Lego Mindstorms 對學童科學態度的影響

本節主要針對本研究施測的「科學態度量表」得分結果進行統計分析。學生 在 Lego Mindstorms 教學活動實施前後，各分別填寫「科學態度量表」，所得分數 越高，表示其科學態度越好。科學態度量表共分為五個分層面與三個領域，分別 為「彈性」、「客觀性」、「因果關係」、「好奇心」、「批判精神」、「科學認知」、「科 學情意」與「科學行為」。研究結果首先說明實驗組與控制組兩組組內之前後測得 分之描述統計與相依樣本 t 檢定分析，接著開始採共變數分析檢驗兩組組間在前後 測得分上的差異狀況，最後對所得分析結果加以討論。

一、兩組組內在「科學態度量表」之前後測分數差異性 t 考驗

研究者首先針對實驗組學生在「科學態度量表」總分與八個分量表之前後測 得分進行相依樣本 t 考驗，考驗結果如表 4-11 所示：

** p < .01 *** p < .001

由表 4-11分析得知，在實驗活動結束後，實驗組學生在量表總分之前、後差 異考驗結果達顯著（t = -4.14, p < .01），且實驗組後測平均得分（M = 182.52）比 前測得分（M = 177.05）高，亦即表示Lego Mindstorms主題探究實驗活動對實驗組 學生的科學態度有顯著提升的效果。在「科學態度量表」各分量表的表現情形中，

「彈性」（t = -3.90, p < .01）、「客觀性」（t = -3.02, p < .01）、「因果觀係」（t = -4.08, p < .01）分量表與「科學情意」（t = -4.32, p < .001）領域中之前後測得分差異考驗 結果皆達顯著效果，其餘分量表「好奇心」、「批判精神」、「科學認知」與「科 學行為」則否。

接著，研究者再對控制組學生在「科學態度量表」總分與八個分量表之前後 測得分進行相依樣本 t 考驗，考驗結果如表 4-12 所示：

表 4-11 實驗組「科學態度量表」前後測t檢定摘要表

前測 後測

項目 平均數 標準差 平均數 標準差 t p

層面 彈性 36.71 4.45 38.48 5.36 -3.90^** .001 客觀性 38.19 4.93 40.00 5.61 -3.02^** .007 因果關係 32.38 4.47 34.10 4.75 -4.08^** .001 好奇心 36.00 3.89 36.52 5.18 -0.95 .353 批判精神 33.76 5.50 33.43 5.37 -0.75 .461 領域 科學認知 61.52 6.10 62.48 6.41 -1.49 .151 科學情意 55.43 6.85 58.95 9.42 -4.32^*** .000 科學行為 60.10 7.76 61.10 8.60 -1.78 .090 科學態度總分 177.05 19.33 182.52 22.55 -4.14^** .001

由表 4-12 分析得知，在實驗活動結束後，控制組學生在科學態度量表各分量 之後測得分，除「客觀性」、「因果關係」、「批判精神」「 科學情意」有些許上升 外，其餘得分略低於前測，然經由 t 檢定結果分析發現，各分量表之 p 值均大於.05，

即總分與各分量表之前後測得分皆未達顯著差異，這表示經過一個學期後，未參 與實驗之控制組學生的科學態度並未有明顯的改變。

二、兩組組間在「科學態度量表」之差異性考驗

為了解實驗教學活動後，實驗組在「科學態度量表」總分與各分量表是否與 控制組有所差異。首先描述兩組前、後平均數及標準差的變化情形，茲將統計分 析結果與前、測後比較表列於表 4-13 與表 4-14。

表 4-12 控制組「科學態度量表」前後測t檢定摘要表

前測 後測

項目 平均數 標準差 平均數 標準差 t p 層面 彈性 35.33 5.93 35.29 7.04 0.08 .938

客觀性 36.00 6.58 36.14 7.24 -0.46 .651 因果關係 33.19 4.91 33.57 5.54 -1.11 .278 好奇心 33.71 5.49 32.95 5.56 1.73 .100 批判精神 30.43 6.38 30.67 5.78 -0.72 .479 領域 科學認知 58.10 6.79 57.52 7.78 0.86 .400 科學情意 52.19 10.24 53.00 12.02 -1.21 .242 科學行為 58.38 8.52 58.10 12.02 0.65 .526 科學態度總分 168.67 24.26 168.62 26.53 0.04 .969

