第肆章研究結果與討論

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第肆章研究結果與討論

本章分成六節說明結果分析與討論：第一節為不同年級學生在選擇題中演化概念的類型與比例；第二節為不同年級學生在開放題中演化概念的類型與比例；

第三節為不同年級學生整體演化概念發展情況，整合選擇題與開放題不同年級學生之表現；第四節為不同年級學生所持有整體演化概念之組合；第五節為跨年級整體演化概念之發展；第六節為總結與討論，並回應文獻內容。

第一節不同年級學生在選擇題中演化概念的類型與比例

本節分析結果主要依據不同年級學生的問卷作答情況分析，研究者將演化概念分成三個主概念分為為個別變異、遺傳決定和不同的存活率，分別將三個主概念再細分兩個次概念，詳細內容可見表 4-1-1，關於認知狀態詳細說明可見第參章的第三節研究工具內容說明。本研究有效問卷為 747 人，每個年級學生數約在 110~145 人左右。不同年級學生演化概念的類型將依照表 4-1-1 的編碼進行分類，

並將回答內容不符合認知狀態內容，歸類於其他，其他的比率約小於 5%，若高於 5%則需要再深入討論其他類型之內容。

表 4-1-1 演化概念與認知狀態編碼表

主概念 次概念 認知狀態

1.變異的來源 1.突變/有性生殖 2.意圖轉變 3.環境 1.個別變異

2.族群裡的變異 1.無方向性 2.相同

1.可遺傳的變異 1.遺傳 2.用進廢退 3.學習 2.遺傳決定

2 特定性狀比例改變 1.比例增加 2.漸變

3.不同的存活率 1.性狀的存活 1.適者 2.合作 3.強壯 4.改變

4.累積世代的改變 1.適應 1.變異 2.子代 3.強壯 4.長壽 5.領域 6.遷移註：突變/有性生殖編碼為 1-1-1

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每個次概念都有兩題試題測驗，其中第 2 題包含兩個次概念，所以六個次概念共有 11 題選擇題。表 4-1-2 為問卷試題編碼內容、次概念所對應的題號以及選項所代表的類型，由此可知每個次概念所主要測驗的題目為兩題，有些選項內容屬於其他的次概念之類型，本節內容依照次概念順序，共分成六個部分，以下將依序討論各個次概念在不同年級學生的答題情況。

表 4-1-2 演化概念與選擇試題分析對應表

概念(代碼) 次概念 題號選項類型

(3C, 8C)* 突變/有性生殖 (3A, 8A) (2D, 5A) 意圖轉變 (1)變異的來源 3、8

(3B, 3D, 8B) 環境 (2B, 7A, 11A)* 無方向性 1. 個別變異(V)

(2)族群裡的變異 2、11

(2A, 7B, 11B) 相同 (4C, 9A)* 遺傳 (4B, 9C) 用進廢退 (3)可遺傳的變異 4、9

(4A, 9B) (2C) 學習 (2B, 5C) * 比例增加 2. 遺傳決定(G)

(4)特定性狀比例改變 2、5

(2A, 5B) 漸變 (1D, 7B)* 適者 (1C, 7D) 強壯 (1A, 7A) 合作 3. 不同的存活率(S) (5)性狀的存活 1、7

(1B, 7C) 改變 (6A, 10 丁 A)* 變異 (6C, 10 甲 B) 強壯 (6D, 10 丙 B) 長壽 (6B, 10 乙 A, 10 乙 B) 子代 (6F, 10 丁 B) 領域 4. 累積世代的改變

(L) (6)適應 6、10

(6E, 10 丙 A) 速度

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一、不同年級學生在選擇試題中的次概念一「變異的來源」類型與比例

由圖 4-1-1 和表 4-1-3 數據可知整體而言，隨著年級的增長學生具有突變/有性生殖類型有上升的趨勢，不過分別在國二和高二年級都出現下降的情況，原因可能在於國二課程主要以理化為主，生物課程只在國一時期具有，因此國二學生接觸演化概念機會較少。高一學生因在國三曾參加過基本學力測驗，對於演化概念相關印象較國二學生深刻，加上高一教材裡較偏重生態相關，因此具備科學概念的比例仍較國二高，然而，高二生命科學課程裡有提到演化相關概念—遺傳，

但是高二學生出現環境類別比例增加，可見高二學生雖然在學習遺傳，理論上能夠使用突變/有性生殖來解釋，本研究卻發現高二學生反而使用環境類別比例上升，學生認為環境扮演決定變異的重要因素，然而卻忽略變異是源自於遺傳。到了經過大學聯考和生物專門科目的教學(普通生物學)，大學階段生物主修的學生在變異來源的概念答對率達 92.7%。

國小學生對於變異來源的三種類型比例相近，國一、國二、高一、高二和大一都認為變異來源出現依序由高到低分別為突變/有性生殖、意圖轉變和環境，

由此可知大多數的學生很容易使用意圖轉變相關字詞，例如：『為了』達到某目的而改變，以解釋變異的來源，且學生認為環境可以刺激變異的出現，其中高二學生在意圖轉變和環境的比例相似，加上突變/有性生殖比例下降，可知當學生對於變異來源不確定時，意圖轉變和環境類型常做為學生推論變異來源的回答，

至於其他類型比例整體都不高，只有國二和高二出現略高些，不過都在 3%以下，

由於比例過低，因此不深入討論。

表 4-1-3 不同年級學生在選擇試題對次概念一「變異的來源」之類型百分比小六國一國二高一高二大一 1-1-1 突變/有性生殖 27.4 49.6 47.2 72.4 64.2 92.7 1-1-2 意圖轉變 34.2 33.6 36.7 18.8 19.8 4.3 1-1-3 環境 39.3 15.5 13.7 9.4 19.0 1.7 1-1-4 其他 0.0 1.3 2.4 0.0 1.7 2.2

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0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0

小六國一國二高一高二大一

人數百分比(%)

1-1-1突變/有性生殖 1-1-2意圖突變 1-1-3環境 1-1-4其他

圖 4-1-1 不同年級學生在選擇試題對次概念一「變異的來源」之類型百分比

二、不同年級學生在選擇試題中的次概念二「族群裡的變異」類型與比例 由圖 4-1-2 和表 4-1-4 數據可知，整體而言隨著年級的增長無方向性有逐漸上升的趨勢，在國二則出現下降的情況。編碼 1-2-3 屬於混合類別，學生對於繪圖題 12 的表現主要在於繪圖內容既有相同也有無方向性兩種類型，詳情請見圖 4-1-3 以國二學生 02 為例，一開始他預測族群裡有少數為深色的胡椒蛾，但是到了最後卻所有胡椒蛾的顏色都是深色，由此可知此位學生既具有族群裡有變異，

但卻又認為演化最後族群裡的胡椒蛾體色皆相同，此類繪圖情況歸類於其他類。

各年級皆有其他類型的出現，小六到國一階段先下降(4.4%變為 3.3%)，國二比例最高(9.1%)，隨後高一和高二逐漸下降，大一比例最低(2.6%)，由結果推論學生應具有無方向性的想法，然而卻不自覺會受環境外在因素而認為最後所有物種都變成相同的顏色，尤其在國二、高一和高二此三個階段皆無演化專門單元的教學，雖然有遺傳相關概念的課程，然而學生依然存有其他類型，直到大一後才有明顯地下降。

