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本研究主要探討關於促進原子模型概念學習與建模能力的外顯式建模文本之有效性。研究結 果顯示,學生在閱讀外顯式建模文本之後,對於概念學習以及建模能力均有顯著的進步更有助於 發展出接近科學模式的心智模式,因此本節將依據本研究的結果與發現,進行結論歸納並與文獻 做進一步的討論,以確立本研究的結論,以下,本研究將以三個研究結論層面進行討論與說明,

分別為「外顯式建模文本促進概念學習與建模能力」、「外顯式建模文本促進接近科學模式之心智 模式的發展」、「外顯式建模文本的重要性」,分述如下。

一、 外顯式建模文本促進概念學習與建模能力

於文獻中能夠理解模型與建模的重要性,因此,在科學教育中不僅要提供模型的範圍、功能 以及侷限性之外,更應該讓學生理解模型是如何被建構與發展的,因此,本研究設計了關於原子 模型的外顯式建模文本,其中以建模歷程為架構,並以外顯的方式突顯各建模歷程,讓學生在閱 讀過程中,能夠意識到模型之間的建立、修正、失效以及轉換…等,以建立對於原子模型有一個 更完整的學習。

然而,原子模型在教育上有許多的缺失,認為模型之間的不連貫、過於強調實驗的細節以及 結果(Justi & Gilbert, 2000; Blanco & Niaz, 1998; Niaz & Coştu, 2009; Rodríguez & Niaz, 2004),而 導致學生在原子模型學習上無法有一個完整且全面的理解,更提出能夠透過「科學歷史與哲學

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(簡稱 HPS)」觀點的融入,讓學生能夠以 HPS 的角度看原子模型的發展,促進學生對於科學概 念的理解,然而,本研究之外顯式建模文本除了強調模型之間的轉換、修正之外,更從一個較完 整且全面性的建模觀點連結每個模型,不僅能夠提高學生對於原子模型概念的理解,也能夠促進 學生對於原子模型之建模能力的表現,也較能掌握模型失效的原因,更能夠提供原子模型單元一 個更完整且連貫的內容。

除此之外,如同文獻中提及的,建模教學法也是能夠幫助學生掌握相關知識(黃文田,2010;

賴俊文,2013; Schwarz et al., 2009; Halloun, 1996),然而,本研究的結果呼應了 Jong、Chiu 與 Chung(2015)的研究,透過閱讀的活動,學生能夠去掌握相關的知識,也顯示出外顯式建模文 本能夠提供學生促進建模能力與概念學習的機會,以明確的建模歷程架構出完整的科學建模過 程,並幫助學生掌握正確模型的成分以及相關知識,例如:模型的失效原因。

然而,本研究之外顯式建模文本的使用是不同於科學文本於概念改變上的使用,概念改變的 本文與反駁式文本兩者均著重在迷思概念上,提供了克服概念上的限制與確認科學模型的侷限 性,進而達到正確概念的學習,而本研究之外顯式建模文本使用了系統性思考的建模觀點,促使 科學模型的生成、效化、修正與轉變,延伸了概念的學習網絡,而不只是在修改特定的迷思概念,

而是提供學生完整且有系統的學習網絡,進能促進學生概念的學習以及建模能力的發展。

綜合以上討論內容,外顯式建模文本能夠提供學生全面與系統性的建模學習過程,並也能夠 顯示出外顯式建模文本對於學生概念學習上是有所幫助的,更有助於建模能力的發展。

二、 外顯式建模文本促進接近科學模式之心智模式的發展

本研究之心智模式的分類依據除了是依照「科學史」的方式之外,同時也跟根據「模型的成 分與關係」及「原子核的發展」進行心智模式的分類,又加上外顯式建模文本的設計,外顯化建 模歷程,也更突顯「模型選擇與建立」,更於每個原子模型之後有成分與關係的整合題,讓學生

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能夠掌握各個原子模型的成分與關係,因此在心智模式的轉變上,外顯式建模文本組能夠發展出 較多個心智模式的種類之外,其心智模式的發展也更趨向於科學模式。

然而,三組學生透過文本的閱讀之後,亦可發現三組學生於初始原子模式的百分比大幅減少

(一般文本組:91.7→16.7%;內隱式建模文本組:91.7→25.0%;外顯式建模文本組:91.7→16.7%), 原子混合模式增加,如三組主要均有發展至道耳頓-湯姆森原子混和模式(一般文本組:0→33.3%;

內隱式建模文本組:0→50.0%;外顯式建模文本組:0→16-7%),其結果與 Vosniadou 與 Brewer

(1992)所提到的觀點相同,學生在學習科學概念之前,會由基礎的想法所組成較為樸素的初始 心智模式(initial mental model),在經由概念的獲得與原有的想法之交互作用下,轉化為綜合性 心智模式(synthetic mental model),最後,如同外顯式建模文本的學生,其心智模式的發展能夠 發展於類科學模式,也就表示,外顯式建模文本較能夠提供促進學生發展出較接近科學模式之心 智模式的機會。

另外,文獻也提及建模教學法能夠促進學生心智模式的發展(劉俊庚,2010;黃文田,2013;

Clement, 2000; Buckley & Boulter, 2000; Schwarz et al., 2009),但是,透過本研究的結果顯示,文 本閱讀的方式亦是可以促進學生心智模式的發展,外顯式建模文本提供了外顯化的建模歷程,有 助於學生對於模型成分的掌握與關係之間的建立,進而促進學生發展出較接近科學模式的心智模 式。

綜合以上的討論,也顯示出外顯式建模文本對於學生學習上是較能夠發展出接近科學模式的 心智模式,也有助於對於模型成分與建立上的掌握。

三、 外顯式建模文本的重要性

根據文獻提及,在教學教育現場中,均缺乏了「模型與建模」的觀點(Justi & Gilbert, 2003;

Schwarz et al., 2009; Driel & Verloop, 2002; Gericke & Hagberg, 2010),更有文獻提及,應該於教育

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現場中融入「模型與建模」(劉俊庚、邱美虹,2010;Saari & Viiri, 2003),協助學生學概念的學 習以及心智模式的發展,因此,透過本研究的設計與結果,回應了以上的文獻,透過建模歷程融 入於科學本文當中,不僅能夠提供教育現場外顯式建模文本的參考,更能夠提供外顯式建模文本 於教育現場中使用的機會,又透過本研究結果顯示,外顯示建模文本有助提升學生概念上的學習 與建模能力的發展,以及能夠發展出較接近科學模式的心智模式,由此,便可以突顯外顯式建模 文本的有效性,也能夠確認外顯式建模文本對於科學教育的重要性。