應用合作學習STAD模式以提升國中生在科技實作活動中的合作問題解決能力之研究

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(1)國立臺灣師範大學科技應用與人力資源發展學系 碩士論文. 應用合作學習 STAD 模式以提升國中生在 科技實作活動中的合作問題解決能力之研究. 研 究 生:黃文毅 指導教授:林坤誼. 中 華 民 國 一 ○ 八 年 六 月.

(2) 謝. 誌. 猶記得自己是學生身分時已是十年前的事情,憶起過去成長的過 程中,身旁的家人與師長們時時提醒著自己,好好用功讀書,將來才 會有美好的生活。然而退伍後因美妙的緣分結識髮妻後,先成家後立 業,從事的第一份正職工作,是擔任鋁合金壓鑄工廠的平面與立體繪 圖工程師,與大學經濟系四年所學大相逕庭,當就業快滿三年時,才 開始思索自己未來是否要一直過著早上八點上班,晚上八點半下班且 隔週休的日子。那時想轉換跑道考公職,卻發現想進到公職體系,得 必須很懂得考試的技巧。幸虧在因緣際會之下,憑藉著自己曾經擔任 過繪圖工程師的背景下,進到學校後才發現自己想全心投入的職涯生 活為何,也因此萌起想要回學校充實自己專業的念頭,然而第一年考 研究所時是備取第一名,但幸好在第二年時能正取考上,接著在這短 短的三年內,一邊進行研究所課程,一邊將大學專門與教育學程課程 修畢,以滿足所有的畢業條件,同時也一邊兼課,不但可隨時將所學 得以實際應用,還能將課程更加地多元與精緻化。 也因有這段奇妙且充實之旅,故想在即將邁入下個階段的此時, 藉由此篇感謝以下許多一路上曾經教導、啟發與支持自己,甚至一同 奮鬥的各位師長、親朋好友與夥伴們。 致在過去士林國中小、中正高中與真理大學的師長們,感謝你們 用心的教導,當我在青春期做出許多荒誕輕狂之事,依然諄諄教誨盼 望我能走上正途,讓我學會反思自己、做出適合選擇與尊重每個人。 致親愛的家人─汶汶、品諺、詩喆與爸媽們,因你們的出現、陪 伴與支持,讓我可專心投入於專業的充實與培養,並能在日常生活中 思考與實踐教育的意義及方法,同時也創造彼此許多精彩且珍貴的回 憶。在未來的日子中,必當以身作則,讓品諺與詩喆成為傑出的人。 i.

(3) 致系上用心教學與引導的老師們─游光昭教授、林坤誼教授、簡 佑宏教授、張玉山主任、黃能堂教授、許庭嘉教授、丁玉良教授、林 弘昌副教授、陳怡靜副教授、張敬珣副教授、謝慧賢助理教授、曾繁 勛助理教授、林湧順主任、陳和寬主任、陳怡翔老師、高靖岳老師、 顏椀君老師、張銘傑老師、汪殿杰老師、李啟龍博士與黃進和博士, 因您的指導與啟發,讓我能沉浸於學習與學術的薰陶之中,對於生活 科技本科的專業與研究上能與時俱進。最特別感謝林坤誼教授,您無 私的指導與付出,可謂科技教育界之典範,更立定我想早日投入教學 現場的志向,為科技教育培育更多的人才。 致在研究所這期間的夥伴們─啟鋐、方瑜、雅茹、芳瑜、淇羚、 姿儀、政嘉、育安、庭任、紹川學長及眾多曾一起修課或歷經甘苦的 同學、學長姐與學弟妹們,因有各位一同奮戰,使得這段教師養成之 漫漫長路不再孤單且遙遠,盼大家都能實現自己未來的夢想生活。 致學思達團隊夥伴─張輝誠老師、李崇建老師、吳汶汶老師、徐 曉薇老師、劉繼文老師、鄭博仁老師、李明融老師、孫菊君老師、黎 曉鵑老師、胡中中教官、林姿君老師與眾多核心講師們,感謝有你們 無限的熱情與無私地分享教學經驗,讓我在現場教學時能以終為始, 並有更多可使用的教學內容、方法與策略,希望可在有限的課堂時間 內,培養孩子們具備「自學」、 「思考」與「表達」的未來關鍵能力。 最後致一路跌跌撞撞卻不放棄的自己,感謝有你的堅持與轉換跑 道的勇氣,才能有今天不一樣的生活。也感謝曾經在生命與我交會的 所有人,因為有你們才會有今日的我,期盼自己未來能更加地茁壯, 並成為帶給他人正向力量與幫助的人。 黃文毅 謹誌于國立臺灣師範大學 中華民國一百零八年六月十九日. ii.

(4) 應用合作學習 STAD 模式以提升國中生在 科技實作活動中的合作問題解決能力之研究 研 究 生:黃文毅 指導教授:林坤誼. 中文摘要 本研究為探究使用合作學習 STAD 模式教學法,對培養國中生在 科技實作活動中的合作問題解決能力之效益為何。為達研究目的,研 究方法採準實驗法,以臺北市立某國中八年級生為對象,實驗組有 85 人,對照組有 88 人,共 173 人。研究工具主要依「合作解決問題能力 問卷」前後測的結果,進行單因子共變數(ANCOVA)分析,以「學 生學習歷程檔案」及「學習風格量表」的資料為輔助本研究的驗證。 研究結果顯示本研究之 STAD 模式教學,對於國中生在建立相互理解 的面向有助益。. 關鍵詞:合作學習 STAD 模式教學法、科技實作活動、合作問題解決 能力。. iii.

(5) A Study of Developing Junior High School Students' Cooperative Problem Solving Skills by Utilizing the STAD Cooperative Learning Model in Technological Hands-on Activity Author: Wen-I Huang Adviser: Kuen-Yi Lin. ABSTRACT The purpose of this study is to explore the effect of utilizing the STAD cooperative learning model to develop junior high school students’ cooperative problem solving skills in a technological hands-on activity. Quasi-experimental methods were adopted to study the second-year students of a municipal junior high school in Taipei. There were 85 students in the experimental group and 88 students in the control group; the total sample size was 173 students. In this study, an analysis covariance (ANCOVA) was used to primarily analyze quantitative data from the “Cooperative Problem Solving Ability Questionnaire.” Data from “Student Portfolio Files” and the “Index of Learning Styles Questionnaire” were used to support the validation of the study. The results show that the STAD cooperative learning model is helpful for junior high school students in establishing and maintaining shared understanding. Keywords: STAD cooperative learning model, technological hands-on activity, cooperative problem solving skills.. v.

(6) 目 謝. 錄. 誌 .............................................................................................................. i. 中文摘要 ............................................................................................................ iii ABSTRACT ........................................................................................................ v 目. 錄 ........................................................................................................... vii. 表. 次 ............................................................................................................ ix. 圖. 次 ............................................................................................................. x. 第一章. 緒論 .................................................................................................... 1. 第一節 研究背景與動機 ......................................................................... 1 第二節. 研究目的與待答問題 ................................................................ 5. 第三節. 研究範圍與限制......................................................................... 7. 第四節. 重要名詞釋義............................................................................. 9. 第二章. 文獻探討 .......................................................................................... 13. 第一節 國中生在科技實作活動中的團隊合作現況........................... 13 第二節 合作學習 STAD 模式的相關研究現況 .................................. 17 第三節 合作學習 STAD 模式與科技實作活動之結合 ...................... 20 第三章. 研究方法 .......................................................................................... 25. 第一節. 研究架構................................................................................... 25. 第二節. 實驗設計................................................................................... 29. 第三節. 研究對象................................................................................... 32. 第四節. 研究工具................................................................................... 33. 第五節. 資料處理與分析....................................................................... 40. 第四章. 研究結果與討論 .............................................................................. 43. 第一節. STAD 模式教學對國中生合作問題解決能力之效益 ........... 43. 第二節. 不同背景國中生於 STAD 模式教學中之表現分析 .............. 59 vii.

(7) 第五章. 研究結論與建議 .............................................................................. 67. 第一節. 研究結論................................................................................... 67. 第二節. 建議........................................................................................... 76. 參考文獻 ........................................................................................................... 81 一、中文部分 ........................................................................................... 81 二、英文部分 ........................................................................................... 85 附. 錄 ........................................................................................................... 87 附錄一 氣球車設計與製作課程教案 ................................................... 89 附錄二 國中生合作解決問題能力問卷 ............................................... 93 附錄三 學生學習歷程檔案 ─ 氣球車設計與製作學習單............... 95. viii.

(8) 表. 次. 表 3-1 靜態團體前後測準實驗設計表 .............................29 表 3-2 自編課程教學模式.......................................34 表 3-3 合作學習 STAD 模式中小組角色一覽表.....................36 表 4-1 合作問題解決能力問卷描述性統計表 .......................46 表 4-2 合作問題解決能力前測之迴歸係數同質性分析摘要表 .........47 表 4-3 合作問題解決能力共變數分析摘要表 .......................48 表 4-4 不同性別在組內自、互評分之獨立樣本 t 檢定摘要表 .........59 表 4-5 不同性別的自、互評分排序之獨立樣本 t 檢定摘要表 .........60 表 4-6 表現最優及最差的學習風格組成表 .........................62. ix.

