本研究以模型本質問卷進行調查，再佐以訪談收集質性資料佐證。日文版 模型本質問卷則由研究者自行翻譯，再經日本東京地區某大學科學教育學科現
91
職教授與 7 名日本科學教育學科研究生討論。按當地習慣進行語言文字的調 整，經三星期反覆修訂，完成翻譯版修訂。翻譯版內容與題目數量皆與中文版 相同，其中，模型本質問卷分為五問，以三項理論為架構進行設計，分別為本 體論、認識論、方法論。在此以第五問，關於模型定義的題目為首，第一問的 認識論、第二問本體論模型改變、第三問的建模歷程、第四問得方法論等依序 進行研究結果呈現。
一、日本學生對模型本質的觀點
本研究所使用的模型本質問卷修改自邱美虹(2015)國科會計畫的模型本質 認識問卷本。研究問卷主要分為五問，為了避免受試者在作答的過程中，受到 題目敘述而影響模型本質看法。將完全沒有文字的認識論相關問題列為第一 問，再慢慢加入有文字敘述的題目，並將模型定義的題目放在最後一問，避免 受試者因閱讀過自己不曾想過的模型定義而干擾作答。
呈現時，不依據問卷順序呈現，以模型定義的第五問為首，接著第一問的 認識論、第二問本體論模型改變、第三問的建模歷程、第四問得方法論，等流 程方式進行。
（一）模型定義
問卷的問題五是測驗模型定義的三個層次，可單選可複選。本題有四個選 項如下：(A)「模型」是玩具，或是真實物體較小或放大的複製品。(B)「模型」
是模擬真實世界的物體或事件，但不是理論或想法。(C)「模型」是理論或想 法，或是用來表徵某些物體或事件。(D)「模型」是定律或想法用來發展和檢驗 想法，這些想法通常是抽象的，不是實體的描述。此四個選項分別依序對應到 層次 1、層次 2、層次 3 與層次 3。最後 C 與 D 選項均被歸類為層次 3，但 D 選 項的敘述又較為抽象，C 為 3-1 層、D 為 3-2 層。各年級作答情形如下：
92
93
表 4.3.1.1.3 定義分數*組別 交叉列表
組別 總計
日本中學 日高理科 日大文科 日大理科 定義分數 .0 計數 3a 3a 0a 0a 6
組別 內的
% 1.9% 3.6% 0.0% 0.0% 1.7%
1.0 計數 13a 5a 5a 2a 25 組別 內的
% 8.2% 6.0% 8.2% 3.3% 6.9%
2.0 計數 27a 20a 8a 8a 63 組別 內的
% 17.1% 24.1% 13.1% 13.1% 17.4%
3.0 計數 63a 38a, b 37b 37b 175 組別 內的
% 39.9% 45.8% 60.7% 60.7% 48.2%
4.0 計數 52a 17a 11a 14a 94 組別 內的
% 32.9% 20.5% 18.0% 23.0% 25.9%
總計 計數 158 83 61 61 363 組別 內的
% 100.0% 100.0% 100.0% 100.0% 100.0%
每一個下標字母都表示 組別 種類的子集，在 .05 層次上其直欄比例彼 此之間沒有明顯的不同。
結果顯示，模型定義在各年級間達顯著差異。皮爾森 (Pearson) 卡方 f=21.160a p=0.048。
94
95
3.7 分，大學文科 3.8 分、理科 3.7 分。中學與高中大學有 0.5 分的差距，顯示 了高中以上的學生對模型改變與模型本質有較高的同意度。
問題三主要檢測對建模歷程的同意度，建模歷程分為四部分八項目，分別 為模型選擇、模型建立、模型效化、模型分析、模型應用、模型調度、模型修 正、模型轉換(張志康、邱美虹，2009，劉俊庚、邱美虹，2010)。以李克氏量 表測量，同意度最高 5 分、最低 1 分。中學的平均得分為 3.6 分、高校平均為 3.7 分、大學文科 3.7 分、大學理科 3.8 分。隨著年級上升，分數有上升現象，
但幅度僅 0.1 分，較問題二的 0.5 分小。
（三）模型的呈現方式
