在第一節和第二節的分析結果中，從學生的概念層次分析答題表現和教學成 效。在本節中研究者希望透過更具系統性的方式分析學生的答題表現，根據學生 的心智模式找出他們連結概念的方式。許多研究利用質性訪談探討學生的心智模 式(Chi, de Leeuw, Chiu, & LaVancher, 1994; Vosniadou & Brewer, 1992; Vosniadou
& Brewer, 1994)，但是研究設計卻受到質疑(diSessa, 2008)。鍾曉蘭(2007)、張志 康、林靜雯和邱美虹(2009)等人則利用量化問卷，分析學生的心智模式。透過量 化問卷對大量研究對象施測，希望能探討更多學生的心智模式。
本節探討心智模式的方式分成兩個部份，首先分析學生在問卷中不同命題陳 述的答題中以何種心智模式回答，與心智模式演變情形。第二個部份分析學生在 整份問卷中，學生持有的人體體溫恆定性心智模式為何與其演變情形。
一、學生的心智模式在不同命題陳述分布情形
二階層診斷問卷根據九個命題陳述設計試題，每個命題陳述內容為人體體溫 恆定性不同現象，涵蓋三道試題，如表 3-3-3。答題選項與心智模式對應，如同 表 3-5-1。學生在每一個命題陳述相關的三題中，若有兩題的作答對應到同一心 智模式，則此心智模式為該學生解釋此現象時持有的主要心智模式。以下分析學 生對人體體溫恆定性每一個命題陳述解釋時，在三次測驗中持有的心智模式分布 情形，以及其轉變的情形。
與人體產熱方式相關的題目中包括三種情境，分別是氣候寒冷、氣候炎熱和 氣候溫暖，兩組學生的心智模式分布情形如圖 4-3-1。在不同氣候的問題情境中，
學生必頇說明人體的體溫是否會受到氣溫的影響而產生體熱。學生覺得體溫不會 受到氣溫影響，人體也不會產生反應產生體熱，屬於不調節模式。前測有 1.96%，
後測有 3.64%，延宕測驗有 3.57%。若學生認為此時體溫主要受氣溫影響，而人
66
67
持運動模式。有 6.82%前測為外因模式，教學後轉成運動模式，延宕測驗中仍然 維持運動模式。有 13.64%從外因模式轉成科學模式，只有 6.82%在延宕測驗仍 然維持科學模式。有 11.36%前測為科學模式，後測變為運動模式，延宕測驗中 維持運動模式。在教學前、後和延宕測驗中，都維持運動模式的人數有 6.82%。
表 4-3-1 人體產熱方式的心智模式演變途徑
5%以下變動不顯示
與人體散熱方式相關的題目中包括三種情境，分別是氣候寒冷、氣候炎熱和 氣候溫暖，兩組學生的心智模式分布情形如圖 4-3-2。在不同氣候的問題情境中，
學生必頇說明人體的體溫是否會受到氣溫的影響而散失體熱。學生覺得體溫不會 受到氣溫影響，人體也不會產生反應散失體熱，為不調節模式。前測有 3.92%，
後測有 3.64%，延宕測驗有 7.14%。若學生認為此時體溫主要受氣溫影響，而人 體不會產生反應散失體熱，則為外因模式。前測有 29.41%持有外因模式，後測 有 18.18%，延宕測驗減少至 8.93%。若學生認為人體會透過身體減小動作幅度 或休息來散失體熱，但只有氣候溫暖或炎熱時才會散失體熱，則為運動模式。前 測有 27.45%持有運動模式，後測有 20.00%，延宕測驗有 28.57%。若學生認為人 體會透過不同的反應來散失體熱，且不論氣候為何皆會產生，則為科學模式。前
前測→後測→延宕(%) 主要心智模式 外因(41.18)→運動(41.82)→運動(46.43)
演變途徑類型
外因→運動→運動(6.82) 外因→科學→運動(6.82) 外因→科學→科學(6.82) 科學→運動→運動(11.36)
未改變類型 運動(6.82)
68
