第肆章 研究結果
本章旨在透過對二階段診斷測驗結果之分析與討論，瞭解我國中學生對電解 質概念之迷思概念、心智模類型及利用兩種不同的教學策略去分析國中學生心智 模式之改變差異。因此，本章節分析時第一節將針對概念學習的比較分析包含：
前測結果分析學生有關電解質的先備概念、教學成效的分析、兩組概念學習的差 異加以比較，第二節就二階段試題的量化資料分析學生的電解質心智模式，第三 節為情意面向的討論；最後再總結上述的因子比較TLS對學習的影響。
第一節 概念學習的比較分析 一、學生的先備概念分析
在進行學習成果的比較之前，我們先來看看兩組學生於教學前的起點是否 相近，表4-1-1顯示兩組的前測答對率及成對T考驗，實驗組與控制組的平均答對 率皆未超過50%，表4-1-2呈現前測中兩組學生答對率皆低於50%的命題。由表中 的結果可以發現，學生對於有關電解質導電的性質的先備概念中仍存有許多迷思 概念，而且這些迷思概念也與文獻中提及的有所對應。例如：電解質是導体、是 酸性或中性，所以可以導電；通電後離子會解離再結合……等（張榮耀,200；姚 錦棟,2003；陳珊珊,1993）。對於兩組學生的電解質概念試題之前測進行成對T 考驗可知兩組學生的前測成績並未達顯著差異（p=.962，p＞.05）。
表4-1-1 教學前概念學習成就之成對T考驗
實驗組 控制組 t 顯著性 (雙尾) 42.23 43.31 -.048 .962
表4-1-2中顯示學生在前測時，各概念的命題陳述及所存在的迷思概念及比較實 驗組與控制組持有各迷思概念的人數比例。
表4-1-2 概念命題陳述與兩組學生迷思概念的比例
概
念 命題陳述
巨/
微
觀 迷思概念 實驗組（%） 控制組（％）
1.電解質溶於水 會導電。
2.非電解質溶於 水不會導電。
巨 觀
1.電解質溶於 水不會導電。
2.非電解質溶 於水會導電。
10
43
20
20 電
解 質 導 電 的 原
因 2.電解質溶於水 會解離出正負 離子。
微 觀
1.因為電解質 是導體。
2.因為水溶液 是酸（鹼、中）
性。
3.因為有通電 所以可以導 電。
33
20
3
33
0
10
1.通電前，水溶液 的離子會隨機運 動。
微 觀
1.靜止。
2.隨機運動。
3.正離子移向 正極。負離子 移向負極。
4.正離子移向 負極。負離子 移向正極。
5.電解質會解 離再結合。
6.對流。
3 13
3
10
13
23
6 9 6
12
9
18 通
電 前 後 離 子 的 運 動 方 向
2.通電後，水溶液 中的正離子會移 向負極，負離子會 移向正極。
微 觀
1.靜止 2.隨機運動 3.正離子移向 正極，負離子移 向負極
4.正離子移向 負極，負離子移
0 3 10
16
0 9 9
18
向正極 5.電解質會解 離再結合 6.對流
6
10
21
12 電
中 性
1.電解質水溶 液中正離子的總 電量等於負離子 的總電量。
微 觀
1.因為水溶液 是中性。
2.因為水溶液 中正離子數 目與負離子 數目相等。
3.一個正離子 的電量與一 個負離子的 電量相等。
4.完全不解離
19
44
13
6
32
29
12
0 解
離
度 1.電解質溶於水 中會部分解離。
2.強電解質解離 度大溶液中離 子的數目比分 子的數目多。
微 觀
1.完全解離 2.完全不解離 3.部分解離且
離子比分子 多
4.部分解離且 分子比離子 多
5.部分解離且 分子離子一 樣多
13 25 16
22
43
15 38 35
3
9
二、教學成效之分析
（一）概念後測
在八堂課的教學之後，學生的進步為何？為瞭解學生教學前後概念成長的差 異性，我們將兩組學生的概念成就前、後測成績，進行成對T考驗，結果如表 4-1-3。我們得到實驗組後測的答對率為67.4%，與前測的答對率進行成對T考驗 結果也達到顯著水準（p=.000，p＜.05），而控制組後測的答對率為57%，與前 測的答對率進行成對T考驗結果也達到顯著水準（p=.002，p＜.05），顯示兩組 學生在教學之後成績皆有顯著地進步。因為結果顯示經過教學，學生對於電解質 的概念皆能夠有明顯地提升，圖4-1-1也顯示出這樣的趨勢。
表4-1-3 教學前後測概念學習成就之成對T考驗
組別 人數 後測答對率
（標準差） T Sig.
實驗組 31 67.4（15.2） -7.03 .000
**控制組 32 57.0（20.8） -5.25 .002
**p<.05；**p<.001
0 10 20 30 40 50 60 70 80
前測 後測
答對率% 實驗組
控制組
圖4-1-1 教學前後概念學習成就之平均答對率
（二） 延宕測驗
一個教學是否成功的達到教學目標，除了直接由教學後的立即成效來評斷之 外，但是，更重要的問題似乎是──究竟學生學得的科學概念可以維持多久的時 間呢？是否有概念回歸到原有的概念呢？或是產生綜合的概念呢？所以，接下來 檢驗學生在兩週後延宕測驗的表現。結果顯示雖然教學後已歷時兩週，但是，學 生未有明顯的遺忘效果產生，由圖4-1-2顯示：延宕測驗與後測答對率相比並沒 有明顯的下滑，甚至有所提升。但是有可能是因為在研究的過程中適逢第二次段 考，所以學生在延宕測驗前有經過複習加深記憶，所以這可能是學生的成績並沒 有下滑，反而有些微進步的原因。為瞭解學生在延宕測驗中與教學前後的差異 性，我們進行成對T考驗，結果如表4-1-4。實驗組學生延宕測驗的答對率為 72.3%，進行延宕對前測與延宕對後測的成對T考驗，延宕-前側得到T考驗結果也 達到顯著水準（p=.000,p＜.05）；而在延宕-後測的部份成對T考驗結果則未達 到顯著差異（p=.263,p＞.05）。控制組學生延宕測驗的答對率為62.4%，進行延 宕對前測與延宕對後測的成對T考驗，得到T考驗結果也達到顯著差異（p=.001,p
＜.05）；而在延宕-後測的部份成對T考驗結果則未達到顯著差異（p=.545，
p＞.05）。顯示學生在兩週的延宕之後，對於電解質的概念與教學後的概念差異 不大，表示概念有不錯的延續。
表4-1-4 延宕測驗與教學前後概念學習成就之成對T考驗
組別 人數 答對率（標準差） T Sig.
