第參章 研究方法與設計 研究方法與設計 研究方法與設計 研究方法與設計
第三節 研究工具 研究工具 研究工具 研究工具
第三節 第三節
第三節 研究工具 研究工具 研究工具 研究工具
本研究所使用的工具包括：「磁性手寫板原理前測問卷」、「POE 教學活動 單」、「磁性手寫板」以及「晤談大綱」等，茲說明如下
一、「磁性手寫板原理前測問卷」（附錄三）
為了診斷學童對於「磁性手寫板」原理已經具備的概念或想法，研究者依據
「磁性手寫板」原理以及 POE 教學策略的內容編擬了「磁性手寫板原理前測問 卷」，以便於透過與 POE 活動之後學童在相關概念與想法上的探討比對，進而 了解在 POE 活動前後，學童在概念與學習態度上的轉變情形。為增進與確保本 研究工具的內容效度，問卷在初步編擬完成之後，研究者除了與一位具備五年以 上教學資歷的自然科教師針對問卷內容加以審視與討論，以進行第一次的修訂之 外，同時也依據試探性研究預試的結果，並徵詢指導教授的意見進行再次的修 訂。茲將修訂的內容說明如下：
（一）將原問卷中「磁性手寫板」的命名改成「手寫板」，以避免因命名的描述 對學童的作答產生暗示性的引導。
（二）在原問卷中第三題加列對於「手寫板」元件材質可能的參考答案，目的在 將學童的答題限制在一個合理的範圍內，以確保學童能夠就其所理解的想 法來選出可能的材質，而不是天馬行空沒有範圍的猜測。
（三）在原問卷中第五題增加「手寫筆頭可以畫出線條，清除刷一刷就讓線條消
失，這是因為：」這樣的答題引導，目的在避免因學童文字表達上的不足 而無法下筆，因此，先提供一個開頭的參考，以確保學童能夠就其所理解 的想法藉由文字表達出來。
（四）研究者在試探性研究中發現，若沒有適當的引導與說明，學生往往無法完 全了解題意而影響作答。因此，為了能確實蒐集學生對於「磁性手寫板」
原理的先備概念或想法，在原活動單加列「磁性手寫板原理前測指引」（附 錄一），目的在提供清楚的答題說明，以循序漸進的引導學生進行答題。
「磁性手寫板原理前測問卷」共有五個題目，第一、二題旨在了解學生是否 玩過「磁性手寫板」這個玩具，以及在他們動手操作的過程中，是否會嘗試著運 用所學或經驗去觀察、實驗以思考玩具其中所包含的科學原理。第三題至第五題 旨在了解學生對於「筆頭」、「粉末」、「清除刷」乃至於整個「磁性手寫板」
原理所持有的概念或想法。因此，透過「磁性手寫板原理前測問卷」的答題過程，
受試者可以將自己的經驗或想法清楚的表達出來，而藉由這些答題的資料，研究 者亦能從中獲得學童在把玩科學玩具的過程中所持有的科學學習態度，以及對於
「磁性手寫板」原理所具備的概念或想法。
二、「POE 教學活動單」（附錄四、五、六、七、八）
為配合本研究POE策略的「磁性手寫板」科學原理探究教學活動單元的設 計，研究者根據POE教學策略原則、活動目標以及「磁性手寫板」科學原理等，
自行編擬「POE教學活動單」，藉由活動單的記錄，研究者可以了解學生的想法 與探究過程，並藉此蒐集學生持有的概念以及這些概念在科學原理的探究過程中 運用的情形，進而探究學生概念發展的情形。
為增進與確保本研究工具的內容效度，活動單在初步編擬完成之後，研究者 除了與一位具備五年以上教學資歷的自然科教師針對問卷內容加以審視與討 論，以進行第一次的修訂之外，同時也依據試探性研究的結果，並徵詢指導教授 的意見進行再次的修訂。茲將修訂的內容說明如下：
（一）原活動單以一份五頁的方式設計，在活動一開始，即將所有活動單一次發
給學生，用意在讓學生於探究活動中自由隨意的將觀察結果記錄在相對應 的題目中，但在試探性研究中發現，這種完全由學生自主的探究方式，使 得學生的探究活動變得雜亂沒有主軸，容易模糊了探究的目標，影響了探 究的成效。因此，研究者依照探究的目標重新將活動單設計成單張五份的 方式，一次只發給學生一張活動單，只探究一個主題，分別探究「手寫筆 頭」、「板中粉末」、「清除刷」以及整個「磁性手寫板」原理，以此循 序漸進的方式，引導學生進行探究活動。
（二）研究者在試探性研究中發現，若沒有一個縝密的教學活動引導程序，往往 在探究教學活動進行時，會有手忙腳亂，顧此失彼的情形發生。因此，在 原活動單加列「POE 教學活動指引」（附錄二），目的在循序漸進的引導 教學活動的進行，並預先擬定在每個不同階段教師應提醒學生注意或向學 生說明的事項，以確保教師能順利的引導學生進行探究活動，並能就其操 作的過程以及所觀察到的現象與理解的想法，在活動單上表達出來。
「POE 教學活動單」共有五個題目，第一題旨在了解學生對於「手寫筆頭」
