「動手做」活動促進觀眾對科技理解之研究

以節水科技為例

鄭宇鈞1、徐國勝2

1國立高雄師範大學工業科技教育學系碩士班 研究生

2國立高雄師範大學工業科技教育學系碩士班 研究生

摘要

本研究目的在探討民眾在參與動手作教學過程中,在活動過程對節水認知概念的建構及改變情形,研究內容包括:家庭日常生活中的用水習慣、對台灣地區水資源的認識、對省水器材相關問題的運用等,據以了解非制式教育活動與知識建構的關聯性,了瞭解參與民眾的認知改變情況,對知識概念的評量方式是透過訪談內容的概念分析作為評量的依據之一。並依據受訪者的科技發展層面、科技應用層面以及科技創新層面等具體行為,作為理解的具體表現行為,據以作為分析的標的。

關鍵字:概念、理解、動手作


壹、     緒論

人類追求便利與富足的生活同時,使用了大量的能源造成了地球二氧化碳的升高,間接的也帶來了全球氣候的變遷、異常的颶風、乾旱等現象,氣候型態的改變也對人類的生活產生了影響。「美國颶風重創了紐澳良」、「油價將從明日凌晨起再度調漲」諸如此類的新聞訊息不斷的在媒體中播報,因此節省能源成為了現今最重要的課題。

節能是現今最熱門的話題,也是全球性的問題,在能源教育的宣導推廣上的研究雖有許多相關的文獻,查閱國內近年來關於能源教育議題的相關文獻,多數的文獻均以政策、教學方法、數位教材發展等之論述發表居多,著重在「節能」教育的研究相當少,且多半偏重在學校教育,從學校教育中去分析學生對於節約能源的認知與概念,而以博物館等非制式教育場域推廣的生活節能活動之相關研究更是稀少。

其中,科學工藝博物館98年1月開始以「能源科技」為主題,辦理帶狀性的生活節能「動手做」的相關活動,活動中包含了綠色能源、節水、節電等三大類型,供參觀民眾在參與活動的同時可以操作體驗學習。本研究僅針對節水此項目之「動手做」活動進行前後測問卷調查,因在觀察數次活動執行後,發現「水」對觀眾而言是最具體,且不分年齡都容易接觸的,為了避免觀眾長時間受測因而產生不耐與反感,因而選擇節水主題進行較深入的探究,期望能夠了解觀眾在短短的數十分鐘內的參與體驗,是否真正對其中的科技意涵的成長?。

研究者期望透過活動前後問卷調查的方式探討在博物館的場域中所舉辦生活節能「動手做」活動如何促進民眾對於生活節能科技的認知與理解,也針對這類型的教育活動的實施流程進行探討,期盼作為未來辦理非制式教育型態的活動之參考。

貳、     研究目的

基於上述的研究動機,本研究以探討在民眾參與非制式教育場域的活動中,對於節約用水器材與相關概念知識的理解程度為何。本研究採取活動前後問卷調查研究方式,蒐集民眾在參與動手做活動期間的學習增長,本研究的研究目的為

一、      探討在非制式教育場域活動前,民眾對於節約用水相關概念知識的理解程度。

二、      探討在非制式教育場域活動後,民眾對於節約用水相關概念知識的理解程度。

根據研究目的,本研究擬探討之問題包括

一、      不同性別民眾在參與博物館「動手做」活動前後,對於節水科技理解有何差異?

二、      民眾在參與博物館「動手做」活動前後對節水科技理解的轉變之情形?

參、     文獻探討

一、     科技概念的意涵與學習

在台灣雖然降雨量豐沛,但因降雨集中在夏季以及雨量分配不均勻的原因,常常會造成用水量不足,要有效解決缺水問題方法除了尋找新的水源之外就是要節省不必要的浪費。政府自1994年以來,積極地推動省水器材、雨水貯蓄設施及提升工業用水回收率等節約用水措施,以減少民生、工業及農業各標的之用水量,同時加強推動中水及雨水等水再生利用相關工作,期望能經由「節流」以減緩新水源開發之壓力(甘其銓、萬孟瑋、余光昌、吳君豪,2006)。因此,如何正確的使用省水器材進行節約用水的工作更為重要。省水器材的開發內涵許多科學知識與科技的概念,而一般民眾只知其然,但鮮少知其所以然,也就是對科技的理解還是有些落差的,檢索國內的文獻也未曾針對這類議題進行研究。

