習成就測驗試題預試鑑別度分析中，需要修正之試題為題號1、

2、3、6、7、15、16、17、18、24、27、28、29 及 34 題等，鑑別度在 0.25 以下共 14 題，此外並增加滑輪、輪軸等槓桿應用的試題，修正後之槓桿學習成就測驗試題為 38 題，修正後之試題分析如表35 所示。

表35 修正後槓桿學習成就測驗試題分析

測答題狀況，以了解兩組學生在哪些題型存在顯著差異，分析結果如表36 與表 37 所

續表36

*實驗組與對照組共 59 人。

以 tester 軟體分析結果，槓桿學習成就測驗（後測）之信度平均在0.85 以上，

故後測之結果可用於推論教學實驗成效。試題除題號1、2、16、21、31 及 38 題鑑別 度較低外，其餘題目之鑑別度都在0.25 以上；此外試題之難易度大都在 0.4~0.8 之間，

難易度適中。

以答對比率來看，「衝突平衡」、「迷思概念」與部分「第二、三型槓桿」試題的答 對比率較低，顯示以上類型試題是學生容易產生迷思概念的課程內容。此外，題號16 題為腳踏車之變速原理，答對比率偏低，顯示腳踏車變速內容對於六年級學生來說，

仍屬較難理解部分。

以試題內容來看，「簡易平衡」試題答對率都相當高，顯示六年級學生在基本的「重 量」、「距離」因素的平衡有良好學習成效，但「衝突平衡」試題答對率較低，顯示學 生若無法善用「重量與距離乘積」概念，就容易對題意混淆，而隨便答題。「第二型槓 桿」由於支點較難判斷，答對比率也較低；此外，學生對於「以軸帶輪」的操作距離，

以及「動滑輪」的施力現象，表現較不理想。

接下來進一步針對實驗組與照對組個別答題狀況來分析，以區辨哪些題型或課程 內容在兩組學生間存有顯著差異，並針對這些課程內容提出教學上的建議，分析結果

題號 題目類型 答對人數 答對比率 信度分析 難易度 鑑別度

31 第一型槓桿 54 91% 0.857 0.90 0.16

32 第一型槓桿 46 78% 0.850 0.67 0.50

33 ^{第三型槓桿} 52 88% 0.857 0.83 0.30

34 ^{第三型槓桿} 53 90% 0.855 0.83 0.30

35 第三型槓桿 31 52% 0.849 0.57 0.71

36 第二型槓桿 39 66% 0.847 0.60 0.78

37 ^{第二型槓桿} 33 56% 0.852 0.60 0.64

38 ^{第二型槓桿} 57 96% 0.856 0.94 0.09

如表37 所示。

續表37

遊戲教學組 問題導向遊戲教學組 明顯差異

題號 題目類型

答對人數 答對比率 答對人數 答對比率

30 ^{第二型槓桿} 21 72% 24 80%

31 ^{第一型槓桿} 27 93% 27 90%

32 第一型槓桿 24 82% 22 73%

33 第三型槓桿 24 82% 28 93%

34 ^{第三型槓桿} 26 89% 27 90%

35 ^{第三型槓桿} 14 48% 17 57% ＊

36 第二型槓桿 16 55% 23 77% ＊

37 第二型槓桿 13 44% 20 67% ＊

38 ^{第二型槓桿} 29 100% 28 93%

註：標示〝＊〞題號為答對比率明顯差異之題目。

從表37 中可以看出，問題導向遊戲學習組的後測答對比率幾乎都高於遊戲學習 組；而在題號5、8、10、11、14、15、17、18、19、20、22、28、35、36 和 37 等 15 道題目有明顯的差異。從上表的後測答對題型比率分析中，可以得到以下結果：

(1) 兩組學生在簡易槓桿的題目表現上，並沒有太大差異。

(2) 實驗組學生在槓桿迷思概念、衝突槓桿和重量距離乘積概念的題目上，表現明顯 優於對照組學生，顯示以學習單引導學生利用遊戲來學習以上概念時，讓他們能 較易理解，減少迷思概念的產生。

(3) 對照組學生受「物體大小」與「懸掛距離」因素影響，容易產生迷思概念，而實 驗組表現明顯優於對照組，顯示教學者的適時引導，確實可以幫助學習者減少迷 思概念的產生。

(4) 實驗組學生在「重量距離乘積」概念表現優於對照組，而「衝突平衡」試題表現 亦呈現同樣結果，顯示學生如果能充分了解概念，並利用在衝突平衡的試題上，

將可有效提昇學習效果。

(5) 在槓桿應用上，實驗組在槓桿工具省力費時、費力省時的概念上，表現明顯優於 對照組；此外，兩組學生在動滑輪題目表現也有明顯差距，顯示動滑輪確實是槓 桿工具中較難理解的部分，而實驗組學生在動滑輪題目的表現明顯優於對照組，

