本節研究是以化學反應測驗試題診斷升高二學生對於氧化還原概念、電池 概念、電解概念在多重表徵教學前、後與延宕測驗的表現，因此，本階段分成 四部份討論：第一部分為兩組學生在教學前、教學後以及延宕測驗中的答題分 析；第二部分為分析實驗組與對照組兩組學生先備概念，藉以瞭解兩組學生的 起點行為是否相近？其概念為何？是否與文獻相互呼應？第三部分為實驗組學 生教學成效，藉以瞭解學生經過明示的次微觀多重表徵教學是否達顯著差異？
第四部分為對照組學生教學成效，藉以瞭解學生經過多暗示的次微觀多重表徵 教學是否達顯著差異？第五部份為實驗組與對照組兩組學生教學成效比較，藉 以瞭解不同的多重表徵教學是否達顯著差異？如果兩組教學達到顯著差異再進 一步探討哪些教學活動有助於學生的學習？第六部分為小結。
一、兩組學生在教學前、教學後以及延宕測驗中的答題分析
從化學反應測驗試題(附錄三)中挑選部分試題來分析兩組學生對於電池機 制以及電解機制的表現，分別為 4-6 至 4-8、4-9 至 4-11 為電池機制，5-6 至 5-8、
5-9 至 5-11 為電解機制，共為四部分。每一部分都是跳答方式作答，舉例來說：
第一部分的 4-7 以及 4-8 會依照學生在 4-6 所選擇的答案而跳答，因此學生在 4-6 選擇 A 或 B，則不需要作答 4-7 以及 4-8；若學生在 4-6 選擇 C 選項，那學 生就只要作答 4-7-I 以及 4-8-I；若學生在 4-6 選擇 D 選項，那學生就只要作答 4-7-II 以及 4-8-II，以此類推每一部分。
從表 4-1-1 中可以發現在教學前有 54.5%的實驗組學生選擇 4-6(C)選項電子 從銅棒至鎳棒，而這群學生在 4-7-I 中有 18.2%的學生選擇(A)選項：電子只經 由鹽橋，其理由大多為 4-8-I 的(A-1)選項：因為銅棒較易失去電子，所以釋放 出的電子會經鹽橋到鎳棒而形成通路。另外有 27.3%的學生會選擇(B)選項：電 子只經由導線，其理由大多為 4-8-I 的(B-1)選項：因為銅棒較易失去電子，所 以釋放出的電子會經導線到鎳棒而形成通路。再從答題信心程度發現學生在教 學前的作答是較沒有信心(平均分數為 1.5，1 為非常沒有信心、2 為沒信心、3 為有信心、4 為非常有信心)
在教學後有 75.8%的學生選擇 4-6(D)選項電子從鎳棒至銅棒，而這群學生 在 4-7- II 中有 63.6%的學生會選擇(B)選項電子只經由導線，其理由大多為 4-8-II 的(B-1)選項：因為鎳棒較易失去電子，所以釋放出的電子會經導線到銅棒而形 成通路。學生在教學後的作答情況是偏向有信心(平均分數為 2.7)。
在延宕測驗中有 78.8%的學生選擇 4-6(D)選項電子從鎳棒至銅棒，而這群 學生在 4-7- II 中有 63.6%的學生會選擇(B)選項電子只經由導線，其理由大多為 4-8-II 的(B-1)選項：因為鎳棒較易失去電子，所以釋放出的電子會經導線到銅 棒而形成通路。學生在延宕測驗中的作答情況較無信心(平均分數為 2.5)。
此外，從下表中還可以發現不論在教學前、教學後以及延宕測驗中，仍有
表 4-1-1 實驗組學生在第一部分的答題表現
從表 4-1-2 中可以發現在教學前有 62.5%的對照組學生選擇 4-6(C)選項電子 從銅棒至鎳棒，而這群學生在 4-7-I 中有 25.0%的學生會選擇(B)選項：電子只 經由導線，其理由大多為 4-8-I 的(B-1)選項：因為銅棒較易失去電子，所以釋 放出的電子會經導線到鎳棒而形成通路。另外有 25.0%的學生選擇(C)選項：電 子會經導線也會經由鹽橋，12.5%學生的理由為 4-8-I 的(C-1)選項：因為銅棒較 易失去電子，所以釋放出的電子會經導線到鎳棒，並經鹽橋回到銅棒而形成通 路；12.5%學生的理由為 4-8-I 的(C-2)選項：因為銅棒較易得到電子，所以硫酸 鎳中的電子會經由鹽橋被銅棒吸引，電子再經由導線回到鎳棒而形成通路。另 外再從答題信心程度發現對照組學生在教學前的作答是沒有信心(平均分數為 2.0，1 為非常沒有信心、2 為沒信心、3 為有信心、4 為非常有信心)
