第 三 章 研 究 方 法
本章分五小節說明本研究的研究方法：第一節研究參與人員及研究樣本、第二 節研究程序、第三節研究工具、第四節資料蒐集以及第五節資料分析。
第一節 研究參與人員及研究樣本
本研究參與人員包括研究者，二位任教於個案學校(甲校)在職化學教師，以及 該校數理資優班選修化學專題研究的高一學生共計 32 人。
一、參與教師
本研究參與的教師共有三位，包括研究者及二位個案學校之化學教師。研究者 本身為高中化學教師，但不在該校任教。二位在個案學校任教之化學教師，一位資 歷為二十五年，擔任該校高一數理資優班全體學生(共計 120 人)之基礎化學任課教 師及高一化學專題研究課程教師；另一位該校教師，教學資歷十年，亦為高一化學 專題研究課程任課教師。
二、研究樣本
本研究的樣本是來自位於台北地區的某公立高中(甲校)，高一數理資優班，選 修化學專題研究的 32 位學生，其中男生 23 人，女生 9 人。學生以 2 人為一組，共 分成 16 個小組，這些學生對科學研究有高度的興趣，過去沒有參與 STS 活動的經 驗。在本研究進行的該學年度，甲校高一約有 120 位數理資優班學生，學生的來源 分為兩大類：
1.免試入班：免試入班的學生需符合下列資格之一：
(1)參加台北區當學年度高級中學數理資優班聯合甄選入學錄取分發該校的學生。
(2)錄取該校新生且經主管教育行政機關核准以同等學歷報考之國民中學二年級 數學及自然學科資優學生。
(3)申請入學該校，入學成績符合特定標準者。
(4)登記分發入學該校，入學成績符合特定標準者。
(5)派外人員子弟經分發入學該校，入學成績符合特定標準者。
2.甄選入班：符合下列資格者，可報名參加於當學年度開學前舉行之甄選考試，考 試的內容為數學及自然科學兩部分的紙筆測驗。
(1)申請入學該校，入學成績符合特定標準者。
(2)登記分發入學該校，入學成績符合特定標準者。
(3)自學方案分發至該校之學生。
(4)派外人員子弟經分發入學該校者。
三、化學專題研究課程
本研究所探討的化學專題研究課程，是指甲校依據該校《數學及自然學科資優 班實施計畫》，在高一下學期所開設，供高一數理資優班學生選修之化學專題研究 課程。甲校高一及高二數理資優班學生每學期均需選修三學分的專題研究課程，高 一上學期不分組，以興趣探索為主。自高一下學期至高二下學期，共計三學期，以 學生性向、能力、興趣，就物理、化學、數學、資訊、生物及地球科學等六科中選 擇一項專題研究課程。化學專題研究課程的目的是加強學生對數學及自然學科實 驗、研究，激發學生學習興趣、研究風氣，以奠定學術研究之基礎。
第二節 研究程序
本研究的研究程序分為開發 STS 教學模組、實施 STS 教學、在教學過程實施 形成性評量、實施總結性評量以及 STS 教學成效評量五部分加以說明。
壹、開發 STS 教學模組 一、STS 教學模組設計架構
本研究依據王澄霞與蔡曉信(1993)以及洪志明(1998)所提出，設計開發 STS 模 組之模式，並參考盧玉玲與連啟瑞(1997)的 S(KPL)S 架構，設計本研究之教學模組。
本研究設計之 STS 教學模組架構如圖 3-1 所示。
h
教學策略 腦力激盪 擴散性思考 聚斂式思考 小組合作學習 師生合作學習 班級討論 蒐集資料 辯論 調查 設計實驗 作抉擇 解決問題
培養的能力 科學態度 科學探究能力 批判思考能力 解決問題能力 創造力
反省能力 同理心 人際敏感度 溝通技巧 合作技巧
行動
作抉擇
反省與 批判
科學 方法
科學概念 與原理
解決問題
科技的過 程與發明
科學
科技 社會
環境 生活議題
評量內容 個人參與度 小組合作表現 口頭發表 書面報告 認知圖 創意實驗設計 實作測驗 學習歷程檔案
創造 力
應用與 連結
科學 態度
圖 3-1 STS 教學模組設計架構
二、STS 教學模組開發流程
