第四章 研究結果與討論
第三節 網路互動式學習歷程分析…
本節是針對研究問題四「融入科學推理理論的網路化雙重情境學習模式下，學生的 電學概念與科學推理層級改變為何？」進行討論與分析，主要在討論與分析學生在電學 雙重情境學習網之教學前後，其學習歷程中概念改變情形，以及進行電學概念推理時，
其回答的科學概念所運用之推理層級之改變。
一、教學前後網路開放式理由的歸納與分析
此部分的分析，主要是依據學生從主題一到主題四的網路互動學習事件前後，回答 概念問題所使用的科學概念，進行歸納與描述性統計，主要目的在於觀察學生於教學前 後所具有的電學概念改變的情形。
二、教學前後網路開放式理由的推理層級分析
此部分的分析，主要是依序探討學生從主題一到主題四的網路互動式學習事件前 後，回答概念問題所運用推理層級的歷程，以網路互動式學習事件的前後，針對學生對 問題作答所根據的科學概念部分，作為本節分析的內容。
分析推理層級的標準，則是修改Hogan 等人(2000)對推理型態的層級分類，分成 (1)概述(Generativity, G)：對自然現象作直觀的描述或以質樸概念來回答，細分為 G0、
G1 和 G2；
(2)精緻化(Elaboration , EL)：學生能以正確科學術語辭彙、或科學方法如運用測量、估 計、數字關係等，對問題相關的現象進行說明；細分為EL1 和 EL2；
(3)辯證(Justification , J)：在「證據取向」方面，學生能利用實驗變因和結果之間的關 係來說明現象；在「推論取向」方面，學生能利用簡單的線性因果關係演繹推論來 解釋現象，可分為J1 和 J2；
(4)解釋(Explanation, EX)：學生以類似科學模型或理化作用機制，做為推理的依據，來 說明待解答的現象，可分為EX1 和 EX2。(詳細的內容，見第三章第四節研究工具設 計之個別訪談說明)。
如果學生提出的論述中同時包含了不同層級的推理論述，則以提出論述中所達到最 高的層級為分析的推理層級，而推理層級的分析以交叉表為工具，在另外進行卡方獨立 性考驗以及效果量之計算。
三、電學網路雙重情境學習歷程分析 主題一 靜電
事件 1-1 庫侖靜電力與電荷乘積成正比的概念與推理層級分析：
(一)教學前後概念改變分析
根據學生針對回答事件 1-1「靜電所帶的電量大小，對庫侖靜電力的影響？」的科 學概念進行歸納分析，其前後所採用的科學概念之次數與百分比率摘要如表4.3.1：
表4.3.1 事件 1-1 科學概念敘述性統計
前測 後測
1-1 靜電所帶的電量大小，對庫侖靜電力的
影響？ 次數 百分比 次數 百分比
1.不知道，非相關答案，或者是沒有回答理
由，如不清楚，直覺等等。 28 26.42 21 19.81 一、直觀的觀察或想法
1.左邊電量 2Q 右邊電量 3Q 5 4.72 9 8.49 2.將左右電量簡單處理(相加、相減、相除) 14 13.21 13 12.26
3.距離維持不變 2 1.89 2 1.89
二、比率控制
1.電量的比例為 4:6=2:3(簡單比例) 2 1.89 0 0 2.依電荷對靜電力的比率來增加，如 1Q 對
應2F，所以 3Q 對應 6F。 34 32.08 17 16.04 三、變數的控制
1.帶電量越大，靜電力越大* 4 3.77 0 0
2.距離不變，帶電量越大，靜電力越大** 4 3.77 3 2.83 3.靜電力與帶電量乘積成正比*** 10 9.43 39 36.79 四、其他
1.用科學名詞簡單帶過，如庫侖靜電力，靜
電等 3 2.83 2 1.89
總計 106 100.00 106 100.00
註：*越多代表概念正確度越高，***代表完全正確。
從表4.3.1 中，學生經過網路雙重情境教學之後，其所擁有的科學概念「電荷對靜 電力的比率控制」從原有的32.08%下降到 16.04%，而正確概念『靜電力與帶電量的乘 積成正比』從原有的9.43%大幅度的增加到 36.79%，可見學生在經過網路雙重情境教學 之後，概念明顯的發生改變，但本教學事件之中，學生需要觀測到兩邊電量的變化，且 從圖中找出是兩邊電量乘積對靜電力的影響，就如同Liegeois & Mullet(2002)研究中提
到，學生較無法處理兩個以上的變數，故本學習事件對於國中學生而言是有些許的困難。
(二)教學前後概念的推理層級分析