(9) 圖. 次. 圖 3-1 研究架構圖 ............................................25 圖 4-1 全體繳交回應比例圖 ....................................63 圖 4-2 實驗組繳交回應比例圖 ..................................64 圖 4-3 對照組繳交回應比例圖 ..................................64. x.

(10) 第一章. 緒論. 本章共四節,各節架構如下:第一節為研究的背景與動機,以作 為本研究的主題說明;第二節為訂定研究目的與待答問題,以具體聚 焦本研究的目標;第三節界定研究的範圍與限制,包括研究之變項、 對象、設計及方法;第四節定義重要的名詞,進而呈現研究主題的意 涵。. 第一節. 研究背景與動機. 本節主要以科技與科技教育的重要性,凸顯生活科技科在近年已 逐漸被重視的研究背景,並說明合作問題解決能力的重要性,與為何 使用 STAD 模式教學法的研究動機,茲說明如下: 一、. 科技與科技教育的重要性. 從石器時代到現在的科技時代,人類不斷地利用各種生活方法, 就是為了適應環境且生存下來,而當科技有重大發展時,人類的生活 習性也跟著有了明顯的改變。科技不但滿足人類的需求,使得生活相 較以前穩定,更促使人類文明的發展。「科技」一詞隨著人類發展, 有著許多不同的詮釋,Hacker 和 Barden(1987)指出科技是人類生存 的一種策略,人們為了能適應當時的環境,利用身邊的工具、資源及 程序來解決所遭遇的問題,或擴展他們的能力,故科技可說是造成社. 1.

(11) 會變遷的主要動力。美國國際科技教育學會(International Technology Education Association,簡稱 ITEA)的科技定義,是為了滿足人們的欲 望和需要,對自然環境進行的革新、改變或改造(ITEA,2000)。朱 耀明(2004)也說科技具有目的特性,內容不斷更新與多樣性,因而 具有創新的具體表現與資源整合的過程。由此可見,科技是因應人類 的需求而被創造出來,以改善人類生活,甚至造成社會的變遷。 故科技在人類的發展史中,扮演著非常重要角色,就端看人們如 何運用、管理、評估和理解科技的能力(ITEA,2006),若要使大多 數人能具備科技相關的能力,就得從科技教育著手。De Vries et. al (2016)指出科技教育的範圍,涵蓋了人類透過技術操縱的材料和工 具,來塑造和改變物理世界以滿足需求的能力。因此科技教育應著重 於如何引導學生有系統的學習應用科技知識與技能,以培養其思維能 力及累積相關經驗,未來才能更有效地運用自然資源以滿足人類的需 求。游光昭、林坤誼與周家卉(2016)的研究指出,目前許多先進國 家都將科技教育納為中小學階段重要的學習領域或必修學科。至今十 二年國教課綱即將上路,在此新課綱的規劃中,更將獨立開設科技領 域及訂定科技領域課綱,希望學生能在中等學校的階段時學習科技教 育,以具備科技相關的基礎能力,方能使未來科技人才更具有競爭力 (教育部,2015),由以上可知生活科技科在近年已逐漸被重視。. 2.

(12) 二、. 合作問題解決能力的重要性與 STAD 模式教學法. 然而目前社會的環境,受到全球化、科技化及資訊多元化等眾多 因素,造成社會的急遽變遷,同時也讓教師教學與學生學習面臨前所 未有的挑戰。要如何能在這充滿變數的時代,透過教育培養出未來具 備競爭力的人才,在國外已有如 21 世紀學習聯盟(Partner-ship for 21st Century Learning)與經濟合作暨發展組織(Organization for Economic Co-Operation and Development, 簡稱 OECD)等國際相關的組織,皆投 入大量研究,以界定出國民應該具備哪些核心的素養,才能面對未來 快速變遷的時代。經過比較教育部(2014)十二年國教課綱的總綱, 與以上國際相關組織所界定出國民應該具備的核心素養,不難發現團 隊合作能力都列在各界定的核心素養中,可見未來已不是單打獨鬥的 時代,而是如何運用團隊的力量達成目標。 在教育部(2014)十二年國教課綱的總綱中,更是以「自發」、 「互動」及「共好」為理念,希望未來的新課綱實施後,可透過學校 的教育,以培育每位學生擁有終身學習的能力,且將其所學運用於生 活之中,並與他人、社會及環境能有良好的互動,以達互惠共好的境 界。而在教育部(2018)十二年國教科技領域的課程綱要中,生活科 技的課程,除了各個年級都有相對應的主題得傳授外,另外更得要讓 學生具備設計製作與解決問題的能力。而若將總綱與科技領域課綱的. 3.

(13) 理念相互結合後,其概念不就正是 OECD(2013)所提出的合作問題解 決能力相符嗎? 然而要如何透過科技教育以培養學生的合作問題解決能力?在生 活科技的課程中,可使用符合杜威(Dewey,2013)所提出的「做中 學」的科技實作活動,還得再加上適合的教學法,才能更有效地培養 學生的合作問題解決能力。依吳清山(2015)書中所提出各式的教學 法中,最適合的教學法是合作學習法,然合作學習的模式有許多種, 依據學者指出,合作學習 STAD 模式為最容易實施的一種方法(黃政 傑、林佩璇,1996),因此模式的實施方法較接近傳統講述教學法, 教師先進行全班授課後,再將學生依照授課表現後進行異質性分組, 以相互學習的方式進而精熟單元教材。而温瑞珠(2013)也透過其研 究印證,施行合作學習教學法的初期,合作學習 STAD 模式為較適當 的模式,待師生較熟悉合作學習的模式後,再活用其他合作學習模式 進行教學。 故身處在科技時代及教授科技教育的教師們,若能在科技教育的 實作活動中,使用合作學習最基本的 STAD 模式教學法,讓莘莘學子 能具備合作問題解決的能力,並有效地習得基礎的科技教育,以面對 未來未知的環境,為本研究主要的動機,同時也希望此研究,可作為 教師及科技教育人員未來的教學或研究之參考。. 4.

(14) 第二節. 研究目的與待答問題. 本節為實現使莘莘學子都能透過科技教育的實作活動,而擁有合 作問題解決能力,並有效地習得基礎的科技教育,以面對未來未知的 環境之理念,而訂定研究目的與待答問題如下: 一、. 研究目的. (一)探究國中生在科技實作活動的團隊合作能力之現況。 (二)探究合作學習 STAD 模式對培養國中生在科技實作活動中的 合作問題解決能力之效益。 (三)分析不同背景國中生在合作學習 STAD 模式的科技實作活動 中之合作問題解決能力表現差異。 二、. 依照前述之研究目的,本研究待答問題如下:. (一)國中生在科技實作活動中的團隊合作能力之現況為何? 1.1 國中生在科技實作活動中的團隊合作能力之表現為何? 1.2 國中生在科技實作活動中的團隊合作能力之問題為何? (二)應用合作學習 STAD 模式之科技實作活動對培養國中生合作 問題解決能力之效益為何? 2.1 應用合作學習 STAD 模式之科技實作活動對培養國中生 合作問題解決能力之建立相互理解面向的效益為何?. 5.

(15) 2.2 應用合作學習 STAD 模式之科技實作活動對培養國中生 合作問題解決能力之採取適當行動解決問題面向的效益 為何? 2.3 應用合作學習 STAD 模式之科技實作活動對培養國中生 合作問題解決能力之維持團隊互動面向的效益為何? (三)不同背景國中生在合作學習 STAD 模式的科技實作活動中合 作問題解決能力表現是否有差異? 3.1 分析不同性別的國中生,在合作學習 STAD 模式的科技 實作活動中合作問題解決能力表現為何? 3.2 分析不同學習風格的國中生,在合作學習 STAD 模式的 科技實作活動中合作問題解決能力表現為何?. 6.

(16) 第三節. 研究範圍與限制. 本研究的研究變項,主要為依變項與自變項二項。依變項為國中 生在科技實作活動中的合作問題解決能力,包括三個面向:團隊中建 立相互理解、團隊採取適當行動解決問題及維持團隊互動,以「合作 問題解決能力問卷」為主,並以「學生學習歷程檔案」與「學習風格 量表」為輔來進行研究分析。自變項為教學方法,實驗組採用「合作 學習 STAD 模式」,控制組則使用「傳統講述教學法」與「自由分組 法」。依照以上的研究變項,藉以了解應用合作學習 STAD 模式之科 技實作活動,對培養國中生合作問題解決能力之效益為何。 在本研究設計與實施上盡可能達到嚴謹與完善,但仍有研究上的 限制,以下分別依研究對象、設計與方法做簡要說明,並提出如何儘 量控制的方法: 一、. 研究對象. 本研究將以臺北市立某國中八年級生為對象,同時為研究者目前 所帶領的任教班,然因人力與時間有限,使得樣本數與地域上有所限 制且以便利取樣,故研究結論無法代表全國所有國民中學學生,研究 結果推論性有所限制。然未來教師及科技教育人員進行相同或類似科 技實作活動時,可參考研究的結論與建議進行教學調整,俾能更有效 地建立學生合作問題解決能力。. 7.

