第一節 研究設計與流程

第三章 研究方法

本章將敘述研究歷程中相關資料之收集與分析的規劃，以作為資料分析的基礎。

而且因為任何研究重點之一是須可重複性，而為使本研究亦能達成此目標，故須詳細 闡明本研究所涉及的方法及過程，以利於有志進行類似教學之教育研究者或教師可將 情境重現或轉移。本章包含五小節分別為：第一節為研究設計與流程，說明本研究中 自變項與依變項間的關係，並以此關係架構規劃成四個階段的研究進程收集相關資料

；第二節則將本研究所涉及研究對象做背景說明，包含學習者和研究者；至於第三節 的教學設計與研究工具，則說明本研究教學設計主要是在於教學法的差異，而本研究 的有關應用工具則是一致的，並依據目的與特性分成三大類進一步說明；然後第四節 說明本研究所收集之資料應如何初步處理的方法，且依本研究之目的規劃相關的分析 方法，以利於第四章的研究結果資料分析；最後在第五節的研究範圍與限制內容，則 是在進行本研究重現或轉移時，應注意的要項說明。

第一節 研究設計與流程

根據本研究目的與問題，故擬定變項間對應關係圖（如圖 3-1-1 所示），並參考 相關文獻的探討後，進一步提出研究設計架構。

自變項 教學法 網路資源 小組合作 講述教學 地球科學學習態度

電腦網路態度 學生性別

依變項 地球科學學習成就 歷屆學測評量題本

五次段考平均 當年度第一次學測 外在變項

導師管理風格 班級學習風氣 同儕競爭合作

影 響

圖3-1-1 變項間關係圖

本研究之教學方式包含老師為主的「講述教學」、學生中心的「小組合作」，及 單機上網應用多媒體「網路資源」輔助教學等三種教學法。至於學生的地球科學學習 成就，主要以整理後之歷屆學測（89~ 93 學年度，共十次）自然領域中的地球科學為 題本來評量學習前後測，且以研究對象在校各次段考成績和其當年度第一次國中學測 成績的地球科學部分為參考。至於地球科學學習態度和電腦網路態度問卷，則是引用 董家莒（2000）和蔡松輝（2004）之碩士論文中有關的態度問卷編製而成。

依據研究構想，規劃之研究流程分為四個階段：研究準備階段、研究工具發展階 段、實驗教學階段、資料分析與論文撰寫階段等四步驟，如圖3-1-2 的詳細研究流程

圖，和表

3-1-1

的研究工作相關時間表所示，將相關內容分述如後：

資料分析 與論 文撰寫階 段

實驗教學階段研究工具發展階段研究準備階段 擬定研究主題

地球科學學習成就 題本題目來源選定 電腦網路態度

問卷修訂 地球科學學習

態度問卷修訂

單元學習單 編製

與指導教授及專家討論、分析 上述各項資料內容之合適性

文獻探討

網路平台開課 地科專科教室

相關問卷確定 １、與指導教授研討編排方式 ２、將歷屆89~93 學年度國中學測中

有關地球科學題目篩選，再擬訂 雙向明細表，並經專家審查後，

編成地球科學學習成就測驗題本

單元學習單 內容確定

多媒體網路資源輔助國三地球 科學學習開始

簡要教學 流程表

地球科學學習成就題本、

地球科學學習態度和電腦 網路態度前測

相同單元教材學習單：

１、單機網路（網路資源）

２、地科教室（小組合作）

３、傳統教室（講述教學）

１、五次段考部份之地球科學作答資料收集

２、地球科學學習成就題本、地球科學學習態度和電腦網路態度後測 ３、當學年度第一次國中學測地球科學作答資料收集

申請歷屆學測作答樣本（

5000

人）

，並篩選有關地球科學之部分分析

根據研究目的與問題，分析資料

撰寫研究報告，完成論文

圖3-1-2 詳細研究流程圖

表3-1-1 研究工作相關時間表

94.8 94.9 94.10 94.11 94.12 95.1 95.2 95.3 95.4 95.5 95.6 95.7 95.8 95.9 擬定研究主題

閱讀相關文獻 申請網路平台開課 申請地科專科教室 申請電腦網路教室 申請歷屆學測資料 分析歷屆學測資料 態度問卷修訂 地科成就題本編製 單元學習單編製 相關前測資料收集 相關前測資料建檔 段考地科作答分析 相關後測資料收集 相關後測資料建檔 學測地科作答分析 分析資料完成論文

註：表中「地科」一詞為「地球科學」之簡稱。

一、研究準備階段

(一) 擬訂研究主題

研究工作準備階段首要是擬定研究的主題，雖然研究者對於多媒體網路 輔助地球科學教學很早前就有興趣，但要由什麼角度切入，及如何融入，卻 多所猶豫，除與指導教授－許瑛玿博士討論外，亦參閱相關書籍，如楊孟麗

、謝水南譯，教育研究法之研究設計實務（2003）此書的建議來擬定。

而且因顧及很多科學教育研究都偏重於學術專業化層面，與現實脫節，

很難引起共鳴，因此研究者與指導教授討論後，將研究主題定在務實的層面

，以期其他教師也能重複模仿操作，至少有助於研究者學校之國三生的應用

，故不強調網站建置和網頁的設計，而是要能應用目前已有的教學網路平台

（如：科學園和亞卓市等）開課，並且將已有的多媒體網路資源篩選後置於 開課平台上應用，促使教學更具變化。故本研究主要著重於現有網路資源的

支援應用，而非教學平台（介面）或網頁設計，再以前兩章之可支援的網路 功能討論為考量，因此開課平台選定科學園。

(二) 搜集網路資源及編纂簡要教學流程表

以研究者學校所採用自然科版本之國三地球科學的章節為主，搜尋相關 網路資源資料並篩選（附錄六），並上傳可資利用之輔助教學動畫、影片等

，然後著手設計多媒體網路資源融入地球科學教學的教材；先針對開課平台 已篩選之多媒體網路資源的內涵特性，並配合三種不同的教學模式，來擬訂 簡要教學流程表（附錄四）。

․網路資源組：多媒體網路教室環境的輔助教學（單機網路）＋教材學習單 ․小組合作組：地球科學專科教室之環境的教學（小組合作）＋教材學習單 ․講述教學組（對照組）：一般傳統教室的教學（老師板書）＋教材學習單

