研究工具

本研究所使用的研究工具，包括科學探究能力測驗（兩份）、概念認知測驗、

學生學習資料、協同教師觀察表、訪談，茲將各研究工具說明如下:

一、 科學探究能力測驗

本測驗實施時間為 CPS-SG 教學活動前與活動後，學生在此二次測驗中所得 到的分數，作為本研究所欲觀察學生「科學探究能力」改變情形。本測驗參考高 慧蓮（2005）實作題「賣冰塊的爺爺」修訂而成（見附錄十六），藉以評量學生 科學探究能力的進展情形。原評量根據國內外科學探究相關文獻，科學探究研究 群共制訂出五個能力面向，及 13 個成分來定義科學探究能力，其內容如表 3-4-1：

表 3-4-1 科學探究能力面向及其成分

原題目:

看了上面的故事，你覺得老爺爺想要解決什麼問題？

修改為:

看了上面的故事，你覺得老爺爺想要解決什麼問題？請勾選出一個最能具 體引導我們繼續探究的問題

（ ）為什麼小明的爺爺不把冰塊放在保麗龍盒裡呢？

（ ）蓋上棉被是否可以減緩熱能散失？

（ ）為什麼要在冰塊上放棉被呢？

（ ）還有沒有其他的方法可以讓冰塊融化的速度減緩？

原評量在編製後，已延請學科專家、中小學教師，協助將題目修正或重新設 計符合專家效度；且為了能減少受試者對題目誤解與無法理解題意的情形，再請 一班未參與研究的學生（30人）進行預測，修改無誤後才進行正式實測，達內容 效度。本研究所選用的七題，亦請一名大學教授、一名具有科學教育背景的專家、

兩名國小自然科學教師協助審定其適切性後，在一個國小高年級的班級（30人）

進行初探教學。

原評量表施測後，除了研究者評分外，另請兩位教師重新評分，以盡量減少 研究者主觀的觀點，增進本研究的客觀性。本研究所編修使用的評量亦然，除研 究者自行評分外亦請另一位協同教師重新評分，兩位評分者對評量表的評分等級 相關係數，前測為.95，P<.01；後測為.92，P<.01，顯示兩位評分者對科學探究能 力測驗卷的評分具有很高的一致性，具評分者信度。

(二) 延宕測驗：凸透鏡與凹透鏡

此測驗為為後測結束後兩週進行，學生在此測驗中得到的分數，作為本研究 所欲觀察學生於CPS-SG學習後「科學探究能力」保留之成效。由於考量延宕測 驗若使用與前後測相同試題，可能會造成反覆練習效應，因此採用了與前後測內 容性質相同的「凸透鏡與凹透鏡」進行延宕測驗。

本測驗參考陳博文（2007）之科學探究能力測驗修訂而成（見附錄十七），

該評量參考高慧蓮（2005）探究能力實作評量，配合五上自然「戴眼鏡為什麼可 以矯正視力」編製，以高慧蓮（2005）之評量所得成績總分做為效標，求得之Pearson

相關係數為.74，達顯著水準（P<.05）。

因考慮學生作答所需時間，研究者從原設計題目之五個科學探究能力面向中，

挑選 1 到 2 個探究能力成分題目，編修出七題為此次研究的科學探究能力測驗題 目，對照如表 3-4-2，和前後測題目對應相同。

由於本測驗主要目的為測驗學生的科學探究能力，並非教學後的概念認知部 分，為了不讓學生因為沒有背景知識而影響作答結果，而在第四題與第五題之間 加入「光線經過水晶體後聚焦於視網膜」的知識，讓學生能先了解其內容再來作 答。另外由於學生並未實際進行此實驗操作，因此將第五題的題目修改如下：

原題目：

根據你的實驗設計進行實驗的實際情形為何？

( )根據實驗設計，而且正確進行實驗操作。

( )根據實驗設計，但是沒有完全正確進行實驗操作。

( )沒有完全根據實驗設計進行實驗操作。

( )完全沒有根據實驗設計進行實驗操作。

修改為:

如果有下面幾種物品，你要怎麼分辨「近視眼鏡和老花眼鏡」呢？

放大鏡、水桶、凹透鏡、膠帶、記錄表、報紙、白紙、課本、碼表、紙箱、

尺、塑膠袋、棉花、蠟燭、手電筒、打火機、近視眼鏡、老花眼鏡 請詳細說明你如何設計這個實驗。（以文字敘述為主，可畫圖輔助）

本研究修改後之評量經過一名大學教授審定，一名具有科學教育背景的專家、

兩位國小自然科教師再次審閱，參考多位科學教育研究者的意見編製而成，因此 本測驗應具有效度。

本研究所編修使用的延宕測驗於一高年級班級(30人)初探教學施測後，除研 究者自行評分外亦請另一位協同教師重新評分，盡量減少研究者主觀的觀點，增 進本研究的客觀性。兩位評分者對評量表的評分等級相關係數為.966，P<.01，顯 示兩位評分者對科學探究能力測驗卷的評分具有很高的一致性，具評分者信度。

