第參章 研究方法
本研究之目的在探討「科學語言遊戲」融入物理教學前後，學生在物理文本 語意理解以及構作物理事件的語法應用能力上有何種的變化。根據研究目的，共 發展「科學語言遊戲」教學工具與教學法、語法應用研究工具（物理實驗觀察影 片、物理實驗觀察紀錄問卷）、「生活中的力」語意理解問卷等研究工具，針對 39 名高一學生進行研究。藉以了解「科學語言遊戲」融入教學前後，高一學生對「生 活中的力」物理文本的語意理解與其前後差異以及學生應用科學語言構作觀察記 錄的語意結構與其前後差異。
第一節 研究對象
本研究之對象為台北縣某公立高中，高一學生一班，共計 39 名，學生並未修 習過高一基礎物理「生活中的力」單元內容，並依照其 95 學年度入學時國中基本 學力測驗自然科成績分成高度、中度、低度學習成就組，以了解不同學習成就學 生之學習情形。學生之年齡、性別與分組資料如表 3-1-1：
表 3-1-1：研究對象之相關資料
編號 性別 年齡 學習成就 編號 性別 年齡 學習成就 S01 男 17 高 S21 男 15 低 S02 男 16 中 S22 男 16 高 S03 男 16 中 S24 女 16 高 S04 男 16 低 S25 女 16 高 S05 男 16 高 S26 女 19 高 S06 男 16 高 S27 女 17 低 S07 男 16 高 S28 女 17 低 S08 男 16 中 S30 女 16 低
S09 男 16 低 S31 女 16 高 S10 男 16 中 S32 女 16 中 S11 男 16 中 S33 女 15 低 S12 男 15 低 S34 女 16 低 S13 男 17 高 S35 女 16 中 S14 男 16 低 S36 女 16 中 S15 男 15 中 S37 女 16 低 S16 男 17 高 S38 女 16 中 S17 男 16 低 S39 女 16 低 S18 男 16 高 S40 女 16 低 S19 男 16 中 S41 女 17 中 S20 男 16 高
第二節 教學設計
一. 「科學語言遊戲」教學工具與教學法
科學是一種語言，同時學習科學也必須透過語言。也就是說，科學內容的學 習與語言的學習同步，且科學內容又與語言有交互的作用，這種情形稱為科學學 習的雙重性（the duality of science learning）（楊文金, 2006），因此，學生若能學習 瞭解與使用科學語言，則學生對科學文本的語意理解、對科學過程技能與對科學 內容學習將有所助益，據此，本研究採取在物理教學過程中融入「科學語言遊戲」
的策略。
使用科學語言的能力，可依據科學語言的特徵分為「取代」、「命名」、「打包」
與「拆解」四種活動，以下就文本分析、各語言教學活動學習單設計與教學模式 與步驟，分項說明：
（一）. 文本分析
進行「科學語言遊戲」之前，必須先對文本中與四種科學語言活動有關的動 詞、名詞組、小句、小句組等進行分析，在此舉「生活中的力」單元裡介紹重力 的文本為例，說明分析之對象與依據：
1、 可進行「取代」活動者：能以其他動詞（過程詞）取代且能保留文本句 原意的動詞（過程詞），例如：「有關」、「成正比」等。
2、 可進行「命名」活動者：可解構其事件情境的名詞組（參與者），例如：
「此物質量所受傾向地球的加速度」、「重力加速度」等。
3、 可進行「打包」活動者：可透過語法隱喻構作為單一小句（單一事件）
的小句組（事件集合），例如：「重物、輕物之所以會以加速度落向地球，
是因它們受到了重力的作用」等。
4、 可進行「拆解」活動者：可以邏輯連接關係改寫為小句組（事件集合）
的小句（事件），例如：「地球表面的物體所受的重力，與此物體的質量 成正比」、「重力加速度值與物體和地球中心的距離有關」等。
根據以上的分析方法，可將文本分析後加以標示如下：
重力
牛頓回答了此難題，他認為：重物、輕物之所以會以加速度落向地球，是因 它們受到了重力（gravity 或 gravitational force）的作用。而且牛頓指出地球 表面的物體所受的重力，與此物體的質量成正比，也與此物質量所受傾向地球的 加速度成正比，即
g m
W＝
重力加速度 重力＝質量
×
×
而重力加速度值與物體和地球中心的距離有關，物體愈遠離地心，則值愈小，其 所受的重力將愈弱。此物體所受的重力大小，稱之為重量（weight）。在地球赤道 上所測得之重力加速度值約為 g＝9.8 公尺／秒2，質量為 1 公斤的物體，在此處 所受之重力稱為 1 公斤重，且
