第四章研究結果與討論

(1)

第四章研究結果與討論

本章根據在鷹架式科學探究課程進行中所收集的資料，分析學生在課程前後與學習過程中科學探究能力(提出問題與分析詮釋能力)的改變情形、學生在科學探究學習環境的偏好對探究能力學習的影響、學生對課程的期待與實際經歷、學生在課程中的收穫以及對本次課程的建議。本章共分六節，分別為科學探究能力變化情形、晤談中提出問題與分析詮釋能力的表現情形、學習單中提出問題與分析詮釋能力的表現情形、科學探究學習環境偏好問卷分析、個案教師與學生對課程的收穫與建議、本課程鷹架的影響。

在進入資料分析結果之前，先看本次課程實施的情況與我們所營造的學習環境，首先使用三位觀察者所記錄的場記表，整理本次課程的實施情形(參閱附錄一)，發現本次課程的內容進度與時間分配，在實際進行時，因為個案教師對課程的熟悉度不同，以及學生所需要的學習時間差異，造成上課時間不足的情況，

因此有數次小組間分享討論的活動沒有進行，且本研究所提供的鷹架(二種判

準，在學習單中稱為準則)，並沒有詳盡的介紹給學生認識，另外安排的實驗操

作時間也被壓縮，以及原本安排在「5/23 專題研究計畫擬定」課程中所要進行的

科展報告評析，也一再拖延，最後在「6/13 分組研究三」才實施，錯失了讓學生

了解一份好的研究報告所應具備條件的時機，將課程中未進行的內容與時間不足

的段落整理如表 4-0-1 所示。

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表 4-0-1 課程中未進行的內容與時間不足的段落

日期排定進度排定時間實施情況

4/25 老師帶領學生看過「分析詮釋的準則」 (與填寫學習單及分享)

30 分鐘「分析詮釋的準則」

花了 4 分鐘快速講過。

5/9 各組報告初步結果 20 分鐘沒有報告初步結果 5/23 1.老師測量第一次上課三罐水的pH

值、濁度、D.O，學生依據校園巡禮所測數據推測水樣來源，再由老師公佈答案。

2.分享校園巡禮研究報告

30 分鐘 1.沒有進行

2. 因報告繳交延期，未進行報告分享，繳交之後也沒有補進行

5/23 讓所指導的組別分別報告這次討論結果後，互相提供建議

20 分鐘時間不足，未進行 5/23 作業：小組討論評析一篇科展研究報

告(針對提出問題、分析詮釋二個部份)

無個案教師建議延後實施

5/30 讓所指導的組別分別報告這次討論結果後，互相提供建議

20 分鐘時間不足，未進行 6/6 讓所指導的組別分別報告這次討

論結果後，互相提供建議

30 分鐘未進行此部分 6/6 1.老師講解二種準則(完整版)

2.學生依據二種準則討論科展報告 3.老師帶領學生分享對科展報告的評析

70 分鐘未進行此部分

6/13 讓所指導的組別分別報告這次討論結果後，互相提供建議

30 分鐘未進行此部分 6/13 1.老師講解二種準則(完整版)

2.學生依據二種準則討論科展報告 3.老師帶領學生分享對科展報告的評析

70 分鐘老師帶領學生看科

展報告，並使用評析

表進行分析討論，學

生同時填寫評析

表，共進行 40 分鐘。

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此外，藉由每週上課時，由四位個案教師與三位研究觀察者所記錄的檢核表 (Checklist)，分別將每次上課時個案教師的資料加以平均，研究觀察者也同樣操作(結果參見附錄十)，並將其中六個向度每週的平均值製作成為折線圖，如圖 4-0-1 與圖 4-0-2 所示。發現在個案教師的感受裡，每週課程的教室氣氛平均值都比觀察者的平均值來的高。此一現象有可能是因為每週上課時部分教師並非全程參予課程，且並非實際紀錄發生的次數，只是憑感覺填寫，因此產生趨近中間值的現象，而觀察者，雖全程參予課程，計算並紀錄發生的次數，但因為無法縱觀全場，難免會有遺漏，導致平均值有偏低的情況發生。隨課程進行，在個案教師的檢核表中各向度顯示出持平與逐漸上升的趨勢，然後在「6/6 分組研究二」時，

在「二、知識的使用與應用」、「三、多重表徵」、「四、學習社群」、「五、教學策略」與「六、擬真的學習任務」五個向度呈現下滑的情形，並在「6/13 分組研究三」時，略微上升。然而，在研究觀察者的檢核表中，變化就非常明顯，在 4/18~5/2 三次課堂中「一、主動探索現象」、「三、多重表徵」、「四、學習社群」與「六、

擬真的學習任務」呈現逐漸下降的趨勢，在 5/9~5/30 三次課堂中，「一、主動探索現象」、「二、知識的使用與應用」、「三、多重表徵」、「四、學習社群」與「六、

擬真的學習任務」皆呈現上升的趨勢，而在 6/6 課堂中前五向度呈現下滑的情形

(此與個案教師相同)，然後在 6/13 的課堂中全部呈現上升的趨勢。6/6 所進行的

課程是「分組研究二」，由於在前一次上課已經完成提出研究問題，各組在本週

進行研究設計或開始實驗，但因為各組的事前準備不足，所以在各項度的表現均

不佳。

(4)

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00

4月18日 4月25日 5月2日 5月9日 5月23日 5月30日 6月6日 6月13日課程日期

向度平均分數

一、主動探索現象二、知識的使用及應用三、多重表徵四、學習社群五、教學策略六、擬真的學習任務

圖 4-0-1 個案教師檢核表各向度週平均的變化情形

圖中平均分數表示一週四小時中，發生的總次數：1:從不(0 次)，

2:偶爾(1-6 次)，3:經常(7-12 次)，4:總是(13 次以上)。

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00

4月18日 4月25日 5月2日 5月9日 5月23日 5月30日 6月6日 6月13日課程日期

向度平均分數

一、主動探索現象二、知識的使用及應用三、多重表徵四、學習社群五、教學策略六、擬真的學習任務

圖 4-0-2 觀察者檢核表各向度週平均的變化情形

圖中平均分數表示一週四小時中，發生的總次數：1:從不(0 次)，

2:偶爾(1-6 次)，3:經常(7-12 次)，4:總是(13 次以上)。

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第一節科學探究能力變化情形

本研究中學生所填答的科學探究能力試題本，由研究者與另一位所上從事科學教育研究的同學依據評分標準進行評分，得互評者信度為 0.90，並採用研究者本人所評之分數進行統計分析。本節透過考驗學生在科學探究能力試題的前後測表現是否有顯著差異，以了解學生在經過本次課程後科學探究能力的改變情形。

