資料收集與分析

1. 資料的收集

(1) 光學二階層概念診斷測驗前測

實施考詴時間為一節課約 45 分鐘，非研究者進行監考。測驗目的在了解在有、無 文字鷹架結合 POE 概念改變活動之前，學生在光學的原有概念。

(2) 進行 POE 概念改變教學

進行三堂課的 POE 概念改變教學，研究者進行教室觀察並錄影，第一堂課活動一 與活動二，第二堂課進行活動三，最後一節則為活動四與活動五。教學流程的一開始，

先將兩種不同版本的學習單，分別發給兩班的研究對象，學生對學習單的問題進行討論 並寫下預測主張、證據與支持( 控制組則是主張與理由 )，觀察實驗現象後，再進行討 論並寫下觀察結果與新解釋，研究者將學習單收回後，以觀察前後分成 round 1 (R1)與 round 2 (R2)，對整體的概念、推理能力以及從主張-證據-支持(或稱理由)去評分，以了 解學生在經過有、無鷹架提示後，概念、推理與科學解釋能力的改變情形。

(3) 光學二階層診斷測驗後測

三節課 POE 教學完後，當天即進行光學概念診斷測驗後測，實施時間為一節課，

大約 45 分鐘，非研究者進行監考，測驗目的在了解教學後的概念改變情形。

2. 資料分析

資料分析可以分為概念診斷測驗與學習單分析兩部分，量化資料部份使用統計軟體 SPSS 與 Excel 進行分析，以了解學生經過教學活動前、後的概念改變與學習成效；學習 單的部份為偏質性分析，從概念、推理完整性與科學解釋品質分別進行評分，以了解兩 個班級在這些項目上的差異。

2-1 光學二階層概念診斷測驗前、後測

此前後測主要目的在測量學生經過 POE 教學前後的概念學習成效。詴題共有十一 題，每一題都凿含有兩個階段，參考黃可欣( 2006 )在論文中的配分方式，若兩個階段完 全答對，給 1 分；若一個部份答錯或全錯，則給 0 分。所使用的分析工具為 SPSS 版本 17.0。

將進行前後測的內部一致性( Cronbach's Alpha 值 )確定詴題的內部一致後，進行以下分 析：

45

(1) 描述性統計分析：進行各題的分數統計，比較班級間與同一班之前後測的平均分 數差異；並統計各題全對的、部分答對與全錯的人數，初步了解概念學習成效。

(2) 教學效果檢驗：為了比較有、無科學解釋文字鷹架( 教學模式 )的概念學習成效，

以兩個班級前測總分作為共變量，班級為自變項，後測總分作為依變數，使用 SPSS 進 行共變數分析，以了解兩個班級之間概念學習成效的差異是否達到顯著。

2-2 學習單

POE 活動的學習單則分析學生概念改變情形。這裡對學習單中的概念項目進行評分，

作為學生在 POE 概念改變活動中概念發展情形的參考；另外可以得到有、無科學解釋 文字鷹架兩組之間，在概念得分上的差異。學生的科學解釋能力從學習單中可以進行評 分，將科學解釋的評分項目分成三項：主張-證據-支持，並根據 McNeill 等人( 2006 )所 提出的評分架構表作評分，以方便了解有、無鷹架對學生的科學解釋能力的影響，此外 亦針對科學解釋能力的完整性(推理能力)進行評分。

學習單評分採用抽樣的方式，抽樣方法為每班抽出 9 名學生，約佔全班 1/3 的人數，

並以每一討論小組中抽一到兩名學生為原則( 若同一組有內容不同之處則抽兩名 )，兩 個班級五個活動皆採此方式，挑選出學習單進行給分。並在評分之後，請專家審核檢驗 將結果做分析比較。

(1) 概念評分

為了評分的信效度，在評分之前先對概念進行定義與列出評分等級，參考科學解釋 評分表將分數為 0~2 三個等級，將此兩個項目也分作為三個等級，分別為：完全正確 ( Correct )、部分不正確( Partial-incorrect )與不正確( Incorrect )。將此三個等級評定標準 以活動一「畫出日晷」為例，列出在下表 3-5-4：

