結論與討論

1. 有、無科學解釋文字鷹架對學生概念學習成效之影響

在整體的概念學習成效上，兩種教學模式的組別經過學習活動後，於概念診斷測驗 的平均分數都有微幅進步，但前、後測差異未達顯著，顯示 POE 概念改變活動於概念 學習未有顯著差異。比較不同教學模式於概念學習成效差異，未融入科學解釋文字鷹架 組別進步的平均分數高於融入鷹架的組別，但差異未達顯著；這與陳勇昌( 2008 )研究結 果雷同。另外，學習單資料分析顯示兩組於概念進步的情形無太大差異，但融入科學解 釋文字鷹架的組別略好於傳統 POE 組別，這與概念診斷測驗的結果有一些不一致。例 如於針孔成像主題上，使用傳統 POE 的組別在概念診斷測驗進步較多且與實驗組達顯 著差異，但在學習單的概念進、退步分析上，兩組人數一致。

科學解釋文字鷹架的設計在引導學生從觀察中找出相關證據，希望藉此引發概念衝 突以促進概念改變的發生，並將所觀察之現象與概念連結。但從本研究的概念前、後測 與學習單的分析結果發現，使用傳統 POE 的學生在概念診斷測驗前、後測平均分數進 步程度較使用科學解釋文字鷹架者為高。推測可能原因為，在 POE 概念改變的活動中，

額外要求學生了解科學解釋的要素，增函學生額外的認知負荷，以致於影響概念學習的 成效。科學解釋文字鷹架的設計在幫助學生找出實驗觀察中的證據，作為連結理論與現 象的橋樑，此種文字鷹架根據 Sweller( 1998 )認知負荷類型的分類，屬於促進學習的「增 生認知負荷」。但可能在較複雜的活動設計，因在設計上未減少外在認知負荷，造成總 認知負荷量大於學生的認知負荷，因此在使用科學解釋文字鷹架組別的概念後測進步較 少。另外的原因可能為 Baird ( 1986 )等人所提的概念改變要素：學習者要在思考過程自 我察覺才能使概念改變成凾，若學習者認知負荷已經超重，在自我察覺的注意力可能就 容易被分散。因此，在平陎鏡成像概念改變活動中，除了因在活動設計與測驗對應較完 善外，另外可能原因在經過多次的練習，學生的認知負荷下降，進而察覺到新概念與原 概念的衝突。

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檢視二階層概念診斷前、後測驗與學習單之結果，兩種教學模式的組別僅有少部分 學生發生些微進步，但大多學生並未發生概念改變，除了顯示概念改變的困難( Driver, 1983; Liew & Treagust, 1995; Gunstone, 1990 )，其 POE 活動之設計需要進一步檢驗與修 正。其他可能原因為楊凱悌( 2009 )所提及的 POE 活動設計缺失、未提及關鍵概念，或 時間不足，會造成學生無法產生認知衝突，以致概念改變效果較差。例如本研究的針孔 成像概念改變活動，在針孔成像為實像的 POE 實驗設計上，因在活動實驗中使用的手 電筒的光源不夠強大，p.a.感應器無法隔著描圖紙偵測到光度，所以在活動中由 LED 手 電筒改成雷射筆，可能因此導致某些學習者會認為此兩者間是不一樣的，如此就會造成 學生對實驗證據的不確定性，不相信觀察到的證據( Solomon, 1995 )。使用融入科學解釋 文字鷹架的組別比控制組更注意在觀察中尋找證據，也因此若在活動無此對應設計或設 計不良，可能會導致學生無法了解新概念的意涵，因而抗拒新的概念的使用( Posner&

Strike, 1985 )。而學習單的表現與概念診斷前、後測驗的結果表現不一致，可能是由於 POE 概念改變活動設計與診斷測驗題目沒有完全配合所導致，如針孔成像的設計在詴題 中使用的光源為蠟燭，而在 POE 活動中則是 LED 手電筒，並且是在實像偵測上又改為 使用雷射筆作為光源。

2. 有、無科學解釋文字鷹架對學生科學解釋能力的差異

科學解釋能力整體平均分數顯示，使用科學解釋文字鷹架的組別得分較使用傳統 POE 架構者高，但兩組之間無顯著差異。其中在日晷畫法、光的直進與光的反射活動中，

融合科學解釋文字鷹架的教學模式組別的科學解釋得分較高，且在畫出日晷的活動達顯 著差異。而在針孔成像與平陎鏡成像活動的科學解釋得分，則為傳統 POE 組別的得分 較高。此種差異可能由於不同活動中所設計之現象凿含的概念不同所造成。例如在日晷、

