第三章 研究方法
本研究以準實驗研究法，探討電腦多媒體融入教學與未使用電腦 多媒體融入教學方式，對於七年級學生在學習「呼吸系統」單元時，
在學習成就上的差異。本章分為四個小節，分別陳述之內容為：第一 節為研究對象，說明本研究對象的背景及狀況；第二節為研究工具，
針對工具的發展及實施情形做說明；第三節為研究流程，說明進行本 研究之整體流程；第四節為資料分析，介紹本研究進行分析數據及資 料的方法。
第一節 研究對象
本研究的母體為台北縣林口鄉一所公立國中之七年級學生，位於 交流道附近的學校，交通便利且鄰近長庚商圈，學校週邊生活機能 強，社區資源豐富。教師的年齡層多為三十歲~四十歲，屬於較年輕 的教師族群，和學生具有良好的溝通。班級數為 62 班，師生互動活 潑，學生上課的反應也很積極，同時也會主動發表意見和大家分享。
家長多為從事工、商業，工作繁忙，比較沒有充裕的時間關心學生的 教育情形，但學校又臨近醫院，部分家長的社經地位屬於中上階層，
多會對學生的教育情形付出關心，因此學生的生活背景和家庭狀況呈 現不同的狀況。
學校的設備雖然不如台北市學校豐富，但是每間教室都有一台電 視、DVD PLAYER 和布幕提供教師教學之用，另外學校也提供單槍 讓教師借用。學校有兩間生物實驗室供七年級學生上課使用，實驗室 的設備包括電視、DVD PLAYER 和布幕，教師在進行實驗課的同時，
可利用多種媒體進行輔助教學，協助學生在實驗過程中獲得更有效的 學習。
抽樣樣本則取自本研究者任教之班級，四個班級為常態分配，各 班學生個性活潑、師生互動的情形良好，但考慮班級地理位置之故，
距離較近的班級頇採取相同教學法，避免學生相互比較課程進行方式 之疑慮。其中分為兩組，實驗組樣本人數有兩班，男生 34 位，女生 34 位，共 68 位學生，實施電腦多媒體融入教學；對照組樣本有兩班，
男生 33 位，女生 34 位，共 67 位學生，實施未使用電腦多媒體融入 教學方式。
七年級上學期考完第二次段考之後即實施「學習成就測驗」之前 測，收回有效樣本為 134 份，以了解學生在進行實驗教學前的情形。
進行完實驗教學之後，隨即實施「學習成就測驗」之後測，收回有效 樣本為 134 份，以了解學生在進行實驗教學後的學習成效。兩週後，
實施「學習成就測驗」之延宕測驗，收回有效樣本為 134 份，以了解 學生在進行實驗教學兩週後的學習成效。學習成就測驗的第一部分為
「呼吸概念診斷測驗」，收回有效樣本為 119 份，進行分析學生的呼 吸單元相關概念。整理表格如表 3-1：
表 3-1 研究樣本人數分配表
組別
呼吸概念診斷測驗 有效樣本
學習成就測驗 有效樣本
總計 134 119
第二節 研究工具
本研究所使用的研究工具包括：「呼吸概念診斷測驗」、呼吸系統 學習成就測驗：第一部分為選擇題、第二部份為簡答題和半結構式晤 談等進行此研究。
「呼吸概念診斷測驗」是引用 Changlai 等人(2003)在研討會發表 的二階段「呼吸作用概念診斷測驗」，本研究針對動物的呼吸作用挑 選其中的四題，診斷測驗以了解學生對於呼吸的先備知識及經由教學 前後答題情形的改變。Changlai 等人(2003)經施測後，以 Cronbach alpha 做施測工具的信度檢驗，得 α 信度係數為 0.6，以此測驗進行 學生呼吸概念的診斷。
「學習成就測驗」(附錄一)係研究者分析教學單元的概念以
Anderson 和 Krathwohl(2001)更新 Bloom 的認知領域教育目標分類表 分析教學單元概念，針對不同的概念進行出題，經由指導教授及三位 專家進行審核及三位六年級生的試寫，以六年級生試寫目的是為了確 認題目的陳述是是可以理解而且不會影響作答的狀況。在確定題目的 敘述適當之後，針對實驗組和對照組的學生進行前測、後測及延宕測 驗。後測及延宕測驗以前測工具做為基礎，進行題目及選項的調整。
