第三章 研究方法
第二節 研究設計
茲將研究流程階段之工作說明如下：
一、準備預試階段：
本階段先形成研究問題、蒐集相關文獻和資料進行探討、確定研究主 題、課程規劃和發展研究工具。本實驗硬體採用 E 化教室配置的「互動白 板」新工具，在96 學年第一學期 9 月份師生開始接觸並實際練習操作，確 定選用的軟體後由研究者先了解開發者設計理念並熟習之，並和同學年數 學教師協調授課進度與測驗時程，做好前置作業以利研究之進行。
二、正式施測階段：
本階段選定研究對象後，配合學校舉行第二次數學科定期評量作為前 測，再依本學年數學教學行事曆進行本實驗單元之教學，控制組進行一般講 述教學，由非研究者之教師授課，並無其它教學情境之安排，不致造成任課 教師的負擔。而平時教學群教師互動良好，會規畫每一個學習單元結束之後 進行全學年之平時評量，剛好可安排後測與延後測實施的時間，並將施測結 果列入平時成績紀錄。
三、結果分析階段：
最後階段進行質與量的資料分析，撰寫研究結果並完成論文。
第二節 研究設計
一、 實驗設計
本研究採取實驗研究法中不等組前後測之準實驗設計。基於學校排課的 考量，無法隨機分派受試者到實驗組與對照組，且受限於時間、教學進度的 因素，就研究方便，以研究者授課的九年級兩個班級為實驗組，其中包含一 個數學高成就班級34人和一個數學低成就班級34人；另選擇由同一非研究者 教師所任課的兩個班為控制組，其中亦包含一個數學高成就班級35人和一個 數學低成就班級33人。為了探討應用數位工具融入數學三心單元的教學，對 學生數學學習成就是否有影響，在實驗設計中，為了不影響學生在原班級授 教，採用研究者所任教學校的數學能力分班，作為研究的對象，以避免徒增 其他的干擾因素。茲將實驗設計模式，實驗設計步驟，實驗設計分組細格表 敘述如下：
(一) 實驗設計模式如表3.1:
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表3.1 實驗設計模式
自變項 前測 實驗處理 後測 延後測
實驗組 O1 X(數位工具融入教學) O2 O3，O4，O5
控制組 O6 O7 O8，O9
註：O1、O6 分別為實驗處理前，實驗組、控制組進行九年級第二次定期評量 O2、O7 分別為實驗處理後，實驗組、控制組進行「數學學習成就測驗」之後測 O3、O8 分別為後測兩週後，實驗組、控制組進行「數學學習成就測驗」之延後測 O4、O9 延後測結束進行實驗組、控制組學生數學科的學習狀況問卷。
O5實驗組填寫「課程意見調查表」。
(二)實驗設計步驟如下:
1.實驗處理前，實驗組和控制組學生皆參加九年級第二次定期評量前測 (O1、O6)，評量內容為「圓」、「幾何推理」，與實驗教學的「三角形 三心」學習單元相關。
2.實驗組進行實驗處理(X) 接受數位工具融入數學之教學，控制組接受一 般講述教學，沒有使用任何數位工具。
3.實驗處理後，實驗組和控制組均同時進行「數學學習成就測驗」之後測 (O2、O7)。
4.後測結束相隔兩週後，實驗組和控制組均同時進行「數學學習成就測驗」
之延後測(O3、O8)，並填寫學生數學科的學習狀況問卷(O4、O9)。
5.實驗組在數位工具融入教學後，進行該組的「課程意見調查表」（O5），
控制組由於沒有接受實驗處理，故未施以「課程意見調查表」。
(三)實驗設計分組細格表
本實驗採用二因子獨立一因子相依的三因子混合設計之變異數分析，其 中二個獨立因子為教學模式(A)和學業成就(B)，一個相依因子為數學學習成 就(C)，並以前測為共變數，檢視學業成就不同的學生在不同的教學模式下，
對數學學習成就是否產生交互作用(A×B，A×C，B×C，A×B×C)。教學模式 有實驗組和控制組兩個水準，學業成就有高成就和低成就兩個水準，數學學 習成就有後測和延後測兩個水準，設計實驗設計分組細格表如表3.2：
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表3.2 實驗設計分組細格
學業成就(B)
因子 高成就 低成就
