行政院國家科學委員會補助專題研究計畫
□ 成 果 報 告
□期中進度報告
應用探究鷹架於大學普通生物學實驗課程改進計畫(II)
計畫類別：□ 個別型計畫
□ 整合型計畫
計畫編號：NSC94-2511-S-110-002
執行期間：2005 年 08 月 01 日至 2006 年 07 月 31 日
計畫主持人：趙大衛
共同主持人：黃台珠
計畫參與人員：王敏男、吳育碩、陳韻安
成果報告類型(依經費核定清單規定繳交)：□精簡報告
□完整報告
本成果報告包括以下應繳交之附件：
□赴國外出差或研習心得報告一份
□赴大陸地區出差或研習心得報告一份
□出席國際學術會議心得報告及發表之論文各一份
□國際合作研究計畫國外研究報告書一份
處理方式：除產學合作研究計畫、提升產業技術及人才培育研究計畫、
列管計畫及下列情形者外，得立即公開查詢
□涉及專利或其他智慧財產權，□一年□二年後可公開查詢
執行單位：國立中山大學生物科學系
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十
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摘要
本研究延續上一年度的計畫，是以「科學探究能力評分準則」作為大一學生普通生 物學實驗課程的學習鷹架。本研究採準實驗研究法，以南部某大學修習普通生物學實驗 課程的學生為對象進行研究。本年度的研究簡化教學策略，僅由學生以自我評量方式進 行，上學期仍以一級探究實驗活動進行實驗，下學期則加入二級探究實驗活動。 研究結果顯示：上學期前測兩組學生的探究能力得分均偏低，代表學生的起始探究 能力不佳。上學期後測的探究能力得分，實驗組明顯優於對照組。下學期後測的探究能 力得分則兩組無顯著差異，但是在高學習動機的學生中，實驗組學生明顯優於對照組學 生。由學習動機問卷的研究顯示：學習動機越強的學生，其前測的探究能力得分越高， 但是因為前測分數較高，所以進步的幅度反而較小。進一步的分析顯示：不同探究能力 的學生與不同性別的學生，其上、下學期後測的探究能力得分無顯著差異；而不同學習 動機得分的學生，除了高分組學生在下學期後測的探究能力得分實驗組明顯優於對照組 外，其餘各組的上、下學期後測得分均無顯著差異。在學生感受方面，多數的學生(87%) 認為使用「科學探究能力評分準則」對他們的學習是有幫助的。 關鍵字：科學探究能力、自我評量、學習鷹架 AbstractAs a subsequent study of the research project last year, this investigation uses "scientific inquiry ability scoring rubric" as the learning scaffold for freshman general biology experiment curriculum. A quasi-experimental study was implemented with students take the general
biology experiment curriculum as study subjects at a university from Southern Taiwan. With teaching strategies simplified this year, students carry on with the curriculum by means of self assessment only. The primary inquiry experimental activities were adopted in the first semester with the secondary inquiry experimental activities added in the second semester.
The results show that, in the first semester, students in both groups scored relatively low for their inquiry ability in the pretest, indicating a poor initial inquiry ability. However, in the posttest, the experimental group scored significantly higher than the control group. The two groups showed no significant difference in their posttest in the second semester on their inquiry ability, while, among the highly-motivated students, the ones in the experimental group
perform significantly better than their counterparts in the control group. Results of the motivation questionnaire showed that the higher the students' motivation, the higher their pretest scores on the inquiry ability, and consequently, the less progress in the posttest. A further analysis indicated that students with different inquiry abilities as well as students of different sexes showed no significant differences in their posttest scores on inquiry ability for both semesters. It is true that students with different motivation scores, with the exception of those score high in the motivation test, in which case the experimental group score
significantly higher in the posttest on their inquiry ability in the second semester. In terms of students' perception, majority of students (87%) considered the adoption of the "scientific inquiry ability scoring rubric" was helpful to their learning.
