實驗時學生分為實驗組與控制組

第三章 研究方法

本研究主要探討學生 PDA 應用在專題活動學習的成效，以及在教學活動中 學生同儕與師生的互動行為。以下針對本研究的研究設計、研究對象、研究工具、

專題活動設計、實施步驟及資料分析等加以說明。

第一節 研究設計

本研究採用準實驗研究法（quasi-experiment），研究的自變項為學生是否使用 PDA 於專題學習活動，依變項為學生學習的態度、成效、及學生同儕互動與師生 互動行為。實驗時學生分為實驗組與控制組。實驗組的學生先進行兩週共 80 分 鐘的 PDA 操作訓練，之後兩組學生進行為期四週的專題活動。兩組學生的授課 教師、授課內容與授課時間皆相同。實驗中收集的資料包括課堂觀察表、教師反 思日誌、錄影、錄音，實驗結束之後，兩組學生皆進行學習成就測驗及填寫學習 活動問卷，並針對實驗組進行焦點團體訪談。此外，實驗進行期間，課後均進行 教師訪談。藉以了解兩組學生專題學習的成效，另外透過錄音資料的分析，比較 兩組學生同儕與師生互動行為的差異。

第二節 研究參與者

本研究以臺北市立某國小五年級兩班學生共50 人為實驗對象。其中一班 26 位學生為實驗組，另一個班24 位學生為控制組。該校以常態分班，根據授課教 師所述，兩班學生在學習成就及態度上差異不大。配合實施專題學習活動，將每 班的學生依據上學期期末考成績進行S 型分組，每班分成 6 組，每組學生有 4-5

人。參與實驗的學生正在修習自然與生活科技之「微生物的作用」單元。授課教 師為一位具有資訊教育碩士學位且任教八年的國小自然科科任教師，曾參與行動 學習相關研習，但未在授課班級使用行動載具教學或實施專題學習活動。

第三節 研究工具

本研究使用的工具包括：PDA、PDA 操作講義、專題活動學習單、課堂觀察 表、教師反思日誌、成就測驗、學習活動問卷、互動行為分析表等。各工具的詳 細描述如下。

一、PDA

本研究使用的PDA 為 HP iPAQ 2490b 之 Pocket PC，作業系統是 Windows CE 5.0，內建 256MB 的記憶體、無線網路卡、藍芽。應用軟體有 Pocket Word、

PowerPoint Mobile、Internet Explorer、HP Image Zone、Windows Media 等。

二、PDA 操作講義

提供實驗組的學生熟悉 PDA 各種應用軟體的操作方式。內容包括 Word Mobile、IA Presenter、HP Image Zone、Windows Media Player、Pocket Painter、無 線傳輸等，學生可以自行參閱練習。

三、專題活動學習單

根據四個專題所設計的學習單（詳見附錄三），主要在協助學生專題活動的 進行，作為記錄觀察及結果討論之用。實驗組的學習單在授課前已儲存在每位學 生的PDA 裡；控制組的學生則使用紙本，於上課時發放。

四、課堂觀察表

在每一次上課中，由研究者根據課堂觀察表的項目觀察教師與學生的教學情

觀察表則包括學生學習情況、教師授課情況、及專題活動的過程等（詳見附錄五）。 五、教師反思日誌

授課教師在每次上完課之後，針對教學活動、學生學習態度、師生互動及教 學上遇到的困難填寫反思日誌（詳見附錄六）。

六、成就測驗

實驗結束時，兩班學生皆進行成就測驗，以瞭解學生在專題學習的學習成 果，並作為實驗比較之用。因此，題目內容以專題活動學習單為主，題型包括是 非題 5 題共 20 分，選擇題 5 題共 20 分，填空題 1 題共 24 分，和問答題 2 題共 36 分，總分為 100 分（詳見附錄七）。

七、學習活動問卷

學習活動問卷在瞭解學生對於學習活動及使用 PDA 的看法，問卷內容分為 三個部份。第一部份調查學生學習活動的情況，採用李克特五點量表（第1-6 題）。 第二部份調查學生使用PDA 的看法，也是採用李克特五點量表（第 7-12 題）。第 三部份是開放性問題，調查學生對於PDA 功能的看法（第 13-14 題）。實驗組的 問卷內容包括以上三個部份的題目（詳見附錄八），控制組的問卷內容只有第一 部份（詳見附錄九）。

