本研究以有機化學實驗為例，利用概念構圖的結果，進行教學單元設計。
實驗教學單元包含實驗目的、實驗原理、葯品與器材、實驗步驟、注意事項、記 錄與討論等組成。
單元名稱：再結晶 實驗目的：
實驗原理：
實驗葯品：
實驗器材：
實驗步驟：
注意事項：
再 結 晶
目 的 原 理 葯 品
器 材
步 驟 結果與記錄 注意事項
問題與討論
實驗記錄：
實驗討論：
一、概念圖之形成
本研究選定有機化學實驗「再結晶」單元，進行概念構圖，做為教材發展 的依據，概念構圖步驟說明如下：
(一) 首先，研究者利用概念圖的特性，繪出學習「再結晶」先修技能階層 圖，如圖 4-3-1。
再結晶
乾燥晶體 抽氣過濾 冷卻 熱過濾 調製
飽和溶液 測溶點
清洗晶體 脫色 溶解溶質
加熱 攪拌
固體加入 溶劑中
選擇容品 稱量固體 量取溶劑
(二) 其次，根據先修技能階層圖所列學習概念，試著進行概念構圖，獲得第 一次再結晶單元概念圖，如圖 4-3-2 所示。
圖 4-3-1 再結晶先修技能階層磳圖
取樣
二、詮釋結構模式
(二) 將上述學習要素關係表，轉成相鄰矩陣，並利用電腦程式進行 ISM 運 算，運算結果如下。
Adjacency matrix
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1 | 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 | 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 | 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4 | 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5 | 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 6 | 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 7 | 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 8 | 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 9 | 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 10 | 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 11 | 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 12 | 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 13 | 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 14 | 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 15 | 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 16 | 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 17 | 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 18 | 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Reachability matrix (Iterations= 11)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1 | 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 | 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3 | 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4 | 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 5 | 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 6 | 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 7 | 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 8 | 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 9 | 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10 | 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 | 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 12 | 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 13 | 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 14 | 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 15 | 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 16 | 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 17 | 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1
18 | 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1
=====================================================================
Level : 1 Element(s) = 16 Element(s) = 18
=====================================================================
Level : 2 Element(s) = 17
Reachable element(s) >> 18
=====================================================================
Level : 3 Element(s) = 15
Reachable element(s) >> 16 17
=====================================================================
Level : 4 Element(s) = 14
Reachable element(s) >> 15
=====================================================================
Level : 5 Element(s) = 13
Reachable element(s) >> 14