學生在學習事件1-1「靜電所帶的電量大小，對庫侖靜電力的影響？」中，其回答 之推理層級分析統計情形，整理如表4.3.2，根據統計結果顯示卡方檢定達顯著水準 (χ2=136.52, p=0.000, ω=1.13)。
表4.3.2 主題一事件 1-1 概念推理量化資料卡方考驗結果及效果值彙整表 學習後
學習前 G0 G1 EL1 EL2 J1 EX1 總和 χ2 ω G0 9 4 1 14 G1 1 17 3 18 39
EL1 1 4 5 1 3 1 15
J1 2 2 27 3 34
EX1 4 4
總和 13 27 8 1 49 8 106 136.52*** 1.13***
1. χ2值： *p<0.05, **p<0.01, ***p<0.001
2. ω 值： *表示0.1≦ω<0.3, ω=small； **表示0.3≦ω<0.5, ω=medium； ***表示ω≧0.5, ω=large
由於庫侖靜電力的計算屬於抽象符號的運算，日常生活中不易使用，且在本教學事 件當中，學生除了需要觀察到兩端的電荷的帶電量對靜電力之影響，還需知道是電荷乘 積與靜電力成正比，故前測有53位學生採用概述(G)，但經過電學網路雙重情境教學之 後，可以發現運用概述(G)的推理方式的學生人數降低(40人)，而使用辯證(J)的人數增 加，從教學前的34人變成教學後的49人。
事件 1-2 庫侖靜電力與距離平方成反比的概念與推理層級分析：
(一)教學前後概念改變分析
根據學生針對回答事件 1-2「靜電的距離大小，對庫侖靜電力的影響？」的科學概 念進行歸納分析，其前後所採用的科學概念之次數與百分比率摘要如表4.3.3：
表4.3.3 事件 1-2 科學概念敘述性統計
前測 後測
1-2 靜電的距離大小，對庫侖靜電力的影響？
次數 百分比 次數 百分比 1.不知道，非相關答案，或者是沒有回答理
由，如不清楚，直覺等等。 27 25.47 25 23.58 (接續下頁)
前測 後測 1-2 靜電的距離大小，對庫侖靜電力的影響？
次數 百分比 次數 百分比 一、直觀的觀察或想法
1.電量相同，距離不同* 6 5.66 2 1.89
2.利用距離進行相加、相減或相乘 4 3.77 2 1.89 二、比率問題
1.距離反比 11 10.38 17 16.04
2.用圖的倍率來推論(2r→1/4F，3r→1/9F) ** 13 12.26 8 7.55 三、變數的控制
1.電量不變，距離變大，力量變小* 9 8.49 6 5.66 2.與距離平分成反比*** 36 33.96 46 43.40
總計 106 100.00 106 100.00
註：*越多代表概念正確度越高，***代表完全正確。
根據表4.3.3 中，在教學事件 1-2 之前，有 9.43%的人使用直觀的觀察或想法，但教 學後剩下3.78%，而觀察到靜電力與距離成反比的，從 10.38%升高到 16.04%，表示學 生已經知道距離越大，靜電力就越小，而正確的概念『靜電力與電荷距離平方成反比』
從教學前的33.96%增加為 43.40%。
另外，本題中所闡述的是距離平方反比的概念，屬於單變數的控制，而我們也從表 中的科學概念分析歸類中，觀察到「用圖的倍率」來進行推理者，教學前即有12.26%，
而『靜電力與電荷距離平方成反比』來進行推理者，也高達33.96%，由此可知學生在 單變數的控制上，已經具有一些理解，學生已能從中找尋規則，進行概念的推理，因此 相對於教學事件1-1 的低答對率，本概念在教學前之概念正確率偏高。
(二)教學前後概念的推理層級分析
學生在學習事件1-2「靜電的距離大小，對庫侖靜電力的影響？」，其回答之推理層 級分析統計情形，整理如表4.3.4，其統計結果顯示卡方檢定達顯著水準(χ2=219.51,
p=0.000, ω=1.44)。
庫侖靜電力的計算屬於抽象符號的運算，但本題的設計需要具備單變數控制的能 力，故學生較易觀察出邏輯推理的規律，本概念前測之中，採用概述(G)有32人，但經 過電學網路雙重情境教學之後，運用概述(G)的推理方式的學生人數稍微下降(29人)，而 使用辯證(J)推理層級的人數增加(從57人增為64人)。
表4.3.4 主題一事件 1-2 概念推理量化資料卡方考驗結果及效果值彙整表 學習後
學習前 G0 G1 EL1 J1 EX1 EX2 總和 χ2 ω