STS 教學模組開發流程分為以下七個步驟：
1. 收集相關文獻資料和教學媒體，編寫適合高中程度的教材。
2. 回顧文獻有關擴散聚斂之思考技法。
3. 搜集並整理與模組主題相關之議題及科學概念，並建立資料庫。
4. 設計適用於模組主題之活動過程鷹架與評量策略。
5. 實施 STS 教學及實驗活動。
6. 分析資料並探討學生的學習成效及教學效能。
7. 探討模組之優缺點並提出改進與建議。
三、STS 教學模組的特色 (一) STS 教學模組的主題設計
研究者依據民國 84 年教育部公布之《高級中學化學課程標準》中，高一基礎 化學及高二物質科學化學篇的課程綱要，並參考各審定版本的教科書，選定「水溶 液」、「色素」以及「界面活性劑」三個生活議題，針對三項議題分別建構各主題的 認知圖，如圖 3-2、3-3 及 3-4 所示。依據認知圖及教學模組設計架構，研究者與甲 校其中一位教師合作開發三個教學模組。其中「水溶液」模組較偏重無機化學領域，
「色素」模組偏重有機化學領域，而「界面活性劑」模組則可針對兩個領域進行統 整。
研究者在設計教學模組時，特別注重學生的學習特質以及課程需求，因此在模 組設計上，特別注重議題的擴展性、化學學科概念之橫向與縱向連結、實作技能的 精熟學習以及科學過程技能培養。從圖 3-2、3-3 及 3-4 三個生活議題的認知圖中，
可看出每個主題均具有豐富的發展性並且與化學之學科概念有密切連結。
(二) STS 教學模組的內容要素
本研究設計之 STS 教學模組，以和學生生活切身相關的議題切入，以科學概念 與原理、科學方法及科學態度為主要的學習內容，除了具備 Ruba(1987)所提之 STS 四個教學目標階層以及 Graham(1986)提出之 STS 教學模組的主要成分外，也涵蓋了 Yager & McCormack(1989)提出的 STS 課程的五個重要領域，這五個領域分別是：
科學概念、科學方法、科學態度、創造力以及應用與聯結。
貳、實施 STS 教學 一、課程設計
依「水溶液」、「色素」及「界面活性劑」三大主題設計 STS 教學模組，以 STS 模組之探索式教學為基本架構，設計符合甲校化學專題研究特色及需求之課程，採 小組合作學習的方式，引導學生藉由探究式的學習培養科學態度、科學探究能力、
批判思考能力、解決問題能力、創造力、反省能力、同理心、人際敏感度、溝通技 巧以及合作技巧。本研究 STS 設計的教學，分為四個階段進行。第一階段：引導學 生學習，以生活中具有爭議性的事件、形成困惑的情境圖片等，帶領學生進入學習 情境。第二階段：鼓勵學生透過觀察、測量和實驗去解決他們的問題。在此過程中，
學生要蒐集資料、擷取有用的訊息，比較、驗證他們的想法。第三階段：學生提出 解釋及解決策略。學生從探究學習的過程中，部分既有的觀念會被修正或是被新的 觀念取代。教師鼓勵學生說出他們透過觀察和實驗所得的新觀點，並且能說服自己 及同儕，以合作學習的方式，激盪出更多的科學想法及創意。第四階段：鼓勵學生 思考，如何應用所學進行批判性的反思、如何作抉擇或採取行動。
二、教學策略
本研究採用的教學策略有：1.腦力激盪、2.擴散性思考、3.聚斂式思考、4.小組 合作學習、5.師生合作學習、6.班級討論、7.蒐集資料、8.辯論、9.調查、10.設計實 驗、11.作抉擇以及 12.解決問題。
叁、在教學過程實施形成性評量
在實施 STS 模組教學時，進行形成性評量，評量內容包括：
1.個人參與度及小組合作表現、2.口頭報告評量、3.書面報告評量、4.認知圖評量 以及 5.創意實驗設計。
肆、實施總結性評量
全學期總結性評量包含下列項目：
1.歷程檔案評量。
2.實作評量：「化學尋寶」實作測驗。
一、歷程檔案評量