W＝1 公斤重＝1 公斤×9.8 公尺／秒2＝9.8 公斤．公尺／秒2 若定義單位：
N s m kg
22
＝
／
． 或
＝牛頓 公尺／秒
公斤 ×
則重力或重量單位可為「公斤重」或「牛頓」，且 1 公斤重＝9.8 牛頓。
文本中的標示係提供教師教學過程之指導，學生學習單所附之文本則無標示。本 研究依據「生活中的力」單元的內容，共計分析力的種類、重力、衛星與人造衛 星、大氣壓力等四個教學文本。
拆解、取代
命名
命名 打包
打包 命名
命名
（二）. 「取代」遊戲 1、 學習單設計
「取代」強調提供學生對科學文本中過程詞的熟悉度，瞭解不同過程詞 在科學敘述中扮演的角色，並能比較過程詞資源的語意差異。而科學語言事 件建立在日常語言的基礎上，因此，學習單的設計以學生日常生活的語言運 用作為起點，再逐步導引其類比到科學領域的語言運用。學習單範例如下所 示：
取代：在生活中或課文中出現的一個詞，都可以用不一樣的詞改寫成意思相 同的另一句。
例如：
一句 另一句
近視程度取決於看電視的時 間。
近視程度受看電視的時間影響。
近視程度與看電視的時間有關。
近視程度與看電視的時間成正比例。
看電視的時間造成近視程度不同。
則：
一句 另一句
地球表面的物體所受的重力，
與此物體的質量成正比。
重力加速度值與物體和地球中 心的距離有關。
上述的例子首先界定「取代」的過程是將一個動詞，以另一個動詞取代而原 意不變。接著，先以日常生活的例子作示範，如「近視程度取決於看電視的 時間。」，在此小句中「取決於」這個過程詞是以加粗的方式呈現以凸顯其地 位並方便指引學生，然後將「取決於」取代為「影響」、「有關」、「成正比例」、
「造成..不同」等相關過程詞，並予與改寫使其與原句語意相符。最後，以
可取代為 可取代為
在物理文本段落中所選擇的小句如：「地球表面的物體所受的重力，與此物體 的質量成正比。」作為素材，並將「成正比」加粗後，要求學生將「成正比」
以不同的過程詞取代並改寫原句成為語意與原句相符的另一個小句。因此，
在取代遊戲中，學生必須在其過程詞資源中作選擇與比較後，再做出適當的 決定。而學生將有機會了解科學過程詞與科學事件之間關係的變化。
（三）. 「命名」遊戲 1、 學習單設計
「命名」是觀察活動中精確描述觀察所必需的語言活動。而科學語言事 件建立在日常語言的基礎上，因此，學習單的設計以學生日常生活的語言運 用作為起點，嘗試建構某些情境讓學生對其作精確的描述，再逐步導引其類 比到科學領域中，對構成某一範疇化的科學專有名詞的情境進行建構。學習 單範例如下所示：
命名：在生活中或課文中出現的名詞組合都可以描述它所包含的某些情況。
例如：
這些情況 一個名詞組合
看電視花了多少時間？ 看電視的時間 有多少學長姐考上大學？ 升學率
將棒球擊上觀眾台。 界外球
則：
這些情況 一個名詞組合
有多少人看這個電視節目？
車子 1 小時前進幾公里？
在地球赤道上測量重力加速度值 物體以加速度落向地球
情境一
可命名出 可命名出
則：
哪些情況？ 一個名詞組合
物體受地球影響而改變運動情形 重力的作用
地球表面的物體所受的重力 此物質量所受傾向地球的加 速度
重力加速度 重力加速度值 地球中心 重量
在上面的例子中，首先介紹「命名」的過程是將一種情境，用一個能代表其 情境的名詞組合來形容。接著利用日常生活的例子，如：「有多少學長姐考上 大學？」的情境，可以構作出「升學率」，並逐漸進行更精確的描述，經學生 的討論認為也可以構作為「大學升學率」或「學長姐的大學升學率」等名詞 組；又如：「將棒球擊上觀眾台。」，雖可構作出「界外球」，學生的討論認為 也可以構作為「全壘打」。另外，也可以對請學生某一種演示情境進行觀察，
再請學生將該情境加以命名，如：教師演示「彎折一把塑膠扇」，請學生針對 這個情境命名，學生可命名出「塑膠扇」、「彎曲的塑膠扇」、「有草莓圖案的 彎曲塑膠扇」等，逐漸對這個情境做更精確的描述。最後，以在物理文本段 落中所選擇的名詞組如：「此物體質量所受傾向於地球的加速度」等作為素 材，請學生將此名詞組所描述情境加以解構。因此，在命名遊戲中，學生將 有機會對科學情境與描述科學情境的名詞組作一連結，並精緻化描述科學情 境的名詞組。
（四）. 「打包」遊戲 1、 學習單設計
