根據學生在氧化還原概念問卷之作答結果，歸納不同年級學生氧化還原概念之類 型與比例，此章節更一步整合學生在四個主概念之類型而推定氧化還原心智模式，並 且討論不同年級學生所持有的氧化還原心智模式之類型與比例。
依據不同年級學生氧化還原概念之類型與比例之分析，主概念一「概念本質」之 類型共有 11 種，主概念二「反應過程」之類型共有 15 種，主概念三「氧化力」之類 型共有 19 種，主概念四「反應次序」之類型共有 5 種，將各主概念下之類型排列組合 後總共有 15675 種組合情形，在分析所回收的 702 份有效問卷之後，共出現 225 種組 合情形（附錄二）。由於此 225 種組合情形有部分組合比例極低，因此無法明確代表各 年級學生氧化還原心智模式，因此本研究僅篩選部分組合進行討論，擇取的原則為該 心智模式之最高人數百分比必頇在 3%以上。經由以上原則所篩選出的心智模式共有 20 種(表 4-3-1)，加總此 20 種心智模式在六個年級的總比例，其中由於七年級學生心 智模式類型過度分散，所以此 20 種心智模式之總比例僅有 36.36％，其餘五個年級皆 在 50％以上，即表示除七年級以外的其餘五個年級至少都有超過半數以上的組合已於 以下討論中呈現，七年級其他未呈現之心智模式類型也將另外在後面進行討論。
此外為避免無法由編碼得知各個心智模式認知狀態組合的情形，因此在此將針對 20 個心智模式重新給予代碼並進行分類(表 4-3-2)，以便於往後概念發展章節之討論。
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表 4-3-1 不同年級學生氧化還原心智模式之百分比
主概念類型組合 代碼 七年級 八年級 九年級 高一 高二 大學 SG SG SG S SG 0 0 2.30 5.65 27.17 33.80 SS SS SS S SS 1.01 10.53 17.24 17.51 7.51 8.45
R D D I RDI 3.03 0 2.30 0 0 0 SS SS D I ODI1 3.03 4.21 5.75 2.82 0.58 0 SS SS oD I ODI2 1.01 2.11 3.45 0 0 0 SS SS OD I ODI3 0 3.16 1.15 0.56 0 0 SS D D I ODI4 3.03 0 0 0.56 0 0 SS o D I ODI5 7.07 3.16 2.30 1.13 0 0 OD D D I ODI6 3.03 0 0 0 0 0 OD OD D I ODI7 5.05 3.16 4.60 0 0 0 SS SS D S ODS 0 4.21 2.30 2.26 1.16 0 SS SS SS I OI1 0 6.32 8.05 5.08 0.58 1.41 SS SS o I OI2 2.02 4.21 3.45 0 0 0 SS o o I OI3 7.07 1.05 3.45 0 0.58 0 SS SS o S OS 1.01 5.26 2.30 3.39 1.73 1.41 SS SS e S OES1 0 3.16 1.15 1.13 1.73 0 SS SS Oe S OES2 0 0 0 3.39 1.16 0 SG SS SG S OES3 0 0 0 1.13 1.16 11.27 SG SS e S OES4 0 0 0 3.39 1.16 0 SG SG e S ES 0 0 1.15 7.91 12.14 0
總計 36.36 50.54 60.94 55.91 56.66 56.34
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理解氧化還原反應與氧的得失有關，但在主概念二「反應過程」則無法說明氧化還原 反應與氧的得失過程之正確關係，在主概念三「氧化力」則以物質容易發生分解或化 合與否判定氧化力的強弱，主概念四「反應次序」則是認為氧化還原反應是可以獨立 發生。OI3 類型與 ODI5 類型在主概念一、二與四大致相同，唯一不同的是 OI3 類型在 主概念三「氧化力」是以氧的概念解釋物質的氧化力強弱，但內容卻是錯誤的。
