研究流程

本研究流程共分為四個階段，分別為準備工作、實驗課程進行過程、師生訪談與量 表施測及資料處理與分析四個階段。茲將此四個階段整理如圖3-2-1。

第 一 階 段

準 備 工 作

第 四 階 段

資 料 處 理 與 分 析

第 三 階 段

師 生 訪 談 與 量 表 施 測

第 二 階 段

實 驗 課 程 進 行 過 程

圖3-2-1 研究流程四階段

壹、準備工作

1. 確定研究題目與文獻探討

本研究於2006 年上旬，根據科學史、科學哲學及科學教育近年來對於異例與異象 之相關研究，對於異例與異象之相關研究內容初步探討與分析後，擬定出「大學生面對 實驗異象時的處理方法與態度」之研究題目。與專家討論後，確立研究主題、研究問題 及資料收集方法等項目，同時針對異例、異象、科學史上的異象、科學本質、實驗教學 與活動等研究進行文獻探討。

2. 選定施測量表

本研究所採用的量表源自於 Tsai & Liu (2005) 之科學觀點量表（見附錄五）及 Fraser, Giddings & McRobbie (1995) 之科學實驗環境量表（見附錄六至九），而此二量表 原始題目皆以英文敘述呈現，為使此二量表得以使用於本研究對象，研究者將量表進行 改編及翻譯，並求翻譯語句能符合國內語言及文化。

3. 選擇受試對象 3.1 學生部分

本研究受測班級選取方式為研究者參考該學院三個科系大學指定考試之錄取成績 後，選取成績較高之前二名科系共三班157 位學生為本研究受試學生群。為確實了解大 一上學期普通化學實驗課程對學生之影響，研究者於該學期第一次進行實驗課程教學與 活動前，先進行量表前測（詳見本章第四節），以便了解學生接受實驗教學、參與實驗 活動前，其科學觀點及其對實驗室環境的偏好為何。

3.2 教師部分

本研究之受試教師共有七位，包含五位該學期教授大一普通化學課程之教授與兩位 教授普通化學實驗之助教，七位教師的背景資料已於本章第一節介紹過，在此不予贅 述。僅就受試學生與教師之關係進一步說明。

如表3-1-2 所示，M2-M 教師、M1-S 教師及 M3-T 教師三位分別負責班級 A、班級

5. 瞭解歷年實驗課程進行狀況

實驗教學進行方式皆遵循授課教師往年之教學方法，即依照實驗手冊進行實驗原 理、實驗步驟、實驗藥品、器材與注意事項之教學及相關事項說明，並搭配教師之示範 實驗活動。教師會在學生進行完實驗活動後，給予本次實驗正確的實驗結果與數據，以 便檢視學生是否達到本次實驗之目標與成果。

6. 與教師討論兩次實驗操弄因素的可行性

經過研究者與教師討論後，認為以「挑戰性事件」 (challenging events) 來檢測學 生對於實驗成果的態度與處理方法的可行性很高。

貳、實驗課程進行過程

1. 挑戰性事件與挑戰性資料

「挑戰性事件」為本研究最重要之操弄因素，係指不給予學生正確的實驗結果與數 據，而用與實際實驗結果與數據差異相當大的「挑戰性資料」 (challenging data)，例如 學生測量出溶液濃度為0.5M，教師公布的數據則為 1.0M。學生事前不知道教師公布的 答案並非實驗結果的標準答案，而是相差甚遠的答案。

2. 兩次實驗待測液濃度數據處理方式

本研究依據兩項不同實驗，設計出兩種形式之實驗操弄。研究者根據第一個實驗「溶 液的濃度」設計出第一種形式之實驗操弄，即為給予每一組不同濃度之待測液，學生需 對自己所做出來的實驗結果作解釋並抱持的態度、想法、處理方式等寫在實驗報告中。

此目的在於測試學生對自己的實驗數據之信任程度。當學生對自己操作實驗後所得到的 數據有所疑惑或矛盾時，常以同儕的實驗數據為參考依據。為避免學生之間過度參考彼 此的實驗數據，因此研究者與助教討論可行性後，給予每一組不同濃度之待測液，並於

實驗活動結束後，給予學生非正確答案的挑戰性資料，再讓學生撰寫實驗報告。

由於第一個實驗活動完畢後一週，即開始進行第二個實驗「維他命C 含量之測定」， 為避免對同一群學生施以連續兩次相同的實驗操弄方式所造成之誤差且顧及事先準備 調製藥品濃度不易，故第二個實驗給予每一組學生相同濃度之待測液，但不告知學生每 組待測液的濃度相同，讓學生自行判斷、討論，並於實驗活動結束後，同樣如第一次實 驗活動時，給予學生非正確答案的挑戰性資料，檢視學生第二次的反應與處理方式為何。

此外，第一個實驗的正確答案會於第二個實驗活動進行前公布，即每次進行實驗活 動前會先公布上週的實驗結果正確答案，讓學生獲得真正的解答。茲將兩次實驗的操弄 方式整理如表3-2-3。