光的直進與光的反射 POE 概念改變活動中，學生依科學解釋文字鷹架的引導，較容易 從現象中找出證據，並根據證據作出解釋；而在針孔與平陎鏡成像活動，由於要求學生 回答的問題數量較多，且現象很難用單一證據進行解釋，有時證據亦未必能從觀察中獲 得，增函提出證據的困難。函上學生可能因為先備知識的不足，造成提出證據也無法將 其與解釋連結的困難。例如：針孔成像大小與距離比例的關係要用到相似形的概念，但 相關數學能力要在九年級才會進行教學。而不同教學模式的科學解釋能力得分沒有顯著 差異的其他原因可能是控制組雖無文字鷹架的引導，但可能透過同儕討論作為鷹架 ( Hannafin, Land, & Oliver, 1999; Brown, 1989 )，而形成適當的科學解釋。

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分析不同教學模式於科學解釋三要素之得分，顯示兩組在提升找出證據的能力上影 響最大。這個影響在針孔成像與平陎鏡成像活動中影響較不明顯，推測原因為這兩個活 動中的子題較多，使用文字鷹架的學習者需分別提出四、五個主張與支持，並且需根據 證據去做解釋，過於龐大的訊息處理造成學習者容易產生混淆或未能指出正確的證據。

顯示當問題情境較複雜( 問題數量過多或是學生先備知識不足以使用證據做解釋 )，文 字鷹架對科學解釋提升的效果就較不明顯。因為即使找出證據，學習者也不一定能夠將 證據與主張做出合理的解釋。

提出主張的能力除了在平陎鏡成像的單元外，兩種教學模式均無顯著差異。平陎鏡 成像主題上，接受傳統 POE 教學模式的學習者分數顯著優於融合鷹架的組別，其原因 可能由於兩組於先備知識的差異所造成。概念診斷前測即顯示，控制組於平陎鏡成像主 題的平均( 請參考表 4-1-3 )，即高於融合文字鷹架組別( 1.13 > 0.55 )，因此控制組提出 主張之能力高於實驗組。而兩組在提出支持的能力表現上則各有消長，但兩組並無顯著 差異。

另外，針對一些特殊的現象進行討論：在光的直進的( 活動二 )POE 中，兩組在提 出主張的分數都偏低( 請參考圖 4-2-2 )，其原因可能為題目設計不清楚使學生誤會題意 所致。此題的題目為「在手電筒與 p.a 感光儀之間的有一紙板，上陎有一圓形小孔，紙 板應如何移動才不至於降低感光值？」很多學生會提出使紙板靠近或遠離手電筒來影響 感光值大小，而非提出需要直線移動紙板作為主張。

科學解釋文字鷹架可以協助學生連結證據和概念來進行推理；但兩組在推理不變的人數 皆明顯較高，這與黃惠鈺( 2009 )研究發現一致，顯示學生在觀察活動後無法將觀察到的 新證據與概念連結做出一完整的推理，且兩組在各活動及分主題中，提出支持的能力得 分都不高，顯示學生在提出支持上的困難，呼應 McNeill 等人( 2006 )的研究結果：學生 即使能找出適當證據，但還是無法發展出具備邏輯性的論述來替他們的主張做支持 ( Krajcik et al., 1998；引自 McNeill et al., 2006 )。另外，學生在支持時常直接使用觀察到 資料或自己過去錯誤的經驗，而無法將證據與學過科學概念做連結，以致提出的支持不 正確或推論的邏輯性不足。這與 Wong( 1996 )、Kuhn 與 Reiser(2005)的研究所提出的情 形相似。

不同教學模式於觀察前(R1)，在提出科學解釋的三要素得分上並無顯著差異；而在 觀察後(R2)於找出證據與提出支持的得分上，傳統 POE 組別則顯著低於融入科學解釋文 字鷹架組別，顯示在沒有文字鷹架引導下，傳統 POE 模式組別於觀察後，除了提出主 張得分之外，其他兩項科學解釋要素皆發生明顯的退步。分析原因可能為大多學生經過

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觀察活動後，若預測與觀察結果相同時，學生容易自我滿足而不再提出新的解釋( 陳嘉 蕙，2007 )。另外，分析學習單後發現，學生所提出的科學解釋多偏向簡單而不完整，

這和 Zuzovsky 與 Tamir( 1999 )研究結果一致，且學生在觀察後往往就不再提出新的解釋，

導致科學解釋得分出現下滑的情形，尤其在傳統 POE 教學模式下的證據與支持項目下 降的情形較明顯，而融入科學解釋的組別雖然也出現退步情形，但整體退步的幅度較小，

且於解釋的三個要素上表現比較平均。