第四章 資料分析與研究結果

第四章 資料分析與研究結果

本研究旨在依據設計導向科學學習原理，編製動手探究的活動，透過籐編製 作活動讓原住民學生學習力學的科學概念；並探討在透過設計活動後，學生在情 意、認知與技能等面向的進步情形。

針對上述之研究目的，本章將分成四節討論。第一節將探討學生的族群認同，

研究者以統計方法分析族群認同部分前後測的試題，以瞭解學生族群認同的改變 情形；用以回應研究問題一：課程前後學生對其族群認同的改變情形？第二節將 探討學生的科學態度，以統計方法分析科學態度部份前後測的試題，以瞭解學生 科學態度的改變情形；用以回應研究問題二：課程前後學生對科學的態度之改變 情形？第三節則將探討學生的概念理解，研究者先將學生概念試題的前後測部份 以量化的方法分析，接者再呈現與分析學生前後晤談中概念理解與應用的部份；

用以回應研究問題三：課程前後學生對力學概念理解的改變情形？最後於第四節 探討學生的過程技能，以質性方法分析學生前後晤談中過程技能部份；用以回應 研究問題四：課程前後學生在過程技能的改變情形？

第一節 族群認同的改變情形

本節中，將以統計方法分析族群認同之整體試題與各分組的前後測分析探討 學生的族群認同，藉以瞭解學生族群認同的詳細改變情形；並從族群量表中的「身 分與投入」與「族群態度」兩個向度的試題探討中，了解本研究之設計活動對學 生在此兩個向度的影響為何。

ㄧ、族群認同量表前後測資料之探討

研究者以「族群認同與科學態度」問卷量表，並以其中之族群認同部分試題

來評量八年級原住民學生對其族群所持有之態度情形；試題共計 20 題，為 Likert

五點量表，將受試學生前、後測結果各 28 份，以統計套裝軟體 SPSS 進行無母

數 Wilcoxon 符號檢定法，來分析前、後測之間是否達顯著差異。

以下將分別從整體前後測與各分組前後測兩個部份詳述之。

(一) 族群認同整體前後測

從表 4-1-1「前後測描述性統計量」可以發現，受試學生在經過設計活動結束 後，整體族群認同的表現上後測是有 4.07 分的提升（後測 M=75.57）。單就前測 部份之描述性統計來說，表 4-1-1 亦呈現受試學生在尚未接受設計活動的教學 前，原本對其所屬族群的認同就很高（M=71.43）。推測其原因，主要是因為其 從小到大、從小學到中學，幾乎都是在同一個學區就讀；而且雖於假日之中偶有 接觸其他族群的觀光客，在其生活裡仍與同部落的族人一同生活，並且也喜歡跟 部落的族人一同生活，因而造成此種高族群認同的狀態（蔡春蘭，2004）。試題 舉例如下：

【試題舉例3：】

17.在生活上，因為原住民比較難相處，所以我會比較喜歡和漢人相處在一起。

在被問及與漢人生活之議題時，學生作答情形勾選同意的作答者佔 10.7%；

勾選不同意與非常不同意的作答者合計為 57.2%；無意見者為 32.1%。顯示學生 多半不認為與部落的族人一同生活是困難的。

表 4-1-1 族群認同量表整體前後測之描述性統計量

族群認同 人數 平均數 標準差 最小值 最大值 前測 28 71.43 7.95 60 91 後測 28 75.57 8.80 58 92 表 4-1-2 族群認同量表整體前後測

前測-後測（整體） 人數 等級平均數 等級總和 Z 檢定 顯著性（雙 尾）

負等級 3（10.71%） 7.67 23.00 -3.36 0.001（*）

正等級 19（67.86%） 12.11 230.00 等值結 6（21.43%）

總和 28

並從表 4-1-2 中，呈現了其後測分數高於前測的所得分數之正等級者共有 19 人（67.86%） 、後測分數低於前測的所得分數之負等級有 3 人 （10.71%） ，而前、

後測之間得分相同之等值結則有 6 人（21.43%）；顯示大部分的學生在設計活動

之後，其族群認同的得分是有進步的。且其前後測之 Wilcoxon 符號檢定的結果 表現亦達顯著差異（Z=-3.36, p=0.001 <.05）。

族群認同量表之作答狀況可從表 4-1-3 可以發現，受試學生前測的作答普遍 偏向分數較高的「同意」選項此與表 4-1-1 所見一致，顯示學生原本就具有較高 的族群認同。

再從前後測之作答狀況來看，第 2、3、4、6、7、13 題前、後測作答有顯著 的提升；其中 2、4、13 題為族語使用的相關問題，第 2 題「如果我會說我的族 語，我會很願意在家裡用族語跟家人交談」 、第 4 題「我會主動告訴別人我的原 住民名字並教他怎麼唸」 、第 13 題「在公共場合中，如果我和要與我講話的人都 會說國語、台語、客家語及我的族語，那麼我會選擇用我的族語跟他交談」，從 這三題的作答結果來看可以發現，設計活動結束之後學生對族語使用的意願提升 了。

第 6、7 題為對原住民特有文化與風俗習慣的相關問題，第 6 題「我會主動向 老師或同學介紹我所知道的原住民特有的文化」 、第 7 題「原住民有各種對祖靈 的祭典及風俗習慣，我認為這些風俗習慣，值得介紹給我的漢人朋友了解」，從 這兩題的作答結果來看可以發現，學生在設計活動結束之後願意與人分享其原住 民身分及相關祭典儀式的人數增加了。

第 3 題「我覺得我既然是原住民，就應該要學習原住民傳統的籐編、織布等 等的技藝」從結果來看可以發現，設計活動結束之後學生認為身為原住民就應該 學習原住民傳統的技藝。

由上述之分析結果可知，學生在經過本研究之設計活動後，其族群認同量表

的整體表現上有顯著的進步。此項結果顯示本研究的設計活動可以有效促進學生

建立對其族群的認同；且學生在族語使用、族群身份與傳統技藝學習的同意度均

有提升。

表 4-1-3 族群整體之作答狀況

前測 後測 Wilcoxon 符號檢定

題號 平均數 標準差 平均數 標準差 Z 檢定 顯著性（雙尾）

1 4.00 0.67 4.14 0.76 -0.92 0.36 2 3.79 0.88 4.07 0.86 -2.53 0.01（*）

3 3.61 0.69 4.11 0.74 -3.13 0.00（*）

4 3.04 1.00 3.57 1.10 -2.84 0.01（*）

5 4.11 0.88 4.36 0.83 -1.54 0.12 6 3.25 0.84 3.64 0.83 -2.67 0.01（*）

7 3.18 0.86 3.61 0.74 -2.68 0.01（*）

8 3.71 0.81 3.82 0.91 -0.94 0.35 9 3.36 0.83 3.54 0.88 -1.25 0.21 10 3.61 0.96 3.82 1.06 -1.35 0.18 11 3.50 0.96 3.71 0.85 -1.17 0.24 12 2.86 0.97 3.21 1.23 -1.65 0.10 13 3.07 0.98 3.64 0.99 -2.82 0.01（*）

14 3.52 0.94 3.67 0.78 -0.94 0.35 15 3.93 1.15 3.86 1.24 -0.64 0.52 16 3.82 1.16 4.04 1.14 -0.97 0.33 17 3.75 1.01 3.75 1.24 -0.09 0.93 18 3.71 1.01 3.46 1.04 -1.19 0.24 19 4.29 0.85 4.25 0.93 -0.38 0.71 20 3.46 0.96 3.43 1.17 -0.58 0.56 (二) 高、中、低各組前後測

在比較過整體受試學生在族群量表前後測表現之後，研究者從族群認同之前 測試題中，所得之測驗分數分成高認同、中認同與低認同三組；以此三組做為依 據分別針對各組之受試學生於接受教學活動前後族群認同的進步情形進行探討。