在學習科學時,概念是在學習時一個相當重要的環節,同樣的,擁有概念基礎在學習科技上也變得相當的重要。概念的定義是學習的基本單位,人類透過共同建立的符號來作為概念的表徵,藉此互相溝通而形成知識。且概念是具有一項或多項特質相同的事件、物體、構想或人員的組群或類別,常以文字等符號表示。概念具有集合性和抽象性,需包含有名稱、可舉例、有歸因屬性及有歸因價值等要素。因此概念形成的歷程也可以說是學習的歷程。透過概念的學習與傳達,學習者才能夠獲得新知識,並且據以產生新概念。由此可見概念是人類學習過程中極重要的一環,擁有正確的概念可以讓學習更加得心應手。概念的學習是往往是學習者在錯誤發生之後,對所受的回饋加以理解,以形成正確的假設,最後再累積成概念。而在現代的科技教育較為傾向認知論在結果方面強調協助學生理解甚於牢記或精熟,方法方面著重激勵學生主動學習和有效思考(陳和寬,2005、李隆盛,1998)。

民眾在參與活動的過程當中,經過了親自的動手接觸與操作,使用經驗的累積,知識概念的增加與改變該如何去測量與探討,根據最新的布魯姆認知目標分類手冊修訂版中,將教育目標分類成知識向度和認知歷程向度兩部分(葉連祺、林淑萍,2004)。

BLOOM認知領域教育目標分類:西元2001年出刊修訂版(revised edition)。新版將教育目標的分類分成知識向度和認知歷程向度二部分前者在協助教師區分教什麼後者旨在促進學生保留和遷移所習得的知識。

   

根據最新的布魯姆認知目標分類手冊修訂版中,將教育目標分類成知識向度和認知歷程向度兩部分而其中知識向度可分成以下四類:事實知識、概念知識、程序知識、後設認知知識。

認知歷程向度可分為記憶、理解、應用、分析、綜合、評鑑以下六種分類,其中記憶和學習保留具密切關聯,而另五種則與學習遷移有關。這些分類觀點主要植基建構主義者學習的看法,而此向度目的在於提供描述學生在建構主義者學習理念下的認知活動範疇,以促進學生進行有意義的學習。

結合新版提出的二個向度,以之為軸,可形成一個二向度的分類表通常該表細格內能夠置入教學目標、教學活動、教學評量工作等項目,以呈現教學和評量的設計構思

2-1知識與認知歷程向度雙向細目表

知識向度

認知歷程向度

1.

記憶

2.

了解

3.

應用

4

分析

5.

評鑑

6.

創造

A.事實知識

 

 

 

 

 

 

B.概念知識

 

 

 

 

 

 

C.程序知識

 

 

 

 

 

 

D.後設認知知識

 

 

 

 

 

 


二、     動手作學習活動

    建構主義是現今國內外教育研究發展的重點之一,有許多的研究都發現建構主義的教學能夠促進學生對概念的學習與瞭解。范麗玉(1998)針對國中建構式教學策略之行動研究提及下列相關的發現:動手做使學生能經由思考而學習,而非機械式記憶或背頌;透過動手做的情境營造,學生不但能在輕鬆、無壓力的氣氛下學習,也能由真實情境引導學習,由做中學,對概念有更深的了解,同時也可以增加學生在學習上的動機與學習成效。

    動手做是一種方法,有別於傳統的實驗室教學,在器材取得部份是容易的,整體實驗是容易操作控制、容易隨意修正,採用簡單的器材使每位學生皆能實際體驗動手的樂趣並從中對科學本質上的認知有所影響。(周建和、李舒婷,2003;林建志,2008)

    美國學者杜威一向推崇做中學的概念,受到實驗主義與進步主義的影響,他提出兩個經驗學習原則:

1.   經驗必須是連續的:經驗不會是單一事件,而是學習者連結過去所學之經驗到現在的學習,並對未來的學習有影響。

2.   經驗必須是互動的:經驗的呈現通常都和他發生的情境有關,也就是經驗是與環境互動而產生的。

    而博物館非制式教育場域中所舉辦的「動手做」活動,其特性與成效及限制等相關研究可散見於國內外博物館教育界的文獻中。其強調動手做/互動式的學習方式、運用多重感覺器官、從遊戲中學習、以及提供人際互動的機會,使得學習不在是枯燥乏味的事情(于瑞珍, 2002 ),所謂的動手做,在(楊中信 ,2004)提到是參觀者與展品有著身體上的互動接觸,不論這些互動接觸的形式式簡單的按鍵或者使用鍵盤還是有其他更複雜的操作形式,一般在學校教學的過程中,教師教學的內容是以科學與科技知識概念為主,內容是經過簡化、精化的,常與生活脫節,使的學生接受的程度相當的低,透過博物館舉辦「動手做」活動,學生可經由「動手做」活動讓活動與科技的知識概念有效的串連起來。透過活動讓學生接受科技真正的實際操作過程培養出解決問題的能力以及操作過程的技能(曾瑞蓮,2008)。


肆、     研究方法與流程

    本研究以參加國立科學工藝博物館主辦,經濟部水利署協辦的推廣節約用水園遊會活動,主要是以參加園遊會的觀眾作為研究的對象,經由活動闖關的進行觀眾學習成效的分析。本研究主要是採用問卷調查研究的方式進行研究,透過實地參與活動從中進行觀察追蹤觀眾,同時利用活動前後問卷施測的方式來進行資料的蒐集,對於節水概念理解以及省水設備運作原理的認識程度與如何分辨省水器材與一般器材。從觀眾的回收問卷進行比較分析。

一、     研究對象

    本研究系針對參與園遊會的民眾為對象進行調查研究,採用立意抽樣的方式將研究對象分為親子、國中、成人三個組別,進行半結構式的訪談樣本蒐集。

二、     研究方式

    本研究採用活動前後問卷調查的方式,問卷調查法的目的為了取得參觀民眾對於參觀活動之實證資料,在經過統計方法,進一步驗證影響民眾參與活動學習成效因素與實徵資料之間各因素的關係。

(一)    問卷發展:經過文獻探討之後,擬定出針對參與博物館動手做活動的民眾在節水概念理解上的調查問卷,此研究問卷經過教授及研究團隊檢視此調查問卷的適切性,並委請四位專家針對問卷內容進行專家效度的審閱,針對問題內容、結構及用字之適當性提供修正的意見。針對專家的意見修正問卷。

(二)    問卷編制:本研究問卷的設計是根據Anderson等人於2001年在Bloom教育目標分類的知識向度和認知歷程向度作為分類的項目,來編制雙向細目表。認知歷程向度部份,根據Anderson等人所作的分類共分為:記憶、了解、應用、分析、評鑑、創造,因在此研究中,還針對參與活動之民眾進行抽樣的訪談,在認知歷程中的評鑑與創造,皆經由訪談過程中來呈現,故問卷內容只涵蓋了認知歷程當中的「記憶、了解、應用、分析」四項,經由知識向度以及認知歷程向度的相互比較與參考之下,更可以有效的掌握民眾在動手做活動認知歷程上得改變。

三、     研究限制

(一)本研究是觀察參與科學工藝博物館所舉辦生活節能動手做活動的民眾,主要針對節水的部分進行深入的研究,因此研究場域侷限在此博物館的會場內,以活動展示的節水器材如兩段式省水馬桶以及節水水龍頭作為單一的研究焦點,本研究所觀察到的行為均以在博物館內觀察到的民眾為限。

(二)在研究對象方面,因受到了生活節能動手做的活動時間以及活動場域的影響。研究對象只限於實際操作過節水展示器材的民眾,因此研究對象具有局限性。

(三)因此推廣節約用水園遊會的活動運用了摸彩的方式來增加民眾參與活動的意願,摸彩的方式卻也影響了民眾參與活動的意願,參與活動的民眾因為急著得到投遞摸彩券的資格,完全不聽取解說員的講解節水器材相關的概念與知識,直接的請解說員幫忙蓋資格章,方便他們快速的將摸彩券投遞進摸彩箱內。因此摸彩的方式雖然可以引發民眾參與活動的意願,但是學習的成效卻是有限的。

伍、     研究結果與分析

    在經過動手做活動過後,民眾對於節水相關知識的理解產生了變化,分析如下。

1.   節水相關知識

        本研究問卷經過兩次專家的修正,針對前測問卷結果,考量難度、鑑別度以及點二相關係數,適度的進行問卷的調整,從表 的分析中可以發現,Q06的難度小於0.36Q08的鑑別度小於0.25,但因此兩題點二相關係數達顯著,因此仍然予以保聊。