壹、前言
本年度研究延續上年度研究，參考由美國奧勒岡州教育部（Oregon Department of Education）針對科學探究能力所提出的評分指標（2002-2003 Scienctific Inquiry Test Scoring Guide），該評分指標按照科學探究的過程將科學探究能力分為：形成問題或假說 （Forming a Question or Hypothesis）、設計研究程序（Designing an Investigation）、收集 呈現數據（Collecting and Presenting Data）、分析闡述結果（Analyzing and Interpreting Results）等四個向度，詳細指明了探究過程中所運用到的技能及評量方式。此評量標準 乃按照進行科學探究的過程所制定，其與美國國家科學教育標準（NRC, 1996）及國內課 程標準(教育部,1996；教育部，2000)提到的探究技能大致符合，亦與許多研究提到的探 究階段相符，故本研究以此作為科學探究能力內涵的依據，據以訂定本研究中的「科學 探究能力評分準則」。另外，並沿用上年度使用的「探究式實驗指示單」、「普生實驗學習 問卷」、「普通生物學實驗學習動機問卷」。 本年度的研究重點上學期著重在簡化教學策略的測試，並重複第一年度以一級探究 實驗活動為主。下學期則加入二級探究實驗活動，希望了解本教學策略對二級探究實驗 活動的適用性。
貳、研究目的與研究問題
本研究延續第一年度的研究內容，持續探討「探究式實驗指示單」與「科學探究能 力評分準則」在大學普通生物學實驗課程中，作為學生探究學習鷹架的成效。上學期的 研究目的在於：簡化第一年的教學策略，僅以「探究式實驗指示單」與「科學探究能力 評分準則」作為學生探究學習的鷹架，略去教師對學生在繳交實驗報告後對學生的指導 與互動，並以相同的實驗作為前後測，以檢視學生自力學習的學習成效。下學期的研究 目的則在於：修訂第一年課程中的一級探究實驗為二級探究實驗，檢驗本教學模式對二 級探究學習活動的學習成效與適用性。 基於以上目的，本研究擬回答下列問題： 一、「探究式實驗指示單」與「科學探究能力評分準則」作為學生科學探究學習鷹 架的成效： 1. 學習鷹架應用於一級探究實驗活動，實驗組學生以學習鷹架自力學習後，科 學探究能力的表現是否優於對照組學生？ 2. 學習鷹架應用於二級探究實驗活動，實驗組學生以學習鷹架自力學習後，科 學探究能力的表現是否優於對照組學生？ 二、學習感受及學習動機分析： 1. 學生對應用「探究式實驗指示單」與「科學探究能力評分準則」作為科學探 究學習鷹架的感受為何？ 2. 學生的學習動機與應用「探究式實驗指示單」與「科學探究能力評分準則」 作為科學探究學習鷹架的關係為何？參、研究方法
一、研究對象 本研究採準實驗研究法設計，以南部某國立大學生物科學系九十四學年度上下學期 修習「大學普通生物實驗」課程學生作為研究對象，依照選課結果以週一上課班級作為 實驗組，週三上課班級作為對照組。剔除只修上學期或下學期課程的學生，實驗組班級 人數 22 人，男生 14 人，女生 8 人；對照組班級人數 20 人，男生 14 人，女生 6 人。 二、研究材料上、下學期課程各有十二個實驗，並於每學期開始時進行前測實驗，於每學期末進 行後測實驗。研究者根據 Herron（1971）依問題、方法、答案是否給予所定義實驗課程 開放等級（0~3 級）來判斷實驗單元的開放性，於上下學期課程中選擇適合學生從事探究 活動的實驗進行研究(表一)。其中，上學期的前後測及選取的實驗皆屬一級探究活動， 下學期的前後測及選取的實驗則包含一、二級的探究活動。 表一、實驗單元內容分析。 實驗名稱 內 容 問題 方法 答案 探究等級 94 上前測 植物對逆境的適應能力 觀察不同植物對淹水逆境的適應能 力 1 94 上 Ex1 酸鹼及緩衝液 緩衝液性質的測定 1 94 上 Ex4 滲透作用 固體中液體的擴散作用 利用擴散作用估算細胞質濃度 1 94 上 Ex5 細胞膜的滲透性 利用細胞滲透估算細胞質濃度 醇類對細胞的相對滲透速率 1 94 上 Ex6 酵素 酵素濃度.酸鹼值.溫度對酵素作用 的影響 1 94 上 Ex7 光合作用 光合作用色素的分離，吸收光譜及葉 綠素含量測定 1 94 上 Ex8 呼吸作用 酵母菌的發酵作用 植物的呼吸作用觀測 過氧化酵素活性測定 1 94 上後測 植物對逆境的適應能力 觀察不同植物對淹水逆境的適應能 力 1 94 下前測 動物的棲所選擇 利用光度.溫度及酸鹼度觀察豐年蝦 對棲所的喜好 2 94 下 Ex3 植物的生長與發育 種子及花粉萌發率測定 根尖、葉及花粉的生長偵測 1 94 下 Ex4 植物的水分運送 植物的蒸散作用偵測 1 94 下 Ex7 動物的循環作用 觀察青蛙微血管循環情形 溫度對青蛙、水蚤心跳的影響 利用血壓和體適能的測試討論體適 能等級的用意 2 94 下 Ex10 動物的消化作用 觀察 pH 值、高溫對胃蛋白酶作用的 影響 2 94 下後測 水蚤的心跳 探討不同酸鹼度、不同鹽度、不同濃 度的菸草浸液對水蚤心跳速率的影 響 2 三、研究方法 上學期第一次實驗進行前，即發給實驗組學生「探究式實驗指示單」，讓學生了解探 究實驗的內涵。另外，於第一、四、五、六、七、八等實驗進行前即發給實驗組學生「科 學探究能力評分準則」，作為學生探究學習的鷹架，並作為實驗報告撰寫後的自我評量工 具，「科學探究能力評分準則」於學生完成自評後隨實驗報告繳回。對照組學生則不發給 「探究式實驗指示單」與「科學探究能力評分準則」。研究者再依照「科學探究能力評分 準則」對兩組學生的實驗報告評分，分數作為學生在各階段的科學探究能力得分。 下學期於第二、三、六、八、九、十一等實驗進行前即發給實驗組學生「科學探究 能力評分準則」，作為學生探究學習的鷹架，並作為實驗報告撰寫後的自我評量工具，「科 學探究能力評分準則」於學生完成自評後隨實驗報告繳回。對照組學生則不發給「探究
