處理實驗異象的方法與態度之分析

本節針對研究問題一「同學科背景的大一學生對實驗異象的反應、處理方式與態度 為何？」及研究問題三「教師指導學生處理實驗異象的方式為何？」兩個問題之結果來 分析。此二部分呈現學生與教師在處理實驗異象的時候，其反應、方法、態度等結果。

本結果的取得是藉由學生與教師的個別訪談，為時約十五分鐘。學生部分，針對其在實 驗課所遭遇之實驗異象時，研究者詢問學生的反應、處理方式與態度。教師部分，則針 對當學生面對實驗異象時，研究者詢問教師會給予何種指導、其反應與態度為何。藉由 分析學生與教師之訪談逐字稿以及學生實驗報告之文字稿等兩個部分以了解學生與教 師對於實驗異象的觀點與處理策略。

研究者將分析學生與教師的訪談逐字稿及學生的實驗異象報告並分為「面對實驗異 象的反應」、「處理實驗異象的策略」、「處理實驗異象的態度」、「實驗異象對科學學習的 影響」、及「跨學科處理實驗異象方式」等五項逐步進行說明。學生實驗異象報告則分 為「面對實驗異象的反應」、「處理實驗異象的策略」、「處理實驗異象的態度」、「實驗異 象對科學學習的影響」、「跨學科處理實驗異象方式」及「實驗異象對科學理論發展的影 響」等六項進行說明。茲將分析向度整理如表4-4-1：

表4-4-1 訪談逐字稿與實驗異象報告分析比較

分析向度 訪談逐字稿 實驗異象報告

面對實驗異象的反應 ◎ ●

處理實驗異象的策略 ◎ ●

處理實驗異象的態度 ◎ ●

實驗異象對科學學習的影響 ◎ ●

跨學科處理實驗異象方式 ◎ ●

實驗異象對科學理論發展的影響 ●

綜言之，學生部分將針對其訪談逐字稿與實驗異象報告進行統整與分析，而教師部 分則僅針對其訪談逐字稿進行分析。

壹、學生處理實驗異象的方法與態度

為了清楚區分學生對實驗異象的觀點，研究者依據學生的科學知識觀前測成績分為 前27%（建構主義組 n=26，M=4.06~4.89）、中間 46%（混合組 n=43，M=3.67~4.03）、

後 27%（實徵主義組 n=26，M=3.06~3.64）。研究者將以上述三個面向來分析學生的觀 點，並以三個英文字母代表學生知識觀的取向，如：C 代表建構主義組(constructivist group)，M 代表混合組(mixed group)，E 代表實徵主義組(empiricist group)。英文字母後 的數字則代表每組中的某位學生。建構主義組的學生相信科學是基於許多科學家共同認 可的典範、證據及共識而建構出來的；在建構主義式學習環境中，學生可以應用更多有 意義的學習策略於學習科學上，對於學習科學學科也會有更良好的學習態度及學習信 念。而本研究設計之具挑戰性事件的實驗活動則可視為建構主義取向之實驗環境，因此 研究者推論該組學生應可運用許多有意義的學習策略在實驗學習上。實徵主義組的學生 認為科學是經由完全客觀的觀察與實驗活動後而被發現出來的，並相信教師與教科書具 備不可被推翻的權威性。研究者推論實徵主義組的學生於具有挑戰性事件的實驗活動 中，仍會選擇相信教師與教科書傳達的知識，而並不相信實際的實驗結果或忽視實驗異

象的存在。混合組的學生則兼具建構主義與實徵主義的想法，即認為實驗活動可以促進 有意義的學習但並不會輕易推翻實驗教學與教科書的內容。

此一部分的訪談問題為「當實驗結果與先前所學的理論有一些出入時(不一定是誤 差，可能是與你之前所學過的知識有所衝突或矛盾，請分別以「誤差」的角度和「與所 學知識有所矛盾或衝突」的角度來分析)，你會如何處理或你的反應是什麼？請舉實例 說明。」。訪談結果經研究者整理如下：

一、面對實驗異象的反應

本向度目的在於檢視學生在面對實驗異象時，學生會採取何種反應。根據Chinn &

Brewer (1993)所提出的面對異象的反應類型應有八種，加上 Lin (2007)所增加的「異象 解釋的不確定性」，共有九種異象反應類型。然而，研究者發現，學生或教師對於異象 的反應並不足以明確分出九種反應類型，因此研究者採用Piaget (1977)所提出的研究架 構，Tsai (1998c)認為 Piaget (1977)所提出的研究架構與 Chinn & Brewer (1993)的研究架 構相似，同樣是用以解釋學生對於異象（擾亂認知行為）的反應，該理論架構為：以α 行為、β 行為、γ 行為來解釋人們對於認知擾亂 (cognitive perturbation)的反應。下頁表 4-4-2 為 Tsai (1998c)與本研究者整理之解決異象的策略對照表。

表4-4-2 解決異象的策略對照表 解決異象的策略

Chinn & Brewer, 1993 Piaget, 1977 本研究者, 2008 (a) 忽略異象 α 行為 α1行為

(b) 拒絕異象 α 行為 α1行為 (c) 排除異象 α 行為 α1行為 (d) 擱置異象 α 行為 α2行為 (e) 異象效度的不確定性^a α2行為 (f) 異象解釋的不確定性^b α2行為 (g) 重新詮釋異象 β 行為 β 行為 (h) 周圍理論改變 β 行為 β 行為

