建模教學對國小五年級學生酸鹼心智模式改變之探究

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(1)第壹章. 緒論. 本研究是從概念改變的觀點出發，針對我國國小學生所擁有之酸鹼相關概念進行收集與分析，為找出我國國小學生所存有的酸鹼心智模式，並探討概念改變教學對國小學生心智模式的改變。本章分為四個部份，第一節將介紹本研究之研究背景與動機；第二節則由第一節所延伸而出的研究目的與研究問題；第三節將本研究所涉及之相關名詞加以解釋；第四節則說明本研究之適用推論範圍與研究限制。以下將分別撰述之。. 第一節研究背景與動機在科學教育的範疇中，科學概念的習得與建立一直是科教人相當重視的ㄧ個基本議題，這其實也牽涉到許多複雜的歷程，除了個人心理認知歷程外，還會有社會建構的歷程。而概念則是學生學習科學時的重要因素，在學生建構科學知識的過程中，他們會以既有的日常直觀經驗、既有的知識、甚至是想像等，結合老師的教學而形成概念，並運用這些既有的概念、經驗等再去接收組織新的訊息。因此，在學習新的科學知識前，學生既有的概念與想法在學習過程中扮演相當重要的角色，不但影響學生的認知程度，也會影響學生對新資訊的接受度。然而，學生在學習科學的過程中，這些先前的經驗、想法往往是有別於科學專家的迷思概念。而這些迷思概念卻很可能直接或間接影響接下來的學習。也因此，探究學生的先前概念與迷思概念是科學教育中首要的工作。關於迷思概念的研究在早期就已經受到高度的重視，近十年在國內外也相當的普遍。國外學者 Helm ＆ Novak 1983 年的研究也指出，這些迷思概念有很大的部份是來自於學生在日常生活中所感受的直觀經驗；除此之外，也很有可能來自於教學過程中，教師本身所持有的迷思概念，或是學生在學習過程中所產生的誤解( White ＆ Tisher，1985 )。近年來，認知科學家們更將迷思概念的研究，擴及更深的心理層面，迷思概 5.

(2) 念不僅是片面或是破碎的，許多迷思概念的背後，事實上是可能存在某些心智模式( mental model )所控制。Vosniadou( 1994 )即指出，心智模式可以說是表徵的特殊形式，是個體在認知過程中所產生的ㄧ種類比，而這種類比就像是模型一樣，具有提供表徵之事務的結構。個體運用這樣的模式，可以針對現象做因果解釋、甚至是用來作對現象的預測。當時，Vosniadou 針對幼稚園與小學生所做出的ㄧ系列研究，也證實孩童對地球的形狀存在不同的心智模式，而這些初始心智模式也隨著年齡增長，個體在教學或日常經驗接受新的科學知識，而開始經由混合模式，漸漸演化成科學模式。根據 Vosniadou 的觀點，除了孩童在地球科學上發現了心智模式後，心智模式的研究也開始應用在其他科學領域。國內研究者姚錦棟( 2002 )針對我國中學生化學酸鹼鹽的研究也發現，我國中學生在溶液酸鹼性迷思概念之心智模式，以現象模式、名稱模式及化學組成模式為主；在酸鹼中和的心智模式主要有解離度模式、電中性模式；在氣體溶解溶液酸鹼性上的主要心智模式則有溶劑種類模式、完全解離模式以及離子引力模式；在酸鹼性與氫離子濃度主要心智模式共有：濃度模式、濃度和體積模式、pH 值模式、溶劑種類模式、溶液酸鹼性模式、溫度上升模式，及導電模式等。 Lin ＆ Chiu( 2007 )指出我國中學生酸鹼鹽概念整理成四大心智模式：現象模式( Phenomenon Model )、符號特徵模式( Character-Symbol Model )、推理模式 ( Inference Model )，以及科學模式( Scientific Model )。而吳怡嫺( 2007 )更應用 Toulmin( 1972 )的概念族群理論與生物學之系統分類學為工具，縱貫的研究從小學到大專生氣體心智模式的演變歷程。筆者在醞釀本研究時，深感現今的概念改變研究，勢必將深究至心智模式的發展，尤其我們關注的是概念改變教學策略，能否幫助學生修正原有的心智模式，並建立正確的科學模式。筆者也發現，化學的酸鹼概念是從國小一直到大學，一直是必學的化學重要單元之ㄧ，但科教界中有關酸鹼心智模式的研究卻主要集中在國中與高中階段。筆者身為國小自然與生活科技領域之專科教師，學生在國小階段可說是第一次接受到酸鹼的概念，於是開啟了筆者的興趣。本研究將先探 6.

(3) 究小學生對酸鹼的心智模式，經由建模教學後，調查學生所持有的酸鹼心智模式是否經過修正，是否建立正確的科學模型，並試圖找出學生藉由建模教學後，其心智模式的發展歷程。使往後科學教師在設計酸鹼的課程與教學時，不僅有迷思概念與心智模式可供參考，更可以掌握國小學生心智模式的發展狀況，教師也能更精確的了解學生學習的困難，設計出更有效的教學策略以協助學生更有效率的學習正確的科學概念。. 7.

(4) 第二節研究目的與研究問題本研究旨調查國小五年級學生所持有的酸鹼心智模式，並檢測學生酸鹼心智模式之內容種類，經由建模教學後，綜觀分析這些心智模式在教學過程中可能的改變。根據本研究目的所衍生而出的研究問題如下：一、國小高年級學生所持有的酸鹼心智模式類型。 1-1 國小五年級學生在學習酸鹼概念前所持有之酸鹼心智模式有哪些類型？比例為何？ 1-2 國小五年級學生在學習酸鹼概念後所持有之酸鹼心智模式有哪些類型？比例為何？二、國小高年級學生接受教學後，酸鹼心智模式的改變。 2-1 接受建模教學之國小五年級學生，其酸鹼心智模式的改變情況為何？ 2-2 接受一般教學之國小五年級學生，其酸鹼心智模式的改變情況為何？ 2-3 接受建模教學之國小五年級學生，與接受一般教學之學生，其酸鹼心智模式改變之差異為何？ 2-4 國小五年級學生在回答二階層酸鹼概念診斷式前後測問卷是否有差異？. 8.

(5) 第三節相關名詞釋義 1. 心智模式( mental model ) 「心智模式」一詞最早的起源，是由 Kenneth Crail 在 1943 年即提出，他所賦予心智模式的意義為「人類的心智會對外再的真實世界建構一個『縮小尺度的模型( small-scale model )』，使用這樣的模型來預測或解釋某些事件 ( 引自 John-Laird ＆ Byrne，2000 )。事實上，這樣的說法似乎比較像是「心智模型」。但隨著認知心理學的研究發展，Vosniadou ＆ Brewer ( 1992 )則認為心智模式是為了問題解決，或是處理某種狀況所產生的ㄧ種動態結構，其源自概念結構，並受其限制。Rabardel( 1995 )則認為人類受限於記憶和處理能力無法處理情境中所有的資訊，故僅能依據情境來建立用來理解或預測未來情境的心智模式( 引自林靜雯，2006 )。根據以上的學說，本研究所謂的心智模式係指受試者在回答本研究各項測驗試題、晤談題目時，研究者從這些所收集到的資料分析整理而出受試者當時所持有的知識架構。. 2. 酸鹼科學模式依據民國九十五年五月教育部修正發布的國民中小學九年一貫課程綱要所編定的國中小教科書，其中國小階段所使用的酸鹼概念為酸鹼科學概念。主要學習目標概念如表 1-3.1( 整理自國民中小學年一貫課程綱要 )。由表 1-3.1 中可發現，我國現行課程綱要國小階段的酸鹼主要學習概念均只在於現象層面，本實驗研究旨在探究國小階段學生之心智模式，並使用建模教學，設計一個小學生可以接受的模型，作為學習國中以阿瑞尼士解離說模型前的中介模型。也因此，本研究所謂的科學模式，除了九年一貫課程綱要所列之學習目標概念外，本研究再以國中階段的科學模式：阿瑞尼士解離說模型為範本，考量國小五年級學生的心智發展，捨棄複雜的離子概念，並將氫離子定義為酸性微粒；氫氧根離子定義為鹼性微粒，以此模型作為橋接阿瑞尼士解離說. 9.

(6) 模型之中介模型，並將此模型視為本研究之科學模型。表 1-3.1 九年一貫課程綱要所列之酸鹼概念主要學習目標階段. 主題. 國小. 常見食物的酸鹼性 2a.能利用氣味、觸覺、味覺簡單區分常見食物的酸鹼性。. 國中. 主要學習概念. 物質的酸鹼性. 3a.由實驗了解鹽類溶於水的酸鹼性與酸鹼鹽的操作型定義，並知道常用酸鹼溶液的特性，以了解它們在生活上的應用及如何區辨。. 酸鹼中和. 3b.能利用指示劑鑑別溶液的酸、鹼或中性，並能利用簡單材料製作指示劑。. 酸鹼指示劑. 3c.能運用指示劑觀察酸、鹼溶液混合的酸鹼性變化情形。. 電解質與非電解質 4a.認識離子的特性，並進而了解電解質水溶液是以離子的方式導電。 4b.以實驗區別電解質與非電解質，並由實驗說明酸鹼鹽類的溶液為電解質。酸鹼鹽的定義及其 4c.能說明酸鹼鹽的定義、特性及其溶液中氫離子與氫作用氧離子的關係，並由實驗了解酸性溶液對金屬與大理石的反應。物質的酸鹼性. 4d.由實驗探討金屬與非金屬氧化物之水溶液的酸鹼性。. 酸鹼指示劑. 4e.能認識實驗室中常用的指示劑(例如石蕊、酚酞、酚紅)及在不同酸鹼環境下所呈現的顏色，並利用廣用指示劑的顏色變化說明 pH 值數字大小的關係。. 酸鹼中和. 4f.以實驗觀察酸(鹼)溶液中加入鹼(酸)的變化(放熱過程、會產生鹽)，並能依據鹽的通性討論日常生活中鹽類的用途(例如調味、醃製、清洗、消毒)與危險性。. pH 值的簡介. 4g.了解 pH 值的定義以及其數值大小與氫離子濃度 (不涉及計算)、酸鹼程度之間的關係。. 3. 二階層診斷式問卷( two tier diagnostic instrument ) 二階層診斷式問卷設計主要是根據 Treagust( 1995 )提出的二階層診斷測驗方法。這種方法包含三個階段與十個步驟，再加以修訂而成的工具。與一般選擇題方式不ㄧ樣的是，二階層診斷測驗每一測驗題包含兩 10.