從圖 4-1-1 各組之前後測平均分布圖，可以發現高中低各組之後測得分均有

增加，而從其斜率來看是為低認同組在後測之表現上進步幅度最多（+6.55）；詳

細情形以下分各組討論之：

69.44 62.89

70.78

73.78 79.7

82.7

0 25 50 75 100

前測 後測

得分

中認同

高認同

圖 4-1-1 高中低各組之前後測平均分布圖 表 4-1-4 高中低各組之描述性統計量

人數 平均數 標準差 最小值 最大值 Z 檢定 顯著性（雙尾）

高認同

前測 10 79.70 5.54 69 91 -1.61 0.108 後測 10 82.70 6.75 74 91

中認同

前測 9 70.78 1.39 68 72 -2.03 0.042（*）

後測 9 73.78 2.73 71 78 低認同

前測 9 62.89 2.98 58 67 -2.04 0.042（*）

後測 9 69.44 9.66 60 92 (1) 高認同

從圖 4-1-1 與表 4-1-4 中可以發現，前測中具有較高之族群認同的學生，在設 計活動結束後，其族群認同的表現進步了 3 分（後測 M=82.70）。再依據表中之 Wilcoxon 符號檢定的前後測結果來看可以發現，後測分數雖然是有進步的，但 前後測之間卻無顯著的差異（Z=-1.61, p=0.108 >.05）。

高認同的受試學生在族群認同量表之作答狀況可從表 4-1-5 可以發現，前測

的作答分數分布於較高的 3.20 至 4.80 之間，顯示高態度的學生在前測時，原本

對其所屬族群具有相當高的認同感，因此，本組學生在後測的部分試題中，呈現 後測得分不如前測的上限效應（ceiling effect）現象，即受試者得分接近或達到 上限時，該測驗原訂之上限或教學策略對受試者所產生的影響將有限（張春興，

1989）。

雖然高認同學生的表現有上限效應現象，然而從表 4-1-5 中前後測之作答狀 況來看可以發現，第 11、12 兩題之前、後測作答仍有顯著的提升。其中第 11 題

「當別人讚美原住民時，我會覺得就像在讚美我一樣」，顯示在設計活動之後，

學生認為自己與原住民分享相同的榮耀。第 12 題「我希望別人叫我時，都是用 原住民的名字，而不要用現在的國語名字叫我」，顯示學生在設計活動之後，更 傾向於使用自己族語的名字來稱呼自己。

表 4-1-5 高認同學生之作答狀況

前測 後測 Wilcoxon 符號檢定

題號 平均數 標準差 平均數 標準差 Z 檢定 顯著性（雙尾）

11 4.10 0.88 4.10 0.88 -2.12 0.03（*）

12 3.20 1.03 3.80 0.92 -2.07 0.04（*）

(2) 中認同

從圖 4-1-1 與表 4-1-4 中可以發現，前測結果為中認同的學生，在設計活動結 束後，其族群認同的表現進步了 3 分（後測 M=73.78）。

表 4-1-4 中的 Wilcoxon 符號檢定的前後測結果來看可以發現，在中認同組的 學生有半數以上，在設計活動結束之後其族群認同是有進步的。且其前後測之分 數達顯著差異（Z=-2.03, p=0.042 <.05）。

中認同的受試學生在族群認同量表之作答狀況可從表 4-1-6 可以發現，本組

的學生在族群認同試題的後測表現普遍都是有提升的。且在第三題是有顯著進步

的，此題與上述整體族群之表現相符，表示設計活動結束之後學生認為身為原住

民就應該學習原住民傳統的技藝。

表 4-1-6 中認同學生之作答狀況

前測 後測 Wilcoxon 符號檢定

題號 平均數 標準差 平均數 標準差 Z 檢定 顯著性（雙尾）

3 3.22 0.44 3.78 0.67 -2.24 0.03（*）

(3) 低認同

從圖 4-1-1 的前後測趨勢圖可以發現，低認同的學生在後測分數的提升幅度 較其他兩組來得明顯；再從表 4-1-4 中可明確知道，本組之學生在設計活動結束 後，其族群認同的表現進步了 6.55 分（後測 M=68.44）。

並從表 4-1-4 中的 Wilcoxon 符號檢定的前後測結果可以發現，低認同中大部 分的學生，在設計活動結束之後其族群認同是有進步的。且其前後測之分數達顯 著差異（Z=-2.04, p=0.042 <.05）。

從表 4-1-7 可以發現，低認同的受試學生在族群認同量表之作答狀況，本組 的學生在族群認同試題的後測表現普遍都是有提升的。其中在第 2、3 此兩題是 有達顯著進步的，此兩題也與上述整體族群之表現相符，表示設計活動結束之後 學生對於族語的使用與原住民傳統技藝的學習其同意度是有正向的提升。

表 4-1-7 低認同學生之作答狀況

前測 後測 Wilcoxon 符號檢定 題號 平均數 標準差 平均數 標準差 Z 檢定 顯著性（雙尾）

3 3.56 0.73 4.33 0.71 -2.33 0.02（*）

4 2.56 1.01 3.44 1.33 -2.33 0.02（*）

綜合上述之分析結果可知，原本對其所屬族群持有較低認同的中、低分組之 受試學生，在設計活動結束之後，對其本身族群的認同在量表分數表現上有顯著 進步；且在學習原住民傳統技藝的同意度上均有比前測時提升。此結果顯示本研 究之設計活動，不僅可以促進受試學生建立其族群認同；尤其針對原本對其族群 認同感較低之學生在建立其族群認同更為顯著。

二、量表中各面向的比較

本研究在族群認同部份的試題，依據預試之試題分析中以因素分析的方法，

可區分為「身份與投入」十四題與「族群態度」六題兩個分項，以下將分別就此 兩個分項進行探討之，並比較此兩分項對學生整體族群認同之影響情形。

3.46

3.82 3.77 3.80

3.20 3.30 3.40 3.50 3.60 3.70 3.80 3.90

前測 後測

同意度

身份與投入 族群態度

圖 4-1-2 族群各分項前後測平均同意度趨勢圖 表 4-1-8 身份與投入向度之描述性統計

人數 平均數 標準 差

最小 值

最大 值

Z 檢

定 顯著性（雙尾）

身份與投入

前測 28 48.46 6.32 35.00 67.00 -3.53 0.00（*）

後測 28 52.79 6.59 40.00 66.00 族群態度

前測 28 22.96 4.41 12.00 30.00 -0.81 0.420 後測 28 22.79 4.80 14.00 30.00

(一) 身份與投入

從圖 4-1-2 的前後測趨勢圖中可看出，受試學生在身份與投入分項的前後測 的得分是有提升；並從表 4-1-8 的圖表結果中可明確知道，在此一分項的前後測 比較中，後測的分數較前測高出 4.33 分（後測 M=52.79）。

從表 4-1-8 中的 Wilcoxon 符號檢定的前後測結果可以發現，後測分數高於前

測所得分數之正等級者有 3 人（10.71%）、後測分數為低於前測的所得分數之負

等級有 19 人（67.87%），而前、後測之間得分相同之等值結有 6 人（21.42%），

表示隨著設計活動結束之後，大部分的學生在身份與投入此分項中的表現有進步 的。且其前後測之分數達顯著差異（Z=-3.53, p=0.00 <.05）。

此向度之作答狀況亦可由表 4-1-3 發現，受試學生在身份與投入分項的一至 十四題，後測均有比前測的同意度來的高。

(二) 族群態度

從圖 4-1-2 與表 4-1-8 的圖表結果中可以發現，在族群態度的分項中，前測與 後測之間僅有些微的差異（-0.17），其代表隨著設計活動結束之後，學生在族群 態度此分項中並無太大改變。

從表 4-1-8 中的 Wilcoxon 符號檢定的前後測結果可以發現，後測分數高於前 測所得分數之正等級者有 6 人（21.43%）、後測分數為低於前測的所得分數之負 等級有 14 人（50.00%），而前、後測之間得分相同之等值結有 8 人（28.57%），

表示隨著設計活動結束之後，大部分的學生在族群態度此分項中的是成長未達統 計上之顯著差異 （Z=-0.81, p=0.42 >.05）。

此向度之作答狀況亦可由表 4-1-3 發現，受試學生在族群態度分項的十五至 二十題中，前、後測之間的得分確實並無太大的改變。

綜合上述之分析結果可知，在族群認同部分量表的「身份與投入」和「族群 態度」此兩個分項中，隨著設計活動結束之後，受試學生在「身份與投入」之分 項的表現較為顯著。此結果顯示本研究之設計活動對學生在對自身族群身份認同 與參與族群活動的試題向度表現上有顯著提升。

三、總結

透過本結的研究資料分析，以回應研究問題一： 「課程前後學生對其族群認同 的改變情形？」根據上述之分析結果，可以發現：

族群認同整體前後測 Wilcoxon 符號檢定的結果顯示本研究設計設計活動，可

以有效促進學生建立對其族群的認同；且學生在族語的使用、族群的身份與傳統

技藝的學習等題目之同意度均有提升。

本研究之設計活動，不僅可以促進受試學生建立其族群認同；尤其針對原本 對其族群認同度較低之學生在建立其族群認同更為顯著；且中、低認同的學生均 在學習原住民傳統技藝的同意度上均有比前測時提升。

