10.5％誤認分子量會影響 K 值，而控制組學生則有超過一半以上認為分子量會影響 K 值，同時有也近三分之一的學生誤認為分子體積影響 K 值。分析結果顯示學生在使用 查理定律時，其實對於定律的限制條件及推導的過程並不是非常的瞭解。
表 4-4-9 兩組學生對於「查理定律關係式中 K 值的影響因素」的答題表現分析
解釋原因 實驗組(％) 解釋原因 控制組(％)
科學模式(N、P) 36.8 科學模式(N、P) 10.0
N、T 39.5 N/M、T 15.0
T 7.9 V分、T 22.5
M、N、T 7.9 M/T、P 17.5
N、T、P 2.6 M、N、T/P 10.0 M、V、N 2.6 M、V分、P 5.0 V、T 2.6 M、N/ V分、T、P 10.0
其他 10.0
註：分子數目(N)、壓力(P)、溫度(T)、分子量(M)、容器體積(V)、分子體積(V分)
兩組學生對於「影響蒸氣壓大小的因素為何?」的答題表現分析結果如表 4-4-10。
實驗組學生完全正確(科學模式)為 76.3％，控制組科學模式僅有 2.5％，兩組答題情 形差異性非常顯著。實驗組學生的迷思概念主要是 13.2％的學生認為容器體積及 7.9
％的學生認為分子量會影響蒸氣壓大小。控制組學生的迷思概念則是多樣性的，主要 是 52.5％的學生認為分子量、40.0％認為容器體積及 27.5％的學生誤認為分子大小會 影響蒸氣壓大小，部分的學生同時擁有兩種以上的迷思概念。分析結果顯示：實驗組 學生經過電腦動畫教學後，有近四分之三的學生能夠瞭解影響蒸氣壓的因素為溫度及 分子之間的引力，顯示電腦動畫配合教師以語言詳細解釋動畫所代表的意涵，藉由不 同的表徵的互補的作用，讓學生們能夠將日常生活中看到的巨觀現象，和電腦動畫中 所呈現的微觀本質及過程作連結。當學生能夠自由轉化不同的表徵，可以不同的向度
來呈現知識的完整風貌，達到整合知識層次的有意義的學習(Mayer,2001)。而傳統文 本教學中僅以文字及數學公式(道耳吞分壓定律)說明收集氣體時，容器內的總壓包含 蒸氣壓及某氣體的分壓，學生很難理解蒸氣壓是如何形成的及飽和蒸氣壓大小受哪些 因素影響的，無法自由轉化不同的表徵，因而無法達到整合知識層次的深層理解，因 而產生多樣性的迷思概念。
表 4-4-10 兩組學生對於「蒸氣壓大小的影響因素」的答題表現分析
解釋原因 實驗組(％) 解釋原因 控制組(％)
科學模式(T、I) 76.3 科學模式(T、I) 2.5 V、T、I 5.3 M/ V、T、I 15.0 A/M、T、I 5.3 V分、T、I 5.0
A/M、V、T 5.3 M、T 27.5
V、T 2.6 V/ V分、T 10.0
M、I 2.6 V、 V分、T 7.5
T 2.6 T 7.5
A/M、V、T 5.0 M、V、 V分、T 10.0
其他 10.0
註：溫度(T)、分子間引力(I)、活性(A)、分子量(M)、容器體積(V)、分子體積(V分)、
(四) 比較兩組學生在動態評量四、五的答題情形
動態評量四、五則分別在教學後及教學五週後進行測驗，兩次測驗的內容相近，
主要是以兩組學生在氣體本質、理想氣體模型、壓力的成因、影響氣體壓力的因素等 面向來探討學生答題表現有何不同，將兩組學生的答題分析合併分析並將結果整理如 表 4-4-11。
表 4-4-11 兩組學生在動態評量四、五的答題情形的比較 動態評量四 動態評量五 子概念 解釋原因
實驗組(％) 控制組(％) 實驗組(％) 控制組(％) 連續觀－整體 0.0 15.0 7.7 10.0 粒子觀－整齊分布 0.0 2.5 0.0 0.0 粒子觀－堆疊緊密 0.0 7.5 2.6 5.0 氣體本質觀
