• 沒有找到結果。

科學展覽活動對學生科學探究能力發展的影響

第四章 結果與討論

第二節 科學展覽活動對學生科學探究能力發展的影響

本節分作五個部分討論:第一部分探討實驗組學生在參與科展前後科學探究 能力變化;第二部分探討影響實驗組學生在科展培訓課程與參與科展歷程科學探 究能力的因素;第三部分探討對照組學生在參與科展前後科學探究能力變化;第 四部分比較實驗組和對照組學生在參與科展前後科學探究能力變化差異;第五部 分比較實驗組和對照組學生科學探究能力實作評量與科展作品表現,分述如下。

一、實驗組學生在參與科展前後科學探究能力變化探討

本研究取樣之 11 名實驗組學生在參與科展前後進行科學探究能力實作評量之 中測與後測的改變,其四個科學探究能力主面向表現的統計分析如表 4-2-1 所示。

實驗組學生在參與科展前後在「a.實驗設計」、「b.實驗操作」、「c.數據處理」、

「d.分析詮釋」四個面向以及總分皆達到高效果量(E.S.>0.8)且結果皆達顯著,顯 示對於實驗組學生在接受科展培訓教學模組後,進行參與科展專題研究對其科學 探究能力皆能獲得顯著的提升。

表 4-2-1:實驗組科學探究能力實作評量中測、後測主面向得分的魏氏帶符號考驗 摘要表

*p<.05 **p<.01

(*實驗組中測、後測較前測多了「a4.規劃控制誤差的策略」「b10.執行實驗時所使用的控制誤差的 策略」「d4.誤差來源造成影響的認知」「d5.對於控制誤差的認知」四個子面向,因此在主面向總 分上與表 4-1-2 有所差異。)

主面相 中測

帄均

中測 標準差

後測 帄均

後測

標準差 Z p E.S.

a.實驗設計(total=6+2*) 7.2 .58 7.8 0.45 -2.11 .035* 1.01

b.實驗操作(total=18+2*) 14.3 2.06 16.9 2.47 -2.96 .003** 1.25

c.數據處理(total=8) 6.2 1.27 7.4 0.79 -2.64 .008** 0.99

d.分析詮釋(total=8+2*) 7.6 1.51 8.8 0.94 -2.40 .0016* 0.83

Total 35.3 3.67 40.9 3.72 -2.81 .005** 1.51

48

對應表 4-1-1 實驗組學生在接受科展培訓課程前後在科學探究能力實作評量 中「d.分析詮釋」僅有中效果量的進步(E.S.=0.65),但在參與科展前後此一主面向 達到高效果量(E.S.=0.83),顯示可能在參與科展活動過程中,教師或是學生自己給 予更多針對實驗結果分析與討論的機會,而得以在這面向得到顯著的進步。

實驗組學生中測與後測子面向的比較如表 4-2-2 所呈現,達到顯著的有「b1.

量測斜面角度」、「c1.測量數據的紀錄」、「c4.圖像的繪製」、「d3.誤差來源的歸因」、

「d5.對於控制誤差的認知」五項,集中在「c.數據處理」以及「d.分析詮釋」兩個 主面向。可能的原因是四組實驗組學生小組在進行科展專題研究過程中,皆能不 斷地修改自己的實驗方法或是實驗裝置設計,從中獲得以上這些面向的概念。中 測與後測間達顯著差異的子面相較前測與中測間達顯著差異者較少,可能是在接 受科展培訓課程後已讓實驗組學生獲得某些面向的能力達到天花板效應(ceiling effect)。

Team1:我覺得參加科展收穫最大的地方就是因為視作課本以外的實驗,所以讓我獲得更

多的科學知識,還有自己得到的實驗結果不像課本的問題與討論,都有標準的答 案,必頇自己去想怎麼解釋。

49

50

二、實驗組學生在科展培訓課程與參與科展歷程科學探究能力改變因素探討 研究針對 11 位實驗組學生科學探究能力實作評量前測、中測與後測進行無母 數統計分析中的弗里曼二因子等級變異數分析(Friedman two-way analysis),結果如 表 4-2-3 所呈現。分析結果並藉由 p 值皆達.05 顯著水準,查表得到對應的 Z 值臨

