本研究之資料分析主要分為五個部分以回應各個研究目的。茲將各項資料 的處理方式詳述如下：
一、 不同年級學生氧化還原概念之認知狀態與比例
本研究將氧化還原概念分成四個主概念：概念本質、反應過程、氧化力、
反應次序，各個主概念又可分成三至五種類別，各類別又包含一至三種不同的認 知狀態，詳細內容可參見表 3-3-1。每一主概念在氧化還原概念問卷中皆設計有 5 小題，並且每小題中的每個選項至少都屬於一種認知狀態，但由於氧化還原定 義涉及氧的得失之狹義定義與牽涉電子轉移之廣義定義，因此學生在一主概念下 可能持有一個以上的認知狀態，是故為了能清楚呈現不同年級學生氧化還原概念 之認知狀態與比例，資料處理方式如下：首先，先將每個學生對氧化還原概念問 卷之作答結果，根據氧化還原概念詴題各選項與認知編碼對照表進行編碼(表 3-5-1)，接著計算每一位學生在回答同一主概念之問題的每一類型概念頻率，最 後再把每年級學生同一類型的概念頻率相加再除以該年級總人數即為該年級學 生氧化還原概念之認知狀態比例。概念頻率的計算方式是將每位學生所使用一類 型認知狀態之次數除以該學生在一主概念下所使用之認知狀態的總數。例如問卷 中各題組的第 5 題皆是測驗第四個主概念「反應次序」，若某學生題組一的第 5 題選擇 D 選項（對應認知狀態 4-3-1），題組二的第 5 題選擇 B 選項（對應認知 狀態 4-2-2），題組三的第 5 題選擇 C 選項（對應認知狀態 4-2-3），題組四的第 5 題選擇 D 選項（對應認知狀態 4-3-1），題組五的第 5 題選擇 D 選項（對應認 知狀態 4-3-1）。則該學生認知狀態 4-2-2 的概念頻率為 1/5，認知狀態 4-2-3 的 概念頻率為 1/5，認知狀態 4-3-1 的概念頻率為 3/5。
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4-2-1 5(A) 5(A) 5(A) 5(A) 5(A)
4-2-2 5(B) 5(B) 5(B) 5(B) 5(B)
4-2-3 5(C) 5(C) 5(C) 5(C) 5(C)
4-3-1 5(D) 5(D) 5(D) 5(D) 5(D)
此外，第一個主概念「概念本質」除了藉由問卷中各題組的第 1 題分析以 外，也還必須配合問答題第 2 題。第二個主概念「反應過程」除了問卷中各題組 的第 2 題，也須配合問答題第 1 題進行分析。問答題的資料處理方式如同選擇題 一般，先將學生作答的內容進行編碼，最後再計算所對應之類型概念頻率。例如 某學生題組一的第 1 題選擇 D 選項（對應認知狀態 1-0-4），題組二的第 1 題選 擇 B 選項（對應認知狀態 1-0-3），題組三的第 1 題選擇 B 選項（對應認知狀態 1-0-3），題組四的第 1 題選擇 D 選項（對應認知狀態 1-0-4），題組五的第 1 題 選擇 D 選項（對應認知狀態 1-0-4），且在問答題第 2 題提及氧化還原反應涉及 電子得失（對應認知狀態 1-0-4）。則該學生認知狀態 1-0-3 的概念頻率為 1/3，
認知狀態 1-0-4 的概念頻率為 2/3。
在此選擇以概念頻率的方式呈現不同年級學生氧化還原概念之認知狀態 與比例，主要原因在於若是直接以學生在任一種認知狀態超過該概念之測驗總題 數半數以上，就視為該學生具有該種認知狀態，那麼就無法判定學生是否具有兩 個以上的認知狀態，因此也會忽視學生其他另有概念，另一方面對於已具有廣義 氧化還原科學觀的學生也就無法呈現其對氧的得失之想法。統計各年級四個主概 念之認知狀態與比例之後，便針對各認知狀態進行跨年級比較，另外也特別統整 各主概念之正確認知狀態進行分析。
二、不同年級學生氧化還原整體概念之類型與比例
根據第一節針對不同年級對四個主概念之類型分析之結果，將各認知狀態
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排列組合後，總共有 5*10*10*5=2500 種組合。為了重新統整各個主概念之類型，
所以首先將統計各年級學生四個主概念之類型與各年級人數比例，並且將原先的 認知狀態重新編碼。主概念一至主概念三各可分為四類型，分別為「錯誤」、「氧」、
「電子」及「混合」，主概念四則可分為「獨立發生」與「同時發生」兩類型，
因此可推算共有 4*4*4*2=128 種組合。由於許多組合比例過低，不具有代表性，
因此首先篩選這些組合中符合至少有一個年級具有 5%以上之比例，並且在六個 年級當中至少出現於三個年級，藉由此原則共可篩選出 12 種組合。
最後統計不同年級學生持有之整體概念類型與比例，另外也針對不同年級 學生持有之科學整體概念進行分析比較。
三、跨年級學生氧化還原概念發展情形
根據氧化還原整體概念類型分析之新編碼與認知狀態組合對照表，每一種 類型組合所對應之認知狀態不僅只有一種組合，是故必須先統計各年級學生所有 原先持有整體概念對應之認知狀態組合與比例，再挑選出最具代表性之認知狀態 組合。
再將原本一主概念下的五個認知狀態分別獨立成一個類別，而其他三個主 概念也依照舊類別各自獨立，最後統整出 10 個類別，並且在所有類別多增加「無」
之狀態，表示該學生不具有該類別之認知狀態，最後再依序重新編碼。將心智模 式對應之新認知狀態編碼重新設定之後，接著將 12 種心智模式所對應的代號以 及認知狀態組合輸入 PAUP*軟體進行概念演化樹分析。
四、氧化還原心智模式之解釋融貫性
在本研究中，研究者將 12 種氧化還原心智模式視為各自獨立之假說，而每 個心智模式所對應的認知狀態視為命題，並且將氧化還原概念詴題中題組三的不 同現象作為證據，並對這 12 種氧化還原心智模式與相關現象進行命題編碼。接
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著將氧化還原心智模式之各命題與現象之解釋關係建立 ECHO 編碼，以便之後 輸入 ECHO 程式，最後將 ECHO 程式呈現的解釋融貫性係數和命題結構圖進行 統整與分析。
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第肆章 研究結果與討論
本章分為五小節說明研究結果與相關討論，第一節為不同年級學生氧化還原概念 之認知狀態與比例，第二節為不同年級學生氧化還原概念之類型與比例，第三節為不 同年級學生氧化還原心智模式之類型與比例，第四節為跨年級學生氧化還原概念發展 情形，第五節為氧化還原心智模式之解釋融貫性。