第三節 第三節
第三節 酸鹼中和心智模式分析 酸鹼中和心智模式分析 酸鹼中和心智模式分析 酸鹼中和心智模式分析
本節針對『酸鹼中和與鹽類』主題概念，探討三組學生教學前後心智模式的 分布與轉變情形。本研究選取酸鹼概念診斷測驗的部分試題(第 15、20、23、25、
26、29 題)，將各試題選項進行認知特徵編碼，再藉由認知特徵進而組成心智模 式，最後將『酸鹼中和』概念區分為六種主要的心智模式，相關的編碼內容如前 章表 3-3-5 所示。
本研究在『酸鹼中和』心智模式中，將『現象模式』與『直覺濃度模式』歸 類為初始模式，受學生日常生活本體論與認識論的預設所影響；『定義錯置模式』
與『通性錯置模式』歸類為綜合模式，為學生在經由教學後與原有想法交互作用 所產生；而『類科學模式』與『科學模式』則較為接近或符合現今的科學知識。
若學生的答題情形不一致但偏向某一心智模式，將其歸類為混合模式；若有兩種 心智模式的答題比例相同，則歸類為競爭模式。酸鹼中和各心智模式的認知內容 如表 4-3-1 所示。
表 4-3-1 『酸鹼中和』概念之心智模式認知內容
心智模式類別 心智模式 心智模式認知內容
現象模式 學生以生活經驗中的巨觀現象和素樸的強度 觀念判斷酸鹼中和。
初始模式
直覺濃度模式 學生直覺式地認為酸鹼中和必須濃度相同，
但缺乏數量與計算觀念。
定義錯置模式 學生誤將酸、鹼或鹽類水溶液中所含的離子 綜合模式 錯置。
通性錯置模式 學生誤以為酸鹼中和所產生的鹽類為食鹽或 認為鹽類必為中性。
類科學模式 學生擁有大部分正確的科學概念。
科學模式
科學模式 學生擁有完整正確的科學概念。
混合模式 1 學生答題情形偏向於現象模式 混合模式 2 學生答題情形偏向於直覺濃度模式 不一致
混合模式 3 學生答題情形偏向於定義錯置模式
混合模式 4 學生答題情形偏向於通性錯置模式 競爭模式 學生答題情形有兩種心智模式比例相同 散亂模式 學生答題情形無重複的心智模式
一 一
一 一、『 、『 、『 、『建模教學組 建模教學組 建模教學組 建模教學組』 』 』 』的心智模式轉變情形 的心智模式轉變情形 的心智模式轉變情形 的心智模式轉變情形
為了瞭解『建模教學組』學生在教學前後『酸鹼中和』心智模式的分布，將 28 位學生的答題情形所配對出的心智模式整理如表 4-3-2，心智模式的分布如圖 4-3-1 所示。
圖表中顯示教學前學生普遍存在現象模式與直覺濃度模式，屬於較為素樸想 法的初始模式，概念不一致的混合模式、競爭模式和散亂模式的比例也偏高。
教學後學生存有初始模式的比例大為降低，而屬於綜合模式的定義錯置與通 性錯置模式的比例增加，概念不一致的比例大為降低，可見學生透過建模教學後 能產生較為一致的概念，有 35.7%的學生擁有類科學模式。
延宕測後發現綜合模式的人數比例減少，初始模式比例較後測時稍有提升，
產生概念回歸的現象，但情形並不嚴重，依然有 35.7%的學生擁有類科學模式，
且有 1 人(3.6%)達科學模式，可見透過建模教學，學生能長時間保有較正確的科 學概念。
表 4-3-2 建模教學組之『酸鹼中和』心智模式分布(%)
心智模式 前測 後測 延宕測
A1.現象模式 32.1(9/28) 3.6(1/28) 7.1(2/28) A2.直覺濃度模式 21.4(6/28) 7.1(2/28) 14.3(4/28) B1.定義錯置模式 0 14.3(4/28) 3.6(1/28) B2.通性錯置模式 0 10.7(3/28) 7.1(2/28) C1.類科學模式 0 35.7(10/28) 35.7(10/28)
C2.科學模式 0 0 3.6(1/28)
S1.混合模式 1 0 0 7.1(2/28)
S2.混合模式 2 0 7.1(2/28) 0 S3.混合模式 3 14.3(4/28) 10.7(3/28) 7.1(2/28) S4.混合模式 4 10.7(3/28) 3.6(1/28) 7.1(2/28) S5.競爭模式 14.3(4/28) 0 3.6(1/28) S6.散亂模式 7.1(2/28) 7.1(2/28) 3.6(1/28)
0 10 20 30 40
A1 A2 B1 B2 C1 C2 S1 S2 S3 S4 S5 S6 心智模式
