第參章 第參章 第參章
第參章
研究方法 研究方法 研究方法 研究方法
本章旨在對研究的進行提出說明，全文分成五小節：第一節說明 研究的設計，第二節介紹研究對象，第三節介紹研究工具及其使用方 式，第四節為資料蒐集與資料的分析。
第一節第一節
第一節第一節 研究設計研究設計研究設計研究設計
本研究設計分成質與量的兩種取向，在質的研究部分，以一份針 對相關課程所設計之論文式科學文本試題，收集並分析學生觀察影片 所完成的科學寫作內容，來回答研究問題 1-3。
在量的研究部分，是利用一份測驗工具、學生國文科學期成績、
學生自然理化科段考平均成績作為自然科學習成就背景資料，藉由論 文式科學文本試題學生作答結果，所收集到的學生科學寫作文本，探 討科學寫作與學科學習成就間的相關來回答研究問題 4-6。
最後，分析比較有無進行科學寫作活動的兩組學生在單元成就評 量的表現，探討科學寫作評量活動對學習成就的影響，以回答研究問 題 7；並設計不同的科學寫作評量計分方式，探討以科學寫作進行自然 科學習成就評量的可行性來回答研究問題 8。
一一
一一、、、、 實驗組與對照組的設計實驗組與對照組的設計實驗組與對照組的設計實驗組與對照組的設計
在研究實施部份，將兩班的學生分成實驗組與對照組，表 3-1-1 說 明了兩組之間的差異。
表 3-1-1 實驗組與對照組的研究流程比較
實驗組 對照組
前測 ˇ ˇ
由學生自行閱讀某版本「酸與鹼」單元教科書
（科學文本閱讀） ˇ ˇ
觀賞影片「火山爆發」片段 ˇ ˇ 回答申論式科學文本試題 ˇ Χ
後測 ˇ ˇ
本研究採準實驗研究法；實驗組與對照組同學，在正式施測之前，
同時進行一份試題進行前測，以收集個人先備知識基本資料。
前測施行完畢一週之後，發下某版本「酸與鹼」單元教科書科學 文本，請同學以自學方式，自行閱讀理解；而後，請同學觀賞電影「火 山爆發」兩個段落－CH 3~4 第 8 分鐘到 16 分鐘以及 CH 6 第 21 分鐘 到 25 分鐘片段，影片片段觀賞完畢，實驗組同學回答論文式科學文本 試題，進行學生科學文本寫作；而對照組同學則不必回答試題。
二週之後，實驗組與對照組同學同時再以相同一份試題進行實驗 後測，以收集兩組學生在前、後測成績進步情形的比較資料。
在施測的過程中，研究者除了施測步驟之外，不對學生進行任何 課程解說，以免因程序失誤而造成資料收集上的困擾。
二二
二二、、、、 實驗實驗實驗實驗組組組學生科學寫作內容質組學生科學寫作內容質學生科學寫作內容質學生科學寫作內容質與量的分析與量的分析與量的分析與量的分析
在收集到學生的科學寫作資料後，針對學生科學寫作的內容分別進 行質的研究與量的分析。
（一） 以系統功能語法進行學生科學寫作及物性分析，分析學生科學 寫作內容概念功能的表現；分析學生科學寫作中小句數、推論句與觀 察句數、符合科學概念與迷失概念小句數，以及內容詞的詞彙、科學 內容詞、環境詞應用的表現。
（二） 分析探討學生科學寫作中過程詞的應用，比較自然科學習成就 高分組同學與自然科學習成就低分組同學在六種過程詞的使用情形。
（三） 分析學生科學寫作內容精緻度，如詞彙密度、級轉移、名物化、
以精三度分析學生寫作內容的深度以及廣度；並探討各項目包括觀察 或推論與科學寫作的精度或深度的相關。
（四） 統計分析實驗組學生在閱讀坊間某版本「酸與鹼」單元教科書 科學文本之後，所寫出來的科學寫作量或精緻度與學生之學科學習成 就包含國文科與自然科學習成就之相關性。
三 三 三
三、、、、 科學寫作在教學與評量科學寫作在教學與評量科學寫作在教學與評量科學寫作在教學與評量的的的的應用應用應用分析應用分析分析分析