(17) 二、. 研究設計. 本研究因受限於學校的教學環境,故採取準實驗研究之設計,教 學單位為班級。除了主要研究的變因外,並不考慮其他如同儕關係、 學習氣氛或師生關係等變因。同時在進行教學實驗時,在相同時間與 環境中會儘量保持平常心進行教學,與避免月暈效應、比馬龍效應、 霍桑效應及強亨利效應等影響研究結論之因素,而以上未考慮到的部 分,未來可作為研究變項之一。 三、. 研究方法. 本研究為 8 週的準實驗研究法,在這段期間內,會有部分同學因 故請假,無法全程參與並觀察記錄全過程,此為限制一,其因應措施 為在教學實驗時,盡可能希望學生都能全程出席,若缺席次數過多而 對研究結果有所影響,不排除捨棄該組之資料。研究者在過程中盡可 能排除會影響結果之因素,惟施測及過程中仍會有不可預期之因素發 生,此為本研究之限制二,其因應措施為倘若有不可預期之因素發生 時,得盡可能將影響因素降至最低,最非不得已的情況為捨棄該組之 資料。. 8.

(18) 第四節. 重要名詞釋義. 本節將本研究所涉及的重要名詞,包括「科技實作活動」、「合 作學習 STAD 模式」、「傳統講述教學法」、「自由分組法」、「合 作問題解決能力」、「建立相互理解」、「採取適當行動解決問題」 與「維持團隊互動」共 8 個定義,依序說明如下: 一、. 科技實作活動. 依據學者(游光昭、林坤誼、洪國峰,2010)指出,科技實作活 動是在生活科技課程中,學生將習得的科技知識概念,透過設計製作 而產出科技作品的活動過程。 本研究中的科技實作活動,乃是各班分成六小組,各自成立六家 科技公司並運用合作問題解決的模式,製作與調整三台不同的材料所 組成,且可達成活動目標的氣球車。 二、. 合作學習 STAD 模式. 依據 Slavin(1978)所提出的合作學習 STAD 模式(Student Teams-Achievement Divisions),又可稱為學生小組成就區分法,此模 式為依學生各自不同的能力,安排學生形成四至五人的異質性小組, 教師先對全班共同授課,在授課後小組成員以共同互助的方式學習。 本研究中的合作學習 STAD 模式,惟因生活科技科是以問題解決 為導向及實作為主的課程,故以此模式為基礎,調整適合生活科技課. 9.

(19) 的實施模式,將在第二章第三節的合作學習 STAD 模式與科技實作活 動之結合會進一步詳細地說明。 三、. 傳統講述教學法. 依據王淑慧與林子堯(2008)及呂建億與林坤誼(2014)的研究 指出,傳統講述教學法在生活科技的教學中,為教師單向的講解與示 範,讓學生在操作中遇到困難時再尋求協助之教學法。 本研究中的傳統講述教學法,則是直接由教師說明當節課的學習 重點與活動目標,讓學生依照教師的指令進行當節課的活動。 四、. 自由分組法. 本研究中的自由分組法,為教師不考慮學生的能力高低,由學生 自行決定小組的組成人員,但教師仍將會控制組內的性別比例。 五、. 合作解決問題能力. 依據 OECD(2013)所提出合作解決問題的能力為定義,指一個 人在團隊合作過程中,由兩個以上的參與者,通過彼此為達成解決方 案所需的理解和努力,並彙集他們的知識、技能和努力來達成解决問 題的能力。 本研究的合作解決問題能力,乃是各班分成六小組,並各自成立 六家科技公司,要能製作與調整三台不同材料所組成,並可達成活動 目標的氣球車中所需之能力。其能力依據 OECD(2013)所提出合作. 10.

(20) 解決問題能力定義中的建立相互理解、採取適當行動解決問題及維持 團隊互動三大面向進行研究設計與分析。以學生在「合作解決問題能 力問卷」(請見附錄二)所填答全部題目的答案表現為主,得分平均 數在 1-3 分,表示此能力不佳;得分平均數在 4-6 分,表示此能力佳。 六、. 建立相互理解. 依據 OECD(2013)的定義為學生在過程的一開始對於問題的相 互瞭解,必須有能力識別參與者彼此的知識,在合作過程中能識別其 他參與者的觀點,並建立對問題狀態和活動的共識。 本研究的建立相互理解是指在製作氣球車活動中,能彼此確認對 於目標與問題的認知與共識。以學生在「合作解決問題能力問卷」 (請見附錄二)所填答第 1 至 4 題的答案表現為主,得分平均數在 1-3 分,表示此能力不佳;得分平均數在 4-6 分,表示此能力佳。 七、. 採取適當行動解決問題. 依據 OECD(2013)的定義為學生必須能識別解决問題所需的活 動類型,並遵循適當的步驟來實現解決方案。這些包括理解問題的限 制、為解決方案創建團隊目標以及對任務採取行動及監控和問題目標 相關的結果。 本研究的採取適當行動解決問題,係指能明確認知問題解決的步 驟,並能依據活動目標確認問題,先提出初步構想,透過資料蒐集與. 11.

(21) 分析以構思多種解決問題的方案,從中選擇出最佳的方案,接著進行 開發設計工作,最後依據活動目標進行測試、評鑑與改進。以學生在 「合作解決問題能力問卷」(請見附錄二)所填答第 5 至 8 題的答案 表現為主,得分平均數在 1-3 分,表示此能力不佳;得分平均數在 4-6 分,表示此能力佳。 八、. 維持團隊互動. 依據 OECD(2013)的定義為學生必須能理解他們自己的角色和 其他參與者的角色,依照每人的專長且遵循他們的角色參與規則,同 時監控團隊組織,當遇到溝通障礙及問題時得需進行改變。 本研究的維持團隊互動,乃指在長達 8 週的科技實作活動中,每 位學生能知道在各個階段自己所該扮演之角色,並在遇到溝通障礙及 問題時能進行改變。以學生在「合作解決問題能力問卷」(請見附錄 二)所填答第 9 至 12 題的答案表現為主,得分平均數在 1-3 分,表示 此能力不佳;得分平均數在 4-6 分,表示此能力佳。. 12.

(22) 第二章. 文獻探討. 本章先針對國中生在科技實作活動中的合作解決問題能力之現況 進行探討,然而在我國科技教育中的實作活動,課程的設計與進行, 大多以問題解決、團隊合作、6E 或 STEM 為主,目前尚未有關於合作 解決問題能力與科技實作活動之研究,故第一節先探討國中生在科技 實作活動中的團隊合作能力之現況,以了解國中生在科技實作活動中 的團隊合作能力之表現及問題,第二節再整理與分析合作學習 STAD 模式的相關研究現況,以評估合作學習 STAD 模式是否能適合用於生 活科技課程中,第三節再將合作學習 STAD 模式與科技實作活動進行 結合與調整,以作為本研究之研究設計。. 第一節. 國中生在科技實作活動中的團隊合作現況. 此節主要藉由文獻探討,以了解國中生在科技實作活動中的團隊 合作能力之表現及問題為何,其分述如下: 一、. 國中生在科技實作活動中的團隊合作能力之表現. 學生上課及分組時的表現,可由簡志雄(2000)在研究中了解學 生與同儕之間在問題解決中的互動情形時,發現小組互動情形較少, 而無合作學習的功效。而劉桂秀(2003)在國中生活科技課程中也觀 察到採用異質性的分組方式,學生合作情形不佳。直到近年據藍宇君. 13.

(23) (2016)的觀察,讓學生分小組共同完成一項作業,學生常反應在分 組進行活動的過程中,有大家分工卻不合作、分工不均或評分不公等 現象,使得有些學生能者多勞或是帶頭做得多。同時研究者在生活科 技教學現場已服務一段時間,也的確觀察到每當課堂活動需要小組討 論或合作產出作品時,小組內的成員並非每位都能投入於小組活動之 中,甚至幾乎只由一兩位主要在完成小組任務,印證了文獻中所顯示 的狀況。故若無適當的分組合作學習機制,或只有分組但教師並未教 導合作技巧,教師在教室的角色永遠都在幫學生解決問題,同時為了 解決學生問題,而不得不忽略其他學生,造成有些學生等待或趁機聊 天與搗蛋,不但使得教學品質不好,也使教師耗盡心力與體力於教學 之中。 二、. 國中生在科技實作活動中的團隊合作能力之問題. 若仔細探究原因,大致可分以下兩個原因: (一) 國中生對於生活科技科的學習心態 黃志燻與余鑑(2007)指出學生因長期的升學壓力,缺乏對 於溝通與人際互動的能力。而劉國兆(2013)提出受訪學生對於 學校課程的認知及解釋,幾乎只關注在「基測」的入學制度,學 生只關心「基測考什麼」,只在乎「這些知識對於考試有沒有幫 助」。故在國高中生活科技課的教學現場,受到升學主義的影響. 14.

