本節研究是以有機化合物概念試題診斷高二學生對概念類型中命名、性質、
結構、應用在視覺化表徵能力教學前測與後測的表現，因此，本節分成六個部份 討論：第一部份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？第二部份為實驗組學生教學成效，藉以瞭解學 生經過視覺化表徵能力教學是否達顯著差異？第三部份為對照組學生教學成效，
藉以瞭解學生經過一般教學是否達顯著差異？第四部份為實驗組與對照組兩組 學生教學成效比較，藉以瞭解不同的教學是否達顯著差異？第五部分為兩組學生 在教學前、教學後有機化合物概念測驗的答題分析？接著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？第六部份為小結。
一、實驗組與對照組學生的前測比較
本研究是以有機化合物概念試題來分析兩組學生的起點行為，其中試題內容 分成四個概念類型：命名、性質、結構、應用。從表 4-1-1 顯示教學前兩組學生 的答對率及獨立 t 考驗的結果，發現在有機化合物試題中的整體表現而言，不論
是實驗組或是控制組的整體答對率都未達 35%，且未達顯著差異(p=.872，p>.05)。
從概念類型來看，發現教學前兩組學生在命名的表現，其答對率未達 30%，未達 顯著差異(p=.873，p>.05)；在性質的表現，發現教學前兩組答對率也未達 40%，
也未達顯著差異(p=.505，p>.05)；在結構的表現，兩組學生在教學前的答對率也 未達 35%，且未達顯著差異(p=.690，p>.05)；最後兩組學生在應用的表現，教學 前的答對率也未達 35%，且未達顯著差異(p=.805，p>.05)。
從表 4-1-1 與圖 4-1-1 顯示兩組學生在教學前的起始點是相似的，除此之外 兩組學生在命名、性質、結構、應用等，答對率都很低，以性質的答對率最高，
其次為應用，接序為結構、命名。
表 4-1-1 教學前實驗組與對照組在有機化合物概念試題的獨立 t 考驗 概念類型 答對率% (標準差) t 顯著性(雙尾)
實驗組(N=37) 對照組(N=39)
命名 23.99 (15.13) 23.40 (16.77) .161 .873 性質 38.85 (24.61) 35.58 (17.57) .670 .505 結構 29.39 (13.57) 30.77 (16.18) -.401 .690 應用 30.07 (18.27) 31.09 (17.65) -.248 .805 總分 30.57 (10.82) 30.21 (8.91) .162 .872
圖 4-1-1 教學前實驗組與對照組的學生在有機化合物測驗試題的答對率 總分
二、實驗組學生在教學前、後的比較
實驗組學生經過 11 節視覺化表徵能力教學後，其表現以成對 t 考驗分析，
結果顯示：在概念類型命名、性質、結構、應用等，學生在後測的答題表現都有 達顯著進步，學生的整體答對率達 53.38% (表 4-1-2)，且達顯著差異(t=9.274，
p< .001)。從概念類型來看，發現教學後實驗組學生在命名的表現，其答對率為 56.08%，達顯著差異(t=.8123，p< .001)；在性質的表現，發現教學後實驗組答對 率為 58.78%，也達顯著差異(t=4.327，p< .001)；在結構的表現，實驗組學生在 教學後的答對率為 51.01%，且達顯著差異(t=5.509，p< .001)；最後在應用的表 現，教學後的答對率為 43.24%，且達顯著差異(t=3.910，p< .001)。
從表 4-1-2 與圖 4-1-2 顯示實驗組學生在命名、性質、結構、應用等，答對 率都有提升，以性質的答對率最高，其次為命名，接序為結構、應用。而進步比 例較多的為命名(32.10%)，其次為結構(21.62%)，接著為性質(19.93%)，應用 (13.14%)。此外，從測驗數據可知，實驗組在教學後各個概念有所提升，因此，
大多數的學生能透過視覺化表徵能力教學達到對概念的理解。
表 4-1-2 實驗組前、後測驗的組內答對率
概念類型 答對率%(標準差) 後測-前測
前測 後測
命名 23.99 (15.13) 56.08 (19.90) 8.123***
性質 38.85 (24.61) 58.78 (21.62) 4.327***
結構 29.39 (13.57) 51.01 (17.02) 5.509***
應用 30.07 (18.27) 43.24 (14.61) 3.910***
總分 30.57 (10.82) 53.38 (11.68) 9.274***
***：p<.001
圖 4-1-2 實驗組學生在有機化合物試題的前測與後測答對率