（一） 依序分別收集學生個人前、後測成績，經過科學寫作評量訓練 的實驗組與對照組的進步情形，比較實驗高分組與對照高分組之間以 及實驗低分與對照低分組之間的差異；並比較實驗組中自然科學習成 就高低分組同學間的進步分數是否達到顯著差異。
（二） 探討科學寫作變項中可引用為評量學生科學觀察與推論的變 項，設計評量學生科學學習成就的計分方式。統計分析不同的科學寫
作評量計分方式所評量出來的實驗組學生的科學寫作評量得分分布情 形，並探討不同評量計分方式所得學生科學寫作評量得分與學生之學 科學習成就相關；嘗試找出與自然科學習成就、單元後測成績相關性 高於與國文科學習成就相關的科學寫作評量計分方式。
第二節 第二節
第二節第二節 研究研究研究研究對象對象對象對象
本研究於台北市某國中進行，該校學生於七年級入學時是依常態 方式分班，並且都是男女合班。參與本研究的班級有八年級二個班，
每班各 33 人，依隨機分出實驗組與對照組兩組。
兩組學生都是由同一位自然科教師教導自然理化，在前一學期三 次月考，理化科成績平均值實驗組比對照組高 3.12 分，經成對樣本 t 檢定，成對變數差異檢定 t 值＝ .601，未達顯著差異；且兩組都沒有 經過酸鹼單元的學習，也都沒有科學寫作或看電影學理化的經驗。
雖然入學時依入學智力測驗成績進行 s 形常態分班，但本研究實驗 組學生自然科學習成就分佈不成常態，其自然科學習成就分佈如圖 3-1-1 所示，在平時的選擇填充式的月考成績表現中，高分組學生與低 分組學生差距很大。
自然科學習成就
95.0 90.0 85.0 80.0 75.0 70.0 65.0 60.0 55.0 50.0 45.0 40.0 35.0 30.0 25.0
自然科學習成就
次數
12 10 8 6 4
2 0
標準差 = 20.96 平均數 = 75.0 N = 33.00
圖3-1-1 實驗組學生自然科學習成就分布
自然科學習成就高分組與低分組學生的區分以全學期三次理化科 段考成績平均為排序依據：取實驗組學生中段考成績平均前 1/3 的十 一位學生定為實驗組的高分組，實驗組學生中段考成績平均後 1/3 的 十一位學生定為實驗組的低分組；取對照組學生中段考成績平均前 1/3 的十一位學生定為對照組的高分組，對照組學生中段考成績平均後 1/3 的十一位學生定為對照組的低分組進行比較與分析。
第三節 第三節第三節
第三節 研究工具研究工具研究工具 研究工具
依照研究目的，本研究的研究工具有酸鹼單元測驗試題作為前測 及後測試題以及科學寫作評量試題：
一 一 一
一、、、、 酸鹼酸鹼酸鹼酸鹼單元測驗試題單元測驗試題單元測驗試題 單元測驗試題
（一）試題來源
本試題擷取自 90 年至 93 年一共八次的國中基本學力測驗自然科 試題中，有關酸鹼概念的測驗試題，一共 30 題，試題如附錄一所示。
（二）試題內容效度
本「酸與鹼」測驗試題整理後，委請三位有十年教學經驗的國中 理化科教師，針對題目內容效度、表面效度及文句表達方式加以批評，
並提供修改之意見，以期本測驗能測出學生酸鹼性質的學習成效，符 合本研究需求。
（三）試題分析
由於此份試題選自國中基本學力測驗自然科試題題庫，試題經過專 家檢定並經過全國性施測；因此在經試題內容專家效度再次檢定修正 後，選擇台北市某國中九年級兩個班級對此標準化試題進行預試，收 集預試結果後分析試題的答對率、鑑別度與難易度。
答對率計算方式=答對人數/總人數；高分組答對率=分數排名在前 面 27％答對人數/總人數之 27，低分組答對率=分數排名在後面 27％答 對人數/總人數之 27；難易度=(高分組答對率+低分組答對率)/2，0.8 以