(三) 編製單元教材學習單

以研究者學校當年度採用之自然科版本（康軒版）為主，配合國三全部 章節內容的地球科學教學進度，並以九年一貫的能力指標，擬定三組各單元

（章節）概念學習順序簡要流程表（附錄四），並統整有關之相同單元教材 學習單融入三班不同教學法實際的教學歷程。

二、研究工具發展階段

本研究運用以下之研究工具，有地球科學學習成就評量題本、地球科學 學習態度問卷和電腦網路態度問卷等三種，來進行資料收集，選用原則簡述 如下，而有關工具分析及引用資料則於本章第三節詳述。

(一) 地球科學學習成就評量題本

主要是整理歷年（

89~ 93

學年度）國中學測之地球科學為測驗題目，並 配合雙向明細表擬定（測評目標 v.s 學習內容）方式，將自然科中地球科學 的題目以概念、應用和推理等層面，對應相關單元的概念評測目標重整作為 前後測題目（附錄三），並以學生地球科學學習成就評量題本前後測的表現

，運用KR20 來算此題本信度，而且因為是以歷屆國中學測之地球科學部份 為題目來源，故應已具有專家效度，再配合樣本學生當年度第一次學測有關 的地球科學得分為參考，與題本學習成就後測間的相關係數 r，來取得效標 效度印證。但因地球科學學習成就題本是以歷年國中學測的地球科學題目為 整理基礎，而坊間參考書籍多已收錄學測題目，故題本題數不可太少，去除 有爭議、送分和題目概念相似之部分，並經指導教授與兩位專家審查後，定 為 58 題，其中將題目依其內容特質歸類為地質、天文、氣象、海洋和環境 等五大類型，作為研究者欲進行之國三學生的地球科學學習成就評量的主要 依據；並且輔以教學歷程之五次段考的地球科學平均得分做為參考。

(二) 態度問卷

地球科學學習態度問卷，和電腦網路態度問卷的部份，選用之原則有三

：1.適合國三生；2.與本研究方向相近者；3.開放授權使用且方便取得。故此 部份與指導教授討論後，採用董家莒（2000）之地球科學學習態度問卷，和 蔡松輝（2004）之電腦網路態度問卷，作為本研究之相關態度前後測問卷，

且將於本學年度國三學生進行課程前後予以施測。

三、實驗教學階段

(一) 研究網路資源對國三地球科學教學之影響評估，主要是依照學習者個別差異 給予適當多媒體網路資源課程輔助教學，此部分參照閻中軍（2004）之設計

，並修改成融入研究者製作之教材統整的單元學習單，及配合國三地球科學 課程之章節設置於科學園網站內預備教學網頁（附錄六），亦將網路資源、

動畫、影音等多媒體資料予以篩選並且進行分類，而後逐步進行多媒體網路 資源輔助教學。學生與研究者只要會簡單的網路操作，也能輕鬆地使用這套 系統，因此將於當年度之地球科學的教學歷程進行中，逐步建立起此模組。

(二) 以師大物理系黃福坤老師提供之科學園網站作為網路資源教學的操作介面來 進行，並與指導教授討論研究進行的方式，及收集、彙整相關資料，並且於 每階段課程教學前，以研究者學校之段考的進度範圍為參考，統一擬定三組

區別的教學流程表（附錄四），配合有關概念學習連結圖，以期學生的學習 內容範圍能相同，但差別在於教學過程（環境、方法等）的不同，而後進行 研究資料的收集來分析其學習成就差異。

(三) 研究樣本是以研究者任教學校之國三學生為研究對象，且能調整以每週二節 課之時間進行地球科學課程的班級，採便利取樣方式選定三個班，分別進行 網路資源教學、小組合作教學和講述教學教學等不同教學法的輔助教學，且 將於研究正式實施前，告知網路資源組（不同於傳統教學）之學生欲推行的 教學方式，尊重國三學生學習的權益和意見。

四、資料分析與論文撰寫階段

此階段主要包含「初步資料處理」、「統計分析」、「研究結果探討」

與「論文撰寫」等四項。依據本研究時程與過程中所蒐集到資料的特性，再 以學生在地球科學學習態度、電腦網路態度和地球科學學習成就評量題本等 不同面向的前後測表現情形，然後進一步分析本研究問題，並將研究結果作 小結性整理對應本研究目的，最後彙整討論及建議於論文，完成定稿。

第二節 研究對象

一、研究樣本

本研究母群體為位於都會區之公立國中的三年級學生，而抽樣樣本則取自研究者 任教之學校的班級（台北縣某國中），因此研究樣本之選取是基於研究者是否任教的 班級、導師能否配合的背景及教學環境的配套是否完善等，所以考量因素有三：

（一）該樣本群之學生為研究者任教國三地球科學之班級，因有面臨國中學測的 壓力，但仍可於每週調整成推行 2 節的地球科學課程，進行輔助教學。

（二）研究樣本班級的選擇，是以教學環境配套為前提，即課程推展以不衝堂為 原則，選取當學年度能於多媒體網路教室、地球科學專科教室等環境進行 教學的班級。

（三）研究者的學校雖為都會區之公立國中，但近商街夜市，故學生背景亦有其 特殊性。

基於此考量，全校三年級共 13 個班，而編班方式是依教育局規定為常態編班下

。以「便利取樣」選 3 個班級，參與本研究實驗的學生名單應有 112 位，其中男學生 應有 62 名，女學生應有 50 名。但扣除未全程參與課程（轉介、轉學及中輟等原因）

與資料不完整（拒絕參與前後測等原因）的學生，本研究對象的「有效樣本」學生數 共 100 位，其中男學生（資料代號１）有 57 名，女學生（資料代號２）則有 43 名，

再依各屬班級，分別於一般教室、地球科學專科教室和多媒體網路教室中等環境進行 教學實驗，探討不同教學法此操弄變項對地球科學學習成就的影響，並分析不同背景 變項（地球科學學習態度前測、電腦網路態度前測和學生性別）下，對地球科學學習 成就的表現差異，故為「準實驗研究」的多因子設計：

