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本研究期望以學生與教師對科學的觀點與所處之實驗室環境等兩個角度檢視其在 面對實驗活動中所遭遇的實驗異象及反應類型，因此本研究質化部分採用研究者設計之 實驗異象報告（如附錄一至二）與半結構式訪談法，量化部分則採用Tsai & Liu (2005) 所 開發之「科學觀點量表」（如附錄五）與 Fraser, Giddings & McRobbie (1995) 所開發之

「科學實驗環境量表」（如附錄六至附錄九）對三班大一學生實行前測與後測。

壹、實驗異象報告

本研究之受測學校，其實驗課程皆要求學生於課前進行預習並撰寫預報，預報的內 容包含實驗目的、實驗步驟、使用藥品、儀器操作方法等。於實驗活動結束後，學生需 根據所得之實驗數據、結果與討論撰寫結報。

研究者期望藉由分析學生課後撰寫之實驗報告以了解學生處理實驗異象的態度與 方法，因此將問題與討論獨立製作成具引導式問題之講義（如附錄一、二）。研究者不 給予開放性問題之講義的原因，在於期望學生根據題目的描述與提問，回憶其遭遇實驗 異象時，學生當下的態度為何？處理的方式為何？並推廣至其他科學學科（如：物理、

生物、地球科學）時，是否具有相似之處理模式與態度？

給予引導式問題的優點在於學生能藉由各項題目，有系統地回答出關於實驗異象的 重要概念，更能深入思考當時作實驗的情境。如：當你做了好幾次實驗都獲得相近的濃 度數據（與實際答案不同），你會不會覺得有可能是實驗課程中有些地方出錯？(1)若會，

你覺得可能是哪個部分出錯？（普通化學上課教授所教的理論知識、助教實驗教學內 容、器材藥品、實驗課本內容、其他），請說明你的原因並解釋為何其他部分不是你懷 疑的項目？此一問題可使學生回想其處理實驗異象的方式與想法為何，甚至進一步挑戰 學生心中知識權威（如：授課教師、實驗助教或實驗課本）的地位，使研究者可了解學 生對權威的信任度及其想法。

貳、科學觀點量表

本研究的研究目的之一為探討學生的科學知識觀與其處理實驗異象之方法與態度 之相關性，且檢視教師本身所具有之科學知識觀是否影響著教師指導學生處理實驗異象 的方法與態度。經研究者參考國內外研究科學本質的量表（如：Lederman, 2002; Chen, 2006）並考量研究目的與施測對象後，本研究採用 Tsai & Liu (2005) 所編製之「科學觀 點量表」，其中包含五個向度，以下將個別說明五個向度所包含之意義：

1. 社會協商的角色 (the role of social negotiation)

可分為兩個觀點解釋。以建構主義的觀點來看，科學發展仰賴科學家間的溝通與協 調。而以實徵主義的觀點則認為，科學是一種個體探索 (individual exploration) 的過程，

其主要著重在個人的努力。

2. 被發明且具創造力的科學本質 (the invented and creative nature of science)

此向度用以評估學生是否了解科學事實是被發明的 (invented) 而非被發現的 (discovered)。此外，科學知識發展的過程中，想像力與創造力也扮演著相當重要的角色。

3. 理論滿載的探索 (the theory-laden exploration)

建構主義取向的人們認為，科學家進行科學探索時，其想法會受到個人的假設 (assumption)、自身的價值觀 (value)、研究議程 (research agenda) 因素影響。而實徵主 義取向的人們則持相反觀點，其主張科學知識源自於完全客觀的觀察與程序。

4. 文化衝擊 (the cultural impacts)

文化衝擊係指科學知識發展中，具有文化依賴 (culture-dependent) 的特質，即科學 知識發展會受各國不同文化的影響而認識的方法也會有所不同。傳統的科學教學經常將 科學描繪成為西方世界的產物，並且忽略不同文化背景的人對科學知識具有不同的認識 法。

5. 科學知識的暫時性與變動性特徵 (the changing and tentative feature of science knowledge)

建構主義取向的人們認為，本向度係指「科學進步中的概念改變」。主要觀點為科 學知識常常有所變動且具有暫時性的特徵，即科學知識並非一成不變。相反地，實徵主 義取向的人們則認為，科學旨在提供自然事實 (truth of nature)。

以上五個向度皆採Likert 五點式法編製量表。為避免作答者以固定方式填答，本量 表以正反向方式交錯出題，反向題將於計分時以反向計分，預計作答時間為二十分鐘。

原量表的施測對象為高中學生，而本研究的施測對象為大學一年級學生，因此研究者以 大學一年級三個班共 96 位學生實施預試，預試後得到本量表的內在一致性信度值 α = 0.68，始得採用。

然而，科學觀點量表的預試後，僅「社會協商的角色」、「理論滿載的探索」、「被發 明且具創造力的科學本質」及「科學知識的暫時性與變動性特徵」四個向度信度值達0.55 的信度以上，而「文化衝擊」向度則未通過，可能的原因為學生從小接觸科學開始，所 學習到的科學史或科學理論皆為西方世界的科學家所提出來的，讓學生耳濡目染地覺得 科學是屬於西方世界的產物，因而忽略了亞洲地區、歐洲地區也具有不同的科學發展。

因此，對於學生在「文化衝擊」向度的測量較為不容易通過信度標準。

此外，整體的信度值為0.68。根據 Hatcher & Stepanski (1994) 的觀點，對於社會科 學研究，即使信度值很低（僅達 α=0.55），統計上仍可被接受。研究者將剩餘的四個向 度的題數與信度值整理如表3-4-1，並將 Tsai (1999b) 分析學生訪談資料後所統整之探索 學生科學知識觀之架構圖，刪減文化衝擊向度後，繪製如圖3-4-1。