(24) 之下,像是生活科技、音樂或美術等藝能科,明明是培育與陶冶 未來生活能力的重要課程,但往往讓學生視為在學校生活中的休 閒娛樂課程。研究者在一開始教學現場教學時,也遭遇到相同的 問題,在與學生了解為何無法投入生活科技課程中時,往往得到 「反正會考又不考,老師你別太認真上課,讓我們喘口氣好嗎」 等回應,更遑論在科技實作活動中的團體作業表現,通常只有對 生活科技科有興趣或責任心較強的學生願意投入於其中。 (二) 國中生活科技教師的教學方法及學生的學習樣態 王淑慧與林子堯(2008)及呂建億與林坤誼(2014)皆針對 生活科技教師提出建議,教師應善用強調動手實作及合作學習等 教學表徵,並以學生為中心落實師生互動的教學。顯示出在生活 科技課堂中,仍多屬以講授、示範等單向式的教學,較少有分組 討論及互動之教學,若有互動也僅止於學生在操作時,遇到問題 向老師或同學請益。藍宇君(2016)也觀察到在學校的教學中, 教師常常礙於趕進度,使學生追著進度跑,也使學生習慣了單打 獨鬥的學習樣態。若再仔細思考我們過往的學習歷程,不難發現 我們也是在這樣的學習環境中所成長,即便課堂有分組活動,也 是成員在小組中自行謀合,對於團隊相關合作的技巧,鮮少有老 師會進行指導。. 15.

(25) 爰此,黃順良(2002)提出教師可從改善自己的教學方法開始做 起,讓學生能學習如何適應未來社會運作才是最重要的。同時 Slavin (1985)指出合作學習是教師可將不同種族、性別或能力的學生,分 配在小組中共同學習,同時可突破學科與年齡的限制。然而生活科技 科主要是問題解決為導向的實作課程,故依據林坤誼、游光昭與洪國 峰(2011)指出國中生在生活科技科中,得需加強學生概念性與程序 性知識的學習,以提升學生的思考和實作能力。 根據以上的探討,若教師能妥善善用上課時間,使用合作學習的 教學策略,教導學生合作解決問題之技巧,讓學生們能依據活動目標 確認問題,並能彼此確認對於目標與問題的認知與共識,再提出初步 構想,透過資料蒐集與分析以構思多種解決問題的方案,從中選擇出 最佳的方案,接著進行開發設計工作,最後再依活動目標進行測試、 評鑑與改進。在整個過程中,每位學生能知道在各個階段自己所該扮 演之角色,並能在遇到溝通障礙及問題時能進行改變。另外善用合作 學習之特點,讓學生皆能有效的強化其概念性與程序性知識,最後透 過團體作業、任務及科技實作活動,使學生能共同完成小組的任務及 目標,以提升小組團隊合作解決問題能力,並有效地習得基礎的科技 教育,讓莘莘學子都能面對未來日新月異的科技時代。. 16.

(26) 第二節. 合作學習 STAD 模式的相關研究現況. 合作學習的主張其實自古以來就一直存在著,在東方,至聖先師 孔子曾說:「三人行,必有我師焉。」另外也有俗諺云:「三個臭皮 匠,勝過一個諸葛亮。」在西方,坤體良(Quintillion)主張學生彼此 可從相互教學中獲益,康門紐斯(J. A. Comenius)認為學生藉由教別 人與被別人所教可得到好處。然隨著行為學習理論、認知發展理論、 社會互賴論及接觸理論等眾多教育理論的蓬勃發展,使合作學習的樣 貌及作法逐漸明朗與完善。爰此,教育部國民及學前教育署也於 101 學年度起,便委託張新仁、王金國、田耐青、汪履維、林美惠與黃永 和(2013)等學者推動分組合作學習的實施計畫,辦理許多與分組合 作學習相關的演講與工作坊,使合作學習教學法讓現場更多的教師得 以了解進而應用,也促使更多學者及碩博研究生對於合作學習教學法 的研究。 雖然在歷年研究中都充分顯示出合作學習在各個領域中實行,皆 對學生的學習動機、態度及成就等面向有正向的幫助,但並無研究合 作解決問題能力之面向。本節則聚焦探討國中階段合作學習的課程, 以確認研究合作解決問題能力之面向的可行性,其說明如下: 邱麗娟(2010)提出實施合作學習可改善國中學生的社會技巧。 林怡萱(2015)的研究變項主要以學生小組成就區分法(STAD),但. 17.

(27) 部分教學活動則輔以小組遊戲競賽法(TGT)和共同學習法(LT), 發現合作學習能發展學生的社會合作技能,並促進同儕與師生關係。 而鄭秀珍(2010)用學生小組成就區分法的教學模式實施合作學習, 可正面提升學生的同儕互動表現。茲就合作學習成效而言,在丁翠鈺 (2015)、陳美儀(2016)與任能英(2016)等人的研究中,國中生 合作技巧與同儕互動的面向,有正面提升作用並達統計考驗上的顯著 差異。而陳淑娟(2016)指出學生能藉由同儕互動增加合作的意向。 張世昌(2012)的研究結果指出在合作與競爭之層面,學生喜愛組內 合作大於個別競爭,為求團隊榮譽可存異求同。翁淑媛(2017)的研 究顯示多數學生喜歡合作學習法,且團體歷程互動佳。以上的研究皆 顯示,透過合作學習 STAD 教學法或合作教學法的實施,讓學生在老 師的安排下,能有與他人合作與同儕互動的機會,同時增加學生的合 作意向;在老師的引導下,學生在過程中能學會如何在學科中與他人 合作的技巧。當學生能在團體歷程互動佳且喜歡合作學習法,便可增 進合作學習的推動與效果。 近年雖然並沒有專門使用合作學習 STAD 教學法在生活科技科相 關的研究中,但陳奕維(2009)指出在生活科技的實作活動中進行團 體分組教學,學生是能進行團隊活動和分工合作,並提出若教師能妥 善規劃實習之組別,會有利教學活動進行的流暢度。吳心昀(2015). 18.

(28) 則提出在生活科技課程的學習活動中使用合作學習教學策略,能提升 學生在生活科技課程的合作態度。藍宇君(2016)的研究顯示,以合 作學習方法及團體作業之教學模式運用於生活科技的課程中,學生的 學習成效與分組參與情形良好,對於學習的感受呈正向變化。代表合 作學習 STAD 教學法應亦能適用於生活科技課程,因合作學習 STAD 教學法頗重視異質性分組,教師若能先妥善規劃學生的組別,並讓學 生能在生活科技實作活動中透過團體分組教學,學習並完成團隊的活 動及分工合作,使學生在過程中合作態度有所提升,並對於學習感受 呈正向變化,進而培養小組合作解決問題能力。 綜合以上之研究可知,若在生活科技科透過合作學習 STAD 教學 法的實施,讓學生能有與他人合作與同儕互動的機會,同時增加彼此 的合作意向,在過程中學會如何在學科中與他人合作的技巧,透過良 好的團體歷程互動,能使團體效能達到良好的狀態,故可預計使用合 作學習 STAD 模式進行提升合作解決問題能力之研究應該是可行的。. 19.

(29) 第三節. 合作學習 STAD 模式與科技實作活動之結合. 本節將先說明合作學習 STAD 模式為何,再依照生活科技的課程 特性及建議相互作結合,以作為教學實驗設計之基礎。 依據黃政傑與林佩璇(1996)提出合作學習 STAD 模式的五個步 驟分別如下: 1.. 教師介紹學習的內容,先進行全班授課。. 2.. 教師可依照學生的能力或性別等特質,將學生作異質分組,以相 互學習的方式進而精熟這節課的單元教材。. 3.. 教師藉由學生的個別測驗來了解學習成果。. 4.. 教師依學生過去的成績紀錄為基本分數,其進步分數則是作為每 人爭取的小組積分。. 5.. 教師可利用班級公布欄或其他社會認可的方式,依各組練習中的 表現,表揚表現優異的小組或學生。 由於生活科技科是以問題解決為導向及實作為主的課程,很難單. 單藉由紙筆測驗,就可知學生問題解決及實作能力的高低。同時根據 丁翠鈺(2015)的教學實驗設計,是以學生小組成就區分法(STAD) 為基礎,再調整其教學流程。徐曉薇(2014)則先將全班異質分組, 並在學生繳交作業、考卷訂正、口語念讀、上課問答及小組計秒背誦 課文的各項活動中,進行小組競賽。故本研究則依據生活科技科的本. 20.