1..網路資源組：採行多媒體網路電腦輔助教學（單機網路）＋單元教材學習單 (1)班級資料代號１：男學生有 19 名，女學生有 13 名，合計共 32 位。

(2)教學環境：多媒體網路教室，學生座位５排８列，依座號單人單機 (3)教學法：多媒體網路資源輔助教學（主要輔助探究教學策略）

2..小組合作組：採行地球科學專科教室來教學（小組合作）＋單元教材學習單 (1)班級資料代號２：男學生有 20 名，女學生有 16 名，合計共 36 位。

(2)教學環境：地球科學專科教室，以學習成就前測得分依異質性原則分成六小組 (3)教學法：異質性小組合作輔助教學（主要輔助合作教學策略）

3..講述教學組：採行較傳統方式之教室來教學（板書講述）＋單元教材學習單 (1)班級資料代號３：男學生有 18 名，女學生有 14 名，合計共 32 位。

(2)教學環境：一般教室，學生座位有６排６列隨意坐

(3)教學法：教師為主的講述輔助教學（主要輔助演示教學策略）

二、研究者

研究者敎學年資近１０年（初任教教師證書為國中理化），也具有中學地球科學 及電子計算機（電腦）的合格教師證書，且有實際教學經驗達５年。對於多媒體網路 資源輔助教學極有興趣了解，主要是在多年前曾擔任台北縣地球科學國教輔導團時，

負責當時台北縣國中地球科學資源網站的建置過程，為因應當時教育部提倡的電子化 教學，所以開始著手教材資料網路化和地球科學的線上題庫試卷檢測發展，也曾提供 當時校內國三學生進行自我學習與測驗，其中教材網路化部分是以樹枝狀的方式呈現 該單元的概念連結；而線上題庫部分則以 ASP 網頁語法互動方式來發展，以期教學 測驗多元化無界線。

但從未曾將資訊科技融入地球科學的輔助教學進行成效分析，故此次的實驗教學 對研究者而言乃屬首次，整個過程充滿艱辛與挑戰，所幸在指導教授的協助及妻子的 支持下皆能一一克服，終能順利完成實驗研究。且過程能對研究者教學上常用的小組 合作與講述教學，探討比較不同教學法對學生在地球科學的學習成就差異，了解更多 的輔助教學策略，以期使學生能更有效學習，至少對研究者是教學上的醒思。

