一、 不同年級學生氧化還原「概念本質」之類型與比例
主概念一「概念本質」之類型共有 11 種，分別為「狹義科學」、「廣義科學」、「化 合」、「正逆」、「化合＋正逆」、「氧＋化合」、「氧＋正逆」、「氧＋錯誤」、「電子＋化合」、
「電子＋正逆」與「不一致」。針對主概念一「概念本質」之類型與比例之分析結果（表 4-2-1），七年級學生氧化還原「概念本質」之類型以「狹義科學」之比例 46.46％為最 高，其次為「氧＋化合」類型，比例為 29.29％，此外也有 10.10%的七年級學生已經 持有「廣義科學」類型，亦即七年級學生有半數以上在主概念一「概念本質」已經具 有正確的科學觀點，其中大部分學生認為氧化還原反應涉及氧的參與，另外也有將近 三分一的學生認為氧化還原反應除了涉及氧的參與以外，同時也認為化合或分解反應 就是氧化還原反應。八年級與九年級學生「概念本質」之類型與七年級學生極為相近，
比例最高的類型皆為「狹義科學」類型，比例分別為 72.63%與 63.22%，次高之類型也 皆為「氧＋化合」類型，比例分別為 12.63%與 17.24%，其中可發現學生在八年級之後
「狹義科學」類型之比例有大幅增加之趨勢，而「氧＋化合」類型也有明顯減少之傾 向。
高一學生氧化還原「概念本質」之類型仍以「狹義科學」之比例 50.85％為最高，
其次為「廣義科學」類型，比例也高達 42.37％，亦即高一學生已有 92%的學生在主概 念一「概念本質」已經具有正確的科學觀點，並且「狹義科學」與「廣義科學」類型 比例差距不大。高二與大學學生皆以「廣義科學」 類型比例最高，比例分別為 75.72%
與 83.10%，次高之類型也皆為「狹義科學」類型，比例分別為 17.92%與 14.08%，其 餘類型之比例皆低於 3%，尤其大學學生已有 97%的學生具有正確的科學觀點，並且除 了「氧＋化合」類型與不一致類型以外，其餘類型都已不存在。
由以上分析可知，不同年級學生氧化還原「概念本質」之類型除科學類型以外，
以「氧＋化合」類型最為常見，但在八年級之後有明顯下降之趨勢，另外在科學類型
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應，得到氧是還原反應，另有也有 16.16%的學生可能因情境不同而對於氧的得失過程 出現解釋矛盾的情形。
八年級與九年級學生「反應過程」之類型與比例都極為相近，比例最高的類型皆 為「狹義科學」類型，比例分別為 56.84%與 58.62%，八年級次高之類型為「錯氧」類 型，比例為 17.89%，九年級次高之類型為「氧＋化合」類型，比例為 16.10%。由此可 知在八年級之後，學生持有「狹義科學」類型的比例大幅提升，並且此兩個年級都已 經有超過半數的學生在反應過程概念已經具有狹義科學觀點，另外「錯氧」與「化合」
類型的比例也都有下降的趨勢。
高一學生比例最高的類型為「狹義科學」類型，比例為 57.63%，其次為「廣義科 學」類型，比例為 21.47%，由此可知高一學生整體已有將近 80%持有科學觀點，此外 除了「氧＋化合」比例為類型 5.65％，其餘類型之比例都低於 5%。高二與大學學生皆 以「廣義科學」 類型比例最高，比例分別為 52.60%與 67.61%，次高之類型也皆為「狹 義科學」類型，比例分別為 29.48%與 25.35%，亦即在高二之後學生在「反應過程」概 念已經超過 92%持有科學觀點。另外根據各類型之認知狀態組合與百分比，可知高二 至大學階段在「廣義科學」 類型中，單純以正確電子得失解釋的比例維持在 18%至 20%，但以正確氧的得失與電子得失的觀點同時解釋氧化還原反應的比例卻有增加趨 勢，因此可推測大學學生較高二學生能以狹義與廣義科學觀點共同解釋氧化還原反應 的動態歷程。
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子 混 合
2-3-2、2-4-2 0 0 0 0 1.16 0
不一致 NA --- 5.05 4.21 1.15 3.39 4.05 0
三、 不同年級學生氧化還原「氧化力」之類型與比例