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小六學生相同類型(56.8%)較高於無方向性類型(38.8%)，至少有五成以上的學生尚未具有無方向性類型，隨著年級增長相同和混合類型逐漸下降，國二階段兩者較高，然而高中之後又隨即下降。次概念「族群裡的變異」進步幅度最大於小六到國一階段，雖然小學課程中有提及遺傳的概念，學生應該能理解自己與爸媽的特徵有些差異，然而當議題轉變至胡椒蛾，學生卻無法進行水平遷移，因此對於族群裡的變異仍有許多相同或混合的比例出現，在國一下學期經過遺傳和演化單元的教學明顯有清楚地改善，將近八成學生已能具備無方向性類型，國二學生因為沒有課程而下降，但在高中和大學階段皆能逐步上升，除了演化單元之影響外，其餘的生物單元教學，例如：生態或遺傳相關章節，亦有助於學生次概念二「族群裡的變異」的發展。

表 4-1-4 不同年級學生在選擇試題對次概念二「族群裡的變異」之類型百分比小六國一國二高一高二大一 1-2-1 無方向性 38.8 81.0 71.2 83.6 86.8 95.3 1-2-2 相同 56.8 15.5 19.7 7.8 5.7 2.1 1-2-3 其他 4.4 3.3 9.1 8.6 7.5 2.6

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0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00

人數百分比(%)

1-2-1無方向性 1-2-2相同 1-2-3其他

圖 4-1-2 不同年級學生在選擇試題對次概念二「族群裡的變異」之類型百分比

圖 4-1-3 次概念二「族群裡的變異」混合類型—以國二 02 學生為例

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三、不同年級學生在選擇試題在次概念三「可遺傳的變異」的類型與比例 由圖 4-1-4 和表 4-1-5 數據可知，隨著年齡增長，具有遺傳類型的學生比例越來越高，其中從小六到國一的進步幅度(22.6%)最大，最高比例為大一學生 78.9%。雖然高二生命科學課程有生殖和遺傳單元，教學內容著重於生殖類型介紹與人體基因遺傳，主要以遺傳角度出發說明由於基因造成不同性狀表現，焦點著重於遺傳原理、人體相關疾病和生物技術等概念，因此多數學生(72.2%)仍可以使用遺傳來解釋變異，然而少數學生(13.5%)卻無法思考變異是因為遺傳而造成，認為學到的技能可以傳給下一代，也就是這些學生無法理解變異是因為遺傳造成，逆向思考的能力較薄弱，所以在高二階段比例較高一略低(3%)。反觀高一階段的基礎生物課程，提到個體與族群的生態觀念和各式各樣的生物，學生已能接受同種生物的變異性，並且可以進一步思考這些變異是可以遺傳的，因此推論在高一階段出現遺傳類型較高，而國中部份在於國二階段沒有生物課程，因此出現的比例下降。

用進廢退類型逐年下降，小六到國中階段比例下降約為 20%，到了高一階段有明顯地下降，高二些微上升，大一只剩下 3.4%，整體來看隨著年齡增長而下降。高二會出現上升的現象，應與前段所描述的教學內容有關，學生逆向思考的能力較弱，無法從變異聯想到遺傳，所以高二學生多數還是會以用進廢退或學習類型做為變異的解釋。另外，學習類型明顯於小六到國一階段下降幅度為 22.7%，之後各個年級佔有比例約在 11~14%的範圍內，可見隨著年齡增長，以學習類型解釋仍佔有一定範圍的比例，學生仍然容易認為後天的學習對於性狀能夠產生改變，卻忽略後天的改變是無法遺傳至下一代。

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表 4-1-5 不同年級學生在選擇試題對次概念三「可遺傳的變異」之類型百分比小六國一國二高一高二大一 2-1-1 遺傳 40.2 62.8 63.3 75.0 72.2 78.9 2-1-2 用進廢退 20.9 19.0 19.0 7.1 12.5 3.5 2-1-3 學習 35.5 12.8 11.7 13.5 12.5 14.2 2-1-4 其他 3.4 5.3 6.1 4.9 2.8 3.5

0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0

人數百分比(%)

2-1-1遺傳 2-1-2用進廢退 2-1-3學習 2-1-4其他

圖 4-1-4 不同年級學生在選擇試題對次概念三「可遺傳的變異」之類型百分比

四、不同年級學生在選擇題中次概念四「特定性狀比例改變」的類型與比例 由圖 4-1-5 和表 4-1-6 數據可知，隨著各個年級的增長，比例增加的類型逐漸上升，其中以小六到國一階段進步幅度最大，與圖 4-1-3 相較，可發現次概念二和次概念四結果十分相似，當學生具有族群裡變異的概念，也能夠理解特定性狀比例改變之概念，主要在於有變異的想法，便有機會能延伸思考適合環境的物種的比例增加，所以兩個次概念的表現趨勢幾乎相同，由此可知當學生了解族群變異，有可能可以推論至特定比例改變的情況。

小六學生出現最高的類型為漸變，隨後到國中、高中和大學階段，漸變的類型下降，且比例增加的類型明顯上升，而漸變類型降低幅度最大為小六到國一階

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段。另外，其他類型表示學生所擁有的概念，部分正確、部分錯誤，雖然具備比例增加的想法，然而卻常常認為某種特定比例可以達到 100%，所以歸類在「其他」，具有部份的比例增加概念，從小六到高二階段約在 10~20%之間，唯有國一演化教學後稍微下降，其他類型佔有比例變化很小，直到大一明顯下降至 1.7%，雖然遺傳和生態單元的教學都有提及多樣性的想法，然而學生卻仍具有其他類型，顯示出學生對於特定性狀比例概念不夠完整，因此在教學上可以針對此部份進行說明或概念澄清。

在國中或高中階段生物課程當中，其它相關單元，例如：分類、生態或遺傳等，在教學上亦可以強調「特定性狀比例改變」之概念說明，解釋生物多樣性時，最後可以加強說明族群裡的性狀比例分佈，藉此說明性狀比例之改變情況，

若教學上可以稍微提及比例之想法，應可以降低高中階段在次概念四「特定性狀比例改變」的其他類型之比例。由於演化專門單元裡有特地強調此概念，因此在本研究當中，大一和國一為出現比例最低的兩個階段。

表 4-1-6 不同年級學生在選擇題對次概念四「特定性狀比例改變」之類型百分比小六國一國二高一高二大一 2-2-1 比例增加 16.2 56.6 55.7 65.9 71.5 83.6 2-2-2 漸變 67.5 31.9 28.2 19.6 15.3 6.0 2-2-3 其他 16.2 11.5 16.1 15.0 13.2 1.7

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0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00

人數百分比(%) ^{2-2-1比例增加}_2-2-2漸變

2-2-3其他

圖 4-1-5 不同年級學生在選擇題對次概念四「特定性狀比例改變」之類型百分比

五、不同年級學生在選擇題中的次概念五「性狀的存活」類型與比例

由表 4-1-7 和圖 4-1-6 可知，小六到大一學生具有適者類型的比例都超過六成，小六和國一佔有比例分別為 66.7%和 66.4%，與其他次概念相較，國一的演化教學對於次概念「性狀的存活」影響不大，此概念在國小階段已具備，隨著年級增長擁有的比例越來越高，也就是在小六學生至少一半以上可以理解適者生存的概念，換句話說次概念五「性狀的存活」是最早獲得的概念，教學可以提升具備適者類型，但卻沒有明顯的進步，教學對於此概念影響力較小。

合作類型在國小和國中階段有出現且逐年下降，到了高中以後消失，可見在高中之後學生理解合作關係無法做為性狀存活的解釋，並非所有生物都能夠使用合作的方式而存活下來。然而，以強壯和改變類型做為性狀存活的解釋，兩者在各個年級中皆佔有 9%~20%，由此可發現到學生容易以當下的情況來描述，例如：最強壯或最迅速改變，在當時環境下具有此種短暫優勢的生物也許最能存活，不過一旦環境出現劇烈變化，最強壯的生物並非可以存活下來，且最迅速改變的生物是否能在新環境適應存活也需要考量，因此合作、強壯和改變三個類型