此結果與第一節之學習問卷結果吻合，顯示槓桿工具的施力原理教學中，教學者 若能適時引導學生找到正確的支點、施力點與抗力點的位置，就能幫助學生藉由 施力臂與抗力臂的長短，來判斷省力、費力的情形。

三、討論

（一）實驗組與對照組的「槓桿課程」學習效益表現

綜合上述研究結果可知，接受「問題導向遊戲式」教學策略的實驗組後測平均分 數（31.53 題）優於對照組的後測平均分數（28.07 題），兩組的後測 t 檢定結果

（p=.024<.05）呈現顯著差異，亦即實驗組的教學方式可潛在提昇學生的「槓桿課程 學習效益」。

（二）實驗組與對照組不同學習成就學生的學習效益比較

在兩組不同學習成就學生的後測成績獨立 t 檢定結果可以得知，在兩組樣本中、

高學習成就學生的後測成績分析上，實驗組成績優於對照組，且達到顯著水準。而兩 組低學習成就學生的後測成績比較裡，實驗組成績略優於對照組，但未達顯著水準。

從上述結果可知，在不同教學方式下，「問題導向遊戲式」教學策略確實有潛在提昇 中、高學習成就學生槓桿課程學習效益的效果；而兩組低學習成就學生的學習表現並 沒有差異。

（三）遊戲式教學結合問題引導，有效改善槓桿迷思概念

由文獻探討中可以了解，目前的教材設計由於缺乏對平衡概念的銜接教材，以致 學習者在學習槓桿課程時，可能產生迷思概念。教學者若能在正式課程前，先引導平 衡過程中「重量」與「距離」因素的影響，就能有效改善迷思概念的問題。

從學習問卷回饋中可以發現，學生對於以遊戲來學習槓桿原理，都有高度的學習 興趣。但是如果只利用遊戲提昇學生的學習意願，缺乏教學者的適時引導，將使學生 容易對課程的主題失焦，而降低了原本使用遊戲教學的效果。所以教學者不管在遊戲 前或遊戲後，如能進一步的以問題來說明、引導，就可以提昇學生解決遊戲情境與課 程問題的能力。

（四）「重量與距離乘積」概念有助於解決「衝突槓桿」問題

六年級學童對於平衡的概念，大都在「簡易平衡」的階段，若進一步控制重量與 距離因素，學生對於這類「衝突平衡」問題的表現就明顯較差。教學者若能利用問題 導向的策略，強化學習者的「重量與距離乘積」概念與計算能力，就能讓學生利用計 算的方式來解決衝突平衡的問題。這個結果，與siegler 的研究結果相同，顯示目前的 教材若能適時引入重量與距離乘積的概念，有助於學生解決這類的問題。此外，在教 學過程中，教學者若能將計算結果與「省力、費力」的概念結合，就有助於學生了解、

驗證施力的大小。

（五）教學過程應加強學生「支點、抗力點與施力點」判斷能力

目前九年一貫的槓桿教材，主要是以彈簧秤量測施力的大小，來說明省力、費力 的現象，對於支點、施力點與抗力點雖有著墨，但對這三個點的判斷方法並沒有做太 多說明。但從研究結果發現，只要學生能正確找到支點、施力點與抗力點的位置，就 能利用施力臂、抗力臂的長短來判斷施力情形。因此，教學者若能多利用問題導向策

略，加強學生判斷支點、施力點與抗力點的能力，就能進一步幫助學生演繹、歸納出 利用施力臂、抗力臂判斷施力現象的規則、方法，所以教學者在讓學生操作槓桿工具 的過程中，對於支點、施力點與抗力點的介紹，應該更加詳細，以利後續內容的教學。

（六）問題導向遊戲式教學策略有助於學生「學習遷移」的形成

從第二次學習問卷回饋與後測結果來看，以學習單結合遊戲的問題導向遊戲式教 學策略，除了可以維持學生的學習興趣外，更可以幫助學生在利用遊戲學習的過程中，

歸納、整理課程的重要概念，幫助學生將遊戲中的概念整合至個人的學習基模中，這 對槓桿課程的學習遷移有顯著的效果。

（七）「動滑輪」與「輪軸」課程配合實作教學可提昇教學效果

動滑輪與輪軸，是學生較難理解的槓桿工具應用。教學者除了以遊戲說明動滑輪 與輪軸的施力原理外，亦應讓學生實際操作實驗，而教學者若能利用問題導向策略，

引導學生找到施力臂、抗力臂與施力距離、物體移動距離的關係，相信對於教學效果 會有顯著的提昇。此外由研究結果來看，腳踏車的變速原理，對於六年級學生來說，

仍是較難理解的部分，應在接續的學習階段中介紹會較理想。