數位論證學習歷程分析

本節將探討透過「數位論證學習網站」紀錄的學生學習歷程，從個人問題概念正確 性、論證內容概念正確性、論證本質與品質以及質性資料討論，論證本質包含參與論證 的次數、論證要素分類正確性、論證要素完整性以及各要素在ㄧ學期課程中使用的頻率。

一、數位論證學習課程學習前後的概念建構

為了解學習者在「數位論證學習課程」學習前後概念建構，本研究在課程(論證與 實驗)的前後請學習者回答概念問題，流程為：課程前問題、實驗前論證、實驗、實驗 後論證、課程後問題，首先針對問題的概念分成「正確－C(Correct)」、「部分正確－

PC(Partial Correct)」與「不正確－IC(Incorrect)」，比較學習者前後概念的改變。表 4-2-1

呈現七個主題共十三個概念問題的敘述性統計與T 值。

C .08 .27 .23 .42 .15 2.62^* .011 PC .80 .40 .72 .45 -.08 -1.42 .159

IC .12 .33 .05 .23 -.07 -1.40 .167 Q7-1

C .14 .35 .24 .43 .10 1.721 .090 PC .83 .38 .76 .43 -.07 -1.150 .254 IC .03 .17 .00 .00 -.03 -1.424 .159 Q7-2

C .16 .37 .26 .44 .10 1.47 .146 PC .67 .47 .71 .46 .04 .52 .605 IC .16 .37 .03 .16 -.14 -2.79 .007 Q7-3

C .18 .38 .32 .47 .15 2.48^* .015 PC .76 .43 .64 .48 -.12 -1.83 .072

IC .07 .25 .04 .20 -.03 -.71 .483 Q7-4

C .59 .49 .64 .48 .04 .58 .567 PC .39 .49 .32 .47 -.07 -1.00 .321 IC .04 .20 .04 .20 .00 .00 1.000 (註: Q1-1:概念問題 1-1。C:正確、PC:部分正確、IC:不正確)

由表 4-2-1 可知，學習者的概念正確性在十三題中有十二題即 92%的正確(C)的概念 均為增加，其中九題即69%達顯著性，可知經由數位論證學習課程可以增加學生擁有的 正確概念。部分正確(PC)的概念平均值有 69%減少，其中有 38%減少達顯著性。推論部 分正確(PC)減少是因為原本的部分正確(PC)的概念進步到正確(C)的概念。如:問題 7-2

「你認為有哪些因素會影響摩擦力呢?這些因素會如何影響摩擦力呢?」，在此題學生必 需回答兩個以上的變因並清楚描述變因與摩擦力的關係才算完全正確(C)，而學生 320503 課程前回答:「(影響摩擦力的因素有)表面的光滑度，越不光滑摩擦力越大」為部 分正確(PC)，課程後回答:「(影響摩擦力的因素有)重量、滑動或滾動、材質。愈重摩擦 力愈大、滑動的摩擦力大於滾動、材質愈粗摩擦力愈大。」為正確(C)。在不正確(IC) 的概念的部分，整體而言有77%減少，其中有 38%達顯著性，表示課程可以減少不正確 (IC)的概念。因有部份原本在不正確(IC)的概念到部分正確(PC)的概念，如:學生 320507 課程前回答:「(影響摩擦力的因素有)接觸面積，依照(物體)表面積不同而影響(摩擦力)」

為不正確(IC)概念，課程後回答:「(影響摩擦力的因素有)重量，依照(物體)數目影響(摩 擦力)」為部分正確(PC)。由此可知本「數位論證學習課程」有助於學習者概念建構並降 低錯誤概念。整體概念正確性改變情形如表4-2-2。

表 4-2-2 個人概念問題正確性改變統計

正確(C) 部分正確(PC) 不正確(IC) 增加 減少 增加 減少 增加 減少 題數 比率 題數 比率 題數 比率 題數 比率 題數 比率 題數 比率 平均值變化 12 92% 0 0% 3 23% 9 69% 0 0% 10 77%

平均值變化達顯著性 9 69% 0 0% 1 8% 5 38% 0 0% 5 38%

針對個人概念建構情形，定義由不正確(IC)到部分正確(PC)或不正確(IC)正確(C)，

以及由部分正確(PC)到正確(C)均為「進步」。而正確(C)到正確(C)，或部分正確(PC)到部 分正確(PC)或不正確(IC)到不正確(IC)，前後不變則為「維持」。由正確(C)、部分正確(PC) 到不正確(IC)或部分正確(PC)到不正確(IC)均為退步。在十三個問題中統計學習者個人概 念建構人數與比率如表 4-2-3 與圖 4-2-1。

