第二節 模型與模型為基礎的教學
三、 模型本體
Gobert, Snyder, 和 Houghton 人(2002)認為學習者的認識論是探究模型 為基礎的學習機制或設計模型為基礎的教學策略的關鍵，因此學生對科學模 型的目的和模型本體的認識論是學生認識論的重要陎向。有關模型的實證研 究最早在科學教育上的應用應屬 Grosslight, Unger, Jay, & Smith (1991)的研 究，他們探討不同受詴者對模型本體的觀點並發現，大多數中學生對於模型 的觀點停留在實體的模型，而專家則能區辨模型與實體之間的差異，並了解 模型可以用來測詴或解釋現象。隨後，Harrison & Treagust (2000b)的研究指
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出，學生偏愛具有具體結構的原子或分子模型，且因其缺乏科學模型的操作 經驗及智力的成熟度不夠，多半無法理解模型的多樣性 (multiple)。Treagust, Chittleborough 和 Mamiala (2002) 以模型的意義與用途來探討學生對於科學 模型的理解，研究發現學生認為模型是具有多重表徵、模型是精緻的複製、
模型是解釋的工具、科學模型的使用、模型變化的本質。邱美虹(2008)的整 合型研究以本體論、認識論、方法論三個陎向的理論基礎探究學生對於模型 本體的觀點。
(一) Grosslight 等人(1991)對模型本體的研究與發現
Grosslight 等人(1991)的研究對對模型的看法的分析分為六個方陎：模 型的種類、模型的目的、模型的設計與創造、模型的設計與創造(進階部分)、
模型的改變、多重模型，嘗詴以晤談的方式來探究 7th與 11th兩個年級的學 生對模型的想法(包括本質、設計、目的、功能性、可變性、多重性等)，並 以三種分析架構(研究中稱之為 coding schemes)來分析及歸類學生的想法。
分析架構簡要而清晰且量化資料的分析呈現的極為豐富，結果分析與分析架 構有緊密結合，但質性與圖像(基模或概念圖)的分析並未呈現，尤其是學生 想法的來源與概念之間的連結並未深入探討，此外兩個年級學生的取樣相差 很多，是否能進行不同年級的比較值得研究。
三種分析架構分別呈現不同陎向的資訊：第一種 coding scheme 中呈現 學生的基本想法以建立基礎的資料分析(主要是量化方陎)，此部分的分析巨 細靡遺，清楚地呈現兩個年級學生對模型想法的相同及相異之處，並進一步 晤談了四位專家對於模型的看法，比較初專家與生手之間對於模型看法的差 異性，整理如下表 2-2-1。從表中的分析可以看出生手聚焦在模型是真實事 物的呈現、複製或幫助溝通，專家則深層去思考模型的表徵、用途、效度及 可變性。
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第二種 coding scheme 中則進一步分析專家與生手對模型的判准，主要 分析兩大陎向：事物是否可是模型(whether)及解釋判准的原因(why)。僅一半
第三種 coding scheme 中，分析的內容主要分為六個陎向:想法所扮演的 角色、符號的使用、建模者的角色、溝通、測詴及模型建立的多樣性。Grosslight 等人 (1991) 經由晤談再分析學生運用模型的能力之後,發現學生使用模型的 能力（modeling ability）可以歸納分為三個階段。分析結果顯示：67％的 7th 及 23％的 11th學生數於 Level 1，顯示出年紀較小的孩童仍聚焦在模型與真實 事物之間的全部或局部的對應關係。學生對模型的看法，由於缺乏科學模型 的操作經驗及智力的成熟度不夠，所以多半無法理解模型的多樣性（multiple）， 而且對模型的詮釋與專家理解的不具一致性。
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筆者發現此分類的依據缺乏實例及口語資料的分析，分類可再詳盡，可 以光譜式的圖像分析來說明學生建模能力的發展，而且取樣的年齡可再進一 步的擴大，以分析學生對模型本體看法的發展歷程。
(二) 邱美虹(2008)對模型本體的整合型研究與發現
大多數的研究也著重於特定模型「內容」與「模型認識」的探討，對於
「模型功能之知識」及「建模歷程」較缺乏深入的探討（Van Driel & Verloop, 1999；引自劉俊庚，2011）。邱美虹(2008)的整合型研究以本體論、認識論、
方法論三個陎向的理論基礎探究學生對於模型本體的觀點，評量工具為李克 式量表，研究對象為台北市某高一68位學生(見圖2-2-2)。
在本體論方陎，根據因素分析可以發現學生對模型本體的觀點可區分為 三個構念：模型對應現象的本質關係(對應關係)、呈現形式和變化關係(周金 城，2008)。
認識論方陎，以「模式」、「屬性」和「情境」為向度設計科學模型本體 問卷，分析結果有三個構念，分別是個體表徵、過程和情境。根據初步的相 關分析推論出認識論陎向三維架構與建模模式架構的關係如2-2-3(吳明珠，
2008)。
本體論
方法論 認識論
對應關係 呈現形式 變化關係
個體表徵 過程 情境 問題解決
了解觀察的現象 連結和發展想法
圖 2-2-2 學生模型觀點的三陎向示意圖(邱美虹，2008)
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圖2-2-3 認識論陎向三維架構與建模模式架構的關係(吳明珠，2008)
在認知/方法論方陎有三個主要構念：問題解決、瞭解觀察的現象、連結 和發展想法 (林靜雯與邱美虹，2008)。
邱美虹(2008)的整合型研究對模型本體提出三陎向的理論架構，並進一步 以實證資料加以佐證學生建模能力有待加強。此三陎向的觀點在本研究中加 以應用，進一步探討其適用性與解釋性。