上:容易，0.4 以下:難，0.4~0.8:中等；而鑑別度=高分組答對率-低分組 答對率，0.4 以上:很好的題目(上)，0.3 以下:不好的題目(下)，0.3~0.4:
普通的題目(中)。
本研究工具之酸鹼單元測驗試題分析表現如下：
表 3-3-1 酸鹼單元測驗試題分析
題號 選項學生作答比例 答對率 難易度 鑑別度
正解 A B C D
1 C 8 5 76 11 75.81 0.75 中 0.63 上
2 A 85 10 3 2 85.48 0.81 易 0.50 上
3 D 0 0 0 100 100 1.0 易 0.13 下
4 D 2 8 5 85 85.48 0.78 中 0.56 上
5 C 2 8 90 0 90.32 0.84 易 0.44 上
6 A 52 18 21 10 51.61 0.53 中 0.69 上
7 C 6 0 94 0 93.55 0.88 易 0.38 中
8 A 85 11 3 0 85.48 0.75 中 0.63 上
9 C 13 5 56 24 56.45 0.50 中 0.88 上
10 B 2 87 3 8 87.10 0.78 中 0.56 上
11 D 19 3 6 71 70.97 0.63 中 0.88 上
12 B 2 63 23 13 62.90 0.75 中 0.63 上
13 B 8 68 6 18 67.74 0.69 中 0.75 上
14 A 45 5 47 3 45.16 0.50 中 0.50 上
15 D 18 5 8 69 69.35 0.63 中 0.88 上
16 D 6 2 2 90 90.32 0.84 易 0.44 上
17 C 0 8 90 2 90.32 0.88 易 0.38 中
18 B 3 68 19 10 67.74 0.66 中 0.81 上
19 B 3 89 3 5 88.71 0.84 易 0.44 上
20 C 39 5 48 8 48.39 0.47 中 0.69 上
21 B 8 82 6 3 82.26 0.78 中 0.56 上
22 C 19 11 65 3 64.52 0.53 中 0.69 上
23 D 5 13 11 71 70.97 0.69 中 0.75 上
24 B 40 27 24 8 27.42 0.34 難 0.44 上
25 C 8 3 76 13 75.81 0.72 中 0.69 上
26 B 8 71 11 10 70.97 0.72 中 0.44 上
27 C 8 6 73 13 72.58 0.66 中 0.81 上
28 D 3 2 21 74 74.19 0.69 中 0.63 上
29 B 6 69 19 3 69.35 0.63 中 0.75 上
30 A 84 5 2 10 83.87 0.78 中 0.56 上
在本份試題中僅難易度分析中容易的題目有 7 題而難題有 1 題，
其餘題目的難易度皆為中等難易；而除了最易的一題，是有關實驗操 作安全試題，答對率為 100％，鑑別度評等為下等，以及二題鑑別度評 等為中等之外，其餘鑑別度皆評等為上等，屬於鑑別度高的試題。
（四）試題信度
在分析試題的信度部份，比較兩個預試班級測驗結果，確實在兩 個班級中，自然科學習成就高的同學在此份試題測驗結果得分亦高；
藉由 spss 統計軟體，分析信度值 α＝.9158，其測驗信度達滿意，故採 用此份試題作為實驗組前測與後測資料收集試題。
二 二 二