表3-4-1 科學觀點量表各向度之題數與信度值

向度 題數 信度值 ( α )

社會協商的角色 (SN) 6 0.69 理論滿載的探索 (TL) 3 0.55 被發明且具創造力的科學本質 (IC) 4 0.55 科學知識的暫時性與變動性特徵 (CT) 3 0.57 overall α = 0.68

此外，本研究正式進行前將會先實施一次前測，待兩個月後再實施一次後測。

實徵主義 建構主義 向度名稱

科學探索主要是一種經由客觀的觀

察並以理論為中心的過程 科學探索具理論滿載的特性 科學探索的理論滿載性

科學的進步是一種概念疊加的歷程 科學的進步在於遭遇了一連串的概

念改變 科學進步的概念改變歷程

科學知識是被發現出來的 科學知識是被發明出來的 被發明的科學事實

科學發展是一種個體發現的過程 科學發展需仰賴科學社群中之社會

性協調

社會性協調於科學社群中 所扮演的角色

圖 3-4-1 探索學生科學知識觀之架構圖

資料來源：Tsai, 1999b

參、科學實驗環境量表

Fraser, Giddings & McRobbie (1995) 所開發之「科學實驗環境問卷」，目的在於探索 學生對於進行實驗活動的感覺與想法。該問卷包含兩個部分：個人偏好 (personal preferred form) 與個人實際狀況 (personal actual form) 。個人偏好的部分旨在評估學生 對於理想的實驗室環境的想法；個人實際狀況的部分旨在探索學生對於實際實驗室環境 狀況的觀點。此量表總共包含五個不同的向度，茲說明五個向度所涵蓋的意義如下：

1. 學生的向心力 (student cohesiveness scale)

Haladyna & Shaughnessy (1982) 的研究指出，在科學實驗課程中，學生之間的互動 程度（如：認識彼此、互相幫助等）會對其正向態度產生影響，例如：學生在實驗課程 中，若與實驗夥伴互動良好，則較有可能會積極思考並處理其所遭遇的實驗問題。

2. 實驗室開放程度 (open-endedness scale)

所謂的開放程度在於檢視實驗是否有一定的 "正確" 程序，且學生事先並不知道實 驗的結果或解答。若學生處於較為開放的實驗環境，則有較多機會探究不同於實驗手冊 中的實驗，或自己設計實驗來探索未知的科學知識，學生不一定探索得到正確的實驗結 果，亦無標準答案，學生可就其得到的結論與教師討論。

3. 學生的統整能力 (integration scale)

藉由本向度可檢視學生對於傳統科學課程與科學實驗課程之間的關連性為何，學生 是否可以應用傳統科學課程中所習得之理論基礎於科學實驗課程上，並以實務經驗來檢 視先前於課堂上所學之理論的精確性，相得益彰。

4. 實驗室規則的清楚程度 (Rule Clarity scale)

為確保學生的實驗安全，實驗室需訂定清楚明瞭的實驗規定，如：進入實驗室需穿 著實驗衣、護目鏡。本向度旨在檢視實驗室中是否有訂定嚴謹且清楚的規定來規範學生

在實驗室中的行為或活動。

5. 物質環境 (material environment scale)

本向度係指供給學生或教師所使用之實驗設備、藥品、器材等設施。除了學生態度、

實驗規則、實驗室開放程度及學生的統整能力外，設備亦在實驗活動中扮演著很重要的 角色。處於良好的物質環境中，可有效減少因實驗設備而導致的誤差。

以上五個向度皆採Likert 五點式法編製量表。為避免作答者以固定方式填答，本量 表以正反向方式交錯出題，反向題將於計分時以反向計分，預計作答時間為二十分鐘。

原量表的施測對象為高中學生，而本研究的施測對象為大學一年級學生，因此研究者以 大學一年級三個班共157 位學生實施預試，預試後得到本量表的內在一致性信度值 α = 0.80，始得採用。表 3-4-2 為「科學實驗環境量表」各向度之題目分配及信度值。

然而，科學實驗環境量表的預試後，僅「學生的向心力」、「實驗室開放程度」、「學 生的統整能力」及「物質環境」四個向度信度值達0.55 的信度以上，而「實驗室規則的 清楚程度」向度則未通過，可能的原因為台灣學校的科學實驗室雖有規定相關的安全規 則與服裝規定，但僅在第一次上課的時候強調，並且有些時候並未確實要求，故規則雖 有訂定，實際運作的狀況卻不如理想。因此，此一向度「實驗室規則的清楚程度」才沒 有通過信度標準。此外，根據Hatcher & Stepanski (1994) 的觀點，對於社會科學研究，

即使信度值很低（僅達 α=0.55），統計上仍可被接受。研究者將剩餘的四個向度的題數 與信度值整理如表3-4-2

表3-4-2 科學實驗環境量表各向度之題目分配與信度值

向度 題數 題目分配 信度值 ( α ) 學生的向心力 7 題 1, 6, 11, 16, 21, 26, 31 0.72

實驗室開放程度 7 題 2, 7, 12, 17, 22, 27, 32 0.68 學生統整能力 7 題 3, 8, 13, 18, 23, 28, 33 0.70 物質環境 7 題 4, 9, 14, 19, 24, 29, 34 0.55

*標有底線之題號為反向題

* overall α = 0.80

此外，本研究正式進行前將會先實施一次前測，待兩個月後再實施一次後測。