第三節 教學設計與研究工具

一、教學進度與教學設計

依據研究者學校實際教學進度，然後配合相關量表施測時間，整理如表3-3-1。本 研究時程為一學年，三組不同教學法皆是每週兩節的授課時數，進行章節範圍規劃。

表3-3-1 教學進度與相關量表施測時間表（每週兩節課，每節 45 分鐘）

學期 週次 項目 時間 課程內容（簡要教學流程表主概念）

第一週 相關量表前測

5 分鐘 15 分鐘 10 分鐘 60 分鐘

1.口頭說明施測項目與步驟 2.電腦網路態度問卷前測 3.地球科學學習態度問卷前測 4.地球科學學習成就評量題本前測 第二週

｜ 第五週

第一章 地殼組成與地表作用

3.5 節 2.5 節 2 節

1.岩石與礦物 2.地質營力 3.岩層歷史

第七週 上學期第一次段考 1 節 自然科（第31~40 題為地球科學）

第八週

｜ 第十三週

第二章 板塊構造與運動

2 節 5 節 3 節

1.地球的構造 2.板塊構造學說 3.台灣島

第十四週 上學期第二次段考 1 節 自然科（第31~40 題為地球科學）

第十五週

｜ 第二十週

第三章 運動中的天體

2 節 6 節 4 節

1.宇宙的組織架構 2.日地月相對運動 3.轉動的地球

上學期

第二十一週 上學期第三次段考 1 節 自然科（第31~40 題為地球科學）

第一週

｜ 第六週

第四章 千變萬化的天氣

4 節 3 節 5 節

1.氣候、氣象與天氣變化 2.氣團、季風與鋒面

3.台灣地區全年天氣概況與天氣預報 第七週 下學期第一次段考 1 節 自然科（第31~40 題為地球科學）

第八週

｜ 第十二週

第五章 永續發展

4 節 4 節 4 節

1.天然災害 2.環境污染 3.全球變遷

第十三週 下學期第二次段考 1 節 自然科（第31~40 題為地球科學）

第十四週 相關量表後測

5 分鐘 15 分鐘 10 分鐘 60 分鐘

1.口頭說明施測項目與步驟 2.電腦網路態度問卷後測 3.地球科學學習態度問卷後測 4.地球科學學習成就評量題本後測

下學期

第十五週 國中基本學力測驗 70 分鐘 自然科（地球科學範圍共有12 題）

再者，根據本研究三組不同教學法擬定教學設計，而後配合研究者實際教學歷程

，歸納觀察結果來比較其特色與差異，統整如表3-3-2 。至於各章節單元概念的教學 方式差異，則參照簡要教學設計流程表（附錄四）。

表3-3-2 本研究三組不同教學法之教學設計和特色差異

教學環境

教學設計

電腦教室

（網路資源組）

專科教室

（小組合作組）

一般教室

（講述教學組）

教材學習單 相同（紙本） 相同（紙本） 相同（紙本）

教學方法

․教師主導學習進度

․動畫、網頁

․模擬教具（線上操作）

․學生個人單機網路

․教師主導學習進度

․影片、板書

․實體教具（小組操作）

․異質分組小組討論

․教師主導學習進度

․圖卡、板書

․實體教具（教師操作）

․學生個別統一聽課

教學方式

以科學園之預備教學網頁

〈附錄六〉，進行多媒體 網路資源輔助學習，學生 個別操作。

以簡單的多媒體器材播放 影片，配合板書和掛圖，

進行小組討論。

以圖卡配合板書，由教師 針對課程進行講述教學，

學生聽課為主。

時空限制 無論任何的時間和地點，

學生都可上網進行學習。

有時間和空間限制，學生 學習只能上課時段學習。

有時間和空間限制，學生 學習只能上課時段學習。

概念順序

教師制定學習概念鷹架，

掌控順序，而學生可反覆 操作模擬地球科學教具。

教師制定學習概念鷹架，

掌控順序，而課堂上小組 自由操作地球科學教具。

教師制定學習概念鷹架，

掌控順序，但課堂上學生 無法每個都操作教具。

學生反應

可以公平地給與每位學生 回答的機會；並可在線上 討論或觀摩同學的成果，

亦可留言討論課業問題。

教師提問題時，小組成員 可合作討論來統整回答，

且可觀摩其他小組報告，

因此互相刺激同儕學習。

教師提問題時，無法充分 地讓每位學生都回答，故 互相觀摩和討論機會有待 加強。

學習紀錄

可無限次數反覆學習，並 可用資料庫自動記錄學習 歷程，查詢方便。

無法重複學習，而且不易 記錄、追蹤學習歷程。

無法重複學習，而且不易 記錄、追蹤學習歷程。

多元刺激

結合網路多媒體資源展示

，刺激學生感官，如利用 資訊模擬效果，表現出較 抽象的概念知識。

較不易引起學生的注意。

雖可自由操作教具，但仍 不易讓學生瞭解較抽象的 概念，須配合影片說明。

極不易引起學生的注意。

在抽象的知識傳授，學生 較不易理解和想像情境，

須配合圖卡進一步說明。

即時回饋

作業傳遞迅速，教師可在 網路上直接批改，是非題

、選擇題可設定成電腦批 閱，且方便查詢。

作業的收發、批改皆相當 耗時，因此學生對於迷失 部分無法即時獲得釐清。

作業的收發、批改皆相當 耗時，因此學生對於迷失 部分無法即時獲得釐清。

秩序管理

在多媒體網路環境，教師 不容易掌控學生學習秩序

。但因單機個人化的學習

，較易實施因材施教。

大班制教學，較不易實施 因材施教，但在小組教具 操作過程中，教師可管理 秩序，來掌控學生學習。

大班制教學，故不易實施 因材施教，但教師較容易 管理班級秩序，並且掌控 學生學習。

評量方式 紙筆測驗（段考十題） 紙筆測驗（段考十題） 紙筆測驗（段考十題）

二、研究工具

本研究為瞭解學生對國三地球科學的概念認知及相關行為表現，即地球科學學習 成就、電腦網路態度和地球科學學習態度，在經由不同教學法之教學實驗後，其變化 如何，因此根據歷屆國中學測資料編製地球科學學習成就評量題本，和引用不同層面 的態度問卷作調查，使用於教學實驗前後進行施測，來作為研究者分析的依據，並且 參照各次段考和當年度第一次學測之地球科學部份的成績，藉此了解應用多媒體網路 資源輔助教學，與傳統上常用之輔助教學（小組合作、講述教學）的學生於地球科學 學習成就是否存在差異，以及不同教學法之學生於教學歷程後，其不同層面之態度和 學習成就的關係是否有變化。

因此根據研究工具的制定與目的，可分為教學工具、測驗工具和參考工具等三類

。其中教學工具為「不同教學法的相同學習單」；而測驗工具有三項，為「地球科學 學習成就評量題本」、「電腦網路態度問卷」和「地球科學學習態度問卷」；再者，

參考工具有兩項，為研究對象「各次段考測驗」和「當年度第一次學測」之地球科學 部份的得分。因此將各項工具發展的過程，詳述如下：

(一)不同教學法的相同學習單

本研究雖根據不同教學環境和資源採用不同教學法，但是以鷹架策略設計相同的 單元學習單，其中包含著概念流程編排，並且融合不同教學環境可採行的輔助策略為 依據，設計單元教材內容呈現的方式，引導學生學習，以期建立起國三地球科學相關 的統整性概念。

茲就本研究之學習單內容與表2-2-1 的三個學習主軸作一分項簡要性介紹：

1..概念樹狀圖輔助：針對每一單元中的主要概念，以樹狀結構架起主要內容 的描述，並連結不同單元相關概念，輔助學生能對主要 概念的理解有一清晰輪廓（表2-2-1 中連結），有利於 學生針對學習單概念之相關內容的學習，列舉部分內容

（附錄五之一）。

2..簡要的圖表輔助：針對每一概念，以簡要示意圖表輔助學生對於課程內容 的理解，主要是一方面可由圖表了解並建立起概念模型

，另一方面能對單元概念有一組織化的學習（表 2-2-1 中概念的形成），且圖表間的統整，亦能互相說明輔助 概念樹狀結構之內容，列舉部分內容（附錄五之二）。

3..概念的內容輔助：針對每一概念，以國三地球科學教科書中的主要內容為 架構，以問題式內容呈現，引導學生學習，輔助學生對 於概念的重整（表2-2-1 中過程管理），列舉部分內容

（附錄五之三）。

而有關本研究教學單元概念的流程編排原則，是以當年度（ 94 學年度）研究者 之學校採行的自然教科書（康軒版）章節內容為大綱，並配合九年一貫能力指標有關 地球科學之部分為架構，並且參照其他版本的內容，來設計不同教學法可採行之教學 方式，區別其中的差異與特色，然後對應各章節單元，擬定簡要教學設計概念流程表

，如附錄四。而實際教學則依學生課堂反應狀況，參考潘世尊（2002）之教學策略來 調整。

(二)地球科學學習成就評量題本

為了解學生於不同教學法的學習成就，故有關地球科學學習成就的評量題目，是 以歷屆（89 ~ 93 學年度）學測的自然科之地球科學部分為命題範圍，題本原有 87 題

，但經去除有爭議、送分﹝題目內文已詳述選項答案﹞或題意概念相似之題目，且經 師大指導教授與兩位專家審查題本與對應之雙向明細表修訂而成（附錄三），故最後 正式作為地球科學學習成就前後測評量的試題共 58 題，以期作為分析學生學習成就 的主要依據。

再者，向國中學測中心申請資料歷屆國中學測資料（89~93 學年度，共 10 次），

得到每次學測資料的隨機 5000 個樣本，抽取與地球科學學習成就評量題本對應之題目

，其答對率（難易度）是0.34~0.94，平均答對率（難易度）0.65，稍易，如圖 3-3-1。

其中有關試題的難（易）度（P）之分析，是以全部樣本於同試題的答對率來決定。

10次學測各隨機5000樣本（平均難度0.65）

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00

1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 成就評量題目編號

答對率（難易度P）

數列1

圖3-3-1 地球科學學習成就評量題本於學測資料 5000 樣本之難易度分析

而且因以歷屆學測地球科學部份為題目來源，故在內容效度上已具有專家效度，

再配合取樣學生參與當年度第一次學測的地球科學得分為參考，與地球科學學習成就 評量題本的後測成績間，取得相關係數r（Pearson Correlation）＝ 0.74（表 3-3-3），