「打包」（packing）是指將兩個或兩個以上的科學事件，以更精確而簡約 的語言來陳述，例如：「物體愈遠離地心，則重力加速度值愈小」Æ「重力加 速度值與物體和地球中心的距離有關」，是將兩個小句重新構作成一個小句，
在此過程中牽涉了運用語法隱喻將「物體愈遠離地心」的事件轉移為實體「物
可命名出
體和地球中心的距離」。另一方面，「物體愈遠離地心，則重力加速度值愈小」
是由兩個事件構成的一個事件集合，具有先後的因果關係，經語法隱喻轉移 後變成一個小句，而「則…」的連接詞由「有關」這個過程詞來體現其因果 關係。經這樣的轉換後，小句數減少，使得構作方式更加精緻。因此，學習 單的設計試著以學生日常生活的語言中運用「打包」過程的例子作為起點，
嘗試將日常情境中以連接關係呈現的文本讓學生對其作「打包」的練習，再 逐步導引學生將科學情境中以連接關係呈現的文本段落進行打包。根據圖 2-2-1 及表 2-2-2 中 Halliday（1998a）所提出之語法隱喻的一般性轉移，本學 習單選擇將「連接關係」轉換為「過程詞」的打包方式作為設計的依據。學 習單範例如下所示：
打包：在生活中或課文中出現的兩個句子，都可以改寫成意思相同的一句。
例如：
兩句 一句
看電視的時間越長，近視越深。 近視程度取決於看電視的時間。
跑得越快，花的時間越少。 跑步的快慢影響時間的長短。
則：
兩句 一句
選購不同品牌的電視時，該付的錢 也不一樣。
通常父母親長的比較高，小孩也會 比較高。
重物、輕物之所以會以加速度落向 地球，是因它們受到了重力的作用。
物體愈遠離地心，則值（重力加速 度）愈小，其所受的重力將愈弱。
在上面的例子中，首先介紹「打包」的過程是將有邏輯連接關係的兩個小句，
改寫成為語意相同而且比較精簡的一個小句。接著利用日常生活的例子，如：
「跑得越快，花的時間越少。」的小句組，將之重新構作出「跑步的快慢影
可濃縮成 可濃縮成
響時間的長短。」的陳述，也可重構為「跑步的快慢決定跑步時間的長短。」。
接著提供一些日常情境如：「通常父母親長的比較高，小孩也會比較高。」做 為練習，最後以在物理文本段落中所選擇的小句組如：「重物、輕物之所以會 以加速度落向地球，是因它們受到了重力的作用。」等作為素材，請學生將 此小句組所描述情境加以打包。因此，經過「打包」遊戲的練習之後，學生 可以熟悉科學文本將兩個科學事件精緻化為一個科學事件的過程。
（五）. 「拆解」遊戲 1、 學習單設計
「拆解」（unpacking）是理解科學文本敘述的重要歷程。科學文本中對於 事件發生的論述形式，經過打包後往往失去部分原意，例如：將「物體愈遠 離地心，則重力加速度值愈小」打包成「重力加速度值與物體和地球中心的 距離有關」。如果閱讀文本過程中，僅僅只閱讀打包後的小句「重力加速度值 與物體和地球中心的距離有關」，常會出現其他可能的理解，如：「物體和地 球中心的距離愈大時，重力加速度值愈大」、「物體和地球中心的距離先增加，
重力加速度值才增加」、「物體和地球中心的距離與重力加速度值同時增加」
等，但這些理解卻未必符合正確的科學理解。因此，對於文本中的文本句或 句中之組成成份的正確拆解，便十分重要，而此一動作也正是科學教學過程 裡一個重要的程序。
根據圖 2-2-1 及表 2-2-2 中 Halliday（1998a）所提出之語法隱喻的一般性 轉移，本學習單選擇將「過程詞」轉換為「連接關係」的拆解方式，作為設 計的依據。學習單範例如下：
拆解：在生活中或課文中出現的一個句子，都可以改寫成意思相同的兩句。
例如：
一句 兩句
近視程度與看電視的時間有關係。 因為長時間看電視，所以近視程度增加。
因為長時間看電視，使得近視加深。
現在長時間看電視，以後將會近視加深。
可拆解成
則：
一句 兩句
地球表面的物體所受的重力，與此 物體的質量成正比。
重力加速度值與物體和地球中心 的距離有關。
在上面的例子中，首先介紹「拆解」的過程是將比較精簡的一個小句，改寫 成為語意相同而且具有邏輯連接關係的兩個小句。接著利用日常生活的例 子，如：「近視程度與看電視的時間有關係」的小句，重新構作出「因為長時 間看電視，所以近視程度增加。」的陳述，也可構作為「現在長時間看電視，
以後將會近視加深。」。最後以在物理文本中所選擇的小句如：「地球表面的 物體所受的重力，與此物體的質量成正比。」等作為素材，請學生將此小句 所描述情境加以拆解。因此，經過「拆解」遊戲的練習之後，學生可以熟悉 運用不同的邏輯連接關係拆解同一過程詞，以表達出不同的語意。