(7) 層，第一層的選擇係針對題目可能結果進行判斷，在回答完第一層試題後，接著回答第一層的答題理由。如此的設計可以藉由紙筆測驗的方式，探究學生的概念架構與心智模式，也能進行大規模的施測，便於取得大量量化的資料。確認主要的科學概念. 第一階段：決定研究主題內容. 確認命題陳述. 發展概念圖. 回顧相關文獻. 第二階段：取得有關學生另有概念的資訊. 使用自由回應練習題. 使用單選式內容選項與自由回應的理由以取得學生的解釋. 實施半結構式晤談. 第三階段：發展二階層診斷測驗. 設計指導語. 工具初審. 工具複審. 工具定稿. 圖 1-3.1 二階層診斷測驗編製流程圖( Treagest，2007 ) 11. 精煉工具.

(8) 第四節研究範圍與限制本研究之研究範圍與限制有以下數點： 1. 本研究只限定於酸鹼概念與其相關概念所組成的心智模式，無法推論到其他的化學概念。 2. 本研究之研究工具為書面問卷及半開放式晤談，其所得之心智模式為筆者本身所推測所得。在類型上有所限制，即本研究結果並非涵蓋所有與酸鹼有關的心智模式。 3. 本研究所採用的「科學模式」，為參考現今國內國民中小學九年一貫課程綱要與教育部各審定版教科書及相關文獻所建立的，因此具有一定的時效性，引用本研究前，必須先確認本研究所使用之「科學模式」是否仍為科學教育界所使用。 4. 本研究之研究對象為台北市文山區某國民小學五年級學生，因此本研究結果僅針對本研究對象加以分析與推論。其他縣市學生則可能因為城鄉差距或是環境資源限制的不同而有所差異。 5. 本研究之實驗為尊重受試學校的規定，執行教學者為該校五年級自然與生活科技領域之任課老師與筆者本人共同擔任，筆者本人僅能參與部份重點課程之教學活動。因此，研究設計者與執行教學者之間可能存在一些不可避免的差異。. 12.

(9) 第貳章. 文獻探討. 本章節將介紹本研究所使用的相關學說與研究之文獻整理，第一節將介紹概念改變與概念演化的各家理論；第二節將介紹心智模式的定義；第三節將回顧近期科學教育界對酸鹼概念所做的研究；第四節將綜結以上文獻並說明對本研究之啟發。. 第一節. 概念改變. 科學教育的研究發展，一直以來最主要的宗旨就是為了提供科學教師更好的教學策略來幫助學生更有效率的學習科學知識。因此，幾乎所有的科學教育研究者最在乎的問題就是：學生的學習困難究竟在哪裡？為什麼學習科學知識是困難的？究竟問題是出現在這些科學概念的本質上呢？還是從認知心理學的角度上來看，是學習者本身『發展』階段的問題呢？或是在於教材教法上，老師的教學是否能順利表徵並傳達科學知識，學生是不是能吸收老師對科學概念的表徵方式呢？近代教育思潮的發展，可以說跟心理學的演進息息相關。最早的教育觀點來看，只是把學習當作知識的傳達，老師是把知識「灌輸」給學生。甚至行為學派更把學習當成是一種有系統的刺激-反應的聯結。然而，隨著認知學派的興起，學者開始認為：學生的學習並不單純只是知識的傳遞，在學習的過程中，學生的腦海中事實上有所謂的「運思過程」。最著名的就是認知心理學家皮亞傑的理論，他認為，運思( operation )是孩童學習時認知操作基本單元基模( schema )的歷程。主要透過同化( assimilation )與調適( accommodation )的方式來平衡認知失衡的狀態。由此，認知心理學家已經不在把學習當成知識的「灌輸」，而是個體主動的「建構」。然而，在科學的學習上，學生在學習時會碰到的問題主要有兩種：一種是學生本身即缺乏該領域的經驗與概念；另一種則是學生在學習新知識的時，已經具備了一些相關的直觀經驗或先前概念。在第一類的情況下，就好比先前所說的概念從無到有的取得，較不容易發生學習的困難；但如果第二種狀況，學生在學 13.

(10) 習之前就已經獲得了一些先前概念，學生就會使用這些先前概念作為基礎，從這個基礎上去進行運思。如果這些先前概念與科學概念是有差距的時候，往往就造成學習上的困難，甚至產生更多的迷思概念。由此，科學的學習也可以視為一系列概念改變的歷程( 邱美虹，2000 )，於是概念改變的研究便漸漸成為了科學學習心理學的研究重點。事實上，概念改變研究的起源，可說是在 1980 年代，最為教育界所知的應該是 Posner, Strike, Hewson, ＆ Gertzog 在 1982 年所提出的概念改變模式( CCM, conceptual change model )。Posner 等學者提出，概念改變有四個條件： 1. 學習者必須對現有概念感到不滿意( dissatisfaction ) 2. 新的概念是可以被理解的( intelligible ) 3. 新的概念必須是合理的( plausible ) 4. 新的概念必須是豐富的( fruitful ) 這個著名的概念改變理論提出後，也開啟了概念改變的研究大門。Chi( 1992 )從本體論的的角度來探討概念改變，並且比較學生在領域內與領域間的概念改變表現，也提出概念不相容假說( incompatibity hypothesis )，也提出概念改變的難易是與概念的本質有極大的相關性( 邱美虹，2000 )。Chi 從本體論( ontology )的觀點，他指出概念可分為三個類別( category )：物質類別( matter )、過程類別 ( process )，以及心智狀態( mental state )( Chi，1992；Chi, Slotta, ＆ de Leeuw， 1994；邱美虹，2000 )。「物質」是指具有特定屬性( attributes )的東西，像是雞蛋、石頭、植物等。而「過程」則是指事件的發生，具有序列性、因果性，也可能是機率問題，但它可以反映出自己特定的屬性( 邱美虹，2000 )；而「心智狀態」指的是情意的部分，例如情緒性的與意圖性的。根據 Chi 的觀點，概念均可以歸類在這三種本體類別下，並在這個本體類別中形成次概念，並構成此類別的本體樹。因此 Chi 也指出，從本體樹的觀點上看概念改變分為兩種，一種是發生在類別內的概念改變，另一種則是發生在類別間的概念改變。所謂類別內的概念改變，是指概念改變發生在同一個本體類別中，概念位置的錯置。這樣在本體類別內的改變可以視為信念的修正( belief revision )，因為這樣的迷思概念通常是由於 14.

(11) 知識的缺乏或是缺少練習所致( 邱美虹，2000 )。常見的例子就是把鯨魚歸類在魚類，如果學生增加了對哺乳類的認識，或是對鯨魚的了解，自然就會修正本體樹內的位階。另一種是發生在類別間的概念改變，根據 Chi 的理論，科學概念從一個本體樹遷徙到另ㄧ個本體樹，這種類別間的轉移才能稱為根本的概念改變。如果僅是本體樹中位置的改變，充其量只能認定為一般信念的修正，還不足以構成根本的概念改變( 邱美虹，2000 )。常見的例子像是許多物理學上的概念：電學、熱、溫度等。較難感生概念改變的原因，其實就是學生容易將這些概念歸類於物質類別；但科學家究其概念卻應該是界定在過程類別中，因此這樣的概念衝突是發生在不同本體樹之間，學生的概念改變必須跨越本體類別才能修正為正確的科學概念。Chi 認為這樣的概念改變是較為困難的，因此稱之為根本的概念改變。. 幾乎在 Chi 由本體論的觀點提出概念改變的看法同時，1990 年代也相繼有其他概念改變學者提出不同的觀點。較有名的有 Vosniadou( 1992 )研究兒童對地球模型的心智模式。他針對不同年齡層的孩子去做研究後發現，不同文化的孩子所發現的心智模式不盡相同，但隨著年齡的增加，其心智模式從由初始心智模式漸漸的開始混合一些具有科學概念的心智模式，最後才達成科學模式。而對於概念改變觀點，Vosniadou 也提出了他一套的認知架構理論。他認為學生的信念是受制於一組本體論和認識論的預設。她認為知識的架構並不是由許多小的概念經由相似性所連結而成，而是先有一個大的架構之後才慢慢填入其中細部的概念。這樣的大架構稱為素樸的架構理論( navie framework theory )。這個架構主要源自於兒童早期的日常生活經驗。另外細部的概念稱為特定理論( specific theory )，這是源自於個體的觀察與文化脈絡。當個體去解釋觀察到的新現象新訊息時，他們會不斷的去豐富( enrich )或修正( revision )理論。Vosniadou 將孩童豐富與修正理論的過程，稱之為概念改變。豐富( enrich )簡單說就是增加與原本知識架構沒有衝突的訊息到既有的知識架構中；而修正( revision )則是修改既有的知識架構。 Vonsiadou 的概念改變理論中，他也認為概念改變較困難的地方是必須修改架構 15.