在教學後有 56.3%的學生選擇 4-6(C)選項電子從銅棒至鎳棒，而這群學生 在 4-7-I 中有 53.1%的學生會選擇(B)選項：電子只經由導線，其理由大多為 4-8-I 的(B-1)選項：因為銅棒較易失去電子，所以釋放出的電子會經導線到鎳棒而形 成通路。學生在教學後的作答情況是較沒信心(平均分數為 2.5)。
在延宕測驗中有 56.3%的學生選擇 4-6(D)選項電子從鎳棒至銅棒，而這群 學生在 4-7- II 中有 46.9%的學生會選擇(B)選項電子只經由導線，其理由大多為 4-8-II 的(B-1)選項：因為鎳棒較易失去電子，所以釋放出的電子會經導線到銅 棒而形成通路。學生在延宕測驗中的作答情況較無信心(平均分數為 2.1)。
此外，從下表中還可以發現不論在教學前、教學後以及延宕測驗中，仍有 部分學生會認為電子可以經導線到達另一極，再經過鹽橋回到極棒，仍然不清 楚電子移動的情形。
表 4-1-2 對照組學生在第一部分的答題表現
從表 4-1-3 中可以發現在教學前有 21.2%的實驗組學生選擇 4-9(A)陽離子自 由隨處亂動，有 36.4%的實驗組學生選擇 4-9(B)選項陽離子不會移動，有 21.2%
的學生選擇 4-9(C)陽離子從銅棒至鎳棒，而這群學生在 4-10-I 中有 12.1%的學 生選擇(B)選項，其理由大多是因為正負相吸，銅棒釋出的 Cu2+會經由鹽橋移向 負極的鎳棒。另外 21.2%學生選擇 4-9(D)陽離子從鎳棒至銅棒，而這群學生在 4-10-II 中有 9.1%的學生選擇(B)選項，而這些學生所持的理由都不同。再從答 題信心程度發現學生在教學前的作答是較沒有信心(平均分數為 1.5)。
在教學後有 66.7%的學生選擇 4-9(D)選項陽離子從鎳棒至銅棒，而這群學 生在 4-10- II 中有 42.4%的學生會選擇(C)選項，其理由大多為 4-11-II 的(C-2)：
銅棒為陰極，故陽離子會經由溶液往陰極移動。學生在教學後的作答情況是偏 向有信心(平均分數為 2.7)。
在延宕測驗中有 66.7%的學生選擇 4-9(D)選項陽離子從鎳棒至銅棒，而這 群學生在 4-10- II 中有 48.5%的學生會選擇(C)選項，其理由大多為 4-11-II 的 (C-2)：銅棒為陰極，故陽離子會經由溶液往陰極移動。學生在延宕測驗的作答 情況是較無信心(平均分數為 2.5)。
表 4-1-3 實驗組學生在第二部分的答題表現
4-10-II 試 問 ，
從表 4-1-4 中可以發現在教學前有 56.3%的對照組學生選擇 4-9(B)陽離子不 會移動，從答題信心程度發現學生在教學前的作答是沒信心(平均分數為 2.0)。
在教學後有 46.9%的學生選擇 4-9(D)選項陽離子從鎳棒至銅棒，而這群學 生在 4-10- II 中有 31.3%的學生會選擇(C)選項，其理由大多為 4-11-II 的(C-2)：
銅棒為陰極，故陽離子會經由溶液往陰極移動。學生在教學後的作答情況是較 無信心(平均分數為 2.5)。
在延宕測驗中有 50.0%的學生選擇 4-9(D)選項陽離子從鎳棒至銅棒，而這 群學生在 4-10- II 中有 31.3%的學生會選擇(C)選項，其理由大多為 4-11-II 的 (C-2)：銅棒為陰極，故陽離子會經由溶液往陰極移動。學生在延宕測驗的作答 情況是沒有信心(平均分數為 2.1)。
表 4-1-4 對照組學生在第二部分的答題表現
4-10-II 試 問 ，
從表 4-1-5 中可以發現在教學前有 60.6%的實驗組學生選擇 5-6(C)選項電子 以順時針方向移動，而這群學生在 5-7-I 中有 33.3%的學生選擇(C)選項，其理 由大多為 5-8-I 的(C-3)選項：因為外加電壓所釋放出的電子會經導線到達右邊 的銅棒，並且電子經由水溶液到達左邊銅棒，再經導線回到外加電壓。再從答 題信心程度發現學生在教學前的作答是較沒有信心(平均分數為 1.7)。