對應認識論的問題如下圖所示，受試者需選出自己所認定的模型，並且在 下方寫上判斷為模型的理由。（內容等同於中文版）
96
圖 4.3.1.3.1 日文問卷
將問題一的作答情形按年級區分後，統計結果如下圖所示。
97
98
99
將問題進行因素分析後結果顯示如下：
KMO 值為 0.812，大於 0.6。Bartlett’s 球形考驗 Sig 為 0.000 小於 0.05，為 顯著。特徵值為 3.14、2.17、2.16、1.42。共同因素累積解釋變量為 59%。
表 4.3.1.3.1 問題進行因素分析結果 旋轉元件 矩陣 a
元件
1 2 3 4
1-K .793 .012 .138 -.002
1-L .792 .145 .046 .060
1-J .709 .184 .060 .050
1-N .584 .021 -.075 .385 1-H .575 .443 .091 -.226 1-O .555 .242 -.023 .239
1-E .066 .743 .139 .158
1-F .390 .702 -.066 .010 1-M .457 .645 .011 -.001 1-D -.066 .568 .440 .258
1-G .058 .017 .827 .028
1-C .061 .101 .790 -.009
1-B .048 .060 .750 .101
1-A .143 -.021 .001 .758
1-I .037 .250 .195 .697
經因素分析後，分為四個元件，首先為各年級均有較高同意度的 B、C、G 選項，此三者分別為 B 溶解動態平衡圖、C 原子與原子核結構圖、G 水分子氫 鍵圖，三者的共通性為「微觀粒子模型」。對 B、C、G 進行卡方考驗後，僅 B 未達顯著差異。顯示日本中學以上至大學不分年級均對 C、G 有較高同意度。
100
表 4.3.1.3.2 1-B *日本學生認為 1-B 選項上是否為模型的人數比率分布情形 組別
總計 日本中學 日高理科 日大文科 日大理科 1-B 否 計數 54a,b 17b 27a 21a,b 119
組別 內的 % 34.2% 20.5% 44.3% 34.4% 32.8%
是 計數 104a,b 66b 34a 40a,b 244 組別 內的 % 65.8% 79.5% 55.7% 65.6% 67.2%
總計 計數 158 83 61 61 363 組別 內的 % 100.0% 100.0% 100.0% 100.0% 100.0%
卡方檢驗結果：皮爾森 (Pearson) 卡方 f=9.562a 漸進顯著性 p=0.023<.05，各年級在 B 選項「溶解動態模型」上達顯著差異。
表 4.3.1.3.3 1-B 日本學生差異狀況圖
日本文科大學生（a 群）與日本理科高中生（b 群）達顯著。日本中學生、
日本理科大學生（ab 群）與任兩者（a 群、b 群）均未達顯著。
群的欄位中，兩條線所呈現的關係，有連線者未達顯著差異，線段與沒有 線段者呈現顯著差異。
組別 日大文科 日本中學 日大理科 日高理科
群 a 群 ab 群 ab 群 b 群
否 人數 27a 54a,b 21a,b 17b
% 44.3% 34.2% 34.4% 20.5%
是 人數 34a 104a,b 40a,b 66b
% 55.7% 65.8% 65.6% 79.5%
總計人數 61 158 61 83
100.0% 100.0% 100.0% 100.0%
101
表 4.3.1.3.4 1-C *日本學生認為 1-C 選項上是否為模型的人數比率分布情形 組別
總計 日本中學 日高理科 日大文科 日大理科 1-C 否 計數 60a 18b 25a,b 20a,b 123
組別 內的 % 38.0% 21.7% 41.0% 32.8% 33.9%
是 計數 98a 65b 36a,b 41a,b 240 組別 內的 % 62.0% 78.3% 59.0% 67.2% 66.1%