(30) 質與教學的需求,以合作學習 STAD 模式為基礎,結合問題解決導向 生活科技活動學習歷程模式(方崇雄,1999),調整適合生活科技課 實施的模式。其學習歷程模式的步驟如下: 1.. 異質性分組:因生活科技所進行的課程活動,若要有完整的設計 與製作的教學,通常至少需要四節課,故每次進行活動前會先進 行分組,之後的課程就依照此分組進行直到活動結束。本研究將 主要以八年級上學期學生的實作與學習單成績,作為實驗組分組 依據並進行異質性分組,對照組則是自由分組。. 2.. 確認問題:教師說明氣球車的製作與評分的限制。再透過分組合 作學習的方式與活動,讓學生彼此能定義問題,並了解時間限制 與現有的相關資源。. 3.. 提出初步構想:接續上一步驟,讓學生先提出個人初步構想,具 備初步概念後可有利蒐集資料的進行。. 4.. 蒐集資料與分析:接續上一步驟,讓學生蒐集的資料可透過分組 討論,以不同角度分析資料的有用程度。. 5.. 構思多種解決問題的方案:根據學生蒐集到的資料,經由分組討 論且制定出至少三種以上解決問題的方案。. 6.. 選擇最佳方案:透過分組合作學習,讓學生能夠學習分析各個解 決問題方案的優缺點,從方案中找出經評鑑後的最佳方案。. 21.

(31) 7.. 開發設計工作:透過分組合作學習,讓學生能繪製設計圖,並學 習如何規劃材料與工機器的選用,時間的分配與安排工作步驟。. 8.. 測試、評鑑與改進:作品製作完成後,經由測試以了解是否可達 成目標,並透過分組討論及反思問題點在哪,是否有其他方式可 改進。. 9.. 表揚:於每節下課前,將各組表現記在大計分板上,讓學生們能 知道目前小組得分狀況如何,在活動結束時,將獎品頒發給最高 得分的組別。 然而林坤誼(2008)針對問題解決導向生活科技活動學習歷程模. 式進行的行動研究,提出以此模式進行教學時所需注意的建議如下: 1.. 確認問題:可藉由學習歷程檔案的引導,以協助學生學習分析現 有資源,教師得善盡促進者的角色,讓學生確實進行討論。. 2.. 提出初步構想:學生的構想以圖文並茂的方式呈現為佳。. 3.. 蒐集資料與分析:可善用校園的電腦教室或圖書館,讓學生前往 蒐集資料,以培養學生蒐集資料的能力。. 4.. 構思多種解決問題的方案:可用限時的方式,或先讓一位組員提 出的構想進行修正,使該構想可更完善。. 5.. 選擇最佳方案:需讓學生具備多種解決問題的方案步驟,才能培 養學生做決定的能力。. 22.

(32) 故在教學實驗設計中,要將合作學習 STAD 模式與科技實作活動 結合,得考量以上之建議。教師先將擁有設計製作能力的學生,平均 分散到各組中,再與其他的學生形成異質性小組,並讓每位小組成員 都有扮演的角色及主要負責的任務,每一階段的活動可輔以小組得分 機制,藉由外在動機激發學生的內在動機,使每一階段都能讓學生參 與其中,進而讓學生能具備我們所希望的學習表現,整個過程中,教 師得在一旁給予必要的協助,其詳細教學設計說明在第三章第四節的 研究工具中。. 23.

(33) 24.

(34) 第三章. 研究方法. 本研究旨在探討教師應用合作學習 STAD 模式,以提升國中生在 科技實作活動中的合作解決問題能力,為使待答問題得到結果與理論 得到印證,採取準實驗法為最適切的方法,並以臺北市立某國中八年 級學生為研究對象。本章內容共分為六節,依研究架構、實驗設計、 研究對象、研究工具、資料處理與分析及預期效益。依序說明如下:. 第一節. 研究架構. 本研究之研究架構如圖 3-1,各變項說明如下:. 自變項:教學方法. 依變項:合作解決問題能力. . . 分團隊中建立相互理解、 團隊採取適當行動解決問 題及維持團隊互動三大面 向,以「合作解決問題能 力問卷」為主分析。. . 「學生學習歷程檔案」與 「學習風格量表」為輔助 研究分析。. 實驗組: 合作學習 STAD 模式. . 控制組: 傳統教學法 自由分組法. 控制變項:教學者、受試者及研究程序. 圖 3-1 研究架構圖 25.

(35) 一、. 依變項. 本研究架構中的依變項為合作解決問題能力,聚焦於團隊中建立 相互理解、團隊採取適當行動解決問題及維持團隊互動此三大面向, 以「合作解決問題能力問卷」所測得的結果為主,並以「學生學習歷 程檔案」與「學習風格量表」為輔來進行研究分析。 二、. 自變項. 本研究架構中的自變項為教學方法,實驗組的教學方法使用合作 學習 STAD 模式,控制組使用傳統講述教學法及自由分組法,兩組皆 進行相同的科技實作活動,期能了解教師應用合作學習 STAD 模式, 對於提升國中生在科技實作活動中的合作解決問題能力之效益為何。 三、. 控制變項. 本研究架構中的控制變項,為力求教學實驗的內在效度最佳且能 得到精準的結果,得將實驗誤差降至最低,讓自變項對依變項的影響 越高。故將從教學者、受試者及研究程序此三個要素,提出可能的影 響因素或實驗誤差,以及該如何預防的方法如下: (一) 教學者的影響因素及預防方法 1. 比馬龍效應:在教學實驗中,避免受試者因教學者的不同期待 而有不同的表現,故教學者在課程進行中,得公平期待每位學 生的表現,並表達同等期待的話語及鼓勵方式。. 26.

(36) 2. 月暈效應:在教學實驗中,避免受試者的表現受教學者的主觀 影響而有不同的評價,故教學者得以客觀事實來陳述學生的課 堂表現,故以學生填寫學生學習歷程檔案的內容為主,忠實呈 現學生的表現與想法。 3. 身心狀況:在教學實驗中,避免受試者的表現受教學者的情緒 及言行影響,教學者得於上課前及過程中,保持身心及情緒的 穩定,當有任何狀況發生時,需冷靜應對與處理。 (二) 受試者的影響因素及預防方法 強亨利效應(John Henry Effect)及霍桑效應(Hawthorne Effect)為教學實驗中,影響實驗組及控制組受試者的主要因素, 故教學者得依照平日的言行態度進行教學實驗,並與學生說明清 楚此次活動主要目的為培養各位合作解決問題的能力,請學生依 照日常表現即可。 (三)研究程序的實驗誤差及預防方法 1. 取樣的誤差:避免受試者的資質能力差異太大,對研究的進行 與結果有所影響,但學生在新生入學前,已依照學校的 S 型編 班電腦程式進行常態編班,實驗組與控制組學生的資質能力應 當相近。同時可透過「合作解決問題能力問卷」的前測結果, 進行統計軟體的同質性檢定,以確保兩組間的能力相當。. 27.

(37) 2. 情境的誤差:避免不同場所對研究的進行與結果有所影響,在 開學前已與其他老師進行協調,實驗組與控制組皆安排在同一 間專科教室進行教學實驗。 3. 時間的誤差:避免不同教學時間會對研究的進行與結果有所影 響,實驗組與控制組皆進行 8 週的教學實驗。 4. 性別的誤差:避免各組間性別比例差異過大,對研究的進行與 結果有所影響,實驗組與控制組皆在一開始分組時,要求性別 的比例不可差異過大。. 28.

(38) 第二節. 實驗設計. 本研究為準實驗設計,故依照實驗類型、實驗效度、實驗流程及 研究倫理,依序詳細說明如下: 一、. 實驗類型. 受限於教育現場行政管理的限制下,無法隨機抽取及隨機分派受 試者,故本研究對象以班為單位,分為實驗組及控制組,並採靜態團 體前後測之設計,其實驗設計如表 3-1 所示。. 表 3-1 靜態團體前後測準實驗設計表. 組別. 前測. 實驗處理. 後測. 實驗組. O1. X. O3. 控制組. O2. C. O4. 註: O1 代表實驗組的前測;O3 代表實驗組的後測;O2 代表控制組的前測;O4 代表控制組的後 測;O1、O2、O3 及 O4 皆為合作解決問題能力問卷;X 代表為運用合作學習 STAD 模式於生活 科技課程之實驗教學;C 代表為傳統講述教學法及自由分組法於生活科技課程之實驗教學。. 二、. 實驗效度. 避免不同教學者的各種因素(例如教育背景、人格特質、教學經 驗與熱忱等),而影響教學實驗的效果,故本研究的教學者由研究者 擔任並執行教學實驗,且研究者目前的教育背景與經歷,為臺師大科 技系科教組的碩士班學生,除即將修畢教育學程之外,專門課目的學. 29.

