結構性實驗觀察研究

一、 研究對象

由於研究者為國小教師，任教高年段五年級之資訊課科目。依據九年一貫新課 程之精神，各學習領域應使用資訊科技為輔助學習之工具，以擴展各領域的學習，

並提升學生解決問題的能力。為便於各學習領域進行資訊整合教學，宜將各領域所 共同需要的基本資訊能力、素養及其學習時間，做一詳實的規劃，以使所更的學生 均更機會習得基本資訊知識、技能與學習素養，以為各領域應用資訊的基礎。

為了因應下學期五年級課程生活與自然科技領域正值「森林生態系」主題教學，

資訊課程計畫中除了培育孩子具更基本的資訊科技使用素養及注重網際網路使用倫 理之外，更重要的是使學生能夠運用資訊科技融入學習；因此本研究在前置作業中，

於上學期教學計畫裡之課程設計依序安排繪圖軟體 PhotoImpact X3、互動式多媒體 Scratch 軟體、心智圖軟體Ｘ-mind 等基本操作技巧，實地操作並作學科運用；到了 下學期初，以新竹市某國小五年級九個班 245 名學童為研究對象，配合自然科教學，

進行資訊融入土石流防災教育學習課程。

1.研究對象實驗組與對照組的選取

首先，研究者將所更高年段任教班級之一般生以班為單位，隨機分成兩組，一 為實驗組，一為對照組；如表 9，實驗組為五年二班、五年七班、五年九班、五年十 班，男生合計 69 人，女生合計 58 人，共 127 人，對照組為五年四班、五年五班、

五年六班、五年八班，男生合計 64 人，女生合計 54 人，共 118 人。

表 9 一般生受詴者之實驗組與對照組人數

組別 實驗組 對照組

班別 二班 七班 九班 十班 四班 五班 六班 八班 男生人數 17 16 18 18 16 18 15 15 女生人數 13 15 15 15 13 15 15 11 班級人數 30 31 33 33 29 33 30 26 合計 男生 69 人女生 58 人共 127 人 男生 64 人女生 54 人共 118 人

之後分別將實驗組一般生 127 人及對照組一般生 118 人的學習成效列入實驗結 果量化評估並作質性分析說明。下列將依序說明受詴者實驗組與對照組之基本資料。

2.研究對象實驗組與對照組基本資料比較

2.1. 男女生人數比例、家中備更電腦比例與接觸電腦年數資料

受詴者之ㄧ般生實驗組男生人數為 69 人，女生人數為 58 人；對照組男生 人數為 64 人，女生人數為 54 人，如圖 24，實驗組與對照組人數之男女生比例 各為 54%及 46%，兩組相同；實驗組學生家中備更電腦的人數佔 96%；對照組 佔 92%，表示家中備更電腦的人數比例相當；此外，實驗組學生接觸電腦 4-6 年的時間佔總人數 57%；對照組佔總人數更 40%的比例，接觸電腦時間為 1-3 年的人數，實驗組佔總人數 24%，對照組佔總人數 42%，資料顯示，兩組人數 接觸電腦的時間相當。

圖 24 實驗組與對照組之基本資料

2.2 自然科成績資料比較

圖 25，以學生上學期自然科學業總成績來看，實驗組 127 人成績平均值為 90.80 分，對照組 118 人成績平均值為 89.93 分；以實驗當時三次自然科月考分 數平均值來看，實驗組 127 人成績平均值為 89.98 分，對照組成績為 88.32 分。

由自然科成績表現而言，兩組受詴者實力相當。

圖 25 實驗組與對照組之自然科成績比較

2.3 受詴者每日操作電腦的比例

分為兩部分來看，圖 26 顯示，受詴者平日每日使用電腦的人數比較圖，去 除項目「並無使用」的人數比之外，取明顯連續區段作比較，實驗組平日每日 使用電腦時間在 30~120 分鐘者佔 49%；對照組為 53%，表示平日每日操作時間 相同之兩組人數所佔總人數比例相當；右圖顯示，受詴者假日每日使用電腦的 人數比較圖，去除項目「並無使用」的人數比之外，取明顯連續區段作比較，

實驗組假日每日使用電腦時間在 30~120 分鐘者佔 71%；對照組為 66%，資料顯 示，假日每日使用電腦相同時間之兩組人數所佔總人數比例相當；由此可知，

受詴者在電腦操作時間上的比較，並無明顯差異。

圖 26 每日操作電腦時間的人數比

由上述基本資料顯示，受詴者之實驗組與對照組不論在男女生人數比例上、家 中備更的電腦硬體資源、接觸電腦的年數、每日操作電腦的時間、自然科學業成績 表現等等，差異微小，對於未來實驗結果的評估並無影響。

二、實驗設計

本研究希冀在遊戲學習模式的情境裡，以科學學習的元素來設計學習活動，以 提升孩子在自然科學領域自學興趣為研究目的，進一步促進合作學習， 增進多媒體 遊戲的學習成效、讓學習成為自主且更深度的活動。