表 4-2-3個人問題概念建構人數與比率

進步 維持 退步

IC-C PC-C I-PC 總計 C-C PC-PC IC-IC 總計 C-PC PC-IC C-IC 總計 人數 比率 人數 比率 人數 比率 人數 比率 人數 比率 人數 比率 人數 比率 人數 比率 人數 比率 人數 比率 人數 比率 人數 比率 1-1 8 12% 30 43% 8 12% 46 67% 9 13% 8 12% 1 1% 18 26% 4 6% 0 0% 1 1% 5 7%

1-2 3 4% 25 36% 4 6% 32 46% 13 19% 15 22% 0 0% 28 41% 2 3% 6 9% 1 1% 9 13%

2-1 0 0% 29 42% 2 3% 31 45% 18 26% 16 23% 0 0% 34 49% 4 6% 0 0% 0 0% 4 6%

3-1 2 3% 23 38% 3 5% 28 46% 2 3% 26 43% 0 0% 28 46% 1 2% 1 2% 2 3% 4 7%

4-1 1 1% 15 21% 4 6% 20 28% 0 0% 50 71% 0 0% 50 71% 0 0% 0 0% 0 0% 0 0%

5-1 29 40% 2 3% 9 12% 40 55% 17 23% 2 3% 12 16% 31 42% 1 1% 0 0% 1 1% 2 2%

5-2 17 23% 9 12% 13 18% 39 53% 4 5% 14 19% 11 15% 29 39% 1 1% 4 5% 0 0% 5 6%

6-1 0 0% 7 9% 1 1% 8 10% 57 77% 1 1% 0 0% 58 78% 7 9% 1 1% 0 0% 8 10%

6-2 6 8% 9 12% 3 4% 18 24% 2 3% 47 64% 0 0% 49 67% 3 4% 3 4% 1 1% 7 9%

7-1 0 0% 12 17% 2 3% 14 20% 5 7% 47 66% 0 0% 52 73% 5 7% 0 0% 0 0% 5 7%

7-2 2 3% 13 18% 10 14% 25 35% 4 5% 34 47% 0 0% 38 52% 8 11% 2 3% 0 0% 10 14%

7-3 0 0% 16 22% 5 7% 21 29% 8 11% 39 53% 0 0% 47 64% 3 4% 1 1% 2 3% 6 8%

7-4 2 3% 15 20% 1 1% 18 24% 32 42% 14 18% 0 0% 46 60% 9 12% 0 0% 3 4% 12 16%

平均 5.38 7% 15.77 23% 5.00 7% 26.15 37% 13.15 18% 24.08 34% 1.85 2% 39.08 54% 3.69 5% 1.38 2% 0.85 1% 5.92 8%

(註:C:正確、PC:部分正確、IC:不正確；IC-C:(前測)不正確-(後測)正確)

圖4-2-1 概念改變趨勢圖

如上所示，學習者概念建構多為「進步」與「維持」，平均有37%「進步」，54%「維 持」，而「退步」百分比僅有8%。在「維持」其中正確(C)到正確(C)佔18%(與整體比較)，

部分正確(PC)到部分正確(C)佔34%結果支持研究假設 4-1「數位論證學習課程可促進學 生之科學概念的建構。」。

二、論證之概念正確性

為了解學習者在實驗前後的論證課程中的討論概念是否有成長以回答研究問題 五：「學生在一學期(七個主題)的數位論證學習課程中科學概念建構之成長?」，將分析學 習者在「實驗前論證」與「實驗後論證」的論證內容概念正確性。此部分與上一部分「個 人問題概念性」區別在於可以更實際了解學習在論證中的學習情形。分析時把每一句討 論的概念分成「正確－C(Correct)」、「部分正確－PC(Partial Correct)」與「不正確－

IC(Incorrect)」，主要從概念正確性與完整性來判斷，並評估與問題相關性、邏輯性合理 性做出最後的評斷。如:在 A7-1:「你認為有哪些因素會影響摩擦力呢?這些因素會如何 影響摩擦力呢?」，若提出「重量與摩擦力有關」但未明確指出該變因與摩擦力之間的關 係，因此為部分正確(PC)；若能清楚描述兩者間的關係則為正確(C)，如:「重量越重，