本研究之設計活動對學生在對自身族群身份認同與參與族群活動的試題向度 表現上有顯著提升。

第二節 對科學的態度之改變情形

本節中，將以統計方法分析科學態度之整體試題與各分組的前後測分析探討 學生的族群認同，藉以瞭解學生對科學事物所持態度的詳細改變情形；並從量表 中的「上課態度」 、 「科學原理」 、 「學校課程」與「生活中的科學」等四個向度的 試題探討，了解設計活動對學生在各向度的影響為何。

ㄧ、科學態度量表前後測資料之探討

研究者以「族群認同與科學態度」問卷量表作為工具，以其中之科學態度部 分試題來評量八年級原住民學生對科學所持有的態度；試題共計 25 題，為 Likert 五點量表。將受試學生前、後測結果各 28 份，以統計套裝軟體 SPSS 進行無母 數 Wilcoxon 符號檢定法，來分析前、後測之間是否達顯著差異。

以下將分別從整體前後測與各分組前後測兩個部份詳述之。

(一) 科學態度整體前後測

受試學生在經過設計活動之後整體科學態度的表現上，從圖 4-2-1 之「前後 測描述性統計量」可以發現，整體而言，科學態度的前後測比較中，在活動之後 學生的科學態度進步了 3.82 分（後測 M=91.14）；並可從表 4-2-1 中發現，不僅 後測之平均得分高於前測，學生在後測之最小、最大值（76,109）也是高於前測 的最小、最大值（64,107）。

表 4-2-1 中，呈現了其前、後測的所得分數相減後之正等級者共有 16 人

（57.14%）、負等級有 9 人（32.14%），而前、後測之間得分相同之等值結則有 3 人（10.72%）；顯示半數以上的學生在設計活動之後，對科學事物態度的得分是 有進步。且其前後測之 Wilcoxon 符號檢定的結果表現亦達顯著差異（Z=-1.98,

。

表 4-2-1 科學態度整體前後測描述性統計量 科學態

度 人數 平均 數

標準 差

最小 值

最大 值

Z 檢 定

顯著性（雙 尾）

前測 28 87.32 10.02 64 107 -1.98 0.048（*）

後測 28 91.14 9.30 76 109

從表 4-2-2 各題項之平均做答狀況中可知，在前測中每題的平均分數約為 3.5

（ 87.32/25），這表示學生在前測時的初始科學態度是偏於正向的。

在科學態度的各題項之前後作答中，第 27、32、37 三題前後測有達顯著差異，

其中 27 題「我覺得每個人都應該學習自然與生活科技課中的科學原理」 ，從結果 來看，受試學生在設計活動結束之後，對於學習自然與生活科技課中的科學原理 有更正向的態度。 32 題「我覺得上自然與生活科技課是一件很有趣的事」，在經 過設計活動之後，受試學生偏向於認為上自然課是很有趣的。37 題「如果學校 所教的自然與生活科技課可以加入更多關於原住民的事物，我會更有興趣去學 習」，受試學生在設計活動結束之後，傾向於認為加入原住民相關的事物，會提 高其學習的興趣。

由上述之資料分析結果可知，受試學生在科學態度的整體前後測表現上是有

顯著的進步，即表示本設計活動可以有效促進學生建立對科學事物所持有的態

度。而且整體受試學生在學習自然與生活科技課中的科學原理、認為上自然課是

很有趣的與加入原住民相關的事物，會提高其學習的興趣此三個議題上的同意度

均有顯著的提升。

表 4-2-2 科學態度中各題項之平均做答狀況

前測 後測 Wilcoxon 符號檢定

題號 平均數 標準差 平均數 標準差 Z 檢定 顯著性（雙尾）

21 3.36 0.91 3.11 1.13 -1.49 0.14 22 3.32 0.82 3.36 0.95 -0.23 0.82 23 3.43 0.92 3.48 1.31 -0.44 0.66 24 3.18 0.98 2.89 1.07 -1.63 0.10 25 3.18 0.86 3.29 1.24 -0.63 0.53 26 3.57 0.92 3.50 1.17 -0.44 0.66 27 3.50 1.00 4.04 0.88 -2.58 0.01（*）

28 3.71 0.94 3.93 0.86 -1.12 0.27 29 3.43 0.84 3.75 0.84 -1.57 0.12 30 3.71 0.94 3.86 0.85 -0.69 0.49 31 3.54 0.84 3.71 0.98 -0.94 0.35 32 3.71 0.98 4.18 0.82 -2.83 0.01（*）

33 3.46 0.84 3.68 0.82 -1.43 0.15 34 3.50 0.79 3.79 0.83 -1.60 0.11 35 3.25 1.14 3.56 1.31 -0.98 0.33 36 3.71 0.90 3.64 1.03 -0.54 0.59 37 3.61 1.07 4.00 0.86 -2.39 0.02（*）

38 3.32 0.98 3.46 0.84 -0.88 0.38 39 3.32 1.02 3.50 1.00 -1.23 0.22 40 3.75 0.93 4.00 1.05 -1.71 0.09 41 3.50 0.84 3.79 0.92 -1.80 0.07 42 3.46 0.84 3.46 0.74 0.00 1.00 43 3.71 0.76 3.82 0.95 -0.66 0.51 44 3.39 0.83 3.61 0.83 -1.40 0.16 45 3.68 0.86 4.00 0.90 -1.88 0.06 (二) (二)高、中、低各組前後測

研究者從科學態度之前測試題中，所得之測驗分數分成高態度、中態度與低

態度三組；以下分別針對各組學生於接受設計活動前後對科學的態度的情形進行

探討。從圖 4-2-1 各組之前後測平均分布圖，可以發現高態度組的學生在後測的

表現上有些微的下降，中態度與低態度兩組之後測得分則均有所進步，並從其斜

率來看是為低態度組在後測之表現上進步最多（ +11.38）。詳細情形以下分組討

論之：

76

87.38

86.27 91.55

98.67 94

0 25 50 75 100 125

前測 後測

得分

低態度 中態度 高態度

圖 4-2-1 各組之前後測平均數 表 4-2-3 各組前後測描述性統計量

人數 平均數 標準差 最小值 最大值 Z 檢定 顯著性 高態度

前測 9 98.67 4.80 92 107 -1.82 0.068 後測 9 94.00 10.58 77 109

中態度

前測 11 86.27 4.054 80 91 -1.99 0.047*

後測 11 91.55 9.63 76 105 低態度

前測 8 76.00 4.90 64 79 -2.37 0.018*

後測 8 87.38 6.82 78 95 1. 高態度

從圖 4-2-1 與表 4-2-3 中可以發現，高科學態度學生前測中的得分情形原本就

非常高，每題平均作答為接近「同意」的 3.95（98.67/25）；然而，在設計活動結

束後，其科學態度的表現退步了 4.67 分（後測 M=94.00），但每題的平均作答仍

為介於「無意見」與「同意」之間的 3.76（94/25）。依據表 4-2-3 之 Wilcoxon 符

號檢定的前後測結果來看可以發現，高科學態度組的學生在後測略有退步，但前

後測之間卻無顯著的差異（Z=-1.82, p=0.068 >.05）。

從表 4-2-4 中的各題項平均做答狀況結果可知，科學態度較高的學生，在科 學態度部份的 21~45 題之作答狀況普遍後測結果都略比前測為低，然而其前測之 同意度大致分佈於 3.22 到 4.67 之間，顯示本組學生原本就具備相當高的科學態 度。因此，在後測的表現上有上限效應的產生，但各題之同意度亦屬於傾向於同 意的 3.22 之上。

表 4-2-4 高態度組中各題項之平均做答狀況

前測 後測 Wilcoxon 符號檢定

題號 平均數 標準差 平均數 標準差 Z 檢定 顯著性（雙尾）

21 3.78 1.09 3.67 1.12 -0.58 0.56 22 3.67 1.23 3.67 1.32 0.00 1.00 23 3.56 1.42 3.50 1.51 0.00 1.00 24 3.22 1.39 3.22 1.56 0.00 1.00 25 3.67 1.00 3.44 1.24 -1.00 0.32 26 4.33 0.87 3.89 1.17 -1.30 0.19 27 3.89 1.36 4.56 0.53 -1.63 0.10 28 4.33 1.00 4.11 1.05 -1.00 0.32 29 4.22 0.83 4.11 0.78 -1.00 0.32 30 4.67 0.50 3.89 0.93 -2.33 0.02（*）