測有 13.73%持有科學模式，後測有 38.13%，延宕測驗有 30.36%。前測時持有外 因模式的人數比例最高，經過教學後，在後測和延宕測驗都是以持有科學模式人
69
表 4-3-2 人體散熱方式的心智模式演變途徑
5%以下變動不顯示
與人體體熱來源相關的題目中包括三種情境，分別是氣候寒冷、氣候炎熱和 氣候溫暖，學生的心智模式分布情形如圖 4-3-3。學生必頇說明在三種不同的氣 候裡，人體的體溫來源為何。持有不調節模式的學生會認為，體溫不會改變，因 此不需要產生體熱。前測沒有人為不調節模式，後測有 1.82%，延宕測驗有 10.71%。
持有外因模式的學生則認為，體溫來源是源自吃熱食或氣溫。前測有 15.69%持 有外因模式，後測有 9.09%，延宕測驗則為 12.50%。持有運動模式的學生會認 為心臟搏動是體溫的來源，有些人同時也認為其他器官組織的運作也是來源之一。
前測有 13.73%持有運動模式，後測有 25.45%，延宕測驗有 23.21%。當學生解釋 體溫的來源時，能提及呼吸作用，並認為全身所有細胞都能產生體熱才為科學模 式。前測有 9.80%持有科學模式，後測有 36.36%，延宕測驗有 30.36%。在前測 以混合模式的人數最高，人數比例有 60.78%。在後測和延宕測驗中變成科學模 式人數最多，混合模式人數第二多。
表 4-3-3 呈現學生在前測、後測和延宕測驗中，關於人體體熱來源的心智模 式轉變情形。前測的主要心智模式為混合模式，後測和延宕測驗都是科學模式。
演變途徑有超過 5%的只有一種，前測和後測為科學模式，延宕測驗中變成運動 模式，共有 6.82%。有 11.36%學生在三次測驗中都維持混合模式沒有改變。
前測→後測→延宕(%) 主要心智模式 外因(29.41)→科學(38.18)→科學(30.36)
演變途徑類型 混合→科學→科學(6.82)
未改變類型 科學(6.82)
70 主要心智模式 混合(60.78)→科學(36.36)→科學(30.36)
演變途徑類型 科學→科學→運動(6.82)
未改變類型 混合(11.36)
71
72
科學模式沒有改變。
表 4-3-4 食慾與體溫關係的心智模式演變途徑
5%以下變動不顯示
血液循環系統與體溫關係相關的題目中包括三種情境，分別是氣候寒冷、氣 候炎熱和氣候溫暖，兩組學生的心智模式分布情形如圖 4-3-5。學生必頇說明在 三種不同的氣候裡，血液循環系統的行為是否會發生改變而影響體溫。持有不調 節模式的學生認為，血液循環系統行為的變化與體溫無關，因為體溫在任何環境 氣溫都不會改變。前測有 1.96%為不調節模式，後測有 9.09%，延宕測驗有 7.14%。
持有外因模式的學生認為血液循環系統的變化是因為環境氣溫所產生的反應，但 不會影響體溫。前測有 17.65%持有外因模式，後測沒有人，延宕測驗則有 5.36%。
持有運動模式的學生認為血液的流動可以產生熱能，因此透過控制血流可以調節 體溫。前測有 21.57%持有運動模式，後測有 41.82%，延宕測驗有 39.29%。如果 學生知道血液流到皮膚表面可以幫助散熱，因此透過控制血流可以調節體溫，則 為科學模式。前測有 11.76%持有科學模式，後測有 25.45%，延宕測驗有 16.07%。
前測以混合模式的人數最多，其次是運動模式。後測和延宕測驗中，都是運動模 式人數最多。後測時科學模式第二多，延宕時則為混合模式。
前測→後測→延宕(%) 主要心智模式 外因(35.29)→科學(52.73)→科學(35.71)
演變途徑類型
外因→科學→運動(9.09) 運動→科學→科學(6.82) 混合→科學→科學(6.82)
未改變類型 科學(9.09)
