科學概念認知能力之學習成效分析

一、 科學概念認知測驗前、後測及延宕測總分之資料分析

研究者針對每個教學活動的內容，設計概念認知測驗各 10 題，分別進行 前測、後測及延宕測。透過電腦統計軟體 SPSS 12.0，將三個教學活動概念認 知測驗的前測、後測及延宕測資料進行分析，三個測驗的滿分為 30 分，前測、

後測及延宕測的總分比較後，測驗人數、平均數、標準差呈現於表 4-3-1，發 現後測平均數高於前測及延宕測。

進一步以成對樣本 T 檢定分析三次概念認知測驗中，兩兩是否達顯著差 異，其結果呈現於表 4-3-2，研究者發現後測總平均顯著高於前測(P< .05)，

推知教學活動提升學生概念認知能力；延宕測總平均與後測並無顯著差異 (P> .05)，推知學生概念保留情形佳；延宕測總平均高於前測(P< .05)，推知 學生經過教學活動後一段時間，概念了解程度仍比前測佳。

以上研究結果與其他研究學者(江淑瑩，2005；徐麗雪，2002；徐慶雲，

2007；張珉甄，2011；常蕙茹，2012；謝甫宜，2011；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概念認知表現，顯示科 學遊戲教學對於提升學生的科學概念認知表現是值得肯定的。

表4-3-1概念認知測驗前、後測及延宕測的描述性資料(正式研究) 平均數 個數 標準差

前測 21.52 31 2.49 後測 25.13 31 2.55 延宕測 25.81 31 3.11

表4-3-2概念認知測驗前、後測及延宕測的成對樣本T檢定(正式研究)

二、 各教學活動之科學概念認知前測、後測及延宕測資料分析 研究者針對每個教學活動，個別討論其概念認知情形：

教學活動(一)吹箭，前測、後測及延宕測的測驗人數、平均數、標準差 及兩兩比較的成對樣本 T 檢定，結果呈現於表 4-3-3、表 4-3-4。研究者發現 教學活動(一)的後測平均數略高於前測 0.23 分，但未達顯著(P> .05)，推知透 過教學活動會略為提升學生概念認知能力；延宕測平均數略高於後測 0.36 分，但未達顯著(P> .05)，延宕測平均數顯著高於前測 0.58 分(P< .05)，推知 學生概念保留情形佳。

表4-3-3教學活動(一)概念認知測驗前、後、延宕測描述性資料(正式研究) 平均數 個數 標準差

前測 8.29 31 1.49 後測 8.52 31 1.39 延宕測 8.87 31 1.46

表4-3-4教學活動(一)概念認知測驗前、後、延宕測成對樣本T檢定(正式研究) 平均數差異 t 顯著性(雙尾)

後測-前測 0.23 .88 .39 延宕測-後測 0.36 1.46 .16 延宕測-前測 0.58 2.42 .02

平均數差異 t 顯著性(雙尾) 後測－前測 3.61 7.44 .00 延宕測-後測 0.68 1.27 .21 延宕測-前測 4.29 8.11 .00

教學活動(二)啄木鳥，前測、後測及延宕測的測驗人數、平均數、標準 差及兩兩比較的成對樣本 T 檢定，結果呈現於表 4-3-5、表 4-3-6。研究者發 現教學活動(二)的後測與延宕測平均數皆顯著高於前測(P< .05)，後測平均數 與延宕測無顯著差異(P> .05)，推知學生透過教學活動後，會提升其概念認知 能力，學生概念保留情形佳。

表4-3-5教學活動(二)概念認知測驗前、後、延宕測描述性資料(正式研究) 平均數 個數 標準差

前測 7.23 31 1.45 後測 9.03 31 1.22 延宕測 8.94 31 1.29

表4-3-6教學活動(二)概念認知測驗前、後、延宕測成對樣本T檢定(正式研究) 平均數差異 t 顯著性(雙尾)

後測-前測 1.80 5.72 .00 後測-延宕測 0.09 0.47 .64 延宕測-前測 1.71 5.82 .00

教學活動(三)啄木鳥，前測、後測及延宕測的測驗人數、平均數、標準 差及兩兩比較的成對樣本 T 檢定，結果呈現於表 4-3-7、表 4-3-8。研究者發 現教學活動(三)的後測與延宕測平均數皆顯著高於前測(P< .05)，後測平均數 與延宕測接近，無顯著差異(P> .05)，推知學生透過教學活動後，會提升其概 念認知能力，學生概念保留情形佳。

表4-3-7教學活動(三)概念認知測驗前、後、延宕測描述性資料(正式研究) 平均數 個數 標準差

前測 6.00 31 1.13 後測 7.58 31 1.36 延宕測 8.00 31 1.24

表4-3-8教學活動(三)概念認知測驗前、後、延宕測成對樣本T檢定(正式研究) 平均數差異 t 顯著性(雙尾)

後測-前測 1.58 6.25 .00 延宕測-後測 0.42 1.53 .14 延宕測-前測 2.00 7.87 .00

為進一步了解學生經過科學遊戲教學後概念認知能力的變化，研究者以 同學校五年 C 班為對照組，於民國 100 年 5 月 30 日、6 月 1 日和 6 月 6 日各 一節課，於對照組學生進行施測。該班只提供科學遊戲材料及製作說明，不 進行科學遊戲教學，只實施前測及後測。所得資料透過電腦統計軟體 SPSS 12.0 進行分析，概念認知測驗之前測、後測與延宕測總分的平均數（滿分為 30 分）、標準差、得分率等資料如表 4-3-9。從表 4-3-9 分析結果可知實驗組 的後測比前測提升了 3.61 分（得分率提高 12.1%），而對照組提升了 1.71 分

（得分率提高 5.7%）。相對於科學探究能力的提升（參見表 4-2-1），實驗組 的概念認知的提升（12.1%）低於科學探究能力的提升（20.6%）；而對照組 的概念認知的提升（5.7%）與科學探究能力的提升（6.7%）相當一致。而實 驗組的延宕測比後測提高 0.68 分（2.2%），差異並不大，顯示概念認知的學 習具有保留效果。

表4-3-9 概念認知前、後與延宕測得分統計 實驗組 (N=31) 對照組 (N=29) 平均 (SD) 得分率 平均 (SD) 得分率 前測 21.52 (2.49) 71.7% 23.10 (2.30) 77.0%

後測 25.13 (2.55) 83.8% 24.81 (2.18) 82.7%

延宕測 25.81 (3.11) 86.0% - -

透過電腦統計軟體 SPSS 12.0 進行進一步分析，以前測分數為共變項，

後測分數為依變項，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，兩者的概念認知能力是否不同。

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 4-3-10。

表4-3-10 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 .25 1 0.25 .052 .82 誤差 279.93 58 4.83

表中得知 F= .052，P= .82，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(後測成績)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(後測成績)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 4-3-11 與 4-3-12。

表4-3-11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 13.16 1 13.16 2.77 .10 組內(誤差) 280.18 59 4.75

表4-3-12概念認知能力後測調整後的平均數 組別 調整後的平均數 平均數差異 標準誤 顯著性 實驗組 25.45

.97 .58 .10 對照組 24.48

由表 4-3-11 得知，去除前測成績對後測成績的影響之後，實驗組與對照 組的後測成績，F=2.77，P> .05，結果顯示實驗組的後測成績不會因為實施科 學遊戲教學，而與對照組有顯著差異。再由表 4-3-12 的調整後平均數得知實 驗組的後測分數略高於對照組 0.97 分，實驗組在接受科學遊戲教學之後，其 概念認知並未顯著優於對照組。