實驗組 31 延宕-前側
延宕-後測 72.3（18.5） -7.331 -1.141
.000
**.263 控制組 32 延宕-前側
延宕-後測 60.4（19.6） -3.621 -.612
.001
**.545
*p<.05；**p<.001
42.23
67.4 72.3
43.31
57.1 60.37
40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100
前測 後測 延宕
答對率% 實驗組
控制組
圖4-1-2 前測、後測、延宕測驗之平均答對率
（三）動態評量的比較
進行完一個教學單元後，針對該單元內的概念及配合研究中所探討的迷思概 念進行評量，並於評量後依據學生的迷思概念進行教材的修改，再針對該概念進 行加強。兩組學生兩次的動態評量成績比較的結果如表4-1-5。結果顯示實驗組 學生在動態評量1與動態評量2的測驗成績都優於控制組的學生，同時也達顯著差 異（p=.038，p＜.05；p=.008,p＜.05）。
表4-1-5 教學後動態評量之成對T考驗
實驗組 控制組 t Sig.
動態評量1 81.9(17.8） 69.4（19.7） 2.175 .038
*動態評量2 75.1（18.2） 56.1（19.4） 2.874 .008
***p<.05；**p<.001
0 20 40 60 80 100
控制組 實驗組
答對率% 動態評量1
動態評量2
圖4-1-3 實驗組與控制組動態評量之比較
一、兩組概念學習之差異
為了了解實驗組與控制組兩組概念學習的差異，進行兩組間的後測與延宕測 驗答對率的成對T考驗，結果如表4-1-6。後測整體答對率經成對T考驗，顯示兩 組在後測成績上已達顯著差異
（p
=.027，p＜.05
）。而延宕測驗整體答對率經成 對T考驗，顯示兩組在延宕測驗上也已達顯著差異
（p
=.011，p＜.05
）。由以上的 結果顯示實驗組的學生於進行所設計的教-學序列後，不論在後測或延宕測驗上 的學習成效都優於控制組。
表4-1-6 兩組學生間前、後、延宕測驗成對T考驗
組別 人 數
全班平均答對率
（Standard Error） T Sig.
前測 實驗組 控制組
31 32
42.23（16.5）
43.31（12.8） .048 .962 後測 實驗組
控制組 31 32
67.4（15.1）
57.1（18.5） 5.112 .027*
延宕 實驗組 控制組
31 32
72.3（18.5）
60.4（19.5） 5.958 .011*
*p<.05；**p<.001
兩組學生在經由教學之後成績都有大幅的進步，但是，由圖4-1-2中可以發 現，兩組學生的後測成績似乎有著明顯的差異，這也引起了研究者的好奇，難道 教師使用了教-學序列、運用了不同的表徵方式，真的會影響學生學習嗎？為了 瞭解不同的教學方式，是否對於學習造成了差別？動畫的表徵於各單元的學習 中，是否能夠保有它的優勢呢？而動畫在哪些單元之中能夠幫助學生學習呢？在 導電的原因解釋、電中性、解離度及通電前後離子的移動方向，這四個單元之中，
究竟何種的教學方式，何種的教學表徵可以達到最佳的成效呢？接下來，我們將
針對學生在四個不同單元的概念學習表現，來分別探討。以下則依四個主要概念
來進行分析
（一）電解質導電原因的解釋：
此概念的題目分為巨觀現象與微觀的解釋，巨觀的部份測驗學生能否判別化 合物是電解質或是非電解質，而且知道電解質水溶液可以導電而非電解質水溶液 則否。微觀的題目則是測驗學生對電解質水溶液可以導電、非電解質水溶液無法 導電的現象所進行解釋為何。
巨觀的考題在前測(延宕)題本中為1-1與3-1，在後測題本中為1-1與5-1，兩 題中一題為電解質，一題為非電解質。列前測題目敘述如表4-1-7。
表4-1-7 前測（延宕）巨觀現象的題目敘述
前測（延宕）
1.將下面裝置中的燒杯內加入醋酸：
1-1 請問裝置中的燈泡是否會亮？ （A）是 （B）否。
3.喝檸檬汁常會加入一些糖水，若將 10 克的糖溶成 300 ㏄的糖水再倒入下列 裝置中時，
3-1 請問裝置中的燈泡是否會亮？ （A）是 （B）
否。
由表4-1-8中所顯示實驗組與控制組兩組學生的巨觀現象答對率，顯現學生 在判別化合物是否為電解質電或知道電解質水溶液可以導電的巨觀現象上，無論 是實驗組或控制組的學生在前測中的答對率已可高達78%及81%。而經過教學後，
兩組在後測的正確率更可高達97%，甚至實驗組在延宕測驗的正確率已達100%，
這樣的結果顯示經由教學，兩組學生均可記憶電解質的操作型定義並將之應用於 導電與否的判別上。但是在非電解質是否可以導電的判別上，答對率明顯較電解 質題目為低，顯示學生將電解質的操作型定義類推至非電解質的的能力較弱。
將上述的結果對照於兩組的教材，在實驗組的教學活動中，有針對電解質及
非電解質是否可以導電的動畫表徵，讓學生對電解質可以導電可以有印象的加
強，另外在實驗組的教材中有一學習單讓學生可以實際操作電解質的導電。而在
控制組的部份則是教師進行示範實驗讓學生觀察，因此兩組學生在巨觀現象的答
題差異應可歸因於動畫的表徵及實際操作對學生學習成效的影響。但是在非電解
質是否可以導電的判別上，學生的答對率略差於電解質可以是否導電的判別，針 對此項結果探討原因，可能是兩組的教材中都只著重於電解質的介紹，但是因為 非電解質的種類較雜，不若電解質的種類可以酸、鹼、鹽三大類做統整，因此在 教材中並未多加敘述非電解質，所以造成學生無法判別化合物是否為非電解質，
因此針對此部份的差異，在實驗組的教材中加入非電解質種類的敘述，希望能加 深學生對非電解質的認識。
但是雖然在答對率的部分，實驗組都優於控制組，但是針對後測、延宕測驗 的共變數分析時，所得的結果發現，在電解質、非電解質及整體平均上兩組間都 沒有達顯著差異。顯示學生在有關電解質可以導電、非電解質不能導電的巨觀現 象是經過教學後，不論是實驗組或控制組應是都可達到教學目標的。
表4-1-8 電解質導電之巨觀現象的答對率（%）與統計考驗
前測 後測 延宕
實驗組 控制組 Sig 實驗組 控制組 Sig. 實驗組 控制組 Sig.
