第肆章 第肆章
第肆章 研究結果與討論 研究結果與討論 研究結果與討論 研究結果與討論
本章就研究工具所收集到的資料進行分析與討論，以回應本研究的研究問 題。本章共分七節，第一節分析三組學生在酸鹼概念診斷測驗的表現情形，以探 討其酸鹼概念的學習成效；第二節進一步分析學生在三種酸鹼主題概念的表現情 形，探討學生各酸鹼主題概念的學習成效；第三節分析三組學生在酸鹼概念診斷 測驗的答題情形，以探討不同教學模式下學生『酸鹼中和』概念的心智模式轉變 情形；第四節分析三組學生在酸鹼建模能力分析試題的表現，以探討不同教學模 式對學生建模能力提升的情形；第五節進一步分析學生在各建模歷程的表現，以 探討學生在不同建模歷程之建模能力提升情形；第六節分析三組學生在教學前後 酸鹼概念和酸鹼建模能力的相關性。
第一節 第一節 第一節
第一節 酸鹼概念學習成效分析 酸鹼概念學習成效分析 酸鹼概念學習成效分析 酸鹼概念學習成效分析
本節旨在探討三組學生在不同教學模式下，酸鹼概念學習成效的差異。利用 變異數分析法(ANOVA)分析三組學生在酸鹼概念診斷測驗前測的表現，後測和延 宕測則以前測為共變量，採用共變數分析法(ANCOVA)以瞭解三種不同教學模式 下學生在酸鹼概念學習成效的異同之處。
一 一
一 一、 、 、 、酸鹼概念診斷測驗 酸鹼概念診斷測驗 酸鹼概念診斷測驗 酸鹼概念診斷測驗『 『 『前測 『 前測 前測』 前測 』 』分析 』 分析 分析 分析
為了瞭解『建模教學組』、『建模合作組』和『一般教學組』學生在教學前 對於酸鹼概念的先備知識是否有所差異，將三組學生的酸鹼概念診斷測驗前測分 數進行變異數分析(ANOVA)，分析結果如表 4-1-1 所示。三組變異數分析未達顯 著差異F＝.355，p＝.702＞.05，此結果顯示三組學生在教學前對於酸鹼概念的認 知差異不大。
表 4-1-1『酸鹼概念診斷測驗』前測前測前測前測ANOVA分析
組別 分數(總分30分) 標準差 標準誤 F 顯著性 建模教學組(N＝28) 8.46 1.688 .323 .355 .702 建模合作組(N＝32) 8.28 2.372 .419 一般教學組(N＝28) 8.75 2.367 .447
*p＜.05
二 二
二 二、 、 、 、酸鹼概念診斷測驗 酸鹼概念診斷測驗 酸鹼概念診斷測驗 酸鹼概念診斷測驗『 『 『後測 『 後測 後測』 後測 』 』分析 』 分析 分析 分析
教學後對三組學生進行酸鹼概念診斷測驗後測，三組的平均分數在直觀上有 明顯差異，平均分數最高為『建模合作組』＝22.25 分；其次為『建模教學組』
＝19.04 分；最低為『一般教學組』＝15.79 分。分別將三組學生前、後測成績進 行相依樣本 t 考驗分析，如表 4-1-2 所示。此結果顯示三組學生在教學後對於酸 鹼概念的認知皆有顯著進步。
表 4-1-2『酸鹼概念診斷測驗』前測前測前測前測 vsvsvs 後測vs後測後測後測相依樣本 t 考驗分析
組別 前測 後測 後-前 標準差 標準誤 t 顯著性 建模教學組
(N＝28) 8.46 19.04 10.57 6.113 1.155 9.151 .000***
建模合作組
(N＝32) 8.28 22.25 13.97 4.425 .782 17.858 .000***
一般教學組
(N＝28) 8.75 15.79 7.04 6.653 1.257 5.596 .000***
*** p＜.001
為了排除前測成績對後測所造成的影響，以三組的前測成績為共變量，後測 成績為依變量，進行共變數分析(ANCOVA)。分析結果顯示三組組間效果的考驗 達顯著 F＝11.168，p＝＜.001，表示三種不同教學模式會影響學生酸鹼概念的學 習成效。
接著進一步對三組後測成績進行事後比較，以探討兩兩之間的差異性，分析 結果如表 4-1-3 所示。研究結果顯示三組間後測成績的比較皆達顯著差異，兩實 驗組顯著優於控制組。除此之外，兩實驗組中『建模合作組』的表現亦顯著優於
『建模教學組』。
表 4-1-3 『酸鹼概念診斷測驗』前前前測前測測 vs測vsvsvs 後測後測後測 ANCOVA 事後比較分析 後測 組別 平均數差異(前組-後組) 標準誤 顯著性 建模教學組 vs 建模合作組 -3.20 1.352 .020*
建模教學組 vs 一般教學組 3.21 1.398 .024*
建模合作組 vs 一般教學組 6.41 1.356 .000***
*p＜.05 ** p＜.01 *** p＜.001
三 三