八、互動行為分析表

互動行為分析表可以瞭解學生進行專題學習時，學生之間和教師與學生的互 動行為。互動行為分析表的內容（詳見附錄十）是根據Karasavvidis 等學者（2003）

所發展出來的分類標準為依據，主要分為教師與學生兩種類別。教師類別包含有 以任務為主的問題解決行為（TTS）、一般問題解決行為（TG）、直接的管理

（TDR）、間接的管理（TIR）、確認學生理解（TC）、確定理解（TCN）、情感的 支援（TES）、與任務無關的（TTI）等八項。學生類別包含有以任務為主的問題 解決行為（STS）、一般問題解決行為（SG）、自律（SSR）、一般規範（SOR）、

確定理解（SCN）、與任務無關的（STI）等六項。

第四節 專題活動設計

壹、單元規劃

教學實驗共包括四個專題活動，係由研究者與授課教師共同討論發展，包含

「認識食物中的黴菌。」、「尋找優格裡的微生物。」、「哪些因素會影響微生物生 長？」、「日常食物如何長期保存？」等四個專題。詳細的單元內容如表3-1。單 元設計的依據是配合五年級下學期自然科的學習指標。

表3-1 專題單元內容

專題 內容 實施時間

一、

認識食物中的黴菌。

學習利用工具觀察食物上的黴菌，並畫 出觀察結果，瞭解黴菌的生長環境及外 觀、顏色等特徵。

3 節課，

共120 分鐘。

二、

尋找優格裡的微生 物。

首先，學生需要瞭解日常食物中有哪些 食物和微生物是息息相關的，並且探討 優格裡的微生物為何？如何產生？最 後，藉由學生自行製作優格，利用電子 顯微鏡觀察優格裡的乳酸菌，驗證有些 食物是經過微生物發酵而形成，例如優 格。

4 節課，

共160 分鐘。

三、

哪些因素會影響微 生物生長？

食物會長黴菌或變酸和微生物有密切的 關係。專題三主要讓學生瞭解有哪些因 素是會影響微生物的生長。首先，學生 需要假設某個因素是影響微生物生長的 原因，並設計實驗活動以檢驗假設是否 成立，最後由實驗結果獲得解答。

3 節課，

共120 分鐘。

四、

日常食物如何長期 保存？

引導學生思考為什麼有些日常食物可以 保存很久都不會變壞，學生可以透過授 課教材和補充資料，瞭解食物能夠長期 保存的原因。

2 節課，

共80 分鐘。

貳、專題實施架構

為配合授課教師實際需求並簡化繁雜的專題實施過程，本研究以 Krajcik 等 學者（1999）所發展的專題實施步驟為主並加以修正，實際在本研究實施的專題 架構如下。

一、探索專題題目

本階段屬於初步探索，讓學生對於專題活動有基本的瞭解。教師在授課前訂 定專題題目，課堂一開始先對學生說明專題題目的定義，並引導學生回憶先備知 識。

二、瞭解基本知識

學生必須具備一些基本的知識才能從事專題探究活動，因此在學生開始探索 前，教師需要指導學生學會基礎的學科內容，這些背景知識也可以提供學生之後 的查詢和閱讀。授課教材包括投影片、影片、圖片等資源。

三、假設

學生在這一個階段開始從事專題活動的探究，根據基本知識、個人經驗推測 題目可能發生的結果並透過實驗設計收集資料，驗證假設是否成立。小組裡每個 組員可以寫下自己的想法，透過組員之間的分享、討論，評估最後小組的共識。

當然組員也可以查閱教學資源，幫助他們完成討論活動。

四、實作

學生對於之前的假設進行實作驗證，他們可能尋找更多的資訊或經由實驗證 實。此時，教師需要擔任引導者的角色，適時提供協助、回饋，以利學生完成探 究。同樣的，學生可以依據需求，查詢教學資源，並將實作結果記錄到學習單裡。

五、結論

組員之間透過資料的分析與整理，歸納出專題的結論。這個階段，學生可以 更清楚的瞭解他們收集的資料，並幫助他們釐清迷失概念。最後總結所有組員的 看法，完成一份專題作品。

