物理發展與人類生活

(1)

第三章研究方法

基礎科學課程之基本理念在課程目標中，強調應以生活為中心

（教育部，1998），由學校教育安排適當的教學內容及教材，進行有效的教學活動，促進學生學習，以增進知識及培養處理問題的能力（教育部，2000）。因此本研究期以「學科能力測驗之物理試題評量」為主題，以高中基礎物理和高職物理課程綱要中「科學應用」的科學素養為基礎，將「科學認知」與相關應用融入評量試題設計中成為生活化的評量試題。本評量試題係根據高中基礎物理和高職物理課程內容的共同部分為選取標準，有鑑於基礎科學的教學評量或學習指標一直是科學教育中最重要的一環，因此希望能透過評量工具評鑑學生科學素養程度，而本研究試題即是參酌大學考試中心歷屆的「學科能力測驗自然科試題」，篩選高一物理範圍的試題進行施測。研究者將藉由此施測之評量結果，來探討現階段高中及高職高二學生於基礎科學課程學習之後所表現的科學素養的差異，並透過學生訪談結果，來探討其中與學生科學學習成就表現有關的影響因素。本章將就研究對象、

研究工具的設計、研究流程及資料的分析方法等，分別敘述於後。

(2)

第一節研究對象

本研究係以大考中心歷屆的「學科能力測驗自然科試題」為主要評量試題，篩選高一物理課程範圍試題的施測結果來進行研究，該研究之對象為臺灣北部地區現階段已修畢高一基礎物理課程之高中及高職二年級學生，選取高中與高職各一所學校進行比較，學校之選取以其錄取新生之基測成績相同為參考依據，因研究者目前任教於北市某公立高工（以代號NIHS表示），其入學基測成績約190分~200分，

因此高中學校部分的選取範圍，其入學基測成績也應落在190分~200 分之間，才能取得較準確且客觀的代表性樣本。根據研究者訪查的結果，臺北縣某國立高中（以代號LKHS表示）其入學基測成績剛好也落在190分至200分之間，便以這兩所學校進行研究，NIHS高工二年級班級數為17班共579人。LKHS高中二年級班級數為11班共406人，兩所學校合計985人，共發出985份問卷。民國93年9月1日開始測驗，其中LKHS 高中委請該校物理老師利用上物理課時進行測驗，因NIHS高工高二沒有物理課程，特別委請化學老師幫忙測驗。試題卷設計上與平時測驗的方式相同，老師也告訴學生此份試卷為平時考試是要算成績，由於學生不知道這份試卷為問卷調查，大部分學生均能認真作答。這些問卷經過一個月的時間測驗，高中部分總共回收問卷406份，其中一份試卷的答案學生全部答（C），應視為無效問卷，因此高中有效問卷

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共405份，高職部分總共回收問卷579份，同樣的情況，有一位同學問卷全部空白亦應視為無效問卷，因此高職回收有效問卷共578份，兩所學校有效問卷總共983份。研究者同時也利用變異數分析

（Analysis-of-Variance）來檢定這兩常態母群體之變異數是否相等

（即變異數同質性的檢定），當以t考驗進行兩獨立樣本均數檢定時，

將視其變異數相同或不同而使用不同的計算方法。實務上，很多知名的統計套裝軟體（如：SPSS、SAS），就先以F考驗，判斷其變異數是否相同？然後再進行適當的t考驗。將這兩所學校每一題的平均答對率當樣本數經過運用

Microsoft Excel

進行F考驗資料分析，F考驗之結果如表3-1-1。

表 1表3-1-1 高中職學生F考驗（F-test）統計表

學校有效人數平均答對率 F考驗 p值(F<=f) 單尾高中 405 73.6

高職 578 63.0

0.588 0.128

由表得知p值為0.128＞α＝0.05，未達顯著水準，故兩常態母群體的變異數可視為相同。研究者便以這兩所學校（LKHS、NIHS）為研究對象，探討學生在不同體制下學習基礎物理後的差異性。優點有二，其一可以改進代表性的問題，其二使研究者能夠研究可能存在於不同教育體制間的差異性。

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第二節研究工具（一）

本研究主要目的是在瞭解高中及高職學生在物理課程學習的過程中，將所學的知識應用在基礎科學素養上有何差異，研究工具之一即為學測評量試題，因此本節將以評量試題之篩選過程、命題原則等，依下列要點來說明：