一、前前測與前測分析

為了了解在課程進行前的選修分組不同是否影響學生科學探究能力的學習，因此在學期初安排了前前測，並於本研究課程開始時(選修分組結束後)安排前測，將學生前前測與前測的科學探究能力試題總分以成對樣本 t 考驗進行分析，臨界值為 0.05；並將學生前前測與前測的科學探究能力試題各項度(各題)得分，分別以成對樣本 t 考驗進行分析，臨界值為 0.04，即是 0.013。由表 4-1-1 得知，學生在選修分組課程前後，科學探究能力試題的總分沒有顯著差異存在，表示選修分組課程對學生整體科學探究能力的表現沒有顯著影響；且學生在選修分組課程前後，各項度(各題)能力的表現沒有顯著差異存在。

表 4-1-1 科學探究能力試題前前測與前測的 t 檢定

N=29 前前測前測

(配分)

平均值標準差平均值標準差 t p ES

總分(45)

29.345 4.3097 29.586 4.3998 -0.300 0.766 0.300

第一題(15)

計畫執行

8.379 2.5413 8.586 2.2123 -0.429 0.671 0.429

第二題(15)

分析詮釋

10.655 2.4571 10.414 2.3225 0.476 0.638 0.475

第三題(15)

提出問題

10.310 1.9476 10.586 2.1633 -0.737 0.476 0.737

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二、前測與後測分析

為了了解學生在課程後科學探究能力的表現是否有顯著改變，將學生前測與後測的科學探究能力試題總分以成對樣本 t 考驗進行分析，臨界值為 0.05；並將學生前測與後測的科學探究能力試題各項度(各題)得分，分別以成對樣本 t 考驗進行分析，臨界值為 0.04/3，即是 0.013。由表 4-1-2 得知，學生在課程前後，科學探究能力試題的總分沒有顯著差異存在，表示本次課程對學生整體科學探究能力的表現沒有顯著影響；且學生在本次課程前後，各項度(各題)能力的表現沒有顯著差異存在。

表 4-1-2 科學探究能力試題前測與後測的 t 檢定

N=29 前前測前測

(配分)

平均值標準差平均值標準差 t p ES

總分(45)

29.586 4.3998 28.259 5.9875 1.558 0.130 1.558

第一題(15)

計畫執行

8.586 2.2123 8.276 2.2503 0.619 0.541 0.618

第二題(15)

分析詮釋

10.414 2.3225 10.190 3.3312 0.435 0.667 0.435

第三題(15)

提出問題

10.586 2.1633 9.793 2.6777 1.603 0.120 1.603

三、學生科學探究學習環境的偏好對其科學探究能力學習的影響

將學生依據科學探究學習環境問卷前測總分加以分組，分為高、中、低 (33%、34%、33%)三組，並設為自變數，首先以科學探究能力試題前測總分為共變數，科學探究能力試題後測總分為依變數，進行共變數分析，臨界值為 0.05，

其次分別以科學探究能力試題前測各向度(各題)為共變數，科學探究能力試題後

測各向度(各題)為依變數，進行共變數分析，臨界值為 0.04/3，即為 0.013，將結

果列於表 4-1-3，可知不同科學探究學習偏好的學生在科學探究能力學習的表現

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上沒有顯著差異。

表 4-1-3 學生的學習環境偏好對其科學探究能力後測之共變數分析 N 低分組(n=9) 中分組(n=11) 高分組(n=9)

29

^後測

平均

標準差調整後平均數

後測平均

F p

試題

總分 26.389 7.6025 27.073 29.000 5.2773 28.918 29.222 5.2088 28.675 0.434 0.653

第一題 7.000 2.1213 7.117 8.273 2.3277 8.268 9.556 1.6667 9.445 2.297 0.121

第二題 9.722 4.416 9.557 10.545 2.9871 10.777 10.222 2.7851 10.104 0.456 0.639

第三題 9.667 4.000 9.570 10.182 1.8340 10.020 9.444 2.1279 9.739 0.078 0.925

小結：

1.學生在課程前後，科學探究能力試題的總分沒有顯著差異存在，表示本次課程對學生科學探究能力的表現沒有顯著影響。

2.不同科學探究學習環境偏好的學生在科學探究能力學習的表現上沒有顯著差

異。

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第二節晤談中提出問題與分析詮釋的表現情形

本節透過分析學生在課程前後的晤談資料，了解學生提出問題能力與分析詮釋能力的表現情形。

一、前後晤談中「提出問題」資料分析

將九位焦點組學生在前後晤談中，晤談問題第一題中學生認為一個好的研究問題的條件，以及晤談問題第二題中學生判斷好的研究問題的條件加以整理，結果如表 4-2-1 所示。學生認為好的研究問題的條件，在前晤談中主要(高於四次)u 依序是屬於問題是具價值的(應用性)、問題的意義(生活化)，在後晤談中主要依序是是問題必須是可實行的、問題的意義、問題的範圍；而學生判斷好的研究問題的條件，在前晤談中依序是問題的範圍、問題必須是可實行的、問題的意義，

在後晤談中依序是問題的範圍、問題的意義、問題必須是可實行的。我們可以發現，在課程實施前，學生認為與用來判斷好的研究問題的條件，較著重在「問題的意義」上；相對的，課程實施後，學生認為的與用來判斷好的研究問題的條件，

會考慮符合「問題必須是可實行的」、「問題的意義」、「問題的範圍」三個向度。

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表 4-2-1 晤談中學生提出的與實際用來判斷好的研究問題條件的比較 Q1：好的研究問題的條件 Q2：判斷好的研究問題的條件

