本研究的研究目的為比較日本與台灣的學生在模型本質認識上有何差異？
第一階段為以模型本質問卷進行測驗，第二階段則以訪談收集質性資料佐證。
本研究有兩項研究工具，分別是模型本質問卷與半結構式訪談題目。由於本研 究為跨國研究，上述兩項工具均有中文版與日文版。本節將分兩部分依序介紹 這兩項工具。
29
一、模型本質問卷
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，以三項理論為架構進行設計，分別為本 體論、認識論、方法論。
（一）本體論
本體論主要在回答模型是什麼？模型與現象有何比例關係？一個現象只能 對應到一個模型嗎？模型可以被改變嗎？本體論中，又可分為「模型本質」與
「模型改變」兩個次項目。其中，「模型本質」的部分包含 1.模型是某些事物的 複製品 2.模型是簡化事物並呈現特定重要部分 3.模型是特定事物的特徵以不一 致的比例來呈現 4.模型對應特定事物的結構、性質、關係 5.對於一個現象，不 只有一個正確的模型能夠說明 6.解釋特定現象的模型僅是歷史發展中多種模型 的其中之一。「模型改變」的部分則包含 1.模型是可以被改變 2.模型均有限制 性 3. 使用不同的觀點來檢驗模型時，若產生不一致的結果，則必須修改模 型。對應本體論的問題主要集中在問卷中的第一問與第二問。
（二）認識論
認識論主要探討學生是透過什麼表徵形式的模型是來認識現象或概念？認 識論分為兩個次項目，分別是「透過模型認識」與「情境」。其中透過模型認識 又可分為「抽象」與「具體」。模型可以透過文字、符號、數學、圖表等抽象形 式來呈現和了解科學現象或概念。模型可以透過具體物件、圖像、肢體動作等 具體形式來呈現和了解科學現象或概念。對應認識論的問題全部集中在問卷中 的第一問。
30
（三）方法論
方法論主要探討模型有哪些功能？模型可作為描述、判斷（檢驗）、解釋、
推理、解決問題、溝通、預測、產生新想法，以及心智模式的外顯化等。對應 方法論的題目為第四問，模型可以描述特定的事物或現象；模型可以提供一個 參考標準讓我進行判斷、檢驗；模型可以解釋特定的事物或現象的關係；「模 型」可以進行推理；模型可以用來解決問題；模型可以表達內心的想法，而讓 其他人了解；模型能夠預測事物或現象未來的發展；模型」可以產生新的想法 等上列項目。
（四）建模歷程
建模歷程主要探討學生對建模歷程的認知程度。由 Halloun(1996)、邱美 虹、劉俊庚(2010)所提及的數個歷程設計，將建模歷程分為八階段，羅列如 下：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。建模歷程集中在第三問，皆為正向提問。
模型本質問卷整體而言，問題一是以認識論與一部分本體論進行設計，作 答方式為可單可複選，選項由 1-A 至 1-O 共 15 題；問題二是以本體論中的模型 改變與一部分的模型本質，以李克氏量表測量，認同度最高 5 分，最低 1 分；
問題三則是關於建模歷程的問題，亦以李克氏量表測量；問題四是方法論中模 型功能的部分，作答方式為可單可複選，選項由 4-A 至 4-H 共 8 題，以及外加 4-I 自填；問題五則是取自劉俊庚(2011)所設計，以 Grosslight(1991)提出的三個 層次所設計的問題。
31
表 3.3.1.1 三面向理論與模型本質問卷題號對照表
本體論、認識論、方法論彙整自劉俊庚(2011)。建模歷程彙整自張志康、邱美 虹(2009)；劉俊庚、邱美虹(2010)。
面向 次項目 說明 題號
32
模型轉換 察覺已效化的模型整體失效，以重新建立為新的模型。 3-8
（五）日文版的建立
模型本質問卷修訂後，經四位專家審核，建立專家效度。並對 1 名高中 生、15 名大學生、10 名研究生、10 名社會人士，合計 36 人進行預測。
日文版模型本質問卷則由研究者自行翻譯，研究者於 2015 年 3 月取得日本 語能力試驗(JLPT®)N1 級，具基礎溝通討論與閱讀文章之日語能力。研究者初步 翻譯的模型本質問卷，再經日本東京地區某大學科學教育學科現職教授與 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。修訂後，對科學教育學科研究生及部分大四、大三 合計 9 名研究室學生進行預測。
模型本質問卷經測試後，結果顯示信度為 0.754。
二、訪談題目
訪談題目主要分為五個部分，首先請受試者由 18 張圖卡中選取自己認為是 模型的物件，並闡述理由。接著，分別對原子結構、電池、人體肺部呼吸現 象、酸鹼，四種概念進行選項物件是否為模型的判斷，並闡述理由。第三，在 沒有選項的情況下詢問受試者模型有什麼功能？在沒有任何參考選項下，請受 試者對模型下定義。第四，請受試者從模型本質問卷中，問題四的選項敘述中 選出自己認為應有的模型功能，並對選項舉例說明；問題五，模型定義的選項 中，選出最符合自己想法的選項。第五，請受試者從問卷的問題一中，挑選自 己認為是模型的物件，並闡述理由。其中第五部分與第一部分問題類型相同，
但選擇項目不同，主要用以檢測晤談期間，受試者是否受晤談本身影響。
編碼表以表 3.3.1.1 為基礎，再追加其他訪談過程中彙整的新條目。
33
三、日本與台灣的課綱分析
本研究以模型本質三面向理論為基礎，對我國課程綱要與日本學習指導要 領進行分析。分析方式為，各別彙整含有中文「模型」、日文「モデル(模型)」
的字句敘述。觀察其前後文，按編碼表進行歸類與統計。編碼表按三面向理 論，分為三部分，分別為「本體論」、「認識論」、「方法論」。其操作型定義請見 下表，表 3.3.3.1。
表 3.3.3.1 課綱分析編碼表
面相 操作型定義 例句 編碼
本體論 僅提及模型 ____模型、製作___模型 Q1 認識論 提及學生、
模型、現象
培養、養成____現象與___模型連結 經由__模型學習__現象
Q2
方法論 提及模型功能 以、用、利用___模型來說明、解釋、呈現 Q3
34