為使學生能從廣泛的題材中發展自己的學習歷程檔案,學生必須在學期中參與 各種多元化的評量方式，例如：實作評量、開放式的解題、研究報告以及創造性的 研究計畫等。研究者參考 Phelps, Laporte & Mahood(1997)所發展的化學學習歷程檔 案教學指引，與甲校兩位化學教師共同討論，並配合專題研究之課程設計，發展出 如表 3-1 所示之學生指引。表 3-1 中所要求的每一個項目，教師均提供範例供同學 參考，如表 3-2 所舉例。在每個月的月底老師會檢視同學的學習檔案，提供適當的 回饋及建議。學生隨時可以重新組織個人的學習歷程檔案以達到預期的要求，並為 自己爭取最好的成績。
學生在整個學習歷程檔案完成之前，可以將每一項個別作業交給教師評閱，並 隨時加以修正。在修正的過程中，教師會將學生的作業與範例做比較，找出基本的 要件，強調不足的部份，並對不夠完備的想法提出疑問。在不斷修正作業的過程中，
學生對於學習歷程檔案中所涵蓋的化學概念將會有更正確的理解，並且獲得分類與 組織個人想法的經驗。學習歷程檔案的架構設計如下：
1.每一次專題研究課程所學到的化學學科知識及相關實驗技能
例如：把每一次專研課所學到的化學觀念或實驗技能以概念認知圖表示、整理 成解釋名詞、摘要或者中英對照等。
2.分析與解決問題
(1) 解決問題：學習者描述個人解決某一個化學問題的思考歷程、所用的觀念 及解題的完整過程。
(2) 設計實驗：學習小組自行針對本學期三大主題[水溶液]、[色素]、[界面活性
劑]設計創意實驗。
(3) 分析一項結果：針對別人提出的研究結果提出學習者自己的評論和想法。
(4) 小組合作完成解題：描述學習小組合作解題的歷程。
3.對化學學科概念的學習與建構
(1)辨識一項化學迷思概念：學習者辨識自己某一項化學的迷思概念。
(2)一項化學概念的學習歷程：學習者呈現自己對一個新的化學觀念，例如：極 性，從全然無知或一知半解到完全瞭解的過程發展。
(3)展現成長或改進：學習者描述自己在化學專題研究課程中的成長與進步。
4.溝通與傳達
(1)針對某一個立場提出辯護。
(2)評論一項新聞事件。
表 3-1 學習歷程檔案學生指引 學習歷程檔案
目的說明：讓同學們有機會呈現你在這學期化學專研的課程中，所學到的化學概念 與原理、實驗技能、科學過程技能以及學習態度。你可以藉此展現你的 能力，主動參與評量的過程，並確定你已表現出最好的學習成果。
學習歷程檔案的架構：
1.內容目錄：列出學習檔案中包括的內容及各項素材呈現的順序。
2.給閱讀者的信：給閱讀者的信應包括你自己的背景資料介紹並且解釋你 如何建立你的學習檔案。
3.學習歷程檔案：依個人設計的架構一一呈現。
學習歷程檔案的內容：
A：每一次專題研究課程所學到的化學學科知識及相關實驗技能。
例如：把每一次專研課所學到的化學觀念或實驗技能以概念認知圖表示、整理 成解釋名詞、摘要或者中英對照等。
B：分析與解決問題(在下列四項中至少完成兩項)
(1)解決問題：描述你解決某一個化學問題的思考歷程、所用的觀念及解題 的完整過程。
(2)設計實驗：自行針對本學期三大主題[水溶液]、[色素]、[界面活性劑]
設計創意實驗。
(3)分析一項結果：針對別人的研究結果提出你自己的評論和想法。
(4)小組合作完成解題：描述小組合作解題的歷程。
C：對化學學科概念的學習與建構(在下列三項中至少完成兩項) (1)辨識一項化學迷思概念(此項必選)。
(2)一項化學概念的學習歷程：敘述你對一個新的化學觀念，從全然無知或 一知半解到完全瞭解的過程發展，例如：極性。
(3)展現成長或改進：敘述你在化學專題研究課程中的成長與進步。
D：溝通與傳達（在下列二項中至少完成一項）
(1)針對某一個立場提出辯護。
(2)評論一項新聞事件。
表 3-2 學習歷程檔案範例(以迷思概念為例) 辨識一項化學迷思概念