電解質
78.4（19.8）
81.1
（20.2）
.196 97.3
（17.6）
90.2（19.6） .229 100 96.2（17.6） .298
非電解質
56.3（17.2）
57.7
（18.3）
.260 90.7
（19.6）
84.8（16.8） .347 87.5
（18.6）
84.3
（16.8）
.848
平均
75.2（18.4）
79.7
（14.9）
0.557 93.5
（16.8）
87.7
（17.9）
.224 93.1
（16.8）
90.5
（18.5）
.529
*p<.05；**p<.001
10 0 20 30 40 50 60 70 80 100 90
實驗組 控制組 實驗組 控制組 實驗組 控制組
前測 後測 延宕
答對率%
電解質 非電解質 平均
圖4-1-4 電解質導電巨觀現象的答對率（%）
針對電解質可以導電的微觀的解釋的題目，是在前測（延宕）題本中的1-2、
4-1、4-5、3-2，後測題本中的1-2、2-1、2-5、5-2。這部份題目是針對學生對 電解質可以導電的現象做微觀理由的解釋。題目敘述如表4-1-9，因為1-2與5-2 為平行題，一題為電解質另一題為非電解質，故只列出前測題本中1-2的題目。
表4-1-9 前測（延宕）電解質導電微觀解釋的題目敘述
前測（延宕）
1-2 承 1-1，你
（A）因為
（B）因為
（C）因
（D）因為有通電 選擇（
答：_________。
（E）其他：
（A）
（B）
（C）電壓不夠大 選擇（
答：_________。
（D）其他
4-1 當燒杯中裝有氫氧
（A）因為氫氧化鋇水溶液是導體。
（B）因為氫氧化鋇水溶液中有離子。
（C）因為氫氧化鋇水溶液是鹼性。
覺得下列哪一個理由解釋燈泡是否會亮最恰當？
檸檬汁是導體。
檸檬汁是酸的。
為檸檬汁中有離子。
。 A）的同學你的理由是：
因為檸檬汁不是導體。
因為檸檬汁中沒有離子。
。 B）的同學你的理由是：
化鋇水溶液時，為什麼燈泡亮了？
（D）因為氫氧化鋇水溶液中有分子。
（E）因為有通電。
（F）其他：
4-5 為什麼加入過量的稀硫酸時燈
（A）因為稀硫酸水溶液是導體。
（B）因為稀硫酸水溶液中有離子。
（C）因為稀硫酸水溶液是酸性。
（D）因為稀硫酸水溶液中有分子。
（E）因為有通電。
（F）其他：
泡又亮了：
由表4-1-10中所顯示實驗組與控制組兩組學生的微觀解釋答對率，發現解釋 電解質導電的微觀理由在經過教學後，實驗組的答對率雖然優於控制組，而在非 電解質的部份亦有相同的結果。但是非電解質的答對率仍低於電解質，顯示學生 在答題時仍無法針對非電解質無法導電做出正確的解釋。
針對兩組的學生答對率進行後測、延宕測驗的共變數分析時，所得的結果發 現，在電解質、非電解質及整體平均上，除了在延宕測驗中非電解質的概念上沒 有達到顯著差異（p=.385），其餘的概念在後測及延宕測驗都有達到顯著差異（p
＜.05）。
針對微觀概念的差別，在實驗組的教材中有兩個動畫表徵協助學生理解電解
質導電的微觀理由，其一呈現的方式是將電解質以擬人化的方式表示，當電解質
溶於水中時（該電解質跳入水中），接下來出現電解質分解成兩個部份，正離子
與負離子。另一動畫式螢幕上有一杯水（水量可以由學生自行調整多寡），在杯
子旁有數個分子，包含電解質及非電解質，當學生將其中一個分子時移到水中
時，若是電解質分子則可呈現出正負兩種離子在燒杯內自由移動。上述兩種動畫
中重點都是在電解質解離的呈現，因此學生經過教學後能夠理解電解質水溶液可
以導電是因為水溶液中有足夠的離子存在，但是因為教材中未強調非電解質的部
份，因此學生無法類推是因為水溶液中沒有足夠的離子導致非電解質水溶液無法
導電。針對上述的結果對教材的修正是，提供非電解質溶於水中時圖片及在播放
動畫時對非電解質的部分加強描述。
表4-1-10 電解質導電微觀解釋的答對率（％）與統計考驗
前測 後測 延宕
實驗組 控制組 Sig. 實驗組 控制組 Sig. 實驗組 控制組 Sig.
電解質 44
（19.8）
34
（17.5）
.069 80
（18.5）
58
（19.7）
.02
*84
（16.8）
60
（17.9）
.007
**非電解 質
21
（18.0）
26
（17.6）
.374 65
（18.2）
41
（19.9）
.01
**58
（19.2）
51
（18.8）
.385
平均 35
（17.5）
30
（19.3）
.079 78
（17.1）
50
（18.2）
.01
**72
（19.3）
55
（16.7.）
.028
**p<.05；**p<.001
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
實驗組 控制組 實驗組 控制組 實驗組 控制組
前測 後測 延宕
答對率%
非電解質 電解質 平均
圖4-1-5 兩組電解質導電微觀解釋的答對率（％）
（二）電中性：這個部份的題目分為巨觀、微觀與應用。
（1）巨觀的題目：
此部份的題目是測驗學生是否了解對所有的水溶液，電中性是一個共同的性 質。在前測（延宕）的題本中為2-7，在後測的題本中為4-6。前測題目敘述如表 4-1-11。
表
4-1-11 電中性巨觀試題前測（延宕）
2-7 酸鹼混合後的水溶液是否為電中性
（A）是 （B）否。
。
經過教學後，實驗組學生後測答對率已達100%，而控制組的學生後測答對率 也達90%，結果顯示實驗組與控制組的學生經過教學後都能具有電解質水溶液是 電中性的巨觀概念。雖然實驗組的成績優於控制組，而針對後測進行共變量分 析，結果顯示兩組學生在後測成績上也達顯著差異（p=.043,p<.05） 。但是在延 宕測驗的共變量分析結果顯示兩組學生在延宕測驗成績上雖然沒有顯著差異
（p=.062） ，但是已經很接近。
（2）微觀的題目：
此部分的題目是測驗學生是否了解造成巨觀性質-水溶液是電中性-的微觀 解釋。在前測（延宕）的題本中為2-8，在後測的題本中為4-6。前測題目敘述如 表4-1-12。
表4-1-12 電中性微觀試題
前測（延宕）
2-8 你覺得下列哪一個理由解釋水溶液是否為電中性最恰當？
（A）因為酸鹼完全反應後的水溶液只有分子。
（B）因為酸鹼完全反應後的水溶液是中性的。
（C）因為酸鹼完全反應後的水溶液中正離子數目與負離 子數目相等。
選擇（A）的同學你 的理由是：
答：_________。
（D）因為酸鹼完全反應後的水溶液中一個正離子所帶電
量與一個負離 子所帶電量相等。
（E）因為酸鹼完全反應後的水溶液中正離子所帶總電量 與負離子所帶總電量相等。
（F）其他：
（A）因為酸鹼完全反應後的水溶液中正負離子數不相 等。
（B）因為酸鹼完全反應後的水溶液是酸性。
（C）因為酸鹼完全反應後的水溶液是鹼性。
選擇（B）的同學你 的理由是：
答：_________。
（D）其他
經過教學後實驗組的學生只有59%的學生具有正確的微觀概念，而控制 組的學生只有46%的學生答對，甚至在延宕測驗時控制組學生的答對率降到與前 測時相同。此一結果顯示學生能夠具有正確的巨觀的概念，但是並不具有對於現 象的正確的微觀解釋，因此單就巨觀概念測驗時，學生的表現都不錯，但是要將 微觀的概念解釋應用到後續的概念如酸鹼中和和電化學時，便出現明顯的困難，
因為學生無法將電中性的概念遷移到相關的概念上，例如學生對於鹽橋中正負離 子的移動方向常是以記憶的方式背頌但是無法以電中性的方式加以推導而得。
針對後測測驗成績進行共變量分析，結果顯示兩組學生在後測成績上有顯著 差異（p=.041,p<.05） 。但是在延宕測驗的共變量分析，結果顯示顯示兩組學生 在延宕測驗成績上也有顯著差異（p=.03,p<.05） 。
（3）應用的題目
此部份的題目是測驗學生是否能將電中性的概念應用到溶液中離子間解離 的數量關係，及學生是否了解因為水溶液是電中性，所以正負離子的數量與所帶 電量成反比。在前測（延宕）的題本中為2-4，在後測的題本中為4-3。前測題目 敘述如表4-1-13。
針對後測測驗成績進行共變量分析，結果顯示兩組學生在後測成績上有顯著
差異（p=.021,p<.05） 。而在延宕測驗的共變量分析結果顯示，兩組學生在延宕
測驗成績上也有顯著差異（p=.000,p<.05） 。
表4-1-13 電中性應用試題
前測（延宕）
2-4 比較水溶液中Na
+及Cl
-間（或Na及Cl間）數量的大小關係：。
（A）沒有Na
+及Cl
-。
（B）Na
+比Cl
-多。
（C）Na
+比Cl
-少。
（D）Na
+跟Cl
-一樣多。
（E）Na 比 Cl 多。
（F）Na 比 Cl 少。
（G）Na 跟 Cl 一樣多。
（H）其他：
表4-1-14 電中性概念試題答對率與統計考驗
前測 後測 延宕
實驗組 控制組 Sig. 實驗組 控制組 Sig. 實驗組 控制組 Sig.
