本研究旨在編製以土石流為主題的線上「領域特定知識測驗」（Domain-Specific Knowledge Test, DSKT）、「推理能力測驗」（Reasoning Skills Test, RST）及「態度測驗」（Attitudes Test, AT），藉由此三項測驗及由半結構式晤談編碼轉換的後設認知量化資料和質性資料，探討學生在「以問題解決為基礎之土石流CAI電腦輔助教學軟體」(董家莒、張俊彥，1999)課程後之學習成效。
研究設計採準實驗研究法，以彰化縣某國立高中一年級地球科學之學生為研究對象(n=36)。學生在接受「DSKT」、「RST」、「AT」線上測驗前測後，研究者選取班上一半人數(n=20)且男女各半進行前晤談，之後才進行「以問題解決為基礎之土石流CAI電腦輔助教學軟體」課程，課程結束後隔週再次進行「DSKT」、「RST」、「AT」線上測驗後測，在後測後同樣選取之前晤談的學生進行課程後晤談。在蒐集研究資料後，以敘述性統計(descriptive statistics)、皮爾遜積差相關(Pearson product-moment correlation)、相依樣本t考驗(paired samples t-test)、單因子變異數分析(one-way analysis of variance, ANOVA)等統計方法，描述「量」方面的研究結果，並輔以「質」的資料，作出適切的討論。研究結果顯示：
1.DSKT、RST、AT前測皆與總分成中至高度顯著相關，但彼此之間相關性為低度且未達顯著。意謂DSK、RS、AT可能分別代表問題解決不同的三個分量，且與先前的研究符合，因此未來在地球科學上的問題解決能力，應該可以藉由學生在DSK、RS、AT的線上測驗表現來代表。
2.經歷過CAI土石流電腦輔助課程的全部學生，在領域特定知識有顯著的提升，且達到大的效果量，而全體學生的推理能力與態度沒有達到統計上的顯著進步或退步。女生比男生容易藉由此課程及該授課方式提升推理能力，並達到中至大的實際顯著程度。但無論在DSKT、RST、AT線上測驗的前測、後測及後設認知或第一次段考成績上，沒有存在顯著的男女間差異。
3.前測中，DSKT與RST相關性很小且未達到顯著，但在後測表現上達顯著的中至高度正相關，代表在課程後在領域特定知識上表現較好的學生，在推理能力的問題上也能獲得較好的表現，意即提升領域特定知識的同時，推理能力後測的表現亦同時提升。
4.RST成效（後測與前測差值）與後測之DSKT、RST、AT三分項測驗皆呈中至高度的顯著相關，代表在DSK、RS、AT後測表現較好的學生在推理能力上也有較好的學習成效。
5.本研究使用晤談法，以學生對整個學習過程(包含前後測及課程)之反思作為分析後設認知表現的依據，分析晤談內容後發現，「指標N1正向且具體回饋的次數」越多，則在「指標N2 無概念或態度取向的非具體回答回饋次數」及「指標N2 無法說明或負面回饋次數」越少，此結果代表高後設認知能力者，較不會回答負面或無概念及態度取向的回答，而後設認知表現較差者（即無法說明或負面回饋次數多），在無概念及態度取向回答的次數也較多，其間有顯著正相關的關係存在。
6.後設認知指標表現愈佳的學生在RST無論是前測或後測愈能有好的表現，其間相關達顯著高度正相關，相對的，後設認知指標表現愈差者在RST前測、後測表現上也表現愈差，且RST成效（後測與前測差值）也愈低，達中至高度的顯著相關。除了在後設認知指標表現差者的DSKT後測也較差外，後設認知與DSKT前測、AT前後測、第一次段考成績則皆無達到統計上的顯著相關，因此發現「後設認知」與問題解決能力三項度中的「推理能力」較為相關。
7.本研究尚藉由晤談所得之質性資料對線上測驗給予設計的建議，及整理出學生在土石流課程後仍易混淆的概念供教師參考。

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