科學探究能力之學習成效分析

研究者進行正式研究的時間是民國 100 年 3 月 10 日至民國 100 年 5 月 5 日，

研究對象為快樂國小五年 B 班，該班學生共有 31 位。教學活動採異質分組，每 組均包含高、中、低學習成就的學生。該班學生於 3 月 10 日進行概念認知測驗

及科學探究能力測驗的前測，接下來的五星期進行三個教學活動，共計 9 節課，

每個教學活動結束後，立即進行概念認知測驗後測，所有教學活動結束後隔天，

進行科學探究能力測驗後測；再隔兩週後，進行概念認知測驗及科學探究能力測 驗的延宕測驗。

教學活動進行的時間為週四下午一至三節，教學活動場地同初探研究，為自 然專科教室(三)(如圖 4-1-1)。

研究者在此次正式研究活動中擔任教學工作，將上課前的準備工作、教學觀 察心得以教學日誌的方式記錄，並蒐集學生文件，包含活動學習單、概念認知測 驗前後延宕測、科學探究能力測驗前後延宕測與學生晤談記錄，做為三角校正之 依據。

一、學生反應

研究者在進行三個教學活動之前，先進行科學探究能力測驗前測，大部 分學生於一節課時間(四十分鐘)完成測驗，少數學生延長至五十分鐘才全數 完成前測。所有教學活動完成之後，再進行科學探究能力測驗後測，試題內 容與前測相同，學生作答速度比前測時快，所有學生於四十分鐘內完成後測。

科學探究能力測驗後測結束後隔兩週進行延宕測驗，所有學生於四十分鐘內 完成。此正式研究階段的探究能力測驗學生答題情形與初探研究階段相同，

經過科學遊戲教學活動之後，學生在後測和延宕測驗時的答題速度都變快了。

二、前、後測及延宕測資料分析

學生的科學探究能力測驗所得資料，透過電腦統計軟體 SPSS 12.0 進行 分析，三次測驗的滿分均為 26 分。測驗人數、平均數、標準差如表 4-2-1 所 示。

前測的平均得分為 12.52，後測的平均得分為 17.90，延宕測的平均得分 為 19.23。後測的平均得分高於前測，延宕測的平均得分高於前測、後測。以

成對樣本 T 檢定看前測、後測、延宕測兩兩是否達顯著差異，如表 4-2-2 結 果顯示後測平均得分顯著高於前測(P< .05)，延宕測平均得分顯著高於前測平 均得分及後測平均得分(P< .05)。表示經過三次教學活動後，學生的科學探究 能力有提升，且經過一段時間後，學生科學探究能力能繼續成長，仍會以探 究思考的態度解決探究問題。

為更進一步了解學生經由科學遊戲教學後科學探究能力的變化，研究者 於快樂國小邀請五年 C 班，進行對照實驗(初探研究、正式研究及對照實驗皆 為快樂國小五年級不同班)。由於此班未接受科學遊戲教學，因此直接實施科 學探究能力測驗的兩份試題。研究者於民國 100 年 5 月 19 日和 5 月 26 日各 一節課，於對照組學生進行施測。

科學探究能力測驗之前測、後測與延宕測總分的平均數（滿分 26 分）、

標準差、得分率如表 4-2-1 所示，從分析結果可看出實驗組與對照組的延宕 測都高於前測，其中實驗組的延宕測比前測高了 6.71 分，對照組只有提高 1.76 分。以得分率而言；實驗組的延宕測比前測高了 25.7%，對照組則只有提高 6.7%。二組的延宕測都有提高，除了教學的影響，也應包含了前測的練習效 應。

表4-2-1 科學探究能力之前、後及延宕測描述性資料(正式研究) 實驗組 (N=31) 對照組 (N=29)

平均 (SD) 得分率 平均 (SD) 得分率 前測 12.52 (2.43) 48.2% 13.17 (2.14) 50.7%

後測 17.90 (2.20) 68.8% - - 延宕測 19.23 (3.23) 73.9% 14.93 (2.05) 57.4%

表4-2-2 實驗組科學探究能力測驗前、後及延宕測成對樣本T檢定(正式研究)

進一步透過電腦統計軟體 SPSS 12.0 進行分析，以前測分數為共變項，

延宕測分數為依變項，是否接受科學遊戲教學為自變項，進行單因子共變數 分析(ANCOVA)，以研究去除學生的背景知識與能力之後，接受科學遊戲教 學的實驗組與未接受教學的對照組，兩者的科學探究能力是否不同。

為減少實驗誤差變異來源，增加統計考驗力，及降低非研究操弄之實驗 處理差異的偏差，研究者在進行共變數分析前，先進行同質性檢定，以組別 為固定因子，結果如表 4-2-3。

表4-2-3 組內迴歸係數同質性檢定摘要表

變異來源 型 III 平方和 自由度 平均平方和 F 檢定 顯著性 組別 * 前測 4.87 1 4.87 .87 .36

誤差 314.85 56 5.62

表中得知 F= .87，P= .36，未達 .05 的顯著水準，代表兩組之間迴歸線的 斜率相同，亦即共變項(前測成績)與依變項(延宕測成績)間的關係不會因自變 項(組別)處理水準的不同而有所差異，以實驗處理的共變項(前測成績)來預測 依變項(延宕測成績)所得到的迴歸係數並無不同，符合共變數分析中組內迴 歸係數同質性假定，所以可繼續進行單因子共變數分析，結果如表 4-2-4 與 4-2-5。

平均數差異 t 顯著性(雙尾) 後測－前測 5.39 10.58 .00 延宕測－前測 6.71 13.25 .00 延宕測－後測 1.32 2.29 .03

表4-2-4 單因子共變數分析摘要表

變異來源 型 III 平方和 自由度 平均平方和 F 檢定 顯著性 組別 322.92 1 322.92 57.57*** .00 組內(誤差) 319.72 57 5.61

表4-2-5 科學探究能力延宕測調整後的平均數 組別 調整後的平均數 平均數差異 標準誤 顯著性 實驗組 19.42

4.69 .62 .00 對照組 14.73

由表 4-2-4 得知，去除前測成績對延宕測成績的影響之後，實驗組與對 照組的延宕測成績，F=57.57，P< .05，結果顯示實驗組的延宕測成績因為實 施科學遊戲教學，而與對照組有顯著差異。再由表 4-2-5 中得知實驗組的延 宕測分數顯著高於對照組(P< .05)，顯示實驗組的延宕測成績因為實施科學遊 戲教學，而優於對照組，實驗組的科學探究能力優於對照組。

以上研究結果與其他研究學者(李光烈，2000；郭姿利，2005；張珉甄，

2011；常蕙茹，2012；黃婉鈴，2006；謝亞芬，2012)的研究結果類似，透過 科學遊戲教學有助於提升學生的科學探究能力表現，顯示科學遊戲教學對於 提升學生的科學探究能力表現是值得肯定的。

本研究的科學探究能力包含五個分項，第一、二題為測量「界定問題的 能力」滿分共 8 分；第三題為測量「設計規劃的能力」滿分為 3 分；第四、

五題為測量「實作驗證的能力」滿分共 8 分；第六題為測量「分析解釋的能 力」滿分為 4 分；第七題為測量「溝通辯證的能力」滿分為 3 分。因各分項 滿分並不同，故以平均數除以各分項滿分而得平均得分率，以此做為比較基 準。各分項測驗的描述性資料呈現於表 4-2-6。

表4-2-6 實驗組之科學探究能力各分項測驗的描述性資料(正式研究)

在各分項的科學探究能力。