根據解釋融貫性理論的觀點，一個新理論若能取代舊有的理論，是由於新理論的 命題系統具有較廣大的解釋融貫性，因此在此章節將針對先前所彙整的 10 種氧化還原 心智模式之解釋融貫性進行分析。
ECHO 程式原先設計之用意為直接運用連結主義的演算法，具體呈現解釋融貫性 理論中一個命題性系統中各個命題的可接受性，但在本研究中，研究者則是借以用來 運算一心智模式中各個所對應之認知狀態的解釋融貫性。在本章第二節針對不同年級 學生氧化還原概念之類型與比例進行分析，已經將四個主概念下之認知狀態重新整 合，主概念一「概念本質」統整為 11 種類型，主概念二「反應過程」統整為 15 種類 型，主概念三「氧化力」統整為 19 種類型，主概念四「反應次序」統整為 5 種類型。
在此為了能運算每一種心智模式中各個所對應之認知狀態的解釋融貫性，因此首先必 頇確認每一種心智模式所對應之認知狀態，但根據不同年級學生氧化還原主概念各類 型之認知狀態組合與百分比（表 4-2-2、表 4-2-4、表 4-2-6、表 4-2-8），每一種類型所 對應之認知狀態不僅只有一種組合，是故在此必頇重新挑選出最具代表性之認知狀態 組合。認知狀態組合選取原則首先是考量各年級總比例最高者，若最高比例有兩組以 上相近，則考量六個年級中出現年級數目較多者，最後擇取各心智模式對應之認知狀 態組合（表 4-5-1）。
表 4-5-1 各類型心智模式對應之認知狀態組合
代碼 組合 主概念一 主概念二 主概念三 主概念四
ODI7 OD OD D I 1-0-1、1-0-3 2-1-1、2-3-1 3-1-2 4-2-1 ODI5 SS o D I 1-0-3 2-3-2 3-1-2 4-2-1 OI3 SS o o I 1-0-3 2-3-2 3-3-2 4-2-1 ODI1 SS SS D I 1-0-3 2-3-1 3-1-2 4-2-1 OS SS SS o S 1-0-3 2-3-1 3-3-2 4-3-1 SS SS SS SS S 1-0-3 2-3-1 3-3-3 4-3-1
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OI1 SS SS SS I 1-0-3 2-3-1 3-3-3 4-2-1 ES SG SG e S 1-0-4 2-3-1、2-4-2 3-4-3 4-3-1 SG SG SG SG S 1-0-4 2-3-1、2-4-2 3-4-2 4-3-1 OES3 SG SS SG S 1-0-4 2-3-1 3-4-2 4-3-1
在 ECHO 程式的執行上，研究者將氧化還原心智模式視為各自獨立之假說，而每 個心智模式所對應的認知狀態視為命題，並且將氧化還原概念詴題中題組三的不同現 象作為證據，並對這 10 種氧化還原心智模式與相關現象進行命題編碼。研究者為了讓 氧化還原心智模式之解釋融貫性分析與先前對應，因此命題編碼的方式是對應於氧化 還原反應組成概念與認知狀態編碼表（表 3-3-1），將每個認知狀態對應的認知編碼作 為 ECHO 程式之命題編碼，另外為了之後在命題結構圖閱讀上便於理解，因此在每個 命題編碼之前加註英文字母代表該認知狀態的概念本質。「P」代表現象，「O」代表以 氧的得失為概念本質之認知狀態，「E」代表以電子轉移為概念本質之認知狀態，「C」
代表以分解或化合為概念本質之認知狀態，「I」代表氧化還原反應可單獨發生，「S」
代表氧化還原反應同時發生。例如心智模式 SG 其中對應之認知狀態 1-0-4，其命題編 碼為 E104，其中英文字母「E」代表這個認知狀態是電子轉移有關，而數字「104」即 是表示認知狀編碼 1-0-4。
在設定每個認知狀態對應的命題編碼之後，接著必頇將 10 種氧化還原心智模式 之各命題與現象之解釋關係建立 ECHO 編碼，以便之後輸入 ECHO 程式，統整氧化還 原心智模式認知狀態之命題編碼與 ECHO 編碼細目表於表 4-4-1。
表 4-4-1 氧化還原心智模式認知狀態之命題編碼與 ECHO 編碼細目表
代碼 認知狀態 命題編碼 ECHO 編碼
SG
1-0-4 電子轉移 E104 explain((E104),P1) 2-3-1 得到氧是氧化反應，失去氧是還原反應 O231 explain((O231),P2) 2-4-2 失去電子是氧化反應，得到電子是還原反應 E242 explain((E242,E104),P2)125
explain((E242),E104) 3-4-2 搶奪電子能力愈強的物質，氧化力愈強 E342 explain((E342,E104),P3) 4-3-1 氧化還原反應會同時發生 S431 explain((S431,O231,E242),P4)
explain((E242),O231)
SS
1-0-3 氧的參與 O103 explain((O103),P1)2-3-1 得到氧是氧化反應，失去氧是還原反應 O231 explain((O231,O103),P2) 3-3-3 搶奪氧原子能力愈弱的物質，氧化力愈強 O333 explain((O333,O103),P3) 4-3-1 氧化還原反應會同時發生 S431 explain((S431,O231),P4)
ODI1