73 主要心智模式 混合(47.06)→運動(41.82)→運動(39.29)
演變途徑類型
運動→運動→混合(6.82) 混合→運動→運動(9.09)
未改變類型 —
74
排汗與體溫關係相關的題目中包括三種情境，分別是氣候寒冷、氣候炎熱和 氣候溫暖，兩組學生的心智模式分布情形如圖 4-3-6。學生必頇說明在三種不同 的氣候裡，排出的汗液與體溫的關係。持有不調節模式的學生認為，人體體溫不 會改變，排汗或不排汗只是正常的反應。前測有 1.96%為不調節模式，後測有 1.82%，延宕測驗有 3.57%。持有外因模式的學生認為天氣炎熱時會排汗，天氣 寒冷時不會。但是排汗是身體的自然反應，與體溫調節無關。前測有 9.80%持有
75
表 4-3-6 呈現學生在前測、後測和延宕測驗中，排汗與體溫關係的心智模式 轉變情形。學生在三次測驗中，主要心智模式皆為混合模式。心智模式演變途徑 只有一種，前測為混合模式，後測和延宕測驗皆為科學模式，有 9.09%，有 54.55%
三次測驗都是混合模式。
運動與體溫關係相關的題目中包括兩種情境，分別是運動和寒冷時進行運動，
兩組學生的心智模式分布情形如圖 4-3-7。學生必頇說明人體運動時，以及在寒 冷天氣進行運動時，運動與體溫的關係。持有不調節模式的學生認為，運動時人 體體溫不會發生改變，即使在寒冷的天氣下運動也不會。前測和後測都沒有人是 不調節模式，延宕測驗有 3.57%。持有外因模式的學生認為運動並不會改變體溫，
而是受到氣溫的影響。前測有 15.69%持有外因模式，後測有 7.27%，延宕測驗 則有 1.79%。持有運動模式的學生認為身體運動時，人體器官組織的運作會產生 熱。前測有 54.90%為運動模式，後測有 25.45%，延宕測驗有 42.86%。若學生知 道運動時細胞呼吸作用會更加旺盛，產生更多的體熱使體溫上升，則為科學模式。
前測沒有人持有科學模式，後測有 38.18%，延宕測驗有 17.86%。除了後測時人 數最多的心智模式為混合模式外，前測和延宕測驗人數最多的心智模式皆為運動 模式，第二多的為混合模式。
表 4-3-6 排汗與體溫關係的心智模式演變途徑
5%以下變動不顯示
前測→後測→延宕(%) 主要心智模式 混合(72.55)→混合(76.36)→混合(69.64)
演變途徑類型 混合→科學→科學(9.09)
未改變類型 混合(54.55)
76
77
為氣溫或運動感到燥熱或寒冷，因此想吃熱食或冷食。前測有 5.88%持有外因模 式，後測有 1.82%，延宕測驗則有 3.57%。持有運動模式的學生認為運動和進食 後進行消化作用都會讓體溫提高，所以運動後食慾會比較差。前測有 5.88%為運 動模式，後測有 3.64%，延宕測驗有 5.36%。若學生能說明運動時呼吸作用比較 旺盛會提高體溫，因此必頇抑制食慾以避免體溫繼續提昇，則為科學模式。前測 有 11.76%持有科學模式，後測有 40.00%，延宕測驗有 26.79%。學生在三次測驗 中，人數最多的心智模式都是混合模式，其次是科學模式。
為氣溫或運動感到燥熱或寒冷，因此想吃熱食或冷食。前測有 5.88%持有外因模 式，後測有 1.82%，延宕測驗則有 3.57%。持有運動模式的學生認為運動和進食 後進行消化作用都會讓體溫提高，所以運動後食慾會比較差。前測有 5.88%為運 動模式，後測有 3.64%，延宕測驗有 5.36%。若學生能說明運動時呼吸作用比較 旺盛會提高體溫，因此必頇抑制食慾以避免體溫繼續提昇，則為科學模式。前測 有 11.76%持有科學模式，後測有 40.00%，延宕測驗有 26.79%。學生在三次測驗 中，人數最多的心智模式都是混合模式，其次是科學模式。