研究發展與設計 研究發展與設計 研究發展與設計 研究發展與設計

第三章 第三章

第三章 研究方法 研究方法 研究方法 研究方法

本研究採用自製的拋射體發射裝置，透過 POE 策略設計的推理活動，探討 國小五年級學童的推理思考情形。研究目的主要是探求學生在進行活動時，其推 理能力之應用、推理類型及推理依據。本研究採取觀察活動及晤談的方式來蒐集 學生的想法，而研究者對學生進行個別晤談，以期了解學生的真實想法。

本章分為六節，第一節說明研究發展與設計；第二節說明研究對象；第三節 說明研究流程；第四節介紹資料處理與分析；第五節說明研究之信效度；第六節 說明初探研究省思。

第一節 第一節 第一節

第一節 研究發展與設計 研究發展與設計 研究發展與設計 研究發展與設計

本研究採用質性研究法，以POE策略設計的推理活動探討國小五年級學生在 拋射體活動中的推理思考情形。本研究採用國小自然與生活科技課程中沒有提到 的「拋射體概念」為主題，雖然學校課程並沒有進行拋射體概念的相關教學，但 學生在日常生活中，或多或少都有拋射體概念相關的生活經驗，希望藉此了解學 生對於拋射體概念的想法，並探討學生活動中推理思考的情形。

本研究透過一連串的POE推理活動，瞭解學生對於拋射體角度與水平位移間 關係的推理思考，為了廣泛而有效的蒐集實驗所需資料，研究者針對拋射體主題 開發研究所需的研究工具。研究者自行發展、製作拋射體推理活動的裝置。為使 學生在進行POE活動時能有所依據，並能清楚呈現其真實想法，因此設計了「POE 拋射體推理活動單」。在實驗前要求學生「預測」實驗結果，然後讓學生透過觀 察和活動單的紀錄，來比較預測與觀察結果，當學生形成自己暫時的想法後，接 著再進行下一個活動的「預測」。藉由活動單，了解學生預測時所持的理由及觀 察後的解釋，並將其記錄在活動單上，以便後續分析。

過程中輔以半結構式訪談，獲取學生在POE推理活動中的晤談資料，為使晤 談能有效進行，研究者擬定「拋射體推理活動晤談大綱」，晤談大綱分為兩部分：

前測晤談及正式活動晤談，在活動前了解學生的想法及過程中學生想法改變的情 形，活動中配合晤談方式蒐集資料，藉由晤談資料分析學生在預測、觀察、解釋 階段推理思考的真實想法。活動單及晤談大綱初步完成後，進行初探研究，並根 據初探結果修正研究工具，以期能符合正式研究之需求。

在POE推理活動中，除了上述工具外，另輔以錄音、錄影及研究日誌的方式 蒐集資料，希望由各方面蒐集受試者推理思考之質性資料，來瞭解國小五年級學 生對於拋射體角度與水平位移的推理思考情形，進而能深入探討所欲研究之問 題。本研究之研究工具發展分述如後：

一、活動單（附錄一）

為配合本研究之POE活動，研究者根據研究主題之內容、研究之目的及POE 活動之原則，設計發展「POE拋射體推理活動單」，活動單之主要目的是為了引 導受試者活動流程之進行，並協助受試者在過程中，利用勾選題目或文字敘述的 方式，能完整記錄下其在預測、觀察、解釋階段的真實想法。過程中，受試者也 可藉著活動單的紀錄輔助，回顧先前自己的預測及實驗觀察的結果，以利進行下 一次的預測。

透過活動單的記錄，研究者藉此蒐集受試者進行POE推理思考的質性資料，

評測受試者如何在POE推理活動中，利用觀察到的現象及觀察後形成的想法進行 推理的情形。活動單初步完成後，請國小自然科教師審視其流暢性、正確性，將 疑義部分修正後，進行初探研究並再做修正、調整。

正式活動開始前，研究者說明整個活動流程，接下來則對於活動單內容及題 目加以解釋，此時開放學童對於不清楚的地方發問。讓受試者完全瞭解活動單之 內容之後，才開始進行POE推理活動。

整份活動單的內容分為七個部分，根據本研究的實施設計流程依序進行，活 動單第一部分為：「前觀察活動」，為利後續POE活動觀察，比較拋射角度對於 水平位移的影響，一開始先進行仰角0°之「前觀察活動」，發射後請受試者記錄 下仰角0°落地位置，接下來才開始進行正式POE活動，開始受試者的第一次預測，

依序進行活動單第二至第七部分，分別為15°、30°、45°、60°、75°、90°等拋射 角度的六個POE活動。

首先，在預測階段請受試者勾選預測結果，並請其提出理由及想法，將之記 錄在活動單上。在觀察活動後，再請受試者勾選觀察到的結果，並請其對觀察的 結果與預測做比較並提出解釋，藉此瞭解觀察活動對於先前之預測階段有何影 響，受試者本身對於先前想法與觀察結果能否做比較，反思有否衝突，並做適當 之推理。若觀察結果與預測相同，則請寫下對於自己推理支持的理由、解釋；若 與預測不同，請就不同的部分加以解釋、說明，並思考原因為何，記錄在活動單 上。活動結束後將POE 活動單收回，並配合活動中晤談時的錄音、錄影進行分 析，以獲得學生的推理思考情形。