所謂迷思概念是指你對於化學原先所存有的一些似是而非的想法，例 如：[液體狀的物質都是水溶液]。在學習化學的過程中，同學經常會遇到許 多這一類的錯誤想法，自我察覺並糾正這些錯誤觀念是非常重要的。在學 習歷程檔案中，辨識一項你在這學期的專題研究課程中所發現的有關化學 的迷思概念，為了完成這項工作，你必須思考你原先的想法是什麼，現在 的想法是什麼，以及如何轉你應該變成現在的想法等問題。
a.敘述你原有迷思概念的該項概念。
b.解釋你過去對這個概念的瞭解與認知。
c.說明概念轉變的過程。
d.解釋你現在對這個概念的瞭解與認知 以「水溶液體積的加成性」為例：
a. 原有概念：把體積為 V1的 A 溶液與體積為 V2的 B 溶液混合後，溶液的總體 積為 V1+V2。
b. 過去對這個概念的認知：把 100mL 的水加上 100mL 的酒精，等於 200mL 的 酒精水溶液；就相當於 100 克的水加上 100 克的酒精，等於 200 克的酒精水 溶液。因為物質不會無中生有亦不會無故消失，所以質量和體積都應具有加 成性。
c. 概念轉變的過程：在化學實驗課中，藉由實驗驗證，發現有些溶液在混合的 過程會吸熱，總體積增加；另外有些溶液混合的過程則會放 熱，總體積減少。雖然實驗結果證實體積不具加成性，但是 該如何解釋呢？為了找出原因，進一步查閱相關資料，發現 關鍵在於分子間的作用力。換句話說，溶液混合前後分子間 的作用力會改變，因而造成體積的變化。
d. 現在對這個概念的瞭解與認知：
(1) 當 A 溶液與 B 溶液混合時，如果 A-B 間的引力等於 A-A 間的引力或 B-B 間的引力，則溶液的混合過程不放熱也不吸熱，混合體積有加成性，此 溶液稱為理想溶液。
(2) 當 A 溶液與 B 溶液混合時，如果 A-B 間的引力小於 A-A 間的引力或 B-B 間的引力，則溶液的混合過程吸熱，混合體積大於成分體積和。
(3) 當 A 溶液與 B 溶液混合時，如果 A-B 間的引力大於 A-A 間的引力或 B-B 間的引力，則溶液的混合過程放熱，混合體積小於成分體積和。
二、實作評量－「化學尋寶」實作測驗
高中學生在高一基礎化學的課程中，學習到生活中常見物質，如：離子化合物、
分子化合物、電解質及非電解質等。這些物質在水中的溶解度、導電性及化學反應 性均有多樣的變化。目前高中化學各版本的教科書都以敘述性內容編寫此單元，教 師多半以課堂講授的方式，向學生介紹這些不同型態的物質之物理性質及化學性 質，少數會以簡單的示範實驗輔助說明。因此學生在學習時，絕大部分將其視為記 憶性知識，以背誦法來記憶，學校中的考試評量也引導學生依循此種學習方法。雖 然經由記憶學生很容易獲取高分，但許多學生常反應他們不喜歡死背這些溶解度規 則，甚至不知道這些規則有何重要性。
「化學尋寶」實驗活動取材自國立台灣師範大學科學教育中心舉辦之台北地區 創意競賽題目，經由研究者與兩位任課教師修正設計作為期末實作評量的主題。它 有別於傳統食譜式實驗，學生必須運用在課堂上學到的化學知識，自行設計實驗，
辨識未知的藥品。利用未知溶液的相互作用，觀察可能產生的顏色變化、沉澱或氣 泡等多樣的化學反應，運用智慧及耐心，來識別這些未知化合物。藉由未知藥品的 辨識過程，學生可觀察到各種豐富的化學變化，學習如何活用溶解度規則進行邏輯 推理。在未知物的選擇上，以實驗室中常見、無重大危險性及毒性者為主，此外其 組合搭配具有化學上特殊比較的意義，如:含同種陰離子或含同族陽離子的鹽類等。
未知物的組合設計，希望能提供學生多樣化的思考方向，引發學生各種不同的解題 思路。如此學生可藉由此活動，學習將課堂上學得之化學概念，有效遷移至實驗活 動中的問題解決上，教師也能藉此評量學生較高層次的思考能力。「化學尋寶」實 作評量之活動設計如表 3-3 所示。
表 3-3 『化學尋寶』實作評量活動設計 化學尋寶
