本章分為五節，分別對於本研究之研究動機、研究目的與研究問題進行說明，
並解釋所使用之專有名詞，說明本研究之研究限制。
第一節 研究動機與背景
一般高中教師在教授以分布為基礎的科學概念時，經常假定學生已具備閱讀、
理解與詮釋資料分布的能力，因而多半直接針對概念內容進行質性的描述，說明 資料分布中蘊含的科學現象或原理。然而「分布」為相當抽象之概念，並非所有 學生對於統計分布概念皆有充分的瞭解，若未針對資料分布的部分詳加說明便直 接闡述科學內涵，可能造成學生只獲得籠統、模糊的科學概念，而無法確切的瞭 解整體知識內容，甚至產生學習困難。
研究者後來有機會閱讀到科教所趙君培(2009)的論文，該論文研究國三學生 對於統計分布概念的了解情形。研究者在閱讀之後，對於統計分布的概念與特徵 有初步的了解，發現分布可作為思考一份資料整體性時的切入點(譚克平，2011)。
若能夠從分布的觀點來思考所蒐集的資料，學習者不僅可留意到個別的資料數值，
尚可注意到資料彼此之間的關係，以及整體資料集的重要概念，甚至可進一步對 資料集進行趨勢的預測。研究者認為以分布為基礎的科學概念既是以「分布」的 形式呈現，若能透過統計分布來學習此類概念，那麼分布所蘊含的「整體」概念，
應可幫助學生掌握整體的知識內容，將資料與科學概念產生連結。
憑藉上述信念，透過與指導教授的討論與分布概念相關的文獻探討，研究者 猜測若能藉由分布圖所呈現出來的形狀、中心、離度、整體等特徵，將可對資料 分布進行較完整的描述與詮釋，並且可透過分布特徵來比較資料集，幫助學生進 一步瞭解資料內容，推測影響資料的變因。研究者更進一步發現，在英國國家課
程(The English National Curriculum)的數學科課程中，將統計領域課程分成四個部 分，包含資料處理循環(data handling cycle)、資料呈現與分析(presentation and analysis of data)、集中趨勢與離度的測量(measures of central tendency and spread)、
機率(probability)。其中，資料處理循環涵蓋四個過程－「確定問題」、「蒐集資料」、
「呈現資料」與「理解結果」。
基於以上背景，研究者針對以分布為基礎的科學概念，以「統計分布」做為 核心主軸，將分布概念與特徵結合資料處理循環，提出「以統計分布為基礎的資 料處理教學模式」(Distribution- Data Handling teaching model , DDH 模式，詳見 第三章第三節－實驗組與控制組課程研發)，以期有效幫助學生掌握資料的整體 架構，對於欲學習的科學概念獲得全面性的瞭解。欲確定 DDH 教學模式的有效 性以及學生對此教學模式的接受程度，研究者進一步開發實驗課程，以 DDH 教 學模式進行課程設計，並發展本研究以探究學生使用 DDH 教學模式與一般直述 式的教學模式兩者之學習成效差異，希望由研究結果確定此教學模式對於學生學 習以分布為基礎的科學概念確實有所幫助，於未來可幫助更多的學生解決以分布 為基礎的科學概念學習困難。
第二節 研究目的
基於上述研究動機，本研究欲探討以統計分布為基礎的資料處理教學模式 (Distribution-Data Handling teaching model, DDH 教學模式)對於以分布為基礎的 科學概念學習成效，研究目的如下：
一、探討以統計分布為基礎的資料處理教學模式是否有助於學生瞭解以分布為基 礎的科學概念。
二、探討學生對於以統計分布為基礎的資料處理教學模式接受程度為何。
第三節 研究問題