1-0-3 氧的參與 O103 explain((O103),P1)2-3-1 得到氧是氧化反應，失去氧是還原反應 O231 explain((O231,O103),P2) 3-1-2 一物質愈容易分解成其他物質，氧化力愈強 D312 contradict (D312,P3) 4-2-1 氧化還原反應可單獨發生 I421 contradict (I421,P4)
ODI5
1-0-3 氧的參與 O103 explain((O103),P1)2-3-2 失去氧是氧化反應，得到氧是還原反應 O232 explain((O232,O103),P2) contradict (O232,P2) 3-1-2 一物質愈容易分解成其他物質，氧化力愈強 D312 contradict (D312,P3)
D211 explain((D101,D211),P2) contradict (D211,P2) 2-3-1 得到氧是氧化反應，失去氧是還原反應 O231 explain((O231),P2) 3-1-2 一物質愈容易分解成其他物質，氧化力愈強 D312 explain((D312,D211),P3)
contradict (D312,P3) 4-2-1 氧化還原反應可單獨發生 I421 contradict (I421,P4)
OI1
1-0-3 氧的參與 O103 explain((O103),P1)2-3-1 得到氧是氧化反應，失去氧是還原反應 O231 explain((O231,O103),P2) 3-3-3 搶奪氧原子能力愈弱的物質，氧化力愈強 O333 explain((O333,O103),P3) 4-2-1 氧化還原反應可單獨發生 I421 contradict (I421,P4)
OI3
1-0-3 氧的參與 O103 explain((O103),P1)2-3-2 失去氧是氧化反應，得到氧是還原反應 O232 explain((O232,O103),P2) contradict (O232,P2) 3-3-2 搶奪氧原子能力愈強的物質，氧化力愈強 O332 explain((O332,O103),P3)
contradict (O332,P3) 4-2-1 氧化還原反應可單獨發生 I421 contradict (I421,P4)
OS
1-0-3 氧的參與 O103 explain((O103),P1)126
2-3-1 得到氧是氧化反應，失去氧是還原反應 O231 explain((O231,O103),P2) 3-3-2 搶奪氧原子能力愈強的物質，氧化力愈強 O332 explain((O332,O103),P3)
contradict (O332,P3) 4-3-1 氧化還原反應會同時發生 S431 explain((S431,O231),P4)
OES3
1-0-4 電子轉移 E104 explain((E104),P1)2-3-1 得到氧是氧化反應，失去氧是還原反應 O231 explain((O231,O103),P2) 3-4-2 搶奪電子能力愈強的物質，氧化力愈強 E342 explain((E342,E104),P3) 4-3-1 氧化還原反應會同時發生 S431 explain((S431,O231),P4)
ES
1-0-4 電子轉移 E104 explain((E104),P1)2-3-1 得到氧是氧化反應，失去氧是還原反應 O231 explain((O231),P2) 2-4-2 失去電子是氧化反應，得到電子是還原反應 E242 explain((E242,E104),P2)
explain((E242),E104) 3-4-3 搶奪電子能力愈弱的物質，氧化力愈強 E343 contradict (E343,P3)
4-3-1 氧化還原反應會同時發生 S431 explain((S431,O231,E242),P4) explain((E242),O231)
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結構圖如圖 4-4-1。
表 4-4-2 心智模式 SG 各命題與解釋融貫性係數
可接受之命題 拒絕之命題
P1 0.57 P2 0.63 P3 0.55 P4 0.55 O231 0.50 E104 0.64 E242 0.70 E342 0.41 S431 0.43 平均 0.55
圖 4-4-1 心智模式 SG 之命題結構圖
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二、 心智模式 SS 解釋融貫性之分析
心智模式 OI2 的整體概念組合為 11-21-31-40，亦即表示心智模式 OI2 在主 概念一「概念本質」、主概念二「反應過程」和主概念三「氧化力」皆為「氧」
類型，主概念四「反應次序」為「錯誤」類型。根據心智模式 OI2 解釋融貫性 之分析（表 4-4-3），認知狀態以 O21「氧的參與」解釋融貫性係數最高，也表 示 O21 是心智模式 OI2 中最融貫之認知狀態，這與三個主概念一皆是以氧作為 解釋基礎相呼應，而在心智模式中不融貫的認知狀態為 I02「氧化還原反應可單 獨發生」，此認知狀態為錯誤概念。心智模式 OI1 的解釋融貫性整體平均為 0.40，
其命題結構圖如圖 4-4-2。
表 4-4-3 心智模式 SS 各命題與解釋融貫性係數
可接受之命題 拒絕之命題
P1 0.56 P2 0.56 P3 0.55 P4 0.54 O103 0.62 O231 0.55 O333 0.38 平均 0.54
