研究工具

本研究所使用的研究工具主要可分為四大類：科學探究能力數位評量、POEI 實驗設 計活動學習單、學習感受問卷以及半結構式晤談。茲將本研究之研究工具分述如下：

一、 科學探究能力數位評量

本研究欲探討 POE-Inquiry 教學策略教學策略對學生科學探究能力的影響，採 用科技導入科學學習環境（TILE）研究團隊，所開發之科學探究能力數位評量作為 研究工具。TILE 團隊將科學探究能力分為 1.提問能力(提出問題、辨識問題、提出 假說、提出預測)、2.實驗設計能力(選擇變因、流程規劃、誤差控制)、3.分析能 力(組織資料、資料轉化)、4.解釋能力(提出主張、運用證據、產生推理、考慮另 有解釋)等四大能力面向，每個能力面向中再分出各項子能力，共 13 項子能力。因 考慮國中八年級學生所具備之科學知識與科學思考技巧的熟悉度尚未充足，故將提 出假說及考慮另有解釋兩項能力的評量題目拿掉，僅測驗其餘 11 項子能力，各能 力定義如表 3-4-1 所示。本研究的科學探究能力定義，亦即採用 TILE 研究團隊所 定義之科學探究能力定義，評量題目依照各能力定義為標準進行評分。

本研究以科學探究能力數位評量作為研究工具，此數位評量之研發目的乃為瞭 解我國中學生科學探究能力之現況，針對國八生及高二生進行施測。評量內容經三 位具科學教育背景專長之教授進行審核，具有專家效度；再將專家對評量題目內容 之審核結果進行一致性檢定，其對應之 Kappa coefficients 範圍在 0.88~0.96，表示 此評量能有效評定學生的科學探究能力。在進行教學介入的前後施予前測及後測，

藉以了解學生科學探究能力的表現情形。學生皆以電腦填答方式進行測驗，測驗題 目有以文字敘述、動畫呈現、圖表呈現等題目類型，作答方式有單一選擇題、多重 選擇題、填充題、簡答題等，同一大題中，每一小子題填答完後皆不可再回頭修改 上一題的答案。本次測驗題目共 31 題，總分 62 分，作答時間 90 分鐘，教學介入 前、後，皆以相同題目進行評量。

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二、 POEI 實驗設計活動學習單

本研究所設計之 POEI 實驗設計活動學習單，示例見表 3-3-4 及附錄四，POEI 實驗設計活動教學教案示例，如附錄三。每次活動時間為一節課 45 分鐘，在三個 單元課程教學中，每單元進行兩次 POEI 實驗設計活動，共 6 次，教學單元與教學 活動對照表見表 3-3-5。活動步驟可參見表 3-3-3，茲將活動流程敘述如下：教師 於上課開始時，先給予學生實驗主題，請學生思考並寫下可能影響此現象的變因，

再從可能影響的變因中擇一個變因作為此次實驗問題，精緻並提出自己的實驗問題。

接著，根據自己提出的實驗問題，寫出實驗的操縱變因、控制變因及應變變因，依 據變因內容以及所提供的器材規劃實驗流程。設計完成後，根據所設計的實驗先行 預測實驗結果，並寫出預測理由，再依據自己的實驗步驟親自操作實驗，觀察並紀 錄結果，最後依據觀察結果進行科學解釋。學生進行探究時，須將所有的實驗記錄 書寫於學習單上，並於課程活動結束，繳交活動學習單給老師，即算完成活動。

課程活動進行時，以小組為單位分享器材使用，但因器材的數量與種類有限，

故同組學生可能會出現使用相同器材的情形，故開放讓同組同學在實驗前可以互相 討論，找出不同的影響變因，彼此進行使用相同器材但研究不同問題的方式進行活 動，獨力完成自己的學習單。每次 POEI 實驗設計活動結束後，教師會針對學生的 學習單進行批改，在每一項步驟中將有問題的部分圈出，並在下一次的課程中花大 約十分鐘的時間對學生進行講解，並請學生重新訂正後繳回，藉由這樣的練習，讓 學生能越來越熟悉科學探究的方法與技巧，增進學生的科學探究能力。

三、 學習感受問卷

本研究所使用之 POE-Inquiry 教學策略學習感受問卷，分為第一部分：Likert 五點量表，以及第二部分：開放式問答。第一部分題目改編自陳英佳(2011)學習感 受問卷，測驗題數共 18 題，請學生依照每一題的學習感受做程度上的判斷，藉以 瞭解學生對 POE-Inquiry 教學策略的學習感受情形(包含 POE 教學活動及 POEI 實驗 設計活動)。第二部分開放式問答題目改編自李宛修(2010)學習感受問卷，藉由學 生書寫對 POEI 實驗設計活動的感受理由，深入分析此教學策略的優缺點及學生的 學習感受。

該問卷編纂完成後，經與多年國中教學經驗之資深理化教師討論題目之適切性，

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再經具科學教育專長之資深教授評鑑，具有專家信度。經實驗組(56 人)正式施測後

，Cronbach α 值為.939，顯示學習感受問卷的信度穩定且可信， POE-Inquiry 教 學策略之學習感受問卷詳如附錄五。

四、 晤談

為了深入瞭解學生對於 POE-Inquiry 教學策略的學習感受為何，於實驗教學活 動結束後一周，進行學習感受問卷填寫，依據學生的問卷填答結果再進行個別晤談。

晤談對象為隨機抽取實驗組兩個班各 12 位學生，進行約 5~10 分鐘個別晤談，晤談 大綱詳見附錄六；晤談內容大綱舉例如下：

 你在學習感受問卷中寫到，在 POEI 實驗設計活動中最感到困擾的部分是 [ ]，為什麼呢？

 你覺得在你們自己做 POEI 實驗設計活動之前，先做過 POE-預測-觀察-解 釋的學習活動，對你在設計實驗的過程中，有沒有幫助呢？

 整體而言，用 POEI 實驗設計活動的方式上課，對你的科學探究能力的幫 助是什麼？

 整體而言，你喜歡用 POEI 實驗設計活動的方式上課嗎？為什麼？

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