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自然科學習成就及自然科學習動機之測驗結果

本節主要分析學生在學習成就及學習動機之測驗結果的表現,分成三個部 份:一是學習成就測驗結果;二為學習成就延宕測驗結果;三為學習動機測驗結 果。

一、學習成就測驗結果:

(一)對照組與實驗組學習成就測驗各題答對人數和百分比如表 4-1-1。

表 4-1-1 對照組與實驗組學習成就測驗各題答對人數和百分比 分佈人數 N(百分比%)

題號 選項

對照組 實驗組 全部

1 A 3(10.3) 0(0) 3(5.0)

B 1(3.4) 0(0) 1(1.7)

* C 24(82.8) 26(83.9) 50(83.3)

D 1(3.4) 5(16.1) 6(10.0)

2 A 2(6.9) 2(6.5) 4(6.7)

B 3(10.3) 0(0) 3(5.0)

* C 23(79.3) 28(90.3) 51(85.0)

D 1(3.4) 1(3.2) 2(3.3)

3 A 10(34.5) 8(25.8) 18(30.0)

B 3(10.3) 5(16.1) 8(13.3)

C 4(13.8) 6(19.4) 10(16.7)

* D 12(41.4) 12(38.7) 24(40.0)

4 A 3(10.3) 3(9.7) 6(10.0)

* B 16(55.2) 23(74.2) 39(65.0)

分佈人數 N(百分比%)

分佈人數 N(百分比%)

分佈人數 N(百分比%)

分佈人數 N(百分比%)

題號 選項

對照組 實驗組 全部

32 A 3(10.3) 2(6.5) 5(8.3)

* B 15(51.7) 20(64.5) 35(58.3)

C 8(27.6) 7(22.6) 15(25.0)

D 3(10.3) 2(6.5) 5(8.3)

33 * A 10(34.5) 10(32.3) 20(33.3)

B 5(17.2) 1(3.2) 6(10.0)

C 7(24.1) 14(45.2) 21(35.0)

D 7(24.1) 6(19.4) 13(21.7)

註:「*」表示為該題正確解答。

(二)兩種教學法對於「酸鹼鹽」教學單元整體答對率表現

由下表 4-1-2,兩組在「酸鹼鹽」教學單元整體平均答對率統計表可知,實 驗組平均答對率(65.58)優於對照組(56.65),高出 8.94%。

表 4-1-2 兩組在「酸鹼鹽」教學單元之學習成就測驗整體平均答對率 平均答對率 人數

對照組 56.65 29 實驗組 65.58 31

(三)兩種教學法對於「酸鹼鹽」七個教學目標表現

1. 能以解離說解釋電解質導電的原因並能辨別酸鹼強度

由下表 4-1-3,兩組在「能以解離說解釋電解質導電的原因並能辨別酸鹼強 度」的平均答對率統計表可知,實驗組平均答對率(59.7)優於對照組(56.9), 高出 2.8%。

表 4-1-3 兩組在「能以解離說解釋電解質導電的原因並能辨別酸鹼強度」

之學習成就測驗平均答對率 平均答對率 人數

對照組 56.9 29

實驗組 59.7 31

此教學目標之命題一共有 2 題,分別為第 8 及 28 題。以下針對這兩題進行 討論。

(1)第 8 題:

8. 在保持電中性的氯化鈣(CaCl2)溶液裡,已知其中含有100個氯離子,則 應含有鈣離子多少個?

(A)50個。

(B)100個。

(C)150個。

(D)200個。

在第 8 題中,實驗組(61.3%)與對照組(62.1%)的答對率相差不多。此 題屬於認知層次中的理解層次,學生必須能寫出氯化鈣的解離方程式

CaCl2→Ca2+2Cl,然後透過係數比等於個數比才能回答此問題,而實驗組與 對照組皆約有 20%選擇(B)選項,顯示實驗組與對照組學生可能無法寫出正確 的解離方程式,以致於無法正確判斷鈣離子與氯離子數目,因此認為鈣離子與氯 離子的數目相同。

(2)第 28 題:

28. 「硫酸是強酸」的理由為何?