(12) 理論的預設。也就是說，如果只需修正特殊理論( 表示新概念與素樸的架構理論不衝突時 )概念改變是容易的；如果新概念衝擊到素樸的架構理論時，則概念改變就較難發生。另外，剛提到 Vosniadou 的概念改變理論中，一個很特別的地方是 Vosniadou 是利用心智模式來說明心智表徵。在他在特定科學概念如：地球形狀、日夜循環、熱和力四個主題進行跨年齡的研究後，他認為心智模式隨著年齡的增加，學習者獲得新的知識後，將會慢慢的修正自己的心智模式，或是接受新的心智模式與舊的模式並存。最後才達成科學模式。. 保護的預設. 架構理論. 特定理論. ( framework theory ). ( specific theory ). 本體論的預設. 教學脈絡中的觀察或新資訊. 認識論的預設. 信念. 心智模式圖 2-1：Vosniadou( 1994 )的架構理論. 16.

(13) 第二節心智模式「心智模式」一詞最早的起源，是由 Kenneth Crail 在 1943 年即提出。然而在概念改變的研究上，卻是 Vosniadou( 1992，1994 )針對學生地球形狀、日夜循環、熱和力四個主題進行跨年齡的研究後，首先主張心智模式是心智表徵的特別形式，是個人在認知過程中所產生的類比表徵，而這樣的類比表徵像是模型一樣可以表徵標的事物的結構。甚至 Vosniadou 更在跨年齡的研究後發現，個體在接受一個新知識時，個體會先產生一個初始模式( Initial mental model )，漸漸的個體接受科學概念時，往往會產生一個以上的心智模式，或是同時使用兩個心智模式來解決問題，此時 Vosniadou 稱之為混合模式( Synthetic mental model )，最後才到達與科學原理或科學家相同的科學模式( Scientific mental model )。另外，在 Vosniadou 的認知架構理論中也提到心智模式的形成牽涉到兩大部分，一部分為「架構理論」，另一部分為「特殊理論」。在前一小節介紹 Vosniadou 的認知架構理論中也曾提到，由圖 2-1 可説明 Vosniadou 在研究中所發現孩童各種不同的心智模式，這些心智模式的形成，主要是在特殊理論下，孩童在文化脈絡下所觀察到的飾物，加上原本所持有的信念所組成。另外架構理論下的本體預設及認識論的預設也會對特殊理論中的信念產生限制。而心智模式就是在些元素交互作用下所產生的。除了了解心智模式是如何產生之外，還要能掌握使用心智模式的一套關鍵屬性。Franco ＆ Colinvaux( 2000 )以 Vosniadou 的研究為主，對心智模式相關的研究進行回顧，獲得了以下幾項心智模式屬性： 1. 心智模式是衍生性的( generative )：在以心智模式作為基礎的推理中，人會產生新的預想與新的想法。心智模式是具有衍生性的，即是指個體可以利用心智模式的操作產生新的想法。 2. 心智模式是牽涉到漠視的知識( tacit knowledge )：心智模式的持有者本身其實不能察覺到他自己心智模式的每個面. 17.

(14) 向。亦即個體雖然擁有心智模式，但他並不能察覺自己是如何運用心智模式，也不能體察心智模式不同的組成觀點。 3. 心智模式是綜合的( synthetic )：心智模式是對目標系統或事件簡化過之表徵所組成的模型。在 Vosniadou( 1994 )的研究中也指出初始模式、綜合模式與科學模式的不同。 4. 心智模式是被個人的世界觀所限制的：根據 Vosniadou( 1992，1994 )的研究，人的信念會限制模式被建立的範圍，跨文化的研究資料顯示，心智模式是被世界關所限制的。. 除此之外，Rabardel( 1995 )則認為人類受限於記憶和處理能力無法處理情境中所有的資訊，故僅能依據情境來建立用來理解或預測未來情境的心智模式( 引自林靜雯，2006 )。本研究所謂的心智模式係指受試者在回答本研究各項測驗試題、晤談題目時，研究者從這些所收集到的資料分析整理而出受試者當時所持有的知識架構。事實上，學習者通常不會像科學家ㄧ樣，他們未必可以了解心智模式在科學上的所扮演的角色，但透過心智模式的了解，科學教師可以更完整的掌握學生對於新知識可能有的想法、預測甚至操作，如此科學教師能深入的設計適合的模型幫助學生學習科學模型，學生也能透過建模的過程，反覆的在不同的情境下運思並解決問題。當學生能運用科學心智模式成功的在不同的情境下解決問題時，這樣的教育就成功了。因此，心智模式的研究與建模教學的研發，相信是科學教育研究上重要的一頁。. 18.

(15) 第三節模型與建模教學在我們生活中，常可以聽到模型這個詞，事實上，我們人類也在許多領域中都在使用模型。我們最耳熟能詳的就是模型在設計領域上的運用。像是在室內設計或是家具設計中，家具設計師會先將心中的想法，先透過草圖呈現出雛形，再經由草圖把所設計的原案按比例、系統結構做出所謂的模型，家具設計師檢視這些模型之後，在進行模型的評估、修改與選擇，最後把確定的家具成形設計而出。而室內設計師更是運用模型在空間中的擺設，來幫助他們進行室內空間設計的參考。事實上，我們在教育上也是無時無刻的在使用模型進行教學的輔助。學生也無時無刻的運用模型來幫助其學習。只是在教育上，傳統我們習慣是將教學模型歸類於「教具」中。但近年來，教育文獻中已經開始獨立針對模型 ( models ) 進行相關的論述，甚至除了對於模型的探討，也開始注意建構模型 ( modeling ) 的過程能力上。尤其在科學教育的領域，模型與建模已經受到廣大的國外學者競相研究。畢竟在科學的知識，有相當份量是屬於微觀系統，例如：物理的電場、磁場、原子模型等；化學的反應動態平衡、氣體粒子、氧化還原及電化學的反應機制等；生物方面的循環系統。這些主題通常都是微觀的抽象概念，是人們無法透過直接感官經驗而得，而要理解這些無法使用人類直接感官經驗而得的知識系統時，科學模型的使用就相形重要了。而現在，國內也有學者開始注意到這個環節上，雖然相關文獻的產出仍然很少，但模型與建模在科學教育上的意義已經不容忽視。什麼是模型？當我們要了解什麼是建模之前，我們勢必得先將掌握住模型的意義。「模型」一詞通常習慣描述成物體或系統的複製實體( Cartier, Roudolph ＆ Stewart, 2001 )。一個模型可以被定義為一個想法、一個事件的表徵，甚至是一個過程、一個系統的表徵( Gilbert & Boulter, 1998 )。而什麼是科學模型呢？有學者指出：科學模型是描述一個自然過程一連串的想法。一個科學模型是可以在心智中運作，賦予一些限定條件，針對自然現象去做解釋與預測( Cartier, Roudolph ＆. 19.

(16) Stewart, 2001 )。在 Cartier, Roudolph ＆ Stewart ( 2001 )所著作的《科學模型的結構與本質》中，就針對科學模型整理出以下幾點特性： 1. 科學模型是描述一個自然過程的一連串想法。 2. 模型受限於經驗與理論的目標物以及它們所參與其中的過程。 3. 模型可以用來解釋與預測自然現象。 4. 從經驗上與概念上的判準來評估，模型是具有一致性的。 5. 模型在引導未來研究是相當有用的。另外，Halloun 在 1996 年的研究論文中也有一段特別說明「什麼是科學模型？」，他在文中指出：當物理學家研究某物理系統時，他們會聚焦在系統中他們認為主要結構的一些特徵，這些特徵是有關他們研究目標的時候，他們會建立一個科學概念模型( 例如：數學模式的或是實體模式的 )，用來敘述這些特徵。而這樣的科學模型是由四個主要層面所組成： 1.領域( Domain ) 2.組成成分 ( Composition )3.組成結構( Structure )4.組織( Organization ). 然而，模型有什麼重要性呢？而科學模型為什麼在科學教學上如此重要呢？我們從科學知識理論的本質來看：發展科學知識最主要的價值在於對於自然世界的理解，而為了達到這個目的，對於實體、現象、甚至科學家所產生的想法則是必得藉由某種形式表徵出來 ( Justi & van Driel, 2005 )。而許多學者也指出，科學模型最重要的特色之一就是在於模型本身「表徵」的能力 ( Giere, 1999; Morrison and Morgan, 1999; Nersessian, 1999；引自 Justi & van Driel, 2005 )。也正因為模型可以針對某個目標對象( 或許是個自然現象、也或許是一個事件、一個過程 )進行表徵，科學家才得以藉由模型進行推論並產出知識 ( Justi & van Driel, 2005 )。藉由這個科學概念模型，他們可以進行模型的分析，並針對物理系統描繪出他們的推理並表徵在模型上。那什麼是建模( modeling )呢？顧名思義，建模就是建構或修改模型的動態過程( Justi and van Driel, 2005 )。既然科學模型在科學學習上是那麼重要的，那麼教師與學生建模的能力則勢必重要。在教師方面，教師若沒有足夠的建模能力， 20.