請利用所提供的器材及藥品，在實驗的三節課內，找出編號 1~16 的化學藥品 分別是何種物質。這 16 種物質為：白糖、麵粉、氯化鈉、硝酸鈉、硫酸鈉、氫氧 化鈉、碳酸鈉、硫代硫酸鈉、氯化鋇、硝酸鋇、氫氧化鋇、硫酸鈣、碳酸鈣、硝酸 鉛、碘化鉀、硫酸鋅。(提示：善用教師所提供的溶解度規則表)
實驗完成後，請寫出你的解題思路及實驗方法，盡可能把你觀察到的所有現象 完整紀錄下來，最好能將實驗紀錄圖表化，並列出所有相關的化學反應方程式。
器材及藥品：
硝酸銀、0.1M 硝酸、0.1M 鹽酸、0.1M 氫氧化鈉、0.1M 硫酸、石蕊試紙、鋁片、
銅片、鋅片、電池、導線及燈泡。
伍、STS 教學之成效評量
本研究從以下四個向度來檢視及評量 STS 教學之成效。1.高中化學教育目標；
2.《國民中學階段九年一貫課程總綱綱要》中，自然與生活科技學習領域之能力指 標；3. S(KPL)S 教學指標；4.STS 課程的教育目標。
本研究界定之 STS 課程的教育目標，依據下列五項：1.Bybee & Mau(1986)提出 之三個主要教育目標；2.Waks & Prakash(1985)提出之四項 STS 教育的主要目標；3.
Rubba (l987)提出供 7 至 12 年級參考的 STS 四個教學目標階層；4.以 STS 理念設計 的化學課程可培養的學生能力(Yager, 1992) ；5.Yager & McCormack(1989)提出的 STS 課程的五個重要領域。
第三節 研究工具
本研究的研究工具分形成性評量、總結性評量以及 STS 教學之成效評量三部分 加以說明。
壹、形成性評量
本研究的形成性評量包含下列研究工具：1.個人活動參與度及小組合作評量 表；2.口頭報告評量表；3.書面報告評量表；4.認知圖評量表；5.創意實驗設計評量 表。各類評量表的格式及內容設計請參見附錄一。
1.個人活動參與度及小組合作評量表
活動參與度的評定為發言次數(40%)、遲到出缺席(20%)、討論內容及態度(40%) 等項目的總分。本研究所實施之「STS 教學」重視學習態度與參與度之評量，因此 將遲到、出缺席比例訂定佔評量的 20%。以滿分為 100 分，依遲到次數及時間酌予 扣分。
STS 模組之教學策略為引發學生求知的興趣，重視學生自動建構自己概念與知 識的精神，因此在評量中，發言次數與討論內容及態度各佔 40%，並以 1 到 5 為評 量等第(以表現最好的同學為第五等第，其餘同學以此評量等第為相對基準)。小組 合作評量採小組內成員之上述各項成績平均值，如在全班討論活動中，有顯著地組 員間互相支持協助的證據，可酌予加分。
2.口頭報告評量表
以小組為單位，由研究者及甲校兩位化學教師共同評分，得分採三位評分者所 評分數之平均值，以 100 分為滿分。
3.書面報告評量表
以小組為單位，由研究者及甲校兩位化學教師共同評分，得分採三位評分者所 評分數之平均值，以 100 分為滿分。
4.認知圖評量表
依學生所繪製之認知圖所呈現之思考階層(Macdaniel & Lawrence, 1990)，由研
究者及甲校兩位化學教師共同評分。為便於最後總分的計算，訂思考階層一為 75 分，階層二為 80 分，階層三為 85 分，階層四為 90 分，階層五為 95 分。
5.創意實驗設計評量表
本研究中創意實驗的評量由研究者及甲校兩位化學教師共同評分，採五等第評 分，等第由高至低依序為甲、乙、丙、丁、戊。為便於最後總分的計算，定甲等為 95 分、乙等為 90 分、丙等為 85 分、丁等為 80 分、戊等為 75 分，並可依報告呈現 情形酌予加減 2 分以內。創意實驗評量的項目包括：科學想法、解決問題技能、執 行計畫、具體性、以及創造性。各項目內容敘述如下：
A.科學想法(scientific thinking) a.清楚有條理地敘述假說。
b.能提出有效之解決方法或答案。
c.計畫的目的能完成原先之構思觀點。