一、確定主題及評量原則：

本研究之主題，選擇與學生經驗較為熟悉的「物理概念」為研究之基礎科學範圍，旨在符合基礎科學課程之基本理念──培養學生適應與改善生活環境的歷程及強調應以生活為中心來培養科學知能（教育部，1998）。命題乃是從學生生活中可能遭遇的問題為出發點，以處理問題、探討問題、解決問題的形式做為科學評量內容的設計原則。

試題內容之設計，是以一般的高一基礎物理為主題，先規劃六大領域：力與運動、熱、聲音、光、電與磁、能量與生活中的內容，以物理課程綱要中之「科學應用」為主要命題精神；並參考物理課程實施要點中有關教學評量之要項，使評量之主要目的在於瞭解學生學習實況，以做為改進教學、促進學習的參考。也為符合自然科學教材的選編原則中以培養學生分析、推理的能力。以課程目標為依歸，考查學生是否習得各階段之基本能力及了解學生的學習情形（教育部，

2000）。

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二、試題評量的內容：

本研究評量試題內容之設計，乃是依據大學入學考試中心歷屆學科能力測驗試題命題。其理由是這些試題已經過專家學者評鑑過且具公正性，足以評鑑出學生的基本科學能力。基於評量主要目的在於區分學生學習實況，因此在篩選題目時，除以高一物理課程內容為參考外，並以其中的「科學認知與應用」為命題主軸，在初步完成題目設計後，共計28題。其中所融入的「基礎科學目標」共有四大類十二細目，根據大學考試中心之雙向細目表，再依所選取的題目重新製作物理評量試題雙向細目表如表3-2-1。

三、專家評鑑、預測及修訂

試題初步完成後，由國立臺灣師範大學物理學系教授及三位經驗豐富的中學教師共同參與討論進行專家評鑑，目的在檢核試題之內容及命題範圍是否符合高一物理課程綱要之內容，以確認評量試題之內容效度，並就題意不清楚或題意混淆的題目予以修改或增刪。經專家評鑑及修訂後之評量試題，共計28題，以臺北市士林區一所私立高中高二及高三學生各一班合計96人進行前測，原始試題如附錄一、預測結果如附錄二。依據前測結果再由專家進行審訂，刪除部份過於容易、鑑別度過低(答對率>0.85以上、鑑別度<0.3以下)，且易造成混淆的題目，

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表 2表3-2-1評量試題中融入之科學認知與應用能力指標細目表

表3-2-1評量試題中融入之科學認知與應用能力指標細目表

課程內容

測驗目標

1. 物理發展與人類生活

2. 力與運動

3. 熱 4.

聲音

5. 光 6.

電與磁

7. 能量與生活

知道重要的科學名詞和定義（1a） 1 28

了解基本的科學現象、規則、學說、

定律（1b）

8 15 19 20

22 25

27 1. 測驗考生

基本的知識和概念

知道如何由簡單實驗觀察自然現象

（1c）

6 10

能看出數據、式子或圖形的意義（2a） 17 18

能選用適當的資料（2b） 21

能由數據找出規則或關係（2c） 26

能由圖表看出明顯特性（2d） 4 12

17 2.測驗考生

應用科學資料和圖表的能力

根據圖表作結論（2e）

能找出問題的因果關係（3a） 17 23

24 根據圖表說明重要科學原理（3b）

能根據科學定律、模型、解釋日常生活現象（3c）

2 3 5 7

9 11

13 14

16 17 3. 測驗考生

的推理能力

根據事實作合理的推斷（3d） 17

了解科學的侷限性（4a）

4. 測驗考生對科學應用的了解

了解科學對人類文明的影響（4b）

如第17、20題；對於太難，且鑑別度過低(答對率<0.3或鑑別度<0.2)

(7)

的題目，如第4、13、21、24、26、28題也從題本中刪除。

對於其它題目，如第1題利用速度的定義求平均速度及平均加速度，為避免學生求平均速度外又要求平均加速度，造成題目複雜化，

因此改成只求平均速度的題目，除了適度降低難度外，亦可確知學生能否理解應用速度的意義；第2題主要測驗學生對慣性的概念，為了避免題目不清楚，將（C）選項＂車地板給曾同學一向後的摩擦力＂

改為＂因慣性使曾同學向前傾＂，第5題的題目也面臨和第1題相同的問題，因此將題目選項著重在安全帶的敘述上。第8題的題目亦相同，

將題目改為只求速度量值的變化而刪去加速度量值的變化。第12題的數據易造成混淆，也將數據作部分的修正，另第25題也將難度降低將電量改為不變，以確認受測的學生對於庫侖定律的應用，是否真正的了解並理解相關的科學知識。

四、正式的題本

經過各項修訂後的問卷評量試題，共計20題選擇題，如附錄三，

各試題所對應的測驗目標及相關學習領域教材內容細目表如表

3-2-2，各試題設計之相關測驗目標及高中及高職相關教材內容細目表如表3-2-3。

(8)

表 3表3-2-2 評量試題中融入之科學認知與應用能力指標細目表

表3-2-2 評量試題中融入之科學認知與應用能力指標細目表

課程內容

測驗目標

1. 物理發展與人類生活

2. 力與運動

3. 熱 4.