(17) 則當他在教導科學中抽象或微觀的概念時，就無法依照課程主題與學生能力建立出適合的模型來輔助教學，理所當然的學生的學習成就將不如預期。另外，教師若不能培養學生建模的能力，學生在學習科學上，尤其遇到那些微觀且抽象的概念時，勢必將無法建立出正確的科學模型幫助他的學習。甚至可能因此產生如 Vosniadou 所提出的綜合型心智模式。而建模( modeling )的過程包含哪些呢？在 Halloun ( 1996 ) 的論文中則引述 Hestenes ( 1995 )所提出的建模過程，如圖一。在建模的第一個階段，主要是由確認( identifying )與描述( describing )情境中每個系統的組成份( compositions )，及其各自的現象( respective phenomenon )。然後，建模的目標就會被確立( 例如：在教科書中的問題目標 )，除此之外，結果之預測效度( validity )，包涵像是近似值與精密度也同時被建立。在這些步驟後就可以在情境中選擇適合的理論來進行建構模型的動作，一個合適的模型( 實體或概念 )就在此時被選擇建構而出。但此時建模還不算完全完整。這時候的模型還需經過分析與處理，當這個模型呈現持續一致的預測效度後，才能運用這個科學模式在系統情境中推論出結論，並證明這個科學模式是有效的( 引自 Halloun, 1996 )。介紹完建模的歷程，當然，在科學教育上的宗旨是培養學生思考與解決問題的能力，而建模即是解決問題的一個重要方法。Halloun( 1996 )也提出建模運用在問題解決上有五個階段，分別為：模型的選擇( model selection )、模型的建構 ( model construction )、模型的效化( model validation )，模型的分析( model analysis ) 及模型的調度( model deployment )。分述如下( 引自 Halloun, 1996 )：. 21.

(18) 情. 境. 系統現象. 目. 的. 模. 型. 分. 析. 結. 論. 效. 化. 圖一：建模過程的圖示表徵( Hestenes, 1995；引自 Halloun, 1996 ) 1. 模型的選擇( model selection ) 在問題解決的一開始，針對問題本質來選擇合適的模型是無庸置疑的。當我們在解決科學問題時，勢必先檢視問題本身是屬於哪個領域知識範疇，從這個特定的知識理論中找出一最能接近問題本質的模型。 2. 模型的建構( model construction ) 在這個階段，學生將被引導去建構一個模型( 此模型通常具有操弄或運算功能 )來幫助他們解決這個問題。 3. 模型的效化( model validation ) 這個階段有時可以與模型的建構同時進行，特別是著重在內在一致性時。其中也包含提供學生不同的評估方式，使他們有機會能達成科學教育中的一個主要目標：批判思考。 4. 模型的分析( model analysis ) 當模型經過效化後，學生將引導思考並分析模型的各部份與結構，使學生能清楚明白此模型的特性。 5. 模型的調度( model deployment ) 一旦一個模型被分析完成後，且具有足夠的效化，學生就可以使用以效化的模型，應用在新的情境中進行問題解決。. 22.

(19) 而什麼是建模教學呢？上述提到建模可以是模型的建立，也可以是模型的修正過程。因此，廣義來說，能幫助學生達到建立或修改原本所持有之心智模型目的之教學方式，即可算是建模教學。但建模也包含個體的建模能力，因此，近來的建模教學研究則更強調，教師除了要有能力針對學習目標建立適合學生心智的目標模型，透過各種表徵方式如視覺、動態表徵等方式，讓學生可以清楚並建立這個科學模型的運作方式外，還能在過程中訓練學生的建模能力，使學生在往後面臨新的科學知識系統時，可以自行運用建模能力，對新的知識系統建立科學模型，並在不同的情境下運用科學心智模型解決問題。對於建模能力，Grossligh 等人( 1991 ) 提出建模能力之層次有三： Level 1：認為模型與實體間是以1：1 的相對應關係存在，或是真實物體縮小的複製品。直覺模型應該就是正確的，不會去想過尋找模型的形式或模型存在的目的。 Level 2：可以專注於實體的構成元素，但此階段仍相信模型保持真實世界的物體或事件，而不是想法的表徵。此階段認為模型存在的主要目的是作為溝通的工具，不是探索想法。 Level 3：可以接受模型的使用是用來發展和檢驗。可以是抽象的想法，而不是實體的描述。而且可以接受模型是多重的，可用於思考的工具，並著重於模型的解釋和預測能力。 Grossligh 等人（1991）即根據學生對於模型的理解，來判斷他們的建模能力。張淑女 ( 2008 )也以真實評量方式來探究學生的建模能力。這樣的結果似乎也意謂著教學的過程中應協助學生建立、發展、修正模型的觀念( 邱美虹，2008 )。本研究所設計之建模教學，即將國中教材之酸鹼科學模型( 阿瑞尼士解離模型 ) 作為科學目標模型，考量國小學生心智發展做適當的修改，作為本研究教學設計所使用的科學模型。並以此模型設計成power point動畫﹝酸與鹼的秘密﹞與﹝酸鹼中和的秘密﹞以及角色扮演教學活動﹝酸鹼配﹞透過視覺化與動態表徵方式，達成修正學生初始心智模式，進而到國中後對學習阿瑞尼士解離模型時，能快速有效的掌握科學模型之概念。 23.

(20) 第四節. 國內外酸鹼概念的研究. 有關酸鹼概念的研究，國內外學者近年來也有一些迷思概念研究的成果，以下就國內外研究，簡要說明研究的方法與發現的結果，最後針對國內外有關迷思概念的研究進行彙整，作為開發問卷工具的參考。一、國內研究 (一) 黃萬居( 1992，1994，1995 ) 「國小師生對酸鹼概念認知之研究」是使用問卷並搭配晤談的方式，針對國小學生與教師進行對酸鹼概念認知的調查。研究發現國小三年級以前，學生較少接觸有關酸鹼的問題，較缺乏科學概念。四年級的課程中，有酸鹼的相關課程，因此表現較三年級學生理想；五六年級的學生，其認知發展與酸鹼概念的理解具有正相關。在小學教師方面，研究發現約有三到四成非六年級老師不知如何分辨物質的酸鹼性，只會使用感官( 味覺或嗅覺 )來辨別，另外教師對酸鹼混合大多也沒有定量等的概念。. (二) 陳姍姍( 1992 ) 「我國國三學生酸鹼概念之研究」是針對我國國三學生的酸鹼概念認知程度進行調查，研究結果發現學生對於酸鹼概念之理解程度極可能存在之迷思概念如下： 1. 學生對酸鹼之定義可分為描述行定義、操作型定義與離子模型三種。學生普遍對於酸的了解多於鹼。部分學生仍以味覺來判斷物質的酸鹼性。 2. 在強酸與弱酸的定義上，學生大多認為只是腐蝕性的不同，強酸的腐蝕性強，弱酸的腐蝕性是弱的。不過也有部分學生會以 pH 值得大小來判斷酸鹼的強弱。 3. 學生對離子和溶液的酸鹼性以及 pH 值三者概念之間的關係並不是很. 24.

(21) 4. 學生大多了解酸鹼中和之意義，也確定中和反應為放熱反應，但針對鹽類的生成與鹽類的種類判斷、中和反應之方程式與靜離子方程式之表達與反應計算上，皆發現有相當程度的困難。部分學生對於酸鹼中和後容易之酸鹼性判斷，會由參與中和反應之各酸鹼之強弱來考慮，並以為中和反應在原先分別由酸與鹼解離出來的離子作用完後就停止，並由反應結束時的氫離子和氫氧根離子之多寡來決定最後溶液之酸鹼性。 5. 學生大多可以知道使用指示劑測試溶液的酸鹼性，也了解酸雨和空氣汙染有關，但若要舉出酸鹼中和原理在日常生活中的應用實例或說明酸雨對生態之影響，就普遍感到困難。. (三) 李詩閔( 2000 ) 「以微量實驗裝置的教學活動探討學生對酸鹼概念的學習情況」，本研究以研究者自行設計的酸鹼概念診斷工具探究學生對酸鹼概念的了解情況，藉此找出學生的酸鹼錯誤概念。此外，並設計酸鹼概念的微量實驗裝置，希望藉由教學活動促進學生對酸鹼概念的轉變。研究對象主要包括國中一至三年級學生，共計 698 人。本研究所採用的工具包括三個部份：(1)「酸鹼概念前測及教學活動工具」，內容涵蓋有酸鹼性強度概念與酸鹼溶液導電性概念等兩大主要概念。(2)「酸鹼概念後測工具」，內容包括有日常生活酸鹼概念、酸鹼性強度概念與酸鹼溶液導電性概念等三大主要概念，以此測驗結果探討教學之成效。(3)「比例推理能力測驗工具」，主要在於評定學生基本比例推理能力的認知發展層次，以比較學生的比例推理能力與其酸鹼概念的關係。主要研究發現如下：一、學生對物質酸鹼性之推理模式大致可分為以下十三個類型：「感官知覺」、「中和作用」、「指示劑」、「離子觀念」、「腐蝕性」、「反應產物」、「導 25.

(22) 電性」、「清潔作用」、「美容作用」、「脫水性」、「外觀」、「稀釋」、「其他」等。二、對於「酸鹼性強度」之判斷，多數學生以「濃度」為考量的依據，少數會結合「解離度」概念，這是許多學生錯誤概念產生的主因。此外，經由統計分析得知，就教學前的前測結果而言，學生在「酸鹼性強度概念」的瞭解，在年級與性別的交互作用皆未達統計上的顯著水準，但在年級間則有達到統計上顯著差異(p<.001)，顯示在此概念的理解，學生有隨年級的增加而成長的趨勢，而男女生並無顯著差異。三、對於酸鹼物質水溶液的導電性，一般學生所持的想法，大致有以下八點概念特徵：「外觀」、「離子觀點」、「能源大小」、「物質之酸鹼性」、「濃度」、「屬性」、「生活經驗」、「狀態」等。另外，學生在「酸鹼溶液導電性概念」的理解，在年級與性別的交互作用皆未達統計上的顯著水準，但在年級間仍達到統計上的顯著差異(p<.001)顯示學生在此概念的理解亦有隨年級成長的趨勢。四、針對教學成效而言，不管是實驗組與控制組間的比較，或者是實驗組本身在教學前後的比較，其平均值皆達到統計上的顯著差異(p<.001)，由此，我們可以確定本研究利用微量實驗裝置的教學活動有助於學生在酸鹼概念上的成長。五、由「酸鹼性強度概念」與「酸鹼溶液導電性概念」的相關分析發現，不管是實驗組或控制組，學生在此二項酸鹼概念上的相關性，皆達到統計上的顯著水準(p<.01)，可見這兩種概念在酸鹼概念的學習中息息相關。六、從比例推理能力與酸鹼相關概念之各子概念間的 χ2 檢驗發現，多數酸鹼概念與比例推理的相關有達到統計上的顯著水準(p<.01)，因此，可以推論學生在酸鹼概念的成長，與其本身所具備的比例推理能力有相當程度的關聯性。. (四) 邱喚文( 2001 ) 本研究是基於建構主義的教學理念，強調學生的概念學習其實就是科學 26.