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並非真正的適者生存。其他類型各個年級出現比例皆低於 3%，因此不在此做深入討論。

表 4-1-7 不同年級學生在選擇題對次概念五「性狀的存活」之類型百分比小六國一國二高一高二大一 3-1-1 適者 66.7 66.4 60.9 76.9 77.8 78.9 3-1-2 合作 5.6 3.1 2.4 0.0 0.0 0.0 3-1-3 強壯 10.3 19.5 19.4 10.5 8.3 9.1 3-1-4 改變 15.8 11.1 14.9 12.4 13.2 9.9 3-1-5 其他 1.7 3.1 2.4 0.8 0.7 2.2

0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0

人數百分比(%)

3-1-1適者 3-1-2合作 3-1-3強壯 3-1-4改變 3-1-5其他

圖 4-1-6 不同年級學生在選擇題對次概念五「性狀的存活」之類型百分比

六、不同年級學生在選擇題中的次概念六「適應」類型與比例

由圖 4-1-7 和表 4-1-8 數據可知，次概念六「適應」屬於變異類型比例即使到大一仍然只有 53.9%，雖然此類型隨著年齡越來越多，但依舊比例低於 60%，

「適應」需要延伸推理，除了理解族群裡的變異之外，還需更進一步推理活到繁殖期的個體數比例較高時，可以產生子代較多，加上有性生殖的變異，產生更多不同基因組合的子代，此概念屬於延伸思考，因此對於各個年級學生而言都較為困難。因為國二沒有演化單元教學，變異的比例下降至 22.6%，高一和高二分別

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有基礎生物和生命科學課程，對於相關概念仍然可以延伸思考，但佔有比例約在 40%左右。

其餘五種類型依序討論，首先，速度類型在各個年級中佔有約在 20%左右，

其中國二上升至 34%，雖然以最快的方式離開目前生活環境，也許可以順利生存，然而當新環境不適合自己或是環境突然大改變，存活與否還需依賴天擇或其他因素影響，因此迅速地遷移到新環境並非為最適應，學生只從文字內容思考會認為離開當前環境就能存活，而沒有考量新環境是否適合物種。

接著為子代類型，選項中有註明由無性生殖所產生子代，這也意味著所有的子代基因型皆相同，一旦遇到環境大改變，若無法適應，此物種將可能面臨絕種的命運，此類型出現比例約在 3~10%，學生可能因為看到子代多，就認為有機會存活，忽略考量子代皆相同的情況下幾乎毫無變異，物種很容易被淘汰。這種類型不因為教學而降低，直到大一才明顯下降至 3.4%。

另外，長壽、強壯類型有隨著年級而降低，尤其在小六學生的答題長壽和強壯類型高於變異類型，小六學生認為最強壯或最長壽的就是最適應的，兩者皆忽略上述強壯並非長久，且長壽也需考量各個物種的健康狀況等因素，並非適應環境的真正意涵。然而領域類型卻有隨著年級而增長的趨勢，學生認為領域越大其適應環境的能力越好，此推論主要從環境角度出發，認為環境多變將會使物種更具適應，卻未從物種本身變異的角度出發，因為變異多而當環境改變時，有較高的適應機會能存活下來，兩者想法邏輯性有些微差異，年級越高的學生也開始會從環境角度來解釋，雖然已具備天擇的觀念，但思考方向仍需要再修正，以上提及的幾種類型在各個年級皆有出現，翻閱教科書也可以發現此概念並未強調，因此教學上可以使用問答方式激發學生討論與思考有關適應的概念。

最後，其他類型皆低於 5%，以小六學生答案最具多樣性，體型大小或是會自動隨著環境改變等等解釋都有，不過大一學生也有相同的解釋，適應就是物種

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會隨著環境自動改變，這種解釋主要描述某物種對於環境有很強的適應力，但具備有這樣的能力需要遺傳變異產生多樣性，才有可能出現適應很強的物種。根據學生的解釋內容可以發現到，學生容易使用外表層次的特徵解釋演化機制，較無法深度思考其內部層次的思維，例如：突變、有性生殖或遺傳變異等，具有某項長處的物種，就被視為最適應的物種。這樣的結果也可以回應 Chi(2005)提到演化屬於突現的概念，學習上容易將演化概念錯置於直接概念，因此學生出現解釋類型都屬於有方向性的解釋。

表 4-1-8 不同年級學生在選擇題對次概念六「適應」之類型百分比小六國一國二高一高二大一 4-1-1 變異 19.7 37.6 22.6 43.9 42.0 53.9 4-1-2 子代 9.0 10.6 7.3 7.5 6.3 3.5 4-1-3 強壯 9.8 5.3 4.4 3.8 2.1 0.4 4-1-4 長壽 24.4 17.3 18.2 6.0 8.3 1.3 4-1-5 領域 8.1 6.6 12.9 13.2 12.2 18.1 4-1-6 速度 24.8 22.6 34.3 24.8 25.7 19.4 4-1-7 其他 4.3 0.0 0.4 1.1 3.5 3.9

0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00

人數百分比(%)

4-1-1變異 4-1-2子代 4-1-3強壯 4-1-4長壽 4-1-5領域 4-1-6速度 4-1-7其他

圖 4-1-7 不同年級學生在選擇題對次概念六「適應」之類型百分比

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七、小結

綜合整理不同年級學生在選擇題中，對於演化概念之解釋類型分佈情況於圖 4-1-8，首先比較各個次概念出現科學類型之比例，次概念五「性狀的存活」

在小六以科學概念所佔有的比例(66.7%)最高，不過，次概念六「適應」在小六擁有科學概念所佔有比例(19.7%)為最低，另外進步幅度最大為次概念一「變異的來源」，而進步幅度最小為次概念五「性狀的存活」，根據上述結果，出現次概念五的時間較早，小六就有半數以上學生具備，因此進步幅度最小，反觀次概念六「適應」在小六佔有比例最低，不過進步幅度卻不是最大，可見次概念六「適應」對於學生而言較難，即使到了大一仍然只有將近一半的學生擁有正確的科學概念。其中，進步幅度最大的為次概念一「變異的來源」，由此可推論學習歷程中是較容易學會。