巨觀 78
（43.9）
78
（42.0）
.768 100 90
（29.6）
.043
*96
（17.9）
90
（30.0）
.062
微觀 18
（39.6）
21
（42.0）
.745 59
（49.8）
46
（50.7）
.041
*64
（48.6）
54
（50.5）
.030
*應用 71
（45.6）
47
（50.1）
.065 84
（36.8）
65
（48.2）
.021
*93
（24.8）
67
（47.5）
.000
**平均 55
（30.0）
49
（25.3）
.385 81
（21.4）
67
（47.5）
.009
**85
（18.9）
70
（30.7）
.013
**p<.05；**p<.001
0 20 40 60 80 100 120
實驗組控制組實驗組 控制組實驗組控制組
前測 後測 延宕
答對率%
巨觀 微觀 應用
圖4-1-6 電中性概念答對率
整體而言，實驗組學生在電中性概念的平均成績都優於控制組的學生，且兩 組的學生的平均成績在後測及延宕的共變量分析上都達到顯著差異
（p=.009,p<.05；p=.013,p<.05）。顯示此份教材在電中性的概念對學生的幫助 有不錯的效益。
分析兩組教材在電中性概念的差異，控制組的教材只有一段描述電解質水 溶液為電中性的理由，其原文如下：
含電解質的水溶液中，正離子和負離子的各數不一定相同，每個正離子和負離子所帶 的電量也不一定相等，但是正離子的總電量一定等於負離子的總電量，使溶液保持電中 性。例如：氯化鈣的水溶液中，鈣離子與氯離子的個數比是1：2，固正離子的總電量等 於負離子的總電量。
所以控制組的學生只有經由文字的描述去理解電中性的定義，即將之記憶為
水溶液的特性之ㄧ，但是對於微觀的解釋則缺乏正確的概念。而在實驗組的部
份，有兩個動畫及圖片和方程式三種表徵方式，圖片的部分配合解離方程式的講
解，讓學生以圖片中正負離子的數量去計算兩者的總電量，圖片及方程式如下所
示：
氯化鈉在水中形成氯離子與鈉離子，方程式：NaCl→Na +Cl+ -
動畫的部份，學生可以點選不同的電解質分子，畫面中呈現分子解離後正負離子 的數量及每個離子所帶的電量，所以對學生而言不單只有圖片還有模擬分子解離 的動畫，因此由測驗成績的分析結果顯示，此部分的教材設計的確能協助學生建 立正確解釋電中性的概念。
（三）解離：
此部份的題目主要是測驗學生是否具有正確的微觀的電解質解離概念，包含 電解質溶於水中是部分解離、非電解質水溶液中離子的數目比電解質分子的數目 少。學生在前測時所具有的概念多是完全解離或是完全不解離。在前測（延宕）
的題本中，電解質的概念是2-3、4-2、4-3及4-6，非電解質的概念是4-4，在後 測的題本中，電解質的概念是2-2、2-3、2-6及4-2，非電解質的概念是2-4，前 測題目敘述如表4-1-15中所示。
表4-1-15 解離概念試題
電解質：
2-3 比較水溶液中NaCl的分子數目與Na
+及Cl
-的離子數目：
（A）只有 NaCl 分子。
（B）NaCl分子的數目比Na
+及Cl
-多。
（C）NaCl分子的數目比Na
+及Cl
-少。
（D）NaCl分子的數目跟Na
+及Cl
-一樣多。
（E）NaCl 分子的數目比 Na 及 Cl 多。
（F）NaCl 分子的數目比 Na 及 Cl 少。
（G）NaCl 分子的數目跟 Na 及 Cl 一樣多。
（H）其他：
4-2 當燒杯中裝有氫氧化鋇水溶液時，燒杯中有哪些粒子？
（A）氫氧化鋇水溶液中只有氫氧化鋇分子。
（B）氫氧化鋇水溶液中只有Ba
2+離子及OH
+離子。
（C）氫氧化鋇水溶液中有氫氧化鋇分子也有Ba
2+離子及OH
-離子，但是大 部份 是氫氧化鋇分子。
（D）氫氧化鋇水溶液中有氫氧化鋇分子也有Ba
2+離子及OH
-離子，但是大部份是 離子。
（E）氫氧化鋇水溶液中有氫氧化鋇分子也有Ba
2+離子及OH
-離子，且兩者一樣多。
（F）其他：
4-3 緩慢地加入稀硫酸於裝有氫氧化鋇水溶液的燒杯中，且用玻棒小心地攪拌 均勻，發現亮度逐漸減弱了，下列哪一個解釋較恰當：
（A）因為稀硫酸和氫氧化鋇水溶液混合後的水溶液中只有硫酸鋇分子。
（B）因為稀硫酸和氫氧化鋇水溶液混合後的水溶液中只有Ba
2+離子及 SO
42-離子。
（C）因為稀硫酸和氫氧化鋇水溶液混合後的水溶液中有硫酸鋇分子 也有Ba
2+離子及SO
42-離子，但是大部份是分子，且分子的數量逐漸增 加。
（D）因為稀硫酸和氫氧化鋇水溶液混合後的水溶液中有硫酸鋇分子也有 Ba
2+離子及SO
42-離子，但是大部份是離子，且離子的數量逐漸增加。
（E）因為稀硫酸和氫氧化鋇水溶液混合後的水溶液中有硫酸鋇分子也有 Ba
2+離子及SO
42-離子，且兩者一樣多。
（F）其他：
4-6 當燒杯中加入過量的稀硫酸水溶液時，燒杯中有哪些粒子？
（A）稀硫酸水溶液中只有分子。
（B）稀硫酸水溶液中只有離子。
（C）稀硫酸水溶液中有分子也有離子，但是大部份是分子。
（D）稀硫酸水溶液中有分子也有離子，但是大部份是離子。
（E）稀硫酸水溶液中有分子也有離子，且兩者一樣多。
（F）其他：
非電解質 4-4 將稀硫酸加到某個量時，發現溶液顏色變成白色且混濁，並發現燈泡不亮 了，下列哪一個解釋較恰當：
（A）水溶液中只有分子。
（B）水溶液中只有離子。
（C）水溶液中有分子也有離子，但是大部份是分子。
（D）水溶液中有分子也有離子，但是大部份是離子。
（E）水溶液中有分子也有離子，且兩者一樣多。
（F）其他：
針對學生的解離概念，對後測-前測及延宕作共變量分析，結果顯示無論在
電解質、非電解質及平均成績上兩組學生之間皆有顯著差異（p<.05）。
表4-1-16 解離概念試題答對率與統計考驗
前測 後測 延宕
實驗組 控制組 Sig. 實驗組 控制組 Sig. 實驗組 控制組 Sig.