(39) 程則已經修畢,同時已有在鋁合金壓鑄工廠從事三年的繪圖工程師, 及生活科技科擔任一年代課教師與四年兼課教師的經歷,可降低因教 育背景、教學經驗與熱忱的不足,而影響教學實驗結果之因素。 三、. 實驗流程. 要讓教學實驗有系統的進行,可將實驗流程分為三個階段:教學 實驗的前置作業、教學實驗進行中的科技實作活動及教學實驗後的綜 合活動,其分述如下: (一). 教學實驗的前置作業 研究者得先從任教的六個班級中,選擇三個班為實驗組,另. 外三個班為對照組,並確保實驗組及對照組所使用之教學內容、 教室環境與軟硬體設備皆相同,最後發放學習風格量表及進行合 作問題解決能力問卷前測。 (二). 教學實驗進行中的科技實作活動 實驗組及對照組皆接受教學內容相同,為期 8 週的生活科技. 課程,但在課程教學實施方面及科技實作活動中,實驗組的教學 策略為運用合作學習 STAD 模式,控制組的教學策略為傳統講述 教學法及自由分組法。為使本研究具客觀性及代表性,故佐以學 生填寫學生學習歷程檔案的內容,期能忠實呈現學生的表現與想 法,同時教師也在過程中進行軼事紀錄。. 30.

(40) (三). 教學實驗後的綜合活動 兩組學生均接受合作問題解決能力問卷之後測,並依照學生. 填寫學生學習歷程檔案的內容、學習風格量表與教師軼事紀錄進 行分析。從質量並重的觀點,來探討及釐清應用合作學習 STAD 模式之科技實作活動對於培養國中生合作解決問題能力之效益為 何,以及不同背景國中生在合作學習 STAD 模式的科技實作活動 中合作問題解決能力表現之差異。 四、. 研究倫理. 為了不使實驗組與對照組學生的學習落差太大,在教學實驗結束 後,若本研究結果對學生學習有正向效果,後續的課程將皆使用合作 學習 STAD 模式來進行科技實作活動,以期培養學生的合作解決問題 能力。. 31.

(41) 第三節. 研究對象. 本研究於一零七學年,以臺北市立某國中八年級生為便利取樣對 象,對六個班進行教學,其中三個班為實驗組,男生分別有 15、16 及 14 人,女生分別有 14、13、13 人,共 85 人,三個班為對照組,男生 分別有 15、15 及 15 人,女生分別有 13、15、15 人,共 88 人,六個 班級人數各為 27-30 人,總共 173 人。會挑選八年級生為研究對象,其 原因分述如下: 一、. 降低技術會影響結果之因素. 在許多研究中都指出,因生活科技主要為實作的課程,學生得需 要一定基礎的技術經驗、概念性與程序性知識,才可能讓作品更加完 善。本研究主要聚焦於在科技實作活動中學生的合作解決問題能力, 研究者也已在研究對象七年級及八年級上學期,對於本次研究所會使 用到手工具及機具等技術進行教學,已降低技術會影響結果之因素。 二、. 降低由教學者進行分組之同儕不認同的影響. 因此次教學實驗的時間點為八年級下學期,學生們已有一年半的 相處時光,對於彼此的個性與做事態度也有相當程度之了解,在本研 究中,無論是實驗組或是控制組,皆會讓學生能有選擇自己組員的機 會,已降低由教學者進行分組,所產生團體中同儕不認同的影響。. 32.

(42) 第四節. 研究工具. 本研究實驗教學的內容,乃依據十二年國教科技領域課綱(教育 部,2018),及依照實驗學校現有的設備下,以「能源與動力」為主 題,選擇適合國中八年級學生身心成熟度的科技實作活動進行設計, 規劃為期 8 週的教學課程。並依本研究要探討國中生在科技實作活動 中的合作解決問題能力,包括團隊中建立相互理解、團隊採取適當行 動解決問題及維持團隊互動三大面向,以「合作解決問題能力問卷」 的前後測結果為主,以「學生學習歷程檔案」及「學習風格量表」為 輔來進行研究分析。本研究所使用之教學課程設計與分析工具,茲分 述如下: 一、. 教學課程設計. (一). 教學目標 本次實驗教學設計的教學目標主要分成認知、技能與情意三. 大面向,認知為學生瞭解能源與動力的基本概念及其應用方式, 與設計的流程;技能為學生在團隊中採取適當行動解決問題,並 能利用設計的程序製作出氣球車;情意則是團隊中建立相互理解 及維持團隊互動的態度。研究聚焦於合作解決問題能力的技能與 表現,認知雖不在本研究探討中,但仍為主要教學目標之一。 (二). 教學內容. 33.

(43) 本次實驗教學設計的教學內容,為依據十二年國教科技領域 課綱(教育部,2018)中,國中生活科技課程的學習內容進行規 劃,請詳見表 3-2。因研究對象為八年級學生,可分為能源與動 力的重要性、氣球車的設計與製作與評鑑回饋三大主題。 並以八年級的學習內容為主,先以能源與動力的重要性的主 題進行課程,讓學生了解科技與科學的關係與科技對社會與環境 的影響。再以氣球車的設計與製作之科技實作活動,讓學生可經 由課程活動,以習得能源與動力的應用、設計的流程與 OECD (2013)所提出合作解決問題的技能。最後透過評鑑回饋讓學生 可知道自己在課程活動中的表現,與教師實施課程的結果,以做 為師生未來改進的依據。. 表 3-2 自編課程教學模式 主題. 學習內容. 能源與動力 的重要性. 科技與科學的關係 科技對社會與環境 的影響. 氣球車的設 計與製作. 設計的流程 能源與動力的應用 合作解決問題技能. 評鑑回饋. 設計的流程 合作解決問題技能. 教學歷程 學生將瞭解科學知識在科技發展過程中 所扮演的角色。尤其是能源與動力,在 現今日常生活中已是不可或缺的存在。 學生將瞭解能源與動力的基本概念及其 應用方式,並利用設計的流程及合作解 決問題的技能,設計與製作出符合目標 之氣球車。 學生將氣球車製作出來後,經過測試調 整、合作解決問題與評鑑後,再進行同 儕反思與教師回饋。. 資料來源:教育部(2018)及研究者自行設計。. 34.

(44) (三). 教學方法 本次實驗教學設計的教學方法,實驗組主要依照八年級上學. 期學生的實作與學習單成績進行異質性分組,控制組則採取自由 分組,只依照八年級上學期的學期成績,先挑出成績最好的前 6 名學生,再由他們選公司組合的成員,兩組皆賦予組內能扮演之 角色。在後續課程中,實驗組採用合作學習 STAD 模式,參考現 在科技公司的主要部門主管之職責,透過小組內不同角色(請詳 見表 3-3)引導討論及進行科技實作活動。 在整個活動中,教師先以自己為示範,讓學生知道教師在此 課程中所扮演之角色,除了是氣球車的客戶外,在整個課程活動 中,也扮演各科技公司顧問與工廠的管理者,讓學生知道可依照 不同的情況下自由變換角色,以利課程的進行。 實驗組在每節課會依照各公司的進度與表現,給予各公司獎 勵點數,在每節上課一開始或結束時,可讓學生透過海螺計分圖 知道各個公司的得分狀態,並在活動結束後統一表揚。對照組採 用傳統講述教學法及自由分組法,進行全班授課後,交由各組經 營管理主管進行討論及進行科技實作活動。以上兩組在科技實作 活動過程中,教學者全程皆在旁邊給予適時的支援與指導。. 35.

(45) 表 3-3 合作學習 STAD 模式中小組角色一覽表 小組角色. 職務選擇依據. 在小組內主要負責任務. 國內業務 主管. 個性較為外向, 願意與他人溝通。. 與客戶(教學者)確認今日 課堂任務並告知組員們。. 產品企劃 主管. 文字表達較為熟練者擔任。. 為氣球車之設計與製作流程 討論及統整之負責人。. 維修技術 主管. 實作技能較為熟練者擔任。. 為氣球車之設計與製作中 有關技術及知識應用之負責人。. 經營管理. 於上學期課程中. 為氣球車之設計與製作中. 主管. 表現優異者擔任。. 任務分配與衝突協調之負責人。. 設計主管. 由具創意特質者擔任。. 為引導氣球車構想 討論及統整之負責人。. 資料來源:從九大職能星測評中心的網頁,可得知目前現在科技公司的主要部門主管之職責,作為 課程設計之參考,故不列入文獻中,網址:https://assessment.1111.com.tw/cstar/。. 本課程計畫的效度採內容效度評定,以科技領域的課綱(教育 部,2018)進行建構,邀請生活科技領域專業教師及專家學者的審 核,經專業教師及專家學者提出之建議進行修改,完成此課程教案 (請見附錄一)並正式實施。 二、. 分析工具. 本研究的研究變項,主要的依變項為國中生在科技實作活動中的 合作解決問題能力,包括三個主要的面向:團隊中建立相互理解、團 隊採取適當行動解決問題及維持團隊互動,以「合作解決問題能力問 卷」(請見附錄二)為主要的分析工具,並以「學生學習歷程檔案」 (請見附錄三)與「學習風格量表」為輔助的分析工具來進行研究分 析,各評量與分析工具分述如下: 36.