百 分 比 (% )
前測 後測 延宕測
圖 4-3-1 建模教學組建模教學組建模教學組之『酸鹼中和』心智模式分布圖 建模教學組
為了瞭解『建模教學組』學生在教學前後『酸鹼中和』心智模式的轉變情形，
將學生前測、後測和延宕測主要心智模式的分佈和轉變情形描繪如圖 4-3-2 所 示，圖中並未顯示概念較不一致的混合模式、競爭模式與散亂模式。
圖形顯示『建模教學組』在前測→後測『酸鹼中和』心智模式的轉變過程中，
大多數學生能由初始模式(現象與直覺濃度模式)直接轉變為類科學模式，有一部 份學生轉變為綜合模式(通性錯置模式)。整體而言，學生在酸鹼中和概念的學習 有明顯提升。在後測→延宕測的轉變情形不明顯，可見大多數學生在教學一段時 間後仍能維持穩定的心智模式。
圖 4-3-2 建模教學組建模教學組建模教學組建模教學組『酸鹼中和』心智模式分布與轉變情形
((((0/14.3/3.60/14.3/3.60/14.3/3.60/14.3/3.6))))
通性錯置 ((((0/35.7/35.70/35.7/35.70/35.7/35.70/35.7/35.7)))) 6(21.4%)
更有 9.4%的學生達科學模式，顯現出透過建模合作教學，約有一半比例的學生 能獲得較為正確的科學概念，且概念不一致的情形也相對性減少。
延宕測後發現初始模式的學生比例不變，與建模教學組比較之下，無概念回 歸的現象，依然有 15.6%的比例保有直覺濃度模式。類科學和科學模式模式的比 例也較後測有些微提升，顯見透過建模合作學習，學生經過長時間後依然能保有 較為正確的科學概念。
表 4-3-3 建模合作組之『酸鹼中和』心智模式分布(%)
心智模式 前測 後測 延宕測
A1.現象模式 18.8(6/32) 0 0
A2.直覺濃度模式 28.1(9/32) 15.6(5/32) 15.6(5/32) B1.定義錯置模式 0 9.4(3/32) 6.3(2/32) B2.通性錯置模式 0 9.4(3/32) 6.3(2/32) C1.類科學模式 0 34.4(11/32) 40.6(13/32) C2.科學模式 0 9.4(3/32) 6.3(2/32)
S1.混合模式 1 9.4(3/32) 0 0
S2.混合模式 2 3.1(1/32) 6.3(2/32) 3.1(1/32)
S3.混合模式 3 9.4(3/32) 0 0
S4.混合模式 4 0 6.3(2/32) 0
S5.競爭模式 18.8(6/32) 6.3(2/32) 9.4(3/32) S6.散亂模式 12.5(4/32) 3.1(1/32) 12.5(4/32)
0 10 20 30 40 50
A1 A2 B1 B2 C1 C2 S1 S2 S3 S4 S5 S6 心智模式
百 分 比 (% )
前測 後測 延宕測
圖 4-3-3 建模合作組建模合作組建模合作組之『酸鹼中和』心智模式分布圖 建模合作組
為了瞭解『建模合作組』學生在教學前後『酸鹼中和』心智模式的轉變情形，
將學生前測、後測和延宕測主要心智模式的分布和轉變情形描繪如圖 4-3-4 所 示，圖中並未顯示概念較不一致的混合模式、競爭模式與散亂模式。
圖形顯示『建模合作組』在前測→後測『酸鹼中和』心智模式的轉變過程中，
多數學生能由初始模式(現象與直覺濃度模式)直接轉變為類科學模式，有一部份 學生轉變為綜合模式(定義錯置模式)。整體而言，學生在酸鹼中和概念的學習上 有明顯的提升。後測→延宕測有一部份學生由定義錯置模式再轉變為類科學模 式，可見建模合作教學在教學一段時間後除了能維持穩定的心智模式外，尚能因 概念內化而有自我提升的效能。
圖 4-3-4 建模合作組建模合作組建模合作組建模合作組『酸鹼中和』心智模式分布與轉變情形 ((((28.1/15.6/15.628.1/15.6/15.628.1/15.6/15.628.1/15.6/15.6)))) 定義錯置 ((((0/34.4/40.60/34.4/40.60/34.4/40.60/34.4/40.6)))) 3(9.4%)
延宕測後發現學生概念不一致的情形與實驗組差異不大，但保有初始模式和 綜合模式的學生比例較兩實驗組為高，擁有類科學模式的學生稍微減少。整體而 言，一般教學組的表現明顯低於建模教學組與建模合作組。