G0 14 2 3 19
G1 9 1 3 13 EL1 1 1 5 5 12 J1 2 2 51 2 57
EX1 1 2 3 EX2 1 1 2 總和 15 14 8 64 4 1 106 219.51*** 1.44***
1. χ2值： *p<0.05, **p<0.01, ***p<0.001
2. ω值： *表示0.1≦ω<0.3, ω=small； **表示0.3≦ω<0.5, ω=medium； ***表示ω≧0.5, ω=large
事件 1-3 1 莫耳的電子電量概念與推理層級分析：
(一)教學前後概念改變分析
根據學生針對回答事件 1-3「1 莫耳的電子帶電量為多少？」的科學概念進行歸納 分析，其前後所採用的科學概念之次數與百分比率摘要如表4.3.5：
表4.3.5 事件 1-3 科學概念敘述性統計
前測 後測
1-3 1 莫耳的電子帶電量為多少？
次數 百分比 次數 百分比 1.不知道，非相關答案，或者是沒有回答理
由，如不清楚，直覺等等。 38 35.85 20 18.87 一、直觀的觀察或想法
1. 1 庫侖＝1 電子，1 莫耳=1 個電子 2 1.89 0 0 2. 相乘或相除(沒有再詳細說明) 12 11.32 16 15.09 三、變數的控制
1.乘以一莫耳** 2 1.89 3 2.83
三、變數的控制
2. 1 個電子的帶電量× 1 莫耳的粒子數*** 27 25.47 31 29.25 3. 6.24×1018×6×1023，或是1.6×10-19×6.24×1018 6 5.66 5 4.72 4. 1mole 粒子數×1.6×10-19×6.24×1018 5 4.72 2 1.89
5. mole/庫侖 2 1.89 3 2.83
(接續下頁)
前測 後測 1-3 1 莫耳的電子帶電量為多少？
次數 百分比 次數 百分比 四、其他
1.用科學名詞含糊帶過，並沒有詳加說明，如
1mole=6×1023，或是亞佛加厥常數是大約值* 7 6.60 14 13.21 2.看影片、flash、或剛剛網頁中的說明 5 4.72 12 11.32
總計 106 100.00 106 100.00
註：*越多代表概念正確度越高，***代表完全正確。
在本概念中，經過網路雙重情境教學之後，學生在「不知道，非相關」理由從35.85%
降到18.87%，而正確概念『1 個電子的帶電量× 1 莫耳的粒子數』由原來的 25.47%升高 到29.25%，變化不大，其主要原因在於國二即學過 1 莫耳的粒子數目為 6×1023個，因 此學生只要根據題目所示「1 個電子的帶電量為 1.6×10-19庫侖」，即可計算出1 莫耳的 電子電量，因此不難瞭解為何學生在前測答對率偏高的原因。
較為特別的是，在「用科學名詞含糊帶過，並沒有詳加說明，如1mole=6×1023，或 是亞佛加厥常數是大約值」有大幅度的增加，由原來的6.60%增加為 13.21%，從學生回 答的科學概念中，不難發現到網路雙重情境的教學事件對學生的影響，在本教學事件當 中，教學的Flash 中提到 1 莫耳的電子電量「正確值」應為 96500 庫侖，而根據「1 個 電子電量1.6×10-19庫侖×6×1023個」，答案應是96000 庫侖，造成誤差的主要原因在於亞 佛加厥常數不是國中教材內所說的整數，也就是6×1023，故計算後與實際值會有些許的 誤差，這對國中學生來說，對其既有概念造成很大的衝擊，因此容易讓學生留下深刻的 印象，所以經過教學事件之後，可以發現學生回答教學問題的科學概念當中，有13.21%
試圖想要用教學事件內容來回答，但可能因其具有的科學概念的不完整，故無法詳細的 解說，甚至另外有11.32%的學生回答問題所根據的理由為「看影片知道的」，因此 1 莫 耳的粒子數6×1023是大約估計值，對學生的學習造成深刻的影響。
(二)教學前後概念的推理層級分析
學生在學習事件1-3「1莫耳的電子帶電量為多少？」中，其回答之推理層級分析統 計情形，整理如表4.3.6，根據其統計結果顯示卡方檢定達顯著水準(χ2=105.57, p=0.000,
學生在學習事件1-3「1莫耳的電子帶電量為多少？」中，其回答之推理層級分析統 計情形，整理如表4.3.6，根據其統計結果顯示卡方檢定達顯著水準(χ2=105.57, p=0.000,