電解質 31.2 28.7 .79 67.9 59.8 .041
*58.8 46.8 .024
*非電解質 25.0 38.2 .325 68.8 60.6 .032
*40.2 31.3 .037
*平均 28.1 30.6 .818 68.3 60.4 .047
*49.5 39.1 .027
**p<.05；**p<.001
0 20 40 60 80 100
實驗組 控制組 實驗組 控制組 實驗組 控制組
前測 後測 延宕
電解質 非電解質 平均
圖4-1-7 解離概念試題答對率
分析兩組教材在解離概念的差異，控制組的教材只有一段描述電解質水溶液 中解離程度不同的敘述，其原文如下：
濃度相同的不同水溶液導電時，燈泡的亮度並不相同。鹽酸、氫氧化鈉、食鹽等在 水中幾乎會完全解離，產生較多的離子，使得導電時燈泡較亮，這樣的物質稱為強電解 質。醋酸、小蘇打等在水中並不會完全解離，產生較少的離子，使得導電時燈泡較暗，
這樣的物質稱為弱電解質。
因此 控制組的學生只有經由文字的描述去理解電解質溶於水中時有解離度
的不同的意義，即將只能記憶哪些化合物是強電解質、弱電解質，但是對於微觀
的解釋-即水溶液中離子與分子間數量的關係則缺乏正確的概念。
實驗組的教材中有2個動畫配合，其一是三種電解質與三組燈泡組，播放時 不同的強弱的電解質連結到燈泡組時，學生可以由燈泡的亮度了解電解質導電度 的不同，同時出現化合物在水中解離的程度，例如蔗糖連結到燈泡組時，燈泡不 亮且燒杯中只有蔗糖的分子，顯示蔗糖溶於水時並不解離。醋酸連結到燈泡組 時，燈泡微亮且燒杯中只有同時有醋酸分子及醋酸根及氫離子的存在，顯示醋酸 溶於水時是部分解離且解離度不大。另一動畫式螢幕上有一杯水（水量可以由學 生自行調整多寡），在杯子旁有數個分子，包含電解質及非電解質，當學生將其 中一個分子時移到水中時，若是強電解質分子則可呈現出正負兩種離子在燒杯內 自由移動，若是非電解質則是完全不解離。因此這部份的教材由測驗成績顯示對 學生學習解離的概念有不錯的效益。
（四）通電前後離子移動的方向
此部份的題目主要是測驗學生是否具有正確的離子運動概念，包含電解質、
非電解質、通電前、通電前四種不同的情境。學生在前測對於通電前粒子運動所 具有的概念多是靜止或是分成兩邊及對流的迷思概念，而對於通電後粒子運動所 具有的概念多是分成兩邊或對流及正離子移向正極、負離子移向負極的迷思概 念。在前測（延宕）的題本中，通電前粒子的移動概念是1-7及3-7，通電後粒子 的移動概念是1-8及3-8，在後測的題本中，通電前粒子的移動概念是1-6及5-6，
通電後粒子的移動概念是1-7及5-7，前測題目敘述如表4-1-17中所示。
表4-1-17 通電前粒子移動方向試題
電解質：
通電前 1-7 請問燒杯中的醋酸水溶液裡面的粒子在通電前的運動情形為何：
（A）靜止。
（B）隨機亂動。
（C）正離子與負離子會分成兩邊。
（D）正離子移向正極，負離子移向負極。
（E）正離子移向負極，負離子移向正極。
（F）正離子與負離子會先解離再結合。
（G）正離子與負離子會以對流的方式移動。
（H）其他：。
通電後 1-8 請問燒杯中的醋酸水溶液裡面的粒子在通電後的運動情形為何：
（A）靜止。
（B）隨機亂動。
（C）正離子與負離子會分成兩邊。
（D）正離子移向正極，負離子移向負極。
（E）正離子移向負極，負離子移向正極。
（F）正離子與負離子會先解離再結合。
（G）正離子與負離子會以對流的方式移動。
（H）其他：。
非電解質：
通電前 3-7 請問燒杯中的糖水裡面的粒子在通電前的運動方式。答：______________。
（A）靜止
（B）隨機亂動
（C）正離子與負離子會分成兩邊。
（D）正離子移向正極，負離子移向負極。
（E）正離子移向負極，負離子移向正極。
（F）正離子與負離子會先解離再結合。
（G）正離子與負離子會以對流的方式移動。
（H）其他：
通電後 3-8 請問燒杯中的糖水裡面的粒子在通電後的運動方式：答：______________。
（A）靜止
（B）隨機亂動
（C）正離子與負離子會分成兩邊
（D）正離子移向正極，負離子移向負極。
（E）正離子移向負極，負離子移向正極。
（F）正離子與負離子會先解離再結合。
（G）正離子與負離子會以對流的方式移動。
（H）其他：
針對通電前粒子移動方向的後測測驗成績進行共變量分析，表 4-1-18 中的 結果顯示兩組學生在電解質的後測成績上並沒有顯著差異（p=.052.p＞.05） ，而 在非電解質及平均的後測成績上則有顯著差異（p＜.05）。而延宕測驗的共變量 分析結果顯示，兩組學生同樣在電解質的延宕測驗成績上有顯著差異（p=.042.p
＜.05） ，而在非電解質的延宕成績上也有顯著差異（p<.05） 。而整體通電前粒子 的移動概念無論是後測或延宕測驗的成績，均顯示實驗組與控制組間有顯著差異
（p<.05） 。這樣的結果顯示實驗組的教材針對提升學生整體通電前粒子的移動概 念有不錯的效益。
表4-1-18 通電前粒子移動方向測驗答對率（％）與統計考驗
前測 後測 延宕
實驗組 控制組 Sig. 實驗組 控制組 Sig. 實驗組 控制組 Sig.