1-1-1突變/有性生殖 1-1-1突變/有性生殖 1-1-1突變/有性生殖

1-1-1突變/有性生殖 1-1-1突變/有性生殖

1-1-1突變/有性生殖 1-1-2意圖突變

1-1-2意圖突變 1-1-2意圖突變

1-1-2意圖突變

1-1-3環境 1-1-3環境 1-1-3環境 1-1-3環境 1-1-3環境

1-2-1無方向性

1-2-1無方向性 1-2-1無方向性 1-2-1無方向性 1-2-1無方向性 1-2-1無方向性 1-2-2相同

1-2-2相同

1-2-2相同 1-2-2相同 1-2-2相同 1-2-2相同

1-2-3混 1-2-3混 1-2-3混 1-2-3混 1-2-3混 1-2-3混

2-1-1遺傳 2-1-1遺傳 2-1-1遺傳 2-1-1遺傳 2-1-1遺傳 2-1-1遺傳

2-1-2用進廢退

2-1-2用進廢退 2-1-2用進廢退 2-1-2用進廢退 2-1-2用進廢退 2-1-2用進廢退

2-1-3學習 2-1-3學習 2-1-3學習 2-1-3學習 2-1-3學習

2-1-3學習

2-1-4其他 2-1-4其他 2-1-4其他 2-1-4其他 2-1-4其他 2-1-4其他

2-2-1比例增加

2-2-1比例增加 2-2-1比例增加 2-2-1比例增加 2-2-1比例增加 2-2-1比例增加 2-2-2漸變

2-2-2漸變 2-2-2漸變 2-2-2漸變 2-2-2漸變

2-2-2漸變

2-2-3其他 2-2-3其他 2-2-3其他 2-2-3其他 2-2-3其他 2-2-3其他

3-1-1適者 3-1-1適者 3-1-1適者 3-1-1適者 3-1-1適者 3-1-1適者

3-1-2合作 3-1-2合作 3-1-2合作

3-1-3強壯 3-1-3強壯 3-1-3強壯 3-1-3強壯 3-1-3強壯 3-1-3強壯

3-1-4改變 3-1-4改變 3-1-4改變 3-1-4改變 3-1-4改變 3-1-4改變

4-1-1變異 4-1-1變異

4-1-1變異 4-1-1變異 4-1-1變異 4-1-1變異

4-1-2子代

4-1-2子代 4-1-2子代 4-1-2子代

4-1-3強壯

4-1-3強壯 4-1-3強壯 4-1-4長壽

4-1-4長壽

4-1-4長壽 4-1-4長壽 4-1-5領域 4-1-5領域

4-1-5領域 4-1-5領域 4-1-5領域 4-1-5領域

4-1-6速度 4-1-6速度 4-1-6速度 4-1-6速度 4-1-6速度 4-1-6速度

圖 4-1-8 不同年級學生在選擇題對六個次概念之類型百分比

6.適應

5. 性狀的存活

4.特定性狀比例改變

3.可遺傳的變異

2.族群裡的變異

1.變異的來源

(15)

第二節不同年級學生在開放題中演化概念的類型與比例

本節內容由跨年級學生在開放試題的答案內容評分，然而與上節選擇題的結果略有差異，主要在於開放題的題目設計內容沒有針對次概念六「適應」提問，

因此本節的內容將無法看到學生對於次概念六之答題表現情況。由於開放題規定學生至少寫滿五行文字，學生普遍表現較選擇題低，每位學生的回答也無法涵蓋所有次概念的認知特徵，只能根據學生有提到內容歸類。

然而並非每位學生寫下的答案都涵蓋五個次概念的內容，因此開放題的分析結果多了一項內容：未提及的部分。根據學生的整段文字描述內容，評定五個次概念的認知狀態，有些次概念的認知狀態包含兩種，都列入評分內容，然而在計分部份則以有提到正確的認知狀態為主，因為研究者認為學生有提到正確的認知狀態表示學生能夠理解演化概念的部份意涵，雖然其他文字描述未能符和，也許和日常說話方式用與有所關聯，但仍表示學生已具備有正確的演化概念。

本研究問卷共有 747 份，各個年級的施測學生不等，因此研究者未保護施測學校和學生姓名，將每位學生給予代號表示，例如：國小六年級的第 2 份問卷，

則給予小六 2 的名稱呈現，因此在本節中會發現到學生代號的表示。表 4-2-1 為開放試題的判定方式，編碼方式仍依照選擇題所使用的編碼表(請參閱表 4-1-1)，

從學生的文字回答內容編碼。未避免研究者自行編碼過於主觀，因此商請兩位國中自然與生活科技領域的教師協助三角校正工作，詳細內容於第三章的研究工具內容提及，校正結果經過統計分析，內在信度 Cronbach’s Alpha=0.88，達到信度標準。本節的內容將依照次概念順序，依序討論各個次概念在不同年級學生的答題類型與比例。

(16)

表 4-2-1 開放題評分判斷準則及例子說明

次概念 認知特徵 關鍵詞彙 舉例說明

突變/有性生殖突變、繁殖、變種、繁衍、交配、生

大一 55：最初有遺傳變異(突變、基因重組、互換……因素)，產生各式各樣有著不同的型態的個體……..

意圖轉變為了，因為要，….以、不得不、

必須(捕食或存活因素)

國一 44：獵豹從前為了捕食跑的很快的獵物，速度就從每小時 80 公里演化成每小時可以跑 110 公里

1.變異的來源

環境自然環境(包含氣候、地形因素)高二 3：當時的氣候溫和，並不如現在變化如此劇烈，天候變遷，氣溫越來越高，為發展出能夠符合現在的草原現象，只能將他自己的速度提升……

無方向性速度有快有慢、變異高二 12：只有跑得越快的獵豹才能提高抓到獵物的機會，故跑得慢的獵豹抓不到食物就沒得吃……

相同 ※無法從文字描述看出無

遺傳身體特徵、體質、變異可以遺

傳給下一代、基因、性狀

高一 112：繁衍自己的後代，使得後代有許多跑得較快的獵豹

用進廢退練習、提升自己的能力、鍛鍊、

訓練

國一 22：在長時間的奔跑下，就有了四肢跑很快的獵豹。

學習教導、學習小六 67：牠們的爸爸媽媽都會教牠們，也會訓練牠們的速度。就可以捕抓到獵

物了….

比例增加特定性狀比例越來越多國二 114：因為只有跑的最快的才能捕捉到食物，跑的慢逐漸餓死，彼此互相競爭，慢的就存活不去下，因此獵豹會越來越快。

漸變一代比一代……、漸漸高一 123：相對獵豹也必須更快的速度才得以生存，連鎖循環則越快的獵豹會得以生存，並年年增快。

適者生存、存活、餓死、適者生存、

不適者淘汰、天擇

小六 103：獵豹為了生存只好捕捉跑得較快的動物，所以跑得比較慢的絕種，

跑得較快的生存下來…….

合作一起、合作無

強壯強壯國二 122：因環境變遷，各種生物為了活而變得更強、更厲害……

5.性狀的存活

改變改吃其他食物、體型改變、姿

勢改變

小六 59：以前的獵豹是以每小時 80 公里的速度捕捉獵物，獵豹一代一代的在改變，改變速度、體型等，都在一點一滴的慢慢改善……

(17)

一、不同年級學生在開放試題對次概念一「變異的來源」之類型與比例

由圖 4-2-1 和表 4-2-2 數據可看出整體而言，突變/有性生殖類型在國一到國二階段出現降低的情況，其餘每個階段的比例都逐年增加，國二出現突然下降的現象，以國二 3 學生為例(圖 4-2-2)，解釋內容沒有從突變或有性生殖來解釋變異的來源，而是提到獵豹必須加快速度才不會被淘汰，屬於意圖轉變類型，國二學生除了此類型提高外，環境類別和答案內容未提及的比例都有上升的現象。根據突變/有性生殖類型的整體趨勢變化結果，推測可能主要原因為本研究所施測的各個年級都有演化相關課程，除了國二之外，例如：小六雖然沒有專門的演化課程，不過教科書內仍舊有與遺傳相關的單元，以翰林版本為例，國小五年級下學期的教科書內容，生物的繁殖與行為單元裡的小節內容為「代代相傳」提到生物許多外型特徵會代代相傳；高一和高二的生物課程亦與演化有關，然而國二學生開始沒有生物課程，加上施測時間為二年級下學期，對於演化的相關概念較為陌生，導致國二學生出現突變/有性生殖的類型比小六還要低。

國二 03 學生文字內容：

因為獵豹的祖先跑的很快，所以較瘦弱和跑較慢的獵物就會被吃掉，因為剩下的獵物都跑的比較快，所以獵豹比較追不到，獵豹為了要生存，所以必須增加自己的速度才能追到獵物，否則就會被這個世界所淘汰掉，獵物也是一樣，雖然較瘦弱和跑較慢的獵物，都被淘汰了，但是因為獵豹的速度增加了，所以牠們必須加快速度才不會被淘汰，就因為這個原因，所以獵豹才會跑的比祖先快。

