教科書一直以來是課室教學中扮演重要的部份，由許多國內外的研究中均指出學 生在教學時花費時間最多是教科書的閱讀與理解上(Leite, 2002；周珮儀，2005)，教科 書內容編排對學生的學習機會和學業成績有相當大的影響；並且教師的教學也與教科 書內容相對應，教科書的內容決定教什麼、何時教到如何教，甚至是學生所應給的回 饋或作業。但以往教科書研究並不受重視，主要因為學術界認為教科書只是學術上的 衍生產品，且不具有原創性，因此對於學術上的貢獻並不重要(Boostorm, 2001)。而在 我國教科書統一版本的時代背景上，教科書的研究更是不受到重視，時至今日一綱多 本的政策下教科書開放多版本共同競爭，因此相關的教科書研究便如雨後春筍般地出 現。
周珮儀及鄭明長(2008)指出隨著國內教科書政策的開放，教科書的相關議題成為社 會各界的討論焦點，主要議題包括：教科書和參考書的定價問題、一綱多本所造成的 學習負擔、立委要求國立編譯館恢復編書、各版本教科書的銜接問題等等。可知教科 書政策的議題已受到各界的關心，但最根本的解決方法應該是建立合適的教科書研究 架構，才能回答目前教科書所面臨到的問題。本研究為探討學生物質三態變化概念的 發展，其中一項重要的研究資料來源即為科學教科書，透過教科書內容瞭解學生最常 在課堂中接觸到的科學知識來源，進而將這此科學知識的內容與編排作詳細的分析與 討論，做為日後改善教科書的依據。為此本節將分為科學教科書研究方法的探討及微 觀粒子相關概念的教科書分析做為兩個文獻探討的主題。
一、科學教科書研究方法的探討
我國教科書研究的方法主要為內容分析法，調查法次之，而在科目方面以社會類 科和語文類科為主(周珮儀及鄭明長，2008)，可知自然科學類的教科書研究仍有相當大 的開放空間。研究者以三類主要的研究方法進行科學教科書研究的討論，分別為：課 綱內容與教科書的發展、教科書內容分析及教科書應用分析。
(一) 課綱內容與教科書的發展
此部份主要說明教科書版本開放後所面臨到的新挑戰，包括建立課程標準及教科 書評鑑標準。在建立課程標準方面，主要為比較各國教科書制度與政策，找出共同趨 勢(王美芬，1997；黃政傑及李隆盛，1994；賴慶三，1994)，而在建立課程標準後產生 許多的問題，研究焦點也轉向為不同版本教科書的評鑑與比較(方稚芳及楊國揚，1998;
黃政傑，2003；藍順德，1999)，藉此建立教科書選用時的重點與標準。在現今教科書 的研究中，課程標準扮演重要的角色，主要因為課程標準主導教科書的編寫內容及次 序安排(教育部，2006)，因此教科書分析的第一步可針對課程標準進行探討，瞭解教科 書編排上的主要架構，再對不同版本教科書進行分析，才不會發生見樹不見森的情況，
以獲得完整的教科書分析結果。
(二)教科書內容分析
周珮儀(2008)指出國內教科書研究的分析主流為教科書內容的分析，約佔全體的六 成，而主要焦點為意識型態分析，如性別、族群及政治等；另一部份則為學科概念分 析，主要在檢視各學科重要的概念內容及編排方式。在教育的研究上，對於意識型態 的分析是一項常見的研究方法，透過不同觀點來檢視教育對不同背景的學生所產生的 差異，藉此可以更突顯出教育所應改變的部份。以原住民的教科書分析來說(葉川榮，
2005；譚光鼎，2008)，在文化差異下的比較可以幫助教科書編審的人員跳脫原有的意 識型態，而由不同的觀點和角度理解教科書所要傳達的知識或內涵。
在科學教育方面，教科書的內容分析主要集中在學科概念的分析，而且以概念內 容或次序為主要的研究方向(呂紹海及巫俊明，2008；杜依樺，2008；林靜雯，2006；
邱韻如，2010；湯偉君，2008)，上述研究針對特定概念進行概念分析，找出科學概念 所需涵蓋的內容及結構，並以此架構對教科書內容進行分析與討論，探討教科書內容 的涵蓋度及次序的合適度。而在科學教科書的文本及圖文研究方面(王藍亭及盧伊君，