51

三、對照組學生在參與科展前後科學探究能力變化探討

本研究取樣之 11 名對照組學生在參與科展前後進行科學探究能力實作評量之 前測與後測的改變,其四個科學探究能力主面向表現的無母數統計分析如表 4-2-5 所示。實驗組學生在參與科展前後在「a.實驗設計」、「b.實驗操作」兩個面向以 及總分達到高效果量(ES>0.8),在「c.數據處理」、「d.分析詮釋」達到中效果量 (ES>0.5),且統計結果皆達顯著,顯示對於對照組學生,進行參與科展專題研究可 使其科學探究能力獲得顯著提升。

表 4-2-5:對照組科學探究能力實作評量前測、後測主面向得分的魏氏帶符號考驗 摘要表

*p<.05 **p<.01

對照組學生參與科展前後在科學探究能力實作評量前測與後測子面向的表現 比較如表 4-2-6 所呈現,達到顯著僅有「b7.傾斜角度改變的控制」,此一子面向代 表學生在參與科展專題研究前後,在操作變因的控制上從容易受限於裝置的操弄,

明顯變成能夠掌握現有實驗裝置,得到固定變化量的變因操弄。例如在前測操作 變因受限於木塊數量的改變而得到的傾斜角度變化量非定值,然而在後測多數懂 得移動木塊與軌道的相對水帄位置,得到固定的傾斜角度變化量。然而,實驗組 前測與中測比較上有 12 個子面向得到顯著差異,且實驗組中測與後測比較上有 5 個子面向得到顯著差異和四個主面向的效果量也皆大於對照組。

主面向 前測

帄均

前測 標準差

後測 帄均

後測

標準差 Z p E.S.

a.實驗設計(total=6+2*) 6.4 0.92 7.1 0.83 -2.31 .021* 0.86 b.實驗操作(total=18+2*) 12.9 2.77 15.4 2.07 -2.83 .005** 0.94

c.數據處理(total=8) 5.3 1.95 6.1 1.04 -2.23 .026* 0.47

d.分析詮釋(total=8+2*) 6.6 1.56 7.6 1.54 -2.08 .037* 0.60

Total 31.2 5.79 36.3 4.05 -2.86 .004** 0.85

52

53

四、比較實驗組和對照組學生在參與科展前後科學探究能力變化差異

為了解實驗組與對照組學生在參與科展活動前後科學探究能力變化是否有所 差異,將實驗組學生後測與中測在各主面向得分相減的值以及實驗組學生後測與 前 測 在 各 主 面 向 得 分 相 減 的 值 進 行 魏 氏 - 曼 - 惠 特 尼 U 考 驗 (Wilcoxon-Mann-Whitney U test),結果如 4-2-7 所呈現。顯示實驗組和對照組學生 在參與科展前後科學探究能力變化無顯著差異,同本節第二部分「實驗組學生在 的得分變化,皆較對照組學生顯著明顯(p<0.05)。

(因實驗組前測無「a4.規劃控制誤差的策略」、「b10.執行實驗時所使用的控制誤差的策略」、「d4.

誤差來源造成影響的認知」、「d5.對於控制誤差的認知」此四個子面向,因此此表中其他得分也是 不計此四個面向得分來進行統計分析)

54 (2002-2009 Official Scientific Inquiry Scoring Guide)。科展作品評分的準則,在兩位 老師評分前,先給予本研究參考彭天音(2006)修改奧勒岡州科學探究能力評分準則