學習成就測驗的第一部分包括 12 題選擇題，總分為 12 分；第二 部分包括 4 個題組的簡答題，總分為 20 分。測驗的題目內容依照 Anderson 和 Krathwohl(2001)改編 Bloom 的認知領域教育目標分類表 如表 3-2；另依照研究者整理學者迷思概念的四個部份進行分類，如 表 3-3，以利進行資料分析與研究。
表 3-2 呼吸學習成就測驗雙向細目表 認知歷程向度
知識向度 1 記憶 2 瞭解 3 應用 4 分析 5 評鑑 6 創造
A 事實知識
一 、 2 一、3 一、4 一、11
一、10
B 概念知識
一、1 一、5
一、8 二、1
一、9 二、2 ○b 二、2 ○c
C 程序知識
一、6 一、7
二、2 ○a 二、3 ○a
二、3 ○b
D 後設認知 知識
一、12 二、4
表 3-3 學習成就測驗歸類表
分類 題目
器官/場所 一、2; 一、4; 一、5; 二、1
機制 一、3; 一、6; 一、7; 一、8; 一、10; 一、11;
二、3
概念間的關聯 一、1; 一、9; 一、12; 二、2; 二、4
半結構式晤談係研究者以教學單元為基礎，配合教學目標及內容 進行設計題目，依照前測結果挑選實驗組和對照組高、中、低學習成 就之學生各 6 位，共 12 位同學進行半結構式晤談，晤談的內容先展 示教學的媒體內容或教材，請學生解釋內容，喚起其上課的記憶，再 針對學生回答的內容，請學生解釋認為該媒體或教材對於理解的幫助 和理由，使研究者獲得較完整的資料。
第三節 研究流程
本研究的教學方式包括電腦多媒體融入教學以及未使用電腦多 媒體融入教學方式兩種方式，針對國中生物上學期的「呼吸系統」單 元進行教學，以了解不同的教學法對於學生學習成就的影響為何。研 究流程如下：
圖 3-1 研究流程圖
一、訂定研究主題
本研究主題之擬定的原因，是基於國中生物的教學單元中「呼吸 系統」為上學期第三次段考的範圍，教師常因為礙於進度壓力及缺乏 合適的動畫設計以輔助教學，在課堂上進行課程時以傳統教學的口述 法輔以課本的圖片進行課程，造成和學生的互動普遍都不佳，上課時 也很容易發現學生總是用疑惑的眼神看著台上的老師，使老師頗能感 受學生無法理解知識的情緒，學生的學習成就也普遍不理想，而大部 分的學生也曾反應此單元相當抽象，無法想像身體內的呼吸系統是如 何進行運作。因此，研究者針對「呼吸系統」進行電腦多媒體融入教 學與未使用電腦多媒體融入教學方式進行實驗教學，探討對於學生學 習成就上是否具有影響。
二、建置概念圖及教學流程表
本研究建置「呼吸系統」之概念圖(圖 3-2)及教學流程表(附錄 二)，以利確認進行教學之重要概念及教學流程。
圖3-2「呼吸系統」之概念圖
本研究進行兩種不同的教學法，以探討電腦多媒體融入教學與未 使用電腦多媒體融入教學方式對於學生學習「呼吸系統」單元時，在 澄清迷思概念及學習成就上是否有顯著差異。為確保實驗組和對照組 教學法的教學流程相同，以設計教學流程表(附錄二)以利實驗教學之 進行，實驗組進行電腦多媒體融入教學以 FLASH 動畫及影片取代對 照組中的圖片及海報，教師以操作 FLASH 動畫的介面並進行課程之 講解，同時和學生互動以進行課程教學。另外，實驗組在實驗課時以 呼吸模型製作教學影片取代教師以口述進行實驗流程之說明，讓學生 從影片中了解呼吸模型製作之步驟。實驗組和對照組進行課程設計之 學習目標、教學時間及學習單均相同，另外，實驗組和對照組也以分 組的方式進行教學，在教學活動中穿插的小組討論時間也都一樣，以 避免預期之外的因素影響實驗結果。
三、自製「呼吸系統」FLASH 動畫及呼吸相關教學影片
研究者完成概念圖及教學流程表之後，希望能夠在網際網路或是 教科書出版商提供的光碟，找到適合且作者願意分享的動畫，但是搜 尋及收集的結果不如預期。有些動畫的設計，遺漏呼吸單元中的專有 名詞，例如人體呼吸系統的器官名稱；或是動畫的範圍超出設計的教 學目標，例如：肺活量的測量等。因此，在搜尋動畫檔案的過程中不
甚順利。
因此，研究者以 Mayer(2001)提出的電腦多媒體的認知理論為基 礎，並以電腦多媒體的教學設計原則為依據：包括多媒體認知原則，