總計 計數 158 83 61 61 363 組別 內的 % 100.0% 100.0% 100.0% 100.0% 100.0%
卡方檢驗結果：皮爾森 (Pearson) 卡方 f=8.097a 漸進顯著性 p=0.044<.05，各年級在 C 選項「原子、原子核模型」上達顯著差異。
表 4.3.1.3.5 1-G * 日本學生認為 1-G 選項上是否為模型的人數比率分布情形 組別
總計 日本中學 日高理科 日大文科 日大理科 1-G 否 計數 48a 14a 19a 14a 95
組別 內的 % 30.4% 16.9% 31.1% 23.0% 26.2%
是 計數 110a 69a 42 a 47a 268 組別 內的 % 69.6% 83.1% 68.9% 77.0% 73.8%
總計 計數 158 83 61 61 363 組別 內的 % 100.0% 100.0% 100.0% 100.0% 100.0%
卡方檢驗結果：皮爾森 (Pearson) 卡方 f=6.276a 漸進顯著性 p=0.099>.05，各年級在 G 選項「水分子模型」上未達顯著差異。
第二個元件是 A、I 選項則為日常生活常見的 A 直升機模型與 I 翹翹板平衡 圖，其中 I 選項由圖表可見無明顯差異。A 選項則隨年級遞減，對 A 選項進行 卡方考驗後，得下表：
102
103
第四元件為 H、J、K、L、N、O，此六者同意度在各年級均低，各年級均不認為 其為模型。
（四）模型功能
對應方法論的問題為問題四，模型功能，作答方式為可單選可複選，題目 如下所示。（與中文版相同）
圖 4.3.1.4.1 日文問題 4
選項由 A 至 H 分別為：(A)「模型」可以描述特定的事物或現象。(B)「模 型」可以提供一個參考標準讓我進行判斷、檢驗。(C)「模型」可以解釋特定的 事物或現象的關係。(D)「模型」可以進行推理。(E)「模型」可以用來解決問 題。(F)「模型」可以表達內心的想法，而讓其他人了解。(G)「模型」能夠預測 事物或現象未來的發展。(H)「模型」可以產生新的想法。作答情形如下。
104
105
各年級在 A、C、F 選項有較高的比率，而這三個選項分別為(A)「模型」可 以描述特定的事物或現象。(C)「模型」可以解釋特定的事物或現象的關係。
(F)「模型」可以表達內心的想法，而讓其他人了解。
對上列各題分別與年級進行卡方檢驗，檢驗結果顯示，各題均未達顯著，
不拒絕虛無假設。
對日本學生在問題四的回答情形進行因素分析結果如下
KMO 值為 0.749，大於 0.6。Bartlett’s 球形考驗 Sig 為 0.000 小於 0.05，為 顯著。特徵值為 2.10、1.61。共同因素累積解釋變量為 46%。
表 4.3.1.4.1 問題四的回答情形進行因素分析結果 旋 轉元件矩陣a
元件
1 2
4-G .693 .040 4-B .670 -.097 4-H .640 .118 4-D .619 .264 4-E .566 .410 4-A -.079 .758 4-C .107 .694 4-F .202 .542
因素分析的結果顯示 (A)「模型」可以描述特定的事物或現象。(C)「模 型」可以解釋特定的事物或現象的關係。 (F)「模型」可以表達內心的想法，而 讓其他人了解。為同一元件，恰為大多數學生所選擇的部分。
（五）不同模型定義層次的日本學生對「模型功能」的觀點
以第五問的答題情形將受試者做層次區分。問題五的四個選項如下所列：
(A)「模型」是玩具，或是真實物體較小或放大的複製品。(B)「模型」是模擬真
106
107
108
109
卡方檢驗結果：皮爾森 (Pearson) 卡方 f=24.391a 漸進顯著性 p=0.001<0.01，
各層次學生在 4-B 選項「模型可以提供一個參考標準讓我進行判斷、檢驗。」
