牛頓運動定律各向度整體分析

本節中研究者將依照試題開發時，牛頓運動定律的三個向度進行分析，此三 個向度分別為「慣性定律」、「牛頓第二運動定律」、「牛頓第三運動定律」，依照 三向度的順序，分析牛頓運動定律前測與封閉式後測試題，而開放式後測試題的 相關分析則留待至下方第三節與家庭作業一同進行細部分析。

一、「慣性定律」向度

三組學生在慣性定律向度的平均得分與標準差，詳如表 4- 12。在此項度中的 前測試題為 A-4、A5-4、A-13、A-2、A-11-2、A-12-3，共計六題，計分方式為 一題一分，故滿分為六分；而封閉式後測試題為 B-9、B-10、B-12-4、B13-4、

B-2、B-11-2、B13-3，共計七題，滿分為七分。但因為前、後測滿分分數不同，

難以進行比較，因此研究者先將此向度平均值轉為 Z 分數後，再進行比較，報 導於表 4- 13。

表 4- 12 「慣性定律」向度平均值與標準差

慣性定律 前測(滿分 6) 封閉後測(滿分 7) 客製組 3.60(1.40) 3.27(1.48) 口頭組 3.77(1.30) 3.67(1.56) 控制組 3.91(1.60) 3.50(1.42)

表 4- 13「慣性定律」向度平均值(Z 分數)

慣性定律 前測 封閉後測

客製組 -0.12 -0.12

口頭組 0.00 0.13

控制組 0.10 -0.01

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由慣性定律向度之 Z 分數可知，客製組在此向度中的表現與原本差不多，

導致其標準分數 Z 並沒有改變，而口頭回饋組則由 0.00 提升到 0.13，算是有小 幅度的增長，但是控制組的成績則由 0.10 退步到-0.01。此向度內分為兩個子概 念，分別為(1)維持原本運動狀態；(2)合力為零或不受外力，將子概念之平均分 數與標準差報導於下表 4- 14。但因為前、後測滿分分數不同，難以進行比較，

因此研究者先將各子概念平均值轉為 Z 分數後，再進行比較，詳見表 4- 15。

整體而言，各組在前後測的變化不大，但口頭組確有些微改變，探究原因可 能為此向度的前後測考題變化並不多，坊間的練習卷常可以找到類似的題目，而 口頭組的導師另外規定完成的練習卷、練習題最多，故可達到練習效果，有利口 頭組的 Z 分數提升。另外，客製組在子概念 2 的平均分數雖然有所提升，但受 到有利於口頭組的條件排擠下，其後測 Z 分數下降。

表 4- 14 「慣性定律」向度各子概念平均值與標準差

慣性定律 前測 封閉後測

子概念 客製組 口頭組 控制組 客製組 口頭組 控制組 子概念(1) 1.63(1.00) 1.87(0.86) 1.97(0.94) 2.57(1.17) 2.73(1.05) 2.76(1.05) 子概念(2) 1.97(0.76) 1.90(0.76) 1.94(0.95) 4.10(1.54) 4.47(1.76) 4.24(1.56)

表 4- 15 「慣性定律」向度各子概念平均值(Z 分數)

慣性定律 前測 封閉後測

子概念 客製組 口頭組 控制組 客製組 口頭組 控制組 子概念(1) -0.21 0.04 0.15 -0.12 0.04 0.07 子概念(2) 0.04 -0.04 0.01 -0.10 0.13 -0.02

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二、「牛頓第二運動定律」向度

三組學生在牛頓第二運動定律向度的平均得分與標準差，詳如表 4- 16。在此 項度中的前測試題為 A-6、A-7、A8-2、A-9、A-5-1、A-5-3，共計六題，計分方 式為一題一分，故滿分為六分；而封閉式後測試題為 B-6、B-12-2、B-4、B-7、

B-8-2、B-12-1、B-12-3，共計七題，滿分為七分。但因為前、後測滿分分數不同，

難以進行比較，因此研究者先將此向度平均值轉為 Z 分數後，再進行比較，報 導於表 4- 17。

表 4- 16「牛頓第二運動定律」向度平均值與標準差

牛二 前測(滿分 6) 封閉後測(滿分 7)

客製組 2.13(0.90) 3.20(1.47) 口頭組 3.20(1.40) 3.93(1.64) 控制組 3.62(1.39) 3.47(1.50)

表 4- 17「牛頓第二運動定律」向度平均值(Z 分數)

