心智模式的內在一致性

學生對於不同力現象所持有的心智模式，共可分成四種，分別為「初 始模式」、「漸進模式」、「混合模式」與「類科學模式」。其中「初始模式」

又可以分成「不受力」(NF)、「大氣壓力」(AF)、「地心引力」(WF)與「地 面支撐力」(GF)四種。前面提到如何檢測學生對於不同概念，所回答的解 釋一致性程度的方法，將每個學生四種概念一致性係數加總，並取平均，

即為心智模式的內在一致性係數—最高為 1，最低為 0。

研究結果發現，「初始模式」的內在一致性最低，其中「次模式」以「不 受力」(NF)與「地面支撐力」(GF)最低，僅有係數值 0.5，表示學生的解釋 最易改變(同一種概念，但不同題)，略高的為「大氣壓力」(AF)，係數為 0.52，較高者為「地心引力」(WF)，係數為 0.67。第二種心智模式「漸進 模式」一致性較前者高，有 0.86。第三種心智模式「混合模式」一致性較

「漸進模式」低，原因可能是混合許多不確定性的概念，概念與概念的連 結較沒系統，以致產生較低的一致性。第四種心智模式為類科學模式 (Similar Scientific Model)有最高的一致性，係數值為 0.96，推測其心智內 的概念間具有系統性的連結，面對不同情境但相同概念的問題，回答相同 的解釋。因此，有最好的一致性(表 4-4-10 與圖 4-4-6)。

整體而言，心智模式愈接近科學模式，既使是「類科學模式」或稱「瑕 疵模式」，也有很高的一致性。「初始模式」一致性最低，心智結構是最為

「片段性」(fragmental)，對現象的預測，常會因為狀態或情境不同而有所 不同的解釋，屬於見異思遷的類型。「漸進模式」較「初始模式」較為進 步，推測可能是知識量不多，但有系統地連結，思考能力有較進步所致，

雖然較少科學性的表徵，但內在一致性較好。「混合模式」因為具有較多 迷思概念，加上有一些初淺的科學表徵，但主要因為概念之間沒有做好系 統性的連結，導致一致性降低，低於「漸進模式」。按照每個學生的心智 模式類型(包含次模式)與每個學生的內在一致性係數作對應，整理成表 4-4-11 與圖 4-4-7。若以次模式分析，顯示「地心引力」次模式佔有最多人 數(41.5%)，其對應的內在一致性係數為 0.67，「地心引力」次模式在同為

「初始模式」中，人數比例最高，其內在一致性比起同為「初始模式」內 的其他次模式都高，表示學生的素樸想法中還是以「地心引力」去解釋許 多力的現象；一致性最低者為「地面支撐力」與「不受力」，係數為 0.5，

持有人數也最低，表示該次模式為內在不一致性，其知識結構較為分散。

表 4-4-10 心智模式與一致性之對應表

心智模式 人數 人數比

例 一致性係數 IM_初始模式(Initial Model) 53 64.6% 0.55 PM_漸進模式(Progressive Model) 12 14.6% 0.86 MM_混合模式(Mixed Model) 13 15.9% 0.72 SSM_類科學模式

(Similar Scientific Model) 4 4.9% 0.96

64.6%

14.6% 15.9%

4.9%

0.72 0.55

0.86 0.96

心智模式 人

數 比 例

IM PM MM SSM 一致性係數

圖 4-4-6 心智模式、人數百分比與解釋一致性分佈圖

表 4-4-11 心智次模式與一致性對應表

心智模式 次模式 人數 百分比 一致性係

數 IM_初始模式(Initial Model) NF 5 6.1% 0.50 AF 12 14.6% 0.52 WF 34 41.5% 0.67

GF 2 2.4% 0.50

PM_漸進模式(Progressive Model) VF 12 14.6% 0.86 MM_混合模式(Mixed Model) MF 13 15.9% 0.72 SSM_類科學模式

(Similar Scientific Model) SSF 4 4.9% 0.96

總計 82 100%

6.1%

14.6%

41.5%

2.4%

14.6% 15.9%

3.7% 1.2%

0.67

0.50

0.86

0.72

0.90

0.52

0.50

0.98

1 2 3 4 5 6 7 8

心智次模式 一致性

人 數 比 例

NF AF WF GF VF MF FF SF

圖 4-4-7 心智次模式、人數百分比與一致性分佈圖

小結與討論

本研究結果分成兩個部分：第一部份為概念的解釋一致性，另一部份 為學生的內在一致性。在概念的解釋一致性中，我們發現解釋一致性較高 (0.8~1.0)的概念，學生所佔的人數比例最高的為「大小」，其次為「輕重」，

接著為「靜止與落下」，最少的是「靜止與拋出」。表示學生不會因為物體

「大或小」就有不同力的解釋，「輕或重」的物體也是一樣。但是學生會 因為物體「靜止與被拋出」就有不一樣的解釋，「靜止與落下」這類的比 較，學生也是容易改變力的解釋。

另外，關於內在一致性與心智模式的關係，「初始模式」的內在一致性 最低，其次是「混合模式」，接著是「漸進模式」，最高的為「類科學模式」。

擁有「類科學模式」對力的解釋較為正確，這類學生的知識結構較具 有系統，回答有一致性。「混合模式」因為知識量較多，但沒有系統地連 結，所以知識結構比起「漸進模式」顯得較為片段性。

初始模式的次模式，以「地心引力」內在一致性最高(0.67)，其次是「大 氣壓力」(0.52)，一致性最低者為「地面支撐力」與「不受力」，係數為 0.5。

持有此模式的心智模式為內在不一致性，知識結構為片段性。