除了上述的兩種心智模式以外，七年級學生持有的心智模式類型比例較高的為 ODI7，所佔比例為 5.05%。ODI7 類型在主概念一「概念本質」與主概念二「反應過 程」皆是以分解或化合以及氧的得失作為解釋，在主概念四「反應次序」亦認為氧化 還原反應是可以獨立發生。由此可知，七年級學生多數以分解或化合以及氧的得失的 觀點解釋氧化還原反應，但是內容多為錯誤的，並且在「反應次序」的概念多認為氧 化還原反應可以單獨發生，因而可推知七年級學生雖可能知道氧化還原的本質，但卻 無法理解其中涉及過程屬性之概念，此外也顯示反應次序對七年級學生實屬較難習得 的部分。另外，由心智模式之整體類型總百分比可推知七年級學生心智模式多屬混合 模式，涉及電子的心智模式在七年級完全沒有出現，亦可推得七年級學生仍不具有電 子轉移之相關想法。
但是由於七年級學生心智模式之類型過於分散，導致多數類型比例均低於 3％，
因此仍有 64.64％之比例未能歸納在所篩選出的 20 種心智模式之中，而所篩選出之心 智模式類型比例也不高，這也顯示七年級學生對氧化還原的心智模式多為片段或零碎 的。
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表 4-3-3 七年級學生氧化還原心智模式之類型與百分比
代碼 主概念類型組合 百分比 整體類型 總百分比 SG SG SG SG S 0 科學模式 1.01
SS SS SS SS S 1.01
RDI R D D I 3.03 混合模式 25.25 ODI1 SS SS D I 3.03
ODI2 SS SS oD I 1.01 ODI3 SS SS OD I 0 ODI4 SS D D I 3.03 ODI5 SS o D I 7.07 ODI6 OD D D I 3.03 ODI7 OD OD D I 5.05 ODS SS SS D S 0
OI1 SS SS SS I 0 氧模式 10.10 OI2 SS SS o I 2.02
OI3 SS o o I 7.07 OS SS SS o S 1.01
OES1 SS SS e S 0 電子模式 0 OES2 SS SS Oe S 0
OES3 SG SS SG S 0 OES4 SG SS e S 0 ES SG SG e S 0 Un 其他 64.64
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圖 4-3-1 七年級學生氧化還原心智模式之類型與百分比
二、 八年級學生氧化還原心智模式之類型與比例
針對八年級學生氧化還原心智模式類型與百分比之分析結果，八年級學生出現組 合類型共有 53 種（附錄二），其中有 12 種在先前選取的 20 種心智模式之中（表 4-3-4）。 八年級學生氧化還原心智模式類型以 SS 之比例為最高，皆佔有 10.53％（圖 4-3-2），
這表示八年級學生已有 10.53％持有以氧的得失為解釋的狹義科學類型。另外比例次高 的類型為 OI1，比例佔有 6.32％，其與狹義科學類型之差別在於主概念四「反應次序」
正確與否，這表示即使是已經過狹義氧化還原定義教學的八年級學生，雖能以氧的得 失解釋氧化還原反應的過程，但是仍然無法完全理解氧化還原反應次序的機制。
八年級學生所持有的心智模式比例較高的仍有 OS、ODI1、ODS 與 OI2 類型，比 例皆 4%以上，此 4 個心智模式在主概念一和二都已經達到狹義科學觀點，但在主概 念三「氧化力」則皆為錯誤的，多以分解或化合以及涉及氧的錯誤觀點作為解釋，因 此可推知八年級學生雖能以狹義科學觀點理解氧化還原反應之概念本質與反應過 程，但對於物質的氧化力以及反應次序概念仍存在許多錯誤想法。另外，由心智模式 之整體類型總百分比可看出電子模式在八年級階段僅佔 3.16%，並且內容仍為錯誤
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圖 4-3-2 八年級學生氧化還原心智模式之類型與百分比
三、 九年級學生氧化還原心智模式之類型與比例
針對九年級學生氧化還原心智模式類型與百分比之分析結果，九年級學生出現組 合類型共有 46 種（附錄二），其中有 15 種在先前選取的 20 種心智模式之中（表 4-3-5）。 九年級學生氧化還原心智模式類型以 SS 之比例為最高，佔有 17.24％（圖 4-3-3），相 較於八年級學生有明顯增加的趨勢。另外比例次高的類型為 OI1，比例佔有 8.05％，
相對於八年級而言比例亦有微幅上升，九年級學生持有狹義科學心智模式雖然比八年 級學生比例較高，但在 OI1 類型之比例卻沒有降低，這表示九年級學生對於主概念四
「反應次序」仍無法完全建立。
