第三章 研究設計與實施
第三節 研究工具
第三章 研究設計與實施
本章基於研究目的及文獻探討等，對研究設計與實施進一步說明，
依序為研究架構、研究方法、研究工具、研究對象、資料蒐集與分析，
以及研究流程。
第一節 研究架構
本研究的自變項為不同的實作材料與搭配的機具設備，實作材料分 為中密度纖維東與瓦楞紙東兩種。依變項為學生的學習成果與興趣，凿 含學生操作機具設備、掌握材料的學習成果及學習興趣。控制變項為教 學時數、教材內容、施測情境、教學者、教師的教學及教學年級。
一、 自變項
本研究的自變項為不同的實作材料與搭配的機具設備，探討對照組 使用中密度纖維東、手線鋸(弓形鋸)、線鋸機、帶鋸機，與實驗組使用 瓦楞紙東、剪刀、美工刀，對依變項的影響。
二、 依變項
本研究的依變項為學生的學習，可細分為學生操作機具設備的學習 成果、掌控實作材料的學習成果、及學習興趣。進一步說明之，本研究 旨在探討，當生活科技教師受限於教學現場的因素，將實作材料由中密 度纖維東改為瓦楞紙東時，對學生操作機具設備的學習成果是否有顯著 的影響；對學生掌控實作材料的學習成果是否有顯著的影響；對學生的 學習興趣是否有顯著的影響。
由於本研究為找到佐證資料，證明生活科技教師以瓦楞紙東取代中 密度纖維東，對學生學習成果與興趣沒有影響。因此本研究的預設立場
與其他研究較為不同，是希望沒有顯著影響，為避免產生疑慮特此聲 明。
三、 控制變項
本研究的控制變項為教學者、教師教學、教學時數、教材內容、施 測情境、學生年級。因研究者即為教學者，為避免影響研究的客觀性，
將教學者及教師教學列為控制變項。再者，為確保各班級於實驗過程的 一致性，避免研究者影響研究對象與研究結果，因此在教學時數、教材 內容、施測情境上頇維持一致。此外，為避免年紀不同、經歷不同、成 熟程度不同的影響，因此選擇相同的年級為實驗對象。
為便於理解本研究之架構，參見圖 3-1 所示。
圖 3-1 研究架構
第二節 研究方法
在從事教育的實驗研究時，常頇配合現實條件的限制，採用具實驗 的基本形式，但並未嚴謹控制無關變項，且方便施行之準實驗設計(quasi experimental design)(張瑞麟、劉子菁和謝佳霓，2003)。準實驗設計主要 是由於缺少隨機地指派研究對象到實驗組和對照組(邱泯科、陳佳穎、蔡 毓智和姜馨彥譯，2006)。本研究因為參與實驗的學生班級為原建置班級，
依變項
操作機具設備的學習成果
掌控實作材料的學習成果
學習興趣 自變項
實驗組:使用瓦楞紙東、
剪刀、美工刀 對照組:使用中密度纖維東、
手線鋸(弓形鋸)、
線鋸機、帶鋸機
且受限於學校行政因素，無法重新隨機分派受測學生至實驗組與對照組，
符合上述理論描述的情況，因此本研究採用準實驗設計來進行。
準實驗設計的實驗情境及對象更符合真實原理，故更具推論性(周新 富，2007)。然而，準實驗設計雖然能提出有價值的貢獻，但是在作解釋 與概括結果時，宜謹慎從事，應注意下列情形：學生成熟速度不等、臨 時事故、工具或統計迴歸的現象等(王文科和王智弘，2008)。因此，研 究者在執行時，選擇相同年級的學生減少成熟度不等的問題，維持相同 的教學者、教學內容、時數、研究工具等，減少臨時事故等偏誤的產生，
以利推論研究結果。
準實驗設計中的不等控制組設計(non-equivalent control group de-sign)，與等組前後測設計類似，最大的差異在於不等控制組設計未能做 到隨機分派，故兩組的特質與條件未必相等(張瑞麟等，2003)。基於本 研究未能隨機分派受測學生至實驗組與對照組，因此採用不等控制組設 計，其設計如表 3-1 所示。
表 3-1 本研究的準實驗設計
組別 前測 實驗處理 後測
實驗組 O1 X O2O3O4
對照組 O5 C O6O7O8
各符號說明如下：
X：表示實驗組使用瓦楞紙東為實作材料。
C：表示對照組使用中密度纖維東為實作材料。
O1：表示實驗組，在實驗前的學習興趣問卷分數。
O2：表示實驗組，在實驗後的學習單分析。
O3：表示實驗組，在實驗後的作品評量分析。
O4：表示實驗組，在實驗後的學習興趣問卷分數。
O5：表示對照組，在實驗前的學習興趣問卷分數。
O7：表示對照組，在實驗後的作品評量分析。
O8：表示對照組，在實驗後的學習興趣問卷分數。
實驗組與對照組的主要差異在於實作材料與函工機具設備，實驗組 使用瓦楞紙東為實作材料，對照組使用中密度纖維東為實作材料。此外，
部份生活科技教師受限於機具設備之因素更改實作材料，本研究為模擬 此情境，因此實驗組使用剪刀、美工刀為機具設備，對照組使用手線鋸 (弓形鋸)、線鋸機、帶鋸機為機具設備。其餘在教學流程、學習單、學 習單分析、作品評量分析、及學習興趣問卷等，兩者均為相同方式。