摩擦力越大」。若有學習者在同一句陳述多個概念，如:「摩擦力與重量、表面性質、接 觸面積都有關，重量越重，摩擦力越大」，則分開計算:「重量越重，摩擦力越大」為正 確(C)；「摩擦力表面性質有關」為部分正確(PC)；「摩擦力與接觸面積都有關」則為不正 確(IC)，總計三個概念。七個主題共十四個論證主題的概念正確性次數，其敘述性統計 與T 值呈現於表 4-2-4。整體論證正確概念次數改變情形整理如表 4-2-5。

概念改變趨勢

0 20 40 60 80

1-1 1-2 2-1 3-1 4-1 5-1 5-2 6-1 6-2 7-1 7-2 7-3 7-4 概念問題

人 數

退步 維持 進步

表 4-2-4 實驗前後論證內容概念正確性次數之敘述性統計與T值

IC .11 .35 .09 .50 -.01 -.30 .765

據碰撞學說的特性/原理定義，得知溫度越高.反應速率就越快，我同意/贊成 320517 與

No3(C)：我知道鎂帶放入 CO2 中會持續的燃燒。(C-IC-ICP-C)

No4(D)：我不確定 B 的想法/論點，因為如果在氧化還原的條件/情況下，則活性

No7(E)：因為我看到熄滅了，所以我認為 A、B 說的是對的(W-IC-CP-IC) No8(B)：我知道氧化還原,所以我覺得 D 的說法好像沒錯。(W-IC-ICP-PC) No9(C)：我不同意/贊成 B 及 A 的想法/論點，我會嘗試去做把鎂帶放入 CO2

-中實驗來證明鎂帶會繼續燃燒。(R-C-CP-C)

No10(B)：我知道鎂的活性比 CO2 大,所以我修正說法,鎂會繼續燃燒。(W-C-CP-C)

組別 G10 在論證 A5-1 實驗前論證時，學生 B 即透過與組員的討論，概念由 No2(B) 不正確(IC)及 No5 不正確(IC)進步到 No8(B)部分正確(PC)到 No10(B)正確(C)，由此可知 透過論證可以達到概念建構的目的。

從論證的過程可以了解學習者概念建構的過程，更可以清楚發現學習者的迷思概 念，像是在酸鹼特性單元，學習者以為：「鹼性物質嚐起來鹹鹹的」、「酸比較有傷害性

較鹼大」，推測迷思概念來源是直覺的概念或中文字形的相似混淆「鹼」與「鹹」，以及 與Nemet (2002)的研究也顯示給予學生參與論證活動的機會可以增加學生與活動概念相 關的知識。

三、論證過程中論證本質與品質的改變

為回答研究問題五：「學生在一學期(七個主題)的數位論證學習課程中科學論證的 本質與品質有何差異？」，分別以學習者平均每次論證參與的次數以及論證各要素－事 實(D)、宣稱(C)、依據(W)、支持(B)與反駁(R)所提出的頻率進行重複量數分析(Repeated Measures ANOVA)。平均每次論證參與的次數分析結果呈現於表 4-2-6與圖4-2-2。

圖 4-2-2 參與論證次數成長圖

表 4-2-6 參與論證的次數重複量數分析

由表 4-2-6參與論證次數之重複量數值為F(6,438)=31.80, p=0.000，顯示參與論證次 數由主題一到主題七的平均次數有顯著成長，且由事後比較顯示由主題三後參與論證次

由表 4-2-7 之論證要素分類正確次數重複量數值為 F(6,438)=10.02, p=0.000，顯示 論證要素分類正確次數由主題一到主題七的平均次數有顯著成長，且由事後比較顯示由

主題一到主題二、三均有明顯的成長。並可由表中看出主題一到主題七論證要素分類正 確次數有成長的趨勢。在每個主題平均論證要素分類正確的次數與比率呈現於表 4-2-8。

表 4-2-8 論證要素分類正確次數與比率

主題一 主題二 主題三 主題四 主題五 主題六 主題七 平均值 0.38 0.80 0.93 1.09 0.82 0.74 1.08 正確率 31% 50% 34% 47% 41% 31% 35%

根據表 4-2-7，學習者論證要素分類正確的次數從主題一的0.38次到主題二大幅成 長為0.80次，到主題七的1.08次呈現顯著的成長。由論證要素分類正確性來看主題一的 論證僅有31%為正確分類，但到了主題二成長為50%，後面主題略有增減，從表中可以 明顯看出論證要素分類正確性與正確率成長的趨勢。