(23) 知識的建構歷程，配合 Ausubel 認知心理學中「有意義的學習」理論，強調學生的概念架構具有個人的特質，並利用 Novak & Gowin（1984）在「Learning how to learn」一書中所提出的概念構圖的方法，配合晤談，深入分析 12 位國三學生在教學前、後，「酸與鹼」的概念架構之差異、概念觀的轉變、概念學習與迷思概念的分析；同時因概念構圖具有讓學生自我監控、掌握、省思學習的特性，請學生在教學後以後設認知的觀點回顧其概念學習或概念改變的歷程；最後再進行延宕晤談以追蹤學生的概念學習成果和了解的情形。研究資料是採用質性的方式進行分析，分析的主軸是依 Nakhleh & Krajcik （1994）所提出的四個相關的化學知識表徵概念層次，比對學生的教學前、後概念圖和筆者晤談資料的轉譯。主要研究結果發現：一、教學前國三學生所持的另有架構或另有概念偏向生活中常見事物的探討，深受環境、媒體的影響，對物質的酸鹼性之判斷偏向望文生義、非此即彼的二分法、道聽塗說或自行推理的方式認定，所持有的知識概念表徵屬於巨觀的。二、教學後國三學生的概念架構豐富了不少，但概念架構中已較少生活中常見事物，概念觀的詮釋仍存自我推理，但二分法和望文生義已不存在；教學前因錯誤解讀資訊所形成的概念觀多已自我澄清；概念學習受是否具有微觀概念知識表徵所影響，具有者，或能以微觀觀點思考者，所學的「酸與鹼」主題概念較完整而有架構；僅具巨觀觀點者之概念學習侷限於性質、分類的探討，較難深入，且多偏向以記憶的方式學習，常因類似的名稱或指示劑檢驗顏色的多樣化而產生混淆，而所持的概念觀或學習後的迷思概念較難獲得澄清。三、概念構圖的歷程有助於學生思考、建構與再建構自我的學習。進行分類和思考連接詞時也有概念澄清的功用，學生若能善加利用，可成為相當有效的後設認知策略。四、延宕晤談發現，具微觀概念知識表徵的學生比僅具巨觀概念之學習者，相關概念的學習受時間影響的程度較小，且不易發生混淆現象。 27.

(24) (五) 姚錦棟( 2002 ) 本研究的主要目的在於探討我國國中及高中學生有關酸鹼鹽概念之理解程度、迷思概念及心智模式的類型。研究對象是取自台北縣立甲國中學生合計共 330 人、高級中學學生共 240 人。研究重點以國中理化、高中基礎理化教材為主，統整其中的酸鹼鹽概念，建立重要的教學目標，據此完成概念圖及命題陳述以發展相關工具(包含開放式紙筆測驗及晤談)，並根據所得的資籵再發展成二階段診斷測驗及作定性及定量的分析，找出學生的迷思概念及其背後所隱含之心智模式類型。茲將主要研究結果摘錄如下：一、在溶液酸鹼性質單元中迷思概念類型共有九種，其主要之心智模式類型共有五種，比例較高的有三種分別是：現象模式、名稱模式、化學組成模式。且此三種模式以國中學生為主，高中學生比例較低。二、在酸鹼混合單元中迷思概念類型共有共有五種，其主要之心智模式類型共有四種，比例較高的有二種即：解離程度模式、電中性模式。解離程度栚式除高一學生外比例隨年級增加而下降；電中性模式國三到高二隨年級增加而比例下降。三、在氣體溶解溶液酸鹼性單元迷思概念類型共有七種，其主要之心智模式類型共有四種，比例較高的是：溶劑種類模式及壓力模式。溶劑種類模式中認為溶液無關溶解度的比例由國一到高二隨年級有上升之趨勢；壓力模式之壓力變大溶解度變小之概念比例由國一至高二隨年級而降低。四、在電解質解離單元中迷思概念類型共有七種，四種迷思概念之心智模式，比例較高的是：不解離模式、完全解離模式及離子引力模式。不解離模式國一至高二比例隨年級增加並無明顯之上升或下降趨勢；完全解離模式中國一至高二比例隨年級而降低。離子引力模式之特徵中，以離子引力大，溶液中離子多的比例，國一至高二隨年級而增加。五、在酸鹼強度與氫離子濃度單元中迷思概念類型共有共有十九種，有八種心智模式，比例較高的是：濃度模式、濃度和體積模式、pH 值模式、溶 28.

(25) 劑種類模式、溶液酸鹼性模式、溫度上升模式及導電模式。這些主要模式國一到高二比例隨年級上升並無明顯之上升或下降趨勢。六、弱酸弱鹼稀釋單元迷思概念類型共有十種，其主要之心智模式類型共有四種，比例較高的是體積改變模式，而國一至高二比例隨年級上升並無明顯之上升或下降趨勢。 (六) 余淑君( 2002 ) 本研究以建構主義觀點為基礎，並利用概念構圖之動態評量（Concept Mapping with Dynamic Assessment, CMDA）作為教學策略，來探究國小五年級學童在「生活中的酸與鹼」單元的概念改變機制。本研究為質的研究，研究樣本直接以研究者所任教的班級學生進行資料蒐集，接著從中選取十位學童進行筆者所設計的相關研究活動，最後再從十位研究對象中找出三位學童作延宕性學習成效的探究。研究結果與發現如下：一、學童的酸鹼迷思概念分析：迷思概念一向是學習的絆腳石，研究中發現，學童的酸鹼迷思概念成因大致有四個方向：受學科知識不足的影響、受先前經驗的影響、受教師教學的影響、受同儕影響。至於學童在「生活中的酸與鹼」單元教學前所持有的迷思概念則有三種類型：（一）藍色指示劑變色時機的認知混淆、（二）鹹鹹的等於鹼性溶液、（三）對溶液性質分辨不清。二、CMDA用在教學上的可行性：CMDA運用在教學上，讓教學者更清楚學童的想法、供教學者掌握教學目標以作最適切的引導；對學童而言，則增加了學童的學習自信與成效、凝聚學童的學習方向以監控學習主題、提供學童主動建構以釐清迷思概念的機會；對師生而言，還可促進師生間的良性互動；種種的優點，鞏固了CMDA用在教學上的可行性。三、學童的概念學習與概念改變機制：不同的學習方式，是造成學童彼此間個別差異的原因之一，而學童的概念學習類型，經研究者歸納共有三種，分別是：概念接受型、概念重組型、概念建構型，其中，概念建構型的學童，能進行概念的建構與再建構，而達到有意義的學習；至於學童的概念改變機制，受學童概念學習類型的影響頗深，如概念接受型的學童，通常只能達到 29.

(26) 筆者所歸納的概念改變機制II，亦即只有表面的概念結構改變；而較高階的概念建構型的學童，不僅可達到表面的概念結構改變，更可完成根本的概念結構改變的挑戰，也就是機制I。四、學童的延宕性學習成效：CMDA讓學童對於概念修正部分能加深印象，而概念構圖技巧成功的讓學童達到認知監控，使學童在教學完一個月後，對教學內容仍有深刻的印象。 (七) 陳景期( 2003 ) 本研究以人本建構主義為理論基礎，目的在探究國小五年級學生在「生活中的酸與鹼」單元中，水溶液酸鹼概念的概念架構、迷思概念及其來源及概念改變機制。本研究的方法主要包括三個部份： 1.利用開放式紙筆測驗、概念圖，搜集學童在水溶液酸鹼概念。 2.晤談。 3.三層次（three-tier test）診斷性測驗工具。質性研究，依據立意取樣，以研究樣本以五年級 139 位學生中進行資料收集，選取其中 13 位學童進行晤談等相關研究活動瞭解學童的概念。研究結果與發現如下：一、概念改變的分析：（一）關於水溶液酸鹼性質的判斷：除利用五官的感官知覺判斷外，增加利用酸鹼指示劑判斷。（二）酸鹼指示劑的相關概念的建立及應用：石蕊試紙與藍色指示劑相關概念的建立及應用（三）對酸鹼中和概念的認知建立及應用二、水溶液酸鹼概念之概念改變機制本研究中發現影響學童概念改變機制的重要關鍵主要有：（一）新的資訊經個人選擇分析詮釋與理解而建構新的概念。所造成概念改變關鍵有：1.教師的引導 2.同儕的互動 3.個人經驗的同化、調適及重組。 30.