31 4.00 1.00 4.00 0.71 0.00 1.00 32 4.56 0.73 4.33 0.87 -1.41 0.16 33 4.00 0.87 3.78 0.97 -1.41 0.16 34 3.89 0.78 3.56 1.01 -1.73 0.08 35 3.22 1.79 3.25 1.58 -1.00 0.32 36 4.11 1.05 3.67 0.87 -1.63 0.10 37 4.00 1.12 3.78 1.09 -1.41 0.16 38 4.11 0.93 3.78 0.83 -1.34 0.18 39 3.78 0.97 3.56 0.88 -1.41 0.16 40 4.00 1.00 3.78 0.97 -1.41 0.16 41 3.89 0.93 4.00 1.00 -0.58 0.56 42 4.11 0.78 3.67 0.71 -2.00 0.05（*）

43 4.33 0.71 4.33 0.71 0.00 1.00

44 3.22 0.83 3.33 0.71 -0.58 0.56

45 4.11 0.93 3.89 0.93 -1.00 0.32

2. 中態度

從圖 4-2-1 與表 4-2-3 中可以發現，前測結果為中科學態度的學生，在設計活 動結束後，其後測在對科學的態度量表分數上的表現比前測時提升了 5.28 分（後 測 M =91.55）。

從表 4-2-3 中的 Wilcoxon 符號檢定的前後測結果來看可以發現，中態度的學 生有半數以上，在設計活動結束之後其科學態度量表上之表現是有達顯著提升

（Z=-1.99, p=0.047 <.05）。

表 4-2-5 各題項之平均做答狀況顯示，中科學態度的學生在科學態度部份的 21~45 題之作答狀況，第 24、32、37 題之前後測有達顯著。其中 24 題為反向題，

題目為「我覺得自然與生活科技課的內容很困難」，經轉換後結果可知，本組的 學生偏向於認為自然與生活科技課的內容是很困難的。此外，32 題「我覺得上 自然與生活科技課是一件很有趣的事」與 37 題「如果學校所教的自然與生活科 技課可以加入更多關於原住民的事物，我會更有興趣去學習」之顯著提升的現象 與前述之整體科學態度的表現一致。

表 4-2-5 中態度組中各題項之平均做答狀況

前測 後測 Wilcoxon 符號檢定 題號 平均數 標準差 平均數 標準差

顯著性（雙尾）

24 3.36 0.92 2.64 0.67 -2.27 0.02（*）

32 3.64 0.92 4.45 0.69 -2.71 0.01（*）

37 3.55 1.13 4.09 0.70 -2.12 0.03（*）

3. 低態度

從圖 4-2-1 與表 4-2-3 中可以發現，前測結果中原本具有較低科學態度的學 生，在設計活動結束後，其在科學態度量表的表現進步了 11.38 分（後測

M=87.38）

，再從表 4-1-4 中的 Wilcoxon 符號檢定的前後測結果可以發現，大部

分具低態度的學生，在設計活動結束之後其科學態度量表的表現是有顯著的進步

（Z=-2.04, p=0.042 <.05）。顯示本研究之設計活動可以大幅度促進低態度的學生

建立對其科學事物的正向態度。

表 4-2-6 各題項之平均做答狀況發現，低科學態度的學生在前後測的作答比 較上，在第 30、32、37、40、41、45 題有顯著的進步，其中 32、37 題低態度的 學生與前述之整體科學態度的表現一致，在設計活動後認為上自然與生活科技課 是很有趣的，且若加入原住民相關的事物，會提高其學習的興趣。30 題「我覺 得用心觀察可以發現生活中的日常用品（如熱水瓶、電風扇等）含有許多的科學 原理」，從結果得知，學生在設計活動後，認為生活中科學原理是可以經由觀察 而發現。40 題「我覺得原住民的傳統藝品（如藤編或陷阱製作…等）的設計有 應用到科學原理」，在經過設計活動後，學生偏向於認為原住民的傳統藝品的設 計是有應用到科學原理。41 題「我覺得原住民籍科學家的成就和地位，與原住 民的傳統文化有關」，在經過設計活動後，學生偏向於認為原住民籍科學家的成 就和地位，與其生活的傳統文化有關。45 題「我覺得原住民文化中是有科學原 理存在的」 ，從結果可知低科學態度的學生在設計活動結束之後，認為原住民文 化中是有科學原理的存在。

表 4-2-6 低態度組中各題項之平均做答狀況

前測 後測 Wilcoxon 符號檢定

題號 平均數 標準差 平均數 標準差 Z 檢定 顯著性（雙尾）

30 3.25 0.71 4.00 0.76 -2.12 0.03（*）

32 2.88 0.35 3.63 0.74 -2.12 0.03（*）

37 3.25 0.89 4.13 0.84 -2.07 0.04（*）

40 3.25 0.46 4.13 0.99 -2.07 0.04（*）

41 3.00 0.00 3.50 0.54 -2.00 0.05（*）

45 2.88 0.35 3.62 0.74 -2.12 0.03（*）

綜合上述之分析結果可知，原本對科學事物持有較差態度的中、低組學生，

在設計活動結束之後，對科學事物所持有的態度在量表分數表現上有顯著進步，

且認為上自然與生活科技課是很有趣的跟認為加入原住民相關的事物，會提高其

學習的興趣。尤其是低態度的學生，在後測中量表的表現有大幅成長。此結果顯

示本研究之設計活動，不僅可以促進受試學生建立其科學態度；尤其針對原本對

科學事物持有較低的感受之學生，在其建立對科學的態度上更為顯著。

二、量表中各面向的比較

本研究編製的「族群認同與科學態度」問卷量表，在科學態度部份的試題，

依據預試之試題分析中以因素分析的方法區分為「上課態度」六題、 「科學原理」

四題、「學校課程」七題與「生活中的科學」八題等四個分項，以下將分別就此 四個分項進行探討之，並比較此四分項對學生整體科學態度之影響情形。

3.25 3.78 3.71

3.34

3.89

3.59 3.54 3.52

3.00 3.10 3.20 3.30 3.40 3.50 3.60 3.70 3.80 3.90 4.00

前測 後測

同意度

上課態度 科學原理 學校課程 生活中的科學

圖 4-2-2 科學態度各分項前後測平均同意度趨勢圖 表 4-2-7 概念整體之前後測結果

人數 平均數 標準差 最小值 最大值 Z 檢定 顯著性 上課態度

前測 28 20.04 3.92 13.00 30.00 -0.61 0.542 後測 28 19.50 5.43 11.00 30.00

科學原理

前測 28 14.36 2.70 10.00 20.00 -2.44 0.015*

後測 28 15.57 2.36 12.00 20.00 學校課程

前測 28 24.79 3.93 15.00 33.00 -1.99 0.047*

後測 28 26.43 3.71 20.00 33.00 生活中的科學

前測 28 28.14 4.29 19.00 38.00 -1.73 0.084

後測 28 29.64 3.87 23.00 39.00

(一) 上課態度

從表 4-2-7 與圖 4-2-2 之前後測趨勢結果可以發現，在上課態度此一分項的前 後測比較中，後測的分數較前測稍低了 0.54 分（後測 M=19.50） 。再從表 4-2-7 的 Wilcoxon 符號檢定前後測結果可以發現，前、後測所得分數相減之後為正等級 者有 9 人（32.15%）、負等級有 12 人（42.85%）、等值結有 7 人（25%），表 示隨著設計活動結束之後，大部分的學生在上課態度此分項中的表現是略為退 步。然而其前後測之分數並未達顯著差異（Z=-0.61, p=0.542 >.05）。

(二) 科學原理

從表 4-2-7 與圖 4-2-2 之前後測趨勢的圖表結果中可以知道，在科學原理此一 分項的前後測比較中，後測的分數較前測提升了將近 1 分（後測 M=15.57）。從 表 4-2-7 的 Wilcoxon 符號檢定前後測結果可以發現，前、後測所得分數相減之後 為正等級者有 15 人（53.57%）、負等級有 6 人（21.43%），而前、後測之間得 分相同者有 7 人（25%），表示隨著設計活動結束之後，半數以上的學生在科學 原理此分項中的表現是有達顯著進步的（Z=-2.44, p=0.015 <.05）。