聲音

5. 光 6.

電與磁

7. 能量與生活

8. 其他

知道重要的科學名詞和定義

（1a）

1 了解基本的科學現象、規則、

學說、定律（1b）

7 12 13

16 17 19 1.測驗考生基本 20

的知識和概念

知道如何由簡單實驗觀察自然現象（1c）

5 9

能看出數據、式子或圖形的意義（2a）

15 能選用適當的資料（2b）

能由數據找出規則或關係

（2c）

能由圖表看出明顯特性（2d） 11 2.測驗考生應用

科學資料和圖表的能力

根據圖表作結論（2e）

能找出問題的因果關係（3a） 18

根據圖表說明重要科學原理

（3b）

能根據科學定律、模型、解釋日常生活現象（3c）

2 3 4 6

8 10

14 3.測驗考生的推

理能力

根據事實作合理的推斷（3d）

了解科學的侷限性（4a）

4.測驗考生對科

學應用的了解了解科學對人類文明的影響

（4b）

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表3-2-3 各試題設計之相關測驗目標及相關教材內容細目表

高中高職

1 1.測驗考生基本的知識和概念—知道重要的科學名詞和定義（1a）

二. 運動與力

1-1從日常生活中見到的各種運動中談到位置、位移、

速度的物理意義，並簡要說明等加速度直線運動。

二.力與運動 1.生活中常見的運動

^*

(1)從生活中常見的運動，談到位置、位移、速度和加速度的物理意義。

(2)簡要說明等加速度直線運動。

2 3.測驗考生的推理能力—能根據科學定律、模型、解釋日常生活現象

（3c）

二. 運動與力

3-1說明力對物體運動狀態的影響。

3-2說明運動定律。

二.力與運動

2. 生活中常見的運動 3. 力的觀念及其量度

3 3.測驗考生的推理能力—能根據科學定律、模型、解釋日常生活現象

（3c）

二. 運動與力

3-1說明力對物體運動狀態的影響。

3-2說明運動定律。

二.力與運動

2. 生活中常見的運動 3. 力的觀念及其量度

4 3.測驗考生的推理能力—能找出問題的因果關係（3a）

--

能根據科學定律、模型、解釋日常生活現象

（3c）

4.測驗考生對科學應用的了解—了解科學對人類文明的影響（4b）

二. 運動與力

3-1說明力對物體運動狀態的影響。

3-2說明運動定律。

二.力與運動

2. 生活中常見的運動 3. 力的觀念及其量度 4. 牛頓三大運動定律

5 1.測驗考生基本的知識和概念—知道如何由簡單實驗觀察自然現象

（1c）

二. 運動與力

2-4說明彈簧力的性質及其應用。

3-1說明力對物體運動狀態的影響。

二.力與運動

2. 生活中常見的運動 3. 力的觀念及其量度

6 3.測驗考生的推理能力—能根據科學定律、模型、解釋日常生活現象

（3c）

二. 運動與力

1-1從日常生活中見到的各種運動中談到位置、位移、

速度的物理意義，並簡要說明等加速度直線運動。

3-2說明運動定律。

二.力與運動

1. 位置、位移、速度與加速度 2. 生活中常見的運動 4. 牛頓三大運動定律

7 1.測驗考生基本的知識和概念—了解基本的科學現象、規則、學說、定律（1b）

二. 運動與力

1-1從日常生活中見到的各種運動中談到位置、位移、

速度的物理意義，並簡要說明等加速度直線運動。

3-2說明運動定律。

二.力與運動

1. 位置、位移、速度與加速度

2. 生活中常見的運動

4. 牛頓三大運動定律

5. 萬有引力定律與重力

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8 3.測驗考生的推理能力—能根據科學定律、模型、解釋日常生活現象