表3-2-3 兩次實驗處理方式

待測液濃度 給予挑戰性資料 公布真正的正確答案 第一次實驗

（溶液的濃度） 各組不同 有 第二次實驗進行前 第二次實驗

（維他命C 含量之測定） 各組相同 有 第三次實驗進行前 資料來源：研究者整理

研究者認為此一相似於實驗異象之挑戰性資料可讓學生模擬遭遇實驗異象的狀 況，更希望以此事件考驗學生對於實驗數據的精確性、挑戰學生對自己所做出的實驗成 果之信心，並了解學生遭遇實驗異象時的處理態度與方法。

3. 發放實驗異象報告

為了能深入了解學生對於實驗異象之感覺與看法，研究者設計兩份了解學生處理實 驗異象態度與方法的報告，分別為「實驗異象報告I—溶液的濃度」（見附錄一）及「實 驗異象報告II—維他命 C 含量之測定」（見附錄二）。此兩份實驗報告的問題形式與引導

式問題皆相同，惟實驗內容不同。謹將兩個實驗異象報告題目比較如表3-2-4。

表3-2-4 兩個實驗異象報告問題之比較

報告問題

第一次實驗

（溶液的濃度）

一、當你測出待測液的濃度後，發現測出之濃度與實際濃 度有一些落差或出入。

(1)你當時的想法或反應為何？

(2)請解釋發生落差的可能原因。

(3)你會採取什麼方法來處理你所測出的實驗數據？你的理 由是什麼呢？

第二次實驗

（維他命C 含量之測定）

一、當你第一次測出維他命C 的含量後 (未取平均值)，發 現測出之含量與助教所公布的實際含量有一些落差或出 入。

(1)你當時的想法或反應為何？

(2)請解釋發生落差的可能原因。

(3)你會採取什麼方法來處理你所測出的實驗數據？請說明 你的理由。

資料來源：研究者整理

期望讓學生在經歷過具挑戰性事件之實驗活動後，藉由撰寫研究者所設計具引導式 問題的實驗報告，以便了解學生對於設立實驗活動的目的、其遭遇實驗異象的感受、態 度、其處理實驗異象的方法及跨學科實驗態度。研究者於學生隔週進行新的實驗活動前 蒐集學生所繳交之實驗報告，且針對實驗報告內容進行分析。

參、師生訪談與量表施測

1. 選取訪談對象、簽署權益保證書、訪談大綱 1.1 學生部分

為使本研究訪談過程進行順利，研究者根據實驗異象報告之詳盡程度與學生表達能 力，挑選出 47 位學生進行訪談。訪談開始之前，研究者會先對本訪談內容、訪談隱私 及訪談者權益進行說明，並於受訪者了解全部的訪談過程後，簽署研究同意書及研究對 象權益保證書，以確保研究者與訪談者雙方之權益（見附錄十）。

1.2 教師部分

由於七位教師能接受訪問的時間並不相同，因此教師訪談部分則待學生訪談部分結 束後，另尋時間進行。

2. 量表施測時機 2.1 學生部分

學生量表後測於該學期末實施，不同於前測的部分為科學實驗環境量表以「實際狀 況版」來檢測學生經歷一學期普通化學實驗課程後，對實驗環境的觀感為何。

2.2 教師部分

研究者與七位教師訪談完畢後，為進一步了解教師的科學知識觀與其對實驗環境的 偏好與實際狀況，研究者對教師實施科學觀點量表及科學實驗環境量表測驗。

肆、資料處理與分析

學生實驗報告以內容分析法 (content analysis) 及電腦輔助質性資料分析軟體

NVivo 7.0 進行分析。NVivo 7.0 具備多數質性分析軟體的常見功能，例如編碼與搜尋 (code-and-retrieve)、產生規則、建立理論 (rule-based theory-building systems)、建立索引 (an index-based approach) 、 建 立 邏 輯 關 係 (logic-based systems) 、 建 立 概 念 網 絡 (conceptual network systems) (引自王宏仁，2006。Richards & Richards，1994)。因此可針 對文字部分進行分類與分析（詳見本章第六節），並與訪談逐字稿交叉分析，雙向了解 學生在書寫與口語表達對實驗異象的處理態度與方式，以求降低學生口語或書寫過程中 的謬誤與遺漏。

2. 訪談逐字稿

蒐集完師生訪談資料及量表後，研究者進行資料處理與分析步驟，將師生訪談錄音 內容製作成逐字稿，並以內容分析法及電腦輔助質性資料分析軟體 NVivo 7.0 進行分 析。

3. 前後測量表 3.1 學生部分

量表部分，則以統計軟體SPSS 之成對樣本 t 考驗來分析學生前後測的分數。

3.2 教師部分

由於教師並未實施前後測，因此僅將教師於科學觀點量表及科學實驗環境量表所得 到的分數計算並整理。

4. 統整與分析

最後將學生處理實驗異象的態度與方法分類並予以類別化 (conceptualizing)，搭配 學生的科學觀點與科學實驗環境之量化分析，將學生與教師依據統計分數，分別分成 高、中、低三群科學知識觀程度與高、中、低三種科學實驗環境認知之後，再與其處理 實驗異象之方法與態度的類別進行相關分析。將結果與專家討論、修正後，開始著手撰 寫論文。最後，將全文提交專家審核並進行修改。

茲將本研究流程繪製成圖3-2-2 所示。

確定研究題目

與專家討論並進行文獻探討

改編、翻譯量表

設計訪談大綱

選定研究樣本

對學生實施量表前測

收集學生實驗報告

收集學生實驗報告