式實驗指示單」與「科學探究能力評分準則」。研究者再依照「科學探究能力評分準則」 對兩組學生的實驗報告評分，分數作為學生在各階段的科學探究能力得分。 下學期學期末發給全體學生「學習動機量表」，實驗組學生另外再發給「學習感受問 卷」，學生填寫後繳回。 四、研究工具 使用的研究工具包含第一年使用的「科學探究能力評分準則」、「探究式實驗指示 單」、「普生實驗學習問卷」及「普通生物學實驗學習動機問卷」。 五、數據分析 研究者利用「科學探究能力評分準則」對學生繳交的報告作評量，並紀錄各個選取 的實驗中，學生獲得的各向度得分與科學探究能力總分。另外，計算學生「普通生物學 實驗學習動機問卷」的各向度得分與總分，以及「普生實驗學習問卷」的勾選情形。接 著，運用上述三種分數進行描述性統計、單因子共變數分析、二因子共變數分析、相關 分析。
肆、結果與討論
一、學生在各階段的探究能力表現 統計學生在上學期前測、上學期後測以及下學期後測時，科學探究能力得分在各向 度的表現情形如表三至表十。 (一)、實驗組學生 1.「形成問題」向度 A.「概念的運用」：學生在起始的上學期前測中，全數的表現皆為「沒有提出任何概 念」，而上學期後測與下學期後測時，則有部分學生表現進步。。 B.「問題的形成」：學生在起始的上學期前測中，全數的表現皆為「提出的研究主題 是不太清楚的」，而上學期後測與下學期後測時，則有部分學生表現進步。 C.「問題的適切性」：學生在起始的上學期前測中，多數的表現為「所架構的問題根 本無法經由實驗回答」(90.9%)，而上學期後測與下學期後測時，則多數學生進步 為「所架構的問題，能經由實驗收集數據作回答」(81.8%與 90.9%)。 2.「設計流程」向度 A.「變因的控制」：學生在起始的上學期前測中，多數的表現為「提出實驗相關變因， 但缺乏控制組的安排」(90.9%)。而上學期後測時，部份學生進步到「針對問題的 變因性質，說明實驗及對照組的安排」(9.1%)與「提出實驗相關變因，說明操作 與控制的方式」(22.7%)。而下學期後測時，則有近半數的學生進步為「提出實驗 相關變因，說明操作與控制的方式」(45.5%)。 B.「步驟的完備性」：學生在起始的上學期前測中，各有半數的表現為「提出一個合 理但缺乏細節的概略流程」與「提出一些可進行的步驟，但不夠完善」。而上學期 後測時，不但表現為低分的「提出一個合理但缺乏細節的概略流程」人數減少了 (27.3%)，也有部分學生進步到「設計有足夠細節、有組織的合理步驟」(4.5%)與 「設計彈性且可完全重複的合理細節步驟」(4.5%)。而下學期後測時，原來表現 為低分的「提出一個合理但缺乏細節的概略流程」的學生都有進步(變為 0%)。 C.「數據的適切性」：學生在起始的上學期前測中，多數的表現為「能提供充分的數 據去回答研究問題」(68.2%)，上學期後測時，有更多的學生達到此一表現(86.4%), 但是，下學期後測時，多數學生的表現退步到「能提供相關但不足以回答問題的 數據」(95.5%)。 3.「處理數據」向度： A.「數據的紀錄」：學生在起始的上學期前測中，多數的表現為「紀錄符合設計步驟 的合理數據」(77.3%)，上學期後測時，有更多的學生達到此一表現(86.4%)，但是，下學期後測時，多數學生的表現退步到「紀錄符合設計步驟的合理數據但不 夠完整」(68.2%)。 B.「數據的組織」：學生在起始的上學期前測中，多數的表現為「將數據有組織地作 呈現，但存有缺點」(45.5%)與「以有點不完整或不太有組織的方式呈現數據」 (45.5%)，上學期後測時，則有更多學生的表現達到「將數據有組織地作呈現，但 存有缺點」的層級(72.7%)，也有部分學生進步到「將數據有組織地用合適方式作 呈現」(13.6%)。但是，下學期後測時，多數學生的表現則維持在「以有點不完整 或不太有組織的方式呈現數據」(77.3%)。 C.「數據的轉換」：學生在起始的上學期前測中，多數的表現為「將數據轉換成可用 作檢視結果的形式」(68.2%)。上學期後測時，則多數學生的表現進步到「將轉換 數據成促進科學分析的形式」的層級(50%)。下學期後測時，多數學生的表現則維 持在「將數據轉換成可用作檢視結果的形式」(68.2%)。 4.「分析討論」向度： A.「分析解釋結果」：學生在起始的上學期前測中，多數的表現為「由所得數據報告 結果，對現象提出解釋」(72.7%)，上學期後測時，有更多的學生達到此一表現水 準(86.4%)，更有部分學生進步到「由所得數據趨勢，詳細分析研究結果，討論關 係」的水準(9.1%)。