(三) 學校課程

從表 4-2-7 與圖 4-2-2 之前後測趨勢的圖表結果中可以知道，在學校課程此一 分項的前後測比較中，後測的分數較前測提升了 1.64 分（後測 M=26.43）。從表 4-2-7 中的 Wilcoxon 符號檢定前後測結果可以發現，前、後測所得分數相減之後 為正等級者有 15 人（53.57%）、負等級有 7 人（25%），而前、後測之間得分 相同之等值結有 6 人（21.43%），表示隨著設計活動結束之後，半數以上的學生 在學校課程此分項中的表現是進步的。且其前後測之分數有達顯著差異（Z=-1.99,

。

(四) 生活中的科學

從表 4-2-7 與圖 4-2-2 之前後測趨勢的圖表結果中可以知道，在生活中的科學 此一分項的前後測比較中，後測的分數較前測提升了 1.5 分（後測 M=29.64）。

從表 4-2-7 中的 Wilcoxon 符號檢定前後測結果可以發現，前、後測所得分數相減

之後為正等級者有 14 人（50%）、負等級有 8 人（28.57%），而前、後測之間 得分相同者有 6 人（21.43%），表示隨著設計活動結束之後，多數的學生在生活 中的科學此分項中的表現是進步的。但其前後測之分數並未達顯著差異（Z=-1.73,

。

綜合上述之分析結果可知，在科學態度部分量表的「上課態度」 、 「科學原理」 、

「學校課程」與「生活中的科學」四個分項中，隨著設計活動結束之後，受試學 生在「科學原理」 、 「學校課程」兩分項的表現較為顯著。此結果顯示本研究之設 計活動對學生在科學原理與對學校課程的態度有顯著幫助。

三、總結

透過本節的研究資料分析，以回應研究問題二： 「課程前後學生對科學的態度 之改變情形？」根據上述之分析結果，可以發現：

科學態度整體前後測 Wilcoxon 符號檢定的結果顯示本研究設計設計活動，可 以有效促進學生建立對科學相關事物的態度；而且整體受試學生在學習自然與生 活科技課中的科學原理、認為上自然課是很有趣的與加入原住民相關的事物，會 提高其學習的興趣此三個議題上的同意度均有顯著的提升。

本研究之設計活動，不僅可以促進受試學生建立對科學相關事物的態度；且 認為上自然與生活科技課是很有趣的跟認為加入原住民相關的事物，會提高其學 習的興趣。尤其針對原本對科學相關事物持有較低的感受之學生在建立對科學的 態度更為顯著。

本研究之設計活動對學生在「科學原理」與「學校自然課程」此兩個向度的 態度有顯著的提升。

第三節 科學概念的理解情形

本節中，將分別從量化與質性資料的分析來探討學生的概念理解。量化資料

中以統計方法分析概念試題與各分組的前後測分析，瞭解學生概念理解的詳細改

變情形；並從試題中的「力平衡」 、 「合力」與「張力」三個概念的試題探討，了 解設計活動對學生在此三個概念的影響為何。

質性資料則從訪談問題中的科學概念部份，從受訪者的前、後晤談資料中，

就「力平衡」 、 「合力」 、 「張力」與「摩擦力」等科學原理的理解及其在藤編的應 用進行歸納分析。

ㄧ、概念試題前後測資料之探討

本研究採用謝詠印（1990）所發展的「力之概念發展試題」中屬於「靜力平 衡」 、 「合力」及「張力」部份的試題施測，試題共有十題，為封閉式的四選項選 擇題，將受試學生前、後測結果各 28 份，以統計套裝軟體 SPSS 進行無母數 Wilcoxon 符號檢定法，來分析前、後測之間是否達顯著差異。

(一) 整體表現

受試學生在經過設計活動之後整體概念理解的表現上，從表 4-3-1 之「前後 測描述性統計量」可以發現，就整體而言，前後測比較中，在活動結束之後學生 的概念理解進步了 0.68 分（後測 M=5.57）；且可發現不僅後測之平均得分高於 前測，學生在後測之最小、最大值（3,9）也是高於前測的最小、最大值（2,8）；

且在整體表現中，半數以上的學生在設計活動之後，其概念理解的得分是有增加 的，但未達顯著差異（Z=-1.68, p=0.094 >.05）。

表 4-3-1 概念試題整體前後測之描述性統計量

學習成就 人數 平均數 標準差 最小值 最大值 Z 檢定 顯著性 前測 28 5.07 1.46 2 8 -1.68 0.094 後測 28 5.75 1.69 3 9

在從概念試題之各題作答狀況來看，表 4-3-2 可發現受試學生在第六、七題

中有顯著的進步。此兩題為合力概念的相關題組，其中第六題為兩力相對施力於

物體後的合力大小之計算，題目為「如圖 U，大明以 3 單位的力往左推，小英用

6 單位的力往右推瓶子。則瓶子的合力為多少？」，從結果來看，受試學生在設

計活動結束後，對於合力大小的計算能力提升了。第七題主要為測試學生對力之

分解與合力方向的概念，題目為「如圖 X，大明以 4 單位的力向東拉，小英以 4 單位的力向西拉木塊。則木塊會往哪個方向運動？」，從結果來看，部份受試學 生在設計活動結束後，具備合力方向的概念。

表 4-3-2 整體概念試題之各題作答狀況

前測 後測 Wilcoxon 符號檢定

題號 平均數 標準差 平均數 標準差 Z 檢定 顯著性（雙尾）

1 0.82 0.39 0.75 0.44 -0.82 0.41 2 0.82 0.39 0.64 0.49 -1.67 0.10 3 0.82 0.39 0.82 0.39 0.00 1.00 4 0.43 0.50 0.57 0.50 -1.00 0.32 5 0.54 0.51 0.75 0.44 -1.60 0.11 6 0.29 0.46 0.64 0.49 -2.67 0.01（*）

7 0.11 0.32 0.36 0.49 -2.12 0.03（*）

8 0.25 0.44 0.32 0.48 -0.54 0.59 9 0.57 0.50 0.54 0.51 -0.30 0.76 10 0.43 0.50 0.36 0.49 -0.63 0.53

綜合上述之分析結果發現，受試學生在整體概念試題的表現上雖未達顯著差 異；但整體受試學生在合力方向與大小之概念有顯著提升；且學生在設計活動結 束後，對於合力方向的概念與合力大小的計算能力上是有提升的。

(二) 各組表現

研究者依據該班授課教師所提供之 96 學年度上學期之自然科學期平均成績 進行分組，將受試學生依序分成高成就、中成就與低成就三組；並以此三組做為 依據，以下分別針對各組之受試學生於接受教學活動前後概念理解的進步情形進 行探討。

從圖 4-3-1 各成就組之前後測趨勢圖，可以發現低成就組學生在後測的表現 上有些微下降（-0.33），高成就組與中成就兩組之後測得分則均有所增加，並從 其斜率來看是為高成就組在後測之表現上進步最為明顯（+1.2）。各成就組前、

後測之詳細情形，以下分組討論之：

6.90 5.70

4.11

5.11 5.33

5.00

0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00

前測 後測

得分

高成就 中成就 低成就

圖 4-3-1 各成就組之前後測趨勢圖 表 4-3-3 各組之前後測結果

人數 平均數 標準差 最小值 最大值 Z 檢定 顯著性（雙尾）

高成就

前測 10 5.70 1.25 4.00 8.00 -1.70 0.09 後測 10 6.90 1.20 5.00 9.00

中成就

前測 9 4.11 1.36 2.00 6.00 -1.73 0.08 後測 9 5.11 1.69 2.00 7.00

低成就

前測 9 5.33 1.41 4.00 8.00 -0.28 0.78 後測 9 5.00 1.80 3.00 8.00

（1）高成就

從圖 4-3-1 表 4-3-3 顯示，高成就組的學生在設計活動結束後，其概念理解的 表現進步了 1.2 分（後測 M=6.90）。依據表 4-3-3 Wilcoxon 符號檢定的前後測結 果來看可以發現，高成就組的學生在後測的表現雖略有增加，但前、後測之間無 顯著差異（Z=-1.70, p=0.09 >.05）。

