資料處理與分析

一、資料蒐集與編碼

本研究採半結構式晤談，資料來源包括20位學生於S-POE實驗過程中的訪 談錄音檔及訪談手稿，並註明訪談之對象、內容、時間與地點，將資料進行整 合，再針對研究問題配合相關的理論研究加以分析歸納，以得到研究結果。研 究者於晤談結束後，將錄音檔轉錄成文字資料，盡量寫出完整的訪談內容，斟 酌刪除少部份與研究無關的話語及語助詞，接著將晤談資料進行編碼。基於研 究倫理，被晤談者皆以代號稱之。由一英文字母及二個數字所組成；第一個英 文字母為性別碼，男生以B表示，女生以G表示；兩個數字為流水號，如【B06】

表受訪者為編號6號的男生；【G03】表受訪者為編號3號的女生。而訪談資料 呈現則以五碼呈現，前三碼為受訪代號；第四碼為數字，代表實驗編號；第五 碼為英文，P代表預測階段，E代表解釋階段，如【B084P】表示學生B08在POE4 的P階段的訪談轉錄資料。

（一）科學解釋能力的編碼

在本研究中，研究者以 McNeill & Krajcik（2008）的科學解釋編碼表為基 礎，經過與指導教授及研究同儕的討論，依據本實驗活動所蒐集到的資料完成 編碼工作，編碼原則如表 3-5-1，說明如下：

依本實驗的特性，所定義的科學解釋能力為解釋應描述因果機制並符合觀 察的現象，希望學生能針對實驗活動提出因與果的關係，例如實驗二（支撐點 兩側鐵絲彎下去）的科學解釋是：「因為此鐵絲的整體重心位置較低，在支點 下方，所以鐵絲不會從手指頭上掉下來」。如果學生無法提出解釋，得 0 分；

如果學生提出理由，但理由是錯誤或只提到名詞，得 1 分；如果能提出正確理

54

55

表 3-5-2 學生的解釋類型分類

名稱 種類 解釋內容會提到的特徵 A 外在特徵 大小、長短、高低 B 內在結構 支點、輕重、相對位置

C 科學語詞 力的作用、重心、槓桿原理、或是…定理 D 類比 舉其他類似例子來說明

E 描述現象 描述現象當作解釋

F 其他 不知道、直覺、把題目換句話說，並未解釋

（三）解釋融貫性分析原則

本研究設計五個相關聯的 POE 實驗，以探討學生的解釋融貫性，融貫性 的分析方法，先從每個 POE 實驗在 P 階段與 E 階段的解釋內容，歸納該 POE 實驗中，最主要的解釋用語（主要概念）。由於 POE5 的實驗為綜合應用，包 含的概念較為複雜，而 POE1～POE4 中，兩個實驗間只相差一個變因（POE1 vs.

POE2、POE2 vs. POE3 及 POE3 vs. POE4 等三組，參見表 3-1-1），因此本研究 探討 POE1 vs. POE2、POE2 vs. POE3 及 POE3 vs. POE4 這三組實驗間的解釋 融貫性。

解釋融貫性的判定方法如下：在只相差一個變因的兩個實驗之間（POE1 vs.

POE2、POE2 vs. POE3、POE3 vs. POE4 等三組，參見表 3-1-1），如果以 A 因 素（支撐力或重心）解釋前一個實驗，則在後續實驗也應由 A 因素進行解釋 之。如果前後解釋的因素有變動，代表解釋並不融貫。例如學生如果以「重心」

解釋 POE1，則在 POE2 的現象解釋，由於只是鐵絲位置的差異，邏輯上也應 由「重心」是否受影響或改變來進行解釋。如果該學生在 POE2 不再考慮重心，

而只由「接觸面外觀」解釋，即為解釋不融貫。

56

二、資料分析

本研究採用「分析歸納法（analytic induction）」進行資料的分析，此種 方法中分析的組型、主題與範疇均來自資料，它們是由資料形成的，而不是資 料蒐集或分析之前就強加上去的（Patton, 1990）。分析步驟如下：

（一）預測結果與學生科學解釋能力之分析

1.將所有學生於各實驗活動階段回答的內容，依據實驗的不同，予以第一次的 分類。

2.將相同 POE 實驗所有學生的回答，依照預測的正確與否進行分析，研究者將 每位學生對於每個實驗的預測情形與實驗結果比對，若預測正確，則於預測 記錄表上，以「○」表示；如果預測錯誤，則於記錄表上，以「☓」表示。