六、作品發表

教師針對學生作品進行發表，各組學生可以互相觀摩、分享其他組別的學習 成果，教師也能立即性的提供回饋，最後教師針對專題活動進行總結。

參、實驗組 PDA 的應用

實驗組的學生在授課前都會分配到一台HP iPAQ 2490b 的 PDA，並於當天自 然課結束時收回。教師則是一部桌上型電腦與一台PDA，二者之間透過同步軟體

（AcitveSync 4.2）連接。另外，教室內還包括單槍投影機、投影布幕、黑板等設 備，圖3-1 為實驗組教室分佈圖。

圖3-1 實驗組教室分佈圖

第三組 第二組 第一組

第五組 第四組 第六組

專題活動中，學生在 PDA 上的應用大致有文書處理、繪圖、簡報閱讀、影 音、圖片及瀏覽、無線傳輸等五項，以下分別描述學生運用的情況。

一、文書處理

在專題假設階段，實驗組的學生需要將自己的想法先記錄到學習單（如圖 3-2），以便和組員一同討論達成共識。接下來實作的部份，學生也是將觀察結果 記錄到學習單，之後，匯整所有組員的學習檔案，獲得最後專題的結論。控制組 的學習單是以紙本取代。

文書處理主要用來填寫學習單的內容，使用的應用軟體為PDA 內建的 Word Mobile，操作如同 Microsoft Office Word 一樣，只是功能方面較為精簡，儲存的 檔案也可以在桌上型電腦閱讀。

圖3-2 PDA 上的學習單

二、繪圖

實作時，實驗組的學生會利用繪圖軟體將觀察結果畫下來，如圖 3-3 為學生 觀察乳酸菌所繪製的作品。學生也可以利用軟體本身的功能，在圖片上著色或用 文字補充說明。控制組的學生則將觀察結果直接繪製到紙本學習單裡。

繪圖軟體採用Pocket Painter，由於操作介面類似於小畫家，學生很快就能上

手。儲存的格式有以下三種：.bmp、.jpg、.gif，當檔案轉移到桌上型電腦時，一 樣可以開啟閱讀。

圖3-3 學生在 PDA 上繪製的乳酸菌外觀圖

三、簡報閱讀

當學生從事探索活動之前，需要具備一些基本知識，而這些知識內容，會在 瞭解基本知識的階段學習。首先，教材會先編成投影片的形式，實驗組的學生直 接在 PDA 上透過應用軟體播放閱讀（如圖 3-4）。之後的專題階段，當學生需要 查詢或複習時，也可以自行瀏覽 PDA 裡的學習資源。控制組則是將投影片內容 製作成紙本教材。

雖然Windows CE 5.0 作業系統內建 PowerPoint Mobile 簡報軟體，但檔案容 量大且簡報播放時的翻頁速度較慢，經過評估，改採用 IA Presenter 軟體。該軟 體無法直接讀取.ppt 檔，需要將投影片的格式轉換成 for Pocket PC，因此檔案容 量也變小。課堂中學生隨時可以開啟簡報閱讀或查詢相關內容，控制組的學生則 是閱讀紙本教材。

圖3-4 PDA 教學投影片示例（黴菌的簡介）

四、影音、圖片瀏覽

有些知識內容是透過影片或圖片的方式呈現。專題實作時，實驗組的學生可 以依據需求，自行瀏覽PDA 裡的影片（如圖 3-5）或圖片（如圖 3-6）進行學習。

控制組的學生則是透過教室中唯一的單槍投影出來的畫面，重複觀看教學影片或 圖片。

影片播放軟體採用TCPMP，圖片瀏覽是利用 PDA 內建的 HP Image Zone 軟 體，學生可以針對局部部位放大、縮小。

圖3-5 PDA 教學影片示例（觀察乳酸菌）

圖3-6 PDA 教學圖片示例（發黴的玉米）

五、無線傳輸

實作過程中的資料收集，實驗組的學生閱讀、整理已下載到 PDA 裡的網頁 內容（如圖3-7），控制組的學生也是閱讀相同內容，只是將資料製作成紙本的教 材。若學生想交換組員觀察記錄的檔案，可以利用藍芽互相分享學習成果，控制 組的學生則是輪流觀看組員的記錄。最後，實驗組的學生需要將完成的學習作品 利用藍芽傳送到教師的PDA，控制組是以繳交紙本的文件為主。

六、作品發表

學生作品發表的階段，由於實驗組的學生已將學習成果傳送到教師的PDA，

利用ActiveSync Remote Display 軟體將 PDA 的畫面同步到電腦螢幕上，透過單槍 投影機投影，全班學生都能看到他們的作品，如圖 3-8 所示。控制組是由各小組 派一位組員到前面發表專題成果，其他學生只能透過聆聽的方式，得知他們的學 習成果。

