第四節 第四節 研究工具 研究工具 研究工具 研究工具
本研究為了解論證前後學生的線性推理能力及科學概念的變化，開發了兩項 研究工具，分別是在論證前後施以前後測以判別學生能力的寫作論證評量與科學 概念評量，詳細說明如下：
一 一 一
一、 、 、寫作論證評量 、 寫作論證評量 寫作論證評量（ 寫作論證評量 （ （ （如 如 如 如附錄 附錄 附錄 附錄一 一 一 一） ） ） ）
為避免學生的學習對評量的結果產生干擾，因此在評量學生的線性推理能力 部份，採用與學習課程無關的「空氣知多少」為議題，設計寫作論證評量。寫作 論證評量分為兩部份，分別為議題資料與寫作大綱。
在「議題資料」的部份，首先假想一科學實驗的情境，並描述實驗過程及最 終的實驗結果，讓學生從這些敘述中找尋線索，取得與議題有關的證據，接著思 考證據與證據、證據與主張之間的關係，最後歸納出一結論。第二部份則為「寫 作大綱」，學生在閱讀完第一部份的資料後，能按寫作大綱給予的提示，完成一 篇寫作論證。寫作大綱依本研究欲培養學生的線性推理能力為依據，分為五大 段。第一段：提出要解決的問題─對應到線性推理能力中的個人「主張」的陳述。
第二段：寫出可解決上述問題的證據─對應到「觀察的證據」。第三段：說明這 些證據為什麼可以解決此問題─對應到「解釋的證據」。第四段：說明哪些證據 無法解決此問題─對應到「反駁」。第五段：做整篇文章總結，再次呼應到「主 張」。
在信效度的考驗方面，採專家效度，請一名具自然與論證專長的資深大學教 授，和兩位具自然科與語文科專長且資歷五年以上的教師審查工具的適切性。工 具需文句清楚且符合高年級學生閱讀程度，又能評量出學生的線性推理能力。專 家審查意見與工具修改內容如表 3-4-1。
表 3-4-1. 寫作論證評量專家審查意見
二 二 二
二、 、 、科學概念評量 、 科學概念評量 科學概念評量工具 科學概念評量 工具 工具 工具（ （ （ （如 如 如 如附錄 附錄 附錄 附錄二 二 二 二） ） ） ）
配合南一版國小六年級自然與生活科技課程四個單元，每單元針對寫作論證 之線性推理能力內包含的重要科學概念，有一題二階層科學概念評量試題。試題 為一情境題目，提供選項給學生選擇，並請學生寫出選擇此項目的理由。此四題 二階層試題有兩題為研究者所研發，另兩題參考兩名研究者研究並酌以修改，輪 軸與施力的科學概念參考徐順益（2000，2001，2002，2003）「力學概念學習之 研究─轉動與力矩」題庫中的「開門」，在第二層選項修改為適合國小六年級學 童程度的文字敘述；熱傳播的概念則參考王龍錫（2001）「熱部分」題庫中的「傳 播」，在第一階層與第二階層各加上兩個選項。四個單元的科學主題與概念分別 為：（一）食物腐敗─微生物會導致食物腐敗；（二）電磁鐵─增加線圈纏繞圈數 可增強電磁鐵的磁性；（三）輪軸與施力─施力相同，若施力臂愈長，作用愈大。
除施力的大小和施力臂的長短，施力的方向亦影響物體的運動情形；及（四）熱 的傳播─金屬的傳熱速度比空氣和水快。如表 3-4-2。
表 3-4-2. 科學主題與概念命題敘述
科學主題 編號 概念命題敘述 食物腐敗 1 微生物會導致食物腐敗。
電磁鐵 2 增加線圈纏繞圈數可增強電磁鐵的磁性。
輪軸與施力 3 4
施力相同，若施力臂愈長，作用愈大。
除施力的大小和施力臂的長短，施力的方向亦影響物體 的運動情形。
熱的傳播 5 金屬的傳熱速度比空氣和水快。
評量工具的效度採內容效度與專家效度。為了使二階層診斷評量具有內容效 度，研究者依所擷取之命題知識陳述及概念領域，建立雙向細目表，評量內容之
鐵、輪軸與施力以及熱的傳播。專家效度以相關文獻的內容為依據，並且經過兩 名在職國小教師共同審視內容的深淺和文字的運用以編製適當的評量，以測出學 生的科學概念。
評量工具的信度採重測信度，取 100 名受試者先做科學概念評量的第一次施 測，一個月後再以同一組受試者做第二次施測，以兩次測驗測得的分數求其相 關。測驗所得的分數為四題評量題目分數加總（給分說明請見第三章第六節資料 分析的科學概念得分情形），求兩次測驗的皮爾森積差相關，得到相關係數為 0.561，兩次測驗分數有顯著正相關。
表 3-4-3. 科學概念評量雙向細目表
一 二 三 四
食物腐敗 ●
電磁鐵 ●
輪軸與施力 ●
熱的傳播 ●
命題知識陳述* 1 2 3 4
5 *：命題知識陳述編號參照表 3-4-2 中的編號