    5-1中所示為民眾參與動手做活動前與活動後,活動前民眾對於節水相關知識平均數為5.63分,標準差為1.75;活動過後,民眾對於節水相關知識平均數為7.66分,標準差為1.94,平均差異值為2.129,差異值考驗的t值為18.47,顯著性(p=00.01,達到了0.01的顯著水準,由上述表 節水知識t考驗表中可得知前後測在節水知識上,後測是優於前測的,且有達顯著的差異。

    問卷各題得前後測平均值列於表5-2 ,由表5-2 中可以看出後測各提平均答對率皆高於前測的答對率,且除了第4題以外皆達到顯著的水準,只有第四題顯著性0.6330.05為達到顯著的水準,本題陳述的內容是為「一般水龍頭安裝節水墊片,其省水的主要原因是?」;而第10題則為後測才增題,主要陳述的內容是「參加本次活動後,你會在家中安裝節水設施嗎?」,本題的選擇願意安裝的平均值高達0.92,顯示參與動手做活動的民眾經由活動過後都能夠了解節水水龍頭以其兩段式馬桶的省水量對於節約用水來說有很大的幫助,因此願意在家中安裝省水器具,為節約用水盡一份心力。
5- 1前後測節水知識t考驗

變項名稱

平均數

個數

標準差

t

問卷前測加總

5.63

263

1.75

-18.47***

問卷後測加總

7.66

263

1.94

***  p<0.001

5- 2前後測節水知識答對率及差異

題號

前測答對率

後測答對率

平均數差異

顯著性

t

Q01

.55

.75

.20

.000

6.70

Q02

.52

.78

.26

.000

8.00

Q03

.75

.81

.07

.004

2.89

Q04

.71

.73

.02

.633

.48

Q05

.53

.66

.13

.000

3.66

Q06

.35

.55

.20

000

6.40

Q07

.56

.76

.20

000

6.50

Q08

.94

.97

.03

.045

2.01

Q09

.73

.83

.10

.000

4.26

Q10

 

.92

 

 

 

        從表5-3中可以發現,在事實知識、概念知識以及程序知識上,成對樣本檢定之t值分別為-6.882-9.564-4.261,均達到了.05的顯著水準,由此可見,在活動前後,民眾對於節水的知識有顯著的不同,民眾經由動手做活動的學習後,對於與節水有關的事實知識、概念知識以及程序知識顯著的優於在活動前的認識。
5- 3前後測知識向度分向量表

向度

 

平均數

個數

標準差

T

事實知識

前測

2.24

263

0.76

-6.882***

後測

2.54

263

0.675

概念知識

前測

2.67

263

1.223

-9.564***

後測

3.47

263

1.339

程序知識

前測

0.73

263

0.447

-4.261***

後測

0.83

263

0.374

***p<0.001

2.   性別差異

    本研究根據參與動手做活動民眾的性別進行t考驗,以分析出男性民眾與女性民眾在節水知識上是否有差異。

    由表5-4中可看到,前測總分與後測總分,平均數皆是男生高於女生,前後測p0.5570.720>0.05未達到顯著差異。

5-4男女生平均答對題數、標準差及t

 

性別

個數

平均數

標準差

平均數的差異

差異值標準誤

T

P

前測總分

男生

104

5.71

1.617

0.127

0.215

0.588

0.557

女生

159

5.58

1.839

後測總分

男生

104

7.82

1.826

0.088

0.245

0.366

0.720

女生

159

7.73

2.012

    5-5中為男性民眾參與動手做活動前後的平均數、有效觀察個數、標準差與平均標準誤;活動前男性民眾的節水知識平均數為5.71、標準差為1.617;活動後平均數為7.82、標準差為1.826,相關係數為0.370,前後測差異值考驗的平均差異值為-2.106,差異值考驗的t值=-11.067p=0.00<0.05,達到0.05的顯著水準,可見男性民眾前測與後測有顯著的不同,經過動手做活動過後對節水知識的認知顯著的優於活動前。