電解質 46.9 38.2 .374 87.5 84.8 .052 93.5 84.4 .042
*非電解質 46.8 41.2 .414 87.5 75.8 .015
*86.5 75 .020
*平均 46.9 39.7 .363 87.5 80.3 .009
**90.0 79.7 .013
**p<.05；**p<.001
0 20 40 60 80 100
實驗組 控制組 實驗組 控制組 實驗組 控制組
前測 後測 延宕
電解質 非電解質 平均
圖4-1-8 通電前粒子移動方向試題答對率（％）
針對通電後粒子移動方向的後測測驗成績進行共變量分析，表 4-1-19 中的 結果顯示兩組學生在電解質的後測成績上有顯著差異（p＜.05） ，在非電解質及 平均的後測成績上也有顯著差異（p＜.05） 。而延宕測驗的共變量分析結果顯示，
兩組學生同樣在電解質的延宕測驗成績上有顯著差異（p＜.05） ，而在非電解質 的延宕成績上也有顯著差異（p<.05） 。而整體通電後粒子的移動概念無論是後測 或延宕測驗的成績，均顯示實驗組與控制組間有顯著差異（p<.05） 。這樣的結果 顯示實驗組的教材針對提升學生整體通電後粒子的移動概念有不錯的效益。
表4-1-19 通電後粒子移動方向測驗答對率（％）與統計考驗
前測 後測 延宕
實 驗組 控 制組 Sig. 實驗組 控制組 Sig. 實驗組 控制組 Sig.
電解 質 65. 6 41. 2 .783 96.8 75.8 .001 93.8 83.9 .026 非 電解質 34. 4 20. 6 .936 60.1 51.6 .039 53.2 38.7 .009 平均 50. 1 30. 9 .871 78.4 64.2 .021 72.6 62.3 .024
*p<.05；**p<.001
0 20 40 60 80 100 120
實驗組 控制組 實驗組 控制組 實驗組 控制組
前測 後測 延宕
電解質 非電解質 平均
圖4-1-9 通電後粒子移動方向試題答對率（％）
分析兩組教材在解離概念的差異，控制組的教材只有一段描述電解質水溶液 中解離程度不同的敘述，其原文如下：
當食鹽水溶液通電時，溶液中的鈉離子會往負極移動，而氯離子往正極移動，所以 能夠導電使燈泡發亮，並且發生化學變化。但是若將糖或酒精等非電解質溶於水中，因 為糖和酒精不會產生帶電的離子，所以其水溶液無法導電，燈泡也不會發亮。
而在實驗組的教材中有有一段動畫描述離子在水溶液中移動的情形，播放時
畫面中先出現加入化合物，然後出現化合物解離的畫面，然後是方程式描述正負
離子的種類與數量，接著出現的是通電然後水中的正離子移向負極、負離子移向
正極的畫面，在配合上教師的講解，協助學生學習通電後離子離子的移動方向。
小結
（一）整體概念學習
由上述的概念答對率的表現可以發現兩組學生在前測的成績是沒有差異 的，而在後測的表現上除了電解質的導電的巨觀概念外，其餘的概念在後測的表 現上都有顯著的差異：電解質的導電原因的微觀解釋中，實驗組與控制組的答對 率達到了顯著差異；在電中性的的巨觀、微觀及應用的概念中，實驗組與控制組 的答對率達到了顯著差異；在解離的概念中，實驗組與控制組的答對率達到了顯 著差異；在粒子的移動概念中，實驗組與控制組的答對率達到了顯著差異。整體 而言，實驗組的表現比控制組的表現佳。
但是，這樣的概念與理解可以維持多久呢？兩組的後測與延宕成績的比較：
電解質的導電的巨觀概念中，兩組的答對率未達到顯著差異；電解質的導電原因 的微觀解釋中，實驗組與控制組的答對率達到了顯著差異；在電中性的的微觀及 應用的概念中，實驗組與控制組的答對率達到了顯著差異；在解離的概念中，實 驗組與控制組的答對率達到了顯著差異；在粒子的移動概念中，實驗組與控制組 的答對率達到了顯著差異。
一般學生在進行延宕測驗時，測驗成績大多略低於後測的測驗成績，但是本 研究中兩組的延宕成績都高於後測成績，分析其中的原因，除了教學策略的影響 之外，可能是研究期間恰好遇到第二次段考，所以學生經過複習後的延宕成績會 高於後測。
（二）教學序列與電解質概念的學習
整體而言，實驗組的成績都優於控制組的。顯示研究中所設計的教材與教學 活動能有效的協助學生克服電解質的另有概念，並有助於電解質概念的應用與延 續。
究竟教材中哪一項策略有助於學生電解質概念的學習呢？教材中主要應用
到的策略有動畫的表徵與利用提問及學習歷程紀錄表。於文獻探討中可以發現對
於動畫的研究呈現出極端兩方的不同，有的研究認為有效（e.g. Baek & Layne, 1988），而有的研究則認為動畫與靜態圖片是沒有不同的（e.g. Rieber, 1989）。
然而，進一步研究發現，動畫如何有效呢？必須在於此概念也需具有動態的屬性
，如此兩相配合才能發揮動畫的功效（White & Frederiksen, 1990; Park &
Hopkins, 1993）。我們可以發現，電解質解離這樣一個極具動態屬性且抽象的 概念，而且解離與離子在通電前後的運動方向都是我們肉眼不可見的現象，利用 動畫的方式呈現的確有助於學生於概念上的學習。
另外提問及學習歷程紀錄表的的部份，則是希望學生藉由問題精練學生的概
念，強迫學生進行反思，這樣的活動也符合Méheut & Psillos( 2004)所提出的-
教師須創造一個教學情境以引導學生精緻化闡釋自身的概念並進一步重新發明
概念。
第二節 電解質之心智模式
學生在解釋現象或是解決問題時，會形成一個心智模式。先前我們已探討過 學生的概念表現，那麼學生所持有的心智模式是不是也會有所改變呢？如果改變 了，那麼兩組學生的改變方式是不是會有所差異呢？在回應以上的問題之前，我 們先來看看學生所持的心智模式，透過兩組學生的前後測及延宕資料，歸納出學 生對於電解質所持有的心智模式，以下分為四個單元來個別探討。
一導電之心智模式
（一）《各模式介紹》
有關電解質水溶液可以導電的原因，學生的解釋心智模式有下列四種，描述 如下：
1.導體模式：
此類型的心智模式認為電解質水溶液可以導電就如同金屬導體一般，因為學 生在接觸電解質的概念前，在小學自然與生活科技課程中已有金屬導體可以導電 的概念，雖然學生並不了解金屬可以導電是因為有自由電子的存在，但是學生會 將此概念類推至電解質水溶液可以導電的原因。
2.離子模式：