(27) （二）新的探究工具使用所造成概念改變，重要的關鍵有： 1.開啟問題探究的新方法 2.成為解釋判斷的依據 3.成為社群之間溝通與建構的基礎。（三）新的概念引導衝擊原先概念，所造成概念改變重要關鍵有： 1.從原有的概念架構選擇不同的概念 2.學童原有的概念架構中概念的消長。（四）新的概念與原先概念競爭的結果。 (八) 楊鹏耀( 2004 ) 在科學的課程中，酸鹼概念是相當重要的科學概念，本研究的主要目的在於探討我國國三學生在使用有關酸鹼鹽概念的電腦多媒體教材教學後，其對於酸鹼鹽概念之理解程度、迷思概念及心智模式的類型之改變情形。本研究中，採取了FLASH軟體製作動畫教材，呈現酸鹼鹽單元中抽象的概念，例如：酸性溶液與鹼性溶液的解離情形及中和情形，及酸鹼中和後的水及鹽類的水解情形，並維持教學內容的一致性。研究對象是以台北縣某高中之國中部國三學生，隨機抽取出二個常態編班之班級共 74 人。研究重點以國中理化教材為主，統整其中的酸鹼鹽概念，建立重要的教學目標，據此完成電腦教學動畫及教學投影片，將教材分成A、 B兩組實施，並採用二階段診斷測驗進行前測、後測、延宕測驗，亦在此兩組各抽取六人，於後測及延宕測驗時進行半結構性晤談，並根據所得的資料，找出學生的迷思概念及心智模式類型的轉變取向。研究的結果發現：在後測與前測答對率的比較中，A組的學生答對率達顯著差異(p=0.012)；B組的學生答對率亦達顯著差異(p=0.000)，因此實驗教材的實驗可有效地提昇學生在酸鹼鹽單元中概念的學習。但在不同教材上的實施後，A組及B組之組間比較中，兩次測驗答對率的差異並未達顯著水準，也就是說，這兩份教材的不同並不影響學生學習的結果。在延宕測驗與後測答對率的比較中，A組的學生答對率未達顯著差異；B組的學生答對率亦未達 31.

(28) 顯著差異，因此概念變化的現象並不明顯。在後測六週後進行的延宕測驗， A組及B組之組間之答對率的差異並未達顯著水準，即表示教材的不同，不影響學生在教材實施後，其概念改變的情形。在兩次晤談的結果比較分析，我們可以看到在不同的題型中，學生在後測訪談與延宕測驗之間的表現相當不一致，在中低成就的學生中，具有迷思概念維持或是迷思概念的型態發生改變的情形較明顯；在高成就的同學中，於弱酸及弱鹼之解離度變化概念、酸鹼中和概念、氣體溶解之酸鹼概念等相關題型中，亦具有迷思概念維持或是迷思概念的型態發生改變的情形。但無論同學們的成就如何，皆會發生迷思概念改變的情形。在各項迷思概念類型中，其主要的心智模式如下：在溶液酸鹼性質單元有：現象模式、名稱-符號模式。在酸鹼混合單元有：強度模式、量的模式、電中性模式、名稱模式。在氣體溶解溶液酸鹼性單元有：溶液模式、壓力模式。在電解質解離單元有：解離度錯置模式、濃度模式及通電模式。在酸鹼強度與氫離子濃度的有：強度模式、量的模式、溫度錯置模式。在弱酸弱鹼稀釋單元有：恆定模式、體積改變模式、濃度模式、平衡方向錯置模式。 (九) 張萬居( 2004 ) 本研究旨在探討建構取向的概念改變教學模式對國小學童酸鹼概念改變的影響。研究目的有三點：(1)探討概念改變教學對學童酸鹼相關概念之學習成效的影響；(2)探討概念改變教學對學童酸鹼相關概念之本體樹的影響；(3)探討概念改變教學對學童酸鹼相關概念改變之歷程。本研究對象為台北縣某國小五年級的學童，再從中隨機挑選一個班(33 人) 為實驗組，接受建構教學模式，另一班為控制組(33 人)，接受一般教學模式，進行四週的實驗教學。在教學前和教學後，兩組學童都要接受「三層次酸鹼概念問卷」的施測，依據其分數分成高、中、低三種程度，再分別自其中隨機抽取二位，共十二個學童在教學前及教學後均接受「半結構性晤談問卷」的晤談。另外，實驗組的六位學童再作概念圖的比較。 32.

(29) 資料分析包括：(1)根據兩組學童在後測「三層次酸鹼概念問卷」得分，作單因子共變數分析來解釋不同教學模式的影響；(2)用曼-惠特尼檢定來解釋學童在「半結構性晤談問卷」中使用述詞次數的結果；(3)從概念圖的分析來看學童概念改變的歷程。研究結果發現： 1、接受建構教學模式的學童在「三層次酸鹼概念問卷」的得分顯著高於接受一般教學模式的學童 (F=12.082，p<.05)。 2、(1)接受建構教學模式的學童在「半結構性晤談問卷」物質述詞的使用次數顯著的多於接受一般教學模式的學童(U=2.0，p<.05)。 (2)接受建構教學模式的學童在「半結構性晤談問卷」CBI述詞的使用次數顯著的多於接受一般教學模式的學童(U=0，p<.05)。 3、接受建構教學模式的 6 位學童在概念圖的表現上：(1)教學後比教學前具有更豐富的概念架構，並且有微觀粒子的概念。(2)教學後的概念圖可看出學生概念的轉變十分明顯。筆者依據上述研究結果，對酸鹼相關概念的教學與未來相關研究提出若干建議。 (十) 游清福( 2006 ) 本研究採質量並重的研究法進行研究，研究方法中以「預測-觀察-解釋（Prediction-Observation-Explanation, POE）」教學策略探究台北縣偏遠濱海地區國小六年級學生學習『酸鹼概念及指示劑』物質性質區分迷思概念類型及概念改變的情形，研究內容分為「酸鹼的性質」、「指示劑物質性質」、「酸鹼混合性質」、「生活中酸鹼之研究」四個部分。. 研究對象以方便取樣選取台北縣二間偏遠濱海小學，其中一所小學六年級的學生（10 人）做預試問卷，並整理出其迷思概念後，再發展出學習單。另外一所小學六年級的學生（12 人）則進行現場教學活動，再輔以作者所編寫之「酸鹼POE教學設計學習單」進行二個月的POE教學。 33.

(30) 本研究的資料來源有：教學過程蒐集之評量問卷前後測、學生的POE活動單、課堂錄音與錄影資料、學生的晤談資料、教學過程中之教室觀察及教師省思札記，並完整呈現出兒童對「酸鹼」概念所持之想法以及概念改變的情形。結果顯示：（1）接受POE教學策略後，學生在「酸鹼指示劑概念二階層測驗評量問卷」中的「酸鹼性質」、「酸鹼混合」、「指示劑」、「生活中的酸鹼」四單元，正確的答題比例結果比原先來得多。（2）多數原有迷思概念的學生，經POE教學後，可修正其原有概念轉變至正確的科學概念。（3）經由與學生晤談發現學生的問題，並讓學生再次進行POE教學，也能藉此改變教學前的迷思概念。（4）POE教學活動可以培養學生自主學習，如在自製酸鹼指示劑單元，學生能通力完成一個酸鹼指示劑的學習。本研究得三個結論：（1）學生在酸鹼學習主題中容易有迷思概念，而這些迷思概念可分成五類。而這些迷思概念部分也與國內相關研究結果一致，如：中性概念、互補模式及生活經驗誤用等。而有部分則有些許差異，如：推理或聯想不當模式、猜測模式及教學途徑誤導。（2）POE教學適用於國小偏遠濱海地區學生學習國小六年級酸鹼課程，可以用來解釋學生的迷思概念，達到概念改變。（3）學生在進行POE教學時，對他們而言解釋階段是比較複雜，因此學生常會簡略地回答問題，故要進行學生晤談了解學生較多的概念陳述。 (十一). 林忠立( 2007 ). 本研究目的以問題解決教學進行自然與生活科技領域「酸鹼單元」教學，並以Chi本體論為概念理論架構，探究分析國小五年級學童在「生活中的酸與鹼」單元中，酸與鹼概念改變與機制。本研究屬質性研究，研究對象為嘉義市某國小五年級的三十四位學童。「問題解決」教學中教學過程主要有四個階段：「瞭解問題」、「激發構想」、「執行策略」、及「評鑑與回顧」。研究工具為前後認知圖、教學前後二階段測試題學習單與非結構晤談。學童前、後認知圖與教學前後二階段測試題，結果作為分析概念本體樹內的改變 34.

(31) 依據；前、後認知圖與學習單，結果作為分析概念本體樹間的改變依據；非結構晤談則深入探討學童概念改變的機制。研究結果做為教師日後教學參考，本研究的結論有三項：一、問題解決教學後，學童明顯發生概念本體樹內發生明顯的概念增減或改變；二、問題解決教學後，學童明顯發生概念本體樹間的改變與跨越；三、影響學童酸鹼概念改變機制，共有生活經驗、同儕溝通、教師的引導、問題解決教學、學童自我認知衝突、個人主動建構等。二、國外研究 (一) Cros( 1986，1988 ) Cros 的研究主要針對法國大一新生對酸鹼的先備概念以及大二學生酸鹼概念的發展情形進行檢測。本研究之預試是以大一新生進行無結構式的晤談，再以半結構式晤談決定最後施測問卷之題目，最後以此問卷進行大一及大二學生之正式施測。在酸鹼概念部分的研究結果最後顯示： 1. 對於酸鹼的定義，一半以上的大ㄧ學生使用布忍斯特-羅瑞 ( Bronsted-Lowry )的定義。使用阿瑞尼士( Arrhenius )定義或描述性定義 ( 例如：pH＜7 )大約各佔 20%。大二的學生使用描述性定義的人數明顯減少，相對的以布忍斯特-羅瑞定義的人數增加。但在鹼的部份學生表現不如酸，且以使用阿瑞尼士定義的學生竟有稍增的趨勢。關於這個結果， Cros 等人認為法國的中等教育課程不宜再列入阿瑞尼士定義，避免加深學生印象。 2. 對於酸鹼的認識，他們在 1986 年的研究中發現學生對於酸的認識遠強於對鹼的認識。根據其研究結果，大部分的學生均可以輕易的回答出超過三種以上的酸，回答率最高的依序為鹽酸( HCl，93% )、硫酸( H 2 SO 4，61% )、醋酸( CH 3 COOH，56% )以及硝酸( HNO 3 ，36% )；然而對於鹼的認識卻有 43%難以認出超過兩種以上的鹼，其回答主要的減為氫氧化鈉 ( NaOH，90% )、氨水( NH 3 ，46% )、醋酸根( CH 3 COO-，25% )、氫氧化鉀( KOH，15% )甚至有 9%認為水是鹼性等。 3. 在 1988 年後續研究中，關於酸的認識，學生仍然能舉出三種以上酸的名 35.

