第四章 研究結果與討論
第二節 科學態度的變化情形
第一節 科學探究能力的變化情形
為了解學生於課程前、後科學探究能力的表現是否有顯著改變，將學生素養試題中 科學探究能力的前測與後測(思考智能、問題解決、總分)得分進行檢定，通過檢定結果 了解樣本平均值是否有差異，即學生前、後測分數平均值是否有差異。
於檢定前以盒鬚圖法(Box-and-whisker plot)進行離群值(Outlinear)的排除。盒鬚圖是 資料的一種圖形展示法，如下圖4-1-1 所示。離群值為一遠大於或遠小於同一筆數據中 其它樣本成員的資料，並且在統計中被認為是不該屬於某群樣本的數值(陳欣得，2007；
唐麗英，2013)。
圖 4-1-1 盒鬚圖(唐麗英，2013)
Q1 Q3
Md(Q2)
Min(最小值) Max(最大值)
64
圖 4-1-2 盒鬚圖法排除離群值(PETER C. BANACOS，2011)
上圖 4-1-1 與圖 4-1-2 中 Q1 表示為第一四分位數即第 25 百分位數；Q2 表示為第二 四分位數即中位數；Q3 表示為第三四分位數即第 75 百分位數。研究者利用盒鬚圖表示 的五位數摘要訊息的圖表進行離群值排除。圖4-1-2 為排除離群值後的示意圖，如圖所 示，在統計中定義超過Q3 + 1.5×IQR至Q1 − 1.5×IQR的範圍即為離群值。因研究學生樣 本數經離群值排除後未達10 人，因此以 Wilcoxon signed-rank test 進行無母數分析，了 解學生前、後測分數平均值差異是否顯著。檢定結果如下表4-1-1 與表 4-1-2 呈現。
表 4-1-1
學生 Wilcoxon 符號等級檢定
思考智能 問題解決 總分
顯著性 0.010 0.007 0.017
由檢定結果顯示學生之前測成績與後測成績有顯著差異，所以研究者進一步計算各 向度的ES值，在共同標準下估計傳統教學組和探究實作組組內效應大小並進行比較，即 各組在素養試題中科學探究能力前、後測驗得分上的差異比較(鄧怡君，2011；白佩宜，
Q1 Q3
Q3+1.5 x IQR Q1-1.5 x IQR
Md
IQR = Q3-Q1
65
2009)。ES值計算式如下：
ES 值 = 後測平均值− 前測平均值
66
67
68
圖 4-1-6 建立模型前、後測驗平均得分差值比較圖
表4-1-5
建立模型前、後測效應比較
教學模式 ES 值 效應程度
傳統教學 -0.211
探究實作 0.868 高度效應
傳統教學素養試題前、後測驗平均差值為-0.25 分，探究實作為 0.63 分，如上圖 4-1-6。
組內效應前者未達輕度效應且呈現負成長，後者為高度效應，如上表4-1-5。
2.25
2 2.75
3.38
1.5 2 2.5 3 3.5 4
平均分數
傳統教學 探究實作
69
圖 4-1-7 觀察與定題前、後測驗平均得分差值比較圖
表4-1-6
觀察與定題前、後測效應比較
教學模式 ES 值 效應程度
傳統教學 0.411 輕度效應
探究實作 0.827 高度效應
傳統教學素養試題前、後測驗平均差值為 0.875 分，探究實作為 1.37 分，如上圖 4-1-7。
組內效應前者輕度效應，後者為高度效應，如上表4-1-6。
2.75
3.625
2.63
4
2 2.5 3 3.5 4 4.5
平均分數
傳統教學 探究實作
70
圖 4-1-8 計劃與執行前、後測驗平均得分差值比較圖
表4-1-7
計畫與執行前、後測效應比較
教學模式 ES 值 效應程度
傳統教學 -0.223
探究實作 0.559 中度效應
傳統教學素養試題前、後測驗平均差值為-0.25 分，探究實作為 0.79 分，如上圖 4-1-8。
組內效應前者未達輕度效應且呈現負成長，後者為中度效應，如上表4-1-7。
2 1.75
2.63
4
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
平均分數
傳統教學 探究實作
71 4-1-9。組內效應前者為中度效應，後者未達輕度效應且呈現負成長，如上表 4-1-8。參 考黃若瑜於2016 年提出的研究資料對應，高先備知識型學生在預測、模擬、解釋三階