上達顯著差異。
表 4.3.1.5.3 4-C *日本學生按定義分數對 4-C 選項功能的人數比率分布情形 定義分數
.0 1.0 2.0 3.0 4.0 總計
4-C 否 計數 5a, b 20b 24a, c 46c 26c 121 定義分數 內
的 % 83.3% 80.0% 38.1% 26.3% 27.7% 33.3%
是 計數 1a, b 5b 39a, c 129c 68c 242 定義分數 內
的 % 16.7% 20.0% 61.9% 73.7% 72.3% 66.7%
總計 計數 6 25 63 175 94 363 定義分數 內
的 % 100.0% 100.0% 100.0% 100.0% 100.0% 100.0%
每一個下標字母都表示 定義分數 種類的子集，在 .05 層次上其直欄比例彼此 之間沒有明顯的不同。
卡方檢驗結果：皮爾森 (Pearson) 卡方 f=37.166a 漸進顯著性 p=0.000<0.001，
各層次學生在 4-C 選項「模型可以解釋特定的事物或現象的關係。」上達顯著 差異。
110
111
112
113
象。(C)「模型」可以解釋特定的事物或現象的關係。 (F)「模型」可以 表達內心的想法，而讓其他人了解。此三個選項上。
5. 對模型功能與層次進行交叉比對，各層次的頂點集中在 4-A、4-C、4-F 三個選項上。模型定義層次 3-2 擁有最大的面積，在各項模型功能的選 項上均有較高的同意度。層次 3-1 包含面積次之，層次 2 與 1 依序遞 減。模型定義層次分組在各項模型功能敘述上均達顯著差異。定義層次 高者對模型功能有較廣泛的認同。
二、以訪談探討日本學生對模型本質的觀點
本研究所使用的 訪談題目主要修改自邱美虹訪談分為三部分。其中，第 一部主要詢問學生對模型的判斷標準。第一部分包含 5 問；1-1 問在 18 張圖卡 中請受試者選出自己認為是模型的物件，並請受試者說明理由或判斷準則。
（一）編碼表與人數統計
訪談 15 名日本中學生後，進行編碼統計如下表。黃色底部分為訪談後新增 的編碼項目。本體論上，有 8 名學生認為模型是複製品(Q1-1)，達總訪談人數的 53%。10 名學生認為模型為可視化，將肉眼不可見的東西視覺化(Q1-5)，達總訪 談人數的 67%，為本體論中最高。另外，有 7 名學生認為模型攜帶相當程度的 資訊(Q1-7)，達總訪談人數的 47%。1 名學生提及模型是其他物品的代表、模範 (Q1-11)，這是台灣學生沒有提及的。
認識論上，有 14 名學生提及模型可以透過「圖像」呈現和了解科學現象或 概念(Q2-2-2)，達總訪談人數的 93%。6 名學生認為模型可以用具體物件呈現 (Q2-2-1)，達總訪談人數的 40%。
方法論上，11 名學生提及模型可以描述特定的現象(Q3-1)，達總訪談人數 的 73%。10 名學生提及模型可以讓人比較容易理解事物(Q3-9)，達總訪談人數
114
的 67%。9 名學生提及模型可以解釋特定的事物或現象的關係(Q3-3)，達總訪談 人數的 60%。9 名學生提及模型可以表達內心的想法(Q3-6)，達總訪談人數的 60%。6 名學生提及模型能夠預測事物或現象未來的發展(Q3-7)，達總訪談人數 的 40%。以下將擷取訪談資料進行詳細探討。
115
116
訪談者：你認為模型（模型）與模型（モデル）有什麼差別？
YA：因為模型(模型)是將肉眼可見的東西圖像化的產物，所以模型(モデル)跟 模型(模型)不同，模型(モデル)是將肉眼所無法看到的東西，或放大，或 以一般的造型表現出來的東西。模型(模型)是肉眼可視的東西，而模型
YA：因為模型(模型)是將肉眼可見的東西圖像化的產物，所以模型(モデル)跟 模型(模型)不同，模型(モデル)是將肉眼所無法看到的東西，或放大，或 以一般的造型表現出來的東西。模型(模型)是肉眼可視的東西，而模型