化學表徵

在國外許多關於不同化學表徵層級的研究中，常使用不同的名詞來表示各個 表徵層級，而不同的研究所談到的化學表徵層級數目也不相同。因此本研究將各 個關於化學表徵層級研究所使用的名詞及數目整理如表 2-2-1，並將其歸類為巨 觀表徵層級（Macroscopic Level）、微觀表徵層級（Sub-microscopic Level）、符號 表徵層級（Symbolic Level）三種。

表 2-2-1 國外各研究針對三種表徵層級使用的字詞或片語

研究者

巨觀表徵層級 微觀表徵層級 符號表徵層級

Macroscopic Sub-microscopic Symbolic

Level Level Level

(Andersson, 1986)

(Fensham, 1994) macroscopic world atomic world (Ben-Zvi, Eylon, & Silberstein, 1987)

(Gabel, Samuel, & Hunn, 1987) (Gabel, 1994)

macroscopic level microscopic level symbolic level

(Johnstone, 1991)

(Devetak, 2005) macro level sub-micro level symbolic level (Bodner, 1992) macroscopic world of

chemistry

molecular world of chemistry

symbolic world of chemistry

(Johnstone, 1993) macrochemistry submicrochemistry representational chemistry (Nakhleh & Krajcik, 1994) macroscopic system microscopic system symbolic system

(Johnstone, 2000) macro submicro representational (Treagust, Mamiala, & Chittleborough, 2003) macroscopic submicroscopic symbolic

(Aksela, 2005) macroscopic level (sub-)microscopic symbolic level

這些學者在這三種表徵層級的用詞或許有所差異，但其核心概念則是相同 的。Treagust (2009)綜合這些學者對這三種表徵層級的定義，將其歸納如下：

1.巨觀表徵層級（Macroscopic Level）：可直接觀察、感覺到的物質性質或 現象，用來說明有形和可見的屬性。

2.微觀表徵層級（Sub-microscopic Level）：藉由分子、原子及離子的排列或 運動來解釋，這種粒子層級的現象無法直接以肉眼觀察或觸摸。

3.符號表徵層級（Symbolic Level）：藉由符號、數字、公式、化學式、反應 方程式來表徵。

Johnstone (1993)則解釋說明這三種化學表徵層級有彼此相互作用的連接關 係，且依照表徵概念的具體與抽象思維，可分為以下層級關係，如圖 2-2-1。

圖 2-2-1 Johnstone 對化學三角表徵的關係與思維層級描述，譯自 Tockus-Rappoport (2008)

而 Tockus-Rappoport (2008)則針對化學三角表徵在解決問題的應用中，將 Johnstone 的化學三角表徵的思維層級改成依系統與構成要素思維去進行分類，

如圖 2-2-2。

圖 2-2-2 Tockus-Rappoport 對化學三角表徵的思維層級描述，譯自 Tockus-Rappoport (2008)

系統層級 構成要素層級

符號表徵層級 巨觀表徵層級

微觀表徵層級

抽象層級 具體層級

符號表徵層級 微觀表徵層級

巨觀表徵層級

Tockus-Rappoport 認為將微觀表徵層級歸類成構成要素，而巨觀表徵層級歸 類成系統要素，可以明確地表現出以下兩點：

1.物質在巨觀層面的現象和微觀層面的現象是不同的；例如：在巨觀層面中 一塊靜止不動的金塊，在微觀層面裡其原子是持續震動的，而外觀也不是金色的。

2.這種思維層級有明顯的單向性：微觀顆粒不繼承物質巨觀層面的特性，但 微觀粒子的交互作用會產生物質巨觀的屬性。

而符號表徵層級是用來表示巨觀與微觀層級，一般是不能作為一個不同層級 的分類；然而在問題解決的範圍中，符號表徵主要是用來表達與物質特徵之間的 關聯（例如：氣體中，溫度與壓力之間的關係），很少用來描述粒子間的交互作 用；在這樣的前提下，符號表徵層級應該作為一個和巨觀表徵層級一樣的系統層 級。

綜而言之，無論這些化學表徵層級如何分類，一個完整的化學概念，必定 是包含了巨觀表徵層級、微觀表徵層級與符號表徵層級三個方面。