(46) (一) 合作解決問題能力問卷 此份問卷之信效度說明如下: 1.. 內容效度的部分:依據 OECD(2013)所提出的四個問題解 決程序:「探索問題與理解問題」、「表徵該問題」、「計 畫與執行」、「監控與反思」與三大合作能力面向:「相互 理解」、「採取適當行動解決問題」、「維持團隊互動」所 交織出的 12 項合作問題解決能力指標作為評量項目。並邀請 三位大學科技教育專家針對翻譯內容進行內容效度的確認, 以確保此一評量工具的適切性。. 2.. 信度部分:利用此教學實驗之前測數值,針對合作問題解決 能力的三個面向,分別為「相互理解」、「採取適當行動解 決問題」、「維持團隊互動」進行 Cronbach 內部一致性分 析,可得到以下的數值。問卷內部一致性信度係數為 0.93, 「相互理解」面向的信度係數為 0.84,「採取適當行動解決 問題」面向的信度係數為 0.82,最後「維持團隊互動」面向 的信度係數為 0.85,所有信度係數都超過 Tuckman(1999) 對態度和偏好評估建議的最小標準 0.50。 由以上的說明可知,此份「合作解決問題能力問卷」具備良好. 的信效度,可增加實驗結果的準確度。. 37.

(47) (二) 學生學習歷程檔案 本研究為能客觀地了解學生團隊中建立相互理解、團隊採取適 當行動解決問題及維持團隊互動之效益,研究者依據科技實作活動 的重要歷程,自行設計氣球車設計與製作的學習單,為使其具有內 容效度,研究者邀請學者專家與學校資深教師檢核學習單題目的適 切性,然後綜合整理修正建議來修改學習單題目的陳述方式,最後 經修改後,建立氣球車設計與製作學習單(請見附錄三)讓學生自 行記錄以期得到最符合客觀之事實並進行分析,且作為課程研究與 教學反思之依據。 (三) 學習風格量表 依據 Soloman 和 Felder(2005)提出的學習風格量表(Index of Learning Styles Questionnaire),其信效度如下: 1.. 內容效度的部分:依據 Litzinger 等人(2007)指出,所有 ILS 學習風格的四個面向都有很高的構念效度。行動型/思 考型(Active-Reflective)、感官型/直覺型(SensingIntuitive)和視覺型/言語型(Visual-Verbal)三個面向,有 90%的學生表示其學習風格的描述都跟他們很相配。而循序 型/綜合型(Sequential-Global)有超過 80%的學生表示跟他 們的學習風格很相配。. 38.

(48) 2.. 信度部分:Felder 和 Spurlin(2005)的研究指出,ILS 量表 的內部一致性信度係數為 0.55~0.77 之間。感官型/直覺型 (Sensing-Intuitive)和視覺型/言語型(Visual-Verbal)二個 面向的信度都超過 0.7。行動型/思考型(Active-Reflective) 面向和循序型/綜合型(Sequential-Global)面向的信度係數 分別是 0.61 和 0.55。以上 8 個面向的信度係數,都有超過 Tuckman(1999)對態度和偏好評估建議的最小標準 0.50。 由以上的說明可知,此份「學習風格量表」具備良好的信效. 度,可輔助說明實驗的結果。. 39.

(49) 第五節. 資料處理與分析. 本研究所蒐集之資料分別為合作解決問題能力問卷、學生學習歷 程檔案及學習風格量表。故主要以「合作解決問題能力問卷」進行量 化研究分析,以「學生學習歷程檔案」進行質性研究分析,「學習風 格量表」作為輔助說明實驗的結果。資料取得後之整理及分析方法分 述如下: 一、. 資料整理. 本研究所蒐集之資料有以下三項: (一) 合作解決問題能力問卷:透過問卷蒐集學生的性別,與對於 團隊中建立相互理解、團隊採取適當行動解決問題及維持團 隊互動三大面向的回答之量化資料。 (二) 學生學習歷程檔案:為氣球車設計與製作的歷程中,學生對 於團隊如何建立相互理解、採取適當行動解決問題及維持團 隊互動策略的回答,與分析不同背景的國中生,在合作學習 STAD 模式的科技實作活動中之合作問題解決能力表現差異 的質性資料。 (三) 學習風格量表:為分析不同學習風格的國中生,在合作學習 STAD 模式的科技實作活動中,合作問題解決能力表現的差 異,作為輔助說明實驗的結果。. 40.

(50) 二、. 資料分析. 本研究蒐集之資料分為量化及質性輔助資料,為增加資料的信效 度並降低研究者主觀之影響,將採用以下方式進行資料處理與分析: (一) 量化資料:本研究將使用 SPSS 軟體分析教學實驗結果。將 前後測結果與作品評量表進行敘述性統計,包含團隊中建立 相互理解、團隊採取適當行動解決問題及維持團隊互動之結 果與整體表現;接著依問卷的前測結果先進行同質性檢定, 以檢驗兩組是否具備差異性,若無差異便可繼續進行獨立樣 本單因子共變數分析(ANCOVA),再以「合作問題解決能 力問卷前測」之結果為共變數,「合作問題解決能力問卷後 測」之結果為應變數,以比較兩組在合作問題解決能力的三 個面向上表現是否有差異。 (二) 質性輔助資料:分析量化資料結果後,分別以學生學習歷程 檔案為主,學習風格量表為輔,進一步整理與比對,並各邀 請一位年資 5 年的生活科技老師,與年資 18 年國文老師進 行答案的三角驗證,方可確認學生在「學生學習歷程檔案」 中回答的文字,所要表達之真正語意為何,藉此了解學生在 科技實作活動中實際的團體表現與行為動機。並使用「學習 風格量表」的結果,分析表現最好與最差的組別之學習風格. 41.

(51) 的組成為何。同時在整個教學實驗的過程中,教師會依照實 際狀況在旁邊進行軼事紀錄,以期提供最精準的研究待答結 果。. 42.

(52) 第四章. 研究結果與討論. 本章依教學實驗蒐集的資料,進行分析以提供待答問題的結果。 於第一節以「合作解決問題能力問卷」的測量結果,進行單因子共變 數分析(ANCOVA),說明 STAD 模式教學對國中生合作問題解決能 力之效益為何,並輔以「學生學習歷程檔案」及教師觀察呈現教學實 驗的真實情況,且作為量化結果的佐證。於第二節以「學生學習歷程 檔案」及「學習風格量表」分析不同背景國中生在本研究中的表現。. 第一節. STAD 模式教學對國中生合作問題解決能力之效益. 本節主要分析分別使用合作學習 STAD 模式教學及接受傳統講述 教學法與自由分組法兩組的學生,歷經 8 週「氣球車的設計與製作」 的實作活動教學,並在課程最初與最後,分別接受合作解決問題能力 問卷的施測,以了解學生在經過實驗教學後,STAD 模式教學對學生的 合作解決問題能力是否有顯著影響。本研究先以學生的「合作解決問 題能力前後測成績」分別進行敘述性統計,再檢驗兩組是否具備同質 性,若具備同質性就可依學生的「合作解決問題能力前測成績」為共 變數,進行單因子共變數分析(ANCOVA),並以 α= .05 顯著水準考 驗兩組學生,以瞭解讓兩組學生在分別接受不同教學法後,STAD 模式 教學對學生合作解決問題能力效益為何。. 43.

(53) 一、. STAD 模式教學對合作解決問題能力與各構面之量化分析. 本次研究參與的樣本,實驗組為 85 人、控制組為 88 人,共 173 人,但扣除 4 位特殊生的情況下,至多可獲得 169 份樣本。經過合作 解決問題能力問卷前後測,排除流失、無效(其前後測缺 1 或作答不 完整)及一個班級的樣本,其排除一個班級的原因,會在以下優先做 說明,最後所蒐集到之有效樣本實驗組為 51 份、控制組為 71 份,總 共 122 份,問卷回收率為 72%。以下先說明排除樣本的原因,再說明 使用單因子共變數分析 STAD 模式教學對國中生合作解決問題能力的 影響為何。 (一)排除班級樣本原因 在此次的教學實驗中,會選擇班級作為實驗組與對照組的依據, 為 8 年級上學期的班級學期成績之平均,該平均由高至低可分六個名 次,對照組為成績順位第 1.3.5 名的班級,實驗組為成績順位第 2.4.6 名的班級,然上學期的學習目標,主要是讓學生認識與熟悉機具的操 作方式,其成績為依據個人的實作表現與作業評量,具備文字理解與 表達之學習單的成績評量,只占學期總成績的 30%。 而在實驗組中的其中一班,據與導師的對談可知,從 7 年級時導 師主要以裴斯塔洛齊(Pestalozzi)的教育愛進行班級經營,因此班上 總是充滿歡樂的氣氛,但對於老師所交代之事,尤其是需要文字閱讀. 44.