具有很高的正相關，來取得效標效度對照。

再者，對於學生樣本之五次段考平均成績的相關分析，發現與當年度第一次學測 及地球科學學習成就之後測得分亦具有很高的正相關，分別為0.79 和 0.88（表 3-3-3）

，因此五次段考平均成績可做為學習成就的參考，其研究發展將於參考工具詳述。

表 3-3-3 相同範圍能力指標，不同學習成就評量之相關分析 地球科學學習成就

評量題本後測得分

當年度第一次學測 地球科學得分

五次段考地球科學 平均得分 地球科學學習成就

評量題本後測得分 － 0.740** 0.878**

當年度第一次學測

地球科學得分 0.740** － 0.791**

五次段考地球科學

平均得分 0.878** 0.791** －

**p<0.01（雙尾顯著）

圖3-3-2 當年度第一次學測對學習成就評量題本後測之相關散佈圖

圖3-3-3 當年度第一次學測對五次段考平均之相關散佈圖

圖3-3-4 學習成就評量題本後測對五次段考平均之相關散佈圖

而本研究對於實驗學生樣本前測結果，地球科學學習成就評量題本前測的難易度 分析為0.21~0.87，平均難易度 0.46，接近 0.5，故難易適中，如圖 3-3-5；平均鑑別力 D = 0.35，鑑別力中上，如圖 3-3-6；至於題本信度因測驗的每一題項難度確認不相等

（楊孟麗、謝水南譯，2003，p241），故計算 Kr20 的值為 0.83。而其中各試題前測 鑑別力D =（PH－PL），為實驗樣本於地球科學學習成就評量題本得分之前 27%學生 答對率（PH）與後 27%學生答對率（PL）的差值。

有效樣本前測試題分析（平均難度0.46）

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00

1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 成就評量題目編號

答對率（難易度P）

數列1

圖3-3-5 地球科學學習成就評量題本前測於實驗樣本之難易度分析

有效樣本前測試題分析（平均鑑別力0.35）

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80

1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 成就評量題目編號

鑑別力（D）

數列1

圖3-3-6 地球科學學習成就評量題本前測於實驗樣本之鑑別力分析

至於本研究對於實驗學生樣本後測結果，地球科學學習成就評量題本後測得分的 難易度為0.33~0.85，平均難易度 0.62，稍易，如圖 3-3-7；題本平均鑑別力 D=0.58，

鑑別力中上，如圖3-3-8；而題本信度亦計算 Kr20 的值為 0.94，故符合做為地球科學 學習成就評量之要求，表示學生接受地球科學教學歷程後，地球科學學習成就評量之 題本對其具有鑑別力，而平均難易度亦符合所有測驗樣本，故進行第四章研究結果之 資料分析時，地球科學學習成就評量題本得分資料將以原題本（共 58 題）實測得分 為地球科學學習成就之主要分析依據。

另外，地球科學學習成就評量題本之題目編排，是依地球科學各層面學習方向，

大致分為地質、天文、大氣、海洋和環保等，分析之間的平均難易度約為0.56~0.63，

且平均鑑別力亦約為0.52~0.66（如表 3-3-4）。

表3-3-4 地球科學學習成就評量題本之各層面分析

平均難易度 平均鑑別力 題號

地質 0.63 0.55 1~15

天文 0.62 0.65 16~26

大氣 0.63 0.57 27~44

海洋 0.56 0.66 45~48

環境 0.59 0.52 49~58

有效樣本後測試題分析（平均難度0.62）

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00

1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 成就評量題目編號

答對率（難易度P）

數列1

圖3-3-7 地球科學學習成就評量題本後測於實驗樣本之難易度分析

有效樣本後測試題分析（平均鑑別力0.58）

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00

1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 成就評量題目編號

鑑別力（D）

數列1

圖3-3-8 地球科學學習成就評量題本後測於實驗樣本之鑑別力分析

(三)地球科學學習態度問卷

本研究採用的地球科學學習態度問卷，為董家莒（2000）所製作之學習者對地球 科學態度問卷。藉以探討學生對地球科學學習態度是否會影響「地球科學學習成就」

表現，及「教學前後」是否對學生於地球科學學習成就，及電腦網路態度間已達顯著 之相關是否有差異的情形。在董家莒（2000）的研究，曾提及：「此地球科學的態度 量表主要目標在調查學生現階段對地球科學所持有的態度、對學習地球科學所持有的 態度，及其對參與地球科學討論所持的態度等三個層面，問卷內容共有 30 個問題，

而每層面都有 10 題，依據所述其問卷內容已具有地球科學專家的審查效度（由師大 地球科學研究所的三位教授進行專家效度），且其施測結果得到之內部一致性信度的 Cronbach’s α 值為 0.90」。

而本研究根據此地球科學學習態度問卷內容，初步分析其三個層面可得表3-3-5：

表3-3-5 地球科學學習態度問卷各層面明細

分項類別 題號（各10 題） 反向題號（題數）

對地球科學所持的態度 1~10 3、4、5、6、8、9、10（7 題）

對學習地球科學所持的態度 11~20 16、20（2 題）

對參與地球科學討論所持的態度 21~30 21、25、28、29（4 題）

選項分五個：「很同意」、「同意」、「普通」、「不同意」及「很不同意」。

因為問卷是以李克特氏五分量表的形式呈現，所以將樣本資料的答案予以編碼時

，正向題依序分別給予5、4、3、2、1 分，而負向題則依序分別給予 1、2、3、4、5 分，而研究者之所以有此安排，主要是可以看出若平均得分越高，則表示學生對於地 球科學學習態度將越積極正向來加以討論分析。

而根據樣本學生施測地球科學學習態度之前測資料，可顯示三個層面內部一致性 Cronbach’s α 值依序為 0.78、0.86、0.75，而總量表的 Cronbach’s α 值 0.90，相當高。

再分析學生於地球科學學習態度之後測資料，則顯示樣本資料在三個層面之內部 一致性Cronbach’s α 值依序分別為 0.83、0.87、0.85，而得出總量表的 Cronbach’s α 值 為 0.94，亦是相當高，表示此問卷仍可適用於本研究中討論。