三、對照組學生在教學前、後的比較
對照組學生經過 11 節視覺化表徵能力教學後，其表現以成對 t 考驗分析，
結果顯示：在概念類型命名、性質、結構、應用等，學生在後測的答題表現都有 達顯著進步，學生的整體答對率達 49.12% (表 4-1-3)，且達顯著差異(t=7.330，
p< .001)。從概念類型來看，發現教學後對照組學生在命名的表現，其答對率為 53.53%，達顯著差異(t=6.851，p< .01)；在性質的表現，發現教學後對照組答對 率為 48.72%，也達顯著差異(t=3.161，p< .001)；在結構的表現，對照組學生在 教學後的答對率為 48.72%，且達顯著差異(t=4.327，p< .001)；最後在應用的表 現，教學前的答對率為 45.51%，且達顯著差異(t=3.567，p< .01)。
從表 4-1-3 與圖 4-1-3 顯示對照組學生在命名、性質、結構、應用等，答對 率都有提升，以命名的答對率最高，性質與結構居次，最後為應用。而進步比例 較多的為命名(30.13%)，其次為結構(17.95%)，接著為應用(14.42%)，性質(13.14%)。
此外，從測驗數據可知，對照組在教學後各個概念有所提升，因此，大多數的學 生在一般教學達到對概念的理解。
總分
表 4-1-3 對照組前、後測驗的組內答對率
**：p<.01，***：p<.001
圖 4-1-3 對照組學生在有機化合物試題的前測與後測答對率
四、實驗組與對照組學生後測與前測的比較
兩組學生在後測的分析比較是以前測為共變數，進行 ANCOVA 分析，從表 4-1-4 顯示教學後兩組學生答對率及共變數分析的結果，發現在有機化合物試題 的整體表現而言，實驗組或是控制組的整體答對率分別達 56.08%與 53.53%，但 未達顯著差異(F=1.167，p>.05)。從概念類型來看，發現教學後實驗組與對照組 學生在命名的表現，其答對率分別達 56.08%與 53.53%，未達顯著差異(F=.260，
p>.05)；在性質的表現，發現教學後兩組答對率分別達 58.78%與 48.72%，達顯 著差異(F=4.417，p<.05)；在結構的表現，兩組學生在教學後的答對率分別達
概念類型 答對率%(標準差) 後測-前測
前測 後測
命名 23.40 (16.77) 53.53 (22.57) 6.851***
性質 35.58 (17.57) 48.72 (19.19) 3.161**
結構 30.77 (16.18) 48.72 (17.40) 4.972***
應用 31.09 (17.65) 45.51 (20.97) 3.567**
總分 30.21 (8.91) 49.12 (13.90) 7.330***
總分
51.01%與 48.72%，但未達顯著差異(p=.575，p>.05)；最後兩組學生在應用的表 現，教學後的答對率分別達 43.24%與 45.51%，且未達顯著差異(p=.252，p>.05)。
從表 4-1-4 與圖 4-1-4 顯示兩組學生在教學後，發現實驗組的答對率以性質 最高，然而對照組答對率以命名最高，並且兩組在應用的答對率最差。此外兩組 差異最多的為性質(10.06%)，其次為命名(2.55%)，接著為結構(2.29%)，然而在 應用類型對照組高於實驗組(2.27%)。在此結果顯示實驗組學生在視覺化表徵能 力教學後，在有機化合物概念類型中的性質顯著優於一般講述式投影片教學，然 而在概念類型中的命名、結構、應用等卻沒有達顯著差異。
表 4-1-4 實驗組與對照組後測的 ANCOVA 比較
概念類型 答對率%(標準差) 後測(F 值)
實驗組(後測) 對照組(後測)
命名 56.08 (19.90) 53.53 (22.57) .260 性質 58.78 (21.62) 48.72 (19.19) 4.417*
結構 51.01 (17.02) 48.72 (17.40) .575 應用 43.24 (14.61) 45.51 (20.97) .252 總分 53.38 (11.68) 49.12 (13.90) 1.167
*：p<.05
圖 4-1-4 教學後實驗組與對照組的學生在有機化合物測驗試題的答對率 總分
五、兩組學生在教學前、教學後在有機化合物概念試題中的答題分析
在此分析兩組學生在教學前、教學後在有機化合物概念試題的答題情形，分 就四個概念類型：命名、性質、結構、應用等各 8 題，來端視學生在教學前、後 的差異表現。以下首先分析概念類型之命名等 8 題：
(一) 命名