（六）. 教學策略與架構 1、 教學策略
本研究中「科學語言遊戲」融入物理教學的策略，是以 LDC 的教學模式 進行科學語言活動。Unsworth（2001）建議了使用讀寫能力發展環（Literacy Development Cycle, 簡稱 LDC，如圖 3-2-1）時的三種教學歷程：模式練習
（modelled practice）、引導練習（guided practice）與獨立練習（independent practice）。此三種練習可不斷循環來組織課程的進行，並依據學習情境不同，
可 以 靈 活 運 用 於 整 合 學 生 的 多 重 讀 寫 （ multiliteracies ） 與 後 設 語 言
（meta-language）能力之發展。
可拆解成
圖 3-2-1：讀寫能力發展環（Literacy Development Cycle）（Unsworth, 2001, p. 186）
2、 教學架構
Unsworth（2001）建議了以 LDC 為基礎的教學架構如表 3-2-1，這個架構 能輔助教師思考符合教學策略的各教學階段與學習經驗的種類，另外，他也 強調此架構並非制式架構，可因應實際需求加以修改。
表 3-2-1：LDC 的一般教學架構（Unsworth, 2001, p. 186）
教學階段
（Lesson stages）
閱讀
（Reading)
寫作
（Writing)
群組
（Group)
時間
（Time) 導向文本（Orientations to the text)
預先的閱讀 獨立練習 全班 約 5 分鐘
介紹新的文本 引導練習 全班 約 5 分鐘
閱讀文本（Reading the text)
教師介紹性的閱讀 模式練習 全班 約 5 分鐘
共同閱讀 引導練習 全班 約 10 分鐘
運用文本（Working with the text)
獨立練習
模式練習
引導練習
文本意義的探索 引導練習 引導練習 全班 15 分鐘
文本處理的整合 引導練習 引導練習 分組 20 分鐘
閱讀與寫作複習（Reviewing reading and writin)
延伸閱讀與寫作 獨立練習 獨立練習 分組 20 分鐘
發表、反思與回饋 獨立練習 獨立練習 全班 10 分鐘
表 3-2-2：物理文本的 LDC 教學架構
教學階段 閱讀 寫作 群組 合計所需時間
閱讀物理文本 共同閱讀物理文本 介紹科學語言語法規則
引導練習 模式練習
全班 分組
10 分鐘
運用物理文本
物理文本意義的探索 引導練習 引導練習 全班 5 分鐘
物理文本處理的整合 引導練習
獨立練習
引導練習 獨立練習
分組 5 分鐘
閱讀與寫作複習與評量
延伸閱讀與寫作 獨立練習 獨立練習 分組 20 分鐘
發表、反思與回饋 引導練習
獨立練習
引導練習 獨立練習
全班 10 分鐘
因此本研究之教學架構以表 3-2-1 為基礎修改如表 3-2-2。以下則以「重 力」文本的「命名」活動為例，說明語言遊戲的教學流程：
教學流程 教師活動 學生活動 LDC 教學架構 LDC 歷程 教學開始 將學生分組、每組 6-7 人
發放「重力」文本學習單 以投影片展示文本，確保 學生都可以看見
教師指定或分配學生閱 讀文本
學生大聲閱讀文本 共同閱讀物理 文本
引導練習
日常語言練習 閱讀文本至可進行「命 名」活動之文本段時，介 紹學習單所列之「命名」
活動的語法規則
學生詳讀學習單的
「命名」語法規則
介紹科學語言 語法
模式練習
教師以日常語言為例進 學生以學習單的 介紹科學語言 模式練習
行「命名」活動，例如：
「看電視花了多少時 間？」可以構作為「看電 視的時間
」。
「命名」範例進行 寫作練習、口語發 表與口語評論
語法 引導練習
科學語言練習 教師指出文本中經過「命 名」的名詞組，例如：「重 力的作用」
學生閱讀文本 物理文本意義 的探索
引導練習
教師以口語示範「命名」
活動，例如：「重力的作 用」可以說明其所代表的 情境為「物體受地球影響 而改變運動情形
」。
學生口語評論教師 的說明內容
物理文本處理 的整合 發表、反思與 回饋
引導練習
教師指定或分配學生閱 讀文本
學生大聲閱讀文本 共同閱讀物理 文本
延伸閱讀
引導練習
教師指出文本中的其他 經過「命名」的名詞組，
並起學生在學習單上練 習
