第一節 研究對象

第三章 研究方法與步驟

本章主要內容在說明研究方法與步驟，包括研究對象、研究設計、

研究工具、實驗處理、實施程序與資料處理的方式，茲說明如下。

第一節 研究對象

本研究以九十四學年度國立三重商工製圖科二年級兩班為實驗教 學研究對象，全班人數皆為 38 人，而且都是男女合班。

第二節 研究設計

壹、實驗設計

本研究採準實驗設計中的「不相等前後測控制組設計」 ，以班級為 單位，隨機分派一班為實驗組，進行水平思考創意教學法，另一班則 為控制組，以傳統教學方式進行教學，研究設計如表 3-1 所示。

表 3-1 不相等前後測控制組實驗設計

組別 前測 實驗處理 後測

實驗組 控制組

Y1 Y2

X1 C

Y3 Y4 註：Y1、Y2：創造思考前測

Y3、Y4：創造思考後測、機械力學成就測驗

X1：為實施水平思考創意教學法、C：為實施傳統教學法

貳、研究變項

如圖 3-1 所示，本研究的自變項為教學方法及學業成就，依變項 為機械力學學習成就、機械力學學習態度及創造思考能力。

自變項 ^依變項

教學策略 實驗組:

水平思考創意教學法 控制組:

傳統講述教學法

機械力學學習成就

低學業成就 高學業成就

創造思考能力

語文 流暢力 變通力 獨創力

圖形 流暢力 變通力 獨創力 精進力

靜力學 動力學

機械力學學習態度

圖 3-1 研究變項

第三節 研究工具

本研究的研究工具包括了(一)自編水平思考創意教學法之機械力 學教案、(二)自編機械力學學習成就測驗卷、(三)自編學習反應態度問 卷、(四)吳靜吉新編創造思考測驗、(五)拓弄思創造思考測驗。

壹、自編水平思考創意教學法之機械力學教案 一、文獻蒐集與統整

蒐集高職機械力學教材與教學相關資料，並依教育部定(民 87) 之機械力學課程大網及教育目標統整編定。

二、明確訂定課程目標

根據文獻資料及課程進度，訂定教學目標：

(一) 使學生能夠理解機械力學所包含的知識概念。

(二) 學生能利用所學的機械力學知識解決日常生活的問題。

(三) 學生能夠擁有和專家一樣的完整機械力學知識概念圖。

(四) 增強學生學習動機，提高學習成就。

三、完成教案編製

教案內容以單元為主題，共分為七個單元(如附錄一)，教學進 度如表 3-2。

表 3-2 高職機械力學實施水平思考創意教學進度表

單元 教學單元與內容 上課週數 行事歷週次 備註

一 重心 二週 八、九

二 摩擦 三週 十、十一、十二

三 直線運動 二週 十四、十五

四 曲線運動 二週 十六、十七

五 動力學基本定律及應用 三週 十八、十九、二十

貳、自編機械力學學習成就測驗卷

本測驗卷用於後測之用，依教育部定(民 87)之機械力學課程大網 及教育目標編定，茲說明如下：

一、試題編製

依教育部定機械力學課程標準，編定如表 3-3 之「機械力學學 習成就測驗」雙向細目表。

試題編製通常是以 Bloom 的教學目標為依據，分為知識、理解、

應用、分析、綜合與評鑑，不過評量多少個能力層次須視教材內容 所欲達成的目標而定(郭生玉，2004)；由於高職機械力學課程標準難 度偏易，故本試題只評量知識、理解與應用三個教學目標。

本試題之預試試題共 80 題，除了依據雙向細目表編製原則外，

並由三重商工機械力學教學經驗十年以上之教師：板金科林盈琮老

師、製圖科張國彬老師共同討論後定稿，故具有專家效度，預試試

題如附錄二。

表 3-3「機械力學學習成就測驗」雙向細目表分析(括弧內為預試篩 選之題目)

教學目標

教材內容 知識 理解 應用 合計題數

第三章重心 4

(2,7,10,11)

3 (1,4,8)

5 (3,5,6,9,19)

12

第四章摩擦 3

(14,15,17)

3 (12,18,25)

7

(13,16,20,21,22,23,24)

13

合計題數 7 6 12 25

第五章直線運動 2

(2,6)

1 (14)

4 (3,5,7,8)

7

第六章曲線運動 2

(10,14)

2 (9,13)

5

(11,12,15,16,17)

9

第七章 動力學及應用

2 (20,23)

2 (18,22)

5

(19,21,22,24,25)

9

合計題數 6 5 14 25

二、預試與題目篩選

以國立三重商工圖三甲共 33 位學生為預試對象，預試完畢後即 透過試題分析統計，依雙向細目表上所訂教材單元及不同行為目標 層次的題數，保留鑑別度大於.25，並刪除過於困難或過於簡單的試 題(p<.2 或 p>.8)的試題，編製成 50 題之正式測驗試題，分別於第二 次及第三次段考時施測(如附錄四)，以符合雙向細目表之要求。