72
73
的學習效果不僅低於傳統教學，更呈現負成長的情況。
第二節 科學態度的變化情形
為了解學生於課程前後科學態度的表現是否有顯著改變，將學生素養試題中科學態 度的前測與後測得分進行成對樣本t 檢定。排除離群值後，以 Wilcoxon signed-rank test 進行無母數分析，了解學生前、後測分數平均值差異是否顯著。檢定結果顯著性為0.011，
74
75
傳統教學素養試題前、後測驗平均差值為 0.45 分，探究實作為 0.27 分，如上圖 4-2-2。
組內效應前者為中度效應，後者為輕度效應，如上表4-2-2。因探究實作班級效應程度 低於傳統教學，因此研究者針對客觀性問題回顧課程錄影。在錄影回顧過程中發現課程 讓學生以不同角度來思考實驗現象，並完整提出自己的想法的訓練僅限於細線繞射與狹 縫繞射的相同相異處比較。因此，研究者認為未來可以嘗試將Tracker 的教學調整至單 狹縫繞射活動開始之前，讓學生自由對照以肉眼搭配直尺的觀測結果與Tracker 的量測 結果，自由選擇各組想使用的工具，並解釋為這樣選擇的原因。以此增加學生對客觀性 的訓練。而在細線繞射與狹縫繞射的比較中學生多數未發現不同之處，經訪談發現多數 學生能猜測到老師要將單狹縫繞射實驗得到的公式應用至細線繞射，從而進行微小單位 的測量。因此，學生在班級討論時僅提出單狹縫繞射與細線繞射的繞射結果是完全相同。
真實情況中光打狹縫因光具有波動性的關係，所以光通過狹縫後能量會分散成條紋狀，
而光打細線以後能量分布情況的確與狹縫確實是一樣，但是因為狹縫繞射時，兩邊的狹 縫會遮住大部分光源，僅中間的狹縫處能使光通過，細線繞射則反之；因此，於投影圖 形的中央亮紋處前者無明顯雷射筆直接照射的情形，後者則可以明顯於屏幕上看到雷射 光的投射的形狀，就好像光直接打在投影幕上的樣子。建議未來於細線繞射現象觀察時，
針對細線繞射與狹縫繞射的比較能給予更多的時間讓學生從相同之處與相異之處進行 比較。
76
圖 4-2-3 批判精神前、後測驗平均得分差值比較圖
表4-2-3
批判精神前、後測效應比較
教學模式 ES 值 效應程度
傳統教學 -0.232
探究實作 0.345 輕度效應
傳統教學素養試題前、後測驗平均差值為-0.162 分，探究實作為 0.272 分，如上圖 4-2-3。組內效應前者未達輕度效應且呈現負成長，後者為輕度效應，如上表 4-2-3。
1.44
1.278 1.91
2.182
1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4
平均分數
傳統教學 探究實作
77
圖 4-2-4 好奇心前、後測驗平均得分差值比較圖
表4-2-4
好奇心前、後測效應比較
教學模式 ES 值 效應程度
傳統教學 -0.320 探究實作 0.128
傳統教學素養試題前、後測驗平均差值為-0.22 分，探究實作為 0.09 分，如上圖 4-2-4。
組內效應兩者皆者未達輕度效應且前者呈現負成長，如上表4-2-4。
1.22
1 1.18
1.27
0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6
平均分數
傳統教學 探究實作
78
圖 4-2-5 因果關係前、後測驗平均得分差值比較圖
表4-2-5
因果關係前、後測效應比較
教學模式 ES 值 效應程度
傳統教學 0.256 輕度效應
探究實作 1.051 高度效應
傳統教學素養試題前、後測驗平均差值為 0.22 分，探究實作為 0.82 分，如上圖 4-2-5。
組內效應前者輕度效應，後者為高度效應，如上表4-2-5。
在以上各向度的 ES 值比較中發現透過探究與實作教學模式學習的學生於科學態度 各向度測驗得分的差異普遍高於傳統教學，但是於「客觀性」向度中學生的學習效果低 於傳統教學。
0.89
1.11 1.36
2.18
0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
平均分數
傳統教學 探究實作
79