針對本研究所對於科學教育所帶來的意義，將針對鼓勵教師使用建模本位交 學的原因，整理成以下三點說明：
一、教材內容的設計
根據本研究之結果可知，一般文本依據九一貫課程綱要所設計，並未加入建 模歷程的架構，因此，學生透過一般文本教學僅仍提升較低階層的建模能力，為 能提升高階層的建模能力。在本研究中，以外顯化的方式將建模歷程明確的列出 後發現，此方式能夠有效的提升學生各面向的建模能力。因此，教學者若以培想 學生建模能力為教學目標，則建議對於一般文本進行修正，並配合建模教學以提 升學生的建模能力。
二、教學內容的改變
究中以白板的發表的方式，學生可使用各種表徵，發表各組的研究成果，透過小 組間的比較與討論，增高了學生經歷模型效化的機會。從心智模式的改變情形可 知，多元、彈性且以學生為中心的教學模式，有利於學生發生心智模式的改變，
並且產生更為豐富的心智模式。
三、提升學生建模能力便能夠增進科學概念
從本研究的內容可知，建模能力與科學概念間並不互相衝突，兩者具有高度 相關，因此培養建模能力便能夠增進科學概念。在目前教學中，增進科學概念的 要求仍為教師主要的目的，而透過提升建模能力亦能幫助教師達到教學目標。對 於國中階段學生而言，科學概念的程度參差不齊，於本研究的內容指出，透過培 養不同建模歷程之建模能力，亦可增進學生的科學概念，此一內容更能推動教師 使用建模教學。因此，教師針對學生的屬性，給予不同的教學目標，並且培養不 同建模歷程之建模能力，即能促進不同程度學生對於科學概念的學習。
第三節 未來工作與研究方向
基於本研究之結果，針對未來的研究方向提出以下三點內容：
一、建立建模能力的架構
從 文 獻 中 可 知 建 模 能 力 包 含 建 模 實 作 (modeling pratice) 與 後 設 知 識 (metaknowledge) 此兩 部份(Nicolaou, 2010; Papaevripidou, 2012; Papaevripidou, Nicolaou, & Constantinou, 2014)。針對本研究的建模能力，僅為部份的建模能力，
尚未包含模型本質與後設建模知識等的建模能力。因此，在未來應更清楚的掌握 建模能力的架構，以利於更為準確的判斷學生的建模能力。
二、擴充建模評量的範圍
本研究的建模評量僅針對特定領域之建模能力，尚未設計較為全面性的建模 能力評量，因此，透過建模能力架構的建立，亦可擴充建模評量的範圍。若從評 量的性質來看，本研究所設計的評量較屬於總結性評量，若能設計行程評量，則 能夠更為清楚的了解學生透過建模教學過程中變化的情形，並且配合教學方式的 多元，應該開發相互配合的評量內容。
三、進行長期建模本位探究教學
本研究的課程內容，尚未完成完整的建模歷程，因此，部份建模歷程之建模 能力尚未於本研究中得知。依據本研究的研究成果可知，越高層次的建模歷程須 透過長時間的教學，才能提升學生高層次建模歷程之建模能力。因此，希望透過 長期的建模本位探究教學，能夠使學生經歷更為完整的建模歷程，對於研究而
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圖一
電池
人們在日常生活中常會隨身攜帶許多電器用品，如手電筒、行動電話，甚至 筆記型電腦等，這些電器都是以電池作為電源；電池的發明加速了電學的發展，
更促成現在生活的便捷。在我們享受電池便利之餘，一起來了解電池的原理。
小活動
右圖（圖一）是由半顆檸檬、一個燈泡、兩條電線與 兩片不同材質的金屬板所構成。請觀察老師所操作的 實驗，看看發生了什麼樣子的改變？
伏打電池
十八世紀末，義大利醫生賈法尼（Luigi Galvani，西元 1737～1798 年）在一次解剖實 驗中發現，當銅製解剖刀碰觸放在鐵盤上的蛙 腿，蛙腿會產生抽搐，因此推測生物本身具有 發電的能力（圖二）。可是義大利科學家伏打
（Alessandro Volta，西元 1745～1827 年）則 認為蛙腿抽搐的原因，是因為在兩種不同的金屬 之間放置非金屬物質時，使電荷