預試篩選之題目如表 3-3 括弧內之題號。難度及鑑別度的分析，

如附錄三所示。

三、信度分析

本量表信度採用 kuder-Richardson21(KR-21)求機械力學學習成

就測驗之內部一致性。使用 SPSS for windows 統計的結果，機械力

學段考試題 KR-21 係數值為 0.906。

參、自編學習反應態度問卷

為了解實驗組學生接受水平思考創意教學對於教學活動安排及學 習後之反應情形，參考相關文獻及專家意見後編製成學習反應態度問 卷(如附錄五)。

學習反應問卷係採 Likert 五等量尺計分，以五等第勾選方式，選 出認同之答案，給分標準則依非常同意、同意、無意見、不同意、非 常不同意，給予 5、4、3、2、1 等之分數，若問卷之總平均達 3 分以 上，則表示實驗組對創造思考教學有正面之學習反應。

肆、吳靜吉新編創造思考測驗 一、內容

本測驗用於前測時使用，包含圖形及語文二個部份，圖形創造 思考測驗為 57 個大小不同的「人」字，受試者在 10 分鐘內完成圖 形並輔以文字說明，且「人」字必須為圖形之一部份，評分後可得 流暢力、變通力、獨創力及精進力四個分數；語文方面為 50 個「竹 筷子」的用途，受試者在 10 分鐘內，以文字敘述筷子除了吃飯夾取 食物的用途，評分後可得流暢力、變通力、獨創力三個分數。

二、信度分析

吳靜吉(民 87)以不同評分者評二十份測驗結果，求肯德爾和諧 係數做為評分者信度，所得之係數除了圖形精進力只達.79 外，其餘 皆在.93 以上水準，可見評分者信度相當高。

三、效度分析

本測驗所採之效度為效標效度，以「拓弄思圖形創造思考測驗

甲式」中之「線條」及「拓弄思圖形創造思考測驗乙式」中之「空

罐 子 」 為 效 標 ， 所 得 之 相 關 在 語 文 方 面 ： 流 暢 力 .52、 .70， 變 動 力.47、.62，獨創力.20、.08；而在圖形方面：流暢力.75、.55，變動 力.63、.50，獨創力.57、.09，精進力.39，足以符合效標間之相關。

伍、拓弄思創造思考測驗 一、內容

本測驗於後測時使用，包含圖形及語文二部份，圖形創造思考 測驗為數個平行線條，受試者 10 分鐘內完成圖形並輔以文字說明，

且平行線必須為圖形之一部份，評分後可得流暢力、變通力、獨創 力及精進力四個分數；語文方則為不尋常的用途(空罐子)，受試者在 10 分鐘內，以文字敘空罐子的用途，評分後可得流暢力、變通力、

獨創力三個分數(吳靜吉，民 70)。

圖形所求得之評分者信度，其係數位於.82~.99 之間，語文方面，

拓 弄 思 (1975) 求 得 之 流 暢 力 、 變 通 力 、 獨 創 力 評 分 信 度 係 數 各 為.99、.95、.98，且與所評分數之平均數與標準差均未達顯著差異，

可見評分者信度相當高。

二、效度分析

本測驗在效度方面包含了內容效度、同時效度、預測效度及建 構效度等四種，經因素分析結果，應屬令人滿意。大致來說，與創 造力的理論是相符合的。

第四節 實驗處理

本研究採準實驗設計，由研究者親自擔任教學，實驗時間為期十

二週，每週上課時間二小時。所進行之實驗教學係針對實驗組實施水

平思考創意教學，控制組部份則施以傳統教學，研究內容為教育部(民

87)頒訂機械群「機械力學」專業科目課程標準之機械力學(I)靜力學部 份。茲將實施方式說明如下：

壹、實驗組教學

本研究實驗組進行之機械力學教學，以水平思考創意教學法進 行。整個教學活動流程規劃如圖 3-2 所示。

圖 3-2 實驗教學活動流程

一、 引起動機：將日常生活的常識與機械力學課程結合，列舉之範 例應同時兼具生活化與活潑化，比如講到水平拋射體運動，可 以「尿尿的運動軌跡」做探討。

二、 水平思考創意概念教學：如前面文獻探討所言，所有的概念皆 可透過水平思考創意教學模型來進行有意義的教學活動。

三、 認知心理學之問題解決步驟：所有應用範例的講解其實就是在 進行問題解決的工作，如何有效習得如專家一般的問題解決方

A B

X XA XB

C

主道 支道 誘

因

力矩 原理 重心求解

1.切割 成 簡 單的 方 形或 圓 弧 形 2.求各 切 割 塊之 面 積及 重 心 座標 3.將數 據 代 入重 心 求解 公 式

1.重心的 意義

2.簡單形 狀之重心位 置

3.形心的 求解公式 4.體重心 求解 5.線重心 求解

X=A1 X1+ A2 X 2..

