第參章 研究方法
第四節 資料分析
本研究針對研究問題，分別使用的資料項目和分析方法如表 3-4.5 所示，詳 述如下：
一、量化分析
（一）開放式問題測驗分析 1. 心智模式的部分：
根據學生開放式問題測驗的前測與後測進行描述統計之分析，包括：分 析各模式類型之人次，並以卡方檢定（Chi-Square Test, χ2 Test）進行課程前 後學生模式類型之比較。
2. 科學解釋的部分：
(1) 根據學生開放式問題測驗 的 前測與後測得分，以 成對樣本 t 考驗
（Paired-t-test）進行課程前後均分數、標準差等統計分析，並計算效果 量（Effect Size, ES）
(2) 以組別做為自變項、開放式問題測驗後測為依變項，以及開放式問題測 驗前測為共變項，進行單因子共變數分析（ANCOVA），以考驗接受 不同鷹架策略學習的學生，其科學解釋之表現是否有顯著差異。
二、質的分析
（一）開放式問題測驗分析（參考答案參閱附錄四）
根據學生前後測作答內容進行編碼與評分，經研究者與另一位互評者將所有學生前後測進行評分後，計算互評者信度達 0.950
（Spearman’s rho=0.950），並達 0.01 的顯著水準。其心智模式編碼類型與科學解釋評分之標準詳述如下：
1. 心智模式的部分：分析內容共包括地球內部結構、板塊運動動力來源及臺灣附近的地體構造等三部分。
表 3-4.1 地球內部結構編碼說明
題號 模式編號 心智模式類型 模式說明
四
Type 0_s 無模式 未作答或畫出錯誤的地球內部結構
Type 1_s
錯誤模式
層狀模式 只畫出層狀結構
Type 2_s 錯誤的單一模式
依化學成份差異（或物理性質）畫出主要的三層結構，
但未寫出完整名稱或相對位置有錯誤
Type 3_s 部分科學模式（零碎） 混淆模式
依化學成份差異及物理性質畫出主要的結構，但劃分 方式混合使用，其中包含描述不完整
Type 4_s 科學模式 正確的單一模式
依化學成份差異（或物理性質）畫出主要的三層結構，
且正確寫出相對位置及名稱
表 3-4.2 板塊運動動力來源編碼說明
題號 模式編號 心智模式類型 模式說明
五
Type 0_d 無模式
未作答或無法畫出並說明板塊運動動力機制的可能運 作模式
Type 1_d
部分科學模式（零碎）
運動模式
只標示板塊運動方向，但未畫出或說明板塊運動動力 機制的可能運作模式
Type 2_d 不完整動力模式
畫出或說明板塊運動動力機制的可能運作模式，但其 中有誤
Type 3_d
科學模式
動力模式 正確畫出或說明板塊運動動力機制的可能運作模式
Type 4_d 板塊構造機制模式
畫出或說明板塊運動動力機制的可能運作模式以及伴 隨的地質構造
表 3-4.3 臺灣附近的地體構造編碼說明
題號 模式編號 心智模式類型 模式說明
六
Type 0_t 無模式
未作答或寫出完全錯誤或無法標出板塊位置或無法畫出並 說明臺灣附近的地體動力情形
Type 1_t
錯誤模式
靜態模式
只正確標示臺灣附近的板塊名稱，但無畫出動力情形（即 未用箭頭標示）
Type 2_t 錯誤的地體動力模式
未完整畫出或說明臺灣附近的地體動力情形，包括：動力 情形及相對的板塊名稱有誤、未畫出隱沒帶或隱沒帶有 誤，亦或雖正確畫出一條隱沒帶，然而未正確描述相對的 板塊名稱或描述有誤
Type 3_t 部分科學模式（零碎） 不完整的地體動力模式
未完整畫出或說明臺灣附近的地體動力情形，包括：只正 確畫出一條隱沒帶並正確描述相對的板塊名稱、正確畫出 兩條隱沒帶但未完整說明動力情形（未用箭頭標示或未正 確描述、描述不完整相對的板塊名稱）
Type 4_t 科學模式 完整的地體動力模式 正確畫出兩條隱沒帶且完整說明臺灣附近的地體動力情形
2. 科學解釋的部分：分析內容共包括說明主張、提出證據及推理解釋等三要點。
表 3-4.4 科學解釋評分說明
題號 科學解釋 配分 評分標準
一 說明主張 2
0：未作答或寫出完全錯誤的板塊學說
1：至少寫出 1 個板塊學說相關內容（提及板塊構造或動力機制），但描述不完整 2：完整寫出並能說明板塊學說的內容（包括板塊構造及動力機制）
二 提出證據 2
0：未作答或寫出無法支持板塊學說的證據 1：至少寫出 1 項適當的板塊學說證據 2：至少寫出 2 項以上適當的板塊學說證據
三 推理解釋 2
0：未作答或無法寫出推理解釋過程或寫出聯結錯誤的板塊學說與其證據的解釋 1：提出並以符合邏輯的推理解釋說明聯結板塊學說與其證據，但描述不完整 2：完整寫出並以符合邏輯的推理解釋說明聯結板塊學說與其證據
（二）晤談資料分析
將晤談資料進行分析轉錄，並作為前後測驗分析所得的學生心智模式之佐證 及修正依據。
（三）學習單分析
分析學習單作答情形，藉以輔佐、探討與比較學生在前後測驗中科學解釋之 情況。