在表 4-1-5 中顯示實驗組與對照組在第 1 題的答題表現，結果顯示在結構式 轉換成中文系統命名時，教學前實驗組與對照組僅有少部分學生認為是(A) 2,4-二甲基己烷(18.9%／15.4%)，而實驗組大部分學生以及對照組學生較多的人認為 是(D)1,2,4-三甲基戊烷(45.9%／35.9%)，少部分的人認為是(B)3,5-二甲基己烷 (16.2%／23.1%)與(C)2,4,5-二甲基戊烷(18.9%／25.6%)，從概念來說，選擇(D)選 項的學生沒有單鍵可旋轉的概念，沒有選擇最長鏈為主鏈的概念，選擇(B)選項 的學生沒有主碳鏈要以取代基最靠近主碳鏈 1 號為優先的概念，選擇(C)選項的 學生沒有單鍵可旋轉的概念以及沒有主碳鏈要以取代基最靠近主碳鏈 1 號為優 先的概念。
在教學後，實驗組與對照組學生選擇(A) 2,4-二甲基己烷的學生提升至 70.3%
與 64.1%，然而兩組學生還是有少數學生還是認為是(B)(C)(D)。在教學過程中，
有明確讓實驗組學生端看 3D 球棍型，同時說明結構式的限制，幫助學生知覺結 構上的問題，但仍有少數學生沒有單鍵可旋轉的概念。
表 4-1-5 實驗組與對照組學生在第 1 題的答題表現
1. 某烷之結構式如下圖所示，其中文系統命名為： 百分比%
實驗組 對照組 前 後 前 後 (A) 2,4-二甲基己烷 18.9 70.3 15.4 64.1 (B) 3,5-二甲基己烷 16.2 8.1 23.1 17.9 (C) 2,4,5-二甲基戊烷 18.9 2.7 25.6 2.6 (D) 1,2,4-三甲基戊烷 45.9 18.9 35.9 15.4 註：灰底代表正確答案
在表 4-1-6 中顯示實驗組與對照組在第 2 題的答題表現，結果顯示教學前實 驗組與對照組在縮合結構式轉換成中文系統命名時，教學前實驗組與對照組較多 學生認為是(B) 2,2,5-三甲基己烷(48.6%／46.2%)，而少部分的人認為是(A) 2,2,6-三甲基己烷(29.7%／23.1%)與(C) 2,5-二甲基庚烷(16.2%／28.2%)，(D)2,5,5-三甲 基己烷(5.4%／12.8%)，也就是說選擇(A)選項的學生在數甲基上的位置時發生錯 誤，選擇(C)選項的學生在數甲基的數目時發生錯誤，選擇(D)選項的學生沒有以 取代基多者優先編號的概念。除此之外學生在轉換結構上可能發生錯誤。
在教學後，實驗組與對照組學生選擇(B) 2,4-二甲基己烷的學生提升至 70.3%
與 64.1%，然而還是有少部分學生認為是選項(A)(C)(D)。在教學過程中，有明確 繪製縮合結構式給學生看，並讓學生練習，同時說明結構式的限制，幫助學生知 覺結構上的問題，但仍有少數學生有轉換結構上的問題。
表 4-1-6 實驗組與對照組學生在第 2 題的答題表現
註：灰底代表正確答案
在表 4-1-7 中顯示實驗組與對照組在第 4 題的答題表現，結果顯示在結構式 轉換成中文系統命名時，教學前實驗組與對照組僅有少數學生認為是(C) 3,3-二 甲基-1-戊烯(16.2%／28.2%)，而實驗組學生與對照組學生多數人認為是(B) 3-甲 基-3-乙基-1-丁烯(43.2%／30.8%)，少數認為是(A) 2-甲基-2-乙基-3-丁烯(35.1%／
28.2%)與(D) 3,3-二甲基-4-戊烯(5.4%／12.8%)，也就是說選擇(B)選項的學生沒有 單鍵可旋轉的概念，並且沒有選擇最長鏈為主鏈的概念，選擇(A)選項的學生沒 2. (CH3)3CCH2CH2CH(CH3)2，其中文系統命名為： 百分比%
實驗組 對照組 前 後 前 後 (A)2,2,6-三甲基己烷 29.7 8.1 12.8 12.8 (B)2,2,5-三甲基己烷 48.6 70.3 46.2 64.1 (C)2,5-二甲基庚烷 16.2 13.5 28.2 5.1 (D)2,5,5-三甲基己烷 5.4 8.1 12.8 17.9
有以雙鍵所在位置為優先編號的概念，並且沒有單鍵可旋轉與選擇最長鏈為主鏈 的概念，選擇(D)選項的學生沒有以雙鍵所在位置為優先編號的概念。
在教學後，實驗組與對照組學生選擇(C) 3,3-二甲基-1-戊烯的學生提升至 64.9%與 61.5%，然而還是有少部分實驗組學生還是認為是選項(A)(B)、少部分 對照組學生還是認為是選項(A)(B)(D)。在教學過程中，有明確讓實驗組學生端 看 3D 球棍型，同時說明結構式的限制，幫助學生知覺結構上的問題，以及命名 規則，但仍有少數學生有轉換結構上的問題。
表 4-1-7 實驗組與對照組學生在第 4 題的答題表現
註：灰底代表正確答案
在表 4-1-8 中顯示實驗組與對照組在第 5 題的答題表現，結果顯示教學前實
在表 4-1-8 中顯示實驗組與對照組在第 5 題的答題表現，結果顯示教學前實