學生對名詞組所說 明的情境進行個別 寫作練習
物理文本意義 的探索 物理文本處理 的整合 延伸寫作
引導練習 獨立練習
小組組內討論，並 形成共識
物理文本意義 的探索
獨立練習
小組口語發表 發表、反思與 回饋
獨立練習
其他組學生口語評 論
發表、反思與 回饋
獨立練習
教師演示情境，請學生以 名詞組來形容此一情境 例如：「將筆放在桌上」， 請學生形容「筆」
學生對此情境進行 個別寫作練習
延伸寫作 引導練習 獨立練習
小組組內討論，並 形成共識
發表、反思與 回饋
獨立練習
小組口語發表 發表、反思與 回饋
獨立練習
其他組學生口語評 論
發表、反思與 回饋
獨立練習
評量（彈性實 施）
實驗影片觀察記錄 寫作
延伸寫作 獨立練習
結束
第三節 研究流程
本研究之流程如圖 3-3-1 所示：
圖 3-3-1：研究流程圖
形成研究問題
文獻探討
發展研究工具
預試、修正工具
找尋研究對象
資料分析
撰寫論文 前測
進行教學
「生活中的力」語意 理解問卷
高中一年級學生
後測
「科學語言遊戲」教 學工具與教學法 語法應用研究工具
第四節 研究工具
一. 「生活中的力」語意理解問卷
「生活中的力」語意理解問卷的設計，由名詞組語意理解與過程詞隱含之連 接關係理解兩部分組成，並將所有題目分散於所屬的文本段落。以下就各問卷部 分分別說明：
（一）. 名詞組語意理解
本部分旨在了解學生對於「生活中的力」文本裡出現的名詞組隱含分類 架構的語意理解。
設計說明如下：名詞組「地球表面的物體所受的重力」是一種「重力」
的類別，其中隱含了將「重力」區分成「地球表面的物體所受的重力」與「不 在地球表面的物體所受的重力」的分類架構。依據文本脈絡「地球表面的物 體所受的重力，與此物體的質量成正比」可產生「不在地球表面的物體所受 的重力，與此物體的質量不成正比」的敘述，如果學生認為後者也成立，則 具有兩個面向的意義：一、學生具有區分「地球表面的物體所受的重力」此 一名詞組隱含的分類架構的能力。二、普遍的科學理解上認為「無論在地球 表面或不在地球表面，物體所受的重力均與其質量成正比」，代表「地球表面 的物體所受的重力」，這個名詞組隱含的分類架構已混淆學生在文本脈絡中的 語意理解，而學生顯然以「若 P 則 Q，非 P 則非 Q」的邏輯不對確錯誤來看 待「地球表面的物體所受的重力」（P）與「此物體的質量」（Q）兩者之間的 關係。
此部分試題以是非題方式呈現，並附上原始文本供學生閱讀，請學生閱 讀文本後再作答，若學生認為題目敘述正確無誤則答「○」，若錯誤則答「〤」。
據此來評量學生對於名詞組隱含分類架構的語意理解。試題共計十九題，預 試時穩定度為 0.73。
（二）. 過程詞隱含之連接關係理解
從「生活中的力」單元裡選擇六個不同文本脈絡下的過程詞，進行與「連 接關係」轉變為「過程」的語法隱喻類型反向的拆解，成為小句組並透過連 接關係銜接。依據表 2-1-3 對連接關係的分類加以改寫，其格式如下：
依據文句「地球表面的物體所受的重力，與此物體的質量成正比」的意 思，請您勾選此句與以下各種說法符合的程度，並說明理由。
符合程度 項
次 說法
不符合
不太符合
還算符合
符合
1. 地球表面物體的質量與此物體所受重力同時增加（減 少）。
□ □ □ □ 2. 地球表面物體的質量先增加（減少）之後此物體所受重
力才增加（減少）。
□ □ □ □ 3. 地球表面物體質量的增加（減少）是此物體所受重力增
加（減少）的原因。
□ □ □ □ 4. 地球表面物體質量的增加（減少）是此物體所受重力增
加（減少）的條件。
□ □ □ □ 5. 地球表面物體質量的增加（減少）是使此物體所受重力
增加（減少）的方法。
□ □ □ □
問卷以李克氏量表的形式呈現，其中內含凱利方格的方格結構，此結構 係以物理文本「生活中的力」單元裡不同文本脈絡下的六個過程詞：「成正 比」、「有關」、「形成」、「是…所形成」、「造成」、「等於」等為方格元素，以 五種連接關係：「同時」、「接續」、「結果」、「條件」、「方法」等連接關係次類 別為方格構念。請學生閱讀文本並比較改寫後文句的意義與原文句的意義之
間符合的程度，符合程度共分四種等級：「符合」（= 4）、「還算符合」（= 3）、
「不太符合」（= 2）、「不符合」（= 1）。由學生的回答可以得知該學生對於某 一過程詞隱含的連接關係傾向於何種理解。