但是，下學期後測時，多數學生的表現只有達到「由所得數 據報告結果，提出解釋，但不完整」的水準(50%)。 B.「對主題的討論」：學生在起始的上學期前測中，多數的表現為「依照研究結果對 研究問題作檢定並下結論」(59.1%)，上學期後測時，有更多的學生達到此一表現 水準(72.7%)，更有部分學生進步到「依照研究結果，運用相關概念對問題下正確 結論」的水準(9.1%)。但是，下學期後測時，多數學生的表現只有達到「作相關 但不完全回答研究問題的結論」的水準(63.6%)。 C.「檢視及評估」：學生在起始的上學期前測中，多數的表現為「總結步驟及結果但 輕率地處理誤差及限制」(72.7%)，上學期後測時，多數的學生達到此一表現水準 (50%)，更有部分學生進步到「提出重要限制及誤差來源之正確討論」的水準 (36.4%)，以及「依據結果評析研究設計，作有洞察力的修正延伸」的水準(4.5%)。 但是，下學期後測時，多數學生的表現只有達到「未檢視或總結研究結果」的水 準(59.1%)。 修習「大學普通生物實驗」的學生絕大多數是大一學生，在高中階段的科學實驗 課程多屬食譜式的實驗課程，對科學探究能力的內涵大多陌生，所以起始的能力表現 都偏低。整體而言，實驗組學生在經過一學期的訓練後，上學期後測時面對相同的實 驗題目有優於前測的表現，代表學生更能掌握探究活動的內涵，所以再做一次相同實 驗時，在報告的表現上更能符合探究能力評分準則中較高分的標準。由於下學期提昇 為二級的探究實驗，學生的表現較上學期差。這樣的結果，是否表示「探究式實驗指 示單」與「科學探究能力評分準則」的使用較適合一級探究實驗活動的教學，而較不 適合二級探究實驗活動的教學？研究者觀察到：下學期的後測時間較接近期末考，學 生受測時表現的態度較上學期期末後測時焦慮、草率。此一現象是否會影響學生在實 驗報告上的表現？有待進一步研究。 (二)、對照組學生 1.「形成問題」向度 A.「概念的運用」：學生在起始的上學期前測中，全數的表現皆為「沒有提出任何概 念」，而上學期後測與下學期後測時，多數學生仍維持相同等級，有少部分學生表 現進步。 B.「問題的形成」：學生在起始的上學期前測中，全數的表現皆為「提出的研究主題 是不太清楚的」，而上學期後測與下學期後測時，大部分學生仍維持相同等級(上
學期 100%；下學期 95%)。 C.「問題的適切性」：學生在起始的上學期前測中，多數的表現為「所架構的問題根 本無法經由實驗回答」(90.9%)，而上學期後測與下學期後測時，則多數學生進步 為「所架構的問題，能經由實驗收集數據作回答」(100%與 85%)。 2.「設計流程」向度 A.「變因的控制」：學生在起始的上學期前測中，全數的表現為「提出實驗相關變因， 但缺乏控制組的安排」。而上學期後測時，部份學生進步到「針對問題的變因性質， 說明實驗及對照組的安排」(10%)與「提出實驗相關變因，說明操作與控制的方式」 (25%)。而下學期後測時，則有部分的學生進步為「提出實驗相關變因，說明操作 與控制的方式」(35%)，但有部分學生的表現降為「提出實驗相關變因，但操作方 式存有錯誤」(15%)。 B.「步驟的完備性」：學生在起始的上學期前測中，多數的表現為「提出一些可進行 的步驟，但不夠完善」(60%)與「提出一個合理但缺乏細節的概略流程」(40%)。 而上學期後測時，多數的表現為「提出一些可進行的步驟，但不夠完善」(85%)也 有部分學生進步到「設計有足夠細節、有組織的合理步驟」(15%)。而下學期後測 時，多數的表現為「提出一些可進行的步驟，但不夠完善」(95%)。 C.「數據的適切性」：學生在起始的上學期前測中，多數的表現為「能提供相關但不 足以回答問題的數據」(80%)，上學期後測時，有多數學生進步到「能提供充分的 數據去回答研究問題」(55%)。下學期後測時，多數學生的表現維持在「能提供相 關但不足以回答問題的數據」(65%)，但是達到「能提供充分的數據去回答研究問 題」(35%)的學生較上學期前測時多。 3.「處理數據」向度： A.「數據的紀錄」：學生在起始的上學期前測中，多數的表現為「紀錄符合設計步驟 的合理數據但不夠完整」(75%)，上學期後測時，有更多的學生達到「紀錄符合設 計步驟的合理數據」的水準(45%)。但是，下學期後測時，多數學生的表現則維持 在「紀錄符合設計步驟的合理數據但不夠完整」(90%)。 B.「數據的組織」：學生在起始的上學期前測中，多數的表現為「以有點不完整或不 太有組織的方式呈現數據」(40%)，而「將數據有組織地作呈現，但存有缺點」與 「以不完整或沒有組織的方式呈現數據」各佔 30%。上學期後測時，則有更多學生 的表現達到「將數據有組織地作呈現，但存有缺點」的層級(50%)，「以有點不完 整或不太有組織的方式呈現數據」也增加到 50%。但是，下學期後測時，多數學生 的表現則維持在「以有點不完整或不太有組織的方式呈現數據」(65%)。 C.「數據的轉換」：學生在起始的上學期前測中，多數的表現為「將數據轉換成可用 作檢視結果的形式」(75%)。上學期後測時，則多數學生的表現仍維持在「將數據 轉換成可用作檢視結果的形式」(70%)，有比較多的學生達到「將轉換數據成促進 科學分析的形式」的層級(20%)。