第參章 第參章
第參章 研究方法 研究方法 研究方法 研究方法
本章共分為五節，第一節為研究設計，說明研究組別的設計理念和實施原 則；第二節為研究對象，說明預試和實測對象的來源和人數；第三節為研究工具，
包含各組別之教學活動學習單、酸鹼概念診斷測驗、酸鹼建模能力分析試題；第 四節為研究流程，詳述整個研究進行的次序；第五節為資料處理與分析，闡述所 收集到之量化與質性資料的分析方式。
第一節 第一節 第一節
第一節 研究設計 研究設計 研究設計 研究設計
科學學習的過程，也是學習建構模型的歷程，學生若能確實瞭解模型的本質 與意義，並培養建構模型的能力，將有助於科學概念的理解與問題解決能力的提 升。本研究以「酸與鹼」概念作為研究主題，探討建模教學對學生概念發展與建 模能力的影響。研究設計中將學生依不同學習模式分為『建模教學組』、『建模合 作組』和『一般教學組』三組進行教學。『一般教學組』進行傳統的文本教學搭 配一般學習單；『建模教學組』的教學活動為建模歷程教學和一份以建模歷程設 計的學習單；而『建模合作組』的教學活動則是以學生合作學習為主的建模歷程 設計，搭配建模歷程學習單。建模歷程學習單的設計構念是依模型選擇、建立、
效化和應用的歷程進行教學活動，學生先依生活經驗或先備知識選擇模型，分辨 生活中的酸鹼物質與現象，然後透過教師引導建立模型，瞭解酸鹼相關的定義與 概念，接著透過實驗效化模型，以釐清自己的概念是否正確，最後應用自己所建 立的模型解答學習單上相關情境的問題。學生建構模型的過程中，在模型效化階 段強化了概念，使學生更加確信自己所建立模型的正確性或選擇修正模型。各組 之教學活動設計與學習單內容詳見附錄三〜附錄七。
『建模教學組』和『建模合作組』皆為本研究之實驗組，『建模教學組』的 教學活動主要由教師依建模歷程引導學生學習。『建模合作組』的教學活動則以 學生為主體，教師引導學生相互討論依建模歷程主動建構模型。邱美虹(2008)指 出，透過互動和辯證的歷程，有助於學生在建模的歷程中發展其模型的有效性和
調度性。基於此觀點，研究者欲探討學生藉由同儕間的互動，主動探索去選擇與 建立模型，並透過討論的過程效化和應用模型，是否有助於建模能力的提升。因 此，另設計了以合作學習為主的『建模合作組』，教學活動直接在教室中以分組 方式進行，依據前一學期理化成績將學生按 S 形排列作異質性分組，教學過程中 透過教師適時引導流程，由學生分組互動討論以完成建模學習單，最後再藉由分 組發表和教師總結以釐清概念。
教學前，三組學生均接受酸鹼概念診斷測驗與酸鹼建模能力分析試題之前測 與晤談，以瞭解學生教學前的先備概念與建模能力；教學後再分別進行後測與晤 談，以分析學生的概念改變情形與建模能力提升的成效；三週後再對學生施以延 宕測，以探討其概念學習和建模能力提升的整體成效。因學生缺乏模型與建模的 相關知識，為避免增加學生認知負荷或產生恐懼感，建模教學組和建模合作組兩 組學生在正式教學前，研究者預先利用一節課親自對學生進行模型本質與建模歷 程相關概念的介紹，以降低情境因素對本研究的影響。
本研究旨在比較不同教學法下，三組學生之酸鹼概念學習成效差異、心智模 式演變和建模能力提升情形，並進一步探討學生概念學習和建模能力之間的相關 性。研究設計架構如圖 3-1-1 所示，實驗組與控制組研究流程設計如圖 3-1-2 所示。
圖 3-1-1 研究設計架構
探討建模教學對八年級學生酸鹼概念發展與建模能力的影響
教學設計 研究工具
建模教學組 建模合作組 一般教學組 量化 質性
酸鹼概念診斷測驗 酸鹼建模能力分析試題 學習單 晤談資料
圖 3-1-2 實驗組與控制組研究流程