六個過程詞及其所在文句，可改寫為以五種連接關係陳述之文句，共可 得六個題組，三十小題。其內在一致性（α值）為 0.84。
二. 語法應用研究工具
此部分工具發展的目的是希望透過對實驗操作的描述，了解「科學語言遊戲」
融入教學前後學生應用科學語言構作的語意結構與其前後差異。作為學生在教學 前後語法應用能力改變的指標。
（一）. 物理實驗觀察影片
本研究共製作兩部物理實驗觀察影片供前、後測之用。其目的是提供物理實 驗觀察記錄問卷施測所需的情境，且方便施測時可以重複播放，確保學生觀看的 內容一致。以下就各影片內容分別做說明：
1、 前測之物理實驗觀察影片
本影片長度約 2 分鐘，其內容如下：首先在一支架空橫放的塑膠尺上放 上一個鐵塊，接著放上第二個鐵塊，之後再放上第三個鐵塊，而塑膠尺的彎 曲程度隨著鐵塊的增加而增加。本實驗欲觀察鐵塊的數量（或重量）與塑膠 尺彎曲的程度兩變因之間的關係。
2、 後測之物理實驗觀察影片
本影片長度約 3 分鐘，其內容如下：首先在一個附有長度刻度的鐵架上 掛一個彈簧，接著在彈簧底端掛上第一個砝碼，之後在第一個砝碼下方再掛 上第二個砝碼，直到掛上第四個砝碼為止，而彈簧的長度隨著鐵塊的增加而 增加。本實驗欲觀察砝碼的數量（或重量）與彈簧的伸長量兩變因之間的關
係。
（二）. 物理實驗觀察記錄問卷
本問卷之目的是為了獲得學生在「科學語言遊戲」融入教學前、後，對 於物理實驗觀察影片之內容所作之文字記錄的語意結構資料。 採開放式問卷 結構，請學生將所觀察之操作過程作一個文字形式的結論，並且要求學生記 錄的方式力求精簡而能完整表達其意。
第五節 資料分析
一. 「生活中的力」語意理解問卷
「生活中的力」語意理解問卷的設計，由名詞組語意理解與過程詞隱含之連 接關係理解兩部分組成，並將所有題目分散於所屬的文本段落。以下就各問卷部 分的資料分析分別說明：
（一）. 名詞組語意理解
針對學生的作答情形，進行前、後測答對率與相依樣本 t 考驗，以了解「科 學語言遊戲」融入教學前、後，全體學生、高度學習成就組學生、中度學習 成就組學生、低度學習成就組學生理解上的差異。
（二）. 過程詞隱含之連接關係理解
1、 凱利方格技術（Repertory Grid Techhique，簡稱 RGT）
凱利方格技術是 Kelly（1955）運用「角色方格」（role repertory grid）研 究個體對於生活中重要人物的構念（constructs）時，所發展的一種技術。並 被廣泛應用於管理、教育與臨床心理學的研究（Shaw, 1981），應用於科學教 育方面，在國內有學生科學話語分析（李哲迪, 2006）、學生科學概念理解研 究（陳可恭, 2005；藍偉瑩, 2002；李瓊慧, 2002；陳雅芬, 2001；楊文金, 2000）、
教師科學本質研究（余佳穎, 2005；林陳湧、楊榮祥, 1998）、科學教師教學信 念（楊巽斐, 2004）等等。
Kelly 將 RGT 視為探索個體構念系統（personal construct system） 的方法，
這種方法試著站在被研究者的觀點來觀察這個世界，理解其情境以及所關心 的事物（Fransella & Bannister, 1977），是一種結合質性晤談與量化分析的研究
進程。在量化分析部分，RGT 具有以下的特性：探索個體對於主題領域的概 念理解，即構念系統（construct system）；再者可比較個體在不同情境下構念 系統的異同，以及分析個體之間構念系統的異同。RGT 方格由元素（elements）
與構念（constructs）兩個部分所組成，元素是個體思考並給予評價的物件，
此物件可以是具體概念或抽象概念。本研究中所定義的元素為「六個文本中 包含某一過程詞的小句」。構念則是個體所用來描述元素的相關性質，在本研 究中所定義的構念為「五種連接關係次類別」。
2、 資料分析
由於六個過程詞分屬於不同的文本脈絡，因此先利用 RepGrid IV 軟體將 所有學生的方格依照不同的過程詞進行合併方格（composite grid）後，可得到 六個以所有學生為元素，五種連接關係次類別為構念的合併方格，每個合併 方格代表全體學生對每個過程詞的連接關係的理解，接著對合併方格結果進 行選項分析。並以 RepGrid IV 軟體進行分析，以 FOCUS 分析法了解學生對因 果連接關係次類別間相似性的理解，以 PrinCom 分析法了解學生對連接關係 次類別理解的分佈情形，以 Crossplot 分析法了解過程詞隱含之連接關係的分 佈情形。最後，將全體、高度學習成就組、中度學習成就組、低度學習成就 組學生對六個方格的回答平均後，轉換為介於-99 至 99 的數字（Y=（X-2.5）
