透過0-5層級的標定可以協助教師確認學生建模能力的結構發展，如表2-3-1所示。

七、小結

不同的研究都發現(e.g., 邱美虹等，送審中；張志康、邱美虹，2009；Halloun, 1996)，傳統

教學的學生在模型選擇與模型建立的發展表現較佳，而屬於高階的思考技能的建模能力

(Kaberman & Dori, 2009)，例如：模型效化、模型分析與評估、模型調度的能力表現較差；然而

學校教學往往只強調計算面向與更多題目的練習，或許這樣的學習方式可以增強模型分析與模型

調度的能力，但是卻忽略思考所建模型的有效性以及模型在不同情境使用的限制性的重要性，而

這也正是學校教學應該再加強的部分。因此，本研究嘗試以修正之建模能力指標(表3-2-11以及表

3-2-12)作為建模能力與後設建模能力的評量標準。而評量方式為了能夠進行大量施測，將設計量

化的建模能力試題，透過學生的試題反應類型，偵測出學生的建模能力，而後設建模能力為學生

自行評估當下學生的建模能力。

表2-3-1 建模能力分析指標 (張志康 & 邱美虹，2009)

第四節 理論模型的證成融貫性

一、科學理論的證成

科學理論可以透過模型家族作描述，其中包括高層抽象的符號表徵模型與可落實的模型，而 科學家透過可落實的模型來檢驗科學理論(Giere, 1988)。科學家對於所提出的假說或是理論進行 證成，除了確認科學理論的合理性之外，亦牽涉理論與證據之間的連結關係，即科學家會透過實 驗或是相關科學知識所提供的證據來支持所提出的假說或是理論模型。科學家通常以歸納、統計 機率或是演繹的方式描述或是預測自然現象所能提供的證據，確保所提出的假說模型或是理論模 型可以獲得科學社群高度的認可。當科學家對自己或他人所提出的模型進行證成的同時，即是針 對此模型進行檢驗的動作，如果獲得實驗數據或是相關科學知識的支持，則此模型即與證據以及 相關科學知識形成融貫的知識結構；假若模型無法獲得證成，原因可能來自模型的限制條件或是 模型自身的陳述，也就表示所陳述的模型本身無法與證據或是相關科學知識形成一個融貫的知識 體系。

接受一個假說或是一個模型的前提是來自於這個假說或模型能夠產生組織性、一致性且無相

科學理論可以透過可落實的模型進行對模型的檢驗，而多組的可落實模型的檢測結果才能考驗科 學理論的合理性。模型進行檢驗的流程如圖2-4-1所示，可落實的模型可以預測出自然現象的實際 範例，透過實際範例的預測成功以檢驗模型內部的組成，如果提出的模型無法進行預測則應該考 量模型內部的成分、成分間的關係或是模型的限制條件，找出可能的原因進行模型的修正直到能 夠符應實驗結果的證據或是相關的科學知識為止。

經驗知識的檢驗較為單純，一般可以透過邏輯程序直接進行檢驗。例如：若預測2012年5月 23日上午6點台北地區有日食發生。當天若是在台北地區的人觀測到日食的現象，則上述關於日 食的陳述即為合理。除了經驗的直接確認之外，對於自然現象的發生，我們亦希望可以透過原理

的解釋，說明現象發生的原因。此時則會使用全稱命題或是機率命題的原理，以邏輯程序的方式 推演出自然現象的發生。例如：血友病是屬於性別遺傳疾病，發生的原因是母親提供含有隱性的 遺傳因子的X染色體，而父親提供Y染色體。XY染色體無法成對配對，因此只要母親提供的X染 色體上具有隱性遺傳因子，子代的男生即會發病。

圖2-4-1 模型建立、檢驗與修正的流程圖 (作者自行整理)

二、學生素樸觀點融貫性的爭議

(一)概念結構

測量個體的知識概念結構，其基本假設為，在特定領域內，概念與概念之間會有特定的連結 關係，其所形成的網絡，稱之為知識概念結構（Gagné, Yekovich, & Yekovich, 1993），並且許多 研究顯示即使是學齡前的孩童也具備特定的知識概念結構(e.g., Flavell, Green, & Flavell, 1990)，

本文著重在特定科學概念的學習，因此本文所指的概念結構為學生內在特定科學概念之間的連結 關係。