圖3-8 學生作品發表

第五節 實施步驟

本研究實施時間共4 週，實施步驟如圖 3-9，各步驟詳細的敘述於圖之後。

圖3-9 實驗步驟

實驗組 控制組

規劃專題學習教材與活動

使用PDA進行 專題活動學習

（4週）

成就測驗與問卷調查

焦點團體訪談

無使用PDA進行 專題活動學習

（4週）

PDA操作訓練

（2節課）

資料分析 教師訪談

一、規劃專題學習教材與活動

由研究者與實驗教師共同討論發展出四個專題活動，包含專題一「認識食物 中的黴菌。」，專題二「尋找優格裡的微生物。」，專題三「哪些因素會影響微生 物生長？」，專題四「日常食物如何長期保存？」。根據這些活動製作相關的教學 投影片、影片、網頁資料等教材。

二、PDA 操作訓練

專題活動之前，研究者花費兩節課的時間共計 80 分鐘訓練實驗組的學生操 作PDA，第一週主要介紹 PDA 的設備與介面的操作，第二週訓練學生操作 PDA 的教學軟體。

三、專題活動學習

根據之前設計的專題活動於實驗組和控制組各進行四週教學，每週有 3 節 課，每節課有40 分鐘，授課教師皆為同一人。實驗組的學生採用 PDA 授課，全 部教材於上課前皆儲存於PDA 裡。控制組的學生以紙本的教材為主。

四、教師訪談

每次上完課後，研究者與授課教師互相分享學生上課的情況與教學心得，一 方面做為之後教學的改善，另一方面視為資料收集的一部份。實驗結束時，也對 教師進行訪談，訪談題目採用開放性問題。

五、成就測驗與問卷調查

實驗結束後兩組學生皆實施成就測驗與問卷調查，目的是要比較兩組學生的 學習成效。

六、焦點團體訪談

為了深入了解實驗組學生的學習態度、互動行為及使用 PDA 的看法，實驗 結束後，研究者在每一個小組隨機挑選一位學生，共六名進行焦點團體訪談。

七、資料分析

學習成效的分析是以學生的學習態度問卷和成就測驗為主。學生同儕與師生 互動行為分析的部份以課堂錄音資料為主，詳細內容將於第六節說明。

第六節 資料分析

本研究的資料分析包括問卷、成就測驗及互動行為三部份。問卷包含實驗組 和控制組兩組資料，問卷內容分成三個部份分析。第一部份為實驗組和控制組相 同的題目，比較兩組學生學習活動的情況，題目採用李克特五點量表的項目為非 常同意、同意、普通、不同意與非常不同意，分析時分別給予 5、4、3、2、1 分，並將兩組的分數進行獨立樣本 t 檢定，設 α = .05 為顯著水準。第二部份只 有實驗組學生作答，作答方式採用李克特五點量表，利用百分比比例分析學生使 用PDA 在師生互動及學習的看法。第三部份為實驗組學生作答，題目以開放性 問題為主，目的在了解學生對於PDA 功能的看法，因此採用綜和歸納的方式整 理。

成就測驗的資料包括實驗組和控制組的成績。為了避免兩班學生成績的差異 影響分析結果，分析時，以上學期期末考的成績為共變項，進行單因子共變數分 析，比較兩組學生的成就是否有差異，設α = .05 為顯著水準。

互動行為分析以實驗組和控制組的課堂錄音資料為主。由第2-4 週的小組討 論時間中隨機抽樣，以 5 分鐘為抽樣單位。學生討論部份，兩班每週各抽選 4 個單位，三週各有12 個單位 60 分鐘。教師錄音部份，則是兩班各抽選 5 個單位，

共10 單位 50 分鐘的錄音。兩組挑選的樣本皆在對應的專題實施階段。選取的錄 音樣本首先轉成逐字稿，再以說話功能（speech functions）的方式進行編碼，當 說話者表達出一句具有溝通目的的言語（utterance）時，就產生一個新的編碼單 位。編碼標準採用Karasavvidis 等學者（2003）所發展的師生互動分析向度為依 據，首先轉譯成中文，並與指導教授討論、修正為符合本研究師生互動分析的向 度。分析過程則與一位具有博士候選人資格的博士生討論，確定資料分析的準確 性之後，再由研究者獨自進行分析。統計分析採用獨立樣本 t 檢定，設定 α = .05 為顯著水準。