從概念試題之各題作答狀況來看，表 4-3-4 發現高成就學生前、後測的答對

率除張力部份的第八題與第十題之外，均有比前測時在分數上有所提升；其中第

七題進步有達顯著差異。其中第七題主要為合力概念的相關題組，測試學生對垂 直兩力之合力方向的概念，題目為「如圖 X，大明以 4 單位的力向東拉，小英以 4 單位的力向西拉木塊。則木塊會往哪個方向運動？」，從結果來看，本組受試 學生在設計活動結束後，對合力方向的概念與計算合力大小的能力顯著提升了。

表 4-3-4 高成就之各題答對率

前測 後測 Wilcoxon 符號檢定 題數 平均數 標準差 平均數 標準差 Z 檢定 顯著性 （雙尾）

1 0.80 0.42 1.00 0.00 -1.41 0.16 2 0.90 0.32 1.00 0.00 -1.00 0.32 3 0.90 0.32 1.00 0.00 -1.00 0.32 4 0.40 0.52 0.80 0.42 -1.63 0.10 5 0.60 0.52 0.70 0.48 -0.58 0.56 6 0.40 0.52 0.90 0.32 -2.24 0.03（*）

7 0.00 0.00 0.10 0.32 -1.00 0.32 8 0.40 0.52 0.30 0.48 -0.45 0.66 9 0.70 0.48 0.80 0.42 -1.00 0.32 10 0.60 0.52 0.30 0.48 -1.34 0.18 表 4-3-5 高成就學生第七題前後測之選項次數百分比

選項 次數 百分比 有效百分比 累積百分比 選項 1

前測 6 60.0 60.0 60.0 後測 8 80.0 80.0 80.0 選項 2

前測 2 20.0 20.0 80.0

後測 0 0 0 80.0

選項 3

前測 2 20.0 20.0 100.0 後測 1 10.0 10.0 90.0 選項 4*

前測 0 0 0 100.0

後測 1 10.0 10.0 100.0

然而，在測試學生在非線性之力合成概念的第七題「如圖 X，大明以 4 單位

的力向東拉，小英以 4 單位的力向西拉木塊。則木塊會往哪個方向運動？」，從

表 4-3-5 前後測之選項次數百分比可以看出，前後測的選答都以（Ａ）選項「靜

止不動」為最多（前測 60%；後測 80%）；顯示高成就學生雖然具備合力加成的 概念，但是尚未具有以分力的概念去解決非線性之合力現象。此與洪木利（1985）

之研究發現「學生對兩力平衡的概念比三力平衡較能應用力平衡的思考因素。」

表 4-3-6 高成就學生第八題前後測之選項次數百分比 選項 次數 百分比 有效百分比 累積百分比 第八題

選項 1*

前測 4 40.0 40.0 40.0 後測 3 30.0 30.0 30.0 選項 2

前測 6 60.0 60.0 100.0 後測 7 70.0 70.0 100.0 選項 3

前測 0 0 0 100.0

後測 0 0 0 100.0

選項 4

前測 0 0 0 100.0

後測 0 0 0 100.0

第十題 選項 1*

前測 6 60.0 60.0 60.0 後測 3 30.0 30.0 30.0 選項 2

前測 2 20.0 20.0 80.0 後測 5 50.0 50.0 80.0 選項 3

前測 1 10.0 10.0 90.0 後測 2 20.0 20.0 100.0 選項 4

前測 1 10.0 10.0 100.0

後測 0 0 0 100.0

在第八、十題測試學生對以繩拉動重物時繩子張力的概念，其題目分別為「手

施力拉繩子車子仍保持不動，此時繩子的張力大小與下列何者相同？」 、 「若車子

置於山坡上，手施力拉繩子使車子保持不動（不往下滑） ，此時繩子的張力大小

與下列何者相同？」 ，從表 4-3-6 前後測之選項次數百分比顯示來看可以發現，

第八、十題中勾選（Ｂ）「車子的重量」最多，推測其原因學生可能多考量了繩 子拉動車子時，車子與地面間的摩擦力因素，而會將正向力的概念加入此兩題的 解題中，而忽略了問題情境是將「車子置於光滑地板上」 。而第九題「若施力持 續增加，恰好車子往右運動，此時繩子的張力大小與下列何者相同？」，由於為 恰好運動時，表示已克服最大靜摩擦力了，因此選擇車子重量的人數減少了。

（2）中成就

從圖 4-3-1 表 4-3-3 中可以發現，中成就的學生在設計活動結束後，其概念理 解的表現比前測時進步了 1 分（後測 M=5.11） 。依據表 4-3-3 之 Wilcoxon 符號檢 定的前後測結果來看可以發現，中成就組的學生前後測之間的平均分數上並無顯 著的差異（Z=-1.73, p=0.08 >.05）。

從概念試題之各題作答狀況來看，表 4-3-7 發現中成就學生在第六題的答對 率是有顯著的進步。第六題為兩力相對施力於物體後的合力大小之計算，題目為

「如圖 U，大明以 3 單位的力往左推，小英用 6 單位的力往右推瓶子。則瓶子的 合力為多少？」，從結果來看，中成就的受試學生在設計活動結束後，對於合力 大小的計算的能力提升了。

表 4-3-7 中成就之各題答對率

前測 後測 Wilcoxon 符號檢定 題號 平均數 標準差 平均數 標準差 Z 檢定 顯著性（雙尾）

1 0.78 0.44 0.56 0.53 -1.41 0.16 2 0.56 0.53 0.44 0.53 -0.58 0.56 3 0.78 0.44 0.78 0.44 0.00 1.00 4 0.11 0.33 0.44 0.53 -1.73 0.08 5 0.44 0.53 0.67 0.50 -1.00 0.32 6 0.22 0.44 0.78 0.44 -2.24 0.03 （*）

7 0.11 0.35 0.56 0.53 -1.73 0.08

8 0.33 0.50 0.44 0.53 -0.38 0.71

9 0.56 0.53 0.33 0.50 -0.82 0.41

10 0.22 0.44 0.11 0.33 -0.58 0.56

（3）低成就

從圖 4-3-1 表 4-3-3 中可以發現，低概念理解的學生在設計活動結束後，其概 念理解的表現比前測時些微的退步了 0.33 分（後測 M=5.00）。依據表 4-3-3 之 Wilcoxon 符號檢定的前後測結果來看可以發現，低成就組的學生在後測概念理 解的表現上有顯著的提升 （Z=-0.28, p=0.78 >.05）。

從概念試題之各題作答狀況來看，表 4-3-8 發現低成就學生在第五、六、七、

八題中有進步的現象，但均未達顯著差異。其中在第二題力平衡的相關概念題中 是退步達顯著差異的，題目為「物體受兩力作用而保持平衡，其中一力為向東 60kgw 的作用力，則另一作用力為？」，從結果來看，本組受試學生在設計活動 結束後，對於兩力平衡的狀態之概念顯著退步了。探究其退步成因表 4-3-9 前後 測之選項次數百分比可以發現，本組受試學生從前測之（A）「向東 60kgw 的作 用力」的ㄧ人； （B）「向西 60kgw 的作用力」的八人，改變成後測之四個方位的 選項皆有的現象。顯示設計活動無法促進本組學生在力平衡概念的理解情形。

表 4-3-8 低成就之各題答對率

前測 後測 Wilcoxon 符號檢定 題號 平均數 標準差 平均數 標準差 Z 檢定 顯著性（雙尾）

1 1.00 0.00 0.67 0.50 -1.73 0.08 2 0.89 0.33 0.44 0.53 -2.00 0.05 （*）

3 0.89 0.33 0.67 0.50 -1.00 0.32 4 0.78 0.44 0.44 0.53 -1.13 0.26 5 0.56 0.53 0.78 0.44 -0.82 0.41 6 0.22 0.44 0.33 0.50 -0.45 0.66 7 0.11 0.33 0.44 0.53 -1.34 0.18 8 0.00 0.00 0.22 0.44 -1.41 0.16 9 0.44 0.53 0.33 0.50 -0.45 0.66 10 0.44 0.53 0.67 0.50 -1.41 0.16

此外，在測試學生張力概念的第八題「手施力拉繩子車子仍保持不動，此時

繩子的張力大小與下列何者相同？」 ，從表 4-3-9 前後測之選項次數百分比可以

看出，學生在前測時大多勾選摩擦力因素的（B）選項「車子重量」；而後測時

勾選（A）「手施的力」者有兩人，佔此外 22.2%、（B）「車子重量」者有兩人，

佔 22.2%、（C）「沒有受力」者有五人，佔 55.6%。顯示本組學生在後測時，對 本題的作答是持著車子保持不動時（靜止狀態）則不受力的概念。此現象呼應 Thijs （1992）所作之研究發現「大部份的學生認為在靜止的狀況下，是沒有力 存在」 。

