資料蒐集與分析

而本研究擬採個案研究，若能在幾個不同但相互確證的證據來源上，研究結 論就能更加準確、更具說服力和解釋力(Yin, 2009)，因此本節針對本研究中所蒐 集資料及其相關分析詳述如下：

壹、 資料蒐集

由於複雜系統理論架構較為歧異，因此在量測學習者的系統思考技能時需要 收集多種資料來源，因為多種資料可以對同一現象進行多重證明(Hmelo-Silver &

Azevedo, 2006)，也就是說不同類型的資料都可以幫助研究者全面的了解學習者 的系統思考技能階層與知識結構變化情形，因此就學習成果分為兩大面向探討，

故本研究蒐集了以下的資料：

一、 對於系統思考技能相關資料

(一) 個案課室錄影

為了瞭解學生在教室中的學習風貌，研究者預計將針對個案班級進行六次 的觀察研究，觀察時間起訖時間自民國 103 年 3 月至 103 年 4 月，每週一次，連 續觀察六次，每次觀察以二堂課(120 分鐘)為主，上課過程中進行錄影以記錄上 課情形，攝影機架設於教室的前方側邊。觀察的重點放在課堂中的口語對話與非 口語互動，以了解個案班級的教學情境、教材教法之實施情形，特別是師生的互 動情形與學生的學習狀況，主要探討即時與真實水文資訊融入地球水循環系統思 考課程是否能提升學生系統思考技能階層與知識結構，並藉著撰寫觀察日記，盡 可能詳實的將觀察過程中發生的事件紀錄下來，以便之後重複檢視事件記錄中不 足的部分。

(二)個案學生深入訪談

訪談部分分為主要兩部分：第一種為本研究在訪談時以「半結構式」訪談，

採用不具引導性的訪談題目(non-directional)，讓學生能以口語表達方式，自由陳 述所學到的相關知識與概念；而第二種則是在教學過程中及教學後，同時會針對 學生的反應作即時的詢問，並於事後立即進行紀錄，以供日後研究參考。

(三)個案學生省思札記與個案小組工作記錄表

在進行錄影和訪談的同時，研究者亦針對教學過程中的相關文件資料，作 為檢驗和增強資料來源的參照，內容包含教學前中後學生對於水循環認知概念的 圖像表徵(個案繪圖)、學習歷程文件(個案省思札記、小組工作單)或其他有關課 程的學習成果(小組討論記錄)。

二、 對於地球水循環知識結構的相關資料

(一) 概念訪談

根據文獻指出許多研究者認為傳統的紙筆測驗無法真正評量出學生的學習 成效，加上國外歷年研究大多以概念圖(concept map)間接評量出學生的系統思考 技能。想要了解學生系統思考技能的階層就必須知道其對於水循環系統的知識結 構程度，因此，學者們也發展出許多的工具來表徵學習者對於某一特定主題的知 識結構，其中又以「概念流程圖析法(flow map method)」為一有效的資料蒐集方 法，這樣的方式能探測學習者認知結構與訊息處理模式（Anderson & Demetrius, 1993; Bischoff & Anderson, 1998; Tsai & Huang, 2001; Tsai & Huang, 2002）。 在訪談時以「半結構式」訪談，採用不具引導性的訪談題目，讓學生能以口 語表達方式自由陳述所學到的相關知識與概念，訪談中配合「後設重聽法」

（meta-listening technique, Tsai, 2001b）以獲得更完整的受訪者認知結構的訊息，

研究者再將受訪者在錄音訪談時所呈現的內容依照其順序轉錄成流程圖，以分析 受訪者的認知結構。接著採用「概念流程圖析法」瞭解學習者的知識結構，這個 方法主要是透過學習者口述的方式，針對單元學習到的內容，提出說明或解釋，

再將這些代表學習者內心的想法的錄音檔內容，轉成圖像式的表徵，透過這樣方 取訪談(Bischoff & Anderson, 1998)。在本研究蒐集資料的過程中，研究者以不具 引導性的問題來發問，訪談時所問的問題，依序如下：

貳、 資料分析 一、系統思考技能

(一)訪談記錄資料整理

研究者依據訪談錄音檔內容轉譯成逐字稿。每次訪談記錄內容包含訪談的日 期、時間、地點、受訪者的對象、轉譯錄音的日期與時間、訪談主題訪談的內容 摘要……等。

訪談記錄編碼的工作，按照訪談對象按高低成就有所區分：高成就學生第一 個英文字母皆以 H 做為代碼，依據受訪學生進行編號，分別為 H1、H2、H3；

低成就學生第一個英文字母皆以 L 做為代碼，依據受訪學生進行編號，分別為 L1、L2、L3。研究者進行教室觀察並在教學結束後記錄成觀察日誌，觀察日誌 則按照日期來做為分類，如日誌-1030330。訪談內容中，若涉及研究者隱私的問 題，以「∞」符號表示；若受訪者有非語言的眼神、肢體表示，以「( )」附註說 明；若受訪者有停頓或思考中未回答的情況，以「…」表示。