此類型的心智模式認為電解質水溶液可以導電是因為電解質在水中可以解 離出離子，例如：氯化鈉可以在水中解離出氯離子和鈉離子，因此氯化鈉是電解 質，其水溶液可以導電。
3.溶液的酸鹼性模式：
此類型的心智模式認為電解質水溶液可以導電是因為電解質水溶液是酸性 或鹼性或是中性，例如：氯化鈉水溶液是中性，因此氯化鈉是電解質，其水溶液 可以導電。
4.通電模式：
此類型的心智模式認為電解質水溶液可以導電是因為有外加電壓，亦即因為
有通電所以可以導電，這類的心智模式可能與電路圖中接上電池、按下開關後，
即可使燈泡發光，因此學生將此結果類推至電解質水溶液可以導電使燈泡發光是 因為有通電的原因。
以上總共有四種關於解釋導電原因的心智模式，表4-2-1中列出學生在前、
後即延宕測驗中有關電解質可以導電的解釋心智模式種類及所佔比例。
表4-2-1 解釋導電原因的心智模式種類分佈（％）
前測 後測 延宕
實驗組 控制組 實驗組 控制組 實驗組 控制組 一致的心智模式
導體模式
32 30 0 6 6 21 離子模式 39 12 82 48 78 52
溶液的酸鹼性模 式
0 0 3 10 0 3
通電模式 3 0 3 0 0 0
不一致的心智模 式
導體+酸鹼 3 6 0 6 0 0
導體+通電 6 9 0 3 0 0
導體+離子 4 31 6 6 6 3
混合 13 12 6 21 10 21
合計 100 100 100 100 100 100
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
實驗組 控制組 實驗組 控制組 實驗組 控制組
前測 後測 延宕
混合
導体+離子 導体+通電 導体+酸鹼 通電模式
溶液的酸鹼性模式 離子模式
導體模式
圖4-2-1 導電原因的心智模式種類分佈比例圖
由圖4-2-1中，後測與延宕測驗中，實驗組的離子模式所佔的比例都高於控
制組，似乎可以發現對於離子造成電解質導電的概念，實驗組的學習情形似乎是
較佳的。因此在解離的單元中，TLS教材的確產生效用，也有助於學生建立較佳
的心智模式。因為在傳統的科學文本中針對這部份的概念通常只是一段敘述即帶
過，而在教-學序列教材中，教師已先對學生可能具有的先備概念及迷思概念的
種類做過了解，所以在教材的選擇上可以動畫及圖片作加強的講述，而且在動態
評量及學習歷程紀錄表中讓學生反覆修正自身的概念，同時教師也可以檢測學生
是否已建立正確的解釋模式。
（二）《模式間的轉換》
雖然圖4-2-1中的結果顯示實驗組的學生似乎具有較佳的心智模式，但是學 生的心智模式間又是如何轉換的？表4-2-3是分析學生在前、後及延宕測驗時心 智模式的變動情形。結果顯示實驗組的學生在後測時具有不一致的心智模式的比 例有6％，而控制組的學生則有30％的學生在後測時具有不一致的心智模式。在 延宕測驗的部份，實驗組的學生具有不一致的心智模式的比例有16％，而控制組 的學生則有21％的學生在後測時俱有現不一致的心智模式。就心智模式的正確比 例：實驗組的學生有23％延續正確的心智模式到延宕測驗，共有77％的學生在延 宕時具有離子的心智模式。而控制組的學生只有3％延續正確的心智模式到延宕 測驗，共有30％的學生在延宕時具有離子的心智模式。因此就學生所具有的心智 模式的一致性與正確性，實驗組的學生都優於控制組的學生，顯示TLS教材的確 有助於學生建立正確且較一致性的解離心智模式。
表4-2-2 導電原因的心智模式轉換的比例
實驗組 控制組
前測→後測→延宕(％) 前測→後測→延宕(％) 導体→導體→離子（3）
導体→離子→導體（3）
導体→離子→離子（12）
離子→離子→導體（9）
離子→離子→離子（23）
離子→酸鹼性→離子（3）
導体→離子→離子（23）
離子→離子→離子（3）
離子→混合→離子（3） 導体→
導体→離
酸鹼性→混合（3）
子→混合（3）
導体→混 導体→混
導体→混 合→導體（3）
合→離子（6）
合→離子（6）
通電→通電→混合（3） 混合→離 混合→離 混合→離 混合→離
子→離子（6）
子→導體（6）
子→酸鹼（3）
子→混合（3）
混合→離 混合→離 混合→離
混合→導 混合→酸 混合→酸 子→離子（19）
子→混合（13）
子→導體（3）
體→混合（3）
鹼→離子（3）
鹼→混合（9）
心智模式演 變途徑類型
混合→混 混合→混 混合→混
合→混合（3）
合→離子（18）
合→導體（3）
（三）心智模式的演變圖
由圖4-2-2及圖4-2-3中分析學生導電的心智模式在前後測間的轉變。圖 4-2-2中顯示實驗組的學生離子心智模式的轉變，在前測具有導体心智模式的學 生，有23％順利轉換成離子的心智模式，9％的學生出現導體+離子的混合心智模 式，原本具有離子的心智模式的學生則各有3％轉換成混合及酸鹼的心智模式，
具有通電心智模式的學生未轉換，具有混合心智模式的學生則全部轉換成離子的 心智模式。圖4-2-4中顯示控制組的學生離子心智模式的轉變，在前測具有導体 心智模式的學生，有18％順利轉換成離子的心智模式，有3％維持原有導体的心 智模式，6％的學生出現導體+離子的混合心智模式，有3％轉換成酸鹼的心智模 式，具有混合心智模式的學生則有18％轉換成離子的心智模式，其餘有39％的學 生產生其他的心智模式種類。由上述的分析顯示，經過教學後實驗組學生轉換成 離子心智模式的比例高於控制組的學生。
而在概念的延續部份，圖4-2-2中顯示實驗組的學生離子心智模式延續到延 宕測驗的結果，最後學生具有的心智模式只有三種，有6％的學生具有導体的心 智模式，有78％的學生具有離子的心智模式，而有16％的學生出現混合的心智模 式。圖4-2-4中顯示控制組的學生離子心智模式延續到延宕測驗的結果，最後學 生具有的心智模式有四種，有21％的學生具有導体的心智模式，有52％的學生具 有離子的心智模式，有3％的學生出現酸鹼的心智模式，而有24％的學生出現混 合的心智模式。因此就概念的延續，實驗組最後仍保有離子心智模式的比例高於 實驗組的學生，所具有的心智模式種類也少於控制組。
因此就上述的分析顯示，延宕後實驗組學生保有離子心智模式的比例高於控
制組的學生。
圖4-2-2 實驗組學生導電的微觀解釋心智模式的演變圖（％）
導体
（32）
離子
（39）
混合
（26）
酸鹼性