意圖轉變的類型出現趨勢為「先下降，再上昇，最後下降」，此類整體出現比例約在 20~50%附近，國一階段會有下降的現象在於演化單元的教學，而高二之後也出現下降的情況可能原因為施測時間為高二下，當時學生正在學習生殖與遺傳的單元，對於突變/有性生殖的理解較多，所以在高二階段以後此類型下降至最低比例(34.7%)。另外，環境類型除了高一出現較高的比例(18%)之外，各個年級約在 10%之內，高一下基礎生物內容提到生態，較為重視環境與人類之間的

(18)

關係，因此學生容易從環境角度去解釋變異的來源，環境不會主導變異的來源，

而是主要扮演天擇的角色進行篩選，學生易從外在角度去解釋演化，而非深入了解其內部所出現的變異源自於突變或有性生殖所造成，以高一 62 學生答案為例 (圖 4-2-3)，內容提到環境因素，可以激發獵豹速度的潛能，而以高二 58 學生為例(圖 4-2-4)，則是從遺傳角度來解釋，學生的答案與當時正在學習的單元有密切的關聯。

高一 62 學生文字內容：

1.可能是因為獵豹居住的環境受到氣候的變化而有所改變。例如：由「森林」→「莽原」，而如果是原本居住的環境「森林」，有其他動物要吃牠們時，牠們或許能因森林而遮蔽牠們，以致於不必要跑那麼快，樹木漸漸矮小，於是激發了牠們的潛能，

如此一來可以免於被獵食的傷害。2.以前的豹數量極少，到了近代數目增多，使得其獵物不夠他們分，於是有了競爭，而豹為了吃而激發出潛力。

高二 58 學生文字內容：

豹行有性生殖，所以達爾文的適者生存論可套用在其生物身上，獵豹的祖先只能跑 80 公里，也就牠的獵物跑不到 80km 便會被吃掉，跑得到的就存活、繁殖，漸漸的許多獵物都能跑到 80km 以上，所以追不到獵物的豹便會餓死，流下能跑得更快者，

生存、繁殖漸漸至今速度可至 110km。

表 4-2-2 不同年級學生在開放試題對次概念一「變異的來源」之類型百分比小六國一國二高一高二大一 1-1-1 突變/有性生殖 32.5 35.4 22.6 27.8 36.1 46.6 1-1-2 意圖轉變 40.2 33.6 37.1 49.6 34.7 20.7 1-1-3 環境 7.7 6.2 8.1 18.1 8.3 5.2 未提及 19.7 24.8 32.3 4.5 20.8 27.6

(19)

0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0

人數百分比(%)

1-1-1突變/有性生殖 1-1-2意圖突變 1-1-3環境

圖 4-2-1 不同年級學生在開放試題對次概念一「變異的來源」之類型百分比

圖 4-2-2 次概念一「變異的來源」意圖轉變類型—以國二 3 學生為例

次概念一「變異的來源」

意圖轉變類型

(20)

圖 4-2-3 次概念一「變異的來源」環境類型—以高一 62 學生為例

圖 4-2-4 次概念一「變異的來源」遺傳類型—以高二 58 學生為例

二、不同年級學生在開放試題對次概念二「族群裡的變異」之類型與比例 由圖 4-2-5 和表 4-2-3 數據可看出國一到國二階段出現下降的情況，然而高一到高二變化不大，直到大一又有明顯的增加比例(16.7%)，以大一 69 學生(圖 4-2-6)內容為例，內容提到跑得快和跑得慢的獵豹，最後還提及跑得快的可以被天擇留下。

環境類型

突變/有性生殖類型

(21)

大一 69 學生文字內容：

因為跑得慢的因無法捕捉到被天擇淘汰。跑得快的被天擇留下，逐漸繁殖跑得快的下一代，獵豹跑得越來越快。

國一到國二下降的現象在於國二沒有生物教學，導致學生對於無方向性類型的比例下降，而高一到高二出現比例相似原因在於高一下學期生物課程提到生物多樣性相關概念，學生因此較易具備此種類型，而高二下學期著重於遺傳，由基因型和表現型計算可間接讓學生得知同族群裡生物之間有許多不同的性狀，因此即使高一和高二階段沒有演化專門單元，但教學上仍舊與此概念相近，所以學生於次概念二「族群裡的變異」沒有多大的影響。

從開放試題無法看出次概念二「族群裡的變異」的相同類型，從文字敘述中無法得知學生是否具備有族群裡個體皆為相同的相關詞彙，因此本類型只能根據繪圖題的內容進行分析，在此不做分析討論。

表 4-2-3 不同年級學生在開放試題對次概念二「族群裡的變異」之類型百分比小六國一國二高一高二大一 1-2-1 無方向性 10.3 36.3 26.6 55.6 54.9 71.6 1-2-2 相同 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 未提及 89.7 63.7 73.4 44.4 45.1 28.5

(22)

0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0

人數百分比(%)

1-2-1無方向性 1-2-2相同

圖 4-2-5 不同年級學生在開放試題對次概念二「族群裡的變異」之類型百分比

圖 4-2-6 概念二「族群裡的變異」遺傳類型—以大一 69 學生為例

三、不同年級學生在開放試題對次概念三「可遺傳的變異」之類型與比例 由圖 4-2-7 和表 4-2-4 數據可看出遺傳類型的整體趨勢，除了國一到國二出現下降的情況，其餘各個年級出現比例有逐年增加情況，其中高一出現比例低於國一，推測可能原因在於高一階段基礎生物課程著重在於「生物多樣性」、「生物與環境」和「人類與環境」較偏重於生態學，導致遺傳類型出現較比例較少，反概念二「族群裡的變異」

無方向性類型

(23)

觀國一階段，下學期的課程遺傳單元後緊接著演化，所以國一學生在次概念三「可遺傳的變異」較為熟悉，出現遺傳類型的比例也大於高一的學生。到了高二，生命科學課程主要為遺傳相關內容，所以從高二之後，具有遺傳類型的比例開始明顯地上升。

另外，用進廢退類型在小六出現最高比例為 40.2%，在尚未深入學習遺傳和演化觀點之前，小六學生使用用進廢退類型所佔有的比例最高，演化正式教學前學生易傾向拉馬克的解釋。以小六學生 94(圖 4-2-8)為例，答案內容提到由於練習環境較小，造成練習過程較短，認為練習可以使每一代的獵豹速度加快，擁有用進廢退類型。隨著演化單元教學後，即使國二、高一和高二沒有專門的單元，

國中到大學階段用進廢退比例都在 10%以下，國中一年級的演化單元有特別著重於解釋達爾文和拉馬克的演化觀點，針對此部份各個版本教材都有介紹兩位科學家的論述，這也表示國中一年級的演化單元教學可以有效地降低用進廢退之觀點，即使國二到高二階段沒有教學，出現比例不因為沒有教學而上升，可見國一的演化單元教學對次概念三「可遺傳的變異」扮演一個重要的指標。

小六 94 學生文字內容：

印度豹以前祖先大約每小時跑 80 公里，但現在的印度豹最高到 110 公里，因為以前印度豹練習環境沒有現在的大。以前豹練習地方比較小，所以在練習過程也會比較短，那麼現在環境比較大，所以練習過程也會比較增長，她們以後生下來的豹，