*99/1.5），以 Crossplot 分析了解「科學語言遊戲」融入教學前後，全體學生、
高度學習成就組學生、中度學習成就組學生、低度學習成就組學生理解上的 變動。
前段之選項分析是對每個學生對每一個題組答題的情形作一整理，藉以 了解學生對每一過程詞傾向於以那些連接關係來理解。FOCUS 分析是對方格 進行聚類分析（cluster analysis），所得之樹狀圖可判讀元素間或構念間的群聚 與階層關係。元素或構念形成群聚的判準，可以依據研究性質之不同而不同，
本研究則採用 Shaw 及 Gaines（1989）的建議，以相似度 80%以上作為元素 或構念形成群聚的依據。PrinCom 分析是對方格進行主成分分析，所得圖形以
二度空間來表徵構念間的相關性、元素間的相似性以及元素與構念間的相關 性。Crossplot 分析則是把兩構念視為互相獨立，所得圖形以二度空間直角座 標來表徵，可從中了解元素間的相似性與元素與構念的相關性。
二. 語法應用研究工具
Halliday（1998a）認為可以從語法隱喻的觀點來看待名詞化與小句化的語 言變體，從小句化語言變體發展到名詞化的語言變體，亦即從一致的構作到 隱喻的構作，所以打包的程度也可以說是隱喻的程度，拆解的程度也可以說 是一致性程度，而這也象徵了個體語法運用的能力。
小句組體現序列，序列代表了事件集合；小句體現樣式，樣式代表事件，
小句內的語法類別如：名詞（組）、動詞（組）、形容詞（組）等分別體現了 樣式的組成元素，而元素體現了組成事件的各成分如：參與者、過程、環境 成分等。基於 SFL 的理論，本問卷之分析是以學生對於物理實驗觀察影片紀 錄所做之結論為分析素材。針對學生之回答分析其語意結構編碼如下：
表 3-5-1：語意結構編碼表
語意 語言單位 編碼 語法結構 說明
Ea 非名詞（組） 以非名詞作為結論。
Eb N 以名詞作為結論。
非事件
（Element)
詞
Ec Ng 以名詞組作為結論。
Fa N + Vg + N 以小句作結論，且小句結構 中各名詞（組）之深度階數 值總和 n ≦ 2。
Fb Ng + Vg + N Ng + Vg +Rs Ng + Vg + Ng
以小句作結論，且小句結構 中各名詞組之深度階數值總 和 n ＞ 2。
單一事件
（Figure)
單一小句
Fc Rs + Vg + N Rs + Vg + Ng Rs + Vg + Rs
以小句作為結論，小句結構 中存有級轉移成分作為修飾 語、主語或賓語。各名詞組 深度階數值總和 n ＞ 2。
Sa Fa + Fa 以小句組作結論，但僅存有 Fa的小句結構。
Sb Fb + Fa
Fb + Fb
以小句組作結論，存有 Fb
的小句結構。
事件集合
（Sequence)
小句組
Sc Fc + Fa
Fc + Fb
Fc + Fc
以小句組作結論，存有 Fc的 小句結構。
N ：名詞，如：力、重力、物體、伸長量等等物理領域常見之名詞。
Ng ：名詞組，如：物體的重力、尺上的物體等等。
Rs ：含級轉移成分，如：彈簧伸長的程度、受重力影響的物體等等。
Vg：動詞（組）。
本研究設定學生應以涉及兩個變因之間的關係以及精確簡潔的語法構作結 論，其最精簡的語意結構應為單一事件，也就是應以單一小句的形式來作結 論。而小句內如果有名詞組，顯示學生在此語域中，已經具有以較為隱喻的 語法來構作其經驗的能力，但是名詞組之結構還可依據其深度階（depth）來 說明名詞組的複雜度（程琪龍, 1994），例如：
名詞組 泉 水 深度階 2 1
以「水」為深一度的中心詞，「泉水」、「海水」等為深二度的名詞組（令其深 度階數值為 2），「山上的泉水」則為深三度的名詞組（令其深度階數值為 3），
亦即，藉由在中心詞前後重複加上修飾語的方式使名詞組語意變的更精緻，
同時增加名詞組對事物描述的精確性或者使其分類架構更為精細。
另外，有些名詞組如：「放在尺中間的砝碼」，是由「砝碼放在尺中間」
的小句級轉移而來，「中間的」修飾「砝碼」，「放在尺(的）」修飾「中間的砝 碼」除了產生一個深三度的名詞組之外，還同時將實驗的操作過程「放在尺