二、、、、 科學寫作文本試題科學寫作文本試題科學寫作文本試題科學寫作文本試題
（一）試題說明
本研究在探討學生看電影能看到些什麼自然科學知識，能藉由電 影觀察嘗試寫出什麼樣的科學推論，希望能將學生科學寫作當作一種 評量方式，收集學生科學概念表達資料與迷失概念的情形。
此份試題一共分成兩個部分，第一部份請同學寫下他的觀察，開 放式作答，不限制學寫作的量，但鼓勵學生將所觀察到的紀錄下來；
不論觀察或描述是否合於專家觀察與描述，寫越多，得分越高。
第二部份請學生嘗試以所學的自然科學概念評論所紀錄到的觀 察；由於影片內容的高複雜性，鼓勵學生盡量寫下自己的科學概念應 用原則學生盡量發揮；提醒學生寫越多即表示讓老師與他討論科學概 念應用是否合宜的機會越多。本科學寫作試題內容，如附錄二。
（二）試題內容效度
在試題內容效度部份，委請一位教授及六位有教學經驗的國中理 化教師，針對試題內容作專家效度的判斷，請專家對題目內容效度、
表面效度及文句表達方式加以批評並供修改之意見。
七位專家大致上都同意科學寫作試題的題目敘述，但建議在進行 測驗之前，需要教導學生進行寫作才不致讓學生不知如何回答試題，
造成交白卷的現象。表 3-3-2 統計科學寫作試題的專家效度。
表 3-3-2 科學寫作試題的專家效度
回答 科學寫作試題 統整專家建議
同意人數 7
不同意人數 0
試題若過於開放將使學生不知如何下手 進行，應先教導學生進行科學寫作，或 在每一試題下，書寫示範句以供學生參 考。
依據專家的修正建議，修改試題說明：在科學寫作每一試題 下，增加觀察或推論敘述範例說明；修正之後，才進行科學寫作 測試。
至於本試題評分的部份，因科學寫作評量計分方式為本研究 研究目的之一，故測驗進行時僅提醒學生寫越多，寫得越合乎科 學觀察與推論，得分越高；至於確實的計分方式，則留待研究後 進行。
第四節 第四節
第四節第四節 資料的處理與分析資料的處理與分析 資料的處理與分析資料的處理與分析
本節說明本研究資料的收集、處理與分析，全文分成二個部分說 明，第一段說明資料的收集與處理程序，第二段說明資料的分析方式。
一 一 一
一、、、、 資料的收集與處資料的收集與處資料的收集與處理資料的收集與處理理理
（一）酸鹼單元測驗卷－
實驗組與對照組的前測與後測皆是以班級為單位，由該班理化教 師在班上施測，學生翻閱酸鹼單元測驗題本並利用2B 鉛筆在答案卡上 作答；由研究者將答案卡收集，利用讀卡機以電腦閱卷方式處理學生 前測試題測驗結果。
（二）科學寫作試卷－
由該班理化老師發給實驗組班級，請學生在看完影片片段後寫下 觀察與推論。爲了讓學生安心作答，告知學生該試卷不會列入平時成 績考察，鼓勵同學寫越多越能讓老師更有機會了解同學對科學概念的 理解及應用情形，日後對學生科學學習幫助更大。
收集學生科學寫作內容之後，以電子檔處理學生科學寫作內容，
先將學生寫作內容以 txt 檔輸入，藉由中研院 ckip中文斷詞系統斷詞 處理後，轉入台灣師大科教所楊文金老師提供之 seckip 介面，處理學 生科學寫作及物性分析以及科學與迷失、推論與觀察等斷句分析。
斷詞斷句分析之後，應用excel程式逐一編碼，紀錄學生科學寫作 小句內容呈現，並依據本研究所要探討的科學寫作各項目內容，分類
二二
二二、、、、 資料的分析資料的分析資料的分析資料的分析
根據研究目的，將研究過程中所收集到的學生科學寫作資料斷詞 斷句整理之後，以描述性統計、Pearson 相關係數、平均數相等 t 檢定 進行以下統計分析。
（一） 資料編碼