重新分類後以新的分類判斷其完整性，以了解學習者的論證品質情況。接著就論證 要素要素完整次數進行重複量數分析，結果呈現於表 4-2-9。

表 4-2-9 論證要素完整次數重覆量數分析表

M SD F 事後比較

論證完整次數

主題一 .24 .25

主題二 .57 .54 2>1^***

主題三 .76 .122 3>1^***

主題四 1.05 .85 4>1^***，4>2^***，4>3^*，4>5^*，4>6^***，4>7^* 主題五 .85 .71 5>1^***，5>2^**，5>6^**

主題六 .65 .49 6>1^***

主題七 .84 .67

14.43^***

(p=.000)

7>1^***，7>2^**，7>6^*

由表 4-2-9 之論證要素完整次數重複量數值為 F(6,438)=14.43, p=0.000，顯示論證 要素完整次數由主題一到主題七的平均次數有顯著成長，且由事後比較顯示由主題一到 二、主題二到三、主題三到四均有明顯的成長。並可由表中看出主題一到主題七論證要 素分類正確次數有成長的趨勢。論證要素完整的次數與比率呈現於表 4-2-10。

表 4-2-10 論證要素完整次數與比率

主題一 主題二 主題三 主題四 主題五 主題六 主題七 平均值 0.24 0.57 0.76 1.05 0.85 0.65 0.84 完整率 20% 36% 28% 45% 42% 28% 27%

在表 4-2-10看到論證要素完整的次數，由主題一的0.24次進步到主題二的0.57次呈

由表 4-2-12 宣稱(C)重複量數值F(6,438)=48.81, p=0.000，顯示學生在宣稱(C)的平 均次數由主題一至主題七有顯著成長，且事後比較顯示主三後學生使用宣稱(C)的平均 次數明顯多於主題一與主題二。其中主題三如前述，其概念包涵度較廣，因此學習者可 提出較多的宣稱(C)。在此部分，由於學生很少能由觀察後的結果提出宣稱(C)，而是由 直觀地直接提出宣稱，因此多為不完整(ICP)的宣稱(C)。如:「酸加鹼產生鹽」而少有「我

看到酸性溶液加鹼性溶液後加熱會產生白白的固體，我認為那是鹽類，所以我認為酸加

驗來支持宣稱。但在其它單元如顆粒大小與反應速率的關係中，學生有泡牛奶用方糖而

四、數位論證質性資料分析

為更具體了解學習者在數位論證學習課程中的學習情況，選擇一組為範例，在課程 前、中、後(主題一、五、七)各取一次討論呈現如下，希望由實際論證反映前述量化資 料的結果的真實情況，為匿名之而改以代碼呈現。呈現方式「No:X」為討論句的編碼；

A 到 F 為學生代碼；討論句後括弧內的代碼分別代表「論證要素」、「論證要素分類正確 性」、「論證要素完整性」與「概念正確性」。如:「No1: D：我看到做實驗時濃度高比濃 度低還快做完實驗。（D-C-CP-PC）」表示為該論證第一句，為 D 學生發言，討論內容為 事實(D)，論證要素分類為正確(C)，論證要素完整性為完整(CP)，概念正確性為部分正 確(PC)。

主題 1-2: 請問為何濃度越大，反應速率越快?請用碰撞學說解釋。

No1(D)：我看到做實驗時濃度高比濃度低還快做完實驗。（D-C-CP-PC）

No2(C)：我曾經做過氧化鐵實驗，證明鐵在空氣中生鏽的快，所以我支持 D 的想 法/論點。（B-C-ICP-PC）

No3(C)：我看到大理石在濃鹽酸比稀鹽酸溶解的快，所以濃度高低會影響實驗反應速 率。（C-IC-CP-PC）

NO4(B)：我曾經做過大理石實驗，證明濃度大反應快，所以我支持 D 的想法/論點。

（B-C-CP-C）

No5(E)：瓦斯越多的地方(濃度大) 越容易爆炸（B-C-ICP-C）

No6(A)：我曾經做過鎂帶燃燒實驗，證明純氧燃燒比在普通情況快，所以我支持 C 的想法/論點。（B-C-ICP-C）

No7(B)：如果在氧的濃度越大,反應速率就越快條件/情況下，我同意/贊成 A 的想法。

No7(B)：如果在氧的濃度越大,反應速率就越快條件/情況下，我同意/贊成 A 的想法。