研究方法與架構

本研究主要目的為探討 CPS-SG 的教學，對於學生科學探究能力及概念認知 影響情形。研究者考慮在研究情境無法隨機選取與分派受試者，因此以非隨機立 意抽樣，樣本來源為研究者所任教的國小五年級班級，由於初探教學及正式教學 之間，正逢研究者任教區域調動，因此兩研究對象均為研究者所任教的不同區域 五年級學生。

本研究分為初探教學及正式教學兩部分進行，初探教學目的為修正教學活動 設計與改進教學方法，而不在於教學法之間的比較，因此初探教學採用準實驗研 究法中的「單組前後測設計（one-group pretest-posttest design）」。在教學活動進行 之前，先與研究對象進行科學探究能力及概念認知前測，接著進行三個單元的教 學活動，每個單元活動後立即進行該單元的概念認知後測，兩週後再進行概念認 知延宕測驗；三個教學單元活動均結束後進行科學探究能力後測，兩週後再進行 科學探究能力延宕測驗。最後再以兩兩成對樣本T檢定，檢視前測、後測與延宕 測驗兩兩總分平均數之間是否達顯著差異，藉以瞭解CPS-SG的教學活動，是否 提升學生的科學探究能力及概念認知，與這些能力的保留情形。初探教學的研究 設計如圖3-1-1：

科學探究能力測驗(a) 概念認知測驗

CPS-SG 的教學活動

科學探究能力測驗(a) 概念認知測驗

科學探究能力測驗(b) 概念認知測驗 註：探究能力測驗(a): 「冰塊爺爺」

探究能力測驗(b): 「凸透鏡與凹透鏡」

圖3-1-1 初探教學的研究設計

初探教學的三個教學活動中，均邀請同校自然與生活科技的教師為協同教師 進行課室觀察，藉由協同教師觀察記錄以及與協同教師之訪談資料，進行教學活 動、教學流程及教學方法的修改，修改過後的教案及教學方法再用於正式教學。

正式教學採用準實驗研究法中的「不等組前後測設計（nonequivalent

pretest-posttest design）」。正式教學階段，為了比較經過CPS-SG學習活動後，學生 科學探究能力的變化情形，因此選定了同校不同班的高年級學生為控制組，此班 級沒有接觸CPS-SG的教學，先施以「科學探究能力測驗-冰塊爺爺」為前測，因 無實驗處理又前後測為同一份試題，故不施以後測，隔週施予「科學探究能力測 驗-凸透鏡與凹透鏡」，此份試題相對應實驗組為延宕測成績；實驗組的施測情形 與初探教學相同，正式教學的研究設計如下圖3-1-2。實驗組與控制組得到的科學 探究能力測驗分數，進行單因子共變數分析（ANCOVA），以前測分數作為共變 項，是否接受CPS-SG的教學為自變項，依變相為延宕測驗所得的分數，以了解 去除學生先備知識及其既有能力之後，接受CPS-SG教學的實驗組與未接受 CPS-SG教學的控制組，其科學探究能力是否有所不同。而實驗組所得科學探究

前測

實驗處理

後測

延宕測驗

實驗組

能力及概念認知分數再以兩兩成對樣本T檢定，檢視前測、後測與延宕測驗兩兩 總分平均數之間是否達到顯著差異，藉以了解CPS-SG教學活動，是否提升學生 的科學探究能力及概念認知表現，與了解這些能力的保留情形。

科學探究能力測驗(a)

概念認知測驗 科學探究能力測驗(a)

CPS-SG 的教學活動 Ｘ

科學探究能力測驗(a)

概念認知測驗 Ｘ

科學探究能力測驗(b)

概念認知測驗 科學探究能力測驗(b) 註：探究能力測驗(a): 「冰塊爺爺」

探究能力測驗(b): 「凸透鏡與凹透鏡」

圖3-1-2 正式教學的研究設計

二、研究架構

進行研究之前，研究者蒐集坊間科學遊戲相關書籍以及網路資源以取得科學 遊戲素材，並依據文獻探討內容與配合九年一貫領域分段能力指標，設計一套 CPS-SG 教學活動教案，經由協同專家審訂修正後，始用於初探教學。在初探教 學活動中，再根據學生反應、協同教師的回饋及教學者的教學札記，修正教學設 計後用於正式教學階段，以分析與探討學生參與 CPS-SG 教學後其科學探究能力 及概念認知的改變情形。本研究架構如圖 3-1-3：

實驗處理 前測

後測

延宕測驗

實驗組

控制組 控制組 控制組

圖3-1-3 研究架構