第二節 第二節
第二節 科學概念 科學概念 科學概念 科學概念
此節分為四方面做闡述，分別為實驗組與對照組在科學概念評量前測、後測 和延宕測驗的填答分析、反應分析與得分情形，以及論證教學活動與評量工具的 科學概念對照。
一 一 一
一、 、 、科學概念填答分析 、 科學概念填答分析 科學概念填答分析 科學概念填答分析
從第一單元「你認為造成食物腐敗的原因是什麼？」的填答分析（表 4-2-1）
可得知，無論前測、後測與延宕測驗，皆有 66.67％以上的學生認為造成食物腐 敗的原因為 2A，「2：微生物（如細菌、黴菌）在食物上生長、繁殖。A：微生物
（如細菌、黴菌）會吸取食物的養份以維持生長，腐敗的食物上常見黴菌滋生」
（正確作答組合）。其次也有不少學生（對照組前測 30.00％、後測 23.33%、延宕 測驗 20.00%，實驗組前測 26.67％、後測 33.33%、延宕測驗 33.33%）有另有概 念 1C，（1：食物與空氣中的氧氣起氧化作用、C：食物接觸空氣和水容易腐敗，
就像鐵生鏽一樣，是由於和氧起作用導致氧化的緣故）。對照組在這個另有概念 的選項由前測到延宕測驗填答的人數逐漸減少，而實驗組經實驗處理後選擇此另 有概念的人數反而增加。
表 4-2-1. 單元一概念評量的填答分析表
**FT：first tier，第一階層；*** ST：second tier，第二階層
境下較容易發霉？」主要探討「潮濕」與「乾燥」對食物的影響，沒有強調「氧
接氧化的關係。所以實驗組的學生在後測與延宕測驗時對於「氧氣」有概念上的 混淆，產生另有概念的人數不減反增。
由第二單元「電磁鐵的漆包線圈數變多，會有什麼效果？」的填答分析（表 4-2-2）可看出多數學生有另有概念 1A，認為漆包線圈數變多時「1：磁性會變強」， 且「A：這樣電力大」，而對照組的前測則有 7 人認為 2C，因為「2：電流比較好 流通」，且「C：漆包線圈能產生的磁力大」。以下是兩位學生的事後晤談內容，
案例一選擇「磁性變強」是因為「電力大」，案例二選擇「電流比較好流通」是 因為「電力大」。
案例一(C16C42，981021)：
生：因為……他假如說是你把它包起來， 這樣他不會被外面的東西影響，直接通 過去
師：那圈數少的話呢
生：圈數少比較會被外面影響
案例二(C23C42，981021)：
師：電流比較好流，為什麼 生：因為…空間比較多
師：空間比較多，就是比較多圈它會有很大的空間讓它流？
生：嗯……
……
師：因為電力比較大，所以電流比較好流，那你怎麼知道的？
生：因為有些東西的中間纏比較多圈就比較清楚 師：比如說有什麼東西
生：電話，我覺得它亂纏的話就是會比較清楚
師：電話～可是你講電話都聽得到啊，拉直也聽得到啊 生：可是這樣電比較不好流
師：都聽得到，那為什麼你覺得電比較不好流
生：我覺得……嗯……就電力比較強可以聽得比較清楚
表 4-2-2. 單元二概念評量的填答分析表
**FT：first tier，第一階層；*** ST：second tier，第二階層
念的人數愈來愈多，實驗組則愈來愈少，顯示在經過實驗處理後對照組較無法分 辨「電」與「磁」。對照組的教學活動主題「如何增強電磁鐵的磁力？」中有三 個實驗，一為在吸管中插入鐵棒，二則增加電池數，三是增加漆包線線圈數，實 驗過程中電池數與漆包線圈數皆對電磁鐵磁力產生影響，而且實驗過程中一定要 通「電」才能產生磁力，因此學生認為「電力」大小影響磁性大小，產生另有概 念。而實驗組的論證活動主題同樣是「如何增強電磁鐵的磁力？」，但過程中強 調如何增強電磁鐵的「磁力」，除了插入鐵棒、增加電池數、增加漆包線線圈數 外，還有的組別想到在吸管中放入強力磁鐵的方法，因此增加電池數只是增加磁 力的其中一個方法，學生較不會對電和磁產生混淆。
從第三單元「小明想要把門打開，請問哪種方式最省力？」的填答分析（表 4-2-3）可看出選擇正確作答組合的學生人數與其他三題比較起來偏少，有較多的 另有概念。正確的答案為 2B（2：手作用在門把上，垂直於門。B：除了施力大 小外，也要考慮施力的方向，垂直於門較容易推動門），實驗組在後測與延宕的 進步人數較對照組多一些，但答對人數皆未過半。學生的另有概念依答錯率的高 低排列依序為 2A、1A、2D、3D、1B、3C 六種，較多人選擇的 A 選項為「施力 臂愈長，要出的力愈小」。
兩組學生在此題的作答結果皆不理想，對應實驗處理的教學活動，兩組主題 皆為「腳踏車」，內容為槓桿原理的應用，說明大小齒輪與腳踏車變速、以及輪 軸的關係，和本單元科學概念評量的概念不盡相同。評量題目雖與教學活動同屬 槓桿原理的應用，但概念題目除了施力臂長短、輪軸的概念外，還包含「轉動」
的概念，與實驗處理的主題未完全對應，且轉動的概念超出國小自然與生活科技 課程的範圍，故即使有論證教學活動，學生的作答結果仍未獲明顯改善。
從第四單元「下列哪一種物質最容易傳熱？」的填答分析（如表 4-2-4）可
表 4-2-3. 單元三概念評量的填答分析表