(四)電腦網路態度問卷

本研究採用的電腦網路態度問卷，為蔡松輝（2004）所製作之學習者對電腦網路 態度問卷。主要藉以探討學生對電腦網路態度之不同是否影響「地球科學學習成就」

表現，及「教學前後」是否對學生於地球科學學習成就，及地球科學學習態度間已達 顯著之相關是否有差異的情形。在蔡松輝（2004）的研究，提及：「此電腦網路態度 量表主要目標是調查學生現階段對電腦網路有用、對電腦網路喜歡、對電腦網路使用 動機，及其對電腦網路耐性等四個層面，問卷內容共有 32 個問題，其問卷主要內容 則引自師大地球科學系許瑛玿博士之國科會計畫－網路科技對高中科學教學的影響之 研究II（NSC 88-2511-S-003-081-N），再修正而發展成之電腦網路態度量表，其施測 結果得到之內部一致性信度的Cronbach’s α 值為 0.95」。

而本研究根據此電腦網路態度問卷之內容，初步分析其四個層面可得表3-3-6：

表3-3-6 電腦網路態度問卷各層面明細

分項類別 題號（題數）

對電腦網路有用 2、11、12、14、16、18、20、21、24、25、26、27、28（13 題）

對電腦網路喜歡 3、5、6*、7*、8、22、23（7 題）

電腦網路使用動機 1*、4*、19*、29*、30*、31*、32（7 題）

對電腦網路耐性 9*、10*、13*、15*、17*（5 題）

其中題號右旁標示*，為反向題題號。

因為問卷是以李克特氏五分量表的形式呈現，所以將樣本資料的答案予以編碼時

，正向題依序給予5、4、3、2、1 分，至於負向題則依序分別給予 1、2、3、4、5 分

，而研究者有此安排，是可看出若平均分數越高，則對電腦網路態度將越積極正向，

來加以討論分析。

而根據研究者對學生施測電腦網路態度之前測資料，可顯示四個層面內部一致性 Cronbach’s α 值依序分別為 0.90、0.83、0.74、0.67，得出總量表的 Cronbach’s α 值為 0.93，相當高。

再根據電腦網路態度後測資料顯示，樣本資料四個層面內部一致性Cronbach’s α 值依序為0.90、0.73、0.79、0.65，得出總量表的 Cronbach’s α 值為 0.92，亦相當高，

表示此問卷仍可適用於本研究中討論。

(五)參考的測驗（各次段考和第一次學測）

將研究者學校各次段考自然科（單選 40 題）地球科學得分部份（第 31~40 題）

予以抽離討論，至於地球科學部分之每次段考範圍，則依據當年度研究者之學校採用 的版本（康軒版）各為一個章節，而五次段考之範圍則涵蓋全部國中地球科學的能力 指標，因此參考部份之分析會將五次段考平均，討論班級常態性和地球科學學習成就 評量題本之得分的相關性，方具公平客觀性，且可避免因題數過少而造成樣本極端值 的出現。

故抽出五次段考的地球科學所有試題（每次段考10 題，共 50 題），依段考先後 順序重新賦予題目編號，再以Excel2003 中文版和 SPSS13 英文版等軟體處理分析，

得整份資料如圖 3-3-9 所示，個別題目難易度分析為 0.28 ~ 0.87，整體平均難易度為 0.62，稍易；至於分析個別試題鑑別力為 0.22~0.85，如圖 3-3-10，然而雖有部份試題 的鑑別力小於0.30，但因段考部份僅列為參考，而非唯一的分析準則。再者，前面對 學生樣本之五次段考的地球科學平均得分相關分析，發現與當年度第一次學測的地球 科學得分，及地球科學學習成就評量題本後測得分亦具有很高的正相關，分別為0.79 和0.88，且整體平均鑑別力 D = 0.55，其鑑別力仍為中上；再加上因計算五次段考之

地球科學部份的KR20 值亦為 0.93，仍具有很高的信度，因此進行第四章資料分析時

，地球科學的段考會以全部的題數（共 50 題）之五次平均得分討論。

有效樣本段考試題分析（平均難易度0.62）

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00

1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 段考試題編號（每次段考10題）

答對率（難易度P）

數列1

圖3-3-9 地球科學學習成就五次段考平均於實驗樣本之難易度分析

有效樣本段考試題分析（平均鑑別力0.55）

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00

1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 段考試題編號（每次段考10題）

鑑別力（D）

數列1

圖3-3-10 地球科學學習成就五次段考平均於實驗樣本之鑑別力分析 至於另一參考測驗，是將學生樣本當年度第一次國中學測自然科成績的地球科學 部分（其題號為3、 7、11、14、20、23、27、32、36、44、47、50，共 12 題）予以 抽離討論，其範圍亦有涵蓋全部國中地球科學的能力指標，但因其題數較少，故研究 上只與其他地球科學學習成就評量得分做相關分析。

第四節 資料處理與分析

一、資料處理

根據研究目的，並依照時程進度收集有關樣本之資料（學習成就、態度問卷等）

，其中地球科學學習成就評量得分包含有關地球科學之各次段考得分、地球科學學習 成就評量題本前後測得分和當年度第一次學測地球科學得分等三項，而態度問卷部分 則包含地球科學學習態度前後測和電腦網路態度前後測等兩項。