編

號

準則內容

次

數

^編_號

準則內容

次數 5 問題的答案可以應用到

不同的情況。

4 7 問題的範圍不能太廣或太狹隘。

5 9 問題與日常生活、文化相

關。

4 2 問題可經由科學研究來回答。 4 2 問題可經由科學研究來

回答。

2 8 問題的答案不適合過於簡單。 4 7 問題的範圍不能太廣或

太狹隘。

2 9 問題與日常生活、文化相關。 4 10 我對問題感到興趣且有

持續研究的動機。

2 3 實行研究的器材和資源必須可取得的。

3 3 實行研究的器材和資源

必須可取得的。

1 5 問題的答案可以應用到不同的情況。

3 8. 問題的答案不適合過於

簡單。

1 10 我對問題感到興趣且有持續研究的動機。

1 前

晤談

12 其他：

有意義。

1 12 其他：

不知道。

1 2 問題可經由科學研究來

回答。

8 7 問題的範圍不能太廣或太狹隘。

10 3 實行研究的器材和資源

必須可取得的。

8 8 問題的答案不適合過於簡單。 10 9 問題與日常生活、文化相

關。

5 10 我對問題感到興趣且有持續研究的動機。

10 7 問題的範圍不能太廣或

太狹隘。

5 3 實行研究的器材和資源必須可取得的。

8 10 我對問題感到興趣且有

持續研究的動機。

4 2 問題可經由科學研究來回答。 7 4 問題的探索過程可以應

用你已學過的科學概念。

2 9 問題與日常生活、文化相關。 7 5 問題的答案可以應用到

不同的情況。

2 5 問題的答案可以應用到不同的情況。

3 1 根據問題能形成可測試

的假說。

1 4 問題的探索過程可以應用你已學過的科學概念。

1 8 問題的答案不適合過於

簡單。

1 11 解決問題的過程不能危害生命或環境。

1 後

晤談

12 其他：

有意義、明確的研究主題、明確的目的、實際的關係會不會有影響(變數間的關係)、實驗中間要安全、有資料可以查的、要有好的夥伴。

9 12 其他：

難以設定標準、實驗沒有意義、不知道。

4

※本表將學生晤談的回答依據附錄三---提出問題準則進行整理而成。

(10)

在晤談中所設計讓學生判斷的五個研究問題中，各自有其不符合「提出問題的準則」的向度(參見表 4-2-2)，由學生選擇研究問題，並判斷研究問題是否符合所提出的好的研究問題的條件，如果不符合則加以修正，將學生修正時所提出的內容，依據「提出問題的準則」加以分類，發現在前後晤談共 18 人次中，只有 1 人次選擇研究問題(5)為最佳的研究問題並認為不需修改，另有 5 人次認為所選研究問題不需修改，剩餘 12 人次將所選擇的研究問題加以修改，將他們所運用的向度準則與人次整理如表 4-2-3，可以發現學生在修改研究問題時，主要的考量是「問題必須可實行的」。

表 4-2-2 晤談中所設計的五個研究問題不符合的準則向度

研究問題不符合的向度

(1)元素週期表中所有的金屬在水中所受浮力有何不同？

一、問題必須可實行的 (2)不同品牌可樂的殺蟑螂效果

有何不同？

二、問題是具價值的 (3)空氣污染對於全球氣候變遷

的影響為何？

三、問題的範圍 (4)二氧化硫是否會造成酸雨？三、問題的範圍 (5)物體沒入液體的體積與其減

輕的重量間的關係為何？

對高一學生而言可能因為有學過覺得比較簡單，略微不符合「三、問題的範圍」，但是現有題目中較佳的研究問題

表 4-2-3 晤談中修改研究問題所使用的準則

向度準則人次

2. 問題可經由科學研究來回答。 6 一、問題必須可實行的

3. 實行研究的器材和資源必須可取得的。 1 二、問題是具價值的 5. 問題的答案可以應用到不同的情況。 2 三、問題的範圍 7. 問題的範圍不能太廣或太狹隘。 2 9. 問題與日常生活、文化相關。 1 四、問題的意義

11. 解決問題的過程不能危害生命或環境。 1

(總人次為 12，表中總和為 13，因為有一人提出兩種準則)

(11)

二、前後晤談中「分析詮釋」資料分析

在研究問題五中，詢問學生在「研究問題：物體沒入液體的體積與其減輕的重量間的關係為何？」其中研究變項有哪些，並根據表 4-2-4 中的答案與給分標準，將學生在前後晤談的答案評分後，學生得分如表 4-2-5，在前晤談在研究變項得分的平均為 10.28、標準差為 3.63，後晤談的平均為 11.11、標準差為 3.33，

雖然有些微的進步，但是並沒有達到統計上的顯著差異(P=0.524>0.05)。

表 4-2-4 晤談研究問題五中研究變項答案及給分標準

答案(A 組) 答案(B 組) 給分標準操縱變因沒入液體(水、酒精)的體積液體種類＋5 應變變因物體所減輕的重量(浮力) 物體所減輕的重量(浮

力) ＋5

控制變因物體種類液體種類

沒入液體(水、酒精)的體積、物體種類

全對＋5 每個＋2.5

表 4-2-5 晤談研究問題五中研究變項之學生得分

學生編號 01 04 06 11 13 16 17 20 28 前晤談 10 10 10 10 10 10 2.5 15 15 後晤談 15 5 10 12.5 12.5 12.5 7.5 10 15

在分析晤談問題六與七，學生將數據轉換成表格或圖形，首先使用「分析詮

釋的判準」來檢查學生分析資料的完成程度，在表 4-2-6 中，前後晤談學生分析

詮釋的表現並沒有出現差異，唯一的次數差異(1-C.將資料繪成圖)，是因為該名

學生在前晤談時並沒有完成繪圖的項目。透過更進一步的分析，由表 4-2-7 與表

4-2-8 中，可以發現學生在後晤談中，表格或圖形的完整度，都表現得比前晤談

好。

(12)