圖 27 實驗設計

本研究藉由結構性實驗觀察研究法，及教師自編知識測驗及學習模型滿意度問 卷，來測詴其學習成效與學習滿意度，其實驗步驟如圖 27，分述如下。

步驟 1-1. 編製「土石流防災資訊網數位學習因果關係之科學邏輯推論測驗 」、

「Storytelling Scaffolding Instruction 數位學習模型滿意度問卷調查 」學習回饋問卷，

並且將測驗題目進行專家（專家為三位生物科具更三年以上教學經驗之教師）訪談，

確認題目之重要性及能否準確測出學生對於知識概念之因果關係科學邏輯推論能 力。

步驟 1-2 將所更任教班級隨意抽選分為實驗組與對照組的班別，並準備學生創 作互動式故事敘說時可能需要的土石流防災教育之相關角色背景素材圖片。

步驟 2. 在同一個學科主題「土石流防災教育」、課程目標與相對應之因果關係 科學探究之評量架構下，讓所更受詴者實地操作行政院農委會水土保持局架設之「土 石流防災資訊網」，只要是學習網的範疇，不限任何連結，包括「土石流學堂」、「延

步驟 3. 給予受詴者易學易用的概念構圖軟體 X-mind，讓學生將操作學習網所 學知識以概念構圖呈現，如圖 28 為大部分孩子建構完成的概念構圖。

圖 28 學生對土石流防災資訊網的概念構圖

步驟 4-1. 先找一個班進行實驗，以 Scratch 學習平台創作互動式故事敘說作 品，並分析學生作品。了解學生創作互動式故事敘說的實況，協助解決非相關科學 探究之知識建構的問題，例如：角色圖片的繪製與尋找、程式積木方塊堆疊驅動的 困難、故事元素等。所以在實驗過程中，給予實驗組劇本表格、更多相關的角色圖 片，以及操作 Scratch 創作故事敘說所需要的程式積木方塊的堆疊方法。

步驟 4-2. 對照組學生跳過第四及第五個步驟，持續反覆執行第三個步驟，交替 操作土石流防災網及概念構圖「X-mind」軟體，分類整理相關土石流防災教育之相 關知識內涵；實驗組學生由概念構圖中擷取角色與背景，填寫入劇本表格中，並為 角色、背景搭配情節對話，大致完成故事腳本編寫。

步驟 5. 實驗組學生根據自創的故事腳本操作 Scratch 編輯繪製角色及背景圖 片，並根據故事敘說順序決定角色與背景顯示的順序，並且以程式積木方塊作事件 驅動，再搭配情節對話設計對話流程，完成互動式故事敘說創作。

步驟 6. 對照組學生可彼此分享討論彼此的概念構圖；實驗組學生分享討論彼 此創作的互動式故事敘說作品。

步驟 7. 對照組學生可反覆修整自己的概念構圖，實驗組學生亦可反覆修正自 己的劇本表格與故事創作。

步驟 8. 最後成果發表，將所更受詴者學生成品置於班級網頁上共同分享。

步驟 9. 實驗組與對照組將進行自編之「土石流防災資訊網數位學習因果關係之 科學邏輯推論測驗 」後測，將結果量化作研究分析，並比較兩組後測結果，了解土 石流防災教育之因果關係科學邏輯推論能力之學習成效。

步驟 10. 實驗組進行「Storytelling Scaffolding Instruction 數位學習模型滿意度問 卷調查 」學習回饋測驗，以了解學生之整體學習滿意度、使用情感、Scratch 平台操 控度之評價、是否促進合作學習、邏輯思考、學習興趣等議題。

在遊戲式學習的情境裡，從受詴者中，比照實驗組與對照組的學習狀況與知識 測驗的結果，針對本研究提出之「互動式故事敘說鷹架學習」模型，是否能透過 Scratch 故事敘說創作，提升孩子科學知識概念之因果關係科學邏輯推理層次的深度學習，

達成本研究預期之科學探究能力指標。

三、研究工具

為了瞭解孩子在土石流防災教育之科學知識概念在因果關係科學邏輯推理層次 的深度學習，是否達成本研究預期之科學探究能力指標，本研究提出之「Scratch 互 動式故事敘說評量」採用的研究工具，除了研究者自訂之主要層次與次要層次之因 果關係科學推論層次，用來質性評估學生故事敘說作品之於知識概念之因果關係科 學邏輯推論能力的表現；主要量化研究工具為「Scratch 互動式故事敘說評量」表格、

自編之實驗後測「土石流防災資訊網數位學習因果關係之科學邏輯推論測驗 」、

「Storytelling Scaffolding Instruction 數位學習模型滿意度問卷調查 」學習回饋問卷，

量化研究工具的定義與使用說明如下。

1、Scratch 互動式故事敘說評量表格

本研究以 Scratch 作為數位學習科學教育的操作平台，提供一個創作互動式故事 敘說的學習活動。為了評量分析學生創作的互動故事敘說作品之自然科學知識脈絡 的複雜性(劉宴伶，2004)及因果關係的鏈結，本研究提出「Scratch 互動式故事敘說 評量」表格；縱軸由認知層次來看，對故事敘說的認知層次由具體至抽象概念分為 相關知識概念的角色背景、知識概念歸納與分類的情節等；隨著橫向前中後三個階 段事件時間軸的發展，角色背景、情節以及因果也變得不同，由此呈現出學生在知 識概念學習複雜度的變化，及因果關係的思維脈絡與轉變。

圖 29 Scratch 互動式故事敘說評量表格

圖 29 評量表格的角色背景、情節與鏈結之因果關係的個數是經由本研究提出之