d.計畫能呈現科學字彙、專業術語且採用具可信度之資料。
e.探究實驗設計能展現正確的科學方法和實驗技能。
B. 解決問題技能 (problem solving skill) a.能有效及準確地找出問題
b.針對問題蒐集資料 c.組織資料
d.提出適當的假設 e.收集證據
f.引用證據
g.設計探究的方法或程序 h.提出適當的結論
C.執行計畫
a.計劃能在最低需求的設備下達成 b.計劃能在一般的工作狀態下執行
c.有合宜的數據支持所得之結論 d.實驗誤差在能接受的範圍內 e.實驗結果具有再現性
f.能清楚決定實驗誤差之因素
g.成果完整且良好 D.具體性(tangibility) a.能釐清問題的本質。
b.能把問題、過程、數據、結論清楚表達。
c.詮釋數據能以表格、圖形及解釋說明。
d.所寫的報告能清楚表達相關之事物。
e.計劃之架構及內容能讓他人瞭解。
E.創造性(creativity)
a.所提問題及解決方法顯示其獨創性。
b.解決方法顯示其獨創性。
c.實驗器材的架構或設計顯示出獨創性。
d.以獨特的方式使用材料與裝備。
貳、總結性評量
本研究的總結性評量包含下列研究工具：1. 實作測驗評量表；2. 歷程檔案評 量學生自評與反省評量表；3. 歷程檔案評量同儕互評表；4. 歷程檔案評量任課教 師評量表；5.歷程檔案評量客觀者評量表；以及 6. 化學專題研究學期總成績評量 表。各類評量表的格式及內容設計請參見附錄一。
一、實作測驗評量表
由研究者及二位任課教師依據學生的實作解題成績及書面報告的分數進行評 分，以 100 分為滿分。
二、歷程檔案評量
學習歷程檔案的評分佔學期總分的 50%，因此學生可以瞭解到它在整個評量中 的重要性。教師對每一位學生設定相當高的標準，並且相信學生都會努力達到範例 所要求的水準。學習歷程檔案的評量分為四部份：學生自評、同儕互評、任課教師 評分以及客觀者評量。以下就各部分分別說明。
1.學生自評與反省評量表
在學生完成整個學習歷程檔案後，讓學生思考下列問題：
(1)你為什麼要放這個作品?
(2)這個作業(品)的優點是什麼?
(3)你最滿意的是哪一項，你喜歡它的原因是什麼?
(4)你最不滿意的是哪一次表現，怎麼做可以使它更好?
(5)對於同學或老師給你的評語，你想要對他們說什麼?
(6)從整個檔案來看，你覺得在這個科目你學到哪些能力?
(7)你最想讓誰看你的作品，為什麼?
(8)在建立整個歷程檔案的過程中，你的進步與改變是什麼?
2.同儕互評表
主要以和作者同一學習小組的夥伴為評分者，其他同學則採隨機挑選或由作者 主動邀請。同儕互評的內容包括下列問題：
(1)對於作者的每一項作業，你的感想如何？
(2)你最喜歡作者的哪一項作業？為什麼？
(3)你覺得作者的哪一項作業有最大的進步空間？為什麼？
(4)你覺得作者整個學習檔案給你的感想是什麼？它告訴你作者是一個怎樣的 學習者？
(5)你想給作者的建議或改進意見。
3.任課教師評量表
由化學專題研究兩位任課教師與研究者，依歷程檔案各個單元，針對評量目標 訂立評量準則，採六等第評分，三位評分者均對 32 位學生的歷程檔案獨立進
行評分。評量項目包括：思考階層(Macdaniel & Lawrence, 1990)、STS 素養以 及 Yager 和 McCormak(1989)STS 五個學習領域的評量。
4.學生個人學習歷程檔案分項評量成績表
表中各項等第及總評是由研究者及二位任課教師共同討論後決定的。計分方式如 下：
(1)每一個單項作業：分為 1, 2, 3, 4, 5, 6 共六個等級。
6：在前述分項目標中，顯示 80%以上的證據。
5：在前述分項目標中，顯示 70%以上的證據。
4：在前述分項目標中，顯示 60%以上的證據。
3：在前述分項目標中，顯示 50%以上的證據。
2：在前述分項目標中，顯示 40%以上的證據。