主概念三「氧化力」之類型共有 19 種，分別為「狹義科學」、「廣義科學」、「化 合」、「正逆」、「化合＋正逆」、「錯氧」、「錯氧＋化合」、「錯氧＋正逆」、「錯電子」、「錯 電子＋化合」、「錯電子＋正逆」、「錯氧＋錯電子」、「氧＋化合」、「氧＋正逆」、「氧＋
錯電子」、「電子＋化合」、「電子＋正逆」、「電子＋錯氧」與「不一致」。針對主概念三
「氧化力」之類型與比例之分析結果（表 4-2-5），七年級學生氧化還原「氧化力」之 類型以「化合」之比例 45.45％為最高，其次為「錯氧」類型，比例為 16.16％，此外 也有 16.16%的七年級學生對於「氧化力」概念產生不一致，也就是七年級學生有將近 二分之一雖然認為氧化力的強弱決定於反應是否容易發生化合或分解，另外也有部分 學生認為氧化力的強弱與氧有關，但是無法正確說明氧化力與氧的關係。由「氧化力」
各類型之認知狀態組合與百分比（表 4-2-6），可發現七年級學生在「化合」類型中，
有 18.18％的學生認為一物質愈容易化合成其他物質，氧化力愈強，另有也有 19.19%
的學生認為一物質愈容易分解成其他物質，氧化力愈強，兩者比例差距不大。
八年級學生以「化合」類型所佔比例 31.57%為最高，比例次高的類型則為「狹義 科學」類型，比例為 22.11%，相對於七年級有明顯增加的趨勢，另外八年級學生仍有 14.74%持有「錯氧」類型，此比例與七年級相近。九年級學生則以「狹義科學」類型 的比例 33.33%為最高，但是 32.18%之學生持有「化合」類型，另有 9.20%之學生持有
「錯氧」類型，與八年級比例相當接近，亦即表示在「氧化力」概念中，七年級至九 年級學生較容易產生的錯誤概念是認為氧化力的強弱與反應是否容易化合或分解。
高一學生以「狹義科學」類型所佔比例 29.38%為最高，比例次高的類型則為「錯
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電子」類型，比例為 22.02%，而「廣義科學」 類型則佔有 11.30%。由此可發現，高 一學生與九年級學生雖然都是以「狹義科學」類型所佔比例所佔比例最高，但是其他 較高比例之類型已由「化合」與「錯氧」類型轉變為「錯電子」類型，也就是說高一 學生已經具有電子轉移的概念，但是對於物質的氧化力卻無法明確說明電子轉移的情 形。高二與大學階段學生皆以「廣義科學」 類型所佔比例為最高，比例分別為 34.68%
與 54.93%。比例次高的類型亦皆為「錯電子」類型，比例分別為 24.28％與 14.08%，
而「狹義科學」類型所佔比例則為 12.14%與 11.27%。在高二階段，「廣義科學」 類型 有大幅提升，但持有科學類型的學生仍未超過半數，另外高一至大學學生「錯電子」
類型比例皆偏高，由「氧化力」各類型之認知狀態組合與百分比也可知，高一至大學 學生在「錯電子」類型大多認為搶奪電子能力愈弱的物質，氧化力愈強，甚至到大學 階段仍有極高比例學生持有此想法，由此可知學生對於氧化還原反應中的「氧化力」
概念具有許多錯誤概念，「氧化力」概念亦為氧化還原反應概念學習中較困難學習的部 分。
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正確的「同時發生」類型。由「反應過程」各類型之認知狀態組合與百分比（表 4-2-8），
可發現七年級學生在「獨立發生」類型中，有 28.28％的學生認為氧化還原反應可單獨 發生，另有也有 22.22%的學生認為氧化還原反應會接續發生且有一定次序，10.10%的 學生認為氧化還原反應會接續發生，但沒有一定次序。八年級與九年級學生亦以「獨 立發生」類型之比例為最高，比例分別為 48.42％與 56.40%，其次為「同時發生」類 型，比例分別為 44.21％與 39.08%，在八年級之後「同時發生」類型之比例有上升趨 勢，「獨立發生」類型也有下降趨勢。
高一、高二及大學階段學生皆是以「同時發生」類型之比例最高，皆已達到 70%
