本教學設計以有機化合物概念試題與視覺化表徵能力試題為研究工具，以有 機化合物單元為教學內容，其中飽和烴的教學時間為三節課、不飽和烴的教學時 間為二節課、實驗操作的教學時間為一節課、芳香烴的教學時間為一節半以及官 能基的教學時間為三節半，總共十一節課。
實驗組與對照組的教學皆以投影片的方式呈現，並利用黑板補充上課內容，
而實驗組與對照組的教學差異在於實驗組額外增加視覺化表徵能力(知覺、詮釋、
轉換、連結、評估)說明，而對照組主要以一般教學。在教學前使用兩種研究工 具，分別為有機化合物概念試題與視覺化表徵能力試題，並使用學習單確認學生 的學習情形，在教學後再次使用兩種研究工具。
兩組教學上的差異在於實驗組額外增加視覺化表徵能力(知覺、詮釋、轉換、
連結、評估)的呈現，例如在直鏈烷烴的性質中，知覺為能對所看到的現象或表 徵做描述性的說明，在教學上所呈現的是：正烷烴的沸點與熔點，當分子碳數增 加、沸點上升；轉換為能做表徵間的轉換，以便於思考或幫助詮釋某一現象或化 學概念，在教學上所呈現的是表徵間的轉換，如將分子式轉換為結構式或呈現 3D 球棍模型之動畫，用以思考結構上的問題；詮釋為能對所看到的現象或表徵 詮釋其背後意義，在教學上所呈現的是：隨著碳數的增加，分子愈大，接觸面積 愈大，與其它分子作用也大，凡得瓦力愈大，沸點、熔點也隨之增加；連結為能 透過相同概念，說明具有相似的物理或化學性質，在教學上所呈現的是：環烷也 如同直鏈烷烴的性質一般，其它烴類也同此一般隨著碳數增加，接觸面積愈大，
分子間引力愈大，沸點、熔點也愈大，如以環烷來說：環丙烷(-33.0℃)、環丁烷 (12.5 ℃)、環戊烷(49.0 ℃)，並呈現其結構式；評估為能應用相關的概念與表徵 來評估新情境，在教學上先讓學生思考問題，並問學生為什麼，最後再呈現相關 的概念、表徵、以及原因，例如：評估下列三個化合物(正戊烷、異戊烷、新戊 烷)，那一個沸點最高？為什麼？首先我們所看到的同樣都是在 5 個碳下，其分 成直鏈與支鏈烷烴，直鏈烷烴較易與同類直鏈烷烴分子接觸，其分子作用力大，
凡得瓦力愈大，沸點愈大。而支鏈烷烴，與其它分子的作用面積小，如果說丙像 顆彈珠，則彈珠與彈珠接觸面積小，當我們以紅線為另一分子接觸面時，分子與 紅線的接觸以甲為大，因此其分子作用力大，凡得瓦力愈大，沸點愈大。而對照 組的教學內容和實驗組的相同，不同的地方在於沒有額外視覺化表徵能力的呈現，
並且沒有視覺化表徵能力教學中連結的投影片，以及評估上沒有背後原因的解釋 及表徵的呈現，僅透過教學者直接口述解釋。此外研究者加以控制兩班教學進度，
因此兩組的教學進度相同，每堂課皆為 50 分鐘。
本次教學文本採用國內 102 年高二翰林版基礎化學(二)，教學內容為第二章 有機化合物，包含飽和烴、不飽和烴、芳香烴與官能基。兩組教學皆是以投影片 的方式呈現，並使用學習單搭配該堂課的教學內容，其中兩組學習單不同在於實 驗組額外標註各個題目所需要的能力，例如：評估下列三個化合物(正戊烷、異 戊烷、新戊烷)，那一個沸點最高？為什麼？
本次有機化合物教學內容飽和烴的教學時間為三節課、不飽和烴的教學時間 為二節課、實驗操作的教學時間為一節課、芳香烴的教學時間為一節半以及官能 基的教學時間為三節半，總共十一節課。在表 3-4-1 說明兩組教學內容與教學設 計。
在表 3-4-1 中說明兩組教學內容、順序皆相同，但實驗組額外增加視覺化表 徵能力，透過教師的引導與師生間的互動，培養學生視覺化表徵能力。舉例來說，
視覺化表徵能力中的知覺，在教師的引導下培養學生去知覺某一現象或表徵；轉 換，在教師的引導下培養學生去轉換模型，並教導學生選擇合適的模型以詮釋某 一現象或表徵；詮釋，在教師的引導下培養學生利用已轉換的模型去詮釋某一現 象或表徵背後的意義；連結，在教師的引導下培養學生連結相關概念或先備經驗；
評估，在教師的引導下培養學生應用相關的概念與表徵來評估新情境。
表 3-3- 1 實驗組與對照組教學內容與教學設計說明
課本中的有機化合物分子結構及圖片，在連結上僅透過教學者口述說明，在評估 上直接講述結果與說明(見表 3-4-2)。
表 3-3-2 實驗組與對照組教學素材差異 組別
視覺化 表徵能力
對照組 實驗組
知覺 轉換 詮釋
連結 無投影片，教學者口述說明
評估
無投影片，教學者口述說明
兩組在教學素材上，以第一堂飽和烴中有差異的部分舉例說明，實驗組額外
有機 物結 構之 表示 法
(1)
有機 物結 構之 表示 法 (2)
有機 物結 構的 應用
直鏈 烷烴 的性 質
無投影片，教學者口述說明
由教學者口述說明
無投影片，教學者口述說明