本研究融合 Johnstone(1991, 2000)、Boulter 和 Buckley(2000)對多重表 徵與模型的觀點，加上 Ainsworth(1999, 2006) 多重表徵功能的想法，同一概 念中同時使用兩種以上的表徵，以設計教學活動中所需的呈現模型，主要的 表徵為：語文混合、具體混合、視覺混合、數學混合和動作混合(Boulter &
Buckley(2000)，再細分為巨觀、次微觀和符號三個陎向(Johnstone, 1991, 2000)，
兩種以上的表徵相互配合時，考量互補性、延伸性和建構深層理解的功能 (Ainsworth,1999, 2006)，整合後的設計想法如圖 2-8-1，多重表徵活動的設計 想法與分析課室教師使用表徵的架構會第參章進一步說明。
本研究參考邱美虹(2008)的整合型研究以設計晶體模型問卷，將原本的 本體論、認識論、方法論三個陎向修改為模型本體、模型表徵、模型功用和 建模立成四個向度(圖 2-8-2)。模型本體探討學生對晶體模型對應現象的本質 關係(對應關係)、呈現形式和變化關係三個構念；模型表徵則探討學生對不 同表徵方式呈現晶體模型的想法；模型功用則是探討學生對於模型在問題解 決、瞭解觀察的現象、連結和發展想法等功用的觀點；建模歷程則是探究學
巨觀 (macro)
次微觀 (sub-micro)
符號 (Symbol) 語文混合
視覺混合
語文混合 視覺混合 肢體混合 具體混合
數學混合 化學符號
圖 2-8-1 本研究整合後的多重表徵分類
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生對於模型選擇、模型建立等建模步驟的同意情形。藉由晶體模型問卷來檢 視學生對於晶體模型教學前後想法的分布與變化情形。
圖 2-8-2 本研究晶體模型問卷架構
在教學活動中，參考 Keenan 等人的研究 (1980，引自 Harrison & Treagust, 1996) 所提及常用到的四個分子類比模型，教師使用其中三種(填充式、球-棍式和路易士結構)，並使用多元的具體模型(詳見第參章說明)引導學生以模 型做為表達工具的教學，幫助學生學習晶體概念(王嘉瑜，2016；Gilbert , 1993；
Treagust, Chittleborough, ＆ Mamiala, 2002)。
本研究參考 Clement 和 Rea-Ramirez(2008)提出的模型為基礎的師生共 構，實驗組教師引入建模歷程的七個步驟為教學的鷹架，引導學生逐步建立 四種晶體模型與分子間作用力的模型，藉著師生討論的過程，讓學生認識與 建立模型，並了解模型的限制與適用範圍，並在學習過程中幫助學生逐漸修 正其迷思概念及增修其心智模式。教學的後期，建模與多重表徵組學生以小 組方式操作多元的具體模型，經小組討論後，再發表小組建立的概念，筆者 探討兩種不同的建模歷程教學(師生共構、師生共構加上小組共構)對學生概 念、解釋能力和建模能力的發展是否存在不同的影響。
模型本體 模型表徵
模型功用 建模歷程 晶體模型
問卷
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學生概念概念改變的分析分為兩大部分，學生迷思概念的演變與分智模 式的演變，同時採 Chi 等人(2004)與 Gilbert 與 Justi(2016)的分類方式，學生 在選擇題所選的選項為局部命題的層次，可以獨立片段的方式來分析命題的 理解或錯誤，錯誤的選項被歸類為迷思概念。心智模式屬於全陎結構的層次，
頇以整合融貫的方式來分析，以 Gilbert 與 Justi(2016)的定義可包含數個概念 組合，筆者依據晶體模型的科學模式，將其組成概念分為：成分(非金屬與非 金屬)、關係為鍵結過程-分為三個命題(原子之間是共價鍵、分子之間是凡得 瓦力)、結構-分為三個命題(連續狀結構/非連續狀結構、混成軌域的類型及 熔化時要破壞何種鍵結)和性質-分為數個命題(分子晶體融化時不導電、以分 子式表示、熔點較低等)。
課室分析的部分則綜合文獻探討的陎向，以教師在課室中的教學行為如 使用的表徵類型、提問的型態、解釋的類型加上課室活動，作為課室分析的 陎向，此外兩組實驗組均以建模歷程作為教學鷹架，筆者進一步分析三種不 同教學情境中教師是如何幫助學生建立晶體模型的教學歷程。從五個陎向分 析教學對學生學習成效與概念改變之間存在那些關係，不同的教學模式是如 何影響學生學習的歷程，進而找出建模教學的影響陎向。
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第參章 研究方法
本章分別論述本研究設計與研究情境、研究對象、研究工具、活動設計 與教學模式、研究流程和資料處理與分析六個小節。