(A)硫酸具有強烈的腐蝕性。

(B)硫酸稀釋時大量放熱。

(C)硫酸具有強烈的脫水性。

(D)硫酸於水中幾乎完全解離。

在第 28 題中,實驗組(58.1%)與對照組(51.7%)的答對率皆不高。而實 驗組與對照組分別有 22.6%及 27.6%選擇(A)選項,顯示學生對「強酸」的定

義不了解,而導致於將強烈腐蝕性視為強酸。

由以上分析推知,實驗組與對照組平均達對率皆不理想的原因可能是該教學 目標對應之題目牽涉到複雜概念且學生對強酸的定義不清楚所造成。

2. 知道各種酸性與鹼性物質的共通性質

由下表 4-1-4,兩組在「知道各種酸性與鹼性物質的共通性質」的平均答對 率統計表可知,實驗組平均答對率(64.87)優於對照組(56.56),高出 8.31%。

表 4-1-4 兩組在「知道各種酸性與鹼性物質的共通性質」

之學習成就測驗平均答對率 平均答對率 人數 對照組 56.56 29 實驗組 64.87 31

此教學目標之命題一共有 10 題,分別為第 2、5、10、11、13、14、19、24、

26 及 33。實驗組除第 10 及 33 題外,其餘題目的答對率皆優於對照組,而且實 驗組在第 2、5、13、14、19、24 及 26 題更高出對照組 10%以上,以下針對第 10、24、 26 及 33 題等四題進行討論。

(1)第 10 題:

10. 將鋅片放入三個盛有不同液體的燒杯中,下表為觀察到的現象:

燒杯 加入鋅前,液體之導 電性

加入鋅後,鋅片反應 變化

甲 很差 沒有變化

乙 良好 鋅片表面產生氣泡

丙 優良 沒有變化

下列的推論何者正確?

(A)燒杯甲可能裝有強鹼溶液。

(B)燒杯乙可能裝有酸溶液。

(C)燒杯丙可能裝有強酸溶液。

在第 10 題中,實驗組(51.6%)比對照組(58.6%)答對率低 7%。此題為 認知層次中的應用層次,是屬於較複雜的概念題,學生必須從「加入鋅前,液體 之導電性」去判斷溶液是否為電解質,然後再由「加入鋅後,鋅片反應變化」去 判斷溶液是否為酸性,因為酸性溶液遇到鋅(活性大的金屬)會產生氫氣。這一 題兩組學生的表現並沒發現有顯著差異,可能的原因之一或許是因為在進行多重 表徵教學時,強調的是對於單一概念如何用不同表徵去呈現它,因此對於不同概 念間的結合並無明顯助益。

(2)第 24 題:

24. 由於工業發達的結果,導致大理石雕像常遭受雨水的侵蝕,這是因為 雨水是什麼性質?

(A)酸性。

(B)中性。

(C)鹼性。

(D)無法判斷。

在第 24 題中,實驗組(90.3%)與對照組(75.9%)答對率都很高,而實驗 組比對照組答對率高出 14.4%。此題屬於觀念題,而實驗組在教學過程中安排同 學能透過上網或到圖書館收集相關資料並分組上台報告,學習單內的問題包含

「主要令雨水變成酸雨的污染氣體是什麼?」、「酸雨一詞最早出現在何時?」、

「酸雨可能的危害有哪些?」、「經由同組同學的討論,你覺得改善酸雨問題最好 的方法」及「請將你所用到的網路及圖書館資源紀錄下來(包括相關的網站名稱 或書籍名稱)」,這種透過讓學生主動找尋資料並上台報告的方式學生從被動學習 轉換為主動學習,並且會由小組討論中歸納結論對學生印象非常深刻,所以可能 回答相關問題時的答對率也相對提高。

(3)第 26 題:

26. 當二氧化碳無法由人體順利排出時,有些二氧化碳會溶於血液中。此 時血液的pH值與一般正常值相比較,下列哪一個敘述正確?

(A)pH較高。

(B)pH較低。

(C)pH相同。

(D)無法比較。

在第 26 題中,實驗組(54.8%)比對照組(34.5%)答對率高出 20.3%。此 題學生必須知道二氧化碳溶於血液中是酸性的,所以 pH 值會變小,此與酸雨概 念相似,而實驗組在教學過程中安排同學能透過上網或到圖書館收集相關資料並 分組上台報告,因此班上同學對二氧化碳溶於水的酸鹼性問題印象可能較深刻,

故答對率也相對提高。

(4)第 33 題:

33. 哪一個燒杯投入鐵片會產生氫氣?

(A)甲。

(B)乙。

(C)丙。

(D)甲、乙、丙三杯都會。

在第 33 題中,實驗組(32.3%)比對照組(34.5%)答對率低 2.2%。此題 為認知層次中的分析層次,屬於較複雜的概念題,學生必須先由下表推得甲、乙 及丙溶液的酸鹼性,並且知道酸性溶液會與鐵片產生氫氣,如此才能回答此題,

所以此題會牽涉不同概念連結,所以實驗組與對照組的回答皆不理想。

甲 乙 丙 0.1M的氫氧化鈉溶液用量(mL) 45 50 55 0.1M的鹽酸溶液用量(mL)) 55 50 45 混合液之〔OH〕(M) 10-12 10-7 10-2 混合液之〔H〕(M) 10-2 10-7 10-12