在動畫中同時呈現語詞和畫面；空間接近原則，呈現鄰近且對應的語 詞和畫面；時間接近原則，同時出現對應的語詞與畫面及分割原則，
電腦多媒體動畫分割成小片段，讓學生者可在每個片段中接受的訊息 量減少等，以確保電腦多媒體確實達到教學目標。並針對呼吸系統之 相關概念進行製作動畫，將收集到的動畫加以修改或重新繪製，完成 的 FLASH 動畫包括：不同生物間的呼吸器官、人類的呼吸系統、人 類的呼吸運動、呼吸模型之對照人體呼吸系統及人類的呼吸作用等 FLASH 動畫。
部分動畫原始檔的來源為個案學校選用之康軒版製作的動畫，及 彰化師範大學研究生吳俊慶老師製作的【呼吸作用大挑戰】等，研究 者均已獲得原始作者的同意，可進行修改並於配合教學課堂中使用。
製作完成的動畫，在每個單元之後都加上【問題大挑戰】的內容，以 利進行課程到一段落 之後以回答問題的方式複習課程。經由指導教 授張文華老師及同領域的教師討論後，確定動畫的內容適當之後，以 自製的 FLASH 動畫以進行電腦多媒體融入教學。
實驗組進行呼吸模型製作的實驗課時，以教學影片取代教師口述
教學步驟的說明，製作的影片剪輯自個案學校七年級自然與生活科技 領域領用的康軒版製做出的教學 VCD，時間為一分四十五秒，讓學 生看完影片之後進行呼吸模型的製作。另外，實驗組在進行呼吸作用 的教學時，研究者剪輯自個案學校七年級自然與生活科技領域領用的 康軒版製做出的教學 VCD，配合呼吸作用的 FLASH 動畫以說明呼吸 作用在體內進行的情形。
四、編製單元教材學習單
以個案學校採用的康軒版為主，在九年一貫的能力指標下配合呼 吸系統單元教學目標，擬定的呼吸系統教學流程表(附錄二)，再設計 出呼吸系統的教材學習單(附錄三)，包括個人學習單以及小組討論 單，並邀請三位已修習過呼吸單元的八年級生進行試寫，因八年級已 經學過呼吸單元的概念，可以順利回答出學習單的內容，因而可確定 學習單內容的適切性之後，在課堂中配合教學流程實施學習單以配合 課程的進行。
五、實施實驗教學及施測
國中生物康軒版將呼吸系統單元設計在期末考的範圍內，為配合 本研究施測及晤談的進行，在第二次段考結束後即實施學習成就測驗
之前測，以了解學生在呼吸單元的先備知識。
實施完前測即進行實驗教學的階段，上課流程規劃為四節課，第 一節課進行的教學為不同生物間的呼吸器官、人類的呼吸器官及人類 的呼吸運動；第二節課為進行呼吸模型製作的實驗課，讓每個學生都 製作出一個呼吸模型，以小組討論的方式進行對照人體的呼吸系統及 呼吸運動情形的異同；第三節課進行的教學包括人體氣體的交換、人 類的呼吸作用，再以小組討論的方式進行分析呼吸運動和呼吸作用的 差異；第四節課進行呼吸單元的複習，包括課本的重點畫記及檢討學 生的學習評量。實驗組和對照組僅教學法不同，實驗組進行電腦多媒 體輔助教學法，以 FLASH 動畫及影片輔以學習單進行呼吸單元的教 學，對照組進行未使用電腦多媒體融入教學方式，以教師為主的口述 教學法進行課程。
結束教學實驗後，即進行學習成就測驗之後測，收集實驗組和對 照組資料的數據以利分析。兩週後，進行學習成就測驗之延宕測驗。
再針對前測、後測、延宕測驗的結果進行篩選實驗組和對照組的學 生，挑選出三次測驗都位於同一個高、中、低學習成就階層的學生，
實驗組和對照組各 6 位，共 12 位的學生以晤談題目(附錄四)進行半結 構式晤談。晤談進行期間為民國九十六年十二月底到九十七年一月 中，每位學生晤談的時間為 25~40 分鐘不等，主要目的在於了解不同
的教學法對於學生在學習呼吸系統單元的影響。
六、整理及分析數據
將收集到的資料及數據進行整理與分析，包括學習成就測驗，包 括呼吸概念診斷測驗及半結構式晤談的資料。收回學習成就測驗前 測、後測、延宕測驗的有效卷均為 134 份，包括實驗組的 67 份及對 照組的 67 份。收回呼吸概念診斷的有效卷為 119 份，其中包括實驗 組的 60 份及對照組的 59 份；隨即將資料輸入電腦，採用 SPSS for Windows 電腦套裝軟體進行資料的分析及處理。
