研究對象

本研究以國中七年級導師班學生為研究對象，並於七年級下學期利用測驗試 卷尋找學生光合作用的迷思概念並進行教學實驗，期望課程的實施能有效提升學 生對光合作用正確概念。此節將分別以預試樣本、正式樣本説明研究採用的對象。

壹、 預試樣本

為求研究者自編「光合作用概念測驗試卷」之信度，研究者於自編的紙筆測 驗卷完成後進行預試，預試樣本為研究者之七年級任課班學生，預試測驗卷回收 後，根據學生作答時提出的疑問和參酌學生的答題情況，進行試卷題目的分析與 文字上的修正與修飾。

貳、 正式樣本

在第一節研究設計與流程中已說明本研究為解決教學現場學生的光合作用 迷思概念，故選取研究者導師班學生進行教學實驗。在教學實驗前對學生進行光 合作用概念前測，分析並了解學生的先備知識基準以及光合迷思為何；在教學後 再讓學生接受光合作用概念後測，最後在教學結束三週及六週以後再施以延宕測 驗，了解教學實驗課程是否能有效提升，並且持續地讓學生保有光合作用的正確 概念。

第三節 研究工具

壹、 測驗編製依據與經過

本試卷「光合作用概念測驗試卷」為研究者決定教學實驗課程以後，由實驗 設計中可發展出的光合作用概念進行編製的自編試卷。研究者參考光合作用教學 相關文獻上之題目與形式，再套用上自己要指導與進行的教學實驗，自編試卷的 效度請指導教授以及三位國中自然科教師針對題目內容與措辭提供修改意見，修 改後進行預試，根據學生作答的情況和反應與得分再次微調題目與文字說明，最 後與指導教授商討，完成概念測驗試卷定稿，審定前試題與聯合專家建議後和預 試反應後進行調整的題目形式皆置於附錄六。

後測和兩次延宕測的光合概念試卷題目則根據前測題目加以調整選項和圖 形順序，在難度和概念不調整的情形下，於教學後進行後三次施測。

貳、 試題計分方法

本試卷題型以選擇題為主，每個題目有四個選項，配合題形式之選擇，可視 為改良式的選擇題型，能於短時間內測得一系列問題。選擇題與配合題記分方式 皆則採二分法，全對即得分，答錯與空白者不給分，得分愈高代表光合作用概念 能力愈好。最後再將施測成績利用統計軟體 SPSS 進行成對樣本 t 檢定，評估學 生學習後的成效是否顯著。

參、 教學實驗使用器材與數據分析紙本

教學實驗中使用到兩種測試儀器，一是溶氧計 EZDO7031，二是 pH 計 EZDOPH5011A，偵測不同水域環境變化，溶氧計偵測水中溶氧量多寡，pH 計測 量每個水域環境中水質的酸化程度，因二氧化碳氣體溶於水呈酸性，故能間接獲 得二氧化碳含量變化的訊息，兩種教學實驗儀器的詳細介紹與操作說明置於附錄 五。另外，數據分析課研究者讓學生個別書面以文字解釋實驗數據變化的紙本，

也是本研究中的研究工具之一。

第四節 教學實驗設計

壹、 教學實驗課程中實驗控制變項

控制變項主要在控制固定可能影響「實驗組（experimental group）」及「控 制組（control group）」實驗結果之變項。本研究的控制變項主要有實驗地點和工 具包含玻璃瓶大小、地下水、光源、時間、溫度，實驗材料上的取得以現有資源 使用或就近取用為佳。

貳、 教學實驗課程中的實驗自變項

「實驗組 1」水瓶放置於光照處，每日照光十小時，瓶中僅放置異營生物，

異營生物係指無法自行產生營養，需要倚靠外界物質為養分來源之生物，也就是 只行呼吸作用而不具有光合作用能力的生物，如孔雀魚。「實驗組 2」水瓶放置 於光照處，每日照光十小時，瓶中僅放置自營生物，自營生物指能自行產生養分 的生物，實驗中的自營生物使用水草，第一輪實驗使用水草虎耳，第二輪實驗使 用水蘊草。「實驗組 3」水瓶放置於光照處，每日照光十小時，水瓶內放置自營 和異營生物(水草和孔雀魚)。「實驗組 4、5、6」皆處於黑暗環境(無光照刺激下) 實驗，水瓶內的差異在於「實驗組 4」只有放置異營生物、「實驗組 5」只有自營 生物以及「實驗組 6」兼具異營和自營生物。「控制組」即對照組係指一般地下 水，不放生物也不進行處理。

參、 教學實驗課程中的實驗依變項

每輪實驗時間維持四天，「實驗組」與「控制組」於實驗教學階段期間，每 日的早上七點，中午十二點半以及下午五點，固定使用溶氧計和 pH 計檢測每一 個實驗組及對照組水域中的溶氧量數據和酸鹼值數據，此兩樣數據為教學實驗中 的依變項，檢測後由研究者指導學生紀錄並一同觀察數據的變化。