表 4-2-6 前後晤談中學生分析資料的完成程度比較

準則項目前晤談人數後晤談人數

A.將資料分類 9 9

B.將資料表格化 9 9

C.將資料繪成圖 8 9

1. 將資料歸納整理成有意義

的形式 D.將資料轉化成數學關係式或化學方程式

0 0

A.資料足以檢驗假說 -

^{(沒有詢問此部份)}

-

B.逐一檢驗個別假說 - -

C.綜合檢驗數個相關假說 - -

2. 檢驗所有合理的假說

D.支持假說的證據具說服力 - - A.有足夠的資料形成此趨勢或模

式

9 9

B.形成的趨勢或模式可回答研究問題

9 9

C.形成的趨勢或模式是我所預期的

- -

D.能以科學的想法或理論說明此趨勢或模式的意義

- -

3. 找出資料中的趨勢或模式

E.對於資料中不符合模式的部分我能提出說明

2 2

A.已仔細檢查每個分析步驟的精確性

- -

B.小心檢視推理過程可能的偏見 - - 4. 避免誤

差和偏見

C.保持存疑的態度，小心求證 - -

A.綜合各項結果得出結論 9 9

B.以科學知識詮釋結論 0 0

5. 針對研究結果提出合理且一致的詮釋

C.透過討論檢驗此結論的合理性 - -

A.寫出資料分析流程 - -

B.解釋分析流程如何回答研究問題

- -

6. 記下實驗過程的內容及其

理由 C.記下實驗過程的考量（例如：改變實驗設計的理由）

- -

( - 表示晤談內容沒有詢問此一部份)

(13)

表 4-2-7 表格內容的細部比較

前晤談後晤談

項目全部部分無(或有但錯誤)

全部部分無(或有但錯誤) 欄(名稱、單位)

(沒入液體的體積、cm

³

)

04、13、

17 01、06、

11、16、

28、20

- 04、11、

13、17

01、06、

28、20 16

列(名稱、單位) (物體種類或液體種類、不需單位或液體密度)

01、04、

11、13、

17 06、16、

28、20

- 01、04、

06、11、

17、28

13、16、

20 -

格(名稱、單位) (重量或減輕重量、公克重)

- 04、13、

16、17

01、06、

11、28、

20 06、17 04、11、

13、16、

28、20 01

表 4-2-8 圖形內容的細部比較

前晤談後晤談

項目全部部分無(或有但錯誤)

全部部分無(或有但錯誤) 橫坐標(名稱、

單位)

(沒入液體的體積、cm

³

)

04、13 01、11、

28 06、17、

20 16(未做圖)

13、17 01、04、

11、16、

28 06、20

縱座標(名稱、

單位)

(重量或減輕重量、公克重)

- 04、13、

17、28、

20 01、06、

11 16(未做圖)

17 01、04、

11、13、

16、28

06、20

圖形(名稱) (物體名稱、液體名稱)

01、04、

06、11、

13、17、

28、20

- 16(未做圖)

01、04、

06、11、

13、17、

28、20

16 -

接著分析學生將數據資料轉換成為圖表時的依據，如表 4-2-9 與表 4-2-10，

可以看到部分學生是依據實驗裝置圖呈現的結果，部分學生是依據研究問題所需

要的答案，兩者在人數上是接近的，而且在前後晤談中，學生分析的方式並沒有

太大改變，在前後晤談都只有一個學生作法不一致(前晤談中有一位學生未完成

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繪圖)。

表 4-2-9 表格與圖形的座標選擇

前晤談後晤談

類型座標選擇的依據

學生數學生數

研究問題(沒入體積與減輕重量)

06、16、17、20 4 01、06、16、17、

28、20 表格 6

實驗裝置圖(沒入體積與液體中重量)

01、04、11、13、

28、20

6 01、04、11、13、

20

5 研究問題(沒入體積與減輕重量)

06、17、28、20 4 06、17、28、20 4 圖形

實驗裝置圖(沒入體積與液體中重量)

01、04、11、13 (16 未作圖)

4 01、04、11、13、

16

5 表 4-2-10 表格與圖形的座標選擇是否一致

前晤談後晤談

表格與圖形的座標一致性

學生人數學生人數

依據研究問題 06、17、20 3 06、17、28、20 4 一致

依據實驗裝置圖 01、04、11、13 4 01、04、11、13 4 不一致 28、16(未作圖) 2 16 1

前晤談中，學生 28 製作表格時，是依據實驗裝置圖中的數據(表 4-2-11)，在

完成表格之後，繪圖時，才改變選擇的座標(圖 4-2-1)，推測可能是因為國中學過

的浮力單元，她還記得其中的關係圖，知道結果是沒入體積與減少的重量會成正

比的緣故。

(15)

表 4-2-11 學生 28 在前晤談所整理的表格

圖 4-2-1 學生 28 在前晤談中所繪製的圖

後晤談中，學生 16 製作表格時，是依據研究問題中減輕的重量與沒入體積的關係(表 4-2-12)，繪圖時，卻選擇不同的座標(圖 4-2-2)，由她後晤談的回答表示，因為使用重量與沒入體積的關係圖，比起減輕重量與沒入體積的關係圖，更有減輕的感覺(因為線條是向下傾斜的)。

表 4-2-12 學生 16 在後晤談整理的表格

圖 4-2-2 學生 16 在後晤談繪製的圖形

(16)

學生 16 後晤談的回答：

真 T(真老師)：那爲什麼你會在縱軸的地方放的是物體的重量，而不是減輕的重量？

學生 16：減輕的…，減輕的重量是縱軸，圖就會變這樣(下圖)，就沒有那種減輕，就感覺，怎麼講，我覺得這樣(圖 4-2-2)比較清楚

真 T：就是你覺得這樣的圖(圖 4-2-2)比較有學生 16：減輕的感覺

在前晤談中，有 6 個學生提出正確的趨勢，3 個學生提出部分正確的趨勢，

但到了後晤談，9 個學生都提出了正確的趨勢(表 4-2-13)。

表 4-2-13 表格與圖形中的趨勢

前晤談後晤談

趨勢情形

學生人數學生人數

正確 01、04、06、11、13、

20 6 01、04、06、11、13、

16、17、28、20

9 部分 16、17、28 3 - 0

錯誤 - 0 - 0

在作結論時，前後晤談中，都只有同一名學生提出完整的結論，多數學生提

出包含有趨勢在其中的結論，前晤談有 4 人，後晤談有 5 人，少數學生提出不包

含趨勢在內的結論，前晤談有 1 人，後晤談有 2 人，最後，前晤談有 3 人，後晤

談有 1 人，其結論與趨勢相同(表 4-2-14)。學生會將研究結果圖表中的趨勢作為

研究的結論，且沒有進一步以科學知識來詮釋資料。

(17)