依據本章第二節所述研究目的，本研究之研究問題如下所示：
一、「以統計分布為基礎的資料處理教學模式」與「直述模式」的課程，對於學 生學習以分布為基礎的科學概念學習成效是否有所差異？
(一) 學生接受「以統計分布為基礎的資料處理教學模式」的課程，對於「馬 克士威速率分布」向度的理解是否優於「直述模式」的課程？
(二) 學生接受「以統計分布為基礎的資料處理教學模式」的課程，對於「影 響馬克士威速率分布的變因」向度的理解是否優於「直述模式」的課 程？
二、學生接受「以統計分布為基礎的資料處理教學模式」與「直述模式」的課程，
對於馬克士威速率分布之七個子概念表現是否有所差異？
(一) 學生接受「以統計分布為基礎的資料處理教學模式」的課程，對於「最 可能速率」子概念的理解是否優於「直述模式」的課程？
(二) 學生接受「以統計分布為基礎的資料處理教學模式」的課程，對於「統 計速率之相對位置」子概念的理解是否優於「直述模式」的課程？
(三) 學生接受「以統計分布為基礎的資料處理教學模式」的課程，對於「統 計速率之比例關係」子概念的理解是否優於「直述模式」的課程？
(四) 學生接受「以統計分布為基礎的資料處理教學模式」的課程，對於「分 散程度」子概念的理解是否優於「直述模式」的課程？
(五) 學生接受「以統計分布為基礎的資料處理教學模式」的課程，對於「各 速率區間的分子數」子概念的理解是否優於「直述模式」的課程？
(六) 學生接受「以統計分布為基礎的資料處理教學模式」的課程，對於「溫 度對速率分布的影響」子概念的理解是否優於「直述模式」的課程？
(七) 學生接受「以統計分布為基礎的資料處理教學模式」的課程，對於「分 子量對速率分布的影響」子概念的理解是否優於「直述模式」的課程？
三、學生對於「以統計分布為基礎的資料處理教學模式」於情意方面的接受程度 為何？
第四節 名詞釋義
一、以分布為基礎的科學概念
以分布為基礎的科學概念是指透過資料分布表徵的科學概念或現象，例 如：馬克士威速率分布、電子雲密度分布等。
二、分布
分布是指資料值整體散布的情形，蘊含有「整體」的概念，包含中心、
離度、形狀與整體等主要特徵。
三、中心
「中心」為分布的特徵之一，指的是資料整體的集中趨勢，即具有資料 代表性的數值，可以不同的中心量數表示。本研究的中心量數僅限於平均數、
中位數與眾數。
四、離度
「離度」為分布的特徵之一，指的是資料的分散程度，可以不同的變異 量數表示，本研究的變異量數僅限於全距與標準差。
五、形狀
「形狀」為分布的特徵之一，指的是資料分布圖的形狀，如對稱、偏態。
六、整體
「整體」為分布的特徵之一，包括資料集之中所有數值，可表現出整體 資料集的性質。
七、以統計分布為基礎的資料處理教學模式(DDH 模式)
研究者針對以分布為基礎的科學概念，提出以「統計分布」做為核心主 軸，將分布概念與特徵結合資料處理循環，融合而成的 DDH 模式，詳見第
三章第三節－實驗組與控制組課程研發。
八、直述模式
本研究之直述模式是指採用直接闡述科學概念內涵的方式進行以分布 為基礎的科學概念教學，並無先詳細說明資料分布的內容。
第五節 研究範圍與限制
一、本研究僅以馬克士威速率分布單元發展實驗課程，探究以統計分布為基礎的 資料處理教學模式有效性，因此不宜過度推論至其他以分布為基礎的科學概 念。
二、本研究之研究對象僅限於臺北市高級中學之三年級數理資優班學生，並非隨 機抽樣，因此不宜過度推廣至其他程度的學生，若有其他程度學生的樣本，
應再進行相關研究。
三、本研究為課程開發之創新性研究，樣本數目僅 47 人，屬於小樣本，不宜過 度推廣，若要推廣至更大的樣本必須小心留意。