下學期後測時，多數學生的表現則維持在「將數 據轉換成可用作檢視結果的形式」(70%)，達到「將轉換數據成促進科學分析的形 式」層級的學生(10%)則較上學期前測多，但較上學期後測少。 4.「分析討論」向度： A.「分析解釋結果」：學生在起始的上學期前測中，多數的表現為「由所得數據報告 結果，對現象提出解釋」(65%)，上學期後測時，有更多的學生達到此一表現水準 (85%)，更有部分學生進步到「由所得數據趨勢，詳細分析研究結果，討論關係」 的水準(10%)。但是，下學期後測時，多數學生的表現只有達到「沒有以所得數據 解釋結果」(50%)與「由所得數據報告結果，提出解釋，但不完整」(40%)的水準。 B.「對主題的討論」：學生在起始的上學期前測中，多數的表現為「作相關但不完全 回答研究問題的結論」(75%)，上學期後測時，多數學生達到「依照研究結果對研
究問題作檢定並下結論」(95%)。但是，下學期後測時，多數學生的表現只有達到 「沒有任何清楚合理的結論」(45%)與「作相關但不完全回答研究問題的結論」(35%) 的水準。 C.「檢視及評估」：學生在起始的上學期前測中，多數的表現為「總結步驟及結果但 輕率地處理誤差及限制」(75%)，上學期後測時，多數的學生達到此一表現水準 (75%)，但有更多的學生達到「提出重要限制及誤差來源之正確討論」的水準 (25%)。但是，下學期後測時，多數學生的表現只有達到「未檢視或總結研究結果」 的水準(70%)。 整體而言，對照組學生的背景與實驗組相同，對科學探究能力的內涵大多陌生， 所以起始的能力表現都偏低。對照組學生在經過一學期的課程之後，上學期後測時面 對相同的實驗題目有優於前測的表現，但是，對照組學生並未使用「探究式實驗指示 單」與「科學探究能力評分準則」，從學生表現上來看，上學期後測、下學期後測的 進步情形不如實驗組明顯。 二、學生上、下學期後測對上學期前測的共變數分析 (一)、以學生上學期後測科學探究能力得分作為依變項 以學生上學期後測科學探究能力各向度與其分向度的得分作為依變項，上學期前測 科學探究能力各向度與其分向度的得分作為共變項，進行共變數分析，其結果如表二： 表二、上學期後測對前測學生科學探究能力得分的共變數分析結果。 項目 F 檢定 顯著性 (實驗組－對照組)平均數差異 一、 形成問題 8.474＊＊ 0.006 1.780＊＊ A.概念的運用 5.464＊ 0.024 0.973＊ B.問題的形成 4.233＊ 0.046 0.364＊ C.問題的適切性 0.464 0.500 0.095 二、 設計流程 0.055 0.816 -0.090 A.變因的控制 0.349 0.558 -0.150 B.步驟的完備性 2.202 0.146 -0.260 C.數據的適切性 5.077＊ 0.030 0.313＊ 三、 處理數據 12.277＊＊ 0.001 1.187＊＊ A.數據的紀錄 4.193＊ 0.047 0.285＊ B.數據的組織 7.341＊ 0.010 0.423＊ C.數據的轉換 9.504＊＊ 0.004 0.546＊＊ 四、 分析討論 0.006 0.940 -0.026 A.數據的解釋 0.221 0.641 -0.086 B.分析與討論 0.368 0.547 -0.078 C.檢視與評估 0.735 0.396 0.155 總分 4.691＊ 0.037 2.645＊ ＊：p＜.05；＊＊：p＜.01。 由分析結果看來，經過一學期的訓練後，實驗組學生的科學探究能力得分總分明顯 優於對照組學生的科學探究能力總分(p＜.05)。顯示以「探究式實驗指示單」與「科學 探究能力評分準則」作為學生探究學習的學習鷹架，對一級探究的實驗活動教學，是一 個有效的學習與教學策略。如果以各向度得分來看，實驗組學生在「形成問題」(p＜.01)、 「處理數據」(p＜.01)兩個向度的得分明顯優於對照組，但在「設計流程」、「分析討論」 兩個向度的得分則無顯著差異。若從各向度的分向度得分來看，實驗組學生在「概念的 運用」(p＜.05)、「問題的形成」(p＜.05)、「數據的適切性」(p＜.05)、「數據的紀錄」 (p＜.05)、「數據的組織」(p＜.05)、「數據的轉換」(p＜.01)等分向度的得分明顯優於 對照組，但是在「問題的適切性」、「變因的控制」、「步驟的完備性」、「數據的解釋」、「分 析與討論」、「檢視與評估」等分向度的得分則無顯著差異。 (二)、以學生下學期後測科學探究能力得分作為依變項 以學生下學期後測科學探究能力各向度與其分向度的得分作為依變項，上學期前測 科學探究能力各向度與其分向度的得分作為共變項，進行共變數分析，其結果如表三：