表 4-2-14 研究問題的結論

前晤談後晤談

結論情形

學生人數學生人數

完整正確 20 1 20 1

部分正確(包含趨勢)

01、11、17、28 4 01、11、13、17、28 5 部分正確(趨

勢不包含)

04 1 04、16 2

部分正確(與趨勢相同)

06、13、16 3 06 1

最後在結論時，前後晤談中都各只有二人「對於資料中不符合模式的部分提出說明」。

前晤談，學生 28：「木塊實驗到一半就不能再實驗了，因為它的密度比水和酒精都還要輕，會浮在水面上，沒有辦法全部沒入」

後晤談，學生 20：「…，第四個就是提出疑問為什麼木塊沒有沒入全部，還是說它，喔，對，它根本不會，它整個漂浮在上面，不可能沒入下去，想到了，…」

小結：

1. 依提出問題準則的向度歸納整理學生在課程實施前後，認為與用來判斷好的研究問題的條件，次序如表 4-2-15。

表 4-2-15 晤談中學生認為的與實際使用判斷好的研究問題的條件學生提出好的研究問題的條件學生用來判斷好的研究問題的條件前

晤談

二、問題是具價值的四、問題的意義

三、問題的範圍

一、問題必須是可實行的四、問題的意義

後晤談

一、問題必須是可實行的四、問題的意義

三、問題的範圍

三、問題的範圍四、問題的意義

一、問題必須是可實行的

(18)

2.晤談中發現學生在修改研究問題時，主要的考量是「問題必須可實行的」。而在課程中，學生提出的研究問題不易符合的準則與建議修正問題所依據的準則，整理如表 4-2-16。

表 4-2-16 課程中學生互評時不易符合的準則與建議修正問題所依據的準則學習單學生互評時，研究問題不易

符合的準則

學生建議修正問題依據的準則

研究計畫構想書

二、問題是具價值的四、問題的意義

一、問題必須可實行的三、問題的範圍

課堂討論 - 一、問題必須可實行的

三、問題的範圍研究計畫構

想書(二)

二、問題是具價值的一、問題必須可實行的四、問題的意義

3.前後晤談中學生提出研究變項的表現之間沒有顯著差異。

4.學生在後晤談中，表格或圖形的完整度，都表現得比前晤談好。

第三節學習單中提出問題與分析詮釋的表現情形

本節透過分析學生在課程中繳交的學習單，了解學生在學習過程中提出問題能力與分析詮釋能力的改變情形。

一、學習單中「提出問題」資料分析

在課程的學習單中，關於提出問題能力的部分共有「學習單四—校園巡禮」、

「研究計畫構想書」、「提出問題互評表」、「研究計畫構想書(二)」、「成果報告」，

以及在「5/30 分組研究一」課堂中所進行的研究問題分享與討論，因此將該次課

堂錄影轉譯成逐字稿，與各組所繳交的學習單一同進行分析，但學習單的有缺交

與不足，因此實際可用學習單資料如表 4-3-1 所示。

(19)

表 4-3-1 「提出問題」學習單繳交統計表學習單四—

校園巡禮

研究計畫構想書

提出問題互評表 (第一次)

研究計畫構想書(二)

提出問題互評表 ( 第二次)

成果報告第一組缺交缺交缺交 OK 缺交 OK

第二組缺交缺交缺交 OK 缺交 OK( 缺三種準則) 第三組 OK OK OK OK OK( 缺準

則) OK 第四組 OK OK OK OK OK OK 第五組沒有數據結

果討論說明 OK OK OK 缺交 OK( 缺三種準則) 第六組沒有數據結

果討論說明 OK OK OK OK OK( 缺三種準則) 第七組 OK OK OK OK OK OK 第八組沒有數據結

果討論說明 OK OK OK 缺交

OK( 缺提出問題準則)

第九組沒有結果討

論說明 OK OK OK OK OK 第十組沒有結果討

論說明 OK

無 ( 一二組缺交無法互評)

OK 缺交 OK OK 表示有完整繳交。

（一）「學習單四—校園巡禮」

在「學習單四—校園巡禮」中，學生針對校園的五個觀測點提出想要研究的

問題，經過「提出問題的準則」檢驗過後，修正研究問題，然後進行測量，分析

結果。整理各組在本次活動中，先後所提出的問題、準則的符合情況、修改的內

容，以及研究者評定符合情形，如表 4-3-2 所示。

(20)

表 4-3-2 學習單四中使用提出問題準則前後研究問題的改變

組別

最初研究問題

提出問題準則的符合情形

不符合的理由進行研究問題修改部分研究者評定符合情形

第三組

比較校園各處的水哪裡較適合生物生存??

都符合無比較校園各處

的水哪裡較適合生物生存??

無不符合

6.問題的探索可產生一個較好的科學模式或理論

第四組

宿舍廚房與實驗室排放水的比較

不符合 6.問題的探索可產生一個較好的科學模式或理論 7.問題的範圍不能太廣或太狹隘

10.我對問題感到興趣且有持續研究的動機

6.必須收集各地的宿舍廚房與實驗室的排放水以取得大量數據 7.可以很快分析，因為所學知識有限 10.沒有很濃厚興趣及動機

在宿舍廚房與實驗室的比較，並探討兩者排放之廢水可否直接排放入大自然？

除比較外，考慮排放問題

不符合 5.問題的答案可以應用到不同的情況

第五組

游泳池ㄉ水與廚房用過ㄉ水，其PH 值ㄉ比較。

都符合無方案一:游泳

池與實驗室排水孔，其水中 PH 值高低ㄉ比較。

方案二:游泳池與廚房用過ㄉ水，其水中 PH 值高低ㄉ比較。

仍是不同地點某變項比較

第六組

荷花池與實驗室水之濁度和pH 值之比較

不符合 1.根據問題能形成可測試的假說

1.應該能判斷大略可測試之假說，但仍不夠完整。

6.資料研究並非完整齊全，

不足以產生理論。

荷花池與實驗室之水質比較。

以水質取代變項名稱，仍是比較

第七組

校園裡水質濁度的不同是否會影響溶氧量的高低?