2010；葉佳承、 楊文金、廖斌吟、賴廷倫及林芯聿，2009)，此類研究針對科學教科 書中對科學概念的文本進行研究分析，瞭解學生在閱讀文本時所產生的迷思概念，或 是圖文閱讀時的困難等。科學教科書研究時必然要考慮到學科本質上的差異，由科學
研究中產生的知識要經過教科書的轉化才能被學生接受，此轉化的過程要考量到學生 的年齡及先前經驗，可見教科書的編排是相當複雜的工程，因此在教科書研究上必然 要考慮到科學概念的組織架構，先建立合適的概念圖再對教科書內容進行分析。在分 析的教科書內容方面，除文字的部份外，還可再考慮到教科書圖示所表徵的科學內容，
特別是許多科學的微觀或抽象概念，如原子結構、粒子運動或力的方向等，此類圖示 在教科書的解釋上扮演重要的角色，也應納入科學教科書研究的範圍內。
(三)教科書應用分析
此部份主要說明教科書使用情形及學習成效(周珮儀，2005)。教科書內容的調查方 面，主要以新舊教材及各版本教材之調查為主，而學習成效方面則是更進一步地調查 學生學習的成果，因自然科的學科特性，相關的教科書研究多以科學概念為主軸，為 再瞭解科學教科書對於科學概念的呈現方式，因此部份研究還會再配合學生概念學習 結果的調查(盧秀琴，2005)，將學科概念內容分析再結合調查研究結果，以進一步瞭解 學生學習與教科書間的關係。
綜觀目前教科書的研究，許多研究已無法由單一的研究方向作歸類，其研究的方 法採用更多元的方式，可能涵蓋到兩種以上的研究方法(如：林靜雯，2006；湯偉君，
2008；盧秀琴，2005)。教科書的研究方法依其目標的不同而有不同取向，如課綱內容 與教科書的關係可以進行各版教科書的審查與評鑑，但教科書最重要的目標應該是促 進學生的學習動機或成效，因此本研究除了對教科書進行內容及次序分析外，還將調 查跨年級學生概念學習的狀況，以做為後續教科書編修的參考依據。
二、微觀粒子相關概念的教科書分析
在課室中教科書進行知識媒介時包含文字、符號及圖示的部份，且科學家彼此溝 通時同時會使用文字語言與視覺化語言(Roth, Bowen, & McGinn, 1999)，因此科學知識 的傳遞是由兩種語言共同進行。且 Lemke (1998) 認為閱讀科學教科書時並不是線性的 過程，閱讀者會同時或次序性地看到主要的內文、圖示或表格等，因此學生的科學概 念應包含文字與視覺的成份。可知學生藉由科學教科書進行學習時必須能解釋兩種不 同的成份，才能達到概念理解的目標。
特別在化學微觀的教學中，微觀粒子的視覺化扮演重要的角色，利用圖像化或類 比等方式幫助學生學習，因此本研究除分析教科書上物質三態變化概念發展的文本內 容外，也將針對不同版本教科書對粒子圖像化表示及圖文說明進行探討及比較。Han 與 Roth (2006)對韓國中學教科書進行分析，圖表的表示主要有三種：(1)物質的三態；
(2)分子的運動；(3)狀態和能量的改變。以圖 2-3-1 為例，Han 與 Roth 歸納出 6 種韓國 教科書中慣用的分子移動表示法，並比較不同版本教科書圖表的表示方式，其研究指 出在科學教科書中，使用文字、符號(如粒子的方向)及巨觀現象去表徵教學的目標世界 (target world)，三者間的連續性對於教科書的成效扮演重要的角色。可知教科書分析的 內容應不只限於課文文字，更應包含圖示的部份，才能完整探討教科書內容對學生學 習的影響。
圖 2-3-1 韓國教科書慣用之分子移動表示法 (引自 Han & Roth, 2006,頁 181)
圖像化意指將抽象的粒子概念以圖像方式作呈現，將原本不可見之微觀性質以可 見之次微觀作表示，因此能幫助學生建立微觀粒子的抽象概念。此圖像化的呈現方式 有球型表示、運動方式及路徑模擬等，有些教科書還會以人的運動方式作類比，因此 另一方面也容易造成學生的迷思概念，而需要文字的輔助，便形成另一課題-圖文整合。
圖文整合意指除圖像呈現外再補充說明圖像化表徵的意義及方式，或再加上表徵上的 限制或適用範圍。綜合上述，本研究教科書分析內容主要針對課文、圖示及圖文說明 三個大部份。以教科書分析碼工具分析巨觀-微觀層級及文字與圖表之概念內容，並比 較各版教科書內容的差異。