（3c）

三.熱

3-1簡介熱的傅播，並從保溫與散熱的觀點介紹熱學在生活中的應用(如冷氣機、冰箱、電暖器…)等。

三.熱

3. 熱量與比熱 4. 熱的傳播 6. 熱與生活

9 1.測驗考生基本的知識和概念—知道如何由簡單實驗觀察自然現象

（1c）

三.熱

2-2說明水的三態。

三.熱 5. 物態變化

10 3.測驗考生的推理能力—能根據科學定律、模型、解釋日常生活現象

（3c）

三.熱

3-1簡介熱的傅播，並從保溫與散熱的觀點介紹熱學在生活中的應用(如冷氣機、冰箱、電暖器…)等。

三.熱 4. 熱的傳播 6. 熱與生活

11 2.測驗考生應用科學資料和圖表的能力—能由圖表看出明顯特性（2d）

三.熱

2-2說明水的三態。

三.熱 5. 物態變化

12 1.測驗考生基本的知識和概念—了解基本的科學現象、規則、學說、定律（1b）

四.聲音

2-1解釋回聲現象及其應用。

四.聲音

2. 聲波的發生與傳播 3. 聲波的應用

13 1.測驗考生基本的知識和概念—了解基本的科學現象、規則、學說、定律（1b）

四.聲音

1-1闡釋聲音因物體振動而起。

1-2說明聲音須靠介質傳播。

3-2介紹樂音三要素：響度、

音調、音色。

四.聲音

2. 聲波的發生與傳播 4. 樂音與噪音

14 3.測驗考生的推理能力—能根據科學定律、模型、解釋日常生活現象

（3c）

五.光

3-3以日常生活中的例子說明光的折射現象，並簡介薄透鏡的成像。

五.光

2.光的反射與折射現象

15 2.測驗考生應用科學資料和圖表的能力—能看出數據、式子或圖形的意義（2a）

五.光

3-3以日常生活中的例子說明光的折射現象，並簡介薄透鏡的成像。

五.光

2.光的反射與折射現象

16 1.測驗考生基本的知識和概念—了解基本的科學現象、規則、學說、定律（1b）

五.光

3-1闡釋光的反射定律及平面鏡的成像。

3-2說明日常生活中光的反射現象和應用。

五.光

2.光的反射與折射現象

17 1.測驗考生基本的知識和概念—了解基本的科學現象、規則、學說、定律（1b）

六.電與磁

1-1簡介庫侖靜電定律，說明物體帶電起因、摩擦起電、

感應起電、以及生活中常見的靜電現象和應用(如閃電

六.電與磁

1. 靜電

(11)

與避雷針…等)。

18 3.測驗考生的推理能力—能找出問題的因果關係（3a）

六.電與磁

2-1說明電流形成的原因，並說明電源分直流電源與交流電源兩種。

6-2介紹短路、斷路、超載、

火線、中性線、地線、保險開關、接地等常識。

6-3介紹電燈、電鍋、電熨斗、電視、電冰箱等家電的使用並歸納出用電安全守則。

六.電與磁

2. 電流、電阻與歐姆定律 8. 家庭用電與安全

19 1.測驗考生基本的知識和概念—了解基本的科學現象、規則、學說、定律（1b）

六.電與磁

1-1簡介庫侖靜電定律，說明物體帶電起因、摩擦起電、

感應起電、以及生活中常見的靜電現象和應用(如閃電與避雷針…等)。

六.電與磁 1. 靜電

20 1.測驗考生基本的知識和概念—了解基本的科學現象、規則、學說、定律（1b）

七.能量與生活

2-1簡述原子核的分裂與核能發電並介紹輻射安全。

2-2簡述原子核的融合與核能。

2-3介紹目前發展中的各種發電方式(如風力發電、潮汐發電、地熱發電、太陽能發電…等)。

七.能量與生活 2. 核能及核能發電

表 4

五、試題之科學應用目標與試題類型之分類

柏隆姆(Bloom)針對教育成就測驗，將行為從簡單到複雜分類成六種等級，分別為知識、理解、應用、分析、綜合及評估等六個層次。

其中分類學上分析、綜合、評估的層次是屬於較高的層次，在過去的課程發展和教育評估並不像知識、理解及應用層次那樣受重視。分類學在本質上，亦沒有建議將所有好的測驗或評估包括在各個層次項目中；在本研究中為了解學生在科學應用上的學習情形，僅將題目依物

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理學不同領域以「科學應用」為主軸，將試題類型分成七大領域。並將這些題目概分為最基本的知識和概念層次、較高一層級的應用科學資料和圖表的能力以及推理能力層次等三種類型的題目。並說明如下：