都符合無校園裡水質濁

度的不同對溶氧量高低的影響?

無不符合

5.問題的答案可以應用到不同的情況

(21)

表 4-3-2 (續)

組別

最初研究問題

提出問題準則的符合情形

不符合的理由進行研究問題修改部分研究者評定符合情形

第八組

校園中哪些地方的水可以喝？

都符合無校園中哪些地

方的水可以喝？

無不符合

第九組

游泳池的水是否會對人體造成傷害？

不符合 6.問題的探索可產生一個較好的科學模式或理論 8.問題的答案不適合過於簡單

6.這題目只有延伸性，無法跳到另一題。

8.這題目簡潔有力啦！

游泳池的水是否會對皮膚造成傷害？

由對人體的影響改為對皮膚的影響

不符合 6.問題的探索可產生一個較好的科學模式或理論

8.問題的答案不適合過於簡單

第十組

校園內荷花池和地下水的濁度.DO 值比較

不符合 4.問題的探索過程可以應用你已學過的科學概念 6.問題的探索可產生一個較好的科學模式或理論

4.沒有學過只能先用視覺觀察

6.只能產生一個比較的結果

校園內荷花池和地下水的濁度.DO 值比較

無不符合

5.問題的答案可以應用到不同的情況

因為只有一節課的時間給學生構思研究問題，而且限定是校園內水質相關的主題，發現在最初研究問題時，有 4/8 的組別的主題是進行變數間的比較，但不知為何而比較，經由準則修改後，仍有 3/8 的組別進行變數間的比較，其他組別則有進一步的探討。在準則的使用上，有 4/8 的組別認為自己的研究問題全部都符合或非常符合，另外 4/8 的組別認為有部分不符合，在此次研究情境中，因為是限制校園水質的主題，所以在研究者評定時，較難以符合「5.問題的答案可以應用到不同的情況」與「6.問題的探索可產生一個較好的科學模式或理論」，認為不符合的 4 組學生都未提到「5.問題的答案可以應用到不同的情況」。

學生對於所提出的研究問題無法符合「6.問題的探索可產生一個較好的科學

模式或理論」的理由，主要是因為研究範圍較小(限制於校園)所收集的資料有

限，只能進行比較，因此無法形成理論，與研究者的判斷相同；至於其他的項目，

(22)

則有認為研究範圍較小、研究問題簡單、以及知識不足或沒有興趣。

在分析學生進行專題研究的學習單的過程中，發現學生在使用「提出問題的準則」作為自評及互評的依據時，針對某些準則，有特定考量的項目，將互評表與課堂分享討論中，學生所提出建議，歸納整理作為分類的依據，整理結果如表 4-3-3 所示。

表 4-3-3 歸納學生建議修改研究問題依據的準則向度準則學生建議修改提出的項目(舉例)

1. 根據問題能形成可測試的假說。

1.形成假說：你自己的預期，你自己的假設是什麼 2. 問題可經由科學研究

來回答。

1.研究變項的定義：洗滌效果的定義

2.研究變項的控制：會不會跟濃度有關係，這些變數你都要控制

3.實驗設計：妳們總共是要做幾組？就是不是一組對照組，然後其他組是加了酸不一樣量，還是怎麼樣？

4.實驗的可行性：實驗內容充實，但可行性待議。

5.研究問題修正：可以進一步延伸…看看是什麼樣的來源…造成金屬離子的含量增多…

一、

問題必須可實行的

3. 實行研究的器材和資源必須可取得的。

1.儀器與器材：不知道以我們現有的儀器測不測的出來ㄟ…

4. 問題的探索過程可以應用你已學過的科學概念。

(根據自己已知的知識判斷)

5. 問題的答案可以應用到不同的情況。

(沒有提出)

二、

問題是具價值

的

6. 問題的探索可產生一個較好的科學模式或理論

(沒有提出)

7. 問題的範圍不能太廣或太狹隘（可以在一個月完成的研究）。

1.研究範圍：我到覺得有一些你可以把他(刪去)，不要定義這麼多

2.研究深度：實驗深度可在加深

三、

問題的範

圍

8. 問題的答案不適合過於簡單(例如：是、不是、對、錯或可直接從書籍資料查到答案的問題都不適合)。

1.與前人研究的區別

2.文獻探討的修正：根據文獻：導電度大者，離子含量較多。

3.題目太簡單：題目給的感覺像只要回答是或否而已。

9. 問題與日常生活、文化相關。

1.日常生活相關：冷氣水是否能喝？其實說真的，對我們生活沒有太大的影響

10. 我對問題感到興趣且有持續研究的動機。

(根據自己的興趣判斷)

四、

問題的意

義

11. 解決問題的過程不能危害生命或環境。

1.危害生命：我只是覺得魚很可憐…直接拿錦鯉作實驗有點狠…

(23)

表 4-3-3 (續)

向度準則學生建議修改提出的項目(舉例) 五、

其他

12. 其他 1.是否有文獻指出研究變項間的關係：你要先找到文獻或規定，不然沒辦法做，只是純粹調查不曉得調查來做什麼的

（二）「研究計畫構想書」與「提出問題互評表(第一次)」

在「研究計畫構想書」與配合的「提出問題互評表(第一次)」中，整理各組所提出的研究問題，負責互評的組別利用準則所判定的符合情形、不符合的理由、互評表中建議修改的部份所依據的準則，與研究者評定符合情形，如表 4-3-4 所示。

表 4-3-4 研究計畫構想書中研究問題與互評準則符合情形及修改建議組

別

研究問題互評表中準則符合情形

不符合的理由互評表中建議修改所依據的準則

研究者評定符合情形

第三組

鹽水泡蔬果延長氧化時間的效用?(各種濃度鹽水效用之比較)

G2:不符合 10. 我對問題感到興趣且有持續研究的動機

G2：無說明 G2:7.問題的範圍不能太廣或太狹隘

5.問題的答案可以應用到不同的情況 6.問題的探索可產生一個較好的科學模式或理論

第四組

純喫茶是真的綠茶嗎？

G2:不符合 10. 我對問題感到興趣且有持續研究的動機

G2：無說明 G2:2.問題可經由研究問題來回答

3.實行研究的器材和資源必須可取得的 5.問題的答案可以應用到不同的情況 6.問題的探索可產生一個較好的科學模式或理論

(24)

表 4-3-4 (續) 組

別

研究問題互評表中準則符合情形

不符合的理由互評表中建議修改所依據的準則

研究者評定符合情形

第五組

泳池的水.