表 4-3-4 一般教學組之『酸鹼中和』心智模式分布(%)
心智模式 前測 後測 延宕測
A1.現象模式 17.9(5/28) 3.6(1/28) 3.6(1/28) A2.直覺濃度模式 39.3(11/28) 14.3(4/28) 21.4(6/28) B1.定義錯置模式 0 14.3(4/28) 17.9(5/28) B2.通性錯置模式 0 17.9(5/28) 7.1(2/28) C1.類科學模式 0 25.0(7/28) 21.4(6/28)
C2.科學模式 0 0 0
S1.混合模式 1 10.7(3/28) 10.7(3/28) 0 S2.混合模式 2 3.6(1/28) 0 3.6(1/28) S3.混合模式 3 3.6(1/28) 3.6(1/28) 14.3(4/28)
S4.混合模式 4 3.6(1/28) 0 0
S5.競爭模式 17.9(5/28) 3.6(1/28) 3.6(1/28) S6.散亂模式 3.6(1/28) 7.1(2/28) 7.1(2/28)
0 10 20 30 40 50
A1 A2 B1 B2 C1 C2 S1 S2 S3 S4 S5 S6 心智模式
百 分 比 (% )
前測 後測 延宕測
圖 4-3-5 一般教學組一般教學組一般教學組之『酸鹼中和』心智模式分布圖 一般教學組
為了瞭解『一般教學組』學生在教學前後『酸鹼中和』心智模式的轉變情形，
將學生前測、後測和延宕測主要心智模式的分布和轉變情形描繪如圖 4-3-6 所 示，圖中並未顯示概念較不一致的混合模式、競爭模式與散亂模式。
圖形顯示『一般教學組』在前測→後測『酸鹼中和』心智模式的轉變過程中，
有不少比例學生由直覺濃度模式轉變為綜合模式(定義錯置與通性錯置模式)，部 分學生能由直覺濃度模式直接轉變為類科學模式。整體而言，一般教學組學生教 學後在酸鹼中和概念的學習上有所提升，但進步情形不如實驗組。後測→延宕測 有部份學生由類科學模式回復為定義錯置模式，可見一般教學組在教學一段時間 後較實驗組不易維持正確的科學概念。
圖 4-3-6 一般教學組一般教學組一般教學組一般教學組『酸鹼中和』心智模式分布與轉變情形
轉化為綜合心智模式(synthetic mental model )。概念改變是一種藉由豐富和修正轉 化心智模式的漸進歷程，教學後三組有不同比例的學生因為概念改變而達到類科
現象模式現象模式 現象模式現象模式 ((((17.9/3.6/3.617.9/3.6/3.617.9/3.6/3.617.9/3.6/3.6))))
直覺濃度直覺濃度直覺濃度 直覺濃度模式模式模式 模式 ((((39.3/14.3/21.439.3/14.3/21.439.3/14.3/21.439.3/14.3/21.4)))) 定義錯置
定義錯置 定義錯置 定義錯置模式模式模式模式
((((0/14.3/17.90/14.3/17.90/14.3/17.90/14.3/17.9))))
通性錯置 ((((0/25.0/21.40/25.0/21.40/25.0/21.40/25.0/21.4))))
3(10.7%)
學或科學心智模式。
在三組學生『酸鹼中和』心智模式的比較上，教學前差異不大，教學後『一 般教學組』達類科學模式的比例為 25%，『建模教學組』的類科學模式比例為 35.7%，『建模合作組』有 34.7%的類科學模式，且有 9.4%達科學模式。延宕測後
『建模教學組』與『建模合作組』的類科學模式以上的比例稍增加，但『一般教 學組』卻減少。顯現建模教學較一般教學能幫助學生建構出正確的科學心智模 式，且概念保留的成效亦佳。在兩實驗組的比較上，『建模合作組』的表現優於
『建模教學組』，可見在學習過程中以學生為主體，讓學生主動建構概念，較有 助於轉化出正確的心智模式。
本研究中發現，在三種教學模式下，學生教學後或延宕測後現象模式的比例 都較教學前大大減少甚至消失，但直覺濃度模式的比例卻容易產生概念回歸的現 象。雖然建模合作教學明顯有助於學生建構正確的心智模式，但教學後其直覺濃 度的比例仍高，其原因有待進一步地探討。往後的研究可針對此點將教學做適度 修正，或可在教學活動中加入一些認知衝突的設計，以幫助學生摒棄此非科學的 心智模式。