並根據整理的結果說明五個 POE 實驗的預測正確率。

3.利用本實驗所設計的編碼表將學生的回答內容進行評分，並將所有學生分數 統計表以表 4-1-2 呈現，說明學生的整體平均、得分最高以及最低的受訪者，

並比較五個實驗於兩階段的得分情形。

4.比較預測正確率及解釋能力分數之間的關係。

5.將學生在五個實驗的解釋能力分數進行人次統計，以表 4-1-4 呈現，說明學 生表現的情形、不同分數解釋能力的特徵，最後並討論學生從 P 階段到 E 階 段解釋能力分數改變的狀況。

6.利用 SPSS 統計軟體將不同性別學生的解釋能力平均進行獨立樣本 t 考驗，

並根據統計結果說明兩者間的比較。

（二）解釋類型

1.將學生的回答內容依編碼原則進行類型分類，並以表 4-2-1 呈現所有學生的 類型統計，根據此表說明不同類型的特徵。

57

2.將學生不同階段所提出的解釋類型進行次數統計，並比較兩階段的表現情 形。

3.將學生在五個 POE 實驗所提出的解釋類型進行次數統計，並說明不同實驗間 的差異情形。

4.將學生依不同性別所提出的解釋類型進行次數統計，並進行不同性別的比 較。

（三）解釋融貫性

1.將所有學生 POE1 到 POE4 的解釋觀點以表 4-3-1 呈現，並檢驗在只改變一 個變因下，POE1→POE2、POE2→POE3、POE3→POE4 每兩個之間解釋是否 具有融貫性。

2.分析所有學生在五個實驗中，主要使用的解釋用語，並依序排列。

3.比較學生在 POE1→POE2、POE2→POE3、POE3→POE4 不同實驗間的融貫 性表現，並以表 4-3-2 呈現。

4.比較學生解釋融貫性表現狀況和其解釋能力分數間的關聯性。

5.比較不同性別學生解釋融貫性表現是否具有差異。

三、研究的信效度

信度（reliability）和效度（validity）問題是評鑑質性研究品質的依據之一

（吳芝儀、李奉儒譯，1995）。「嚴謹」與「客觀」是質性研究所強調追求的，

在質性研究上，信度指的是研究者的紀錄資料與實際發生問題的吻合程度（薄 喬萍，2010），本研究所關注的是蒐集到的資料之正確性與完整性；效度則是 指研究結果的真實價值。由於質性研究沒有特定的方法或客觀的數據用以提供 判斷效度與信度，因此，主要以反覆精煉資料比對之方式，提高研究的信效度

58

（巫少岑，2007）。

研究者在進行初探研究前，即和指導教授和研究夥伴試驗操作實驗的流 程，反覆修正實驗裝置，以確定實驗情境呈現的可觀察性；並在正式研究前進 行初探研究，以建立研究工具之信效度及評分者信度，雖然學生有些概念的來 源可能已經成為隱含的知識（implicit knowledge） 而無法明確地說出，但是 藉由訪談技巧的精進、研究夥伴相互批判與腦力激盪等等，相信可以獲得雖然 不甚完美的結果，但亦能達到足以令人滿意且具有研究與教學之參考價值的結 果。

為了能由回饋的結果抽取出更豐富的資訊，提昇研究資料的信效度，冀望 能更客觀地呈現研究的真相，以下就信、效度提出說明：

（一）信度：

為了進一步查驗資料編碼與分析的信度，本研究隨機挑選兩位受訪者的轉 錄資料，並邀請一位同樣以科學解釋能力為研究主題的同儕進行編碼結果的比 對，依據公式（Holsti,1969；王石番，1992；楊孝榮，1989），進行信度計

1.評分員相互同意度公式=

M 為完全同意之數目，即兩位編碼員回答相同的題數。

N1 為第一位編碼員應有的同意數目 N2 為第二位編碼員應有的同意數目 2.平均相互同意度

平均相互同意度=相互同意值的總合/相互比較的次數

59

3.評分員信度 信度=

n 為參與編碼人員數目

楊孝榮（1989）指出若計算出的信度符合0.8甚至0.9以上，就達內容分析 的水準，而本研究信度在科學解釋能力為0.92，解釋類型為0.82。顯示本研究 分析結果頗為穩定一致

（二）效度：

1.與受訪者建立相互信任（rapport）的關係，事先徵得受訪者的同意，才進行 S-POE 實驗活動和訪談過程中的錄音。

2.晤談者在訪談過程中對於實驗情境的敘述應具體明確，且應使用受訪者所熟 悉的語言，避免誤解及排斥。

3.資料不斷地比較、確認，以增加資料的效度。

4.受訪者在描述同一件事時如有差異，應立即說明澄清，力求事實真相及完整 性。

5.研究者與指導教授及研究同儕討論，將受訪者的晤談內容資料與其在訪談過 程中紀錄於活動單上的資料交叉檢核，以確定受訪者真正的想法。

60

61