以上，「反應次序」概念的科學觀點在高一階段有明顯的增進。另外，這三個年級比例 次高的皆為「獨立發生」類型，根據各類型之認知狀態組合與百分比可知，「獨立發生」
類型以認為氧化還原反應可單獨發生的比例最高，甚至到大學階段仍存在有 5%以上的 比例。
表 4-2-7 不同年級學生氧化還原「反應次序」之類型與百分比
類型 代碼 七年級 八年級 九年級 高一 高二 大學
同時發生 S 10.10 44.21 39.08 70.06 83.24 78.87 獨立發生 I 74.74 48.42 56.40 20.91 10.99 9.86 名詞誤解 N 0 1.05 1.15 3.39 2.31 5.63 混合 C 16.16 6.32 3.45 3.95 2.90 4.23 不一致 Un 0 0 0 1.69 0.58 1.41
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表 4-2-8 不同年級學生氧化還原「反應次序」各類型之認知狀態組合與百分比
類型 代碼 概念編碼 七年級 八年級 九年級 高一 高二 大學
同時發生 S 4-3-1 10.10 44.21 39.08 70.06 83.24 78.87 獨立發生 I 4-2-1 28.28 21.05 25.29 14.69 6.36 5.63
4-2-2 22.22 15.79 11.49 3.95 0.58 0 4-2-3 10.10 7.37 11.49 1.71 3.47 4.23 4-2-1、4-2-2 3.03 1.05 3.49 0.56 0 0 4-2-1、4-2-3 3.03 2.11 3.49 0 0 0 4-2-2、4-2-3 8.08 1.05 1.15 0 0.58 0 名詞誤解 N 4-1-1 0 1.05 1.15 3.39 2.31 5.63
混合 C 4-1-1、4-3-1 0 0 0 0 0.58 0 4-2-1、4-3-1 5.05 1.05 2.30 3.95 1.16 1.41 4-2-2、4-3-1 4.04 2.11 0 0 1.16 2.82 4-2-3、4-3-1 7.07 3.16 1.15 0 0 0 不一致 NA --- 0 0 0 1.69 0.58 1.41
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五、 小結
根據以上對於不同年級學生氧化還原概念之類型與比例之分析結果，可歸納出主 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，由於有 三個主概念之類型都超過 10 種，類型過於繁多，並且部分類型的比例相對偏低，因此 以下將篩選出各主概念下有任一年級比例超過 10％之類型視為該主概念之重要類型，
並於以下進一步討論。
主概念一「概念本質」之重要類型包含 3 種，分別為「狹義科學」、「廣義科學」、
與「氧＋化合」（表 4-2-9）。「狹義科學」在七年級到八年級比例有大幅上升之情形，
因此可推知「狹義科學」類型主要在八年級階段建立，而「廣義科學」則主要是在高 一階段建立。三種類型之中除「氧＋化合」之外，其餘兩類型皆為科學觀點，由此也 可推測主概念一「概念本質」為氧化還原反應的四個主概念中較為容易建立之概念。
主概念二「反應過程」之重要類型包含 4 種，分別為「狹義科學」、「廣義科學」、
「錯氧」與「氧＋化合」（表 4-2-10）。「狹義科學」在七年級到八年級比例有激增之情 形，並且比例超過總人數一半以上，因此可推知「狹義科學」類型主要在八年級階段 建立，而「廣義科學」則主要是在高一至高二階段建立。而「錯氧」類型則在「狹義 科學」類型建立後大幅降低，「氧＋化合」相對於其他類型而言，增減幅度相對較小，
因此可推測「氧＋化合」類型在反應過程之概念中為應為較為零散之概念。
主概念三「氧化力」之重要類型包含 5 種，分別為「狹義科學」、「廣義科學」、「化 合」、「錯氧」與「錯電子」（表 4-2-11）。由整體比例可推知「狹義科學」類型主要在 八年級階段建立，「廣義科學」則主要是在高二階段建立。而「錯電子」類型則在高一