（四）課堂資料分析
將課堂資料進行分析轉錄，並作為前後測驗和學習單分析學生科學解釋之佐 證及修正依據。
表 3-4.5 資料分析架構表
‧Paired-t-test
‧分析內容
‧ANCOVA
‧分析內容
三、統計分析之假設考驗與原則
在進行資料量化分析前，資料本身在 Paired-t-test 與 ANOCVA 三者必須滿 足「樣本獨立性」（independent）、「常態性分布」（normally distribution）與
「變異數同質性」（homogeneity of variance），此外 ANCOVA 還需滿足組內迴 歸係數同質性考驗（homogeneity of within-class regression coefficient）（王保進，
2006）。
本研究使用的統計分析方法考驗「開放式問題測驗」，檢定內容與結果敘述 如下：
1. 常態性檢定：使用 Kolmogorov-Smirnov 考驗其是否為常態性，發現本研究 之依變項大多為非常態分布，根據王保進（2006）表示非常態時會產生高估 樣本估計值，使實際未達到顯著水準而在統計上卻達顯著之錯誤結論，進而 犯下第一類型錯誤 (Type I error)的機率增加，故其解決方法乃把 α 值設定小 一些即可，因本研究在使用統計分析時，包括：Paired-t-test 與 ANOCVA，
均將 α 值降為 0.04。此外，在各向度分析時，根據 Bonferroni Inequality (Stevens, 1996)，因將總分分成幾個分項分析時，會影響其 Type I error 之值，
其分項之α 值將會減少。若總分的 α 值為 αall，每一個分向量的α 值為 α’， 共有三個分向量時其關係為αall﹦1-(1-α’)3。本研究之開放式問題測驗共有六 大題，其中科學解釋能力部分包括三大題，每一大題分別代表一個向度，因 其αall值為 0.04，故利用 Bonferroni method 調整，使得各向度（各題）之顯 著水準值為 0.013 (亦即 0.04÷3﹦0.013)。
2. 變異數同質性檢定：使用 test of homogeneity of variance 考驗時大多數均通 過變異數同質性考驗。不過 Stevens (1996, p.238)亦表示當兩組人數相當，或 兩組人數的比值小於 1.5 時，其對 Type I error 的影響甚小，可視為同質性。
本研究因兩樣本間人數大約相等（實驗組 40 人，對照組 41 人），因此可將 其視為同質。
3. 依變項與共變項之共線性檢定：結果通過考驗。
4. 組內迴歸係數之同質性檢定：均通過考驗。
5. 卡方檢定（Chi-Square Test, χ2 Test）：因學生於前後測心智模式之表現並未 呈現常態分布，故利用卡方檢定中麥氏考驗（McNemar Test）進行分析。
(1) 將學生前後測之地球內部結構、臺灣附近的地體構造之心智模式類型，區分 成兩種形態：Type 1 與 Type 2。Type 1 則包含無模式與錯誤模式之學生，
此類學生屬未作答或持有錯誤的模式；Type 2 則為部分科學模式（零碎模式）
與科學模式，此類學生屬持有正確的模式。
(2) 其中又把學生前後測之板塊動力來源的心智模式類型再加以區分成兩種形 態：Type 1 與 Type 2，Type 1 則包含無模式與部分科學模式（零碎模式）
之學生，此類學生屬未作答或持有錯誤的模式；Type 2 則為科學模式，此類 學生屬持有正確的模式。
(3) 另外，在探討學生整體心智模式類型方面，則是利用前兩個分項（地球內部 結構與板塊運動動力來源）之心智模式與另一個分項（臺灣附近的地體構造）
之心智模式相互比較，比較方式為探討學生各分項之心智模式狀態屬單維
（帄面）或多維（立體），並再加以區分成兩種形態：Type 1 與 Type 2，
Type 1 則是屬於內在經驗，此類學生於前兩項分項（地球內部結構與板塊運 動動力來源）模式複雜度較另一個分項（臺灣附近的地體構造）高，例如：
學生於地球內部結構與板塊運動動力來源兩分項表現屬多維思考模式，意指 原本所持有之內在的先備經驗，然而於新情境（臺灣附近的地體構造）之分 析時，只呈現出單維模式；Type 2 則是屬於應用模式，此類學生能把所持有 的內在經驗應用於新情境（臺灣附近的地體構造），甚至所呈現之模式複雜 度超過原本所持有之模式，例如：原本持有之內在經驗屬單維，然表現之模 式屬多維。
(4) 經統計考驗前測後各模式類型之人次並計算其 χ2值。
得χ2= （A−D）
2
A+D 並查出χcv=3.841（df=1, α=0.05）檢定其數值。（Hinkle, Wiersma, & Jurs , 2003）