3. 認識重要且常見的酸鹼鹽類的性質及用途

由下表 4-1-5,兩組在「認識重要且常見的酸鹼鹽類的性質及用途」的平均 答對率統計表可知,對照組平均答對率(59.8)優於實驗組(55.9),高出 3.9%。

表 4-1-5 兩組在「認識重要且常見的酸鹼鹽類的性質及用途」

之學習成就測驗平均答對率 平均答對率 人數

對照組 59.8 29

實驗組 55.9 31

此教學目標之命題一共有 3 題,分別為第 3、17 及 21,此 3 題在認知層次 中皆屬於理解題,需要應用到不同概念間的連結,從平均答對率發現實驗組與對 照組皆不理想,以下針對第 3 及 21 等二題進行討論。

(1)第 3 題:

3. 下列為有關於碳酸鈉Na2CO3的水溶液的敘述,請問何者正確?

(1)Na+及CO32-在水溶液中呈現中性,故溶液為中性。

(2)Na2CO3溶解性低故溶液為中性。

(3)Na+在水溶液中進行水解反應 Na++H2O→H++NaOH 故溶液呈現 酸性。

(4)CO32-在水溶液中進行水解CO32-+H2O→OH-+HCO3-故溶液呈現鹼 性。

在第 3 題中,實驗組(38.7%)與對照組(41.4%)答對率都偏低,而且實 驗組比對照組答對率低 2.7%。此題屬於較複雜的概念題,學生可能認為 Na2CO3

解離後只會分解出 Na+及 CO32-,但未考慮到 CO32-會發生水解。

(2)第 21 題:

21. 取等莫耳數的兩種酸,以HA、HB表示,分別加水配成等體積的甲、

乙兩種溶液,解離後溶液中的溶質粒子數量如圖所示(圖中每一個粒 子代表0.01莫耳):

下列敘述何者正確?

(A)溶液的H濃度:甲=乙。

(B)溶液的pH值:甲>乙。

(C)HA屬於強酸,HB屬於弱酸。

(D)二溶液均能使石蕊試紙呈藍色。

在第 21 題中,實驗組(41.9%)與對照組(44.8%)答對率都偏低,而且實 驗組比對照組答對率低 2.9%。學生必須從此題的圖形中先判斷溶液為強電解質 或是弱電解質,才有辦法去判斷H濃度,間接去判斷 pH 值,因此此題屬於較複 雜的概念題。

4. 了解容積莫耳濃度的定義,且能以 H和 OH的濃度分辨溶液的酸鹼性

由下表 4-1-6,兩組在「了解容積莫耳濃度的定義,且能以 H和 OH的濃度 分辨溶液的酸鹼性」的平均答對率統計表可知,實驗組平均答對率(69.04)優 於對照組(57.94),高出 11.1%。

表 4-1-6 兩組在「了解容積莫耳濃度的定義,且能以 H和 OH的濃度分辨溶液 的酸鹼性」之學習成就測驗平均答對率

平均答對率 人數 對照組 57.94 29 實驗組 69.04 31

此教學目標之命題一共有 5 題,分別為第 1、4、6、9 及 22,實驗組除第 6

(1)第 6 題:

6. 將7.3公克HCl配製成5升溶液,則其容積莫耳濃度為多少?(Cl=35.5

,H=1)

(A)2M。

(B)0.4M。

(C)0.04M。

(D)0.002M。

在第 6 題中,實驗組(41.9%)與對照組(44.8%)答對率都偏低,而且實 驗組比對照組答對率低 2.9%。此題為認知層次中的應用層次,屬於較複雜的計 算題,學生必須先算出溶質莫耳數,才有辦法算出容積莫耳濃度。而學生或許是 在計算莫耳數的過程已經出現問題,所以便無法正確算出容積莫耳濃度。

5. 了解 pH 值的定義以及其數值大小與氫離子濃度、酸鹼程度之間的關係

由下表 4-1-7,兩組在「了解 pH 值的定義以及其數值大小與氫離子濃度、

酸鹼程度之間的關係」的平均答對率統計表可知,實驗組平均答對率(66.93)

優於對照組(54.33),高出 12.6%。

表 4-1-7 兩組在「了解 pH 值的定義以及其數值大小與氫離子濃度、酸鹼程度之 間的關係」之學習成就測驗平均答對率

平均答對率 人數 對照組 54.33 29 實驗組 66.93 31

6. 能利用指示劑鑑別溶液的酸、鹼或中性

由下表 4-1-8,兩組在「能利用指示劑鑑別溶液的酸、鹼或中性」的平均答對

由下表 4-1-8,兩組在「能利用指示劑鑑別溶液的酸、鹼或中性」的平均答對