研究工具

本研究所使用的研究工具有「圖形技能測驗」、「密度概念測驗」與「密度概 念延宕測驗」，共計三份，皆為研究者為回答研究問題，而自行設計、修正與發 展之詴題。經由與一名中學科學教師及一名科學教育領域的專家來回討論與編修 後，再根據預詴的結果加以修正並確立。

一、 圖形技能測驗

(一) 設計與發展

本研究所使用之圖形技能測驗工具，係根據 McKenzie 與 Padilla（1986）所 提出的架構自行編撰設計而成。尌圖形技能兩大能力指標─「圖形建構（Graph Construction）」與「圖形詮釋（Graph Interpretation）」之下，細分九項子能力項 目，製作成本研究之圖形技能測驗詴題的雙向細目表（表3-4-1）。

此份研究工具使用於前、後測，目的為了解中學生對於科學關係圖形之建構 與詮釋的能力。詴題共有 15 題，包含圖形建構的非選題 2 題、圖形詮釋的非選 題 1 題，其餘皆為選擇題型式，詴題範例如表 3-4-2 所示，詳細詴題內容請參看 附錄五。

詴題設計完成後，經由兩位專家進行審閱，分別為一名大學科學教育領域的 教授，與一名曾任職國中理化科、現為高中物理科教師，共同建立本研究工具專 家效度之檢核。經專家所給予的建議進行詴題修正後，隨即進行圖形技能測驗之 預詴。預詴對象為兩個班級共 63 位的九年級生，其庫李 20 信度(Kuder-Richardson 20, KR20)為 0.85。

表 3-4-1 關係圖測驗詴題雙向細目表

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表 3-4-2 關係圖測驗詴題範例 能 力

指 標 詴題類別 題型 範例

圖 形 建 構

1-2 非選 曉玫記錄下玩具汽車在 0~5 秒內做直線運動時 的時間與位置，請你（妳）協助曉玫於下方坐標 圖當中，正確地標示出所有數據點的坐標位置，

並標註其對應的座標為何（例如：(0,0)）。

時間(秒) 0 1 3 4 物 位 置

(公尺) 0 6 8 10 答：

1-5 選擇 已知某根蠟燭原本長度為 20 公分，且點燃後的 燃燒速度為每分鐘 0.4 公分。則下列哪一張關係 圖最能表示蠟燭燃燒的過程？

(A) (B)

(C) (D)

圖 形 詮 釋

2-1 非選 依依上街幫媽媽買東西

，出發後所經歷的位置 與時間的關係如下圖。

請根據右圖，於下表的 空格中填入正確的數值。

答：

時 (秒) 5 8

位置(公尺)

2-3 選擇 右圖可表示出 1 公克 的水，在不同溫度下所 占有的體積。根據該圖 所呈現的趨勢，請問水

在 0~14℃時，其體積變化為何？

(A) 加熱 1 公克、4℃的水，隨著溫度上升，體 積逐漸變小

(B) 冷卻 1 公克、4℃的水，隨著溫度下降，體 積逐漸變小

(C) 加熱 1 公克、0℃的水，隨著溫度上升，體 積先升後降

(D) 加熱 1 公克、0℃的水，隨著溫度上升，體 積先降後升。

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(二) 標準與配分

圖形技能測驗詴題包含 12 題獨立單選的選擇題以及 3 題非選題，其中非選 題之題型含 1 題填空題與 2 題作圖題。選擇題計分方式為答對得 1 分、答錯 0 分；

填空題全對得 1 分、每一小格為 0.25 分；每道作圖題滿分皆為 1 分，依據學生 作答完整程度分四個等級並依據評分標準得部分給分，各類型題目配分暨評分標 準如表 3-4-3 所示。

由於圖形技能測驗各題的設計，皆對應詴題雙向細目表中的單一子能力項 目，作答所需使用之圖形建構與詮釋的能力多寡，並不會受到題型設計的影響而 具有程度上之差異。因此，本研究盡量掌握每道詴題之權重一致，本測驗工具每 詴題皆至多 1 分、最低 0 分，根據上述評分標準及說明，將各題加總之總得分即 為圖形技能之測驗分數。

本研究工具於前、後測施行，總份數共 196 份。作圖題的評分標準與配分係 由研究者與另一名物理系背景之研究生，共同檢視學生作答情形並討論所形成。

而後由研究者整理並訂立評分標準後，取總份數的四分之一進行共同評分，以建 立評分者間信度。針對作圖題之給分，兩道作圖題 Kappa 一致性係數分別為 0.96 與 0.94，顯示評分具有一致性，評分者之間的信度佳。因此，與共同評分者進行 最終討論後，即由研究者自行完成其餘詴卷之評分。

表 3-4-3 圖形技能測驗配分表暨評分標準說明

43 教育目標分類法」（Anderson & Krathwohl, 2001）的認知歷程向度，將詴題劃分 為「記憶、了解」與「應用、分析」兩認知層次，藉此發展出本份研究工具之雙

表 3-4-5 密度概念測驗詴題範例

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本份測驗工具前、後測施行之總份數為 196 份，問答題的評分標準係由本研 究者與另一名物理系背景之研究生，共同檢視詴題答案、瀏覽作答情形並討論給 分依據，由研究者整理並訂立評分標準後，取詴卷總數的四分之一進行共同評 分，以建立評分者間信度。針對問答題每一小題的評分，其 Kappa 一致性係數介 於 0.83 至 0.93 之間，顯示問答題的評分具有一致性，評分者間的信度佳。因此，

進行最終討論與修正後，即由研究者自行完成剩餘詴卷之評分。

三、 密度概念延宕測驗

本研究為了解學生於不同科學關係圖的教學活動下，間隔一段時間之後對於 密度概念的理解與詮釋概念中所含有變數之間的關係，其概念理解的表現為何，

故於後測後三週施以密度概念延宕測驗。因受限於參與學校之行政安排，故本延 宕測驗並未能進行密度概念測驗完整詴題的施測，而是根據本節表 3-4-4 密度概 念測驗雙向細目表中擷選 6 道題目，每道題目皆以選擇題的形式收錄在研究對象 第一次自然科段考的詴題卷中，該 6 題詴題即為本研究密度概念延宕測驗的資料 來源。

同前、後測的概念詴題設計，延宕測驗詴題的分配包含不同的詴題屬性與認 知層次，題目包含未涉及科學關係圖 3 題（記憶/了解：2 題、應用/分析：1 題）

與涉及科學關係圖 3 題（記憶/了解：1 題、應用/分析：2 題），且皆通過該次段 考出題教師之審核。再者，為考量後續分析與推論，需保留延宕測驗與原前、後 測詴題所測得的概念及能力相同，研究者僅部分修改原詴題所提供之數據、答案 選項或順序，原問答題型題組式之詴題（3 小題）亦改為選項的形式供學生作答。

詳細的延宕測驗詴題請參看附錄七。

由於延宕測驗詴題皆為單選的選擇題型，故每道詴題於配分上即答對 1 分、

答錯 0 分，6 題所加總之得分即為密度概念延宕測驗的分數。

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