所使用材質以及「手寫筆頭」原理所持有的概念或想法，同時探討學生的探究過 程。第二題旨在了解學生對於「板中的粉」所使用材質及其原理所持有的概念或 想法，同時探討學生的探究過程。第三題旨在了解學生對於「清除刷」所使用材 質及其原理所持有的概念或想法，同時探討學生的探究過程。第四題則總結整個 探究活動的結果，旨在了解學生對於整個「磁性手寫板」原理所持有的概念或想 法，同時探討學生的探究過程。
因此，透過「POE 教學活動單」的答題過程，不但能夠引導學生循序的進行 探究活動，同時亦提供學生可以將自己的觀察結果與解釋清楚表達的機會，而藉 由這些答題的資料，研究者亦能從中了解學童在探究活動之後對於「磁性手寫板」
原理所獲得的概念或想法，以及整個探究的過程。
三、「磁性手寫板」
本研究針對「磁性手寫板」的手寫筆頭、板中粉末、清除刷等三個元件，設
計一系列的 POE 探究教學活動，讓學生自由運用已備妥之不同材質的測試物件，
透過預測－操作觀察－解釋的探究過程，去探究出三個元件的材質為何，最後再 依據這些探究的結果，針對「磁性手寫板」的科學原理進行完整的描述。茲就「磁 性手寫板」元件與構造以及測試物件說明如下：
（一）「磁性手寫板」元件與構造說明（表 3-3-1.）
表3-3-1. 「磁性手寫板」元件與構造說明
「磁性手寫板」元件與構造 介紹與說明
圖 3-3-1.磁性手寫板
圖 3-3-1.是「磁性手寫板」的全貌，其主要元 件包含手寫筆（圖 3-3-2.）、板中粉末（圖 3-3-3.）、清除刷（圖 3-3-4.）以及佈滿格子 狀細紋的板面構造（圖 3-3-5.）。
圖 3-3-2.手寫筆
手寫筆（圖 3-3-2.）筆身材質為塑膠，但用來 畫出線條的筆頭材質則是具金屬色澤的磁 鐵。
圖 3-3-3.板中粉末
藏在板面中的黑灰色粉末（圖 3-3-3.）看起來 像磁鐵粉末，其實它卻是由一般的鐵粉製成。
圖 3-3-4.清除刷
清除刷（圖 3-3-4.）的握把是塑膠製品，但真 正用來刷除板面線條的，卻是藏在板後方的 長條狀磁鐵棒。
圖 3-3-5.板面格子狀細紋構造
板面格子狀細紋構造（圖 3-3-5.）是用來均勻 分布且固定鐵粉。
圖 3-3-6.在板面上寫字
如圖 3-3-6.所示，當手寫筆頭（磁鐵）劃過板 面的時候，板後方的鐵粉會被吸到板面上 來，以形成線條。
圖 3-3-7.清除板面文字
如圖 3-3-7.所示，當清除刷（磁鐵）在板面後 方劃過的時候，板面上的線條（鐵粉）會被 吸回到板面下方而消失。
（二）「磁性手寫板」探究活動測試物件說明
如圖 3-3-8.所示，本研究準備了木棒、鐵製螺絲、沙子、白板筆、塑膠棒、
玻璃珠、磁鐵、棉布以及鉛筆等不同材質的物品，作為配合 POE「磁性手寫板」
原理探究活動的測試物件。
在探究過程中，學生除了操作與觀察「磁性手寫板」之外，也必須藉由這些 測試物件的搭配運用，以釐清心中某些矛盾或無法確認的想法。例如，當無法確 認手寫筆頭到底是鐵或磁鐵的時候，可以使用手寫筆頭分別與測試物件中的磁鐵 和鐵製螺絲碰觸，若發現手寫筆頭可同時吸住磁鐵和鐵製螺絲，則可確認手寫筆 頭是磁鐵。又如，當學生預測板中的粉為沙子的時候，可以使用手寫筆去碰觸測 試物件中的沙子，以驗證預測的想法。
圖 3-3-8.探究活動測試物件 四、「學習感受問卷」（附錄九）
李啟迪(2009)分析歷年 TIMSS 和 PISA 的調查結果指出，在學科認知能力
上，無論是 TIMSS 評量的三項認知能力或是 PISA 評量的三種科學能力，我國八
年級和九年級學生的表現優異，但在情意面向上，我國八、九年級學生之科學學 習自信與科學學習興趣皆有低落的情況。
此外，丁信中(2009)分析比較芬蘭 PISA 2003 與我國 TIMSS 2003 的測驗結 果，以及兩國在 PISA 2006 測驗表現的差異，也提出提昇臺灣學生科學解釋與科 學探索的能力，以及改善他們的學校科學學習信心，將是當前國內科學教育發展 應該正視的見解。
因此，研究者嘗試透過 POE 策略結合「磁性手寫板」玩具進行「磁性手寫 板」原理的探究教學活動，設計「學習感受問卷」以探討在這樣的教學方式下對 學生學習興趣與信心的影響情形。
「學習感受問卷」有二個題目，共分成四個子題，請學生分別針對「喜不喜 歡？為什麼？」、「有沒有收穫？有何收穫？」、「是否能增進對科學學習的興 趣？為什麼？」以及「是否能提升在科學學習上的信心？為什麼？」進行答題。
問卷第一個子題旨在了解學生是否喜歡這樣的學習方式以及其所持的理 由。第二個子題旨在了解透過這樣的學習方式，學生在知識與方法的面向上是否
問卷第一個子題旨在了解學生是否喜歡這樣的學習方式以及其所持的理 由。第二個子題旨在了解透過這樣的學習方式，學生在知識與方法的面向上是否