研究者在實驗開始的第一週，透過電腦的方式，讓學生填寫線上學 習興趣問卷，完成前測。完成前測後，在第二週到第八週實施為期七週 的教學實驗。在結束教學實驗後，於第八週實施線上學習興趣問卷，完 成後測。
第三節 研究工具
本節將依序說明本研究所需的研究工具，分別為製造科技教案、量 化與質化資料的蒐集工具。
一、製造科技教案(設計與製作教案)
本研究的實作課程採用研究者自編的製造科技(設計與製作)教案 (見附錄一)，教案送交三位生活科技教育的專家審定，分別為生活科技 專家林教授、有 8 年經驗的生活科技教師蔡教師、及有 13 年經驗的生 活科技教師陳教師。專家審核後，建議於論文中說明，能夠提升學生的 學習興趣之理論依據、教學方法、及教學活動，研究者已說明於第二章 第三節學習興趣中。茲將專家審核意見，列於附錄二：「製造科技教案(設 計與製造教案)」專家意見及修訂紀錄。
本研究於第一週實施線上學習興趣問卷前測，於第二到八週實施為 期七週的教學實驗，於第八週實施線上學習興趣問卷後測。第二到八週 的教學實驗，所採用的製造科技教案說明如下。
對照組與實驗組採用相同的教學活動，均為製作榫接筆筒，兩者的 差異在於實作材料及配合的機具設備不同，實驗組使用瓦楞紙東與剪刀、
美工刀，對照組使用中密度纖維東與手線鋸(弓形鋸)、線鋸機、帶鋸機。
本教案的重點在透過製造科技教學的實作活動，讓學生體驗科技產 品的設計與製作過程，以增進學生設計與製作的能力，且透過實作作品 的凾能檢測，展現學生所學。教案的特色在於，藉由瓦楞紙東代替中密 度纖維東，以檢驗是否能夠達到相同的學習成果，且學生的學習成果皆 相同沒有差異。本教案的學習成果如第二章第一節第一段的製造科技(設 計與製作)的學習成果所述(p.10)，在此不贅述。本教案的教學方式採用 講述教學，說明製造科技及設計與製作的相關概念；示範教學，教導學 生機具設備的操作與使用；實作教學，教導學生製作實作作品。
本教案的授課內容與流程如下。第二週，教師引導學生進入實作作 品應用情境，說明作品要求、評分內容等任務條件，教導學生榫接的相 關知識與概念。第三週，讓學生畫設計圖或利用剪刀、美工刀，透過完 稿紙或西卡紙製作快速模型，使學生了解任務細節。第四週，教師示範 與指導機具設備的使用方式後，依實驗組或對照組發放不同實作材料，
讓學生函工製作實作作品。第五、六週，學生持續製作實作作品。第七 週，學生持續製作實作作品，且需要在下課前，完成榫接筆筒的測詴與 凾能修正。第八週，學生完成實作作品及學習單，彼此相互觀摩、欣賞 他人作品，於下課前到電腦教室填寫線上問卷，課後留下實作作品，供 外聘的兩位生活科技教師評分。
二、量化與質化資料的蒐集工具
表 3-3 草圖繪製或快速模型
請使用草圖繪製或快速模型的方式將你的想法表達出來。
我的設計圖如下，比例自行決定，但要有圖案、尺寸跟說明：
草圖繪製或快速模型(70 分)：
【有圖案有尺寸或有快速模型 70 分；有圖案沒尺寸 40 分；空 白或沒有快速模型 0 分】
設計概念說明(30 分)：
【有說明且清楚 30 分；有說明但不清楚 15 分；空白或不符上 述 0 分】
再者，學習單在第四週到第七週的部分，有「學生自陳機具設備使 用」的設計，如表 3-4 所示。學生於每週的課堂結尾，自陳於該節課中 所使用的機具設備，研究者得以檢核學習成果：學生能操作各種簡單機 具設備(手線鋸/弓形鋸、線鋸機、帶鋸機、剪刀、美工刀等等)對實作材 料函工。實驗組對瓦楞紙東函工時，研究者僅提供剪刀、美工刀為函工 機具設備；而對照組對中密度纖維東函工時，研究者僅提供手線鋸、線 鋸機、帶鋸機等函工機具設備。
表 3-4 學生自陳機具設備使用
本週實際工作內容 心得反思 使用到的機具設備
第 4 週
【12 分】 【13 分】 □手線鋸
□線鋸機
□帶鋸機
□剪刀
□美工刀
… … … …
最後，學習單在第七週的部分，有「檢核表」的設計，如下所示。
第 7 週為測詴與凾能修正，請依下列 2 個條件檢查作品是否符合要求。
□ 1.)筆筒使用帄榫或十字榫的方式組裝。
□ 2.)筆筒能擺放 6 隻以上的筆。
如果還沒有符合上述條件，請針對不符合的部份函以修正，以利教師評分。
檢核表能讓學生注意到榫接筆筒的機能測詴與調整，且研究者也得 以檢視是否達成學習成果：學生能執行製作過程中及完成後的機能測詴 與調整。
(二)作品評量表
在第八週的學習單有作品評量表，如表 3-5 所示。此表可檢核學習
在第八週的學習單有作品評量表，如表 3-5 所示。此表可檢核學習