不一定跑得慢，也不一定跑得快，要看以後的環境或她們以後吃的飲食，還有訓練過程才能拿來做比較。

最後，學習類型出現趨勢與用進廢退類型相似，只是佔有比例又更低，最高的比例為小六學生所擁有的 7.7%，以小六 67 學生為例(圖 4-2-9)，學生提到獵豹的爸爸媽媽會擔任教導和訓練速度的工作，也就是學習可以使獵豹速度跑得變快。國一之後比例都低於 2%，此類型幾乎都消失了，這表示從國一開始學生已經能夠理解後天的改變是無法遺傳至下一代。

(24)

小六 67 學生文字內容：獵豹的祖先只能跑 80 公里是因為以前的小動物很笨，例如：

兔子。兔子以前很笨，牠不會跑很快，等到獵豹很靠近他時才有感覺到。而現在的兔子很聰明，獵豹在很遠的地方，牠都知道，牠會先跑獵豹就要用很快的速度，獵豹被訓練成很快的獵豹。而他們的爸爸媽媽都會教他們，也會訓練他們的速度。就可以捕抓到獵物了，再加上人類的訓練，就成了很快很快的獵豹。

表 4-2-4 不同年級學生在開放試題對次概念三「可遺傳的變異」之類型百分比小六國一國二高一高二大一 2-1-1 遺傳 33.3 35.4 21.8 29.3 35.4 48.3 2-1-2 用進廢退 40.2 8.9 8.9 9.8 7.6 2.6 2-1-3 學習 7.7 0.9 1.6 0.0 1.4 0.0 未提及 18.8 54.9 67.7 60.9 55.6 49.1

0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0

小六國一國二高一高二大一人數百分比(%)

2-1-1遺傳 2-1-2用進廢退 2-1-3學習

圖 4-2-7 不同年級學生在開放試題對次概念三「可遺傳的變異」之類型百分比

(25)

圖 4-2-8 次概念三「可遺傳的變異」遺傳類型—以小六 94 學生為例

圖 4-2-9 次概念三「可遺傳的變異」遺傳類型—以小六 67 學生為例次概念三「可遺傳的變異」用進廢退類型

次概念三「可遺傳的變異」學習類型

(26)

四、不同年級學生在開放試題對次概念四「特定性狀比例改變」之類型與比例 由表 4-2-5 和圖 4-2-10 可知整體而言，除了國一到國二階段比例下降之外，

比例增加類型隨著年級增長有逐年增加的趨勢，從學生的回答內容分析發現到如果學生有提到比例數增加的說明，也表示學生一開始會說明族群裡的個體具有變異的情況，多數會更進一步說明特定性狀的比例出現增加的情況，也就是當學生具備有「特定性狀比例改變」之概念時，表示他(她)已經具備有次概念二的「族群裡的變異」，以國二 102 學生為例(圖 4-2-11)，標示 1 的文字敘述中可看出族群裡的變異是不具方向性，接著標示 2 的文字敘述中說明著特定性狀比例改變的情況，有利的性狀(跑得快)出現比例增加，這個結果也間接的顯示出兩個次概念間彼此有順序上的關連性。

國二 102 學生文字描述：

早期獵豹的祖先利用速度的優勢來躲避天敵，或是捕捉獵物，但隨著環境變遷，速度慢的會被淘汰，速度快的就有生存機會，速度較快的獵豹持續繁衍，所以現今獵豹才會較快的速度。

另外，漸變類型在小六出現比例(31.6%)最高，國一之後開始逐年下降，到高一階段出現比例為零，然而高二比例有些微上升(4.9%)，國一之後的出現比例低於 5%，因此可以視為漸變的類型幾乎消失。由於開放題當中無法看出學生是否具有「族群裡的變異」的相同類型，學生可能會認為有利性狀比例增加也是一種漸漸改變的趨勢，因此可能會出現一代比一代還要跑得快等相關說明，所以在此不再深入探討漸變類型的比例變動，反觀此概念在選擇題中的繪圖題型就能夠具體呈現學生對特定性狀比例改變之理解。

表 4-2-5 不同年級學生在開放試題對次概念四「特定性狀比例改變」之類型百分比小六國一國二高一高二大一 2-2-1 比例增加 3.4 34.5 28.2 51.1 54.9 74.1 2-2-2 漸變 31.6 12.4 8.1 0.0 4.9 0.0 未提及 65.0 53.1 63.7 48.9 40.3 25.9

(27)

0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0

人數百分比(%)

2-2-1比例增加 2-2-2漸變

圖 4-2-10 不同年級學生在開放試題對次概念四「特定性狀比例改變」之類型百分比

圖 4-2-11 次概念四「特定性狀比例改變」比例增加類型—以國二 102 學生為例 1

2

(28)

五、不同年級學生在開放試題對次次概念五「性狀的存活」之類型與比例 由表 4-2-6 和圖 4-2-13 數據可知，適者類型在國一到國二和高一到高二出現下降，雖然此兩個時期出現下降的情況，但從國小到國中、國中到高中、高中到大學三個階段中，持有「適者」的比例逐年增加，增加比例至少都有 15%。與選擇題相較，小六學生出現「適者」類型的比例並非所有次概念最高的比例，可能原因在於小六學生尚未熟悉「適者生存，不適者淘汰」的說明方式，加上若學生有提及族群裡的變異，有可能進一步會寫到適者類型的相關字詞，而小六擁有無方向性類型為 10.1%，所以適者類型出現 9.4%略低，能夠合理的解釋，然而在國一學習演化單元過後，出現比例(44.2%)明顯增加，國二下降至 29.8%，主要在於國二沒有生物課程，導致較少使用生物相關字詞解釋，隨後高一和高二比例約為 64%，大一高達 79.3%比例具有。

其他類型出現比例都很低，尤以合作類型完全沒有出現，強壯類型在國二、

高一和大一有零星的出現，但比例皆低於 3%。至於改變類型，在各個年級當中皆佔有一定的比例，國二比例為最高(10.5%)，國一比例最低(6.2%)，兩者差異不超過 5%，國一的教學活動確實可以降低此類型，然而大一比例卻沒有明顯地下降，也就是學生容易使用因應環境的改變而改變自己的性狀來解釋，不論在任何年級都會有此種類型的存在，因此國一和高三的教學，可以說明改變只能短暫地使性狀存活，歷時長時間或環境改變，便會發現改變類型也許無法在適應新的環境，所以在教學上可以針對此部份加強。

表 4-2-4 不同年級學生在開放試題對次次概念五「性狀的存活」之類型百分比小六國一國二高一高二大一 3-1-1 適者 9.4 44.3 29.8 64.7 63.9 79.3 3-1-2 合作 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 3-1-3 強壯 0.0 0.0 0.8 0.8 0.0 2.6 3-1-4 改變 7.7 6.2 10.5 9.0 6.9 8.6 未提及 82.9 49.6 58.9 25.6 29.2 9.5

(29)

0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0

人數百分比(%)

3-1-1適者 3-1-2合作 3-1-3強壯 3-1-4改變

圖 4-2-6 不同年級學生在開放試題對次概念五「性狀的存活」之類型百分比

根據開放題分析可以發現，大多數的學生在解釋性狀的存活內容時，會有兩種類型，第一種解釋方式會先說明次概念二「族群裡的變異」，隨後解釋次概念四「特定性狀比例改變」，最後會解釋次概念五「性狀的存活」，以高一 68 學生為例(圖 4-2-7)，此種解釋方式出現比例較高；第二種解釋方式首先會解釋次概念一「變異的來源」的意圖轉變，隨後再解釋次概念五「性狀的存活」，以高一 69 學生為例(圖 4-2-8)，先說明為了追捕獵物，之後解釋不適者淘汰(沒吃東西就會餓死)的觀點，然而此種解釋方式出現比例較低。

