探討科學教育領域中板塊構造學說相關研究之前，先需瞭解何謂板塊構造學 說（Plate Tectonics Theory）？在板塊構造學說出現以前，就有一派科學家認為 現在散落四處的各大洲，應該是由一塊面積龐大的「超大陸」分裂的結果，但這 種說法很少人能接受。一直到了 1912 年，韋格納（Wegener）提出「大陸漂移 學說」，並於 1915 年以德文出版「大陸與海洋的起源」（The Origin of Continents and Oceans）一書後，才引起大眾的注意。
韋格納統整早期科學家們的成果，並與同事們引用各種證據來證明所有的大 陸最早是相連在一起。他們認為原始大陸在二億年前至二億二千五百萬年前，曾 是相連一塊的超大陸，稱之「盤古大陸」（Pangaea）【在希臘文中意指「所有 的陸地」】，經過分裂與漂移後，才移到現在的位置。為了支持所提出的學說，
韋格納等人找到許多有力的證據，包括地理學和古生物等證據，例如：南美洲和 非洲的大陸邊緣彼此吻合、巴西和南非出現相同的化石等，來支持所提出的陸地 會移動的說法，然而，卻因當時尚未清楚了解地球內部構造，因此無法詳加解釋 大陸漂移的動力來源。
第二次世界大戰以後，隨著海洋探測技術迅速發展，以及其他學科如古地磁 學、地震學等皆有重大研究成果，促使新的理論誕生。1962 年，海斯（Hess）
在一篇名為《洋底盆地的歷史》（History of Ocean Basins）的論文中提出「海底 擴張學說」，他認為岩漿由地球內部沿著中洋脊裂谷湧出，然後凝固形成新的海 洋地殼，老的海洋地殼受拉張、重力的作用，在海溝處隱沒並隨著地函的對流下 沉至地函，並再度回到地函。此概念解決了韋格納「大陸漂移學說」中的大陸漂 移之現象說法，然而，海斯仍未找到相關證據來說明擴張的動力來源。
到了 1967 到 1968 年間，摩根（Morgan）等人以大陸漂移學說和海底擴張 學說為基礎，統整各種說法及證據提出提出「板塊構造學說」。其理論描述地球
表面堅硬的岩石圈，隨著其下軟流圈的對流而移動，因此板塊能夠在地表發生相 對運動，而這也解釋了大陸漂移學說和海底擴張學說的動力機制。其中，支持板 塊構造學說的證據包括支持大陸漂移學說和海底擴張學說的證據：古生物的證據、
古氣候的證據、中洋脊兩側岩層年代呈對稱分布、地磁倒轉的證據、班尼奧夫帶 的發現、軟流圈的發現等。該理論主要貢獻為提出岩石圈與軟流圈的劃分並證明 解釋陸地的移動、海底的擴張，以及說明了板塊運動的機制（University of California Museum of Paleontology [UCMP], 1996; U. S. Geological Survey
[USGS] , 1996；何春蓀，2002；李旭旦，2007；郭瑞濤，2000；陳建志與馬家齊，
2005）。
再來，國內外板塊構造學說的相關概念研究，綜合文獻可發現探討內容包括 下列四點，詳細內容參閱表 2-5.1：
1. 不同教學法之設計對學習的影響，例如吳育雅（1995）研究發現運用合作思 考的學習方式較演講式教學法更能促進學生學習；陳可恭（2005）研究結果 顯示多重類比教學有助於學習，而 RGT 則有助於系統性建構互動式多重類 比教學模式；吳家鶴（2006）研究顯示雖然以多重類比與反駁陳述分別進行 教學活動，學生的概念改變並無顯著差異，但學生對概念改變的教學活動都 有正面的回應；Gobert 和 Clement（1999）研究結果發現在學生閱讀後以圖 示描述較有利於學生學習動態及空間方面的知識。
2. 知識的理解情形，其中例如 Gobert（2000）研究結果發現學生對於地球內部 的構造有不同的類型，像是地球內部無分層、對於火山噴發的原因亦有不同 想法，像是火山噴發乃因熱、移動等；Libarkin, Anderson, Science, Beilfuss 和 Boone（2005）研究結果發現學生認為板塊應在地下無法碰觸到的深處、
板塊應是平坦的等。
3. 迷思概念，其中例如曾舒平（2005）研究結果發現學生認為大陸漂移就是板
究發現有學生認為板塊的移動是因磁極變動所導致、大陸和海底下的山皆由 同樣的板塊運動機制所導致；Sibley（2005）研究結果發現在繪製大陸地殼 與大陸地殼相互碰撞時，所造成板塊邊界之地質構造，會有兩種常見的迷思；
Ford 和 Taylor（2006）研究結果發現學生於各方面皆有迷思概念包括：板塊 基本概念、板塊運動及其相互影響、板塊相互影響所造成的結果、板塊物質 的循環等四方面。
4. 心智狀態，其中例如侯依伶（2003）研究國三學生學習板塊構造運動概念時 的心智狀態，以及探討心智狀態對概念學習的影響，並藉此瞭解學習困難之 處，做為改進教學的依據。其把心智狀態分為四個向度，包括：情緒、意圖、
概念內在心智表徵以及概念外在心智表徵，研究結果發現學生心智狀態的強 弱情況與學習成就有正相關，且每位學生於學習過程當中，會受到不同心智 狀態之影響，其中低分組的學生受意圖向度的影響最大，中、高分組的學生 則受概念內在心智表徵向度的影響。
從上述可發現相關板塊構造學說的研究對於學生心智模式及其解釋情形的 探討較少，因此本研究將探討學生於板塊構造學說的心智模式，並參考 Gobert
（2000）及 Marques 和 Thompson（1997）所做的研究結果，探究學生於地球內 部結構、板塊運動動力來源的心智模式，以及新增一個適合國內學生的向度-臺 灣附近的地體構造之心智模式。此外，探討學生的心智模式可瞭解其對該事物的 理解情況，然而當要向他人說明自己所理解的情形，則又牽扯到解釋，故本研究 除了探討心智模式外，另外再探討學生對於板塊構造學說的科學解釋情形，並藉 由以鷹架式探究為基礎的課程設計，逐步帶領學生理解較難之概念，與培養學生 學習解釋自己內在的心智模式。
表 2-5.1 板塊構造學說相關研究列表
表 2-5.1 板塊構造學說相關研究列表（續 1）
Marques
&
Thompson
（1997）
Misconceptions and conceptual changes
concerning continental drift and plate
tectonics among Portuguese students aged 16-17
Gobert &
Clement
（1999）
Effects of
student-generated diagrams versus student-generated summaries on conceptual understanding of causal and dynamic knowledge in plate tectonics
探討不 models for plate tectonics:
Inferential power and barriers to understanding
探討知
表 2-5.1 板塊構造學說相關研究列表（續 2）
研究者
（年代）
研究主題 研究目的 研究對象 研究內容及結果摘要
Libarkin, Anderson, Science, Beilfuss,
& Boone
（2005）
Qualitative analysis of college
students' ideas about the earth:
Interviews and open-ended questionnaires
探討知識
Visual abilities and
misconception s about plate tectonics
探討視覺
Taylor
（2006）
Investigating students' ideas about plate tectonics
探討迷思