(一).知識和概念層次的項目：主要是知道科學名詞和定義、了解科學現象、規則、定律以及知道由簡單實驗觀察自然現象等。例如：第1、5、7、9、12、13、16、17、19、20題，即是希望學生回想已學習過的知識和概念來回答這些題中相關的問題。

(二).應用科學資料和圖表能力層次的項目：能夠理解非字面上的陳述，具備可捉住概括性敘述之任一層次的內容主旨的能力；而應用層次必須精通某一概念以便了解正確應用的時間與方法。第11、

15及18題即是此範圍的題目，例如：第11題有關純水狀態的改變情形，即是需要學生對於水之三相圖的了解，再轉用到對圖中三個區間內水之物態變化的正確使用。

(三).推理能力層次的項目：推理能力，是指對科學方面的學習全盤融會貫通後，進而能舉一反三，並對自然科學的本質與實用性，

有正確的體認。例如：第2、3、4、6、8、10題，即是希望學生能根據科學定律、模型、解釋日常生活現象。

六、試題之施測與信度

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此份試題即為大學入學考試中心歷屆之「學科能力測驗自然科試題」，試題之內容已由大學入學考試中心委聘專家經過嚴謹審查，其整體品質應屬良好，部分修改過的試題也委請國立臺灣師範大學物理系教授及三位中學物理教師進行專家效度審查。

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第三節研究工具(二)

本研究所採用之研究工具除了紙筆測驗外，為進一步探討學生的基礎科學應用與學生的學習成效，另一研究工具為學生問卷訪談。因學生訪談是在評量試題施測後，本研究中將以其訪談結果，配合評量試題施測結果，作為科學素養與學習成效的探討。

訪談（interview）這種方式被用做教育的一種工具最早可以追溯至蘇格拉底時代，在科學教育的研究中有許多是利用訪談的方式來了解學生的科學概念，因皮亞傑採用臨床訪談法（clinical interview）作為兒童概念探討後，臨床訪談法便被廣為採用。訪談的方式通常有事例訪談法（interview about instances）、事件訪談法（interview about events）與DOE

（demonstrate-observe-explain ）「演示-觀察-解釋」訪談法等。

郭重吉（1990）指出臨床訪談的主要內容包含了下列三個要素：

即任務（task ）、內容（content）及方法（method ）。臨床訪談的"任務"指的是在實際面談中對受試者所提出的特定問題、例子或要求受試者所做的事情（例如：做某些特殊的操作包括排列、繪圖等等），以及一些特別安排的刺激、情境（例如：圖片或者一段影片等等）。訪談的“內容＂則是指訪談所採用的刺激或任務所涉及的學科或教材的原理、概念等。所謂訪談的"方法"則指進行面談時所用的技

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巧、方式（例如對受試者的回答之處理方法等等）。而在科學概念診斷研究中，則較多採取事例訪談法、事件訪談法。

1.事例訪談法（Osborn & Gilbert, 1980 ）是研究者針對一些特殊的名詞如「力」、「功」、「能」等，並設計10 到20 張由單線畫出的卡片，依次呈現這些卡片給學生看。卡片中的情境有些是、

有些則不是此名詞所含科學概念的事例，研究者按著次序問學生，

這個情境是不是「某名詞」（或某概念）的事例。接著引出學生做這些判斷的理由。訪談時允許學生問問題，或是在回答前澄清任何學得或實際上含糊不清的地方。並且將個別訪談過程錄音，然後詳加分析，以探究學生用字的意義。

2. 事件訪談（ interview about events）則是研究學生對日常生活現象的看法，例如:居家及四周的環境，如光的放射、反射、

吸收；或是家用電器漏電。在訪談中我們透過學生實際的經驗或以書面敘述來對學生作問題呈現（Osborne & Freyberg, 1988 ）。

郭重吉（2000）指出在訪談中，無論從訪談題目設計或訪談進行中，都應注意下列幾點訪談的技巧：

1.經由文獻及教學經驗慎選訪談的主題，設計合適事例或事件。

2.先行練習，藉以修正訪談內容與技巧。

3.說明訪談的目的，以較輕鬆的方式開始訪談。

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4.隨時注意訪談目的在於了解學生的概念（conceptions ），而非尋求答案，可交相運用封閉式與開放式問題。

