心智模式即是認知過程中生成特定的表徵，並有著可以表達某種事物結構的 特徵(Vosniado,1994)，教學前後評量學生的心智模式，即可知學生心智模式變化 的情形，進而了解此教學活動對於學生的認知過程所發生的影響。藉由邱美虹 (2008)研討會發表中，針對所提出的化學電池心智模式進行分類。
根據化學電池的「物件」、「物件與物件之間的關係」與「延伸思考關係」此 三部份的完備性進行分類，以下依照完備性由低到高的順序介紹此七種心智模式 具備的特徵：(一)電池概念不完整模式：對於化學電池無任何科學概念，僅認識 少部份或是完全不認識電池元件；(二)電池雛型模式：僅認識部份電池元件，不 了解電池反應、通路概念，不了解電池的微觀機制；(三)電極混淆模式：電池電 極的正、負極(陰、陽極)混淆，在電極、電路與電池的反應皆與科學模式相反；
(四)電路雛型模式：電池的組成元件大部分完整，及小部分電池的反應、通路的 概念，但尚未建立完整的元件之間的關係，亦不了解延伸思考關係；(五)電路進 階模式：電池的組成元件完整且有電池的反應、通路的概念，但尚未建立完整的 元件之間的關係，亦不了解延伸思考關係；(六) 類科學模式：電池的組成元件 完整且有電池的反應、通路的概念，也建立完整的元件之間的關係，但尚未建立 完整的延伸思考關係；(七)科學模式：電池的組成元件完整且有電池的反應、通 路的概念，也建立完整的元件之間的關係，以及完整的延伸思考關係。上述的這 些心智模式將其所屬特徵、概念呈現的關係與圖例整理於表 4-3-1 所示。
本研究對於包含研究一：化學電池的成份與關係；研究二：化學電池的交互 作用，學生在化學電池心智模式的分佈情形會因課程內容而有所不同，其中，最 大的差別，即是研究一的課程內容僅提及「元件」與「物件與物件之間的關係」
為主要的課程內容(見研究一課程架構圖 3-4-1)，「延伸思考關係」提及的內容較 少，因此，對於研究一的學生則無「科學模式」。針對化學電池心智模式在各研 究中的類型特徵、分佈情形以及演化路徑將於以下進行介紹。
表 4-3-1 心智模式圖示與說明
續表 4-3-1 心智模式圖例與說明
研究一：化學電池的成份及關係 一、化學電池心智模式的分類
在研究一的心智模式判斷是挑選自「化學電池概念問卷(Ⅰ)」部份試題的作 答情形，透過心智模式評鑑表 3-4-12 進行心智模式分類，可分成：電池概念不 完整模式、電池雛型模式、電極混淆模式、電路雛型模式、電路進階模式與類科 學模式等六種心智模式，以下將說明化學電池的心智模式於研究一學生所回答情 形作為範例說明。
此部分將以編號：CT-07-02 學生為例，此學生的教學組別為一般文本教學 組，此學生的科學概念後測表現為該組學生中屬於「高成就組」，依據心智模式 評鑑表分類其心智模式屬於「電路雛型模式」，在此輔以學生晤談資料說明此學 生的心智模式。
此學生透過紙卡拼湊鋅銅電池時，在物件方面「電極」、「電解液」與「外電 路」的選擇搭配皆為正確，僅在「鹽橋」的選擇錯誤，因此，晤談者接續詢問鹽 橋選擇上的限制與功能。
師：鹽橋的選擇上的條件是什麼？
生：不能酸也不能是鹼
師：鹽酸是酸性，那為什麼你要選擇他？（圖上的鹽橋放的是鹽酸）
生：因為我只記得…印象
師：那如果提醒你鹽酸是酸性，那他會不會和其他產生反應？
生：產生氫氣
由上述的回答方式可知，此學生能夠清楚說明部份鹽橋的限制，但是無法根 據說明的內容而選擇正確的元件。另一方面，進一步針對「元件與元件之間的關 係」了解，晤談者詢問「電解液與電極之間的關係」學生回答的內容如下：
師：那這兩杯水溶液有沒有什麼樣的關連 生：要搭配
相同的，學生能夠提及電解液與電極之間的關係為互相配合，但是請學生進 一步說明「互相配合」的意義時，卻無法說明物件之間的理由，因此僅對「元件 與元件之間的關係」進行片面及部分的了解，屬於尚未建立完整的關係。
學生於「延伸思考關係」可是為兩個以上的「元件與元件之間的關係」所產 生新的關係，例如：化學電池中的「帶電粒子移動方式」包含電子的移動與離子 的移動，其中電子的移動牽涉其「電極與外電路」；離子的移動則表示「電解液 與鹽橋」，因此「帶電粒子移動方式」在化學電池中，屬於「延伸思考關係」。以 下將針對此學生之情形進行說明：
師：離子怎麼流？
生：鋅離子流向銅離子，銅離子會附著在上面(指向銅片) 師：那裏面的 K＋和 NO3
－會不會流動？
生：不會，只有鋅離子和銅離子
師：那為什麼會使得鋅離子流向銅離子？
生：電流和電子流……不清楚
師：電子會從活性大的跑向活性小的。那電子怎麼流要不要比一下 生：(旋轉圖型，三用電表面向自己)可不可以換成指針？
師：好，指針偏向銅片