我們可以安心使用嗎?

G4:不符合 5.問題的答案可以應用到不同的情況

G4：

5.只能用在游泳池的水，不能應用在其他方面。

6.需要比較室內和室外游泳池，並多次實驗。

G4:9.問題與日常生活、文化相關，7.問題的範圍不能太廣或太狹隘，2.

問題可經由科學研究來回答 (研究變項的控制)

第六組

測試學校裡各種水, 何種水導電度較高?

以藉此大概推測出何種水質含較多金屬離子

G4:不符合 1.根據問題能形成可測試的假說 6.問題的探索可產生一個較好的科學模式或理論 8.問題的答案不適合過於簡單 10.我對問題感到興趣且有持續研究的動機 G5:不符合 6.問題的探索可產生一個較好的科學模式或理論 10.我對問題感到興趣且有持續研究的動機

G4:

1.影響金屬離子多寡變因太多，不單只有水導電度的影響。有點難形成可測試的假說。

6.僅做導電度來推測金屬離子含量，

不夠客觀。

8.文獻已有記載：

導電度大者，離子含量較多。

10. 對水的導電沒什麼特別的興趣。

G5：無說明

G4: 2.問題可經由科學研究來回答(研究變項的控制)，12.

其他(由文獻探討修正題目) G5: 2.問題可經由科學研究來回答(研究問題修正)

5.問題的答案可以應用到不同的情況 6.問題的探索可產生一個較好的科學模式或理論 8.問題的答案不適合過於簡單

第七組

景美溪沿岸不同點的相對污染程度

G5:不符合 6.問題的探索可產生一個較好的科學模式或理論 10.我對問題感到興趣且有持續研究的動機 G6:不符合 5.問題的答案可以應用到不同的情況

G5：無說明 G6：

5.無法套用至不同的河川。因此份數據為相對性。

6.僅用少數儀器測量，似乎不夠客觀。

G5:3.實行研究的器材和資源必須是可取得的

(25)

表 4-3-4 (續) 組

別

研究問題互評表中準則符合情形

不符合的理由

^{互評表中建議}

修改所依據的準則

研究者評定符合情形

第八組

校園中哪些地方的水可以喝？

G6:不符合 1.根據問題能形成可測試的假說 5.問題的答案可以應用到不同的情況

6.問題的探索可產生一個較好的科學模式或理論 G7:都符合(兩份)

G6：

1.但同一種水在不同地方測出的數據有可能會不盡相同 5.在不同環境下，

水質不盡相同 6.觀測資料不夠，

可能無法做出正確推測

G7:7.問題的範圍不能太廣或太狹隘，3.實行研究的器材和資源必須是可取得的 G7:3.實行研究的器材和資源必須是可取得的，2.問題可經由科學研究來回答(研究變項的定義)

第九組

濾水器(中的滲透膜) 對於各種濁度的水過濾效果是否良好?

G7:都符合(一份)

G7:不符合 6.問題的探索可產生一個較好的科學模式或理論 10.我對問題感到興趣且有持續研究的動機 G8:都符合

G7：

6.判別過濾效果應該和科學模式或理論沒關係吧 10.我自己本身沒什麼興趣^^”

G7:7.問題的範圍不能太廣或太狹隘，3.實行研究的器材和資源必須是可取得的，2.問題可經由科學研究來回答(研究變項的定義) G7:8.問題的答案不適合過於簡單

G8: 2.問題可經由科學研究來回答(研究變項的控制)

第十組

冷氣水可以喝嗎？

G8:都符合 G9:不符合 4.問題的探索過程可以應用你已學過的科學概念 5.問題的答案可以應用到不同的情況

G9：

4.因為我們從沒有學過對冷氣的探討，而且好像也沒教過飲用水的標準，這已經不是學生的錯誤了！！

5.我們覺得不同牌子的冷氣機出來的水效果是不一樣的！這台能喝另一台卻不見得！

6.只能決定冷氣水是否能喝，但是卻不能產生新的科學理論！！

G8: 2.問題可經由科學研究來回答(研究變項的定義)，3.

實行研究的器材和資源必須是可取得的 G9:9.問題與日常生活、文化相關

(26)

在本次研究計畫構想書中，學生提出研究問題，但是沒有說明研究的步驟流程，因此各組是根據所看到的研究問題推斷並進行互評，研究者發現互評結果各組研究問題不符合的準則，集中於「6.問題的探索可產生一個較好的科學模式或理論」(8 次)，「10.我對問題感到興趣且有持續研究的動機」(6 次)，「5.問題的答案可以應用到不同的情況」 (4 次)，上述三項分別屬於「問題是具價值的」與「問題的意義」兩個面向。與研究者所評定主要不符合的準則是「5.問題的答案可以應用到不同的情況」、「6.問題的探索可產生一個較好的科學模式或理論」相去不遠。

各組在給予修改建議時，所依據的準則，卻集中於「2.問題可經由科學研究來回答」(8 次)，「3.實行研究的器材和資源必須是可取得的」(7 次)，「7.問題的範圍不能太廣或太狹隘」 (4 次)，上述三項分別屬於「問題必須可實行的」與「問題的範圍」兩個面向。

在說明不符合的理由時，對於「6.問題的探索可產生一個較好的科學模式或理論」，學生認為所做的研究與科學模式或理論無關、或不會產生理論，並認為少量的實驗數據及有限的儀器是不夠產生理論的；對於「10.我對問題感到興趣且有持續研究的動機」屬於個人感受不加以討論；對於「5.問題的答案可以應用到不同的情況」則是認為所進行的研究難以應用到其他的情況中。

（三）「5/30 分組研究一」的課堂分享與討論

接著在「5/30 分組研究一」的課堂中，進行研究問題的分享與討論，將轉譯

的逐字稿中，各組所提出的研究問題，以及同學、教師給予的提問與建議，整理

如表 4-3-5 所示。

(27)

表 4-3-5 課堂研究問題分享與討論結果整理組

別

研究問題各組提問與建議所依據的準則

第一組

1.想要了解用什麼樣的洗衣粉能洗最乾淨

2.研究不同的水溫是否影響洗滌的效果?