表三、下學期後測對上學期前測學生科學探究能力得分的共變數分析結果。 項目 F 檢定 顯著性 平均數差異 (實驗組－對照組) 一、形成問題 0.001 0.975 -0.004 A.概念的運用 0.649 0.425 -0.114 B.問題的形成 0.355 0.555 0.050 C.問題的適切性 0.220 0.642 0.053 二、設計流程 0.015 0.902 -0.032 A.變因的控制 1.509 0.227 0.250 B.步驟的完備性 1.666 0.204 0.087 C.數據的適切性 9.056＊＊ 0.005 -0.359＊＊ 三、 處理數據 0.243 0.625 -0.220 A.數據的紀錄 1.238 0.273 0.151 B.數據的組織 1.001 0.323 -0.165 C.數據的轉換 0.711 0.404 -0.245 四、 分析討論 1.118 0.297 0.834 A.數據的解釋 3.194 0.082 0.622 B.分析與討論 0.209 0.650 0.163 C.檢視與評估 0.327 0.570 0.121 總分 0.330 0.569 0.654 ＊＊ ：p＜.01。 由分析結果看來，實驗組學生的科學探究能力得分總分與對照組學生的科學探究能 力總分並無顯著差異(p＞.05)。如果以各向度得分來看，實驗組學生在四個向度的得分 與對照組並無顯著差異(p＞.05)。若從各向度的分向度得分來看，實驗組學生在「數據 的適切性」(p＜.01)的得分明顯低於對照組，其他分向度的得分則無顯著差異。 若從下學期選取的實驗活動個別對上學期前測作共變數分析的結果來看(表四)，學 生在下學期前測的表現，實驗組仍明顯優於對照組(p＜.01)，而在「植物的水分運送」 實驗的表現，實驗組也明顯優於對照組(p＜.05)。但是，到後測時，實驗組學生的表現 雖優於對照組，但並不顯著(p＞.05)。 表四、下學期各實驗對上學期前測學生科學探究能力得分的共變數分析結果。 依變項實驗名稱 探究等級 F 檢定 顯著性 (實驗組－對照組)平均數差異 動物的棲所選擇 2 7.710＊＊ 0.008 3.083＊＊ 植物的生長與發育 1 0.283 0.598 0.313 植物的水分運送 1 4.453＊ 0.042 2.800＊ 動物的循環作用 2 1.844 0.182 2.961 動物的消化作用 2 0.020 0.887 -0.474 水蚤的心跳 2 0.330 0.569 0.654 ＊ ：p＜.05；＊＊ ：p＜.01。 下學期的實驗課程，除了一級的探究實驗活動外，選取了四個實驗活動修改為二級 探究實驗活動，以測試「探究式實驗指示單」與「科學探究能力評分準則」作為學生探 究學習的學習鷹架，對二級探究實驗活動教學的成效。由結果顯示，實驗組學生的整體 表現與對照組學生的表現並無顯著差異，僅「數據的適切性」分向度與對照組學生有顯 著差異，但表現卻是略低於對照組。由於本研究是以正常授課的班級作為研究對象，所 以將實驗活動修改為二級探究實驗活動時，除了實驗主題不可變動，以免影響原來課程 的進行外，還要考慮原來的實驗主題是否適合修改為二級探究實驗活動。因此，下學期 僅修改了四個實驗活動成為二級探究實驗活動，佔下學期使用「科學探究能力評分準則」 實驗活動的三分之二。所以，造成實驗結果不顯著的原因，究竟是「探究式實驗指示單」 與「科學探究能力評分準則」不適用於二級探究實驗活動的教與學，亦或是學生應用「探 究式實驗指示單」與「科學探究能力評分準則」於二級探究實驗活動的次數不夠，尚不 足以產生明顯的效果，有待做進一步的研究。 尤其上學期後測對上學期前測的共變數分析結果顯示，實驗組學生的整體表現明顯 優於對照組，這樣的現象一直延續到下學期的第四個實驗(含前測為第五個)，約是到下
學期的前三分之ㄧ處。但是到了下學期後測，其對上學期前測的共變數分析卻顯示兩者 的整體表現無顯著差異。造成這種結果的原因，究竟是因為上學期一級探究實驗活動實 施的效果無法累積到下學期的二級探究實驗活動，還是有其他原因，則有待進一步研究 來釐清。 三、「普通生物學實驗學習動機問卷」得分情形的相關分析 將學生上學期後測的科學探究能力得分減去上學期前測的科學探究能力得分，作為 學生上學期後測對前測的進步分數；將學生下學期後測的科學探究能力得分減去上學期 前測的科學探究能力得分，作為學生下學期後測對上學期前測的進步分數。實驗組與對 照組分別以此兩個進步分數，與「普通生物學實驗學習動機問卷」總得分及各向度得分 做相關分析，結果如下： 實驗組學生上學期的前測得分與上學期(r=-.447，p＜.05)及下學期(r=-.671，p ＜.01)的進步分數有明顯的負相關，與「主動學習策略」(r=.466，p＜.05)、「科學學習 價值」(r=.521，p＜.05)、「表現目標導向」(r=.594，p＜.01)、「成就目標得分」(r=.488， p＜.05)、「學習環境誘因」(r=.515，p＜.05)等向度得分有明顯的正相關。對照組學生 上學期的前測得分與上學期(r=-.613，p＜.01)及下學期(r=-.489，p＜.05)的進步分數 有明顯的負相關，與學習動機問卷總分(r=.516，p＜.05)，以及「自我效能」(r=.497， p＜.05)、「態度」(r=.551，p＜.05)等向度有明顯的正相關。 由上、下學期後測的進步分數看來，兩學期的進步分數在實驗組有明顯的正相關 (r=.425，p＜.05)，對照組學生則無顯著相關(p＞.05)。由學習動機問卷總得分看來， 實驗組學生上學期後測與下學期後測的進步分數與學習動機總得分間並無顯著相關(p ＞.05)，而對照組學生上學期後測(r=-.462，p＜.05)與下學期後測(r=-.588，p＜.01) 的進步分數與學習動機總得分間有明顯的負相關。 