生：電流是從這裡流進去(銅片→電表→鋅片→硫酸鋅→鹽橋→硫酸銅→銅片) 師：那電子怎麼流？
生：反方向，從負極開始(鋅片→硫酸鋅→鹽橋→硫酸銅→銅片→電表→鋅片) 對於「離子的移動」學生認為僅有銅離子與鋅離子會進行移動，而在鹽橋中 解離的鉀離子與硝酸根離子並不會移動，由此可知，學生尚未建立起完整的「電 解液與鹽橋的關係」；而「電子的移動」情形，根據學生的敘述，電子由負極流 出，可藉由外電路通過電表抵達另一電極，但是電子亦可在電解液與鹽橋移動，
後者的科學概念錯誤，因此，此學生建立正確的「電極與外電路的關係」但尚未 擁有正確的「電極與鹽橋」的關係，總和以上證據，此學生不了解化學電池中的
「延伸抽象關係」。
綜上所論，此學生(CT-07-02)，已掌握大部分化學電池的物件與小部分的物 件性質、反應的情形，但是未建立完整物件之間的關係，並且不了解化學電池的 延伸抽象關係，因此此學生的化學電池心智模式分類為「電路雛型模式」。
二、化學電池心智模式的分佈情形
前後於初始模式由 87.5%降低至 8.3%；綜合模式由 12.5%提升至 62.5%；科學模 式由 0%提升至 29.2%，可知，透過教學有助於提升綜合模式與科學模式與降低 初始模式的比例。
「一般文本教學組」心智模式的分佈情形如表 4-3-2 與圖 4-3-2 所示，教學 前，學生的心智模式幾乎集中於「電池概念不完整」高達 96.3%，僅有一位同學 之心智模式為「電極混淆模式」。透過一般文本教學後，學生的心智模式仍集中 於「電池概念不完整」，但比例有下降達 55.6%；亦有發展出新的心智模式，即 為「電路雛型模式」其比例為 25.9%，位居第二。若從圖 4-3-0 觀察可知，教學 前，心智模式多集中於左方的心智模式(初始模式)；教學後心智模式朝右方的心 智模式移動(綜合模式)，並且仍可看出教學前後於初始模式由 96.3%降低至 55.6%；綜合模式由 3.7%提高於 44.4%，但是，仍無觀察到有科學模式的產生。
0%
20%
40%
60%
80%
100%
電池概念不完整 電池雛型模式 電極混淆模式 電路雛型模式 電路進階模式 類科學模式 心
智 模 式 比 例
教學前心智模式 教學後心智模式
圖 4-3-2 研究一 「一般文本組」教學前後心智模式分佈情形
由上述心智模式的分佈情形可提出以下三個現象：一、教學前，學生的概念 過於破碎與不完整，因此，大部的學生於教學前皆屬於「電池概念不完整」的心 智模式，透過教學，會發現次現象降低情形顯著，表是透過教學有助於學生改善 破碎與不完整的概念；二、教學後，皆有助於降低初始模式，提升綜合模式甚至 科學模式的比例，此現象正與第一個現象互相呼應；三、透過不同的教學方式，
所達到的最高心智模式不相同。此三點現象將於本節的結論加以討論與說明。
三、化學電池心智模式的演化路徑
Vosniado(1994)提到當參與認知過程中若有新資訊的加入，便會產生新的心 智模式或是修正原有的心智模式，從上述的內容可知，透過教學可發現學生心智 模式的變化情形，但是，學生將從原本的心智模式如何修正或是產生新的心智模 式？為了理解這樣的情形，必須透過追蹤每一位學生心智模式變化的情形，並且 繪製出演化路徑，即可發現心智模式間轉換的方式。
心智模式演化路徑可從二個方式進行討論：一、變化路徑的複雜性：藉由初 始模式、綜合模式與科學模式之間的變化數目，藉以說明心智模式間變化的複雜 程度；二、心智模型間變化的機率：由原先的心智模式中轉變為另一個心智模式 的機率(心智模式改變人數/原心智模式的人數)，可作為推論心智模式的演化路 徑。透過上述兩種方式的考量，即可推論心智模式演化路徑，在推論路徑時，必 須選擇起點與終點：起點通常為最低的心智模式，而終點通常為研究對象中最高 或已無變化的心智模式。接下來將依照上述兩種方式，重新整理「建模文本教學 組」與「一般文本教學組」分別在心智模式表現的情形，且將各心智模式的變化 情形繪製成圖，並將其結果於圖 4-3-3 與圖 4-3-4 呈現。
圖 4-3-3 與圖 4-3-4 所呈現的資訊包含；一、心智模式的階層性：心智模式 越朝右上方，表示其越靠近科學模式；二、教學前此心智模式的人數與比例：表 示在心智模式方框中的左方數字，例如：26(96.3) / 15(55.6)，表示此心智模型前 測有 26 人，占總人數的 96.3%；三、教學後此心智模式的人數與比例：表示在 心智模式方框中的右方數字，例如：26(96.3) / 15(55.6)，此心智模型後測有 15 人，占總人數的 55.6% ；四、心智模式變化至另一心智模式的人數與機率：表 示於箭頭的上方，例如：5 (19.2%)，教學後有 5 人的心智模型發生改變，占原有