有關資料處理步驟，如下所述（Excel 為 2003 中文版；SPSS 為 13.0 英文版）：

(一)將收集之資料使用 Excel 編碼建檔（分成不同類別之工作表），作初步處理。

1..學生樣本編號是以班級加座號，組成一組五位數字來表示一位學生；

2..學生性別編號是以1（男生）或 0（女生）表示；

3..地球科學學習成就評量題本得分之編碼方式，以Excel 處理（IF 函數）批閱，

先將標準答案置入工作表，亦將學生作答資料建入工作表，然後核對學生作答 情況，並將結果輸出成1（答對）或 0（答錯）；

4..態度五分量表的問卷內容編碼，若是正向題依序分別給予5、4、3、2、1 分，

而負向題則分別給予1、2、3、4、5 分，而研究者有此安排主要是期望若平均 分數越高，則對於態度將越積極正向，便於討論分析；

5..教學法編碼以1（網路資源組）、2（小組合作組）或 3（講述教學組）表示；

6..學習成就和態度分數群以1（高分組）、2（中分組）或 3（低分組）來表示；

7..學習成就分數和態度分數，是以各題實際作答得分來表示；

(二)針對已建檔之資料交叉比對，去除樣本資料不全（如學生異動－轉介、轉學或 中輟；學生拒絕參與前後測等因素），最後再將有效樣本資料另外建檔，進行 結果分析。

(三)然後在 Excel 的環境中計算答對率（難易度 P）、高低分組間的鑑別力（D）

和KR20 等值，並使用排序之方法，及 Average、STDEV、MIN 和 MAX 等函數

，取得相關之數值進行分析及運算。

1..鑑別力 D= ( PH－PL )，前 27%答對率（PH）與後 27%答對率（PL）之差值。

(四)將計算得到之答對率（難易度 P）、高低分組間的鑑別力（D），與題本之題 目編號，以Excel 將資料做初步處理及作圖。

(五)將 Excel 中相關編碼資料，分別轉出為 SPSS 可處理之資料檔，並定義變數名 稱及調整變數之資料型態，再依據研究目的與問題來進行分析及繪圖研究。

二、資料分析

本研究資料分析主要在於量的分析：因此根據研究目的與問題，除比較教學前後 學生的「學習成就」是否有所進步，也比較同時段蒐集之施測資料間已達顯著的相關

，及分析不同面向對學習成就之影響是否有所差異，因此研究主要以「教學法」作為 操弄變項，加上學生性別、電腦網路態度和地球科學學習態度等背景變項，共有四個 不同的面向，做為分析的自變項依據。至於地球科學學習成就評量題本此面向為主要 依變項，然而自變項中各面向的分組（群）方式，其中教學法是以班級為單位，應用 不同輔助教學策略；性別分為男學生和女學生；而電腦網路態度和地球科學態度，則 以前測表現分為高得分群（33％）、中得分群（34％）和低得分群（33％）。

而針對不同目的與問題內容，本研究採用的分析除相依T-test、ANCOVA 等統計 方法檢驗變項間關係，並擬定詳細之分析方法列於表3-4-1 ，並且輔以皮爾森相關和 實驗效果量等計算。

而本研究除了檢驗資料的統計分析結果是否已達顯著，進一步更提供實驗效果量

（ES）的計算，評估實驗後（或變項間）之效果關係，而依據分析方法和研究結果，

本研究採用的ES 有 d 值和 f 值，Cohen（1988，1992）認為 d 值的小、中和大效果量 分別為0.20，0.50 和 0.80；而 f 值的小、中和大效果量則分別為 0.10，0.25 及 0.40。

兩者差別，根據Kromrey與Foster-Johnson在 1996 年提出，當資料沒有特定趨勢變 化及平均數明顯差異時，可採用平均數間標準化差異量（d）來計算ES。且本研究為相 依樣本，採用雙尾t檢定，因此實驗效果量

σ

|

|

m _A m _B

d

−

= （Cohen，1988，p.20）；而 Cohen在書中第二章的第43~44 頁，進一步指出若σ

A

≠σ

B

，而樣本數n

A

=n

B

，則

2

2 2

B

A

σ

σ

=

σ

⁺

；但是在第49 ~50 頁也提到，若A和B兩群資料間存在相關性r時，則實

驗效果量須修正為

r d d

= − 1

'

。至於共變數分析則改用的

₂

2

) 1

(

η

η

= −

f

ES

。

(一)地球科學學習成就得分的分佈

國中雖是以當年度學生進行常態編班，在研究實務較具有意義，但是國三生經歷 兩年國中學習階段，在不同的班級學習風氣和導師領導風格下，是否在學習能力上仍 呈常態分佈，應是要瞭解，若無則應探討原因並控制或調整分析法。因此須分析不同 教學法的學生，其在國中地球科學的學習成就（地球科學學習成就評量題本前後測，

和地球科學的五次段考平均）的分布情形。

主要分析學生之五次段考的地球科學平均得分，和地球科學學習成就評量題本的 得分，以Lilliefors 檢定的不同分析法，考驗班級學生於地球科學學習能力是否為常態 分佈。而依據王保進（2002）於「視窗版 SPSS 與行為科學研究第二版」之書曾提到

，對分析結果若分析人數小於50 人，是以 Shapiro-Wilk（薛－魏）法來檢定，否則改 以 Kolmogorov-Smirnov（柯－史）法來檢定。若是符合常態分佈，則研究之學生樣本 在地球科學的學習能力應是呈常態分佈，因此繼續進行本研究原規劃的一般統計分析 檢定；若是違反假設，則必須針對原始資料的呈現形態加以處理或改寫表3-4-1 ，以 其他統計分析來檢定研究或降低顯著水準（董家莒，2000；廖桂菁，2001；蔡松輝，

2004；蕭建華，2005）。

(二)教學前後學生之不同面向的施測資料相關情形

根據楊孟麗、謝水南譯（2003）教育研究法此書第 363~365 頁，提到若探討同一 群體內各變項（數量資料）間關係，可用相關係數，而且若實驗「前」各教學法組別 不同面向間已達顯著部分的相關分布情況相同，當接受不同教學法後，是否會影響此 分布情況，發現這個關係是很重要的，故進一步利用推論性統計法，但不是以顯著性 表示強度，僅用來判斷樣本的可擴論性，有關強度則是以ｒ值來判別，而且針對同一

群體，其樣本數是相同的，故可以協助說明重要的學生行為，經不同的教學法之後，

是否有產生不同面向的關聯發展變化，可達到瞭解目的（王保進，2002，p.169~174）

。此部分主要探討的面向，是研究施測的地球科學學習成就評量題本、地球科學學習 態度問卷和電腦網路態度問卷等三項資料，首先將此三項資料分別取皮爾森相關係數 來比較，瞭解學生在教學前和教學後，對於採用多媒體網路資源輔助教學的組別，其 三個面向間已達顯著的相關分布是否與其它組別不同。