三 三、 、 、 、酸鹼概念診斷測驗 酸鹼概念診斷測驗 酸鹼概念診斷測驗 酸鹼概念診斷測驗『 『 『延宕測 『 延宕測 延宕測』 延宕測 』 』分析 』 分析 分析 分析
教學後三週對三組學生進行酸鹼概念診斷測驗延宕測，分別將三組學生前 測、延宕測成績進行相依樣本 t 考驗分析，如表 4-1-4 所示。此結果顯示三組學 生在教學經過一段時間後，對於酸鹼概念的認知較教學前仍有顯著進步。
表 4-1-4『酸鹼概念診斷測驗』前測前測前測前測 vsvsvs 延宕測vs延宕測延宕測延宕測相依樣本 t 考驗分析
組別 前測 延宕測 延宕-前 標準差 標準誤 t 顯著性 建模教學組
(N＝28) 8.46 18.64 10.18 4.571 0.864 11.783 .000***
建模合作組
(N＝32) 8.28 21.50 13.22 4.353 0.77 17.177 .000***
一般教學組
(N＝28) 8.75 15.54 6.79 7.983 1.509 4.498 .000***
*** p＜.001
為了排除前測成績對延宕測所造成的影響，以三組的前測成績為共變量，延 宕測成績為依變量，進行共變數分析(ANCOVA)，並對三組延宕測成績進行事後 比較，以探討兩兩之間的差異性，分析結果如表 4-1-5 所示。研究結果顯示三組 間延宕測成績的比較皆達顯著差異，兩實驗組的表現皆顯著優於控制組。且兩實 驗組間亦達顯著差異，『建模合作組』的表現優於『建模教學組』。
表 4-1-5 『酸鹼概念診斷測驗』前前前測前測測 vs測vsvsvs 延宕測延宕測延宕測 ANCOVA 事後比較分析 延宕測 組別 平均數差異(前組-後組) 標準誤 顯著性 建模教學組 vs 建模合作組 -2.84 1.388 .044*
建模教學組 vs 一般教學組 3.04 1.436 .037*
建模合作組 vs 一般教學組 5.89 1.393 .000***
*p＜.05 ** p＜.01 *** p＜.001
四 四 四
四、 、 、 、小結 小結 小結 小結
綜合上述分析結果，將三組學生在酸鹼概念測驗前、後、延宕測資料整理如 表 4-1-6，其所對應的圖形如圖 4-1-1 所示。
表 4-1-6 三組酸鹼概念前前前、前、、後、後後、後、、延宕測、延宕測延宕測平均分數與標準差 延宕測
前測(總分=30) 後測(總分=30) 延宕測(總分=30) 組別
分數 標準差 分數 標準差 分數 標準差 建模教學組(N=28) 8.46 1.688 19.04 5.480 18.64 4.262 建模合作組(N=32) 8.28 2.372 22.25 4.529 21.5 4.311 一般教學組(N=28) 8.75 2.367 15.79 5.607 15.54 7.047
0 5 10 15 20 25 30
前測 後測 延宕測
酸鹼概念總分
建模教學組(N=28) 建模合作組(N=32) 一般教學組(N=28)
圖 4-1-1 三組酸鹼概念前前前、前、、後、後後、後、、延宕測、延宕測延宕測平均分數 延宕測
教學前，三組學生的前測分數差異不大，無顯著差異。表示三組學生在教學 前所擁有的酸鹼概念和先備知識是相近的。教學後及教學三週後，三個組別各自 的後測和延宕測表現和前測比較之下，皆達顯著進步( p＜.001)。可見三種教學方 式對於學生酸鹼概念的學習，皆有一定的教學成效。
在組別間的比較上，兩種建模教學(實驗組)在教學後的後測及延宕測表現，
都顯著優於一般教學(控制組)。可見透過建模教學，對於學生在酸鹼概念的學習 上有正向的幫助，能讓學生在科學學習的過程中，建立較為完整的學習架構，提 升學習成效。此結果與 Halloun(1996, 2007)及張志康與邱美虹(2009)的研究相似，
建模教學能幫助學生概念的理解，促進科學的學習。在兩實驗組間的比較上，『建 模合作組』在後測和延宕測的表現皆優於『建模教學組』，且達顯著差異(p＜.05)，
可見透過學生間的合作學習與教師的適時引導，能更進一步提升建模教學的教學 成效。
第二 第二 第二
第二節 節 節 節 酸鹼主題概念學習成效分析 酸鹼主題概念學習成效分析 酸鹼主題概念學習成效分析 酸鹼主題概念學習成效分析
在第一節中初步比較三組前測、後測和延宕測，研究結果顯示出三組酸鹼概 念的後測和延宕測比起前測皆有顯著進步。其中以『建模合作組』的表現最佳，
『建模教學組』次之，『一般教學組』的進步相對較少。而三組在兩兩間的比較，
也具有顯著差異，尤其『建模合作組』更是明顯優於『一般教學組』。本節將酸 鹼概念診斷測驗依試題進行分類，將其類分為『酸鹼的定義與通性』、『酸鹼濃度