產生流動所致。
為了證明這個推論，伏打在 西元 1800 年作了一項實驗，他以 含食鹽水的溼抹布夾在銅（或銀）
和鋅的金屬圓形板中間，並且重 複堆積成圓柱，再利用導線連接 最頂層的銅（或銀）圓板和最底
層的鋅圓板，製造出最早的電池，稱為伏打電池（圖三）。
圖二：銅製解剖刀碰觸放在鐵 盤上的蛙腿時，蛙腿立刻產生 抽搐
圖三：伏打電池
附錄一：化學電池的成分與關係 一般文本
142
在小實驗中，未放入 U 型管之前，檢流計的 讀數為零。當 U 型管跨接兩燒杯後，檢流計指針 發生偏轉，可知有電流產生（圖四）。由檢流計 指針的偏轉方向顯示，電流由銅棒經檢流計流向 鋅棒，可知銅棒為正極，鋅棒為負極。U 型管中 的硝酸鉀水溶液，可連接兩杯分開的溶液，以離 子導電的方式形成通路，稱為鹽橋。除了硝酸鉀，
其他易解離的鹽類，如硫酸鈉等，也可以作為鹽 橋內水溶液的電解質。
藍色硫酸銅水溶液在反應一段時間後，顏色 會變淡，檢流計的偏轉角度也減小，表示隨著水 溶液中銅離子濃度減少，電流也變小。如果在實 驗前後，測量銅棒及鋅棒的質量，會發現鋅棒的 質量減少，而銅棒的質量增加，這是因為電池內 負極的化學反應為鋅棒的鋅原子放出電子後，變 成鋅離子（Zn2＋）溶於溶液中：
Zn → Zn2＋＋2e－ （式 一 ） 而鋅棒釋放的電子，會從外部經導線、檢流 計，然後進入另一燒杯的銅棒中，燒杯水溶液中
的銅離子，便可自銅棒上獲得電子，形成銅原子析出：
Cu2＋＋2e－ → Cu （式 二 ）
在電池外部，電子由鋅棒經導線流向銅棒，在電池內部，則靠鹽橋中的正離 子（K＋）游向正極的一端，負離子（NO3
－）游向負極的一端，使兩杯水溶液呈 電中性（圖五）。
圖四 U型管連接兩個燒杯形成 通路，使得檢流計發生偏轉
144
物質得失氧的過程，稱為氧化還原反應。事實上，涉及電子得失的化學反應 也是一種廣義的氧化還原反應，科學家稱物質失去電子的反應為氧化反應，物質 獲得電子的反應為還原反應。鋅銅電池即是藉由得失電子的氧化還原反應，將化 學能轉換為電能的裝置。化學反應式如下：
氧化
Zn ＋ Cu2＋ → Zn2＋ ＋ Cu 還原
（式 三 ）
隨堂筆記
整理鋅銅電池的氧化還原反應。
電極 反應式 金屬
材料 活性 得╱
失電子
氧化╱
還原
電極質量 變化
水溶液 顏色變化 正極
負極 正負極 總反應
換你試試看
1.鋅銅電池的裝置如右圖，其放電時的總反應 如下，則電池放電時，有關電子的移轉情形，
下列敘述何者正確？
Zn＋Cu2＋→Zn2＋＋Cu (A)鋅原子由溶液中獲得電子 (B)鋅離子由鋅片處獲得電子 (C)銅原子由溶液中獲得電子 (D)銅離子由銅片處獲得電子
2.小梅在實驗室看到如圖的裝置，X 為銅片電極、Y 為 鋅片電極，依據此裝置，她做了以下描述：「反應 發生後，X 處會有紅褐色的物質析出，Y 處的電極 質量變輕，(甲)此時氧化與還原反應同時進行，並(乙) 有電子流通過毫安培計，使指針偏轉。經過一段時 間後，(丙)指針的偏轉角度會變小，(丁)硫酸銅水溶 液的藍色變深。」上述畫線的描述，何者與事實不符？
(Ａ)甲 (Ｂ)乙 (Ｃ)丙 (Ｄ)丁。
3.甲、乙兩實驗裝置如圖，在實驗中發現甲 實驗的鋅片上有銅析出且溶液的溫度升 高，而乙實驗的毫安培計顯示有電流產 生。下列有關此兩實驗的敘述何者正確？
(Ａ)甲實驗的反應是將電能轉變為熱能 (Ｂ)乙實驗的反應是將熱能轉變為電能
(Ｃ)甲實驗的反應式為：Cu2＋＋Zn → Cu＋Zn2＋ (Ｄ)乙實驗的反應式為：Cu＋Zn2＋→ Cu2＋＋Zn
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圖一
圖二：實驗示意圖
電池
人們在日常生活中常會隨身攜帶許多電器用品，如手電筒、行動電話，甚至筆記型電腦等，
人們在日常生活中常會隨身攜帶許多電器用品，如手電筒、行動電話，甚至筆記型電腦等，