在教學後有 78.8%的實驗組學生選擇 5-6(C)選項電子以順時針方向移動，
而這群學生在 5-7-I 中有 54.5%的學生選擇(A)選項，其中 27.3%學生的理由為 5-8-I 的(A-4)選項：因為外加電壓所釋放出的電子會經導線到達右邊的銅棒，並 且與水溶液的離子交互作用，電子會再經左邊銅棒與導線回到外加電壓，另外 24.2%學生理由為 5-8-I 的(A-1)選項：因為左邊銅棒失去電子，所以釋放出的電 子會經導線到右邊銅棒而形成通路。從答題信心程度發現學生在教學後的作答 是偏向有信心(平均分數為 2.8)。
在延宕測驗中有 78.8%的學生的實驗組學生選擇 5-6(C)選項電子以順時針 方向移動，而這群學生在 5-7-I 中有 51.5%的學生選擇(A)選項，其中 33.3%學 生的理由為 5-8-I 的(A-1)選項：因為左邊銅棒失去電子，所以釋放出的電子會 經導線到右邊銅棒而形成通路。從答題信心程度發現學生在延宕測驗的作答是 偏向無信心(平均分數為 2.4)。
此外，從下表中還可以發現不論在教學前、教學後以及延宕測驗中，仍有 部分學生會認為電子可以在溶液中移動，仍然不清楚電解中電子移動的情形。
表 4-1-5 實驗組學生在第三部分的答題表現
5-7-II 試問，此 裝 置 中 電 子 移 動 的 情 形 為 何？
百分比% 5-8-II 承上題，造成電子移動 的原因為何？
百分比%
前 後 延 前 後 延
(A) 6.1 12.1 15.2
3.0 3.0 12.1
0.0 0.0 0.0
0.0 3.0 0.0
3.0 6.1 3.0
(B) 0.0 0.0 0.0
0.0 0.0 0.0
0.0 0.0 0.0
0.0 0.0 0.0
(C) 27.3 9.1 6.1
6.1 6.1 3.0
12.1 3.0 3.0
9.1 0.0 0.0
從表 4-1-6 中可以發現在教學前有 50.0%的對照組學生選擇 5-6(C)選項電子 以順時針方向移動，而這群學生在 5-7-I 中有 37.5%的學生選擇(C)選項，其中 18.8%的學生理由為 5-8-I 的(C-1)選項：因為左邊銅棒失去電子，所以釋放出的 電子會經導線到右邊銅棒，並經過硫酸銅溶液回到左邊銅棒而形成通路；另外 18.8%學生的理由為 5-8-I 的(C-2)選項：因為左邊銅棒易得到電子，所以硫酸銅 中的電子會經由溶液吸引到左邊銅棒，電子會再經導線到右邊銅棒，以維持整 個電路的電中性。從答題信心程度發現學生在教學前的作答是較沒有信心(平均 分數為 1.8)。
在教學後有 71.9%的對照組學生選擇 5-6(C)選項電子以順時針方向移動，
而這群學生在 5-7-I 中有 62.5%的學生選擇(A)選項，其中 43.8%學生的理由為 5-8-I 的的(A-1)選項：因為左邊銅棒失去電子，所以釋放出的電子會經導線到右 邊銅棒而形成通路。從答題信心程度發現學生在教學後的作答是偏向有信心(平 均分數為 2.6)。
在延宕測驗中有 68.8%的學生的對照組學生選擇 5-6(C)選項電子以順時針 方向移動，而這群學生在 5-7-I 中有 56.3%的學生選擇(A)選項，其中 43.8%學 生的理由為 5-8-I 的(A-1)選項：因為左邊銅棒失去電子，所以釋放出的電子會 經導線到右邊銅棒而形成通路。從答題信心程度發現學生在延宕測驗的作答是
在延宕測驗中有 68.8%的學生的對照組學生選擇 5-6(C)選項電子以順時針 方向移動，而這群學生在 5-7-I 中有 56.3%的學生選擇(A)選項，其中 43.8%學 生的理由為 5-8-I 的(A-1)選項：因為左邊銅棒失去電子，所以釋放出的電子會 經導線到右邊銅棒而形成通路。從答題信心程度發現學生在延宕測驗的作答是