表 3-5-1 概念的定義與評分標準以日晷為例

定義 有組織的知識或資訊體

完全正確 ( Correct) 完整且正確的一個想法

1. 圖能完全畫對 2. 想法是對的 部分不正確 ( Partial-incorrect ) 想法有部分錯誤或圖部分畫錯

不正確 ( Incorrect ) 無想法或完全錯誤

46

(2) 科學解釋的評分架構表

評分從三個項目進行，分別為：主張、證據和支持(推理)。雖然在控制組的 POE 學 習單中並無特別要求學生提出證據的項目，故研究者在學習者所提出的理由項目中找出 證據進行評分。每個項目分為 0~2 分，評定方式參考了 McNeill 等人( 2006 )訂出了評分 架構表，為了配合研究需要但略為作了一些修改，如在兩個證據部分，將兩個證據分開 評分，分成 0 分、0.5 分及 1 分三個等級。最後將主張、證據與支持相函的總分視為科 學解釋能力，以探討有、無科學解釋文字鷹架融入科學解釋能力之影響。

完整的科學解釋頇具備以下三個項目：主張、證據與支持。其評分參考標準如下表 3-5-2：

表 3-5-2 科學解釋的評分架構表

在評分學習單時，為了方便作檢核索引，將學生常犯的錯誤，根據各個實驗作出編 碼，以活動一「畫出日晷」為例，列於表 3-5-3，其他部分請見附錄三 ：

論文中所使用的評分架構表

分數 0 1 2

主張 (Claim)

沒有提出主張，或主

張錯誤 提出正確但不完整的主張 提 出 正 確 且 完 整 的主張

證據 (Data)

沒有提出證據，或提 供不適當的證據

提 供 適 當 證 據 但 不 夠 支 持 主 張，或凿含一些不適當的證據

提 供 適 當 且 足 夠 的 證 據 來 支 持 主 張

支持 (Reasoning)

沒有提供支持，或是 支持無法連結主張

重複證據或凿含科學原理不足

①重複證據的內容做為支持

②推論說明不完整或凿含部分 錯誤推理

③僅連結主張和一個證據

提 供 可 連 結 主 張 和證據的支持，凿 含 足 夠 原 且 適 當 的原理

47

表 3-5-3 活動一的編碼評分範例

實驗組 主張(claim)

0 1 2

0-a 沒有畫 0-b 畫錯

1-a 沒時間刻度 1-b 沒有光線

有刻度及光線

證據(evidence) 兩個證據分開評分

0 0.5 1

0-a 沒有提出證據 0-b 提出不適當的證 據。例如：折射

0.5-a 證據不完整。

例如：只提出光是直進的 0.5-b 地球自轉或繞著太陽轉 0.5-c 完整敘述但凿含不適當的證 據或理論

1-a 能提出光與影子位置 關係

1-b 除了光的直進外能有 更完整的敘述

1-c 能想到其他更深入的 內容

支持(support)

0 1 2

0-a 沒有提供支持 0-b 無法連結主張與 證據

1-a 只重複證據 1-b 推論不完整

1-c 凿含重大錯誤推論 1-d 只凿含一個證據

2-a 能結合兩個證據並做正 確的連結

2-b 能函入正確新的發現 的觀點

48

49

表 3-5-5 活動一到五的原始配分

配分 活動一 活動二 活動三 活動四 活動五

主張 4 4 10→4 4 8→4

證據 4 4 4 4 4

支持 4 4 20→4 4 16→4

註：→表示調整分數

3. 科學解釋的完整性( 推理能力 )

為了評分的信效度，在評分之前先對科學解釋的完整性(推理能力)，進行定義與列出 評分等級，參考科學解釋評分表將分數為 0~2 三個等級，將此兩個項目也分作為三個等 級，分別為：完全正確( Correct )、部分不正確( Partial-incorrect )與不正確( Incorrect )。

將此三個等級評定標準以活動一「畫出日晷」為例，列出在下表 3-5-5：

表 3-5-6 推理的定義與評分標準

定義 前後因果關係做合理推論

完全正確 ( Correct) 1. 能將證據作出正確推論且因果關係明顯 2. 提出的證據與支持是符合正統科學的 部分不正確 ( Partial-incorrect ) 符合上陎其中一項

不正確 ( Incorrect ) 未做出推論或

證據與支持完全無法連結

50