資料處理與分析

表 3-12

依變項 依變項定義 研究工具 評量向度 資料分析方式 分析目的

在進行統計分析之前，本研究先針對機構概念知識測驗、STEM 實 作單元學習單、機構玩具作品、專題口頭報告等資料進行評分，將學習 單、作品、口頭報告等質性的資料轉為量化的分數，再進行統計分析。

為使評量之結果具有良好的評分者信度，本研究先進行各項研究資料的 評分，而後再邀請負責實施教學之教師與科技教育專家，協助檢核評分 結果的正確性。

因本次教學實驗時數較短，學生於學期末時多專注於完成機構玩具 作品，故機構玩具設計單之繳交情況不甚理想，約僅有 1/3 的學生有繳 交。在資料數量有限的情況下，本研究決定不將其納入後續的分析，以 免干擾整體分析結果。

整體而言，在「機構 STEM 概念知識」方面，為了解學生在學習過 程中知識建構的情形，先透過描述統計及單一樣本 t 檢定的方式，了解 學生三份 STEM 實作單元學習單的得分概況及學習表現。而後，再透過 基礎之描述統計（包含平均數、標準差、偏態、峰度等），了解學生機構 概念知識測驗之得分概況；其次，透過相依樣本 t-test 的方式，了解學生 在參與教學實驗前後，其概念知識及 STEM 態度的改變情形。同時，剖 析學生較常答錯之問項種類與內容，以了解其概念建構的情形。

在學生的「工程設計核心能力」方面，透過評量玩具專題之表現，

可看出學生是否能運用其工程設計核心能力，達成專題活動之要求。因 此，本研究先針對學生之機構玩具作品及專題口頭報告兩者之得分進行 量化的描述統計分析，以了解學生在專題中整體性的表現。此外，本研 究亦運用學生之機構概念知識測驗「後測」成績為依據，將學生分為高 分（前 27%）、中分、低分（後 27%）三組，並進行 ANOVA 考驗，以比 較其於玩具專題各子項目之表現。

而後，本研究依據學生機構玩具作品之「設計複雜度」進行分組，

運用 ANOVA、ANCOVA 等量化分析方式，探討不同設計複雜度學生於 機構概念知識、工程設計核心能力、STEM 態度等變項的表現，並結合 質性分析的輔助，深入探討影響學生知識應用與工程設計表現的關鍵因 素。質性分析之主要步驟如下：(1)針對學生之機構玩具作品、專題口頭 報告重點記錄、非正式觀察記錄等資料進行編碼與登錄；(2)比較並歸納 不同資料中於「機構完成度、製作精緻度、構想與應用、及問題解決」

等面向所顯示之具體表現；(3)建立各項具體表現和「發展方案、預測分 析、原型建模、測試修正、及最佳化」等工程設計核心能力之間的聯繫；

(4)與協助教學實驗之教師討論分析結果，驗證是否符合學生真實的學習 情況，以建立資料分析之信度；(5)對照質性資料之發現與量化分析結果，

歸納出影響學生 STEM 知識運用及工程設計表現的可能因素。

在「STEM 態度」方面，本研究則透過描述統計之分析，以了解其 基本之趨勢，而後再透過相依樣本 t-test 的分析，探討學生在參與教學實 驗前後，其 STEM 態度是否有所改變。同時，本研究亦以學生之專題「設 計複雜度」之表現給予分組，以探討不同專題表現之學生，其 STEM 態 度之差異。

在整體性的分析方面，綜合前述 STEM 實作單元學習單的得分、機 構概念知識測驗得分、玩具專題得分、STEM 態度等資料，進行相關分 析，以找出變項間彼此的關連性。最後，再運用逐步迴歸分析，探討學 生之「機構 STEM 概念知識」成績、及專題口頭報告當中「構想與應用」、

「問題解決」等成績，是否可預測學生機構玩具專題成品之表現。同時，

探討學生之 STEM 態度成績，是否同樣可預測其機構玩具作品之表現，

藉此檢驗前述各項資料之分析結果，並就教學模式之設計進行更深入的 省思與探討。