以上結果顯示：學習動機越強的學生，其前測得分越高，但是因為前測分數較高， 所以進步的幅度反而較小。 四、不同類型學生的科學探究能力得分分析 (一)、不同探究能力分組 將實驗組學生依照上學期前測的科學探究能力得分高低排序，再依分數區分為三 組，前三分之一為高分組，次三分之一為中分組，最後的三分之一為低分組；對照組學 生也以相同方式區分為高分組、中分組、低分組。 表五、上、下學期後測對上學期前測學生科學探究能力得分，進行二因子共變數分析結果。 自變項 依變項 F 檢定 顯著性 上學期後測 0.008 0.992 實驗分組×上學期前測探究 能力分組 下學期後測 0.513 0.603 上學期後測 0.702 0.503 實驗分組× 學習動機問卷得分分組 下學期後測 2.596 0.091 上學期後測 1.011 0.321 實驗分組×性別分組 下學期後測 2.063 0.159 以實驗分組與探究能力分組作為自變項，上學期前測得分為共變項，上、學期後測 得分為依變項，進行二因子共變數分析(表五)。結果顯示，不論上學期後測或下學期後 測，實驗分組與探究能力分組的交互作用並不顯著(p＞.05)。因此，再依照上學期前測 探究能力分組分別進行共變數分析，結果如表六： 表六、上、下學期後測對上學期前測學生科學探究能力得分，依照上學期前測科學探究能力 分組進行共變數分析結果。 分 組 依變項 F 檢定 顯著性 (實驗組－對照組)平均數差異 上學期後測 1.708 0.218 2.714 高分組 下學期後測 0.112 0.744 -0.571 上學期後測 1.527 0.238 5.476 中分組 下學期後測 0.317 0.583 2.805
上學期後測 0.678 0.431 2.280 低分組 下學期後測 0.878 0.373 1.741 結果顯示，不論是高分組、中分組或低分組，其上學期後測與下學期後測的探究能 力得分，雖然實驗組的平均數在大多高於對照組，但是在實驗組與對照組之間均無顯著 差異(p＞.05)。這樣的結果表示：儘管整體而言上學期應用「探究式實驗指示單」與「科 學探究能力評分準則」的教學有顯著效果，但是如果依照前測成績分組看來，不論高、 中、低組的學生，效果並不顯著。 (二)、不同學習動機分組 將實驗組學生依照學習動機問卷得分高低排序，再依分數區分為三組，前三分之一 為高分組，次三分之一為中分組，最後的三分之一為低分組；對照組學生也以相同方式 區分為高分組、中分組、低分組。 以實驗分組與學習動機得分分組作為自變項，上學期前測得分為共變項，上、學期 後測得分為依變項，進行二因子共變數分析(表五)。結果顯示，不論上學期後測或下學 期後測，實驗分組與學習動機問卷得分分組的交互作用並不顯著(p＞.05)。因此，再依 照學習動機得分分組分別進行共變數分析，結果如表七： 表七、上、下學期後測對上學期前測學生科學探究能力得分，依照「普通生物學實驗學習動 機問卷」得分高、中、低分組進行共變數分析結果。 分 組 依變項 F 檢定 顯著性 (實驗組－對照組)平均數差異 上學期後測 0.038 0.849 -0.340 高分組 下學期後測 5.436＊ 0.039 4.138 上學期後測 1.846 0.211 2.934 中分組 下學期後測 1.492 0.257 -2.497 上學期後測 0.042 0.843 1.032 低分組 下學期後測 0.628 0.448 3.896 ＊ ：p＜.05。 由分析結果看來，學習動機問卷高分組學生在下學期後測的探究能力得分中，實驗 組學生明顯優於對照組學生(p＜.05)，其他組別則無顯著差異(p＞.05)。分析結果顯示： 雖然在全體學生的共變數分析中(表三)，下學期後測的探究能力得分在實驗組與對照組 間並無顯著差異，但在學習動機問卷高分組學生中，實驗組學生卻明顯優於對照組學生， 代表在高學習動機的學生中，「探究式實驗指示單」與「科學探究能力評分準則」應用於 二級探究實驗活動的教與學上，仍然有顯著效果。這個結果是顯示「科學探究能力評分 準則」的運用對二級探究實驗活動的學習有顯著效果，亦或是對一學年的學習有顯著效 果，值得做進一步的研究。 (三)、不同性別分組 將實驗組、對照組學生各依性別分為男性、女性二組，再以實驗分組與性別分組作 為自變項，上學期前測得分為共變項，上、學期後測得分為依變項，進行二因子共變數 分析(表五)。結果顯示，不論上學期後測或下學期後測，實驗分組與性別分組的交互作 用並不顯著(p＞.05)。因此，再依照性別分組分別進行共變數分析，結果如表八： 表八、上、下學期後測對上學期前測學生科學探究能力得分，依照性別分組進行共變數分析 結果。 分 組 依變項 F 檢定 顯著性 (實驗組－對照組)平均數差異 上學期後測 1.897 0.181 1.700 男 性 (實驗組 n=14； 對照組 n=14) 下學期後測 1.514 0.230 1.757 上學期後測 2.557 0.138 5.355 女 性 (實驗組 n=8； 對照組 n=6) 下學期後測 0.035 0.855 -0.384 由分析結果看來，不論男性或女性，其科學探究能力的表現在上學期後測或下學期 後測，實驗組學生與對照組學生均無顯著差異。這樣的結果表示：不論在男性或女性的