表 4-14 不同組別在「科學態度量表」前後測差異比較摘要表

低於前測外，其他各分量表及總分上的後測得分均高於前測，亦卽實驗組於實驗 樣本單因子共變數分析（one-way ANCOVA），α 值設定為.05。依據共變數分析的 基本假定，在進行單因子共變數分析之前，必須先針對組內迴歸係數同質性加以

由表 4-15 分別對「科學態度量表」八個分量表與總分進行迴歸係數同質性檢 定，結果發現 F 值分別為 0.02、0.50、0.89、2.10、0.09、0.65、1.66、1.69、0.50，

其 p 值均大於.05，表示實驗處理與前測得分無交互作用存在，故可採用前測得分 做為共變數，進行共變數分析，並調整其後測之得分。

(一)兩組在「科學態度量表」總分之得分共變數分析

根據表 4-15 迴歸係數同質性假定，實驗處理與前測得分並無交互作用存在，

符合了共變數分析的基本假設，故進一步進行共變數分析。

表 4-17 不同組別在「科學態度量表」後測總分之調節平均數摘要表

組別 人數 平均數 標準差 調節平均數

實驗組 21 182.52 22.55 177.93

控制組 21 168.62 26.53 173.21

由上表 4-16 可發現，在排除前測的影響後，發現實驗組與控制組的後測效果 具有顯著差異（F = 7.45, p < .01），再由表 4-17 兩組「科學態度量表」經由共變數 排除前測影響之調節後測平均數發現，實驗組得分（M = 177.93）高於控制組得分

（M = 173.21），即表示在 Lego Mindstorms 教學活動後，在科學態度量表的整體表 現上，實驗組顯著優於控制組。

(二)兩組在「科學態度量表」中，彈性分量表得分之共變數分析

本分量表題目包含第 1 ~ 4 題、第 23 ~ 26 題與第 45 ~ 48 題等 12 題，目的是 要測量學生是否常有新奇的想法，並嘗試下新的結論，以不尋常的方法使用器材 或設計新實驗來做新的思量，而有對答案具懷疑並願意嘗試找出解答。根據表 4-15 迴歸係數同質性假定，實驗處理與前測得分並無交互作用存在，符合了共變數分 析的基本假設，故進一步進行共變數分析。

表 4-16 不同組別在「科學態度量表」總分之共變數分析

變異來源 型 III 平方和 自由度 平均平方和 F p 共變量（前測） 23059.71 1 23059.71 761.83^*** .000 組間（教學活動） 225.49 1 225.49 7.45^** .009

誤差 1180.48 39 30.27

** p < .01 *** p < .001

由表 4-18 分析之資料，在排除前測成績的影響後，發現實驗組與控制組的後 測效果具有顯著差異（F = 4.88, p < .05）。再由表 4-19 看到，兩組「科學態度量表」

彈性分量表得分經由共變數在排除前測影響後之調節後測平均數發現，實驗組後 測得分（M = 37.71）高於控制組（M = 36.05），也就是說 Lego Mindstorms 教學活 動後，在科學態度量表之彈性分量表中，實驗組顯著優於控制組。

(三)兩組在「科學態度量表」中，客觀性分量表得分之共變數分析

本分量表題目包括第 5 ~ 8 題、第 27 ~ 30 題與第 49 ~ 52 題等 12 題。目的為 測量學生是否有客觀性，即對一個問題能考慮正面與反面以及可能的解釋；能用 數據或圖表告訴別人；能開朗的接受及評估實驗結果或別人的意見與批評；並有 實事求是的表現，與承認每個人所知有限。根據表 4-15 迴歸係數同質性假定，實 驗處理與前測得分並無交互作用存在，符合了共變數分析的基本假設，故進一步 進行共變數分析。

表 4-18 不同組別在「科學態度」彈性分量表之共變數分析

變異來源 型 III 平方和 自由度 平均平方和 F p 共變量（前測） 1338.57 1 1338.57 228.01^*** .000 組間（教學活動） 28.64 1 28.64 4.88^* .033

誤差 228.96 39 5.87

* p < .05 *** p < .001

表 4-19 不同組別在「科學態度」彈性分量表之調節平均數摘要表

組別 人數 平均數 標準差 調節平均數

實驗組 21 38.48 5.36 37.71

控制組 21 35.29 7.04 36.05

表 4-20 不同組別在「科學態度」客觀性分量表之共變數分析

變異來源 型 III 平方和 自由度 平均平方和 F p 共變量（前測） 1490.16 1 1490.16 308.45^*** .000 組間（教學活動） 24.53 1 24.53 5.08^* .030

