第參章 研究方法
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一、 原子模型概念試題前、後測分析
由於本研究各組樣本數為小樣本(<30 人)，因此，採用無母數分析進行本研究的資料分析，
以下為診斷學生原子模型概念理解的成效：
1. 計算學生原子模型概念測驗試卷之前測總分，利用 SPSS 統計軟體進行無母數分析（Kruskal-Wallis Test），比較三組學生的前測表現是否有差異。
2. 利用 SPSS 統計軟體進行無母數分析（Wilcoxon Signed-Rank Test），比較三組的前、後測是 否達顯著差異（組內比較）。
3. 利用 SPSS 統計軟體進行共變數分析（ANCOVA），比較三組學生原子模型概念之前、後測是 否有顯著進步（組間比較）。
4. 接著，進一步分析四大原子模型之前、後測概念理解的成效，以上述資料分析步驟對四大原 子模型之前、後總分進行組內與組間的比較。
二、 原子模型建模能力試題前、後測之建模能力分析
診斷學生原子模型建模能力試題之建模能力的表現：(相同採用無母數分析)
1. 計算學生原子模型建模能力測驗試卷之前測總分，利用 SPSS 統計軟體進行無母數分析
（Kruskal-Wallis Test），比較三組學生的前測表現是否有差異。
2. 利用 SPSS 統計軟體進行無母數分析（Wilcoxon Signed-Rank Test），比較三組的前、後測是 否達顯著差異（組內比較）。
3. 利用 SPSS 統計軟體進行共變數分析（ANCOVA），比較三組學生原子模型概念之前、後測是 否有顯著進步（組間比較）。
4. 接著，進一步分析各建模歷程之前、後測概念理解的成效，上述資料分析步驟對各建模歷程 之前、後總分進行組內與組間的比較。
第參章 研究方法
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三、 原子模型建模能力試題前、後測之心智模式分析
心智模式的分類主要依據「原子模型之建模能力試題」中，各原子模型的「模型選擇」及「模 型建立」題（第 1-1、1-2、1-3、2-1、2-2、3-4、3-5、4-1、4-2 題，共九題），再藉由原子模型發 展之科學史之「成分與關係」特徵(如表 3-5-2)及「原子核的發展」(拉塞福原子核之發現 1911 年
→波耳氫原子模型 1913 年→拉塞福發現質子 1919 年→查兌克發現中子 1932 年)，將原子模型區 分為十一個心智模式，其中，拉塞福及波耳原子模型為平行的關係，是由於在原子核的發展上，
拉塞福及波耳原子模型並沒有如科學史的發展，有高低、先後的區別，因此，本研究加入了「原 子核發展」的面相，對原子模型心智模式做不同層面的分類，可分為「初始原子模式(I)」、「道耳 頓原子模式(D)」、「道耳頓-湯姆森原子混合模式(D-T)」、「湯姆森原子模式(T)」、「湯姆森-拉塞福 原子混合模式(T-R)」、「湯姆森-波耳原子混合模式(T-P)」、「拉塞福原子模式(R)」、「波耳原子模式 (P)」、「進階拉塞福原子模式(AR)」、「進階波耳原子模式(AP)」、「科學模式(S)」，相關內容如表 3-5-3 所示，而原子模型心智模式分類結構式意圖可參見圖 3-5-1。
表 3-5-2 各原子模型發展之「成分與關係」
原子模型 成分與關係說明
道耳頓原子模型 成分 原子
關係 一切物質皆由原子組成，其不可再分割 湯姆森原子模型 成分 正電團、電子
關係 帶負電的電子均勻分布在正電團中
拉塞福原子模型
成分 原子核、電子
關係 帶負電的電子隨機環繞於帶正電之原子核外，最後電子會撞上原 子核
波耳原子模型 成分 原子核、電子
關係 帶負電電子在特定軌道中繞著帶正電之原子核作圓周運動
第參章 研究方法
第參章 研究方法
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圖 3-5-1 心智模式分類結構示意圖
其中，研究者認為要具有該原子模型之心智模式，應對於其原子模型之「成分」與「關係」
有正確的理解，才可歸類到其心智模式下，也就是說，有了該原子模型之「成分」的概念，但其
「關係」沒有正確的理解，就不具有該原子模型的心智模式，因此，就算學生有達到正確的道耳 頓、湯姆森、拉塞福或波耳原子模型之「成分」，其「關係」沒有正確的理解，都應歸於「初始 原子模式」，其他心智模式說明可參閱表 3-5-3。並於前、後測進行各組學生之心智模式的編碼與 分類，更進一步進行比較三組學生之心智模式的分布與轉變情形。
四、 建模能力試題之半結構式晤談分析
本研究晤談資料來自於原子模型建模能力之半結構式晤談資料，將 12 位學生之前、後晤談 的內容轉錄成逐字稿進行分析，為求其客觀性，本研究將晤談內容與逐字稿部分以及建模試題的 內容，與一位化學教師進行檢視。
第肆章 研究結果
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第肆章 研究結果
本研究設計編排了三種以原子模型單元為主要單元內容的文本，分別為「一般文本」、「內隱 式建模文本」，以及「外顯式建模文本」，並探討三組學生透過不同文本的閱讀，進一步了解學生 對於原子模型概念之學習成效、原子模型心智模式的分布與演變情形，及原子模型建模能力試題 之學習成效。
其中，原子模型概念的表現，以本研究所發展之「原子模型概念試題」為研究工具，除了總 得分之外，亦根據本研究所設計之雙向細目表，將評量中的試題分別依「原子模型的發展」分成 四大原子模型，分別為道耳頓原子模型、湯姆森原子模型、拉塞福原子模型、波耳原子模型，進 一步進行探討與討論。
而心智模式的分布與演變則依據本研究工具之一的「原子模型建模能力試題」之「模型選擇」
與「模型建立」題，進行心智模式的編碼與分類，更進一步分析比較各組學生對於原子模型心智 模式的演變途徑。
最後，建模能力的分析則分成兩大部分，第一部分以分析「原子模型建模能力試題」之總得 分之建模能力的表現，更進一步以四大原子模型進行探討各建模歷程之建模能力；第二部分以
「原子模型建模能力試題之半結構式晤談」為主，輔以說明三組學生在各建模歷程的建模能力表 現情形。
依據本研究之研究目的與研究問題，就所蒐集之資料進行分析、探討與結果討論，以回應本 研究之研究問題，因此，本章將分為六節，第一節與第二節將針對本研究問題一，呈現三組文本 組別於原子模型概念之整體得分及四大原子模型之前、後測的差異；第三節則比較各組學生在閱 讀文本之前、後，對於原子模型心智模式的分布與演變情況，以回應本研究問題二；第四節、第 五節及第六節，將回應本研究問題三，呈現三組文本組別於前、後測之建模能力表現的影響。
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