另外在九年級學生所持有的心智模式比例較高的仍有 ODI1 與 ODI7 類型，比例 皆 4%以上，ODI1 類型在主概念一「概念本質」與主概念二「反應過程」皆是以狹義 科學觀點作為解釋，但在主概念三「氧化力」則是以分解或化合的觀點作為解釋，在 主概念四「反應次序」則認為氧化還原反應是可以獨立發生。ODI7 類型在主概念一「概 念本質」與主概念二「反應過程」皆是以分解或化合以及氧的得失作為解釋，在主概 念四「反應次序」亦認為氧化還原反應是可以獨立發生。這也就是說九年級學生即使
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已有 17.24％持有狹義科學心智模式，但仍有部分學生是以分解或化合以及涉及氧的錯 誤觀點作為氧化還原相關概念的解釋基礎。
表 4-3-5 九年級學生氧化還原心智模式之類型與百分比
代碼 主概念類型組合 百分比 整體類型 總百分比 SG SG SG SG S 2.30 科學模式 19.54
SS SS SS SS S 17.24
RDI R D D I 2.30 混合模式 21.85 ODI1 SS SS D I 5.75
ODI2 SS SS oD I 3.45 ODI3 SS SS OD I 1.15 ODI4 SS D D I 0 ODI5 SS o D I 2.30 ODI6 OD D D I 0 ODI7 OD OD D I 4.60
ODS SS SS D S 2.30
OI1 SS SS SS I 8.05 氧模式 17.25 OI2 SS SS o I 3.45
OI3 SS o o I 3.45 OS SS SS o S 2.30
OES1 SS SS e S 1.15 電子模式 2.30 OES2 SS SS Oe S 0
OES3 SG SS SG S 0 OES4 SG SS e S 0 ES SG SG e S 1.15 Un 其他 39.06
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圖 4-3-3 九年級學生氧化還原心智模式之類型與百分比
四、 高中一年級學生氧化還原心智模式之類型與比例
針對高一學生氧化還原心智模式類型與百分比之分析結果，高一學生出現組合類 型共有 69 種（附錄二），其中有 14 種在先前選取的 20 種心智模式之中（表 4-3-6）。
高一學生氧化還原心智模式類型其中以 SS 類型之比例為最高，佔有 17.51％（圖 4-3-4），此比例與九年級極為相近。但與九年級較為不同的是高一學生比例次高的類型 為 ES，比例佔有 7.91％，ES 類型在主概念一、二以及四皆是以廣義科學觀點作為解 釋，但是在主概念三「氧化力」雖然是以電子作為解釋基礎，但內容卻是錯誤的，高 一學生所持有的廣義科學心智模式 SG 類型所佔比例為 5.65%，其比例甚至比 ES 類型 較低。
另外在九年級學生所持有的心智模式比例較高的仍有 OI1、OS、OES2 與 OES4 類型，比例皆 3%以上。其中 OI1 類型所佔比例為 5.08%，此類型與狹義科學心智模式 的差異僅在於主概念四「反應次序」的正確與否，也就是說即使是高一學生仍有將近
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圖 4-3-4 高中一年級學生氧化還原心智模式之類型與百分比
五、 高中二年級學生氧化還原心智模式之類型與比例
針對高二學生氧化還原心智模式類型與百分比之分析結果，高二學生出現組合類 型共有 71 種（附錄二），其中有 12 種在先前選取的 20 種心智模式之中（表 4-3-7）。
高二學生氧化還原心智模式類型其中以 SG 類型之比例為最高，佔有 27.17％（圖 4-3-5），此比例相較於高一所佔比例 15.65％已有明顯增加。另外，高二學生比例次高 的類型為 ES，比例佔有 12.14％，狹義科學心智模式 SS 類型所佔比例為 7.51%，因此 可知已有超過總比例三分之一的高二學生已經持有科學心智模式，並且其中有 27.17
％之比例為廣義科學模式。
高二學生氧化還原心智模式主要類型與高一學生大致相同，除狹義與廣義科學心 智模式之外，其他類型以 ES 類型比例最高，由此可知對於高一與高二學生而言「氧化 力」概念仍屬較難建立之概念，另外，在整體類型中混合模式的總百分比也已經降至 1.74%，由此顯示高二學生持有的心智模式已經具備有相當程度的一致性。
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表 4-3-7 高中二年級學生氧化還原心智模式之類型與百分比
表 4-3-7 高中二年級學生氧化還原心智模式之類型與百分比