名詞組 山上的 泉 水 深度階 3 2 1
中間」構作為中心詞「砝碼」的修飾語。
上面的例子說明了：當名詞組成分是由小句級轉移而來時，除了增加名 詞組精確度之外，也同時描述了科學事件過程。這種構作方式，在科學文本 中十分常見而且重要。以現行高中物理教科書中介紹近代物理著名的光電效 應理論為例，其中一段文本如此寫著「在光子和電子的交互作用過程中，一 個光子的能量全部轉移給一個電子。電子獲得的能量有一部分用來脫離金屬 對電子的束縛，剩餘的能量則成為電子脫離金屬表面後的動能」（林明瑞等編, 2006, 頁 103）。在這短短的段落中可以找到四個含有級轉移成分的名詞組（黑 體字部分），這些名詞組的深度階至少都有深三度，且結構中含有「交互作 用」、「獲得」、「束縛」、「脫離」等過程在內。也就是說，含有級轉移成分的 構作方式，既使得名詞組的結構變的精緻，對事物的描述變的精確也使得科 學事物的關係或過程得以保存，所以對科學文本而言，這樣的構作方式是非 常常見且重要的。
綜合第二章第三節中關於小句化變體到名詞化變體的討論以及以上關於 名詞組深度階的討論，可以將學生應用語法構作的隱喻程度與精確程度界定 如下：
（1）. 隱喻程度：單一事件 > 事件集合
（2）. 對事件集合描述的精確程度： Sc > Sb > Sa
（3）. 對單一事件描述的精確程度： Fc > Fb > Fa
換句話說，愈能構作出單一小句且名詞組深度階數值總和愈大的學生，其語 名詞（組） 放在尺(的） 中間的 砝碼
深度階 3 2 1
法應用愈隱喻且愈精確（編碼為 Fc者），而語法應用的能力及符號成熟度也愈 高。
但是，儘管學生可以最隱喻的方式來構作，其構作之經驗內容與實驗影 片所要探討的變因應有相關性，有鑑於此，語意結構分析之後應再對經驗內 容進一步分析，以釐清學生所做的結論內容是否符合應觀察之變因關係。其 編碼方式如下：
表 3-5-2：經驗內容編碼表
經驗內容 編碼 實例說明
不涉及實驗變因之間的關係 Ca s07：沒有意義，白癡都會。
涉及實驗變因之間的關係 Cb
S20：尺的形狀因受外來砝碼的重量而變的更 彎。
總結以上所論，對於物理實驗觀察記錄的結論部分，其分析方式共有兩 個面向：語意結構與經驗內容。以下則舉例來說明分析的流程：
s01：物體會因受到另一物體所受地球引力的重力而使其改變。
上例為實驗觀察記錄前測，學生 s01 的結論，其結構為小句組，小句 1 的結構 深度階數值總和 n = 4 且含有級轉移成分作為修飾語，所以小句 1 編碼為 Fc； 小句 2 則為 n = 1 ，所以編碼為 Fa，因此將整個事件集合編碼為 Sc，但因其 經驗內容並未論及前測物理實驗觀察影片裡鐵塊的數量（或重量）與塑膠尺 彎曲的程度兩變因之間的關係。所以其經驗內容的編碼為 Ca。
小句 2：Fa 深三度
小句 1：Fc 深一度
s06：放置尺上中間的重量越大時，尺向下凹的弧度也越大。
而學生 s06 的結論結構為小句組，小句 1 的結構為之深度階數值總和 n = 3，
且含有級轉移成分作為修飾語，所以小句 1 編碼為 Fc；小句 2 則為 n = 3，且 含有級轉移成分作為修飾語，所以編碼為 Fc，因此將整個事件集合編碼為 Sc， 且其經驗內容論及前測物理實驗觀察影片裡鐵塊的數量（或重量）與塑膠尺 彎曲的程度兩變因之間的關係。所以其經驗內容的編碼為 Cb。
s13：兩邊的盒子，會分擔鐵塊的重量與壓力。
學生 s13 的結論結構為小句，小句結構中名詞組之深度階數值總和 n = 4 ，所 以編碼為 Fb，且其經驗內容論及前測物理實驗觀察影片裡鐵塊的數量（或重 量）與塑膠尺彎曲的程度兩變因之間的關係。所以其經驗內容的編碼為 Ca。
s21：尺凹陷的程度和砝碼的重量成正比。
學生 s21 的結論結構為小句，小句結構中名詞組之深度階數值總和 n = 5，且 含有級轉移成分作為修飾語，所以編碼為 Fc，且其經驗內容論及前測物理實 驗觀察影片裡鐵塊的數量（或重量）與塑膠尺彎曲的程度兩變因之間的關係。
所以其經驗內容的編碼為 Cb。
依據上述的分析方式，將學生的前、後測所構作的結論編碼後，進行描 小句 2：Fc
小句 1：Fc
小句：Fb
小句：Fc
深三度 深三度
深二度 深二度
深二度 深三度
述性統計，以探討「科學語言遊戲」融入教學前後，全體學生、高度學習成 就組學生、中度學習成就組學生與低度學習成就組學生語意結構的差異。