學生中，「探究式實驗指示單」與「科學探究能力評分準則」的應用與否，學生的探究能 力得分並無顯著差異。 五、「普生實驗學習問卷」的統計分析 回收實驗組學生的「普生實驗學習問卷」，並對學生勾選的選項作人數與百分比的統 計，其結果如下： 由統計的結果看來，學生運用「科學探究能力評分準則」的時機，多數是在「在寫 完實驗報告後才根據上面配合的項目作勾選」(73.9%)，其次為「在寫實驗報告時針對上 面的項目來完成自己的報告」(17.4%)，僅有一人勾選「會依據每次的評估情形作為下次 報告的改進參考」(4.3%)。這代表「科學探究能力評分準則」的運用方式仍有加強的空 間，如果能有更多的學生能「在寫實驗報告時針對上面的項目來完成自己的報告」，並能 「會依據每次的評估情形作為下次報告的改進參考」，則「科學探究能力評分準則」的作 用或許能夠更明顯。不過，即使在這樣的情形下，上學期的學習仍有顯著效果，僅下學 期對二級探究實驗活動的效果較不明顯。如果可以激勵學生改善其運用「科學探究能力 評分準則」的情形，則針對二級探究實驗活動的效果是否會更加明顯，則有待進一步的 研究。 當問及學生對應用「科學探究能力評分準則」的感受時，在四個向度的感受相近。 在「運用概念提出問題」方面，大多數學生覺得有進步(95.7%)，原因以「比較會去整理 實驗用到的概念」(60.9%)最多，「會更仔細思考每個實驗要探討的重點是什麼」(39.1%) 次之。在「設計步驟及流程」方面，大多數學生覺得有進步(87%)，原因以「會注意到有 哪些變因、如何去控制」(47.8%)最多，「會清楚整理出收集數據的重點」(39.1%)次之。 在「組織以及轉換數據」方面，大多數學生覺得有進步(91.3%)，原因以「會從原始數據 作進一步的分析比較」(52.2%)最多，「會去規劃安排數據的組織呈現方式」(43.5%)與「會 設法用一些標示說明讓結果更清楚」(43.5%)次之。在「分析討論以及評估」方面，大多 數學生覺得有進步(87%)，原因以「會更仔細審視實驗過程中的缺失」(60.9%)最多，「會 整理更多的相關內容作為補充」(26.1%)次之。 當問到填寫「科學探究能力評分準則」對學習有何影響時，多數學生認為有幫助 (87%)，原因以「從評估的過程可以去檢視自己完成報告的情形」(47.8%)最多，「評估的 項目可以作為自己努力方向的指引」(43.5%)次之。 整體而言，實驗組學生對「科學探究能力評分準則」的運用大多持肯定的態度。實 驗組學生認為，經過一年的練習，在科學探究能力的四個向度都更進步，並可以透過「科 學探究能力評分準則」的運用，對自己完成報告的情形更有幫助，並使自己有更明確的 努力方向。
伍、結論與建議
綜合本研究的分析結果，有以下幾點結論與建議： 一、學生起始的探究能力不佳，必須增進高中學生的科學探究能力。 二、綜合兩個年度的研究結果，以「科學探究能力評分準則」作為大一上學期學生普通 生物學實驗課程中一級探究實驗活動的學習鷹架，對學生探究能力的提升有顯著效 果，可以作推廣。 三、本年度研究簡化教學策略，僅由學生自行運用「科學探究能力評分準則」進行自評， 省略上年度教師針對學生自評內容與學生互動的部份，以學生「自學」的方式進行， 在上學期後測的探究能力得分分析上，仍有顯著效果。 四、以「科學探究能力評分準則」作為學習鷹架，整體而言，對二級探究實驗活動的成 效並不顯著，但是對學習動機問卷得分高分組的學生而言，有顯著效果。如何利用「科 學探究能力評分準則」幫助全體學生對二級探究實驗活動的學習，以提升學生的科學 探究能力，需要進一步研究。五、高學習動機的學生在前測具有較高的科學探究能力，但後測的進步分數較小。 六、依上學期前測探究能力得分分組，不論高、中、低分組，在上、下學期後測的探究 能力得分均無顯著差異。 七、依學習動機問卷得分分組，高分組中實驗組學生下學期後測的探究能力得分明顯優 於對照組，這個結果是顯示「科學探究能力評分準則」的運用對二級探究實驗活動的 學習有顯著效果，亦或是對一學年的學習有顯著效果，值得做進一步的研究。 八、依照學生不同性別分組，結果顯示「科學探究能力評分準則」的運用對不同性別的 學生並無顯著差異。 九、由「普生實驗學習問卷」的結果顯示，由學生的觀點看來，「科學探究能力評分準則」 的運用對他們的實驗課程學習是有幫助的。但是由學生的使用情形看來，仍需要修正 他們的運用情形，如果能增加「在寫實驗報告時針對上面的項目來完成自己的報告」 學生的比例，可能效果更加顯著。關於此點，可於進一步研究時加以改善，以觀察實 施的效果。
陸、自評
本年度的研究依照原訂計畫進行，上學期的研究成果與預期相符，若綜合第一年度 的結果，將「科學探究能力評分準則」做為大一學生普通生物學實驗上學期課程的學習 鷹架，對科學探究能力的提升，有顯著效果。因此，應用「科學探究能力評分準則」作 為學習鷹架的教、學策略，值得推廣。下學期試圖將「科學探究能力評分準則」應用於 二級探究實驗活動，但效果不顯著，需要作進一部研究。未來將整理第一、二年度的研 究數據，寫成論文在期刊發表。柒、參考文獻
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