第五節 資料分析與處理

本研究從不同的向度做資料蒐集，以求資料分析的豐富性和完整性。以下將 研究資料的蒐集、資料的整理與分析詳述如下：

壹、 資料的蒐集

研究從教學中的觀察、數據分析課的學生文本資料、光合作用概念測驗試卷 和學生（觀察小記），做研究資料的蒐集。茲將資料蒐集的方式和內容分述如下：

一、 教學中的觀察

包含教師布置情境、學生分析的原因和推測的結果、師生互動、教師 如何引導教學之進行、兩節講解課堂(學生對預試題目的提問和數據分析課) 上學生的問題和反應、以及其他發生於教學和學生操作實驗期間之所有資 料。

二、 數據分析課的學生文本資料

數據分析課的課堂上，研究者發給學生教學實驗中所量測出的實際實 驗數據，請學生觀察出數據的起伏變化與規律性後，思考可以用哪些概念 解釋數值的升降，並嘗試用文字書寫進行回饋與分析，最後由研究者回收，

質性觀察學生對實驗數據的文字描述能力與概念的正確性。

三、 光合作用概念測驗試卷

研究者於實驗教學前與教學後，利用光合作用概念測驗試卷做前測、

後測與延宕測，觀察學生得分上的變化，並分析學生前測作答情況以此引 導教學，並檢視教學實驗課程可以改變的概念，將無法使用實驗現象觀察 到的概念坐在講述課堂上作說明，最後用教學前後學生試卷得分狀況檢視 教學實驗對學生的影響。

四、 學生（觀察小記）

學生操作實驗時的觀察小記是本研究重要的數據資料來源。學生在教 學實驗活動進行時，所做的數據紀錄與觀察發現，是師生交流的來源，透 過每天數據的變化，研究者向學生拋出問題，學生再把他們的想法、運用 口頭方式分析出來，老師根據學生描述了解學生解讀實驗的概念，調整教 學指導方式，並從中發現學生光合概念轉變的情形，以及影響學生概念轉 變的關鍵因素，能更清楚掌握學生的學習動態。

貳、 資料的整理與數據分析

本研究在每天教學活動結束後，研究者整理來自教學實驗整體的觀察記錄、

學生的觀察小記、光合作用概念測驗試卷中的答題狀況和數據分析課的學生文字 描述狀況文本等資料後，開始進行資料分析。

數據分析上，研究中會分析光合作用概念自編試卷中各題目的難度與鑑別 度，其分析結果與解釋置於附錄七，並藉由學生在光合作用概念自編試卷中前 測、後側與兩次延宕測驗的分數，做 SPSS 統計軟體的成對樣本 t 檢定，觀察學 生學習成效的顯著性，佐以質性的觀察評估，撰寫報告；根據測驗結果與師生的 互動來描述與詮釋教學現場或其他文件資料的意義，並省思、評估此教學歷程整 體情境脈絡的優點與缺點，審慎地整理出教學現場的真實情況，在研究的最後盡 可能完整呈現。

第四章 結果與討論

本章主要探討光合作用概念教學實驗的實施過程與內容，並將研究所得 的資料做分析與討論。本章分為三節，第一節分析學生光合作用迷思概念，

第二節說明課程進行與教學實驗，第三節討論教學實驗後學生學習的成效。

第一節 學生光合作用迷思概念分析

本研究探討學生的光合迷思概念，研究者的判斷來源主要來自光合作用概念 自編試卷前測的作答結果與前測之後與學生的問答後的紀錄；以下茲分述研究者 所觀察出來的學生光合迷思概念。

壹、 光合作用的條件與產物

光合作用的進行，需同時具備數個充足的條件才能促使此代謝活動成立，首 先環境中的生物必具備葉綠體或葉綠素，其二需要充足的光能，第三還需有水和 二氧化碳的提供，滿足此三個條件之下，光合作用才能順利執行。

前測試卷中有兩題針對此概念進行提問，以下表格為全班二十八位學生針對 此概念作答後的結果：

表 四–1 光合作用需要條件與物質概念分析

題型題號 單選第一題 配合第三題 (複選) 題目 觀察圖中各組情境，請問那些正

在進行「光合作用」

植物行光合作用時需要的條件 和物質有

作答正確人數 21 人 6 人

作答錯誤人數 7 人 22 人

現象一 6 人忽略光合需要「綠色生物」 有 7 人只忽略光合執行需「水」

現象二 1 人忽略自營生物光合需要「光」

從選擇題第一題分析學生作答結果，全班二十八位學生中有六位忽略生物需 具備葉綠體才能進行光合作用，回答的錯誤情境為「所有照光的生物皆能進行光 合作用」，並未考慮到動物身上沒有葉綠體構造，此為學生迷思概念之一；另有 一位學生雖考慮到進行光合作用必須要有綠色生物，但卻忽略光合作用需要光，

故選擇的錯誤情境為「所有存在綠色生物的環境皆有光合作用」，此為學生迷思 概念之二。

從配合第三題分析學生是否能正確描述出光合作用需要條件與物質，更發現 全班只有六位同學能完整寫出光合作用需要的所有條件，近八成的學生無法完整 描述，細觀作答結果，有七位作答錯誤學生僅忽略「水」為光合作用需要的原料，

此為光合作用需要物質中，學生常出現的迷思概念之三；另有八位作答錯誤學生

此為光合作用需要物質中，學生常出現的迷思概念之三；另有八位作答錯誤學生