(32) (二) Nakhleh ＆ Krajcik( 1994 ) Nakhleh ＆ Krajcik( 1994 )主要針對中學生對酸鹼、pH 值概念進行檢測。所發現學生存在迷思概念類型如下： 1. 酸和鹼具有自身特定的顏色或顏色的強度，如明亮或暗沉。 2. 酸的顏色是粉紅色，鹼是藍色。 3. 酸包含自由氫原子。 4. 酸具有氣味可以聞。 5. 酸可以熔化金屬。 6. 酸鹼強度是引起傷害或反應的能力。 7. 氣泡或起泡代表化學反應或強度。 8. 酸有氣泡，或是鹼有氣泡，是物質是否為酸或鹼的決定條件。 9. 酸是強烈的；鹼不是強烈的。 10. 酸嚐起來是苦的；鹼的味道是甜的。 11. 若酸有顏色，此時鹼就沒有顏色。 12. 若酸有害，鹼則無害。 13. 鹼為分子所形成 14. 鹼是由 OH 和其他元素的建捷力而生成分子，他們被連結在一起。 15. 鹼不含氫，化學式中沒有氫。 16. 酸鹼反應經由指示劑之加入，為分子的戰爭和組合，可幫助中和。 17. 酸鹼滴定顏色的改變是因酸或鹼本身已變化其顏色所造成。 (三) Schmid( 1997 ) Schmid( 1997 )的研究是針對 4300 到 7500 個德國中學生進行氧化還 36.

(33) 原、酸鹼、中和反應、共軛酸鹼等概念之迷思概念進行探討。其研究方法是使用單選題測驗，但學生必須對所回答的答案說明理由。主要的研究結果如下： 1. 學生常見對化學名詞的定義有些不同，例如：酸鹼反應後容易必成中性；對共軛酸鹼具有迷思。 2. 建議學校教師在教學時主義自己是否也對概念本身具有迷思，也鼓勵多使學生透過討論降低迷思概念的發生率。. (四) Lin ＆ Chiu( 2007 ) Lin ＆ Chiu( 2007 )運用二階層診斷式問卷檢測台灣地區國中學生酸鹼鹽的概念，並將酸鹼鹽概念整理出四大心智模式：現象模式( Phenomenon Model )、符號特徵模式( Character-Symbol Model )、推理模式( Inference Model )，以及科學模式( Scientific Model )。在主要模式下，也發現所謂的次級模式，例如在符號特徵模式下，有中文字體模式、化學符號模式；推論模式下也可分為：一般推論模式、慣用規則模式、溶質屬性模式、濃度推論模式及體積推論模式。此研究也詳列這些主要心智模式的特徵，見表 2-4.1。. 根據上述回顧之國內外酸鹼之科學教育相關研究，筆者將這些研究所發現之迷思概念彙整成表 2-4.2，由表 2-4.2 可看出國內外酸鹼概念的科學教育研究之成果多在於迷思概念的層次。本研究亦參考這些研究成果，作為編製半結構式晤談題本以及酸鹼概念二階層診斷式問卷的重要依據。. 37.

(34) 表 2-4.1 學生酸鹼概念上心智模式的特徵主要模式主題. 次級模式特徵. 現象模式溶液的酸鹼性. 學生使用一些巨觀的特徵，像是有毒的、具腐蝕性的，或是強烈的味道作為判斷溶液酸鹼性的依據。. 符號特徵溶液的酸中文字體學生使用特殊的文字或是名稱去定義溶液的酸鹼模式鹼性模式性。化學符號學生考量化學式中 H 或 OH 的數量作為定義溶液的模式酸鹼性及其強度的判準。酸鹼中和中文字體模式推論模式酸鹼中和一般推論模式慣用規則模式. 弱酸弱鹼溶質屬性的稀釋模式濃度推論模式體積推論模式. 學生認為任何種類的酸與鹼的混合都會變成中性溶液。中和反應會產生鹽類，而鹽的水解會影響溶液的酸鹼性。學生在決定溶液的酸鹼性時，主要是以 + ﹝H ﹞與﹝OH ﹞的濃度作為判斷。決定酸鹼的強度，學生只強記幾個規則： 1. 強酸加上弱鹼則產生酸性溶液 2. 弱酸加上強鹼則產生鹼性溶液 3. 強酸加上強鹼則產生中性溶液 4. 弱酸加上弱鹼則產生中性溶液解離度是依據溶質的種類。只要溶質是一樣的，不管你加入多少的水，離子化的程度都將會一樣。解離度是依據溶液的濃度。如果我們加水，溶液的濃度就會降低，因此離子化的程度會降低。解離度是依據溶液的體積。如果我們加水，溶液的體積就會增加，因此離子化的程度就會增加。. 38.

(35) 表 2-4.2 國內外各項酸鹼概念研究所發現之迷思概念酸鹼的定義國內研究者. 國外研究者. 迷思概念. Ross(1991). 1.酸性溶液中不存在氫氧根離子；鹼性溶液中不存在氫離子. Ross(1991). 2.不明白強酸與弱酸的區別. Nakhleh(1994). 3.以產生氣泡來作為判別酸鹼的決定條件. Nakhleh(1994). 4.酸是強烈的(strong);鹼不是強烈的. Nakhleh(1994). 5.若酸有顏色，此時鹼就沒顏色. Nakhleh(1994). 6.酸嚐起來苦；鹼嚐起來甜. Nakhleh(1994). 7.若酸有害，鹼則無害 8.醋酸和氫氧化鈉水溶液都可以解離出氫氧根離子. 施朱娟(1998). 酸的共同性質迷思概念國內研究者. 國外研究者. 迷思概念. 陳姍姍(1993). Ross(1991). 1.酸含有氫氧根離子. Ross(1991). 2.所有的酸都是強酸. Ross(1991). 3.酸具有毒性. Ross(1991). 4.酸嚐起來具有苦味和辣味. Ross(1991). 5.在水溶液狀態時，酸包含氫. Ross(1991). 6.凡具有強烈刺激味道的物質即為酸. Ross(1991). 7.酸不能嚐. Ross(1991). 8.會灼傷皮膚的物質為酸. Ross(1991). 9.酸雨是雨水和氯氣或氫氣所形成的. Ross(1991) 宋志雄(1993). Ross(1991) Ross(1991) Ross(1991). 10.酸與金屬反應會形成氣體，是因反應放熱將溶液蒸發成氣體 11.鹽酸和鎂反應較醋酸和鎂反應劇烈，所以產生較多的氫氣 12.當鹽酸和醋酸分別與鎂反應，醋酸因具有氫鍵所以與鎂反應出較少的氣體 13.酸與鎂混合時，氫由酸中被取代出來 14.銅與濃硝酸或稀硝酸，均有產生中和鹽類. 宋志雄(1993) Ross(1991). 15.土壤不可能是酸性的，因為沒有生物可以在酸中成長 16.氯化銨在空氣中之霧氣中呈現鹼性反應. 宋志雄(1993) Nakhleh(1994). 17.酸和鹼具有自身特定的顏色或顏色強度，如明暗. Nakhleh(1994). 18.酸的顏色為粉紅色. Nakhleh(1994). 19.酸均包含自由氫原子. Nakhleh(1994). 20.酸均有味道可聞. Nakhleh(1994). 21.酸均可以鎔化金屬. 施朱娟(1998). 22.稀鹽酸與碳酸鈣反應會生成氧氣. 施朱娟(1999). 23.大理石無法分辨鹽酸和氫氧化鈉 39.

(36) 24.酸雨主要和二氧化碳的含量有關. 施朱娟(2000). 25.大理石和稀鹽酸無法生成鹽類；貝殼放入檸檬之中會生成. 施朱娟(2001). 氫氣. 施朱娟(2002). 26.NaOH; NH3 皆為鹽類. 施朱娟(2003). 27.硫粉燃燒後溶入水中會呈鹼性. 酸的強度國內研究者. 國外研究者. 迷思概念. Ross(1991). 1.強酸較弱酸反應為慢. Ross(1991) Ross(1991). 2.因強酸較弱酸含較多之氫鍵，固強酸中可取代出較多之氫氣 3.在強酸中有較多之氫可被取代，固強酸與金屬反應時比弱酸放出更多之氫氣. Ross(1991). 4.弱酸不可能形成強酸. Ross(1991). 5.酸的濃度與強度是一致的. 宋志雄(1993). 6.一個硫酸分子遇水則必可解離出兩個氫離子. 宋志雄(1993). 7.硫酸在水中能完全解離是因酸性強度較鹽酸強. 宋志雄(1993). 8.碳酸之解離可放出氫離子及氫氧根離子. 宋志雄(1993). 9.鹽酸中的 H+可使水解出較多的 H+離子. 宋志雄(1993). 10.銨根離子在水溶液中呈現鹼性反應. 宋志雄(1993). Ross(1991). 11.將弱酸加水稀釋其酸性強度逐漸變小 12.碳酸根離子和氫離子是二氧化碳溶解之主要產物. 陳姍姍(1993) Nakhleh(1994). 13.強酸(鹼)及弱酸(鹼)最大的區別在於腐蝕性或傷害性的不同，因此月可怕者為強酸(鹼). Nakhleh(1994). 14.酸鹼強度是「引起傷害或反應的能力」. Nakhleh(1994). 15.氣泡或起泡代表化學反應或強度. 國外研究者. 迷思概念. Ross(1991). 1.水果是鹼性的. Ross(1991). 2.氨水及漂白水是酸. Nakhleh(1994). 3.鹼不包含氫. 鹼的共同性質國內研究者. 宋志雄(1993). 4.鈣離子為鹼性，故意與酸作用. 宋志雄(1993). 5.碳酸氫鈉可使水遊離出較多的氫氧根離子. 宋志雄(1993). 6.碳酸氫鈉因含有氫離子，易與氫氧根離子作用. 宋志雄(1993). 7.碳酸氫鈉因還有氫離子，故易與酸結合. 陳姍姍(1993). 8.碳酸鈉之水溶液成酸性. 陳姍姍(1993). 9.碳酸氫鈉水溶液成酸性. 宋志雄(1993). 10.碳酸溶液很容易解離出碳酸根離子. 40.