5.針對先前的問題，如有需要可提出問題請學生補充說明，以便了解學生的確實想法。

6.當學生提出意料之外的回答時，可以重述學生問題，請其進一步解釋，但不要改變學生的用詞。

7.對學生回答要有等待時間，但若學生回答越來越短、等很久不說話時，最好放棄。

8.當學生表示懷疑或猶疑不決時，應加以追問。

9.宜注意學生前後矛盾並予以澄清。

10.為便於轉錄，對話時要指明所討論的試題之內容。

良好的訪談技巧，能引出學生內心深層的想法，有助於進一步了解學生科學概念的形成，且訪談更是質性研究不可缺少的有利工具。

針對評量試題施測結果，根據高中及高職學生答對率差異性較大或高職答對率大於高中的題目篩選出5題較具代表性的試題（如表 3-3-1）作為學生問卷訪談主題，透過訪談結果作為探討高中職學生基礎科學學習成就的差異。

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表5表3-3-1 篩選後之學生問卷訪談試題：

平均答對率（p％）

題號

高中高職

1 71 34

11 79 47

17 84 86

18 84 86

20 62 29

評量試題經篩選後，針對這五題之物理問卷訪談設計內容如下：

第一題：廖同學投擲溜溜球（Yo-Yo球）。溜溜球以每秒1公尺的速率擲出，在2 秒後以相同速率、相反方向回到他的手中（廖同學手的位置未變）。溜溜球自離開廖同學手中到回到他手中的平均速度為多少m/s²？(A) 0 (B) 0.5 (C) 1 (D) -1 。

第一題測驗訪談內容

問1：這一題的答案是多少？

問2：為什麼？

問3：你知道這一題要如何判斷嗎？

問4：那你知道速率與速度怎麼算嗎？

問5：那速率的定義是什麼？

問6：那跟什麼有關？

問7：你說速度跟位移有關係，速率跟什麼有關？

(18)

問8：那平均速度的定義知道嗎？

問9：你覺得這一類的題目有學過嗎？

設計第一題的這些問題，主要是要了解學生是否真正知道平均速度的定義；速度和速率如何區分？並探討學生在有關重要的科學名詞和定義的理解情形。

第十一題：

圖5為純水在不同壓力與溫度時的狀態示意圖（未按實際比例）。若將純水的溫度維持100 ℃ ，壓力自2大氣壓下降，直至0.006大氣

壓。則在此過程中，純水的狀態改變情形，下列何者正確？

(A) 液態→固態→氣態 (B) 固態→氣態 (C) 液態→氣態 (D) 固態→液態→氣態

圖5

第十一題測驗訪談內容

問2：為什麼？

問3：你知道圖形的意義是什麼嗎？

問4：從圖形中可看出縱軸代表什麼？橫軸代表什麼？

問5：這個圖形是在看什麼跟什麼的關係？

問6：那跟什麼有關？

問7：你覺得這個跟煮沸不煮沸有關係嗎？

問8：純水的狀態有哪些？可以說明一下嗎？

(19)

問9：由圖形中可不可以知道純水的狀態會受到壓力的影響嗎？

本題主要是以水的三相圖為主軸，了解學生於圖中的三個區間內水的物態變化，由這些提問中可以了解學生是否知道圖形的代表意義，溫度與大氣壓力間的變化情形，以及對這一題的了解程度。

第十七題： . 保利龍球很容易因摩擦起電而帶靜電。圖 6 所示為四個以絕緣細線懸吊的保利龍球，其相互間因靜電作用而呈現的排列情形。如果

甲球帶正電，則丙球及丁球所帶的電性符合下列哪一選項？圖 6

選項 ( A ) ( B ) ( C ) ( D ) 丙球正電正電負電負電

丁球正電負電不帶電負電

第十七題測驗訪談紀錄：

問2：為什麼會選這個答案？

問3：如果兩物體帶相同的電性會怎樣？不同的電性又會怎樣？

問4：如何區分「正電」與「負電」？

問5：正負電觀念除了在物理課本有學過以外，還有在哪裡學過？

問6：除了在物理課程外，還有哪些科有學到「摩擦起電」的概念？

問7：摩擦起電後的物體帶什麼樣的電性？

問8：可不可以摩擦產生同性電？

(20)

這一題的問答主要是要了解學生對靜電的基本認識，學生是否能由圖表的特性推測出因果關係，以及學生是否了解靜電同性相斥，異性相吸的特性。

第十八題：使用家庭電器時，其外殼需接地，理由為何？

(A) 保證電器正負兩極維持恆定電壓 (B) 若不接地，不能構成迴路，電流無法流通 (C) 萬一漏電時，可將外漏的電流導地，以免人體觸電 (D) 電器過熱時，可將多餘熱量導入地面，以策安全。