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圖 4-4-2 心智模式 SS 之命題結構圖
三、 心智模式 ODI1 解釋融貫性之分析
心智模式 OI3 的整體概念組合為 11-21-33-40，亦即表示心智模式 OI3 在主 概念一「概念本質」、主概念二「反應過程」皆為「氧」類型，主概念三「氧化 力」為「混合」類型，主概念四「反應次序」為「錯誤」類型。根據心智模式 OI3 解釋融貫性之分析（表 4-4-4），顯示認知狀態以 O21「氧的參與」解釋融貫 性係數最高，也表示 O21 是心智模式 OI3 中最融貫之認知狀態，這與概念一、
主概念二皆是以氧作為解釋基礎相呼應，而在心智模式中不融貫的認知狀態共 有兩個，C71「一物質愈容易化合成其他物質，氧化力愈強」，這是混合類型中 屬於錯誤的解釋，I02「氧化還原反應可單獨發生」，此認知狀態亦為錯誤概念，
這也與主概念四為錯誤類型相符合。心智模式 OI3 的解釋融貫性整體平均為 0.33，其命題結構圖如圖 4-4-3。
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表 4-4-4 心智模式 ODI1 各命題與解釋融貫性係數
可接受之命題 拒絕之命題
P1 0.54 D312 -0.40 P2 0.53 I421 -0.40 P3 0.56
P4 0.56 O103 0.47 O231 0.36 平均 0.28
圖 4-4-3 心智模式 ODI1 之命題結構圖
四、 心智模式 ODI5 解釋融貫性之分析
心智模式 OS1 的整體概念組合為 11-21-30-41，亦即表示心智模式 OS1 在 主概念一「概念本質」和主概念二「反應過程」皆為「氧」類型，主概念三「氧 化力」為「錯誤」類型，主概念四「反應次序」為正確概念，此心智模式與狹 義科學整體概念的差別只在於氧化力為錯誤概念。根據心智模式 OS1 解釋融貫 性之分析（表 4-4-5），顯示認知狀態以 O51「得到氧是氧化反應，失去氧是還
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原反應」解釋融貫性係數為最高，也表示 O51 是心智模式 OI3 中最融貫之認知 狀態，這與概念一和主概念二和皆是以氧作為解釋基礎相呼應。然而認知狀態 O51 和 O21 都是以氧作為解釋基礎，但反應過程和反應次序兩個主概念皆涉及 過程屬性，因此可推測這是有關描述反應過程之認知狀態 O51 解釋融貫性係數 大於僅是單純描述概念本質的認知狀態 O21 的原因。而在心智模式中不融貫的 認知狀態為 C71「一物質愈容易化合成其他物質，氧化力愈強」，此認知狀態為 錯誤概念，這也與主概念三為錯誤類型相符合。心智模式 OS1 的解釋融貫性整 體平均為 0.29，其命題結構圖如圖 4-4-4。
表 4-4-5 心智模式 ODI5 各命題與解釋融貫性係數
可接受之命題 拒絕之命題
P1 0.51 D312 -0.39 P2 0.51 O232 -0.13 P3 0.55 I421 -0.39 P4 0.55
O103 0.33 平均 0.19
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圖 4-4-4 心智模式 ODI5 之命題結構圖
五、 心智模式 ODI7 解釋融貫性之分析
心智模式 OS2 的整體概念組合為 11-21-32-41，亦即表示心智模式 OS2 在 主概念一「概念本質」和主概念二「反應過程」皆為「氧」類型，主概念三「氧 化力」為「電子」類型，主概念四「反應次序」為氧化還原反應會同時發生之 正確概念，此心智模式與狹義科學整體概念的差別只在於氧化力是以電子作為 解釋基礎。根據心智模式 OS2 解釋融貫性之分析（表 4-4-6），顯示認知狀態以 O51「得到氧是氧化反應，失去氧是還原反應」解釋融貫性係數最高，也表示 O51 是心智模式 OS2 中最融貫之認知狀態，這與概念一和主概念二皆是以氧作 為解釋基礎相呼應。心智模式中不融貫的認知狀態為 E93「搶奪電子能力愈弱 的物質，氧化力愈強」，此認知狀態雖然為以電子作為解釋基礎，但是卻是不正 確的觀點，因此心智模式 OS2 的解釋融貫性比狹義科學整體概念較低，E93 也 成為整個心智模式中最不融貫的認知狀態。心智模式 OS2 的解釋融貫性整體平 均為 0.39，其命題結構圖如圖 4-4-5。
表 4-4-6 心智模式 ODI7 各命題與解釋融貫性係數
可接受之命題 拒絕之命題
P1 0.65 D101 -0.65 P2 0.61 D211 -0.662 P3 0.47 D312 -0.47 P4 0.56 I421 -0.39 O103 0.33
O231 0.67 平均 0.11
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圖 4-4-5 心智模式 ODI7 之命題結構圖
六、 心智模式 OI1 解釋融貫性之分析
心智模式 OS3 的整體概念組合為 11-21-33-41，亦即表示心智模式 OS3 在 主概念一「概念本質」和主概念二「反應過程」皆為「氧」類型，主概念三「氧
心智模式 OS3 的整體概念組合為 11-21-33-41，亦即表示心智模式 OS3 在 主概念一「概念本質」和主概念二「反應過程」皆為「氧」類型，主概念三「氧