二、 概念認知測驗

為了解CPS-SG教學前後學生概念認知改變情形，以及教學後學生概念保留情

形，因此研究者配合教學內容，每單元自編測驗題目。此題目與指導教授許良榮 教授討論後，另請於國小服務的自然科協同教師（乙老師、丙老師）審查，並再 次修改調整題目內容，最後與指導教授討論定案。

本測驗以雙向細目表（two-way specification table）檢核教學目標與教學內容，

以確保測驗能反映教學內容，並能真正評量到預期的學習結果，達到內容效度。

Bloom將學習分為認知、情意、動作技能三大領域，1956年Bloom等人將認知領 域教學目標分為六層次依序為：知識（Knowledge）、理解（Comprehension）、

應用（Application）、分析（Analysis）、綜合（Synthesis）、評鑑（Evaluation）。

2001年Anderson等人修訂為記憶（Remember）、了解（Understand）、應用（Apply）、

分析（Analyze）、評鑑（Evaluate）、創造（Create）。本研究選取修訂後教學

效度確定以後，研究者考量專家審察意見後修訂概念認知測驗，在初探教學 之班級（30人) 施以前測、後測及延宕測。其結果以統計軟體SPSS 12.0做內部一 致性（KR-20）考驗，前測為.733，後測為.776，延宕測為.805，顯示測驗工具應 具有穩定性。

三、 學生學習資料

(一) 單元活動單：配合每單元CPS-SG活動編製，學生於課堂中使用，內容包含 實驗注意事項、單元學習內容以及歸納大家的實驗發現（見附錄六~八）。

(二) 活動學習單：配合 CPS-SG 教學活動，一組一份，由小組於教學活動中合 力完成（見附錄九~十一）。內容包含探究過程引導、實驗分工、實驗結果 記錄、我們的發現。

以上兩個學生文件，讓研究者了解學生在CPS-SG教學活動中的學習狀況、小 組分工情形及活動紀錄，作為修正教學與了解學生學習情形之參考。

四、 協同教師觀察表

在研究進行前，研究者設計協同教師觀察表，其內容包含單元目標檢核表與 九年一貫能力指標（如附錄十二~十四），並請協同教師勾選，以及將所欲給予 研究者之建議回饋紀錄於此表之中。

五、 訪談

本研究訪談對象分為協同教師與學生。協同教師訪談於初探教學結束後進行，

希望藉由與協同教師訪談中了解課堂學生的學習反應，以及教學改進的建議，以 作為正式教學時教學修訂之參考。

學生訪談於初探及正式教學後均實施。初探教學後訪談的目的在於了解學生 學習心得和對 CPS-SG 的看法，及藉由訪談中了解學生的學習困難處，找出教學 潛在問題來修正教學設計。訪談大綱（見表 3-4-4）是以學生對 CPS-SG 教學活動 的參與情形、是否感興趣、及對於 CPS-SG 學習難易意見為主要內容編製而成。

表 3-4-4 訪談大綱

編號 訪談內容

1 你喜歡科學遊戲的教學方式嗎?為什麼?

2 科學遊戲教學和平常的自然課有什麼不一樣?

3 哪個活動讓你覺得難?或是你們那組有遇到什麼困難?

4 活動學習單或探究能力測驗有沒有看不懂或不會寫的部分?

5 讓你印象最深刻的活動是哪個?

6 以後遇到問題，會繼續嘗試用問題解決的方法來試著解決嗎?

正式教學後的學生訪談目的主要在於瞭解學生進行CPS-SG課程後的學習狀 況，且進一步確認CPS-SG教學活動提升科學探究能力與概念認知的效果及可行 性，此次訪談的內容與前次大致相同，但刪除對於活動學習單、科學探究能力及 概念認知測驗的修訂。

所有CPS-SG教學活動及測驗結束後，選取三組學生進行訪談，依照CPS-SG 活動之概念認知測驗所得分數，每組選取高、中、低各一人所組成，且男女學生 混合。所有的訪談均錄音完整紀錄，並將錄音資料轉為文字資料，並加以編碼。