學生科學寫作資料斷詞斷句整理之後，將學生科學寫作小句進行 編碼，以英文字母 S 表示實驗組學生，其後阿拉伯數字 1、2 代表性 別，1 表示女生、2 表示男生；其後以兩位數代表學生編號，再兩位 數代表學生科學寫作的小句編號。
如 S22303 表示編號 23 號男學生的第三小句。
（二） 學生科學寫作內容分析 1. 科學寫作內容量的統計
應用 spss 軟體進行科學寫作詞數、句數、科學內容詞統計、科學 觀察、迷失觀察與科學推論、迷失推論小句的總數、最大值、最小值、
分佈範圍、平均值與標準差等描述性基本統計。
2. 科學寫作過程詞分類統計
六種過程詞在學生科學寫作中的使用總數、平均值與標準差等基 本統計，以 Pearson 相關來探討六種過程詞與科學觀察句、科學推論句 的相關性；並以 t 檢定分析比較自然科學習成就高分組學生與低分組 學生對六種過程詞使用的差異。
3. 科學寫作內容精緻度分析
以描述性統計分析學生科學寫作內容中級轉移、環境詞、詞彙密
度、小句深度、由精三度分析小句最高等級以及平均句級的總數、平 均值與標準差。
以 Pearson 相關來探討六種過程詞使用與小句最高等級、平均小 句等級的相關；詞彙密度、級轉移、小句深度與小句最高等級交叉相 關。
（三） 學生科學寫作與學科學習成就之相關探討 1. 探討科學寫作與學科學習成就之相關性
以 Pearson 相關來分別探討學生的科學寫作「量」的表現，包括科 學觀察、科學推論、科學句數、內容詞數、科學內容詞數、迷失觀察 以及迷失推論小句與國文科學習成就以及與自然科學習成就的相關 性。
以 Pearson 相關來分別探討學生科學寫作的精緻度，包括詞彙密 度、小句最高等級、小句平均深度、級轉移、由精三度分析小句深度 與國文科學習成就相以及與自然科學習成就的相關性。
2. 比較自然科學習成就高、低分組學生科學寫作量與內容精緻度的差異 以 t 考驗分析自然科學習成就高、低分組學生在科學寫作「量」
的部分以及科學寫作小句的精緻度部分是否存在顯著差異。
（四） 科學寫作對學習成就的影響
1. 實驗組學生與對照組學生前測、後測成績以及進步分數
描述性統計實驗組學生與對照組學生的前測、後測成績以及進步 分數的最小值、最大值、平均數與標準差。
將實驗組學生與對照組學生前測與後測成績進行成對樣本 t 考 驗，分別考驗實驗組與對照組學生在前測與後測的成績表現有無差異。
2. 比較實驗組與對照組學生於相關單元的前後測進步分數表現
以 t 考驗分析實驗組與對照組學生在前後進步分數平均數是否存 在顯著差異。
將實驗組高分組與對照組高分組、實驗組低分組與對照組低分組 進行在前後進步分數平均數成對樣本 t 檢定，檢定其是否存在顯著差 異。
3. 比較實驗組中自然科學習成就高、低分組學生前後測成績進步分數 表現
將自然科學習成就高分組學生與低分組學生的前後測成績進行成 對樣本 t 檢定，比較學習成就高、低分組兩組學生分別在前後測成績 的表現是否存在差異。
（五） 科學寫作評量的計分方式
1. 科學寫作量與內容精緻度與酸鹼單元學習成就相關探討
以 Pearson 相關探討觀察與推論或小句數與自然科學習成就的相 關性；以及小句的精緻度，包括詞彙密度、小句最高等級、小句平均 深度、級轉移、由精三度分析小句深度與酸鹼單元學習成就的相關值，
找出科學寫作內容中適合作為評量科學寫作的項目。
2. 依本研究設計發展不同的計分方式試算學生科學寫作評量得分，並 以平均值上下 1~2 個標準差建立評等標準。
3. 以 Pearson 相關來探討不同的評量計分方式分別與單元學習成就 評量、國文科學習成就以及與自然科學習成就的相關性，以提供最 佳科學寫作評量計分方式選擇的佐證資料。