表 4-3-9 低成就學生前後測之選項次數百分比

選項 次數 百分比 有效百分比 累積百分比 第二題

選項 1

前測 1 11.1 11.1 11.1 後測 2 22.2 22.2 22.2 選項 2*

前測 8 88.9 88.9 100.0 後測 4 44.4 44.4 66.7 選項 3

前測 0 0 0 100.0

後測 1 11.1 11.1 77.8 選項 4

前測 0 0 0 100.0

後測 2 22.2 22.2 100.0 第八題

選項 1*

前測 0 0 0 0

後測 2 22.2 22.2 22.2 選項 2

前測 8 88.9 88.9 88.9 後測 2 22.2 22.2 44.4 選項 3

前測 1 11.1 11.1 100.0 後測 5 55.6 55.6 100.0 選項 4

前測 0 0 0 100.0

後測 0 0 0 100.0

(三) 各分項表現

0.70

0.51 0.72

0.58

0.31 0.43

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80

前測 後測

答對 率

力平衡 合力 張力

圖 4-3-2 概念理解各分項前後測平均答對率趨勢圖

本研究採用謝詠印（1990）所發展的「力之概念發展試題」中屬於「靜力平 衡」四題、 「合力」三題及「張力」三題部份的試題施測，以下將分別就此三個 部份學生的作答情形進行探討之。

表 4-3-10 各分項之描述性統計量

人數 平均數 標準差 最小值 最大值 Z 檢定 顯著性（雙尾）

力平衡

前測 28 2.89 0.99 1.00 4.00 -0.28 0.777 後測 28 2.79 1.32 0.00 4.00

合力

前測 28 0.93 0.81 0.00 2.00 -3.29 0.001（*）

後測 28 1.75 0.65 0.00 3.00 張力

前測 28 1.25 0.79 0.00 3.00 -.025 0.980 後測 28 1.21 0.69 0.00 3.00

（1）力平衡

從表 4-3-10 與圖 4-3-2 之前後測趨勢可以發現，在力平衡部份試題前後測比

較中，後測的分數較前測稍低了 0.1 分（後測 M=2.79）。從表 4-3-8 中的結果可 以發現，隨著設計活動結束之後，大部分的學生在力平衡概念的表現是略為退 步。然而其前後測之分數並未達顯著差異（Z=-0.28, p=0.777 >.05）。

（2）合力

從表 4-3-10 與圖 4-3-2 之前後測趨勢可以發現，在合力部份試題的前後測比 較，後測的分數較前測進步了 0.82 分（後測 M=1.75）。再從表 4-3-8 中的結果可 以發現，隨著設計活動結束之後，大部分的學生在合力概念的表現是有顯著進步

（Z=-3.29, p=0.001 <.05）。

（3）張力

從表 4-3-10 與圖 4-3-2 之前後測趨勢可以發現，在張力部份試題前後測比較 中，後測的分數較前測稍低了 0.04 分（後測 M=1.21）。從表 4-3-8 中的結果可以 發現，隨著設計活動結束之後，大部分的學生在張力概念的表現是略為退步但未 達顯著差異（Z=-.025, p=0.980 >.05）。

綜合上述對力平衡、合力與張力的資料分析可知，學生於設計活動結束之後，

在合力概念的表現有顯著的進步，顯示本設計活動可以有效提升合力部份的概念 理解。

(四) 小結

根據上述之量化資料分析結果，可以發現：

概念試題整體前後測 Wilcoxon 符號檢定的結果顯示，本研究設計活動在學生 整體概念之理解上沒有顯著差異；但整體受試學生在合力方向與大小之概念有顯 著提升，顯示本設計活動可以有效提升合力部份的概念理解。

本研究之設計活動，對高、中、低成就各組的學生在概念理解的表現上均無

顯著差異，分析結果顯示活動結束後中、高成就學生，對於合力方向的概念與計

算合力大小的能力顯著提升了。顯示具備「同方向的力相加、反方向的則是相減

的；且合力的方向與較大的力相同」的合力概念。

二、科學概念前後晤談資料之分析

表 4-3-11 訪談學生在設計活動前後各面向的分佈表

概念理解 對科學的態度 族群認同 概念

學生 前測 後測 前測 後測 前測 後測 02 高 高 高 高 高 高 04 低 高 中 高 中 中 06 高 中 高 高 低 中 11 高 高 低 中 中 中 13 低 中 中 中 中 中 17 中 高 低 中 中 高

研究者依據受試學生於前測試題的表現分組，並從各組中抽取焦點學生進行 訪談，焦點學生的選取為求涵蓋族群認同、科學態度與概念理解之高中低各組，

全部共訪談學生六人，訪談學生前後測在各面向的分佈情形，如表 4-3-11 所示。

本研究所使用的訪談大綱之第一部份為探討學生對科學原理的理解及在藤編的 應用，其中分別包含「張力」 、 「摩擦力」 、 「力平衡」及「合力」等四個概念。以 下將歸納整理焦點學生對科學原理的理解晤談資料，分別就張力、摩擦力、力平 衡與合力等四個概念之理解情形加以探討。

(一) 張力

透過訪談大綱： 「何謂張力？」與「張力在藤編中的應用？」來獲取受訪學生 的晤談資料。依據文獻探討與統整教科書的定義後，將「張力」定義為拉撐繩子 的力；物品（繩子、紙張）受力「拉張」的力。將訪談資料中學生提及張力定義 與現象的相關回答歸納整理成三類：擴張的力、拉張的力、伸縮的力。「擴張的 力」為受訪學生回答張力是繩子受力向外擴張的力、「拉張的力」為學生回答張 力是拉張繩子的力、 「伸縮的力」為學生回答張力是藤條的伸縮力。

由於學生的回答不一定都有提及張力的定義，研究者針對有回答定義及其應

用的回答以編碼後的分類依據進行分析，比較受訪學生在前後晤談中對張力的回

答狀況及在三種定義之間的表現情形，以提及該項編碼的學生人數做為次數統計

單位，其結果顯示如圖 4-3-3。

0 1 2 3 4

拉張的力 伸縮的力 擴散的力 沒有做答

次數

前晤談 後晤談

圖 4-3-3 張力部份概念理解之編碼圖

從圖 4-3-3 中可以發現，在問及何謂張力時，前晤談中受訪學生回答此問題 者有四人，其中認為張力是擴散的力與伸縮的力者分別有一人，認為是一種拉張 的力者有兩人；而在後晤談中，受訪學生有回答張力部份的定義者有三人，且三 人均認為張力是一種拉張的力量。

在張力的定義及其應用的前後晤談中，發現學生 02 在前晤談時認為張力是一 種擴散的力，在後晤談中則是認為張力是繩子拉張的力；然而，學生在兩次晤談 被問及張力在藤編中的應用時，均仍認為藤編之所以會牢靠是因為藤條張開時擴 散的張力所造成的。分別列舉學生 02 在前、後晤談的訪談片段做為範例說明之。

【訪談舉例1：02-pre】

訪：你覺得「藤編製作」裡面包含那些科學原理呢？下面有十個選項可以給你選?

02：用說的嗎?

訪：用寫的，直接寫在紙上就可以了。

02：寫中文（國字）還是寫數字就好了？

訪：寫數字就可以了，稍微想一下再寫。

02：《實際作答》1、10（張力、合力）

訪：你選的是張力和合力，對嗎？

02：對!