質性資料在編碼和分類後進行比較和分析的工作，編碼方式如表 3-6-2 所 示。

表 3-6-2 質性資料編碼一覽表

編碼方式 意涵

個案繪圖 D-H1-1 第一碼為資料類型，第二碼為個案 H1 學生進 行個人繪圖的內容，第三碼為第一次繪圖。

個案省思札記 W-H1-1 第一碼為資料類型，第二碼為個案 H1 學生省 思單的內容，第三碼為第一次省思。

小組工作單 G-3-H1 第一碼為資料類型，第二碼為小組組別，第三 碼為個案 H1 學生針對課程內容的學習單。

小組討論記錄 R-3-H1 第一碼為資料類型，第二碼為小組組別，第三 碼為個案 H1 學生針對課程內容的進行的討論 記錄。

個案訪談 I-H1-1 第一碼為資料類型，第二碼為個案 H1 學生進 行個別訪談的內容，第三碼為第一次訪談。

個案概念流程圖析 F-H1-1 第一碼為資料類型，第二碼為個案 H1 學生進

二、水循環知識結構分析

本研究所得到的訪談資料，將根據Anderson 與 Demetrius (1993)所提到的規 則來繪製成概念流程圖，其繪製的順序如下：

(一)先畫出主要概念：

首先先將錄音檔中受訪者所陳述的概念依照陳述的先後順序予以轉錄成文 字，圖3-6-3為學生對於「地球水循環」的概念流程圖析。基本上，概念流程圖 是按照受訪者陳述概念的先後順序來繪製的，每一個陳述概念前的數字代表該概 念的陳述順序。舉例來說，圖3-6-3表示受訪學生所陳述的概念是由「大氣中的 水循環主要就是雲、雨及地上水」開始，依序最後為「雲會形成雨；雨也會因為 部分蒸發再轉變成雲」。

(二) 畫出概念間的連結：

如果受訪者後來所提到的概念與先前已經陳述過的概念相關時，則在後來與 先前的概念之間畫一條「回歸連結」。例如：圖3-6-3中受訪者陳述的第四個概 念為「雨降到地面形成地上水，但有部分流至地下形成地下水」，和第一個陳述 的概念（「大氣中的水循環主要就是雲、雨及地上水」）有關的是兩者都提到「雨、

地上水」，所以就在第一個概念與第四個概念間劃上一條「回歸連結」。因此，

在概念流程圖中有兩種類型的連結線，一種為「直線連結」，用來表示受訪者的 敘述順序；而另外一種為「回歸連結」，用來表示概念流程圖中相關概念的連結

（概念流程圖析法的相關詳細內容請參考Bischoff & Anderson, 1998; Tsai, 2001）。

利用「概念流程圖析法」所得到的資料轉換成「概念流程圖」之後，每一個 受訪者所陳述的概念都可以採用「內容分析法」(content analysis) 以分析受訪者 的陳述中所代表的訊息處理策略。研究者首先將概念流程圖中的每一個概念依照 概念的內容給予編碼，並加以歸類，藉由這些資料，可以瞭解受訪者的訊息處理 策略，依照受訪者陳述概念的邏輯性，將概念分成四大類，在圖3-6-3中，每個

（1）「定義」：對概念或科學術語提出定義。例如受訪者說出「大氣中的水循 環主要就是雲、雨及地上水」。

（2）「描述」：描述現象或事物的特徵。例如受訪者說出「雨降到地面形成地 上水，但有部分流至地下形成地下水」。

（3）「比較」：透過共同的性質將不同的幾個事件連結起來。例如受訪者說出

「霧是飄浮在我們四周的小水滴，而雲是飄浮在高空中的小水 滴」。

（4）「因果解釋」：描述在某一特定情境下會產生的現象。例如受訪者說出「在 天空中降下的雨會流向不同的區域，像是：海、湖、河……等」

或是對兩件事情的因果關係提出辯證（justify），例如受訪者說 出「雲因為溫度降低而形成雨」。

在經過上述的訊息處理分析訪談所得到的資料之後，再轉換成量化數據以方 便後續的分析比較。每一張概念流程圖中的「直線連結」數目可以代表該學生學 習後所得的認知結構中的「概念數量」的多寡；而概念流程圖中的「回歸連結」

的數目可以用來表示該學生學習後所得的認知結構中「概念與概念間的連結情 形」。舉例來說，圖3-6-1中該學生概念流程圖中的「概念數量」為6，「回歸連 結」的數目為7。透過「概念數量」及「概念與概念間的連結情形」，並採後設 重聽法，以求完整獲得個案學生當時的知識結構。最後，本研究也進一步對概念 流程圖中的每一個陳述概念進行內容分析，以深入瞭解個案學生在水循環之學習 情形，以得知學習者系統思考技能與知識結構變化的情形。

圖3-6-1 學生對於地球水循環的概念流程圖析

1.大氣中的水循環主要就是雲、雨及地上水。 【定義】

2.雨降到地面形成地上水，但有部分流至地下形成地下水。【描述】

4. 雨降到地面形成地上水，但有部分流至地下形成地下水。

【描述】

3.雲因為溫度降低而形成雨。 【因果解釋】

直線概念連結線 回歸概念連結線 5.霧是飄浮在我們四周的小水滴，而雲是飄浮在高空中的小水滴。

【比較或對比】

6. 在天空中降下的雨會流向不同的區域，像是：海、湖、河…。

【推理】

7.雲會形成雨；雨也會因為部分蒸發再轉變成雲。

【因果解釋】