研究工具

為瞭解本課程是否達成上述之教學目的，研究者以素養評量搭配晤談進行評量，並 且在課程中觀察學生參與的程度以及學生回饋意見進行課程學習成效的瞭解。

一、 素養試題

首先，素養試題內容若與教學主題相同，則有測驗失公正性，因為實驗組進行之螺 旋結構繞射課程之學習內容包含波動和光學，而聲音與此兩主題相關。因此，以聲音作 為主題設計評量試題，進行實驗組與對照組之科學探究能力以及科學態度的學習評量。

題組進行模式與教學流程對應如下表3-3-1 所示，透過學習歷程的對應，確認經由此評 量測驗取得之科學探究能力、科學態度變化結果與課程的培訓內容相關。

表 3-3-1

素養評量與教學內容對應探究學習歷程表

探究學習歷程 試題對應 教學內容

觀察現象 由題幹給予直尺演奏的情境 試題1：由表格數據繪製出關係 圖並且能以現象解釋頻率與音 高的關係

水波槽實驗

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基礎知識建構 試題2：了解頻率與音高的關係 試題3：了解波的疏密程度與聲 音大小生關係

惠更斯原理與疊加原理相 關資料收集與報告

引導討論、找出關係 試題 4：找出變因並解釋 單狹縫繞射實驗與公式、

細線繞射 設計實驗 試題5：設計樂器

試題6：解釋設計時應用的原理

單狹縫繞射實驗與公式、

細線繞射 推廣應用 試題7：連結生活中的樂器或是

現象

彈簧繞射

核心素養強調應用在生活中的能力，所以評量的情境脈絡應盡可能的接近真實現象。

網路近年流行利用生活周遭的器具來演奏音樂，但鮮少學生有實際製作經驗，因此讓學 生於試卷中模擬真實的情境進行思考與作答。同時，運用實際生活中簡易的直尺與桌面 演奏系統，讓學生了解聲波的要素、聲音的傳遞、分析不同實驗過程。最終，引導學生 設計屬於自己的樂器並找出生活中其他類似的例子。研究者在批改素養試題時，根據第 一章定義之科學探究能力與科學態度進行評分。基於些許項目定義較為龐大，或因測驗 時間有限無法以紙筆方式評量，部分評分方式以訪談時學生的回答進行評分。首先針對 科學探究能力與試題得對應如下表3-3-2 所示，表中標示「(訪談)」部分則是利用訪談 方式進行評分。試題內容及訪談內容則詳見附錄二。

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正確的波形。學生可以利用公式V=^!_!，進行正確的計算，得到唱名SO 與唱名 MI 波長。

透過計算後得到的波長，於選項中給定的長度範圍內找出正確答案。公式V=^!_!為學生 已有的知識(國中的理化課程內容)，在作答過程中根據題目給定的條件將已經學過的知 識應用至試題，提供問題一可行之解答方法，並透過正確的數學計算得到成果，最後將 成果與五個選項的示意圖進行對照，將計算結果與選項相互檢核、確認結果、選出正確 答案。因此，研究者將本試題切割為前半部：列舉公式；後半部：實際計算與結果比較。

前半部列舉公式的部分歸類為想像創造。後半部實際計算與結果比較的部分，屬於分析 與發現。

試題 3 是聲音在空氣中真實的傳播方式。作答過程中學生要了解各項實驗條件是如 何影響聲音。其中，直尺彈奏力道增加僅改變聲音的響度，而響度的改變代表聲波的振 幅改變。受試者需要區分在實驗中控制變因與應變變因之間的相互關係，並結合已學過 的基本概念，方能正確提出最後聲波的變化結果，此部分屬於推理論證。在進行選項選 擇時，學生必須能夠比較不同選項的空氣分子密度分布圖的合理性，並透過思考進行判 斷，此為批判思辨。

試題 4 中提供一個與小明類似的直尺演奏樂器，並且附上此演奏方式的實驗數據表 格，讓學生比較兩個實驗的條件與結果之差異處。受試者須比較不同實驗方式的合理性，

透過思考列舉出不同的實驗影響因素，加以結合實驗結果提出說明與解釋，進行實驗方 法的批判，此部分屬於批判思辨。經由思考後，有效利用題中圖表數據檢核兩種實驗的 實驗成果，得出各影響因素之間的關係並說明則歸為分析與發現。

試題 5 與試題 6 讓學生設計樂器，並解釋該樂器的發聲方式與不同音高的調整方式。

於問題五中讓學生繪製樂器設計圖，表達樂器的整體架構，以此了解學生討論與傳達能 力。在設計樂器時，學生需利用生活中有限的材料，設計與規劃製作樂器，並依照該樂

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算以及選項對照選擇正確答案。此部分是評量學生分析與發現的能力，滿分為三分。若 為空白作答，則不給予分數。有寫出計算過程，但計算結果不正確者給予一分。能經由 計算得到正確結果，但是選取的選項錯誤的學生給予兩分。獲得完整三分之受試者為能 夠正確計算出試題提供的數據結果，並且選出正確選項之學生。