(i) 理論改變 γ 行為 γ 行為

資料來源：修改自Tsai (1998c)

a. 引自 Chinn & Brewer (1998)

b. 引自 Lin (2007)

由表 4-4-2 得知，Tsai (1998c) 將「忽視異象、拒絕異象、排除異象、擱置異象」

四種異象反應訂為α 行為 (Alpha behavior)。「重新詮釋異象、周圍理論改變」二種異象 反應訂為β 行為 (Beta behavior)。β 行為係指學習者將干擾理論的異象納入既有理論之 中，並使其成為一個新的變數，以便固守既有理論。；「理論改變」則訂為γ 行為 (Gamma behavior)。γ 行為係指當學習者接受干擾理論的異象並且認為此異象是有用的，則可消 除異象干擾的程度。即當學習者接受異象並將其轉化成有用的資訊後，異象就不再成為 會干擾理論的因素。

然而，本研究為更深入分析學生處理實驗異象的反應行為，因此將α 行為再細分為 α1行為、α2行為兩部分。研究者將「忽視異象、拒絕異象、排除異象」三種異象反應定 義為α1行為 (Alpha one behavior)，並以 A1 代表 α1行為。「擱置異象、異象效度的不確

定性、異象解釋的不確定性」三種異象反應定義為α2行為 (Alpha two behavior)，並以 A2 代表 α2行為。α1行為指學習者遭遇到異象時，並不接受異象，且為了維持原始理論 不被擾亂，學習者會採取忽視或排除異象的方式，將可能會擾亂原始理論的因素去除，

以便繼續使用原理論。例如：學習者原本認為A 理論可用以解決任何特定現象，當異象 出現時，學習者為了繼續使用A 理論來解釋現象，對異象的出現視而不見或排除在外，

不予以解釋也不認同異象的存在。α2行為指學習者不確定異象是否為有效資料或不確定 自己對異象的解釋是否正確，故以擱置的方式來維護原始理論的作法。例如：當學習者 原本認定的 A 理論遭遇異象時，學習者對於異象是不是一個有效且正確的數據存有質 疑，即使對異象有提出解釋，也不知道此種解釋是否正確，最後可能採取先將異象放置 一邊，等未來有新理論或新發現後再進一步探討。此外，根據Lin (2007)對實驗異象的 研究，面對實驗異象的反應類型與面對異象的反應類型相同，因此本研究將上述面對異 象的反應類型沿用於實驗異象的反應類型。

然而，研究者發現，採取 α1行為來處理異象的學習者，並不相信異象的存在是具 有信度的，且認為異象對原有理論並沒有產生改變；採取α2行為來處理異象的學習者，

認為異象可被相信的程度較低，但並非完全不可信，且仍認為異象並沒有使原有理論產 生改變；以β 行為處理異象的學習者，認為異象是值得相信的，但仍對異象的某些部分 存疑，因此僅將原有理論作部分改變。最後，以γ 行為處理異象的學習者，完全相信異 象的存在是有意義的，並且完全改變原始理論的內容。研究者將上述內容整理如表4-4-3。

表4-4-3 解決異象的策略、可信度與理論改變程度

解決異象的策略 對異象的可信度 對原有理論的改變程度

α1行為 完全不相信 沒有改變

α2行為 有點相信 沒有改變

β 行為 部分相信 部分改變

γ 行為 完全相信 完全改變

綜言之，本研究將以「α1行為、α2行為、β 行為、γ 行為」四種方式來分析學生與 教師對實驗異象的反應。然而，本研究中並未發現學生或教師達到理論改變的標準，即 未有γ 行為。因此僅採用 α1行為、α2行為、β 行為進行分析、整理。

1. α1行為

學習者遭遇到異象時，並不接受異象，且為了維持原始理論不被擾亂，學習者會採 取忽視或排除異象的方式，將可能會擾亂原始理論的因素去除，以便繼續使用原理論。

此方式稱之為「α1行為」(Alpha one behavior)。根據本研究結果，發現大多數學生面對 實驗異象的時候，常採用α1行為的方式處理。研究者將學生的反應列舉如下：

S12：應該覺得說是我自己做錯了，因為我們學過而且學很久了，如果自己做出來很矛 盾會覺得應該是自己做錯，就會想說再做一遍看看，因為你學很久，你會盡量想說，你 的想法已經偏向理論那邊，就會想說應該是自己做錯，會想要去傾向原本的理論值。（訪 談逐字稿）

S13：如果是跟學的知識有矛盾或衝突的話，那我會比較傾向相信課本上的實例，因為 我覺得能寫到課本上或教科書上的都是有經過驗證過的，所以可能會比較偏向課本，我 會覺得課本上寫的比較正確，可能是我操作上有問題。（訪談逐字稿）

S21：做完實驗，當然多多少少會有誤差這樣子，就會失望這樣子。然後希望說下次實 驗，就多注重之前實驗經過，就是之前實驗的時候所得到的教訓，希望下次實驗可以比 較小心。（實驗異象報告一）

α1行為的學生對於實驗異象的反應為「忽略異象、拒絕異象、排除異象」，藉由實 驗異象的刺激，學生仍認為課本與教師的觀點是正確無誤的，實驗異象應該只是冰山一 角，不會對實驗異象做出解釋，甚至不認為實驗異象的存在對於學習是有幫助的，並且 將實驗異象視為人為疏失所造成的實驗誤差，不以為意。