(37) 宋志雄(1993). 11.硫酸和鹽酸之解離度相同. 宋志雄(1993). 12.氨易與氧氣化合. 黃萬居(1992). 13.鹼性物質具有苦味或鹹味 14.氫元素之氧化物之水溶液，具有鹹味之食鹽水及洗衣粉等. 陳姍姍(1993). 都是鹼性溶液 Nakhleh(1994). 15.鹼是藍色的. Nakhleh(1994). 16.鹼為分子所形成. Nakhleh(1994) Nakhleh(1994). 17.鹼是由 OH 和其他元素的鍵結力而產生分子，他們被連結在一起 18.鹼的化學式中沒有氫 19.氨氣的噴泉實驗是因氨氣易與氧氣作用. 施朱娟(1998). 20.一個氫氧化鈣分子在水中會解離成一個 Ca 原子，兩個 H. 施朱娟(1998). 原子 21.鹼性物質在水溶液中可解離出氫離子，酒精化學式中有. 施朱娟(1998). OH，為鹼性 22.一個氫氧化鈣分子在水中會解離成一個氫氧根離子. 施朱娟(1998). 23.食鹽水是中性是因為 1.溶液是電中性 2.溶液中沒有氫離. 施朱娟(1998). 子及氫氧根離子. 鹼的強度國內研究者. 國外研究者. 迷思概念. 宋志雄(1993). 1.碳酸鈉無法使水解離出 OH-. 宋志雄(1993). 2.在水中的氨之氫原子，能脫離出來成為自由氫離子 Nakhleh(1994). 3.氣泡或起泡代表化學反應的強度. 國外研究者. 迷思概念. Ross(1991). 1.酸和作用形成溶液. Ross(1991). 2.鹽酸和氫氧化鈉中和時產生氣體. Ross(1991). 3.酸鹼混合不會發生反應，因為是單純的物理結合. 酸鹼中和國內研究者. 宋志雄(1993). 4.酸鹼反應式：硫酸+鎂-->水+硫酸鎂. 宋志雄(1993). 5.氯化銨鹽類解離成中性反應. 宋志雄(1993). 6.水能完全解離為氫離子及氫氧根離子. 宋志雄(1993). 7.碳酸鈣中含有碳酸成分故易與鹼反應. 陳姍姍(1993). 8.同濃度體積的酸與鹼進行反應，中和後溶液即為中性. 陳姍姍(1993). 9.酸鹼中和反應不一定會產生鹽類. 陳姍姍(1993). 10.酸鹼中和產生之鹽類即為食鹽. 陳姍姍(1993). 11.碳酸氫鈉和硫酸反應生成白色沉澱. 陳姍姍(1993). 12.中和反應在原先各自酸與鹼所解離出之離子作用，完成後 41.

(38) 即停止，由結束時之氫離子及氫氧根離子知多少決定最後溶液之酸鹼性陳姍姍(1993). 13.檸檬汁加水或糖為酸鹼中和. 陳姍姍(1993). 14.溶液太鹹加酸即可中和 Cros(1998). 15.酸鹼中和反應溫度不變. Ross(1991). 16.不明白化學反應方程式所提供的資訊. Schmidt(1991). 17.中和必形成一中性溶液，弱鹼和弱酸一樣形成中性溶液. Nakhleh(1994). 18.酸鹼反應經由指示劑的加入，為分子的戰爭和組合，可幫助中和 19.酸鹼中和時溶液中的氫離子和氫氧根離子反應莫耳數不. 施朱娟(1998). 同. 施朱娟(1998). 20.氫氧化鈉是一種鹽類. 施朱娟(1998). 21.中和不會產生鹽類. 施朱娟(1998). 22.一莫耳硫酸中和時須和一莫耳的氫氧化鈉反應. 酸鹼滴定國內研究者. 國外研究者. 迷思概念. Nakhleh(1994). 1.酸鹼滴定顏色的改變是因酸或減本身已變化其顏色所造成. 陳昭錦(1993). 2.酸鹼滴定之終點即為當量點. 陳昭錦(1993). 3.強酸滴定弱酸與強酸滴定強鹼之滴定曲線相同. 酸鹼指示劑國內研究者. 國外研究者. 迷思概念. Nakhleh(1994). 1.指示劑本身為加入酸和鹼. Nakhleh(1994). 2.酸破壞鹼利用指示劑以變化顏色. 國外研究者. 迷思概念. Ross(1991). 1.強酸比弱酸具有較高的 pH 值. Ross(1991). 2.pH 值所測得的數字為酸度非鹼度. 酸鹼值(pH) 國內研究者. 宋志雄(1993). 3.氫離子之濃度主要是與溶液之公升數大小有關. 宋志雄(1993). 4.弱酸在水之酸性與其濃度成正比. 宋志雄(1993). Ross(1991). 5.鹽酸在水中之 pH 值比醋酸大 6.水溶液之 pH 值=10 表示氫離子之莫耳數為 10 的負 10 次方. 陳姍姍(1993). 莫耳 7.pH 值小於 7 為強酸，越接近 7 就越酸；pH 值大於 7 為強. 陳姍姍(1993). 鹼，越接近 7 則越鹼 Cros(1988). 8.溶液的 pH 值為 7 時可以飲用，溶液的 pH 值在 5~9 之間時可以飲用 42.

(39) Nakhleh(1994). 9.pH 值是傷害性的相反，因此鹼不具有傷害性. Nakhleh(1994). 10.不同的 pH 值具有不同的顏色. Nakhleh(1994). 11.不同分子組成不同的 pH 值. Nakhleh(1994). 12.pH 值和蛋白質有關. Nakhleh(1994). 13.pH 值就是 pH paper. Nakhleh(1994). 14.pH 值就是一種被稱為酸鹼指示劑的化合物. Nakhleh(1994). 15.pH 值是和強度有關的數字. Nakhleh(1994). 16.pH 值是一種化學反應 17.弱酸稀釋後半當量點及緩衝區之 pH 值也會變動. 陳昭錦(1993). 離子濃度與電解質國內研究者. 國外研究者. 迷思概念. 宋志雄(1993). 1.﹝H+ ﹞+﹝OH-﹞=10-14M. 宋志雄(1993). 2.溶液中之氫離子及氫氧根離子濃度必相同. 宋志雄(1993). 3.﹝H+ ﹞×﹝OH-﹞之大小和溶液的酸鹼性有關. 宋志雄(1993). 4.酸性溶液中，只有 H+而無 OH-離子存在. 陳姍姍(1993). 5.具有甜味之果汁、水，都是中性溶液. 陳姍姍(1993). 6.酒精、純水都是電解質. 陳姍姍(1993). 7.因為純水是中性，所以難以導電. 陳姍姍(1993). 8.電解質能導電是和水溶液中之電子有關. 陳姍姍(1993). 9.氯化鈉水溶液是中性是因為溶液呈電中性，溶液中缺少氫離子及氫氧根離子或含有相同數目之鈉離子及氯離子. 陳姍姍(1993). 10.純水因無雜質，所以為中性. 陳姍姍(1993). 11.純水為電解質，故可導電. 陳姍姍(1993). 12.食鹽水因具鹹味，故為鹼性溶液. 陳姍姍(1993). 13.甘蔗汁因具有甜味，為中性溶液. 陳姍姍(1993). 14.牛奶為中性溶液. 陳姍姍(1993). 15.電中性溶液和中性溶液是相同的. 陳姍姍(1993). 16.中性溶液中沒有氫離子及氫氧根離子. 陳姍姍(1993). 17.純水加氫氧化鈉可助導電是因為氫氧化鈉為電解質. 43.

(40) 第五節. 文獻探討對本研究之啟示. 科學教育的研究最終之目的仍是回歸到教學面上，教師如何設計適合學生的課程教學以促進學生更有效率的學習科學概念。因此，筆者在回顧了這些相關科學教與文獻後，所思考的即時如何將這些新的研究發現與教學結合，實際的用在科學教學上。建模理論在近幾年來開始受到科學教育的學者們重視，但國內運用建模理論來設計教學實驗研究的仍相當少；而科學教育研究上，有關於酸鹼概念的研究國內外也有不少資料了，但大多都還是停留在迷思概念的檢測上，深入心智模式的研究也僅有 Lin ＆ Chiu( 2007 )與姚錦棟( 2002 )。教學對心智模式改變的研究也僅有楊耀鵬( 2002 )，而這些研究主要對象都集中在中學階段的學生。筆者在醞釀本研究時，正好執教於國小高年級階段之自然與科技領域，於是把中學階段酸鹼心智模式的研究延伸至國小階段，使酸鹼心智模式的研究能從小學階段到高中階段有個完整的對照，也促成了本研究之設計。. 44.