與 pH 值』以及『酸鹼中和與鹽類』三個主題概念(對應題號如表 3-3-2 所示)，進 一步探討三個組別在各酸鹼主題概念上的學習成效。
一 一
一 一、 、 、 、酸鹼主題概念 酸鹼主題概念 酸鹼主題概念 酸鹼主題概念『 『 『 『前測 前測 前測』 前測 』 』分析 』 分析 分析 分析
為了進一步瞭解三組學生在教學前對於各酸鹼主題概念的認知是否有所差 異，將三組學生在『酸鹼的定義與通性』、『酸鹼濃度與 pH 值』以及『酸鹼中 和與鹽類』的前測分數進行變異數分析(ANOVA)，分析結果如表 4-2-1 所示。由 表可知，三組學生在各酸鹼次概念的顯著性皆未達顯著差異，顯示學生在教學前 對於酸鹼定義、酸鹼濃度與酸鹼中和等主題概念的認知差異不大。
表 4-2-1 三組酸鹼主題概念前測前測前測前測 ANOVA 分析 建模教學組 建模合作組 一般教學組
次概念 分數 標準差 分數 標準差 分數 標準差 F 顯著 性 酸鹼的定
義與通性 (9 分)
2.82 1.056 2.50 1.047 2.82 1.249 .842 .434
酸鹼濃度 與 pH 值 (9 分)
2.50 1.036 2.78 1.338 3.21 1.449 2.186 .119
酸鹼中和 與鹽類
(12 分)
3.11 1.286 3.00 1.320 2.71 1.357 .665 .517
*p＜.05
二 二 二
二、 、 、 、酸鹼主題概念 酸鹼主題概念 酸鹼主題概念 酸鹼主題概念『 『 『 『後測 後測 後測』 後測 』 』分析 』 分析 分析 分析
為了瞭解三組學生教學後在『酸鹼的定義與通性』、『酸鹼濃度與 pH 值』
以及『酸鹼中和與鹽類』等主題概念的學習成效，分別對三組學生在各主題概念 的前後測成績進行相依樣本 t 考驗。
接著欲探討三組學生間各酸鹼主題概念學習成效的差異性，為了排除前測成
績對後測所造成的影響，以三組的前測成績為共變量，後測成績為依變量，分別 對三種酸鹼主題概念前、後測進行共變數分析(ANCOVA)，並進一步進行事後比 較，以瞭解兩兩間的差異。
((((一一一一) ) ) ) 『『『酸鹼的定義與通性『酸鹼的定義與通性酸鹼的定義與通性』酸鹼的定義與通性』』』
三組前後測相依樣本 t 考驗分析如表 4-2-2 所示。研究結果顯示，三組學生 教學後，在『酸鹼的定義與通性』此主題概念的學習成效皆有顯著進步。
表 4-2-2 『酸鹼的定義與通性』前前前前測測測測 vsvsvs 後測vs後測後測後測相依樣本 t 考驗分析
組別 前測 後測 後-前 標準差 標準誤 t 顯著性 建模教學組
(N＝28) 2.82 7.36 4.54 1.915 .362 12.536 .000***
建模合作組
(N＝32) 2.50 7.31 4.81 1.975 .349 13.787 .000***
一般教學組
(N＝28) 2.82 5.82 3.00 2.596 .491 6.114 .000***
*** p＜.001
以三組的前測成績為共變量，後測成績為依變量，進行共變數分析
(ANCOVA)，分析結果顯示三組組間效果的考驗達顯著 F＝5.901，p＜.01，表示 三種不同教學模式會影響學生『酸鹼的定義與通性』主題概念的學習成效。接著 進一步對三組後測成績進行事後比較，以探討兩兩之間的差異性，分析結果如表 4-2-3 所示。研究結果顯示『建模教學組』與『建模合作組』在此主題概念的差 異不大，而此兩實驗組的學習成效相較於一般教學組(控制組)達顯著差異。
表 4-2-3 『酸鹼的定義與通性』前前前測前測測 vs測vsvsvs 後測後測後測 ANCOVA 事後比較分析 後測 組別 平均數差異(前組-後組) 標準誤 顯著性 建模教學組 vs 建模合作組 .01 .506 .982 建模教學組 vs 一般教學組 1.54 .519 .004**
建模合作組 vs 一般教學組 1.52 .506 .003**
** p＜.01
((((二二二二) ) ) ) 『『『酸鹼濃度與『酸鹼濃度與酸鹼濃度與 pH酸鹼濃度與pHpHpH 值值值』值』』 』
三組前後測相依樣本 t 考驗分析如表 4-2-4 所示。研究結果顯示，三組學生 教學後，在『酸鹼濃度與 pH 值』此主題概念的學習成效皆有顯著進步。
表 4-2-4 『酸鹼濃度與 pH 值』前前前前測測測測 vsvsvs 後測vs後測後測後測相依樣本 t 考驗分析
組別 前測 後測 後-前 標準差 標準誤 t 顯著性
組別 前測 後測 後-前 標準差 標準誤 t 顯著性