=====================================================================
Level : 6 Element(s) = 12
Reachable element(s) >> 13
=====================================================================
Level : 7 Element(s) = 11
Reachable element(s) >> 12
=====================================================================
Level : 8 Element(s) = 10
Reachable element(s) >> 11
=====================================================================
Level : 9 Element(s) = 9
Reachable element(s) >> 10 11
=====================================================================
Level : 10 Element(s) = 8
Reachable element(s) >> 9
=====================================================================
Level : 11 Element(s) = 7
Reachable element(s) >> 8 9
=====================================================================
Level : 12 Element(s) = 6
Reachable element(s) >> 7
=====================================================================
Level : 13 Element(s) = 2
Reachable element(s) >> 6 Element(s) = 3
Reachable element(s) >> 6 Element(s) = 5
Reachable element(s) >> 6
=====================================================================
Level : 14 Element(s) = 1
Reachable element(s) >> 2 Element(s) = 4
Reachable element(s) >> 5
* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * (三) 再根據運算的結果，繪出再結晶學習階層圖，如圖 4—3-4。
(四) 最後利用學習階層圖，繪出再結晶實驗流程圖，如圖 4-3-5。
10 脫色
16 熔點
測定
17 成品
稱重
18 回收率
15 結晶
乾燥
14 結晶
清洗 13
結晶 12
冷卻 11
過濾 9
溶解 8
攪拌 7
加熱
6 置入
容器
2 試樣
稱重
3 容器
選擇
5 溶劑
量取 1
取樣
4 溶劑
選擇
圖 4-3-4 再結晶學習階層圖
研究發現：概念圖需要不斷的修正。研究者當試以有機化學實驗「再結晶」
單元，進行概念構圖，列出相關學習的技能，每次構圖會產生不同的思維，會使
有
無 有
是
不純物
加熱 沸騰溶解
溶液 顏色
熱溶液 稍冷
加入活性碳 加熱沸騰
熱過濾 置入容器
溶劑
濾液 殘留物
靜置冷卻 晶體生長
抽氣過濾
清洗晶體
晶體
乾燥
精製 晶體
濾液 洗液 不溶
固體
熱過濾
殘留物 濾液
滴加 溶劑
溶解
丟棄
丟棄
保留或 丟棄
圖 4-3-5 再結晶實驗流程圖
構圖更為精準，愈加符合構圖者的認知結構。
概念圖可以當作課程設計的工具，尤其是以學生本位和問題中心的教學情 境，它強調知識轉換的過程。教師可以從「我要教什麼」轉換到「我要學生學習 什麼」、「為什麼要學習它」、「該如何改善學習」思考，並利用概念圖來進行課程 設計。
概念構圖的技術可以用來分析教科書內容，了解其是否一份好教材。透過概 念分析了解教科書內容針對某個主題所提供相關概念的數目，因為概念數目的多 寡，會影響學習者的學習成效。好的教科書在設計上應該強調所提供的概念總數 較少，且都能針對每個所提供的概念提出較詳實的補充資料，才算是一份好教材。
概念圖層次結構呈現概念與概念間聯，有助安排課程內容。Ausubel 的有意 義學習理論，認為影響學習的重要因素是「先備知識」，學習者必須要具有足夠 聯結新概念的概念架構，才能有效的學習。教師藉由概念構圖的過程，了解學習 的層次關聯。在進行課程設計時，能夠充分掌握新的概念(技能)，需要擁有那些 先備知識與技能。如果課程安排太多的新概念，將阻礙學習者的學習效率。
詮釋構圖模式可作為概念構圖的效度確認，概念構圖是人類認知結構的知識 表徵，構圖會因不同的人而異、因不同的時間而異，較為主觀，適用於該領域的 專家學者發展其知識結構，但其優點是找出較多的相關的概念元素。其次，再應 用詮釋結構模式加以階層結構化，使得概念圖具有層次性。如概念圖仍有許多交 錯線時，再利用構圖說明模式加以處理，降低交錯線，使得概念圖清晰易讀。
三、IM 法的應用
概念構圖將知識內容由點延伸至面，提出詮釋結構模式(ISM)解決知識
結構上的層次及先後次序的問題，構圖說明模式(IM)卻可以同時解決了線的 交錯和同性質的概念群過度分散的問題。本研究所擧實例「再結晶」單元，其複 雜度並不高，在發展的過程利用概念構圖了解所要學習的要素(或概念)，再利用 詮釋結構模式(ISM)運算，即可獲得清晰的學階層圖，並沒有解決交錯線的問題，
所以未進行構圖說明模式)IM)的驗證。為求研究的完整性，利用實例說明 IM 法 的應用，玆說明如下：
圖 4-3-6 中左圖為經由 ISM 運算完成後，所繪出的學習階層圖，由於結 構圖中有部分的交錯線產生，我們可以運用 IM 法來降低交錯線的問題。首先，
分別計算有向邊之重要度和頂點之重要度，結果如表 4-3-3 和表 4-3-4。
5 1
4
2
4 6
4 6
5 3
5
1
4
2 6 4
4
6
5
3
2
101
133
127
36
78
124
155
82
101
133
127
38
126
74
155
8圖 4-3-6 IM 法應用 資料來源：研究者彙整
表 4-3-3 有向邊之重要度 表 4-3-4 頂點之重要度 有向邊
(起、終)
至起點 個數
由終點
起個數 重要度 頂點 重要度
(1,2) 5 1 5 1 13 (3,2) 4 1 4 2 10 (4,3) 2 2 4 3 12 (4,8) 2 3 6 4 15 (5,4) 1 5 5 5 8 (5,6) 1 3 3 6 7 (6,3) 2 2 4 7 3 (7,1) 1 2 2 8 12 (7,2) 1 1 1 (8,1) 3 2 6
其次，根據 IM 法構圖四個步驟和兩個法則來完成構圖，本研究經返復的 推演，建構出構圖流程圖，如圖 4-3-7 所示。
右邊個數較多 左邊個數較多
相同 有
最大值
最小值 最大值
沒有
沒有 有
無法比較
相同 任選一邊 相同
不是
是 直接
概念 v1,v2,v3...
置於中心軸 可連結概念數
不產生線交錯
置於左邊 置於右邊
V' 有相鄰概念 (上位及下位概念) 與V'相接
邊數 點(概念)
重要度
Lm
該層中心軸 已有概念
完成構圖 任選一個
全集合比較 任選其一
流程圖清楚地將構圖的步驟、選擇法則和放置法融入，可以協助構圖者 快速、正確地完成構圖，亦可藉此流程圖撰寫電腦程式輔助完成構圖。
圖 4-3-7 IM 法構圖流程圖