1.根據問題能形成可測試的假說

(形成假說：你自己的預期，你自己的假設是什麼)

2.問題可經由科學研究來回答

(研究變項的定義：洗滌效果的定義)

12.其他

(是否有文獻指出研究變項間的關係：你要先找到文獻或規定，不然沒辦法做，只是純粹調查不曉得調查來做什麼的)

第二組

隔夜茶可不可以飲用(隔夜茶的酸鹼度是否會下降)

2.問題可經由科學研究來回答

(研究變項的控制：會不會跟濃度有關係，這些變數你都要控制)

第三組

鹽水濃度對蘋果氧化程度的比較 (不同濃度的鹽水，在何種時間下對蘋果抗氧化程度最大)

2.問題可經由科學研究來回答

(研究變項的控制)

8.問題的答案不適合過於簡單

(與前人研究的區別)

第四組

在孔雀魚能容忍的範圍內，測量它對pH 值的變動有無改變

11.解決問題的過程不能危害生命或環境 2.問題可經由科學研究來回答

(研究變項的控制：可是每一隻孔雀魚都不一樣、搞不好飼料加進去會改變它的水的pH 值、那你會放水草嗎？、那性別會影響到適應嗎？)

2.問題可經由科學研究來回答

(實驗設計：妳們總共是要做幾組？就是不是一組對照組，然後其他組是加了酸不一樣量，還是怎麼樣？)

2.問題可經由科學研究來回答

(研究變項的定義：哪些項目是你要觀察的行為？)

1.根據問題能形成可測試的假說

(形成假說：哪你們覺得pH 值的影響應該有什麼)

(28)

表 4-3-5 (續) 組

別

研究問題各組提問與建議所依據的準則

第五組

(學校)游泳池內的水，我們能安心使用嗎?

1.泳池內所放的消毒劑,其對 PH 值及DO 值的影響.

2.泳池內的水能飲用嗎?

3.泳池內,其循環過濾的效果+過程.

4.泳池經一天的使用,對其 PH 值+

濁度的影響.

5.泳池的水,對皮膚的影響.(PH 值)

6.泳池一天內使用的班級數,對其循環過濾效果的影響如何.

7.問題的範圍不能太廣或太狹隘

(研究範圍：我到覺得有一些你可以把他，不要定義這麼多)

2.問題可經由科學研究來回答

(研究變項的控制：你的控制變因要統一、溫度可能會改變，這個問題如何解決)

第六組

景美溪各地的導電度，然後還有研究為什麼他的導電度會不同的原因

2.問題可經由科學研究來回答

(實驗設計：妳們大概要取哪些點？、流動水就是直接測嗎？)

2.問題可經由科學研究來回答

(研究變項的控制：那個深淺有差嗎？)

第七組

[(某植物) ]的耐酸鹼度範圍(將 [(某植物)]澆不同 pH 值的硫酸，

觀察其生長情形)

2.問題可經由科學研究來回答

(實驗設計：妳們要用硫酸喔，因為硫酸很危險、那你們有打算要用什麼來做嗎？)

2.問題可經由科學研究來回答

(研究變項的定義：對植物生長的定義啊)

2.問題可經由科學研究來回答(

研究變項的控制：有一個對照組，好，那環境那些控制變數要考慮)

第八組

錦鯉對於不同濁度的液體的行為表現。

2.問題可經由科學研究來回答

(研究變項的控制：你要把其他一些沒有關係的變數要能夠控制在齊一標準，然後去做)

2.問題可經由科學研究來回答

(研究變項的定義：然後你還要定義那個錦鯉在水中的活潑程度)

12.其他

(是否有文獻指出研究變項間的關係：為什麼濁度會對他行為表現有影響)

2.問題可經由科學研究來回答

(實驗設計：那實驗做出來後，發現他們行為表現並沒有很大差異那怎麼辦？、你說用土去弄他的濁度，可是土會沉澱吧、你們的濁度的產生是一個問題)

(29)

表 4-3-5 (續) 組

別

研究問題各組提問與建議所依據的準則

第九組

濾水器(中的滲透膜)對於各種濁度的水過濾效果是否良好?

１．濾水器中的滲透膜是否真的有像廣告渲染的一樣髒水進去可以滴菌不沾？

２．濾水器是否真的有很強的過濾效果？會有多厲害？

３．滲透膜到底可以過濾多骯髒的水？那極限的髒水是多少濁度？或多骯髒？

2.問題可經由科學研究來回答

(研究變項的定義：骯髒的水怎麼定義？)

第十組

冷氣水是否可做二次利用？(看它冷氣水的性質，然後在試看重複利用的可能性，然後如果二次利用的話，如果可以我們就想從飲水、澆花、洗車子，飲水可以用的話，我們就會比照飲用水的標準，去看能不能用，其他澆花洗車也是這樣子)

2.問題可經由科學研究來回答

(研究變項的定義：那你們飲水的性質要測些什麼、洗車的水有規定不能用怎樣的水嗎？、澆花的水你們是要討論pH 值嗎？怎樣才算不能澆花？)

2.問題可經由科學研究來回答

(實驗設計：萬一不同地方的冷氣水性質不一樣，你們會討論嗎？)

2.問題可經由科學研究來回答

(研究變項的控制：你們用的是窗型還是分離式冷氣)

在約一個小時的分享討論過程中，對每一組的研究問題，進行提問與建議，

累計 35 次中，「2.問題可經由科學研究來回答」：28 次，「1.根據問題能形成可測試的假說」：2 次，「12.其他

(是否有文獻指出研究變項間的關係)

第四章 研究結果與討論