第十八題測驗訪談紀錄

問3：這種常識在哪裡學過？

問4：家裡電器中，用什麼方式可以接地？

問5：你在家裡有過觸電的經驗嗎？嚴重嗎？

問6：家裡的電器如果沒有接地有沒有危險？

問7：什麼樣的危險？

問8：家裡的電流夠大的嗎？會電死人嗎？

問9：有聽過在家裡被電電死的新聞？

此題在測驗學生家庭用電常識、正確使用方法及用電安全概念。

第二十題：經由核分裂與核聚變(或稱核融合)反應所釋放出來的能量，都可以轉換用來發電。

下列有關此二種反應的敘述，何者正確？

(A) 核分裂與核聚變均使用鈾為燃料

(B) 核聚變時釋放出來的能量，並非來自核能

(C) 核聚變比核分裂產生更嚴重的輻射性廢料問題

(D) 太陽輻射放出的巨大能量，主要來自核聚變反應

(21)

第二十題測驗訪談紀錄

問3：可是你的答案是第四個答案啊？

問4：這樣的概念在哪裡學過？物理有嗎？

問5：你知道核分裂與核聚變的定義嗎？

問6：台灣有沒有核污染的問題？

問7：什麼樣的危險？

問8：知道台灣的核廢料如何處理嗎？

問9：經過我們這樣討論完後，你覺得答案應該選第幾？

此題是想要知道學生對核能發電原理的認知程度，學生對於核分裂與核聚變的定義是否真正了解，以及核廢料的常識是否知道。

針對這五題的訪談，高中及高職各選五位學生參加受訪，這些學生問卷訪談內容如附錄四 (物理問卷調查訪談紀錄單)

(22)

第四節研究流程

本研究進行的流程是：（1）從研究者親身的教學經驗中擬出研究主題；（2）針對研究問題蒐集相關文獻及探討；（3）探討高中及高職課程之發展；（4）配合研究架構之需要篩選學測評量試題並編制研究工具；（5）實施預測及編修研究工具；（6）選擇適切的研究樣本；

（7）正式實施測驗；（8）整理分析資料及選定晤談樣本進行晤談；

（9）提出研究結果與建議。其研究流程如圖3-4-1所示。

(23)

擬出研究主題

↓ 進行文獻探討

↓

蒐集課程資料

↓ 篩選學測評量

試題 ↓

編制研究工具

↓ 設計試題

預試修訂試題

↓ 正是實施筆試

↓ 文獻探討

選定晤談樣本 →

← 整理分析資料 ↙

↓ ↓ ↖ 課程資料

晤談 → 結論

圖表 1 圖3-4-1 研究流程圖

(24)

第五節研究及資料分析方法

一、資料處理：

本研究資料，樣本以臺灣北部兩所高中二年級學生，施測時採用選擇題書面作答方式。在此研究中將以評量選擇題的測驗及學生試題問卷作答的結果，運用

Microsoft Excel

進行資料分析，以及篩選部分題目作為學生訪談內容，由試題評量分析結果與學生面談結果進行物理概念探討。

二、資料分析統計方法

以下為本研究所採用之資料分析方法說明 (一)試題評量成績：

本研究中將評量試題分為力與運動、熱、聲音、光、電與磁、能量與生活等六大領域題目，在評量試題中屬於「力與運動」領域的有第1、2、3、4、5、6、7共七題，屬於「熱」領域的有第8、9、10、

11題共四題，屬於「聲音」領域的有第12、13題共二題，屬於「光」

領域的有第14、15、16題共三題，屬於「電與磁」領域的有第17、18、

19題共三題，屬於「能量與生活」領域的有第20題共一題，為能比較其間之差異，評量成績以每題的答對率表示，對試題本身計算所有學生、高分組學生以及低分組學生在每個題目的答對率(即每個題目的

(25)

[答對人數/全部人數])。

答對率（P%）分析的主要目的在確定每一個試題的答對率為何？

最簡單且最常見的分析方法是直接計算全體學生中，每題答對人數占總人數的百分比值，所以可得答對率公式為：

% 100

%= ×

N

P

_i

R

ⁱ i=1,2,3,……,n

其中，Pi% 為第i題試題的答對率，Ri 為第i試題答對人數，N為總人數。

在常模參照測驗中，常以答對率為50%左右為最理想，此時試題最能夠區別學生之能力高低。Ahmananm與Glock (1981) 就針對選擇題試題，主張應以40%到70%之間為答對率理想的範圍，但以一般選擇題來說30%到80%即可接受，為合理標準(Ahmananm ＆ Glock ，1981)。