1：在前述分項目標中，顯示 40%以下的證據。
(2)整個學習歷程檔案：分為 outstanding(O，出色)，developing(D，佳)，emerging(E，
尚可)，novice(N，待加強)四個等級。
O：在每一個單項作業中，平均獲得 5 分以上。
D：在每一個單項作業中，平均獲得 4 分以上。
E：在每一個單項作業中，平均獲得 3 分以上。
N：在每一個單項作業中，平均獲得 3 分以下。
5.客觀者評量表
包括家長(由學生自由邀請)、行政人員(甲校兩位兼任行政工作之化學教師)、其 他化學教師(甲校兩位任教其他年級之化學教師)等。客觀者評量的內容包括下列問 題：
(1)對於作者的每一項作業，你的感想如何？
(2)你最喜歡作者的哪一項作業？為什麼？
(3)你覺得作者的哪一項作業有最大的進步空間？為什麼？
(4)你覺得作者整個學習檔案給你的感想是什麼？它告訴你作者是一個怎樣的 學習者？
(5)你想給作者的建議或改進意見。
三、化學專題研究學期總成績評量表
學生在化學專題研究課程之學期總成績依下列三部份加總計算：
1.個人學習歷程檔案：佔總成績之 50%。
2.形成性評量佔總成績之 30%。
3.「化學尋寶」實作測驗：佔總成績之 20%。
叁、STS 教學之成效評量
評量 STS 教學之研究工具包括：1.教學模組教學目標檢核表、2.高中化學教育 目標檢核表、3.自然與生活科技學習領域之能力指標檢核表、4. S(KPL)S 教學指標 檢核表；以及 5. STS 課程的教育目標檢核表。各類評量表的格式及內容設計請參見 附錄一。
第四節 資料蒐集
本研究蒐集的資料內容分為教學活動、學生個人以及小組三部分。
1.教學活動的資料：包括學習單、閱讀資料、實驗活動說明以及課堂討論活動錄影 帶。
2.學生個人的資料：包括個人學習單、發言內容記錄、認知圖、實作活動實驗報告 以及學習歷程檔案。
3.小組資料：包括小組學習單、口頭報告錄影帶、小組書面報告、小組創意實驗設 計報告以及實作測驗報告。
第五節 資料分析
本節分為四部分來說明本研究的資料分析。一是形成性評量，二是總結性評 量，三是 STS 教學之成效評量，四是評量工具的信度與效度
壹、形成性評量
研究者將形成性評量中蒐集到的學生學習表現資料，包括：學生的發言內容記 錄、學習單、口頭報告、實驗活動報告、書面報告以及創意實驗報告，除了依前述 各項形成性評量工具的評量結果進行分析外，再進一步從三個向度來探討學生呈現 的能力，這三個向度分別是：1.C-STS 的學習層次(王澄霞, 1995)；2.思考階層 (Macdaniel & Lawrence, 1990)；3.S(KPL)S 基本能力指標(盧玉玲和連啟瑞, 2001)。
每個向度的分析均包括質性分析與量化分析兩個部分。
一、C-STS 學習層次
本研究設計的 STS 教學是以師生合作進行模擬真實生活情境中之建構學習的 過程，在評量項目中，學生的學習與成長是否更進一步，在思想態度上是否有所改 變都是評量的重點，因此依據王澄霞(1995)提出之 C-STS(learning interactions of science-technology-society through chemistry)的五個學習層次，評量學生達到的學習 層次。分析的過程包括兩部分：個別學生(小組)及全班的表現。個別學生(小組)的部 分，以每個教學模組為切割單位，分析每個學生(小組)在教學模組學習過程中，各 項形成性評量的成就在三個模組中的變化趨勢，是進步、退步或是沒有改變。全班 的表現，則是觀察各學習層次的人數分佈在每一次的教學模組學習活動中變化的趨 勢，以掌握學生的學習成效。
二、思考階層
本研究依據 McDaniel, Lawrence(1990)提出之思考階層分析學生在形成性評量 的表現。分析的過程同樣是觀察個別學生(小組)及全班學生在每個教學模組學習過 程中，思考階層的變化趨勢。