試題 3 因測驗時間有限，在設計試題時省略了讓學生簡答其想法的步驟，因此以訪 談來了解學生批判思辨向度的能力變化。此部分滿分為三分。在訪談過程中若學生無法 回答問題則不予以計分。若受試者僅回答彈奏力道增大，聲音變大、聲音變高….等提及 聲音變大聲，但是同時也提出其他應變變因改變的情況下給予一分。兩分的狀況為清楚 地理解彈奏力道增大，僅聲音變大聲，但其他的實驗因素不會改變之學生。最後，能更 進一步了解聲音變大聲即為聲波振幅變大者則給予三分。推理論證以訪談與學生原始選 擇的選項進行評分，滿分一樣三分。學生無法回答問題的情況下，零分計算。若經由研 究者提示「橫波與縱波的波峰波谷關係」與「空氣密度越高則在橫波中相對位置也會比 較高」後，能自行能選出正確答案者給予一分。僅提示「橫波與縱波的波峰波谷關係對 應關係」後，能自行能選出正確答案者給予兩分。最後，受試者原始作答就選擇正確答 案(A)者給予三分。

試題 4 中批判與思辯部分僅以本題作答結果進行評分，滿分為三分。空白為作答者 無分數。作答內容中僅提及影響兩人實驗結果的原因為兩人固定的實驗條件不同，但是 無法說明是基於哪些因素不同者給予一分。指出實驗器材尺與桌子不同者給予兩分。最 後，能完整說明影響兩人實驗結果的原因為兩人固定的實驗條件不同，小明固定尺與桌 子，但小英尺的材質與桌子的材質都不同，所以造成實驗結果不同者給予三分。在分析 與發現向則以本題作答結果進行評分，滿分三分。空白作答者不給予分數。有作答，但 答案不正確者給予一分。接著能指出尺的材質、桌子材質兩樣都是會影響實驗結果的因 素者給予二至三分，一項因素一分，答出一個因素則以一分為基底加一分。

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試題 5 以訪談部分進行觀察與定題向度的評分，滿分為三分。無法回答問題之學生 不給予分數。學生設計之實驗與本試題實驗、老師教過的樂器實驗、課本中涵蓋的實驗 完全相同之實驗設計者僅獲得一分。根據樂器來仿造的實驗給予兩分。根據生活觀察發 現的發聲方式設計實驗或是改造樂器實驗者給予三分。接著，計劃與執行以訪談及學生 作答情況雙向進行評分，滿分三分。無規劃樂器製作者不給予分數。計畫與製作一個樂 器需要清楚了解製作材料、製作方法、彈奏方法，因此訪談中學生能回答出幾項因素則 加幾分，至多三分。再來是討論與傳達部分，此處僅以本題作答結果進行評分，滿分為 三分。空白為作答者零分計算。有畫設計圖，但完全無法理解其意義的圖則給予一分。

有畫設計圖，並且能理解設計圖的意義之作答給予兩分。獲得三分的學生則是有畫能傳 達其設計想法的設計圖，並且標示清楚設計圖每一部分代表何物的作答。最後，想像創 造部分滿分為三分。學生設計之樂器若與本試題實驗、老師教過的樂器實驗、課本中涵 蓋的實驗完全相同，則不給予分數。若是根據生活經驗或是樂器設計實驗，但僅能發聲，

無法改變音高之樂器給予一分。根據本試題實驗、老師教過的樂器實驗、課本中涵蓋的 實驗、生活經驗或是真實樂器來改變製作實驗，並能實際演奏簡易音樂，但無法完整解 釋原理者，例如：直尺演奏外加共鳴箱，因為吉他有共鳴箱、比較好聽、比較大聲…等，

給予兩分。獲得三分之作答為根據本題實驗、課本、老師教學、生活經驗或是樂器來改 變製作實驗，並能實際演奏簡易音樂，且能完整解釋原理，例如：直尺演奏外加共鳴箱，

因為經由共鳴箱內空氣的共振 ，可以將聲音放大。

試題 6 中推理論證滿分為三分。不了解自己設計之樂器如何發出聲音之學生不給予 分數。若僅說明震動，則給予一分。能說明是何項物體震動者給予兩分。能具體說明物 體震動後經由空氣傳播被人耳接收者給予三分。舉例來說，尺發出的聲音，是因為敲打 產生振動，直尺與桌子在拍打時中間的空氣突然被壓縮，因此桌子振動了周圍的空氣，

並且激起附近的物體也各自發出不同聲響，交織後被人耳接收，聽到聲音，此為獲得滿

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分的回答。在訪談中進行學生的建立模型能力評分，滿分三分。學生設計之樂器無法改

分的回答。在訪談中進行學生的建立模型能力評分，滿分三分。學生設計之樂器無法改