牛二 前測 封閉後測

客製組 -0.64 -0.20

口頭組 0.14 0.24

控制組 0.44 -0.04

在此向度中，經 Z 分數轉換後，雖然客製組的成績仍為最低，但由-0.64 進 步到-0.20，共進步 0.44，是三組中進步幅度最大的，究其原因可能為此向度的封 閉試題目與開放式家庭作業的情境相類似。此向度內分為三個子概念，分別為(1) 合力不為零，沿力方向產生一加速度；(2)F、m、a 關係；(3)園周運動，將子概 念之平均分數與標準差報導於下表 4- 18。但因為前、後測滿分分數不同，難以 進行比較，因此研究者先將各子概念平均值轉為 Z 分數後，再進行比較，詳見 表 4- 19。

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三、「牛頓第三運動定律」向度

在此向度中的前測試題為 A-8-1、A-10-1、A-10-2、A-10-3、A-10-4、A-10-5、

A11-3、A-12-1，共計八題，計分方式為一題一分，滿分為八分；而封閉式後測 試題為 B-5-1、B-5-2、B-5-3、B-5-4、B-5-5、B-8-1、B-11-1、B-13-2、B-11-3、

B-13-1，共計十題，滿分為十分。關於三組學生在牛頓第三運動定律向度的平均 得分與標準差，詳如表 4- 21。但因為前、後測滿分分數不同，難以進行比較，

因此研究者先將此向度平均值轉為 Z 分數後，再進行比較，報導於表 4- 22。

表 4- 21 「牛頓第三運動定律」向度平均值與標準差

牛三 前測(滿分 8) 封閉後測(滿分 10) 客製組 3.97(1.22) 3.67(1.54) 口頭組 4.27(1.36) 3.93 (1.53) 控制組 3.88(1.97) 4.29(1.40)

表 4- 22「牛頓第三運動定律」向度平均值(Z 分數)

牛三 前測 封閉後測

客製組 0.00 -0.17

口頭組 0.08 0.09

控制組 -0.07 0.08

牛頓第三運動定律向度分為兩個子概念，分別為(1)作用力與反作用力關係；

(2)作用力與反作用力不可抵消，將子概念之平均分數與標準差報導於表 4- 23。

但因為前、後測滿分分數不同，難以進行比較，因此研究者先將各子概念平均值 轉為 Z 分數後，再進行比較，報導於表 4- 24。

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表 4- 23 「牛頓第三運動定律」向度各子概念平均值與標準差

牛三 前測 封閉後測

子概念 客製組 口頭組 控制組 客製組 口頭組 控制組 子概念(6) 5.07(1.14) 5.17(1.66) 4.85(2.09) 6.40(2.16) 6.93(1.87) 6.79(2.01) 子概念(7) 0.23(0.43) 0.27(0.45) 0.32(0.47) 0.47(0.51) 0.50(0.51) 0.62(0.49)

表 4- 24「牛頓第三運動定律」向度各子概念平均值(Z 分數)

牛三 前測 封閉後測

子概念 客製組 口頭組 控制組 客製組 口頭組 控制組 子概念(6) 0.03 0.09 -0.10 -0.16 0.11 0.04 子概念(7) -0.10 -0.02 0.11 -0.13 -0.06 0.17

由表 4-22 之 Z 分數表可知，在牛頓第三運動定律向度方面，客製組由 0.00 降低為-0.17，而口頭組幾乎沒有變化，反而是控制組的 Z 分數由-0.07 提升至 0.08，

上升了 0.15，雖然有提昇但提升的幅度不多。造成客製組在牛頓第三運動定律向 度下降的可能原因為研究者在客製組進行牛頓第三運動定律的課程時間太趕，下 一周就是段考，可能讓該班學生的觀念不甚清楚，因此在封閉式後測的此向度得 分較低。然而，觀察客製組學生在開放式後測的牛頓第三運動定律表現則顯示儘 管在此向度的表現亦不是非常理想，但因研究者在給予該班學生回饋時，給予「力 圖的箭頭畫於受力者身上」、「作用力與反作用力是作用不同物體上，故不能抵 銷」…等的基本概念次數相當多，故客製組於開放式後測的子概念(6)、(7)仍呈 現進步趨勢。另外，關於學生在子概念 6、7 之 Z 分數表現變化圖，請參見圖 4- 10、圖 4- 11。

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提升最大，而在子概念 2、7 的表現雖然下降，但其下降幅度 0.14、0.03 並不算 大，這可能是受到其他組別有些許進步，排擠造成的影響，另外，客製組在子概 念 6 的表現下降 0.19，幅度稍大，可能的原因為教師在此班的教學進度太趕，而 其餘子概念上升的幅度稍小。

而口頭組則在子概念 1、2、3、4、6、7 的 Z 分數皆為上升的，在子概念 3 的 進步幅度最大，但上升的幅度仍小於客製組，而其餘子概念進步的幅度稍嫌小，

此外口頭組在子概念 5 的 Z 分數雖為下降，但僅下降 0.05，幅度非常小。

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