高一 68 學生文字描述：

原本獵豹可能速度都不一樣，但是隨著她們的獵物速度慢的都被吃光了，只剩下速度較快的存活，而這時獵豹也在競爭食物而速度較慢的可能追不到獵物而餓死，最後只剩下速度快的存留下來。

(30)

圖 4-2-7 次概念五「性狀的存活」適者類型的第一種解釋—以高一 68 學生為例

圖 4-2-8 次概念五「性狀的存活」適者類型的第二種解釋—以高一 69 學生為例次概念二「族群裡的變異」

次概念四「特定性狀比例改變」

次概念五「性狀的存活」

(31)

高一 69 學生文字描述：

可能是因為環境改變而造成速度上的差距，再從前獵豹可能生活在森林中地形受樹木影響，所以會跑得慢一些，而後來隨著環境的變化，森林變成了草原，草原寬闊活動空間大，而為了追捕獵物不得不把速度提升，要不然沒東西吃就會餓死。

六、小結

綜合整理不同年級學生在開放題中，對於演化概念之解釋類型分佈情況於圖 4-2-9，首先與圖 4-1-8 選擇題分布情況對照，可明顯看出選擇題的答對比例較高於開放題，因為開放題需要學生自己把想法寫下，可能涉及學生的寫作能力，並且在毫無相關訊息引導之下，開放題的回答內容說明會不夠詳盡，且比例也會低於選擇題的表現，為了提高開放題的有效性，規定施測的學生至少寫滿五行，雖然並非所有學生都有達成，但大多數學生都有達成，其中小六學生在寫開放題較為困難，在施測時引導學生想像自己在說科學故事，以科學的方式來解釋演化過程，並且給予小六學生較多的時間撰寫。

整體而言，五個次概念的科學類型在國一到國二出現降低的情況，而高一到高二這個階段降低幅度更小，原因在於國二沒有生物課程，高二的生命科學課程主要在於生殖和遺傳單元，因此與遺傳相關的次概念一「變異的來源」、次概念三「可遺傳的變異」和次概念四「特定性狀比例改變」比例上升。從國小到國中、

國中到高中和高中到大學，三個跨越年級都有明顯的比例上升，國一開始生物課程的教學，而國二沒有生物課，在高一和高二都有生物課程，雖然沒有演化的專門單元，但是演化單元牽涉許多章節的相關概念，因此還是能讓學生了解部分的演化觀點，大一有普通生物學課程，更詳細說明演化機制。

次概念一「變異的來源」和次概念三「可遺傳的變異」在小六出現正確比例最高(32.5%和 33.3%)，而次概念四「特定性狀比例改變」佔有正確的比例(3.4%) 最低，其中進步幅度最大為次概念四「特定性狀比例改變」和次概念五「性狀的存活」，而進步幅度最小為次概念一「變異的來源」和次概念三「可遺傳的變異」。

(32)

由此可知，在小六已具備有較高比例的次概念，進步幅度較小，大一出現比例約在 45%左右，而在小六出現比例最低的次概念四「特定性狀比例改變」，隨著年齡增長出現比例增加幅度為最多，大一出現比例約 70%，可見教學對於學生佔有很大的影響力。針對進步幅度較小的次概念，雖然小六學生具備科學比較最高，

但在教學上仍要強調，也就是教學不可因為學生已具備此概念而忽視，反而更應該強化學生的概念。

1-1-1突變/有性生殖 1-1-1突變/有性生殖

1-1-1突變/有性生殖 1-1-1突變/有性生殖 1-1-1突變/有性生殖 1-1-1突變/有性生殖 1-1-2意圖突變 1-1-2意圖突變

1-1-2意圖突變

1-1-2意圖突變 1-1-2意圖突變 1-1-2意圖突變

1-1-3環境 1-1-3環境

1-1-3環境

1-1-3環境 1-1-3環境

未提及未提及未提及

1-2-1無方向性

1-2-1無方向性 1-2-1無方向性

1-2-1無方向性 1-2-1無方向性 1-2-1無方向性

未提及

未提及未提及

2-1-1遺傳 2-1-1遺傳

2-1-1遺傳 2-1-1遺傳 2-1-1遺傳 2-1-1遺傳

2-1-2用進廢退

2-1-2用進廢退 2-1-2用進廢退 2-1-2用進廢退

2-1-2用進廢退 2-1-3學習

未提及

未提及未提及未提及未提及

2-2-1比例增加

2-2-1比例增加 2-2-1比例增加

2-2-1比例增加 2-2-1比例增加 2-2-1比例增加

2-2-2比例不變

2-2-2比例不變 2-2-2比例不變

2-2-2比例不變

未提及未提及未提及未提及未提及未提及

3-1-1適者

3-1-1適者 3-1-1適者

3-1-4改變

3-1-4改變 3-1-4改變

3-1-4改變

未提及

未提及未提及

未提及 2-2-2比例不變

3-1-1適者 3-1-1適者

圖 4-2-9 不同年級學生在開放題對五個次概念之類型百分比

5. 性狀的存活

1.變異的來源

(33)

第三節不同年級學生在整體演化概念發展情況

本節內容分成三個部分，第一部份針對比較選擇題中六個次概念答對率進行比較，並且討論各年級之間的關係；第二部份則是針對開放題中五個次概念答對率進行比較，並且討論各年級之間的關係；最後，第三部份將整合選擇和開放題的學生表現是否相關，若為相關則更進一步整合選擇和開放題之答對率，針對整體演化概念進行分析與討論。本節與上兩節的圖表編排方式略有差異，上兩節主要從各個次概念內的類型看不同年級學生之答題情況，主要偏重各年級對於次概念之理解情況，而本節則根據不同年級學生在所有次概念之答對情況討論，可以更深入討論次概念的學習情況，期望能從更多元的面向分析跨年級演化概念之發展。

一、選擇試題中六個次概念具有正確演化概念之比例

由圖 4-3-1 和表 4-3-1 數據可知，小六階段裡，次概念五「性狀的存活」佔有比例(66.7%)最高，但次概念四「特定性狀比例改變」比例(16.2%)最低，也就是在尚未學習演化單元時，對小六學生而言，性狀的存活概念已佔大部份具有此概念，至於次概念四「特定性狀比例改變」在國中階段教學上應給予較多的關注，

然而根據本研究結果發現，經過國一教學過後，已有 56.6%的國一學生具備此概念，可見國一的教學能夠有助於學生對於次概念四之理解，在教學上也可參考第六節的演化單元課程活動設計內容。

在國一到大一，共五個年級(國一、國二、高一、高二和大學) 佔有正確比例以次概念二「族群裡的變異」佔有比例最高，而次概念六「適應」佔有比例最低。由此可知，在國一教學後，學生幾乎都能夠具備有族群裡的變異，不再認為族群裡的個體長得都一模一樣。而適應的概念屬於整體演化概念之延伸思考，建議可以在演化機制說明結束後，再提出適應概念進行作為延伸討論，由於教科書

(34)

沒有針對此部分說明，因此教學上可能需要教師協助引導。

不同年級在次概念的發展過程中，隨著年級的增長對於各個次概念的正確率也逐年上升，國一到國二當中只有次概念三「可遺傳的變異」出現比例增高，但由於增高的百分比小於 1%，因此認定次概念三在國二與原來國一表現差不多，

其餘國二學生的表現較國一低，也就是演化概念的選擇題在國一到國二期間，沒有明顯的增長，甚至有些次概念比例下降，可見國一的教學可立即幫助學生對演化概念之理解，到了國二階段開始沒有生物課程，的確會造成演化概念之正確比例下降，可見教學對於學生在演化概念之理解仍扮演重要的角色。