A1+ A2+..

Y=A1 Y1+ A2 Y 2..

A1+ A2+..

引 起 動 機 水平思 考創意概 念教學

認知心理 學之問題解 決步驟

知識 概念結構圖

指定單元 習作

教 學 評 量

法是非重要的。

四、 知識概念結構圖：教學活動結束前，與學生共同複習該章節重 要的知識概念，以利長期記憶的編碼、儲存。

五、 指定單元習作：指定回家作業。

六、 教學評量：評量結果應進行回饋動作，如果學生學習成效不佳，

教師應自我檢討改進

貳、控制組教學

控制組教學方式係採一般傳統講解教學，由研究者親自擔任教 學，上課的同容及進度，完全依三重商工製圖科教學研究會議決之機 械力學教科書(作者李榮華，龍騰文化圖書)為準，如 3-3 圖為傳統教學 活動流程表。

圖 3-3 傳統教學活動流程表 引 起 動 機

以 傳 統 講 述 式 教 學 法 依 照 機 械力學 教 科 書 內 容 及 章 節 編 排 順 序 授 課

依 教 科 書 指 定 習 作 練習

教 學 評 量

第五節 研究實施程序

如圖 3-4 所示，為研究步驟與流程表。茲將實驗實施過程說明如 下：

圖 3-4 研究步驟與流程 壹、預備階段

依據研究目的，編擬相關流程、研究工具與實驗對象，並訂定實 驗研究進度，洽商實驗之班別，並與該班導師及學校教務行政負責同 仁研商實驗過程中，所需注意及支援事項。

文獻蒐集與分析

編製 教 案 及機 械 力 學習成就測驗 卷 學習成就測驗卷 預 試

試題信效 度 分 析

修 定 學 習 成 就 試 題

確定 母群 體

選取 樣本

實施創造思考前 測

實 驗 教 學

提 出 結 論與 建 議

撰 寫 研 究 報 告 資 料 分析整 理 實 施 創 造 思 考

後測及問題解決 能 力檢 核 機 械 力 學學習 成 就

、

貳、研究工具編製階段

為蒐集研究統計資料，研究者於實驗教學前，將研究工具編製完 成，其中內容包含(一)自編水平思考創意教學法之機械力學教案、(二) 自編機械力學學習成就測驗卷、(三)自編學習反應態度問卷、(四)吳靜 吉新編創造思考測驗、(五)拓弄思創造思考測驗。

參、實施前測

於 94 年 10 月 21 日實施前驗。

肆、正式實施教學

於開學後第八週起依教材內容及進度，進行為期十二週(自 94 年 10 月 24 日至 95 年 1 月 14 日止)，每週二小時之實驗教學研究。

伍、實施後測

機械力學成就測驗後測分為二個階段，即第二次及期末考時舉 行。創造思考能力測驗於 95 年 1 月 13 日實施。

陸、資料分析

完成後測時，創造思考能力測驗卷委託師大教育系具有評鑑創造

思考測驗專長之學生進行評分，其餘機械力學學習成就測驗及學習反

應態度問卷則由研究者自評。待各項測驗所得之分數評分登錄後予以

統計分析，並於分析完成時，針對各項統計結果提出討論與建議，以

確實掌握學習成效。

第六節 資料處理

本實驗將採多變項分析統計法，多變項分析法重視各變項間之共變 數更甚於重視它們各自的平均數和變異數，避免因單獨分析時失去原 有之研究結果(林清山，1995)。由於靜力學後測與動力學後測，兩者之 間的皮爾森積差相關係數.669 達.001 顯著水準，因此不以單變量分別 對靜力學及動力學做統計分析，而是直接以二因子多變量共變數分析。

實驗所得資料登錄後，以 SPSS for windows 做為統計軟體，再以 二因子多變量共變數分析統計法來考驗。研究假設茲敘述如下：

一、 以二因子多變量共變數組內迴歸係數同質性檢定進行機械力 學測驗、圖形創造思考測驗及語文創造思考測驗之「迴歸線平 行」的假設考驗，分析是否符合多變項共變數分析基本假定。

二、 以機械力學前測分數為共變項、機械力學學習成就後測為依變 項，進行二因子多變量共變數分析，分別考驗假設一、四。

三、 以圖形創造思考測驗前測分數為共變項、後測分數為依變項，

進行二因子多變量共變數分析，分別考驗假設二、五。

四、 以語文創造思考測驗前測分數為共變項、後測分數為依變項，

進行二因子多變量共變數分析，分別考驗假設三、六。

五、 針對學習反應調查問卷予以分類、整理，以平均數顯示學生對

水平思考創意教學法的滿意程度，了解學生在實驗過程中學習

改變的狀況，考驗研究假設七。