鑑別度（D%）分析的目的在於確定試題是否具有區分學生能力高低的作用。鑑別度高，則表示試題能區別不同能力的學生的功能越強；反之，若試題區別不同能力學生的功能很弱，則其試題鑑別度一定較低。但若鑑別度低，則不一定代表試題就不是優良之試題。例如當有些教師希望試題難度較容易或較艱深時，常會造成鑑別度過低之現象(例如本研究評量試題第2題、第4題、第6題、第12題及第13題)。

如果經過仔細檢查這些鑑別度低的題目後，發現它們不但沒有命題的缺點，而且是測驗重要的學習結果，則應保留之。鑑別度採用下列

(26)

之公式來做計算：

Dⁱ= P^iH - P^iL

其中，Di為第i試題的鑑別度，P^iH為第i試題高分組答對率，P^iL 為第i試題低分組答對率。

Kelly(1939)指出當測驗分數為常態分配時，以25%~33%之間的分組可以獲得最可靠的試題鑑別力。本研究以33%為分組百分比，P^H表受測學生前33%的答對率（高分組）；P^L表受測學生後33%的答對率（低分組）。評鑑試題性能的優劣，並沒有一致的標準，常因編製測驗的目的與性質而有所不同。根據Ebel與Frisbie (1979, 1991) 提出評鑑鑑別度的標準如下：

鑑別度指標試題評鑑

40%以上非常優良

30%~39% 優良，但可能需要修改

20%~29% 尚可，但應該再做修改

19%以下劣，需要刪除或修改

除了鑑別度外，試題選項的誘答力也是需要考慮，Haladyna (1944) 指出客觀測驗(例如：選擇題)之所以要進行選項的誘答力分析(distraction analysis)，乃因可藉此來提供教師進一步的試題分析指標，協助教師瞭解整體學生的作答情況。而要分析試題選項是否具有誘答功能，我們仍然只要分析高、低分組學生在各試題選項中的

(27)

選答次數，再加以判斷即可。

(二).t考驗：

t考驗的功能在比較樣本的平均數差異，每一個常態化樣本的平均數要能夠相互比較，除了必須具有相似的離散狀況，也就是樣本的變異數必須具有同質性，稱為樣本變異數同質性假設(homogeneity of variance)。其中獨立樣本t考驗是用來比較兩組不同樣本測量值的平均數。

兩樣本平均數的 t 考驗分析旨在比較變異數相同的兩個母群體之間平均數的差異，或比較來自同一母群體之兩個樣本之間的不同。

當兩母群體變異數假設相等時，則採用綜合變異數 t 檢定 (pooled-variance t-test)。

2 2

1 2

2 1

N S N S

X t X

p

+

= −

，df=N¹+N²-2

1 1

1

N

X

₌ ∑

X

2 2

2

N

X

₌ ∑

X

( ) ( )

2 1 1

2 1

2 2 2

2 1 2 1

− +

⋅

− +

⋅

= −

N N

S N

S

_p

N

( )

1 1

1 2 2 1

1 2

1 −

−

= ∑ ∑

N N X X

S

( )

2 1

2 2 2 2

2 2

2 −

−

= ∑ ∑

N N X X

S

(28)

決定顯著水準一般常以 α 表顯著水準(significance) ，有下列兩種方式：

(1)α=0.05 的顯著水準(以*p＜0.05 表示)

(2)α=0.01 的顯著水準(以**p＜0.01 表示)

p值的意義為，在一個由某個統計量（如：平均數）所形成的分配中，隨機抽取一個數值，則您要獲得大於某一統計量的機率有多少？在我們進行假設考驗時，若您要考驗的統計量的p值經過計算小於0.05，即達顯著水準。

(三)變異數分析(ANOVA)

變異數分析（Analysis of Variance），簡稱(ANOVA)為統計學家（Fisher,R.A.）首創，最常被用來檢定兩個母群之變異數是否相等（即變異數同質性的檢定；F考驗）與檢定多組（大於兩組）母群平均數是否相等，若為兩組則採用t檢定。例如：在本研究中比較全部答對題數比例在不同學校上的差異或高低分組的差異時。

物 理 發 展 與 人 類 生 活

Microsoft Excel

1.