本研究收集的資料涵蓋量的資料及質性資料，為回應及說明各項資料的分析 方式，本節將分為四個部份進行論述。研究主題一：跨年級物質三態變化概念調 查；研究主題二：物質三態變化概念演化樹之分析，包含心智模式的編碼方法及 概念演化樹的建立；研究主題三教科書之分析，先分析教科書的內容結構圖再進 行教科書編碼結果的討論；研究主題四為「粒子本質導向之物質三態變化兩階段 教學」之量化與質性分析，包含教學前後學生學習成效及學生自然科學習動機的 狀況，茲將各項資料處理與方法說明如下：
研究主題一：跨年級物質三態變化概念調查
本研究問卷調查對象為包含四至十二年級的學生。物質三態變化問卷以物質 三態變化之概念圖進行試卷編排，並透過問卷中的選項瞭解學生的概念分佈頻率，
為使認知特徵與選項能相符合，本研究於試卷開發時，即以專家審查之方式比對 認知特徵與選項之符合度。
為瞭解概念發生的時間點，本研究以兩個指標做為參考，分別為(1)過半數 學生出現該概念；(2)於特定年級之概念頻率上升比例大於其他年級。據此本研 究將以此結果檢驗及效化概念演化樹，而後續教科書分析後的概念發展點也將做 為概念演化樹之輔助資料，本研究透過不同分析資料的研究結果找出適合之概念 演化樹，供實驗教學研究時之參考。
研究主題二：物質三態變化概念演化樹之分析
本研究為建立物質三態變化概念演化樹，研究者首先從文獻中找出相關之心 智模式與其認知特徵組合，並依此編碼之結果輸入 PAUP* 4.0，以建以本研究之 假說概念演化樹，將詳細過程描述如下：
(一)心智模式之認知特徵與認知狀態組成
本研究之認知特徵及狀態編碼來源包含文獻探討及教科書分析結果。心智模 式之定義參考生物學中之雙名法，先找出文獻中常見之類別後，再依教學過程中
常見之心智模式進行歸類後，合併產生兩層的命名。以氣體粒子研究為例 (Johnson, 1998a)，常見類別有模式 B(粒子就是物質，但有巨觀的特徵)，下一層 的模式為學生以熱脹冷縮解釋氣體壓力之形成，此類心智模式會符合上層模式 B 的特徵，本研究的心智模式類型的主模式會有初始模式、混合模式、類科學模式 及科學模式，其下心智模式的分類會有 1 到 4 種不同的分類。
(二)概念演化樹之建立
本研究為建立物質三態概念演化樹，以先前研究中的心智模式認知特徵與 認知狀態進行編碼組合，並以此資料輸入 PAUP* 4.0 進行分析，以窮盡搜尋建立 各心智模式之間的演化歷程。此方法之優點為可以不以人工方式進行概念演化樹 之建立，並且可以提供多種樹型進行選擇。如出現樹長及一致性信度相同的樹型 時，將根據認知特徵與狀態之獨自演化與否(自衍徵)及同類群歸為同類與否(單系 群)，找出適合之假說樹，以進行下一階段之檢驗與效化。
研究主題三：科學教科書之分析
為將各年段的教科書置於相同標準進行分析，本研究將參考各年段的教科書 內容及本研究之物質三態變化研究範圍圖(圖 2-5-1)定出本研究對教科書內容的 分析編碼表，並依此將相關的概念發展點編碼及分析。根據將國小、國中及高中 階段的教科書內容作編碼及排序，進一步探討我國現行教科書對於物質三態變化 的教學現況，將兩個主要的教科書分析方法詳述於下：
(一) 教科書之課程大綱與內容結構分析
本研究之教科書版本以九十九學年度現行 3 年級至 12 年級之教科書為主，
因國小階段、國中階段、高中階段的教科書版本眾多，且內容與安排的方式都有 所不同，因此研究者首先將分析現行國中小及高中課程大綱的內容，找出教科書 編排時的脈絡。在選定主要分析的單元後，研究者將教科書的內容依次序進行第 一層的內容結構分析，依三態物質名稱、變化過程、命題內容及實驗實例畫出教 學的流程圖，以此圖像化的內容做為下一階段概念編碼的依據。
(二) 教科書編碼表內容
根據前一階段所畫出的教科書內容結構，研究者根據教科書編碼表將課文 內容編碼。將教科書內容各別進行概念編碼，研究者將以主要教學的各年級(分 別為國小階段、國二上、高一、高二上、高二下)進行教學的時間點進行分析，
探討我國物質三態變化教科書內容之現況。
研究主題四：「粒子本質導向之物質三態變化二階段教學」之量化與質性分析 (一)實驗組與對照組之分析
本研究將使用共變數( ANCOVA)進行研究結果之分析，四組不同的教學組別 做為自變項，以前測的得分結果做為共變量，分析後測及延宕測的教學成效，分 析過程中使用的統計軟體版本為 SPSS18.0.0。
(二)教學歷程之比較
在教學的過程中將以研究者現場筆記、上課師生互動錄影、學生學習歷程記 錄表等多方面加以檢視，以進行質性資料的三角校正。
(三)分析教學前後學生在演化樹上認知特徵的分佈轉換
本研究將利用物質三態變化概念演化樹之研究結果進行學生心智模式改變 之分析。在教學前學生會接受物質三態變化問卷作為前測；後測時，學生將再接 受相同的測驗，瞭解學生的學習成效；延宕測為一個月後再施測的結果，可用來 瞭解學生學習的持續性。
第肆章 研究結果
本研究之研究結果將分為五節進行說明與討論，分別為第一節 物質三態變 化問卷跨年級調查結果；第二節 物質三態變化概念演化樹；第三節 粒子本質與 物質三態變化之教科書分析；第四節 粒子本質導向之物質三態變化二階段教學 之教學分析；第五節 綜合討論。