訪：那你認為張力是什麼？用講的，不用寫。

02：張力...就是在製作的時候（藤編），他那個是擴散的。

…

訪：什麼東西是擴散的？

02：就是他的藤條啊，張開來的時候就會比較牢靠。

【訪談舉例2：02-post】

02：張力，不知道怎麼講耶。

訪：什麼東西有張力？

02：什麼東西有張力。?~我想一下，…什麼東西有張力，…網子。算嗎？

訪：算，為什麼？為什麼你會覺得網子是？

02：因為它那個阿~拉開。（兩手做拉撐的動作）

訪：拉開，然後咧？

02：…要怎麼講咧…就是網子這樣子…（手指交叉成網狀）撐著。

…

訪：對啊，好~那你覺得「藤編製作」裡面包含那些科學原理呢？

02：《實際作答》…1、10…

02：因為我們製作的啊…就是會擴散開來。

訪：擴散？

02：就是會張開啊，那個就是張力。

訪：…（記錄中）…

02：可以塗掉嗎？

訪：可以啊。

02：…（把選項 10 塗掉）…

訪：所以你覺得只有張力？

02：嗯，（點頭）

訪：其他咧？其他九個都沒有？

02：…（搖頭），想不出來。

訪：那你認為藤編如何應用這個張力？

02：嗯~…，就張開擴散啊。

從上述的例子可知，學生經過設計活動的教學後，對張力的定義傾向於是一 種拉張的力量，但在後晤談問及張力在藤編中的應用時，僅學生 02 回答當藤編 張開時會比較牢靠，學生 11 認為有張力的應用卻未能明確說出在藤編中的應 用，其餘學生則均不認為藤編中有張力的應用，顯示學生可能認為拉動單一藤條 時，藤條是有受力而有張力的產生，但在較大系統的藤編中卻忽略了張力的存在。

此外，低成就組的兩位受訪學生在前、後兩次的晤談中均沒有針對張力的定

義作回答，因而在此無法判定其對張力概念持有的作答類型為何。中成就組的學 生 17 在前晤談中認為張力是一種伸縮的力，在後晤談時則只表示知道張力的概 念但並沒有多做說明，因此將之歸為沒有做答的類別。高成就組的學生前晤談則 以拉張的力之類型居多，後晤談時則全部都認為張力就是一種拉張繩子或藤條的 力，其中學生 02 在前晤談中認為是擴張的力而後測時則認為是拉張的力。顯示 高成就組的學生在設計活動結束之後，對張力的定義是偏向於較類似於科學教科 書中的說法。

然而，比較學生在晤談語概念試提的表現，表 4-3-11 各分項概念試題的前後 測表現顯示，學生雖然在設計活動之後具備了張力的概念，在試題的表現上卻只 有些微的提升。推測其原因是由於概念試題裡測試學生對力之以繩拉動重物時繩 子張力概念的題組中，雖然在題幹的最前面有提及「車子置於光滑地板上」，但 受試學生在做答時可能還是考量了以繩子拉動車子時，車子與地面間的摩擦力因 素，因而將正向力的概念加入此兩題的解題中，造成學生在張力的題組中的作答 表現不顯著的情形。

(二) 摩擦力

透過訪談大綱： 「何謂摩擦力？」與「摩擦力在藤編中的應用？」來獲取受訪 學生的晤談資料。依據文獻探討與統整教科書的定義後，將「摩擦力」定義為「物 體運動時，接觸面會產生的力；摩擦而生成的力；是存在於兩接觸面間一種阻止 物體運動的作用力」。將訪談資料中學生提及摩擦力定義與現象的相關回答歸納 整理，發現所有關摩擦力的回答均著重於描述物體接觸面間摩擦力現象的「接觸 面的摩擦力」。比較受訪學生在前後晤談中對力平衡的回答狀況及在三種定義之 間的表現情形，結果顯示如圖 4-3-4。

從圖 4-3-4 中可以發現，在問及何謂摩擦力的問題時，前晤談中受訪學生回

答此問題者僅有一人；在經過設計活動的教學後，則是所有受訪學生皆有回答此

一問題，而且不管活動前後所有學生回答均為指出摩擦力的現象，即為接觸面的

摩擦力。由此可知，學生在說明摩擦力的原理時，以動作或現象說明摩擦力者有

明顯的成長。

0 1 2 3 4 5 6 7

接觸面的摩擦力 沒有做答

次數

前晤談 後晤談

圖 4-3-4 摩擦力部份概念理解之編碼圖

在前晤談之中只有一位學生 13 能以說明接觸面之間的摩擦力，來指出摩擦力 的定義，然而在被問及藤編製作中是有摩擦力的應用時，該生則表示藤編中是不 具有摩擦力的應用。經過本研究的設計活動過後，學生 13 不但以手邊的器材，

呈現接觸面之間的摩擦力之外，並且認為製作過程中是以增加藤編間接觸面的方 法來增加摩擦力。在後晤談中則是所有的受訪學生都如學生 13 一樣，能以呈現 接觸面之間的摩擦力的現象說明摩擦力的定義。顯示無論高、中、低成就組的學 生在設計活動結束之後，對摩擦力的定義均持有能說明摩擦力的現象。可見學生 在設計活動結束之後，對摩擦力概念理解程度是有提升的。

以下分別列舉學生 13 在前、後晤談的訪談片段做為範例說明之。

【訪談舉例3：13-pre】

訪：那…摩擦力是什麼？

13：摩擦力，我知道。就是這樣兩手摩擦時的力（同時兩手相互摩擦，並用手摩擦桌 面）。

訪：那…藤編裡面有沒有摩擦力？

13：藤編喔？……沒有。

【訪談舉例4：13-post】

訪：摩擦力？

13：（再把砝碼完全抽出，用手指著砝碼與套筒接觸的兩側）這邊跟這邊啊，…（然 後將砝碼放入套筒中，讓其緩緩滑落）…摩擦啊。

…

訪：還有嗎？

13：摩擦力，就是那個什麼…藤條，不是一根嗎，不是有很多根嗎，然後…這不是藤 條嘛，這樣子繞啊（以手做經緯互繞的動作）…這樣就摩擦力啦。

訪：…那…你編完之後你有學到這些原理嗎？

13：有，摩擦力很好，…生活也會用到啊，…也會看到。

從上述的例子可知，學生 13 雖然在前後晤談中都能指出「摩擦力就是這樣兩 手摩擦時的力」摩擦力與接觸面之間的關係，但是前晤談中則直接就排除藤編是 有到摩擦力原理的應用，而在設計活動結束之後，則能明確說出藤編中摩擦力的 應用；而在接受晤談的六位學生之中，有四位學生有這種現象發生。

顯示學生雖然在先前的學習過程或生活經驗中知道摩擦力現象的存在，但多 半侷限於物體運動時接觸面間「動摩擦力」的現象，而對於藤編中利用增加藤條 之間的接觸面，以增加拉動藤條的阻力（靜摩擦力）的現象，則比較無法直接反 應。此與蔡春來（2002）的研究發現類似，學生會對靜摩擦力與動摩擦力產生混 淆。

(三) 力平衡

透過訪談大綱： 「何謂力平衡？」與「力平衡在藤編中的應用？」來獲取受訪 學生的晤談資料。依據文獻探討與統整教科書的定義後，將「力平衡」定義為兩 力相等、方向相反並作用於同一點；平衡時物體靜止不動的物體，同時受到大小 相等，方向相反的兩個力作用時。將訪談資料中學生提及張力定義與現象的相關 回答歸納整理成三類：靜止力量會平均、放在中間、天平式的平衡。其中「靜止 力量會平均」為受訪學生回答時提到平衡的現象是靜止力量會平均、 「放在中間」

為學生回答平衡就是放在中間、「天平式的平衡」為學生回答平衡就是類似天平 一樣左右兩邊的力必須相等。

比較受訪學生在前後晤談中對力平衡的回答狀況及在三種定義之間的表現情

形，結果顯示如圖 4-3-5。

0 1 2 3 4

天平式的平衡 靜止力量會平均 放在中間 沒有做答

次數

前晤談 後晤談

圖 4-3-5 力平衡部份概念理解之編碼圖

從圖 4-3-5 中可以發現，受訪學生在前、後晤談之間對力平衡定義的並沒有 太大的差異，其中僅有高成就組之學生 11 從前晤談中的「放在中間」類型轉變 為後晤談的「靜止力量會平均」類型，而其他的學生在設計活動前後對力平衡依 舊保持著前晤談時「天平式的平衡」與「沒有做答」的選項。顯示本研究之設計 活動對學生在力平衡概念上的建立較不顯著，此與前述之受試學生在力平衡概念 試題中的表現結果是一致的，學生在力平衡部份試題前後測之間的表現上並沒有 太大的差異。

此外，受試學生在被問及力平衡在藤編中的應用時，前、後晤談中各有三位 學生是認為藤編中是有力平衡的應用，但此六位學生均未能明確指出藤編中如何 運用力平衡的原理。其中學生 13 雖然在前後晤談中均認為藤編中有力平衡的應 用，但都未能明確說出其應用之處；以下列舉訪談片段做為範例說明之。

【訪談舉例5：13-pre】

訪：那你認為藤編是怎樣應用你剛剛說的壓力、平衡、重力、合力？

…

訪：ㄜ~就是你可以說說看藤編怎樣用這些原理，或者你可以畫圖壓力的時候是怎樣？