粒子觀－隨機分布 100.0 75.0 89.7 85.0 未作答 0.0 5.0 0.0 5.0 電子 0.0 10.0 0.0 2.5 氣體粒子 0.0 12.5 0.0 12.5 分子之間引力 5.1 62.5 0.0 15.0 氣 體 之 間 的
空隙
真空(科學模式) 94.9 10.0 100.0 65.0 分子體積不為零 5.1 0.0 2.6 2.5 分子之間有吸引力 2.6 0.0 2.6 12.5 不為彈性碰撞 7.7 52.5 10.3 30.0 理想氣體粒
子模型
科學模式 84.6 47.5 84.6 52.5 混合 0.0 27.5 0.0 15.0 雙模式 7.7 55.0 7.7 35.0 外壓 0.0 12.5 0.0 35.0 粒子擠壓 7.7 0.0 7.7 0.0 粒子互撞 0.0 0.0 2.6 5.0 壓力成因
科學模式 84.6 2.5 82.1 10.0
兩組學生在氣體本質的概念上，經教學後實驗組學生 100.0％是粒子觀－隨機分 布，在動態評量五的測驗中有近一成的學生產生了概念回歸的情形，其中 7.7％的學生 選擇了連續觀的圖形，經師生檢討試題時，研究者瞭解到學生認為氣體粒子極小，密 佈在容器之中，所以選擇了像乳液狀的圖形，並不是學生真的認為氣體是整體的連續 狀。控制組經教學後有 75.0％的學生擁有粒子觀－隨機分布的科學模式，在動態評量 五的測驗中進一步增加至 85.0％，顯示出雖然控制組學生沒有觀察過粒子運動模型，
仍能由傳統文本的文字敘述中建立正確的氣體本質的粒子觀及隨機分布的概念。換言 之，理想氣體的概念雖然是抽象的而且不易在日常生活中直接觀察到，但經過不斷的 學習相關氣體的概念後，學生對於氣體本質是粒子觀及隨機分布的概念相較於其他理 想氣體概念是比較容易因學習而產生概念改變的，而且一但形成科學模式後較不容易 回歸成原有錯誤的想法。
對於「氣體空隙之間充滿著什麼？」的概念，經教學後實驗組有 94.9％的學生認 為氣體空隙之間是真空的，有 5.1％的學生認為氣體空隙之間是存在著分子之間的引 力。控制組有 10.0％的學生認為氣體空隙之間是真空的，有 62.5％的學生認為氣體空 隙之間是存在著分子之間的引力，有 12.5％的學生認為是充滿著其他氣體粒子，有 10.0
％ 的 學 生 則 認 為 是 電 子 充 滿 著 氣 體 空 隙 之 間 。 控 制 組 的 答 題 情 形 與 Novick ＆ Nussbaum(1981)研究中發現學生最難理解氣體的粒子間存在真空的狀態，學生偏向以 巨觀世界的觀察來類比氣體的粒子之間是充滿著灰塵、細菌、其他的氣體等的研究結 果是一致的。而在動態評量五的答題表現上，100.0％實驗組的學生認為氣體空隙之間 是真空的，控制組則進步至 65.0％的學生認為氣體空隙之間是真空的，存在著分子之 間的引力的想法則大幅銳減至 15.0％。
為何兩組學生在此概念的答題差異性如此明顯呢？最主要的原因是實驗組在第一 節課的理想氣體模型的教學中，學習單中有明確探討到氣體空隙之間是真空的，而控 制組的傳統文本中並未提及此概念，我們可以從之前的分析瞭解到大部分的控制組學 生認為理想氣體粒子之間是存有引力的，這類型的想法一直深深的影響到學生對於理 想氣體相關概念的微觀解釋。此外為何控制組學生在動態評量五的答題正確性大幅度
的躍升呢？主要因素是測驗後進行試卷檢討時，對於此概念學生提出問題，而教師予 以詳細解答及討論後，近一半的學生修正其原有的錯誤想法，而使擁有科學解釋的學 生比例大幅度的增加。
