圖 3-4-1 研究流程圖
第五節 資料處理與分析
本研究目的在於探討「專題導向探究」及「建模導向探究」的教學設計下，
學生的學習成效之比較。學生的學習項目包含模型本質的認識、科學素養、開放 式問題探究實作，而比較的部分包含同一組學生在課程前後學習成效的差異以及 兩組之間學生學習成效的差異。
本研究的蒐集資料，我們分為五個部分以回應研究目的，分別是模型本質的 問卷、科學素養的問卷、實作作品的評量結果、建模能力測驗以及學生訪談與學 習單等質性資料。
資料的分析將包含量化及質化分析。在量化研究方面，主要透過統計分析的 方式，了解並比較學生對於模型本質認識的情形、科學的素養變化的情形，以及 在兩種探究教學設計下學生學習模型本質與科學素養的差異。另外，將依張志康 和邱美虹（2009）修訂之建模能力指標來分析學生的建模能力以及運用實作評量 規準分析學生的實作作品。
質性方面，本研究將利用學生訪談、學習單、開放式問題學生探究報告等之 質性資料來分析學生模型本質認識、如何利用建模或專題導向的探究策略解決問
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分析資料
完成論文
2019.8
~ 2020.6 分析資料
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題以補充量化研究所得之結果。茲將本研究之資料處理與分析方式詳述如下：
（一）模型本質問卷
本研究模型本質問卷工具以邱美虹(2007)的理論架構，修正劉俊庚（2011）
所提出模型本質觀點問卷，分別從本體論、認識論與方法論等面向調查學生對 模型本質觀點，問卷會課程實施前後進行前測及後測。題目回答採用李克氏量 表評量，問卷分析將依學生作答情形：非常同意採計4分、同意採計3分、不同 意採計2分和非常不同意採計1分等4個評量標準予以計分，進行量化分析。本項 評量將進行以下兩項分析:
1. 利用t-test 比較二組學生於前、後測答對率是否有顯著的差異存在。
2. 兩組之間比較：以前測成績作為共變數，進行共變數分析（ANCOVA），分 析不同教學策略對於學生在科學素養表現的影響。若兩組檢定並非同質，無 法使用ANCOVA進行共變數分析，則選擇使用詹森內曼(Johnson - Neyman) 法，利用Andrew F. Hayes所撰寫的PROCESS程式在SPSS的統計軟體下進行 分析。
(二)科學素養評量
本研究素養評量題目分配及配分表如表3-5-1所示。素養評量正式施測前，本 問卷另經某公立高中一年級學生進行預試，預試結果除協助題目的修正定稿外，
亦針對學生答案進行分析，訂定評分標準。課程實施後依附錄六之規準，由兩位 高中自然科教師分別進行評分。
本項評量將進行以下兩項分析:
1. 利用t-test 比較二組學生於前、後測答對率是否有顯著的差異存在。
2. 兩組之間比較：以前測成績作為共變數，進行共變數分析（ANCOVA），分 析不同教學策略對於學生在科學素養表現的影響。若兩組檢定並非同質，無 法使用ANCOVA進行共變數分析，則選擇使用詹森內曼(Johnson - Neyman) 法，利用Andrew F. Hayes所撰寫的PROCESS程式在SPSS的統計軟體下進行
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分析。
表3-5-1 素養評量題目分配及配分表
題目 題號 分數
溫室效應
1-1 0~1 分 1-2 0~2 分 1-3 0~1 分
預測颱風的「颱風草」 2-1 0~2 分
檢測奶茶濃度之研究 3-1 0~1 分
3-2 0~1 分
空氣汙染 4-1 0~1 分
降低泡泡的持久性 5-1 0~2 分
5-2 0~2 分 探究影響寶特瓶燈泡照明表現的因素 6-1 0~1 分 6-2 0~1 分
生物多樣性模型選擇與描述 7-1 0~2 分
熱的本質 8-1 0~1 分
8-2 0~1 分
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(三) 實作作品評量
1.專題導向探究組實作作品評量
專題導向探究組實作作品的評量由兩位高中自然科教師使用表 3-2-4 實作 評量規準進行評量。學生分組的實作作品將依以下分項評量向度：｢提出適合科 學探究問題｣、｢能提出符合研究問題的設計｣、｢能分析數據｣、｢會製作並應用 圖表｣及｢提出結論或建立模型｣等，區分為優、可、待修正及待加強等四級進行 量化。
2.建模導向探究組實作作品評量
建模導向探究組實作作品的評量由兩位高中自然科教師分別進行評分，使 用表3-2-5由張志康與邱美虹開發的建模能力分析指標(MMAI) 實作評量規準進 行評量。根據學生作品討論的關係結構及延伸概念的抽象思考區分為Level 0(無 反應)、Level 1(單一結構)、Level 2(多重結構)、Level 3(關係結構)、Level 4(延 伸抽象)、Level 5(多重延伸抽象)等六個層次。
(四)建模能力問卷
本研究透過建模能力評量問卷，評估學生建模能力表現。學生作答問卷將 依張志康與邱美虹(2009)發展之建模能力指標(MAAI)予以評量，並由兩位高中 自然科教師分別進行評分，針對建模歷程層次及學生之平均建模能力進行統計 分析。為了解二組學生於不同教學策略下建模能力發展情形的比較，本研究針 對兩組的模型選擇、模型建立、模型效化、模型應用與調度進行卡方檢定(Chi-square test)。根據卡方檢定的限制，要求期望次數不得小於 1，且不得有 20%以 上的期望次數小於 5 作為期望值，若違反此規定，則使用費雪精確檢定(Fisher’s Exact Test) 作為修正。
(五)晤談問卷
晤談資料的分析以質性為主，訪談對象為兩組各選取八位學生，訪談過程 採取全程錄音方式進行，若學生於訪探過程中有利用文字或圖、表呈現其想 法，將一併紀錄。事後將學生訪談內容轉錄進行分析以回答本研究之問題。
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第肆章 結果與討論
本研究旨在探討在｢專題導向探究｣與｢建模導向探究｣兩種探究教學模式 下，學生的學習成效。第一種｢專題導向探究組｣以專題探究的策略讓學生針對 真實的問題進行探究，不特別強調模型及建模的概念。第二種為建模導向探究 組則是依據科學建模的策略，設計以建模為主體的探究教學。學生的學習成效 包含目前受到矚目的科學素養測驗與實作作品，以及日漸受到科教領域重視的 模型本質與建模能力。本章將分別分析兩種探究教學模式下，學生在科學素養 測驗與模型問卷前後測的結果比較，以及分析實作作品的表現。同時亦將討論 在兩種探究教學模式下，學生在模型本質、科學素養測驗以及建模能力的比 較。本章將分為五節：一、專題導向探究組結果分析；二、建模導向探究組結 果分析；三、建模導向探究與專題導向探究教學方式下，學生模型觀點之比 較；四、建模導向探究與專題導向探究教學方式下，學生科學素養測驗結果的 比較；五、建模導向探究與專題導向探究教學方式下，學生建模能力測驗結果 的比較。以下分別就五項主題加以探討。