誤差 188.41 39 4.83

* p < .05 *** p < .001

由上表 4-20 可發現，在排除前測的影響後，發現實驗組與控制組的後測效果 具顯著差異（F = 5.08, p < .05），並經表 4-21，經由共變數排除前測影響後之調|

節平均數發現，實驗組後測得分（M = 38.85）較高於控制組（M = 37.29），意即 在 Lego Mindstorms 教學活動後，在科學態度量表之客觀性分量表中，實驗組顯著 優於控制組。

(四)兩組在「科學態度量表」中，因果關係分量表得分之共變數分析

本分量表包括第 9 ~ 12 題、第 31~ 34 題與第 53 ~ 56 題等 12 題，用意在於 測量學生能否將零星的科學知識統合為較完整的理論體系，並探詢之間的關係，

有探討成因及解釋結果之興趣，並用方法嘗試之，用各種資料的收集或詢問來闡 明因果關係。根據表 4-15 迴歸係數同質性假定，實驗處理與前測得分並無交互作 用存在，符合了共變數分析的基本假設，故進一步進行共變數分析。

由上表 4-22 可發現，在排除前測的影響後，發現實驗組與控制組的後測效果 具顯著差異（F = 6.17, p < .05），並經表 4-23 共變數排除前測影響後之調節平均數 可看出，實驗組後測得分為（M = 34.51）高於控制組（M = 33.15），意即在 Lego Mindstorms 教學活動後，實驗組與控制組在科學態度量表之因果關係分量表之得 分達顯著差異，且實驗組顯著優於控制組。

表 4-21 不同組別在「科學態度」客觀性分量表之調節平均數摘要表

組別 人數 平均數 標準差 調節平均數

實驗組 21 40.00 5.61 38.85

控制組 21 36.14 7.24 37.29

表 4-22 不同組別在「科學態度」因果關係分量表之共變數分析

變異來源 型 III 平方和 自由度 平均平方和 F p 共變量（前測） 942.79 1 942.79 300.98^*** .000 組間（教學活動） 19.32 1 19.32 6.17^* .017

誤差 122.16 39 3.13

* p < .05 *** p < .001

表 4-23 不同組別在「科學態度」因果關係分量表之調節平均數摘要表

組別 人數 平均數 標準差 調節平均數

實驗組 21 34.10 4.75 34.51

控制組 21 33.57 5.54 33.15

(五)兩組在「科學態度量表」中，好奇心分量表得分之共變數分析

本分量表題目包括第 13 ~ 16 題、第 35 ~ 38 題與第 57 ~ 60 題等 12 題，為測 量學生的好奇心，看看學生對新的觀念不馬上拒絕，並仔細考究其可行性，對各 種實驗結果感到興趣，並願意去探詢，常用不同的感官來探索周圍世界，是否會 常常發問。根據表 4-15 迴歸係數同質性假定，實驗處理與前測得分並無交互作用 存在，符合了共變數分析的基本假設，故進一步進行共變數分析。

由上表 4-24 可發現，在排除前測的影響後，發現實驗組與控制組的後測效果 並無顯著的差異（F = 2.81, p > .05），意即在 Lego Mindstorms 教學活動後，在科學 態度量表之好奇心分量表中，實驗組與控制組之得分未達顯著差異。

(六)兩組在「科學態度量表」中，批判精神分量表得分之共變數分析

包括第 17 ~ 20 題、第 39 ~ 42 題與第 61 ~ 64 題等 12 題。主要在測得學生有 沒有『大膽假設，小心求証』的習慣。看看學生是否能根據資料下結論？是否能 區辨假說與解釋。能不能對同學所下的結論有矛盾的地方或有疑惑的地方提出批 判而具備批判的的精神。根據表 4-15 迴歸係數同質性假定，實驗處理與前測得分 並無交互作用存在，符合了共變數分析的基本假設，故進一步進行共變數分析。

表 4-25 不同組別在「科學態度」批判精神分量表之共變數分析

變異來源 型 III 平方和 自由度 平均平方和 F p 共變量（前測） 1133.36 1 1133.36 393.08^*** .000 組間（教學活動） 0.46 1 0.46 0.16 .693

誤差 112.45 39 2.88

*** p < .001

由上表 4-25 可發現，在排除前測的影響後，發現實驗組與控制組的後測效果 並無顯著差異（F = 0.16, p > .05），意即在 Lego Mindstorms 教學活動後，在科學態

表 4-24 不同組別在「科學態度」好奇心分量表之共變數分析

表 4-24 不同組別在「科學態度」好奇心分量表之共變數分析