5- 5 男性民眾活動前後節水知識分析表

變項名稱

平均數

個數

標準差

相關係數

平均數差異

t

前測總分

5.71

104

1.617

0.370

-2.106

-11.067***

後測總分

7.82

104

1.826

        ***p<0.001

    5-6中為女性民眾參與動手做活動前後的平均數、有效觀察個數、標準差與平均標準誤;活動前女性民眾的節水知識平均數為5.58、標準差為1.839;活動後平均數為7.73、標準差為2.012,相關係數為0.553,前後測差異值考驗的平均差異值為-2.145,差異值考驗的t值=-14.798p=0.00<0.05,達到0.05的顯著水準,可見女性民眾前測與後測有顯著的不同,經過動手做活動過後對節水知識的認知顯著的優於活動前。

5- 6女性民眾活動前後節水知識分析表

變項名稱

平均數

個數

標準差

相關係數

平均數差異

t

前測總分

5.58

159

1.839

0.553

-2.145

-14.798***

後測總分

7.73

159

2.012

        ***p<0.001

    以知識向度做t考驗,從表5-7中顯示,男性民眾與女性民眾之間的表現,除了在前測事實知識達顯著差異,顯示出男性民眾於活動前的節水知識高於女性的民眾,但是在經過動手做活動過後,男性民眾與女性民眾對於節水的事實知識的表現並無顯著的差異。而在概念知識、程序知識、以及後設認知知識上,男女性民眾的表現則沒有明顯的差異。

5- 7男女生知識向度分向量表

向度

 

性別

平均數

標準差

平均數的差異

差異值標準誤

T

事實知識

前測

男生

2.38

.713

0.230

0.095

2.425**

女生

2.14

.778

後測

男生

2.63

.626

0.147

0.083

1.775

女生

2.48

.701

概念知識

前測

男生

2.57

1.086

-0.175

0.148

-1.178

女生

2.74

1.303

後測

男生

3.44

1.237

-0.048

0.169

-0.285

女生

3.49

1.405

程序知識

前測

男生

.77

.423

0.071

0.055

1.286

女生

.70

.461

後測

男生

.85

.363

0.022

0.047

0.471

女生

.82

.382

後設認知

後測

男生

.90

.296

0.342

-0.033

-0.954

女生

.94

.244

        **p<0.01

    以知識向度作成對樣本t考驗,從表5-8顯示,除了程序知識向度P值=0.0730.05 ,未達到顯著差異之外,在事實知識、概念知識兩項度皆達到了顯著的差異,表示經過了生活節能動手做活動過後,男性民眾對有關節水的事實知識以及概念知識顯著的優於活動前。

5- 8 男性民眾知識向度分向量表

知識向度

 

平均數

標準差

平均數的差異

差異值標準誤

T

事實知識

前測

2.38

0.713

-0.25

0.069

-3.606***

後測

2.63

0.626

概念知識

前測

2.57

1.086

-0.875

0.133

-6.581***

後測

3.44

1.237

程序知識

前測

0.77

0.423

-0.77

0.043

-1.808

後測

0.85

0.363

        ***p<0.001

    以知識向度作成對樣本t考驗,從表4-19顯示,參與生活節能動手做活動之女性民眾,在活動前後針對知識向度所進行的施測,皆達到顯著的差異(P=00.05),表示活動後,女性民眾對於有關節水的事實知識、概念知識、以及程序知識顯著優於活動前。

5- 9女性民眾知識向度分向量表

知識向度

 

平均數

標準差

平均數的差異

差異值標準誤

T

事實知識

前測

2.14

0.778

-0.333

0.056

-5.932***

後測

2.48

0.701

概念知識

前測

2.74

1.303

-0.748

0.107

-6.967***

後測

3.49

1.405

程序知識

前測

0.70

0.461

-0.126

0.031

-4.114***

後測

0.82

0.382

***p<0.001


陸、     結論

1.   活動後,民眾在節水科技概念理解上得表現明顯增加

    在活動前後民眾在節水科技概念理解上得改變,在活動後對於節水相關的概念知識的理解明顯的增加。在經過動手做活動過後,民眾有關節水的事實、概念以及程序知識都有顯著性的成長。

2.   活動後,男女性民眾對節水科技概念的理解表現皆是正向的

    在活動前後男女性民眾在節水知識上皆沒有明顯的差異,但分別針對男性與女性進行比較中發現,男性民眾與女性民眾在活動過後對於節水的知識都有明顯的成長,因此可以看出此動手做活動不管是對男性或者是女性在節水知識上皆呈現正向的成長。

柒、     參考文獻

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