(三)不同研究面向之學生於地球科學學習成就的表現

根據不同的分析自變項，探討比較不同面向之學生的地球科學學習成就表現是否 有顯著差異，但學生於教學前之學習成就是不一致的，尤其是在地球科學的知識概念 層面，因此在分析不同的變項對學生在地球科學學習成就是否有顯著差異，是以學生 之地球科學學習成就評量題本的前測得分為基準，調整其地球科學學習成就評量題本 的後測得分來進行比較。即在統計研究上是為共變數分析（ANCOVA），但在每一次 分析前須先檢查相關資料是否符合共變數分析的要件，若是則以本研究預定之分析法 繼續進行，若否則須改寫表 3-4-1 ，以其他方法進行分析研究。因此研究中是以地球 科學學習成就評量題本的前測得分為共變項；至於不同的自變項則為控制因子，針對 不同的面向，如不同的教學法、不同程度的地球科學學習態度前測得分、不同程度的 電腦網路態度前測得分和性別等四個層面，進行個別及交互作用的比較，看調整過之 依變項的地球科學學習成就評量題本後測得分是否存在顯著差異，並配合不同的實驗 效果量計算。

表3-4-1 根據目的與問題擬定研究資料分析方法

研究問題 研究假設 資料分析 自變項 依變項 共變項

◆教學前、中、後，對 不同教學法之學生，

在地球科學學習成就 是否成常態分佈？

◆研究對象原則上依教育局 規定以常態性編班成立，

因此地球科學學習成就的 得分表現應成常態分佈。

․Lilliefors 檢定

․成就前測

․段考平均

․成就後測

◆不同教學法的學生於 教學歷程「前」，不 同前測資料間的相關 分布是否存在差異？

◆不同教學法之學生，教學

「前」之不同前測資料間 已達顯著的相關分布應無 差異。

․Two-tailed Pearson’s r

․學習成就、電 腦網路態度和 地球科學學習 態度等前測

◆不同教學法的學生於 教學歷程「後」，不 同後測資料間的相關 分布是否存在差異？

◆不同教學法之學生，教學

「後」之不同後測資料間 已達顯著的相關分布應有 差異。

․Two-tailed Pearson’s r

․學習成就、電 腦網路態度和 地球科學學習 態度等後測

◆教學後，相同面向之 學生於地球科學學習 成就，是否有差異？

◆教學後，相同教學法下，

學生於地球科學學習成就

，會有顯著差異。

◆同程度之地球科學學習態 度的學生教學後，地球科 學學習成就有顯著差異。

◆教學後，相同程度之電腦 態度的學生，於地球科學 學習成就會有顯著差異。

◆教學後，相同性別之學生 於地球科學學習成就，會 有顯著差異。

․T-test

（相依）

空

․T-test

（相依）

空

․T-test

（相依）

․T-test

（相依）

․教學歷程

空

空

․教學歷程

空

空

․教學歷程

空

空

․教學歷程

․成就後測

空

空

․成就後測

空

空

․成就後測

空

空

․成就後測

◆教學歷程前後，相同 研究面向，但不同特 質之學生於地球科學 學習成就，是否有差 異？

◆教學後，不同教學法下，

學生於地球科學學習成就

，會有顯著差異。

◆不同程度地球科學學習態 度的學生教學後，地球科 學學習成就有顯著差異。

◆教學後，不同程度之電腦 態度的學生，於地球科學 學習成就會有顯著差異。

◆教學後，不同性別之學生 於地球科學學習成就，會 有顯著差異。

․ANCOVA

（３X１）

空

․ANCOVA

（３X１）

空

․ANCOVA

（３X１）

空

․ANCOVA

（２X１）

․教學法

空 空

․地球科學 學習態度

空

․電腦網路 態度

空

․性別

․成就後測

空

空

․成就後測

空

空

․成就後測

空

空

․成就後測

․成就 前測

空

․成就 前測

空

․成就 前測

空

․成就 前測

◆探討不同的教學法、

性別，及具備不同程 度的電腦網路態度、

地球科學學習態度的 學生，在教學後，於 地球科學學習成就間

，是否存在顯著差異

？

◆不同教學法和不同性別之 學生，於地球科學學習成 就後測，會有顯著差異。

◆不同教學法和具備不同程 度之地球科學學習態度的 學生，在地球科學學習成 就後測，會有顯著差異。

◆不同教學法和具備不同程 度之電腦網路態度的學生

，在地球科學學習成就的 後測，會有顯著差異。

◆具備不同程度之電腦網路 態度和地球科學學習態度 的學生，在地球科學學習 成就後測，有顯著差異。

․ANCOVA

（３X２）

空

․ANCOVA

（３X３）

空 空

․ANCOVA

（３X３）

空 空

․ANCOVA

（３X３）

․教學法和 性別

空

․教學法和 電腦網路 態度

空

․教學法和 地球科學 學習態度

空

․電腦網路 態度和地 球科學學 習態度

․成就後測

空

空

․成就後測

空

空 空

․成就後測

空

空 空

․成就後測

․成就 前測

空

․成就 前測

空 空

․成就 前測

空 空

․成就

前測

第五節 研究範圍與限制

本研究是以鷹架設計課程流程與輔助教學策略，融入不同教學法的模式，來研究 對學生採多媒體網路資源輔助教學時，對其學習國中地球科學相關概念的影響，是否 不同於其他常用的教學法（小組合作和講述教學），並且探討不同研究面向之學生的 學習成就差異。而因客觀環境及主觀因素的差異，本研究推論有以下應謹慎的範圍：

一、本研究整理多媒體網路資源輔助教學預備網頁（附錄六），主要是以研究者學校 當年度採用之自然科版本章節為基準，並配合現階段國中相關地球科學能力指標 所發展而成，因此若推展於其他非地球科學課程，其他年度和不同版本，或其他 學習階段之年齡層時宜謹慎。

二、本研究取樣是台北縣都會區近商圈之國中三年級學生，及學校有多媒體網路教室 資訊設備，且班級選擇受實際排課影響，僅能以地球科學上課時間能使用多媒體 網路教室和地球科學專科教室，及每週能推展兩節地球科學課程之班級為對象；

基於教學環境與研究對象背景的差異，因此將多媒體網路資源輔助地球科學教學 推展至較偏遠地區之學校的國三學生時宜謹慎。

三、本研究應用多媒體網路資源輔助教學，主要是以現階段網路上現存之中文的地球 科學網頁環境為主，並經研究者於教學前篩選過符合相關課程概念，而有關互動 式網頁和email 等網路特性，未在研究範圍，故推論於其他網路特性和資源輔助 教學時宜謹慎。