數學學習成就(C) 後測 延後測 後測 延後測
合計 人數 實驗組 實高(34人) 實高(34人) 實低(34人) 實低(34人) 68人 教學模式
(A) 控制組 控高(35人) 控高(35人) 控低(33人) 控低(33人) 68人
合計人數 69人 67人 136人
表中三個因子皆各有2個水準，故可產生8種可能組合細格。
二、實驗變項說明：
（一）在量的實驗研究之各變項說明如下：
表3.3 實驗變項表
自變項 控制變項 依變項
(1)教學模式
實驗組：數位工具融入教學 控制組：一般講述教學法 (2)學業成就
高成就：數學能力分班成績較高者 低成就：數學能力分班成績較低者
(1)學習時數 (2)教材內容 (3)學生起點行為
數學學習成就
1.自變項 (1)教學模式
○1 實驗組：除了粉筆與尺規作圖之外，將數位工具融入教學，在E化專科 教室中，將個人電腦螢幕畫面透過單槍投影機投射在互動白板上，並 以電子筆在互動白板上操弄「三角形三心」的電腦輔助教學軟體，將 學生作異質性分組，合作學習討論開放式學習單，再由各組派代表上 台在互動白板上書寫或操弄軟體發表討論所得的結果。
○2 控制組：採用一般講述教學法，由教師講、學生聽的方式進行教學，
使用粉筆、尺規作圖教具。
(2)學業成就
本實驗教學設計參與之學生是依據八年級六次數學定期評量平均成績，
進行數學能力分班學習，兩個班為一群，成績較高者安排在高成就班 級，成績較低者安排在低成就班級。
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2.控制變項
(1)學習時數：兩組均為10節課(一節課45分鐘)。
(2)教材內容：以康軒文教(2007)國中數學第五冊第三章第二節「三角形的 外心、內心、重心」為教材。
(3)起點行為：前測為九年級第二次定期評量，以學生在定期評量之數學成 績進行獨立樣本 t 檢定，所得結果兩組並無顯著差異，故起點行為相 同(實驗組與控制組高成就 t 值 -1.181，P 值 0.242；實驗組與控制組 低成就 t 值 0.381， P 值 0.704)。
3.依變項
為檢驗實驗教學成效，本研究以實驗學生在研究者自編的三角形三心單 元之數學學習成就測驗之成績作為依變項。
（二）在質的研究方面，研究方向為：
1.為了探討應用數位工具融入三角形三心單元的教學後，對學生數學學習 成就的影響，除了量的分析以外，研究者會佐以學習單紀錄，選取代表性 學生做法、及教學活動紀錄加以質性分析。
2.為了探討應用數位工具融入三角形三心單元的教學，對學生數學學習態 度的影響，研究者會依據課程意見調查表結果，與教學活動錄影紀錄與教 學觀察、與學生晤談和教學省思之相互參照。
3.研究者根據教學活動錄影、訪談控制組教師上課情形，與研究者實地觀 察控制組高成就與低成就班級各一節課之教學紀錄，比較數位工具融入三 角形三心單元的教學模式與一般講述教學模式的異同。
三、教學實驗流程
整個教學實驗流程如表3.4：
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表3.4 教學實驗流程
日期 時間 研究進度 參與對象
96.11.30 45分鐘 九年級第二次定期評量 前測
實驗組、控制組 數位工具融入教學 實驗組
96.12.05~
96.12.18
10節課
(每節45分鐘) 一般講述教學法 控制組
96.12.06 數學學習成就測驗檢核 校內三位數學教師 96.12.17 高、低成就班級
各45分鐘
實地觀察錄影 控制組 96.12.18 45分鐘 數學學習成就測驗預試 預試組
96.12.20 45分鐘 數學學習成就測驗後測 實驗組、控制組 97.01.02 45分鐘 數學學習成就測驗
延後測
實驗組、控制組 97.01.02 2分鐘 數學科學習狀況問卷 實驗組、控制組 97.01.04 30分鐘 訪談 控制組授課教師 97.01.05 10分鐘 課程意見量表問卷 實驗組
實驗組進行教學實驗的同時，商請同事協助教學活動過程錄影。