七、撰寫論文
將相關文獻及分析的數據及資料進行統整後，寫成論文。
第四節 資料分析
本研究分析包括量與質的資料分析。量的資料分析是針對學生在 實驗教學之後，實驗組和對照組分別在學習成就測驗、呼吸概念診斷 測驗的部分是否有所進步；實驗組和對照組的進步幅度是否具有顯著 差異；以及不同的學習成就學生在不同的教學法之下是否有所差異，
以學習成就測驗前測表現分為高得分群(33％)、中得分群(34％)和低
得分群(33％)。針對不同的研究目的，採用的分析包括相依 t-test、
ANCOVA 等統計方式進行檢驗變項間的關係。質的資料分析為針對 學生的半結構式晤談記錄的結果，將晤談內容進行轉錄及分析，以做 為詮釋量的分析結果時之佐證。
一、量的資料分析
(一) 呼吸概念診斷測驗分析：
將呼吸概念診斷測驗的結果回收後，兩階段皆答對的答案評為 1 分，其中第一階段答錯或兩階段都答錯的答案評為 0 分，將結果輸入 SPSS 11.5 版，並以相依 t-test 進行分析實驗組和對照組分別成績進步 幅度及逐題答題的情形，以了解學生在進行實驗教學之後是否具有顯 著差異。另進行符合 ANCOVA 的基本要求之後，再以 ANCOVA 進 行分析實驗組和對照組的總分及成績進步幅度的情形，以了解學生在 進行實驗教學之後是否具有顯著差異。
(二)學習成就測驗分析：
將測驗結果回收後，依照選擇題的答案答對評為 1 分，答錯評為 0 分，將結果結果輸入 SPSS 11.5 版，以 Cronbach alpha 做信度檢驗，
得α 信度係數為 0.641~0.719。，並以 t-test 進行分析實驗組和對照組
分別總分及成績進步幅度的情形，以了解學生在進行實驗教學之後是 否具有顯著差異。另外，研究者參考 Merritt 和 Krajcik (2008)所發展 的學習進程評量準則，針對簡答題逐題建立答案的評量準則(附錄 五)，針對學生所撰寫內容給予評分，滿分為 20 分。於評量準則建立 後，研究者邀請指導教授及一位同領域專家檢視及討論此評量準則是 否恰當，確認合宜且無誤後，便依據學生答案內容進行給分，針對評 分的結果進行評分者間信度的計算，前測、後測及延宕測的信度為 0.975~0.994。將結果輸入 SPSS 11.5 版，並以 t-test 進行分析實驗組 和對照組分別在前測、後測及延宕測驗的成績進步幅度及逐題答題的 情形，以了解學生在進行實驗教學之後是否具有顯著差異。另先進行 符合 ANCOVA 的基本要求之後再以 ANCOVA 進行分析實驗組和對 照組的總分、成績進步幅度及逐題答題的情形，以了解學生在進行實 驗教學之後是否具有顯著差異。
依據學習成就測驗前測表現分為高得分群(33％)、中得分群(34
％)和低得分群(33％)。分別從實驗組和對照組的學生各挑出高得分群 22 位、中得分群 23 位、低得分群 22 位，以統計方式進行檢驗變項 間的關係，了解電腦多媒體融入教學法對於不同學習成就的學生在學 習成就上是否具有顯著差異。
二、質的資料分析
(一)學生的晤談：依據學習成就測驗前測表現，分為高得分群(33％)、
中得分群(34％)和低得分群(33％)。從實驗組和對照組中各挑選高得 分群 2 位、中得分群 2 位、低得分群 2 位，進行半結構式的晤談。每 位同學進行晤談的時間為 25~40 分鐘不等，進行晤談過程中先向同學 展示上課使用的教材，請學生解釋教材中的意義，研究者針對學生的 答案中，再延伸出請同學回答教材協助理解的原因及幫助。過程中錄 音的結果全部轉錄成文字，再進行分析。
(二)晤談的分析情形：研究者依照建置的概念圖(圖 3-2)設計出晤談的 題目及概念分析表(附錄六)，邀請三位任教同領域的教師共同進行編 碼，針對評分結果進行評分者間信度的計算，得信度為 0.993。編碼 的原則為：頇在完整的句子中講出完整的概念、同一話中重複相同的 概念只編碼一次及同一回答中重覆相同的概念只編碼一次。以此了解 學生回答呼吸單元概念的完整程度，同時作為量的分析之佐證。