55

表 4-2-10:實驗組與對照組學生科展作品評分的魏氏-曼-惠特尼 U 考驗摘要表

主面向 Z p

a.實驗設計 -0.59 .686

b.實驗操作 -1.90 .057

c.數據處理 -1.16 .343

d.分析詮釋 -2.38 .029*

總分 -1.44 .200 *p<.05

從表4-2-10以及先前在科學探究能力實作評量的分析結果可以看出,實驗組在

「d.分析詮釋」的表現明顯高於對照組,可能是實驗組在七年級接受科展培訓教 學模組過程,有較多報告與發表機會,以及參考過去全國科展作品有關。以代表 實驗組的team1以及代表對照組的team6為例,兩組依實驗結果繪製的折線圖皆是 非線性的,與理化課課內的實驗理論結果有所不同,在圖表的詮釋與討論上team6 犯了錯誤,依實驗折線圖,產生氣體最少應該是自來水組而非鹽水組,其餘三組 對照組則沒有繪製折線圖,只以表格呈現實驗結果。

圖 4-2-1:Team1 依實驗結果繪製的折線圖

0 1 2 3 4 5 6 7

0 100 200 300 400 500 600

向下施力數值(公克) 50克重量百分濃度55%之流下 時間(秒)

數列1

Team1:我們發現當用 100g 施壓(實驗中施壓最小者)時,其流速最快;則用 200g 施壓(實驗中施壓次小者)時,其流速最慢。討論結果:玉米粉水溶液會在 一定的壓力下,流速最慢。並不會隨著一定的比例上升或下降。(寫於科展 報告)

56

圖 4-2-2:Team6 依實驗結果繪製的折線圖

表4-2-11顯示學生科展作品評分與科學探究能力實作評量後測分數相關性考 驗結果,在「b.實驗操作」、「d.分析詮釋」兩個面向以及總分上呈現高度相關(Pearson 相關係數>0.7),顯示靜態的科展作品呈現與動態的實作評量有一定的關聯性。而 在「a.實驗設計」、得分未能呈現高相關可能是科學探究能力實作評量題目中指定 學生要寫下操作變因、控制變因、應變變因以及實驗步驟與減少誤差策略,相較 於科學探究能力實作評量較有制式化規定的題目,科展報告的要求較多彈性以及 缺少明確指定內容應有項目,學生在報告書中較少呈現到實驗設計相關的描述,

導致這部分的成績偏低,評分結果不具相關性。科展評分教師的訪談中也提及,

在科展作品中,學生對於實驗結果來進行科學解釋與下結論的能力是比較缺乏 的。

Team6:本實驗所得結果,根部浸泡在肥皂水中的黃金葛所產氣體量最多,鹽水則 最少。

校內科展評分教師:我覺得今年在你們指導之下,學生的作品品質有比較好,實驗 過程做得比較完善,也有把問題怎麼來的,還有跟那些學理有關係寫進去,但 是實驗步驟還是寫得沒有辦法讓人一看就知道他實驗在做什麼,還有這個問題 有什麼實用性。還有,這次學生在實驗數據上的整理跟呈現是比較成熟的,

但是往年也都有這樣的問題:學生觀察到了結果、整理了表格,但接著要去探 討那為什麼會這樣?它可能的原因是什麼?實驗有怎樣的延伸性,這都還是學 生比較沒有去寫到的部分。

57

表 4-2-11:學生科展作品評分與科學探究能力實作評量後測分數相關性考驗摘要 表

主面向 Pearson

相關係數 p

a.實驗設計 .312 .452 b.實驗操作 .713 .047*

c.數據處理 .666 .071 d.分析詮釋 .775 .024*

總分 .802 .017*

*p<.05

這現象也出現在學生的科展作品表現中,實驗組四組全部都有將實驗數據轉 換成圖表再做解釋與下結論,而對照組四組中只有一組做到這一點,而僅對數據 結果轉為文字描述,並未做進一步的推論與解釋結果。

Team5:我們的實驗結論是:照白光的綠豆長的最高,照綠光的綠豆則是其次,

照紅光的綠豆第三,照藍光的綠豆第四。不同的光對綠豆的生長有很大 的影響。(撰寫於科展成品報告書)

58