高一到高二階段，次概念二「族群裡的變異」、次概念四「特定性狀比例改變」和次概念五「性狀的存活」出現比例增高，另外三個次概念則是高二學生的表現較高一低。雖然高一和高二沒有專門的演化單元，然而在高二下學期階段，

正在學習動物的生殖與遺傳單元，然而次概念一「變異的來源」和次概念三「可遺傳的變異」，兩個次概念與遺傳相關，卻沒有出現比例增加的情況，反倒是其餘三個次概念比例上升，雖然高二下生物教學內容與演化概念有相關，然而學生無法將概念延伸至演化概念，可能原因在於遺傳單元著重於人類性狀比例演算和遺傳相關疾病，學生可以了解遺傳上的不同性狀的基因型，然而當問及變異的來源時，卻無法直接與遺傳概念連結，可見學生只侷限於遺傳之基因型和表現型計算，以及與人類相關的遺傳疾病，卻無法反向思考變異的來源是遺傳造成的，甚至可以推論高二學生雖然學到遺傳概念，卻無法將遺傳概念延伸至演化，可能原因在於只有國一有學過演化，已經過了將近四年的時間，導致學生對於演化概念變得很陌生，而出現較直覺的答案，例如：意圖轉變或環境因素造成變異，也就是高中學生容易根據外在條件來解釋演化機制，而非深入理解演化內部過程。

(35)

表 4-3-1 六個次概念在選擇試題中具有正確演化概念之百分比

小六國一國二高一高二大一 1.變異的來源 27.4 49.6 47.2 72.4 64.2 92.7 2.族群裡的變異 38.8 81.0 71.2 83.6 86.8 95.3 3.可遺傳的變異 40.2 62.8 63.3 75.0 72.2 71.6 4.特定性狀比例改變 16.2 56.6 55.7 65.9 71.5 66.4 5.性狀的存活 66.7 66.4 60.9 76.9 77.8 78.9 6.適應 19.7 37.6 22.6 43.9 42.0 53.9

0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0

變異的來源族群裡的變異可遺傳的變異特定性狀比例改變性狀的存活適應

次概念人數百分比(%)

大一高二高一國二國一小六

圖 4-3-1 六個次概念在選擇試題中具有正確演化概念之百分比

二、開放試題中五個次概念具有正確演化概念之百分比

由於開放題當中，沒有問到有關適應概念之解釋，所以在開放試題結果呈現只有五個次概念，從圖 4-3-2 和表 4-3-2 數據可知，在小六階段裡，次概念一「變異的來源」和次概念三「可遺傳的變異」符合正確比例為最高，但次概念四「特定性狀比例改變」比例(3.4%)最低，與選擇題結果相同，國一的演化課程教學扮演重要的角色，教學上應多重視概念四「特定性狀比例改變」，當學生具備有次

(36)

概念二「族群裡的變異」(10.3%)才能延伸到次概念四「特定性狀比例改變」

(3.4%)，然而小六學生認為性狀的比例改變漸漸改變(胡椒蛾的體色慢慢越來越深)，也就是小六學生雖然具有初步的遺傳變異概念，可是仍尚未完全理解遺傳概念，與 Evans(2000)的研究結果有些差異，研究發現國小學生認為變異源是自然發生或神創，而不是因為遺傳變異，而本次研究結果發現小六學生具備有變異的來源(次概念一)，然而卻對於變異過程尚未理解，因此在次概念四出現正確比例較低。

國一階段在各個次概念出現比例約為 30~35%，其中次概念五概念五「性狀的存活」為最高，與小六相同，亦是次概念四比例最低，可見小六階段到國中階段，次概念五「性狀的存活」正確佔有比例皆較高，進步幅度高達 34%，可見國一的教學上對於次概念五的確提供很大的助力。另外的四個次概念在國一階段，佔有正確的比例皆為 30~35%左右，次概念四「特定性狀比例改變」也有明顯地進步(29.3%)，也顯示出國一學生開始能夠理解演化過程，且次概念二「族群裡的變異」也有明顯進步(24.2%)，這與次概念四表現情況也很有關聯性，因為必須必備族群裡的變異，才能延伸說明性狀比例之改變過程。

國二和高二結果相同，比例最低皆為次概念三「可遺傳的變異」，而高一和大一，比例最低皆為次概念一「變異的來源」，但國一到大一各個年級中比例最高皆為次概念五「性狀的存活」，也表示教學上對於性狀的存活不需要花費太多時間著墨，然而在「可遺傳的變異」需要多加強，國一生物教材有針對此部份做說明(以康軒版本為例，圖 4-3-4)，國二和高二階段，大約都有 10%的學生具有拉馬克的用進廢退或後天學習可以改變的想法，因此國一的演化單元需更重視次概念三「可遺傳的變異」，教學上建議可以使用教科書以外的例子，讓學生能夠充分理解並且舉一反三。

(37)

表 4-3-2 五個次概念在開放試題中具有正確演化概念之百分比

小六國一國二高一高二大一 1.變異的來源 32.5 34.5 22.6 27.8 36.1 46.6 2.族群裡的變異 10.3 34.5 26.6 54.9 54.9 71.6 3.可遺傳的變異 33.3 35.4 21.8 29.3 35.4 48.3 4.特定性狀比例改變 3.4 32.7 28.2 51.1 54.9 74.1 5.性狀的存活 9.4 43.4 29.8 63.9 63.9 79.3

0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0

變異的來源族群裡的變異可遺傳的變異特定性狀比例改變性狀的存活

次概念人數百分比(%)

圖 4-3-2 五個次概念在開放試題中具有正確演化概念之百分比

(38)

圖 4-3-3 拉馬克和達爾文的演化觀點說明—以康軒版本為例

三、不同年級學生在選擇題與開放題正確比例之關係

選擇題分析的題目共有 11 題，其中有一題(繪圖題)涵蓋兩個次概念，所以按照一題一分來計算，最高分為 12 分，最後將學生選擇題成績換算成百分制度。

而開放題只有 1 題，評分標準以是否提到次概念中的類別作為判準，共有五個次概念，最高分為 100 分，每多一個概念就會加 20 分，因此學生在開放題的得分只有 0、20、40、60、80 和 100 分共五種分數，所以在開放題型的標準差異會較大。圖 4-3-4 為不同年級的選擇與開放題平均分數線性圖，兩者趨勢十分接近，

在國二和高二階段平均分數都較為前一個階段低，而且開放題的分數明顯低於選擇題，主要在於學生在填寫選擇題有選項作為思考的輔助工具，而開放題需要自己用文字描述想法，學生平常也較少接觸相關經驗，在施測過程中有提醒學生把

(39)

自己的想法儘可能詳細的描述下來，至少寫滿五行，以降低選擇題和開放題學生的回答情形落差。

(一)、各年級在選擇與開放題平均分數之顯著關係

圖 4-3-4 不同年級學生在選擇題與開放題平均分數線性圖

根據圖 4-3-4 可看出各個年級之間的差異，須深入釐清各個年級平均數之間的差異，由於本次的樣本分成六個年級，分別為小六、國一、國二、高一、高二和大一，在統計上同時對兩個以上的樣本平均數差異進行的檢定方法，選定單因子變異數分析(one way ANOVA)，分成選擇和開放題兩個部份討論：

1. 選擇題：統計分析結果顯示 F 考驗達顯著差異(.00)，表示至少有兩個年級平均數之間有顯著差異存在。因此，更進一步進行事後比較(post hoc)，由於六個年級的施測學生人數不同，選用雪費法(Scheff’s method) 計算後發現(表 4-3-3)，除了國一和國二(.650)、高一和高二(.981)，共兩組未達顯著差異外，其餘的年級兩兩都有顯著差異。

年級

0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0

平均分數

選擇題開放題

第肆章 研究結果與討論