在理想氣體粒子模型的概念方面，兩組答題的差異性也非常顯著，實驗組學生有 高達 84.9％為科學模式，僅有近一成的學生誤認為氣體粒子碰撞不為彈性碰撞。控制 組學生則只有近一半的學生為科學模式，控制組學生的迷思概念主要集中在氣體粒子 碰撞不為彈性碰撞以及分子之間有吸引力。
在壓力成因方面，實驗組有超過八成以上的學生屬於科學模式，粒子互相擠壓及 雙模式(主要是外壓＋粒子撞擊容器壁)各為 7.7％，顯示學生一但理解壓力的成因後，
就能夠穩定維持科學的概念。相對的，控制組即使經過八節課傳統文本的教學後，教 材及教學活動中並沒有持續而深入論及壓力的成因，因此對於壓力的成因的迷思概念 非常難以改變，雙模式(主要是外壓＋粒子撞擊容器壁)與混合模式高達八成以上。但 隨著學生不斷練習後，屬於雙模式與混合模式在動態評量五中下降至 50.0％，但是外 壓模式卻由 12.5％上升至 35.0％，顯示控制組學生因為缺乏視覺模型及動態表徵的刺 激，而難以建立正確的微觀機制，一部分學生經過一段時間後又回歸到最初的外壓模 式。
(五) 比較兩組學生在本質測驗與一系列動態評量概念的演變情形
這部分主要針對氣體粒子是否會熱脹冷縮、氣體本質觀、理想氣體模型、氣體壓 力成因與影響因素等五個面向來探討兩組學生在本質測驗與一系列動態評量概念的演 變情形(圖 4-4-2 至圖 4-4-10)。
對於氣體粒子不會熱脹冷縮的概念，在教學前兩組學生接近一半的學生已具有正 確概念。經教學二節課後(動態評量一)，兩組學生具有正確概念的比例大幅度提升(實 驗組:51.3→84.6％；控制組:47.5→75.0％)，顯示教學能夠有效增進學生對於氣體粒 子體積並不會熱脹冷縮的概念。經教學六節課後(動態評量三)，實驗組具有正確概念 的學生持續增加至 97.4％，但控制組卻維持在 72.5％，這種情形一直維持到八節課教 學後(動態評量四)及教學完成後的五週(動態評量五)。我們從一系列動態評量的分析 結果瞭解到：實驗組教學活動中所使用的視覺混合及具體混合模型所呈現的多重表徵 有效幫助學生建立氣體粒子不會熱脹冷縮的科學概念，而且教師在後續的教學中不斷 的評量－介入－評量，持續幫助學生修正及精緻化原有的概念，有效提升學生認知發 展的潛能；控制組學生經過傳統文本的語言及文字表徵的教學後，雖然也有即時的教 學成效，但在後續的認知發展上卻呈現停滯的現象，除了傳統文本缺乏視覺化及動態 表徵等刺激之外，控制組在測驗之後僅做試卷的檢討並未進行教材及教學活動的即時 修正，以及缺乏師生、生生互動的情境脈絡，這兩項因素也會影響控制組學生無法持 續發展氣體粒子不會熱脹冷縮的科學概念。
本質 動態一 動態三 動態四 動態五 0
20 40 60 80 100
百分比
控制組 實驗組
圖 4-4-2 兩組學生在本質測驗與動態評量中擁有粒子非熱脹冷縮概念的演變情形
對於氣體本質觀的概念演變上，對於氣體本質觀的概念演變上，實驗組在教學後 粒子-隨機分布達到 100％，在動態評量五稍有概念回歸的現象，控制組正確的粒子觀 則呈現持續成長，兩組僅在動態評量四有顯著的差異。然而兩組在理想氣體模型的概 念演變上呈現明顯的不同，控制組在動態評量一原有 67.5％的學生具有正確的理想氣 體模型的概念，但在教學後反而演變成有近一半的學生誤認粒子碰撞不為彈性碰撞或 分子之間有引力，反觀實驗組擁有正確概念的學生持續成長，在教學後已達九成學生 具有正確的理想氣體模型的概念。
兩組學生在本質測驗與一系列動態評量概念的演變情形最大的不同在於壓力成因 與影響氣壓因素兩方面，在本質測驗中兩組屬於外壓模式的學生皆在一半以上，但教
兩組學生在本質測驗與一系列動態評量概念的演變情形最大的不同在於壓力成因 與影響氣壓因素兩方面，在本質測驗中兩組屬於外壓模式的學生皆在一半以上，但教