二、晤談大綱（附錄二）

為確實了解受試者之真實想法，避免研究者解讀之誤差，且考慮國小五年級 學童無法依活動單完全以文字敘述表達其想法，本研究配合活動之進行及POE活 動單之運用，同時採用一對一晤談方式來蒐集資料。晤談是質性研究常用的方 法，可以探知觀察不到的事實與現象，也可以檢核觀察到資料之真假（林生傳，

2003）。因此本研究希望透過晤談方式，獲得受試者描述其想法的資料，更深入 瞭解受試者對於拋射體推理活動的思考情形。

晤談時依受試者在活動單上的回答及活動中的反應提出問題，鼓勵受試者直 接表達心中的想法，讓學生用口語回答以補充文字敘述之不足，研究者複述、確 認其所提出的理由及解釋。晤談重點在於瞭解受試者於活動單上所提出的相關想

法、想法變化及推理思考，若發現前後回答有矛盾或不清楚時，研究者針對有疑 義處深入追問、釐清，直到確認受試者的真正想法為止。徵得受試者同意後，訪 談過程使用錄音、錄影全程記錄，錄音內容最後轉譯為文字檔，研究者並以筆記 記錄關鍵字句，蒐集上述資料作為事後研究分析之用。

研究者參考國內外相關研究，並分析拋射體活動之內容及 POE 活動單，作 為擬定晤談大綱之依據。晤談大綱分為兩部分：前測晤談及正式活動晤談。在前 測晤談中，詢問學生在 POE 活動進行之前，對於拋射體的相關經驗、角度及距 離關係的概念及拋射體飛行狀況等；在正式活動晤談，則是以活動一為例，列出 晤談時的主要問題，讓學生在預測、觀察、解釋階段，能提出自己的看法。

晤談大綱初步擬定後，先請研究所擔任自然科任教師之同儕審閱，再請校內 教學經驗十年以上之自然科任教師審閱，針對字句編排、陳述及用詞適當性，進 行修改，避免造成受試者錯誤理解以致資料蒐集錯誤。修正後再請三位五年級學 生閱讀晤談大綱，期使內容陳述能讓學生充分瞭解。最後請指導教授審閱，同意 之後即進行初探。進行初探時，就學生實際回答狀況是否符合本研究的目的，於 初探資料分析後再進行修正，修正後再請指導教授審閱以進行正式研究。

三、實驗裝置介紹

本研究旨在透過POE活動設計，配合研究者自製的拋射體活動裝置，探究國 小五年級學生對於「拋射體實驗」的推理思考情形。White和Gunstone（1992）認 為在POE活動中，研究者要呈現讓受試者能進行預測、發現意義的情境，不能只 是單純的猜測，而是要提供真實的情境與問題給受試者。因此一開始在構思活動 裝置時，為了使問題情境能更貼近受試者的生活經驗，於是本拋射體活動裝置以 玩具槍為主體發射器，希望能引起受試者參與興趣。

本拋射體發射器是以彈簧為發射動力的玩具槍，扣板機後進行發射，發射出 的拋射體則是各種顏色塑膠製的球體，顏色差異可供觀察時之區辨，以利後續

POE觀察活動。製作過程先將玩具槍固定於白色木架上，再將白色木架固定於底 座木板上，木架與底座之連接處，可以調整玩具槍發射之角度。裝置如圖3-1-1 所示：

圖3-1-1 拋射體實驗裝置

角度調整：為了方便調整各種發射角度，製作角度調整木塊（如圖3-1-2），

可卡接於木架與底座上，以利角度固定，進行發射。

落地位置：為了方便受試者觀察、比較每次落地位置，於底座前鋪設一長約 150cm、寬約40cm之布條，每30cm做一標示，避免拋射球體因過度彈跳影響學生 觀察，並方便學生依標示比較球體落地位置之遠近。

圖 3-1-2 拋射體裝置角度調整設計 圖 3-1-3 拋射體落地位置比較設計 四、推理活動內容

本研究參考在Probing Understanding 一書中，White 和 Gunstone（1992）提 出設計POE活動的原則，再考慮本拋射體推理活動之研究目的，設計本活動內容 需注意下列幾點：

1. 無論預測結果是否正確，受試者必須明確知道每一個實際觀察的「活動結果」， 避免對於下一個活動只是單純的「猜測」，而失去探究受試者推理思考的意義。

2. 前一個 POE 活動完全結束後，待受試者思考形成想法、結論後，才進行下一 個 POE 活動，以便了解前一個POE活動的結果，是否成為下一個POE活動預

2. 前一個 POE 活動完全結束後，待受試者思考形成想法、結論後，才進行下一 個 POE 活動，以便了解前一個POE活動的結果，是否成為下一個POE活動預