(54) 與表達的部分,與其他班級比較起來明顯偏弱。且在教學實驗的過程 中,常常會不自覺得開始玩起來,而為確保教學實驗的一致性,對此 班也是與其他班用的勸導方式一樣,而雖然有調整公司積分,但效果 仍有限,反而使認真的同學更加疲累。在下課後也有與該班表現較為 認真的學生進行側面了解,才知道此班的風氣幾乎已經定型,其他科 目也常常有類似的情況發生,但此學期的表現更為嚴重。 另外在收回「合作解決問題能力後測問卷」時,除了在前後測時 有 3 人請假,5 人沒填完,1 人複選,2 人遲交的情況發生外,再比對 「學生學習歷程檔案」中的自、互評表時,其中題目有問到給自己與 夥伴的評分及原因,在與一位生活科技與國文老師進行三角驗證後, 確認 27 位學生中只有 9 位學生能具體描述夥伴的真實情況,而另一題 則是詢問學生對於此課程的心得、感想或建議,27 個回應中有 15 位沒 有填寫,另有 5 位填寫無意義的回答。 根據以上的狀況,為當初無法預期之因素的限制二,故採取排除 整班的測驗結果,以求得更精準的實驗結果。而未來該如何因應此情 況發生,則會在第五章第二節進行詳細的說明。 (二)合作問題解決能力問卷與各構面之描述性統計 在收齊且登錄完合作解決問題能力問卷前後測的結果後,先以 SPSS 軟體依照兩組的結果進行描述性統計,其統計結果請見表 4-1。. 45.

(55) 可發現在進行教學實驗前,實驗組學生的合作解決問題能力整體表現 (M=4.61,SD=.63)略高於控制組學生的合作解決問題能力整體表現 (M=4.56,SD=.60) ,在教學實驗進行後,實驗組學生的合作解決問題 能力整體表現(M=4.76,SD=.74)仍略高於控制組學生的合作解決問 題能力整體表現(M=4.57,SD=.70)。且依整體而言,在進行此次課程 之後,兩組學生的合作解決問題能力後測表現皆有比前測表現好。. 表 4-1 合作問題解決能力問卷描述性統計表 實驗組(n=51). 對照組(n=71). M. SD. M. SD. 合作問題解決能力前測 建立相互理解 採取適當行動. 4.57. .63. 4.52. .67. 4.56. .71. 4.55. .64. 維持團隊互動 合作問題解決能力總量表. 4.70 4.61. .75 .63. 4.59 4.56. .71 .60. 合作問題解決能力後測 建立相互理解 採取適當行動 維持團隊互動 合作問題解決能力總量表. 4.76 4.75 4.76 4.76. .91 .68 .80 .74. 4.52 4.60 4.58 4.57. .79 .76 .72 .70. 量表構面. 資料來源:研究者依據統計軟體 SPSS 所整理的結果。. (三)合作問題解決能力前測之迴歸係數同質性分析 以一般的單因子共變數分析檢驗過程而言,得先依據兩組的合作 問題解決能力問卷前測成績,進行組內迴歸係數同質性考驗,若具備 同質性才能再進行單因子共變數分析,其統計結果請見表 4-2。合作問. 46.

(56) 題解決能力總量表之 F 值(F=.43,p=.62)與其他三個面向:建立相互 理解此面向之 F 值(F=.19,p=.67)、採取適當行動此面向之 F 值 (F=.00,p=.93)與維持團隊互動此面向之 F 值(F=.62,p=.43)統計 量均未達顯著(p<.05),表示此兩組的前測樣本並無差異,符合組內迴 歸係數同質性檢定。. 表 4-2 合作問題解決能力前測之迴歸係數同質性分析摘要表 來源. SS. df. MS. F. p. 建立相互理解 採取適當行動 維持團隊互動 合作問題解決能力總量表. .08 .00 .32 .09. 1 1 1 1. .08 .00 .32 .09. .19 .00 .62 .43. .67 .93 .43 .62. *p< .05. (四)STAD 模式教學對合作問題能力之單因子共變數分析 依據組內迴歸係數同質性檢定的結果,便可依「合作問題解決能 力問卷前測」之結果為共變數, 「合作問題解決能力問卷後測」之結果 為應變數,將固定因子設置為「組別」 ,其統計結果請見表 4-3。合作 問題解決能力問卷總量表與其三面向的分析結果,在組間效果檢定方 面,惟有建立相互理解的面向有顯著差異(F=4.07,p=.04),其餘部分 皆未能達到顯著水準(p<.05),顯示本研究之 STAD 模式教學對於學生 的整體合作問題能力之影響無顯著差異,但對於建立相互理解的面向 有正向影響。 47.

(57) 表 4-3 合作問題解決能力共變數分析摘要表 來源 建立相互理解 組間 組內(誤差) 校正後總數 採取適當行動 組間 組內(誤差) 校正後總數 維持團隊互動 組間 組內(誤差) 校正後總數 合作問題解決能力 總量表 組間 組內(誤差) 校正後總數. SS. df. MS. F. p. η. 2.61 76.15 100.76. 1 119 121. 2.61 .64. 4.07*. .04. .04. 1.63 57.49 71.51. 1 119 121. 1.63 .48. 3.37. .07. .03. 1.75 62.51 80.49. 1 119 121. 1.75 .53. 3.33. .07. .03. .47 43.51 63.17. 1 119 121. .47 .37. 1.27. .26. .01. *p< .05. 二、. STAD 模式教學對合作解決問題能力之質性資料量化分析. 此部分將「學生學習歷程檔案」中可代表各構面的核心問題、評 分標準與學生的回答狀況,經由一位生活科技與國文老師進行答案內 容的三角驗證後,將回答情況轉化成分數來呈現,並搭配教師觀察, 藉由以上的資料輔助說明教學實驗中的實際狀況。 (一)建立相互理解之質性資料量化分析 在第三節課進行設定公司目標時,教師先介紹能源在科技中所扮 演的角色,與氣球車主要是使用牛頓第三運動定律而移動。接著請全 48.

(58) 班至走廊上的測驗場地,說明製作氣球車的目標與限制如下: 「每台氣 球車的材料為兩個氣球,其他材料由小組討論後自行準備,可利用生 活科技教室現有工具或機具進行加工。氣球車需在 1 公尺內的跑道行 進 5 公尺,終點會有 6 個空寶特瓶罐,瓶罐被撞擊後移動一個 5 分, 倒下為 10 分,氣球車每跑一公尺 10 分。每公司每台至少得利用一個 氣球及製作三台不同材質的車子,取兩台最好成績且平均後為最後得 分。」接著藉由學習單的引導與回答,先給每人一張便利貼,在 2 分 鐘內,請各組組員把自己對於限制的想法寫出來,再給予 3 分鐘讓組 員各自說明自己的想法,接著 5 分鐘內討論與達成共識,最後 5 分鐘 教師檢查公司所達成的共識,以確認每組對此任務的共識為何。 本研究的建立相互理解是指在製作氣球車活動中,學生能對於目 標與問題達成共同的認知(請見附錄三中的「─能源的重要性與氣球 車的原理─達成共識學習單」 )。故符合以上情境之核心問題為: 1. 本公司所要製作氣球車的目標為何? 2. 本公司所要製作氣球車的限制有哪些? 每個答案 0.5 分,共 2.5 分,其參考答案如下: 1-1 小組得自行準備生活中的材料。 1-2 氣球車需在 1 公尺內的跑道行進 5 公尺,終點會有 6 個空寶 特瓶罐,瓶罐被撞擊後移動一個 5 分,倒下為 10 分,氣球車. 49.

(59) 每跑一公尺 10 分。 1-3 每公司每台至少得利用一個氣球,並製作三台不同材質的車 子,取兩台最好成績且平均後為最後得分。 2-1 每台氣球車的材料為兩個氣球。 2-2 材料為日常可見,不可使用套裝模組。 依據以上標準評分後所得的統計結果,可知實驗組共 12 家公司在 此題的得分上,總分為 27.5 分,平均為 2.29 分;對照組共 18 家公司 在此題的得分上,總分為 37.5 分,平均為 2.08 分。實驗組平均得分大 於對照組,故建立相互理解此面向的核心問題得分狀態,與合作問題 解決能力問卷的描述性統計狀況相符。 (二)採取適當行動之質性資料量化分析 在第四、五節課時,將班級帶到圖書館,並請各公司的人員,依 照學習單的內容及上節課每個人提出的構想找資料,討論出至少六種 氣球車的設計方案且選擇三種最佳方案,需要使用到那些材料、工具 或機具,並依照討論內容規劃材料準備與後續的加工。 本研究的採取適當行動解決問題,係指學生能明確認知問題解決 步驟,並能依據活動目標確認問題,先提出初步構想,透過資料蒐集 與分析以構思多種解決問題的方案,從中選擇出最佳方案,接著進行 開發設計工作,最後依據活動目標進行測試、評鑑與改進(請見附錄. 50.

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參考文獻