**FT：first tier，第一階層；*** ST：second tier，第二階層
為金屬，金屬比水和空氣容易傳熱），僅有少部份學生有另有概念，分別為 3D 和 4D（4：以上三者皆相同，D：每種物質傳熱速度都相同，傳熱多少只需要看傳 熱的時間多寡）。此題評量的前測分數高，無法診斷此年齡學童的另有概念，且 主要概念為「物質的傳熱速度」，與論證主題「保溫」未完全對應。
表 4-2-4. 單元四概念評量的填答分析表
實驗處理的部份，兩組的主題皆為「如何使冰塊較不易融化」，且兩組皆做 分組競賽，差別僅在於有告訴對照組學生可使用哪些材料而實驗組自由發揮，以 及實驗組需探究為什麼使用這種材料。因為分組競賽的原因，本單元實驗處理與 其他三個單元略有不同，差異在於沒有限定對照組的實驗步驟，亦即沒有限定材 料及包裹的方法，在回家作業練習的部份，實驗組的寫作論證與前三個單元方式 相同，但對照組的實驗報告則與前三單元不同，必須自己寫出各組設計的實驗步 驟。所以對照組的後測與延宕答對人數比前測多 1 人，實驗組多 3 人，差異不大。
故在實驗處理的過程，應更嚴謹些，讓對照組依規定的實驗步驟去做，如此較能 看出兩組經實驗處理過的差別。
二 二 二
二、 、 、科學概念反應分析 、 科學概念反應分析 科學概念反應分析 科學概念反應分析
研究結果顯示（如表 4-2-5），對照組學生在概念評量第一層的答對率介於 40.00％～96.67％之間，第二層的答對率在 50.00％～93.33％間，而符合第一層與 第二層選項答對率都達 75％，代表學生該題概念學習情形良好的有第二單元的後 測、第四單元的前測、後測與延宕測驗。由雙層答對率來看，對照組在實驗處理 後的進步情形較不明顯，比實驗組進步少。分層來看，對照組在 FT 的答對率在 實驗處理後每一單元皆有提高，尤其第二單元的後測提高 9 人，而各單元 ST 答 對率則表現不一，有的進步有的退步，第四單元表現比較好一些。比較林素華和 劉燿誠（2010）在「國中生恆定性的另有概念之探討」的研究結果，其各題的 FT 值都比 ST 值高，導致此兩階層反應數值顯現差異的原因是由於 FT 的題目設計與 學生熟悉的考試題目相仿，學生運用記誦與練習策略就可在教學上常用的認知評 量題型上獲得不錯的成效，而回答 ST 的問題需要用較高的認知能力與過程來處 理知識，因此兩者差異的原因是學生在知識處理方式與結果的差異。可見對照組 在實驗處理後，對於運用記誦與練習策略的科學知識進步較多，而在需要用較高
的認知能力與過程的理解部份進步較少。
實驗組（如表 4-2-5）學生在概念評量第一層的答對率介於 66.67％～100.00
％之間，第二層的答對率在 30.00％～86.67％間，而符合第一層與第二層選項答 對率都達 75％，代表學生該題概念學習情形良好的有第二單元的後測、延宕測 驗，與第四單元的後測和延宕測驗，其餘皆有另有概念。由雙層答對率來看，除 了第一單元外，其餘三個單元的前測答對率最低，經論證活動後答對率提高。
實驗組第一單元 FT 雖在後測與延宕測驗答對人數逐步提高（20 人，21 人，
29 人），延宕測驗答對率最高，但 ST 比前測差 1 人（21 人，20 人，20 人）。根 據前面第一單元的填答分析，第一單元由於實驗處理沒有對焦在「黴菌」上，學 生對於「空氣中的氧氣」沒有建立正確的概念，對「黴菌」和「空氣中的氧氣」
產生概念的混淆，故概念評量的第一層選項知道「微生物(如細菌、黴菌)」對食 物腐敗的影響，然而第二層選項也認為「氧氣」對食物腐敗亦有重大的影響；第 二單元 FT 前、後測與延宕測驗的答對率皆高（28 人，30 人，30 人），ST 的前測 答對率較低，但後測增加了 14 人，明顯看出學生在經實驗處理後，增進對電磁 鐵概念的了解；第三單元 FT 三個測驗答對率差不多（21 人，22 人，21 人），而 ST 的答對率雖然較前測進步，但皆不到 50％（11 人，14 人，13 人），由於實驗 處理未與概念評量題目完全對焦，因此進步幅度不大；第四單元 FT 答對率不錯
（22 人，25 人，25 人），ST 後測的答對率也較前測高 5 人。
比較實驗組 FT 和 ST 的答對比率差異，發現除第一單元前測與第四單元延宕 測驗外，各題的 FT 值皆比 ST 值高。FT 答對率皆在 66.67%以上，經實驗處理後 答對率提高一些，而 ST 的答對率提高更多，可見實驗組在實驗處理後，對於運 用記誦與練習策略的科學知識有略微提升，而在需要用較高的認知能力與過程的 理解部份進步更大。
表 4-2-5. 對照組概念評量的反應分析表
*FT：first tier，第一階層；**ST：second tier，第二階層
***TT：two tier，雙層；****進退步：與前次測驗相比進退步的人數
依兩組的答對率綜合來看，實驗組 FT 的平均答對率為 81.67％，ST 的平均 答對率為 60.56％，對照組 FT 的平均答對率為 71.95％，ST 的平均答對率為 71.95
依兩組的答對率綜合來看，實驗組 FT 的平均答對率為 81.67％，ST 的平均 答對率為 60.56％，對照組 FT 的平均答對率為 71.95％，ST 的平均答對率為 71.95