三、 S(KPL)S 基本能力指標
S(KPL)S 理論架構分為五個層面，包括：社會情境層面、知識與資訊層面、心 理層面、邏輯層面以及回歸社會情面。分析的方式是檢視學生的形成性評量資料，
尋找符合各層面基本能力指標的證據，計算每項能力指標全體學生在三個教學模組 的完整學習之後，能表現出各項能力指標的人數及人數比例。
貳、總結性評量 一、實作評量
實作評量分析分為量化分析與質性分析兩個部分。量化分析依據學生的實作解 題成績及書面報告的分數，呈現實作解題的評量結果。質性分析的部分則依據學生 的書面報告及現場觀察記錄，分析學生如何建構解題計畫及使用的解題策略，以探 討學生的解決問題能力。
二、歷程檔案評量
歷程檔案評量除了前述評量工具的評量結果分析外，再進一步從兩個向度來探 討學生呈現的能力，這兩個向度是：思考階層(Macdaniel & Lawrence, 1990)以及 S(KPL)S 基本能力指標。每個向度的分析均包括質性分析與量化分析兩個部分。
叁、STS 教學之成效評量
本研究從以下四個向度來檢視及評量 STS 教學之成效。1.高中化學教育目標；
2.《九年一貫課程綱要》中，自然與生活科技學習領域之能力指標；3. S(KPL)S 教 學指標；4.STS 課程的教育目標。利用前述的研究工具，在模組的設計、教學過程 中的形成性評量、實作評量以及歷程檔案評量中檢視達到評量目標的證據，以了解 STS 教學之成效。
肆、評量工具的信度與效度
一、形成性評量
形成性評量藉由檢測研究者與甲校兩位化學專題研究教師之評分者信度以及 各分項成績與形成性評量總成績之相關性考驗確立一致性。
二、總結性評量 (一)實作評量
總結性評量中的實作測驗，藉由檢測研究者與甲校兩位化學專題研究教師之評 分者信度以及檢驗學生得分與學期總分的相關性，以確立一致性。
(二)歷程檔案評量
本研究為顧及評量工具的信度與效度，歷程檔案評量的成績僅採計研究者及甲 校兩位化學專題研究任課教師的評分結果，其餘各評分者的評量結果主要回饋給學 生、家長及行政單位參考。
1.信度
藉由研究者及甲校兩位化學專題研究任課教師評分結果的一致性考驗，以建立 評分者信度。此外依據學生在檔案評量各子項目 A、B、C 及 D(參見表 3-1)的得分 與整體檔案評量得分之相關性進行檢驗，以確定一致性。
2.效度
本研究採效標關聯效度，效標關聯效度建立在下列四項相關的檢驗：
(1)學生歷程檔案的得分結果與當學期化學成績之相關性檢驗。
(2)學生歷程檔案的得分結果與高一至高二四學期化學平均成績之相關性檢驗。
(3)學生歷程檔案的得分結果與高一至高二四學期專題研究平均成績之相關性檢 驗。
(4)學生歷程檔案的得分結果與學生在高三時參加當屆大考中心舉辦之學科能力 測驗自然科成績之相關性檢驗。
(三)化學專題研究學期總成績評量之效度
本研究採效標關聯效度，效標關聯效度建立在下列四項相關的檢驗：
(1)學生化學專題研究學期總成績與當學期化學成績之相關性檢驗。
(2)學生化學專題研究學期總成績與高一至高二四學期化學平均成績之相關性檢 驗。
(3)學生化學專題研究學期總成績與高一至高二四學期專題研究平均成績之相關 性檢驗。
(4)學生化學專題研究學期總成績與學生在高三時參加當屆大考中心舉辦之學科 能力測驗(以下簡稱大學學測)自然科成績之相關性檢驗。
三、STS 教學之成效評量
由研究者及二位任課教師分別依據前述評量工具獨立進行檢核，關於證據的確 認，由三人事先針對認定標準建立共識，分別進行檢核後，檢驗評分者間信度。最 後的評鑑結果，是以三人經過充分討論後的證據認定，來確定本研究 STS 教學之成 效評量結果。效度的部分，本研究依據國內外科學教育學者對於 STS 教學提出之評 量標準來進行評量，以確定研究工具之內容效度。