（0）
通電
（3）
導体
（0）
離子
（82）
通電
（3）
通電
（0）
離子
（78）
導体
（6）
酸鹼性
（3）
混合
（12）
混合
（16）
酸鹼性
（0）
前 測
測 後
宕
延
圖4-2-3 控制組學生導電的微觀解釋心智模式的演變圖
導体
（30）
離子
（12）
混合
（58）
酸鹼性
（0）
導体
（6）
離子
（48）
離子
（52）
導体
（21）
酸鹼性
（10）
混合
（36）
混合
（24）
前 測
後 測
延 宕
酸鹼性
（3）
二電中性之心智模式
：
性質，學生的解釋模式共有五種，描述如下
總數
等模式：這種模式是以水溶液中解離出的一個正離子所帶
溶液是否為電中性，例
釋電中
有分子並
智模式，表4-2-4中列出學生
（一）《各模式介紹》
有關水溶液的電中性的
1.水溶液正負離子的數目相等模式：這種模式是以水溶液中解離出的正離子
目與負離子的總數目是一樣多的，例如：氯化鈉可以解離出氯離子和鈉離子，
則學生認為氯化鈉水溶液是電中性的原因是：氯離子的總數目與鈉離子的總 數目是相等的。
2.一個離子所帶電量相
的電量與一個負離子所帶的電量是一樣多的，例如：氯化鈉可以解離出氯離 子和鈉離子，則學生認為氯化鈉水溶液是電中性的原因是：一個氯離子所帶 的負電量與一個鈉離子所帶的正電量是相等的。
3.水溶液是中性：這種模式是以水溶液的酸鹼性決定水
如：氯化鈉水溶液是中性，所以學生認為氯化鈉水溶液是電中性。
4.水溶液中正離子總電量與負離子總電量相等模式：這種模式是正確的解
性的模式，這種模式是以水溶液中解離出的所有正離子所帶的電量的總和與 所有負離子所帶的電量的總和是一樣多的。例如：氯化鈉可以解離出100個氯 離子和100個鈉離子，則學生認為氯化鈉水溶液是電中性的原因是：100個氯 離子所帶的總負電量與100個鈉離子所帶的總正電量是相等的。
5.完全不解離：這種模式認為水溶液是電中性的原因是，水溶液中只 沒有離子的存在，表示學生沒有解離的概念。
以上總共有五種關於解釋水溶液是電中性的心
在前、後即延宕測驗中有關解釋水溶液是電中性的解釋心智模式種類及所佔比
例。
表4-2-3 解釋水溶液是電中性的心智模式種類分佈（％）
延宕
前測 後測
實驗組 控制組 實驗組 控制組 實驗組 控制組 離子數目相等 42 29 12 21 8 18 溶液的酸鹼性 18 32 5 15 8 24 一個離子所帶
的電量 14 13 24 16 17 9 總電量 19 26 59 48 67 49
完全不解離 7 0 0 0 0 0
合計 100 100 100 100 100 100
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
實驗組 控制組 實驗組 控制組 實驗組 控制組
前測 後測 延宕
總電量 完全不解離
一個離子所帶的電量 溶液的酸鹼性
離子數目相等
圖4-2-4 兩組學生解釋水溶液是電中性的心智模式種類比例
量模式所佔的比例都高於 由圖4-2-4中，後測與延宕測驗中，實驗組的總電
控制組，似乎可以發現對於正、負離子總電量相等導致溶液的電中性的概念，實 驗組的學習情形似乎是較佳的。因此在電中性的單元中，TLS教材的確產生效用，
也有助於學生建立較佳的心智模式。
（二）《模式間的轉換》
示實驗組的學生似乎具有較佳的心智模式，但是學 雖然圖4-2-4中的結果顯
生的心智模式間又是如何轉換的？表4-2-4是分析學生在前、後及延宕測驗時心 智模式的變動情形。結果顯示實驗組的學生在後測及延宕時都維持離子數目心智 模式的比例有3.1％，而控制組的學生則有5.8％的學生維持離子數目心智模式。
就心智模式的正確比例：實驗組的學生有9.3％延續正確的心智模式到延宕測 驗，共有67％的學生在延宕時具有離子的心智模式。而控制組的學生有8.7％延 續正確的心智模式到延宕測驗，共有49％的學生在延宕時具有離子的心智模式。
因此就學生所具有的心智模式的正確性與延續，實驗組的學生都優於控制組的學
生，顯示TLS教材的確有助於學生建立正確且較一致性的解離心智模式。
表4-2-4 解釋水溶液是電中性的心智模式的轉換比例（％）
控制組 實驗組
前測→後測→延宕(％) 前測→後測→延宕(％) 總電量→
總電量→離子數目→總電量 （6.2）
總電量→總電量→總電量（9.3）
總電量→總電量→帶電量（6.2）
離子數目→離子數目（3.1）
未解離→
總電量→
總電量→總電量→離子數目（2.9）
總電量→總電量→酸鹼性（2.9）
總電量→總電量→帶電量（2.9）
總電量→酸鹼性→總電量（2.9）
總電量→離子數目→酸鹼性（2.9）
總電量→總電量（6.2）
總電量→總電量（8.7）
離子數目→離子數目→總電量（3.1）
離子數目→酸鹼性→總電量（6.2）
離子數目→帶電量→帶電量（6.2）
離子數目→帶電量→總電量（6.2）
離子數目→帶電量→酸鹼性（3.1）
離子數目→總電量→總電量（9.3）
離子數
離子數目→總電量→酸鹼性（5.8）
離子數目→帶電量→酸鹼性（5.8）
離子數目→離子數目→總電量（2.9）
目→總電量→總電量（11.6）
帶電量→離子數目→總電量（6.2）
帶電量→總電量→總電量（6.2）
帶電量→總電量→總電量（2.9）
帶電量→總電量→酸鹼性（2.9）
帶電量→酸鹼性→總電量（2.9）
帶電量→酸鹼性→帶電量（2.9）
心 智 模 式 演 變 途 徑 類 型
酸鹼性→帶電量→帶電量（3.1）
酸鹼性→帶電量→酸鹼性（3.1）
酸鹼性→帶電量→總電量（3.1）
酸鹼性→總電量→總電量（6.2）
酸鹼性→總電量→帶電量（3.1）
酸鹼性→酸鹼性→離子數目（2.9）
酸鹼性→酸鹼性→總電量（2.9）
酸鹼性→離子數目→總電量（5.8）
酸鹼性→離子數目→離子數目（2.9）
酸鹼性→總電量→總電量（8.7）
酸鹼性→總電量→離子數目（2.9）
酸鹼性→總電量→酸鹼性（2.9）
酸鹼性→總電量→帶電量（2.9）
未 改 變 的 心 智 模 式
離子數目→離子數目→離子數目(3.1） 離子數目→離子數目→離子數目(5.8）
（四）心智模式的演變圖
由圖4-2-5及圖4-2-6中分析學生離子的心智模式在前、後測間的轉變。圖 4-2-5中顯示實驗組的學生電中性心智模式的轉變，在前測具有離子數目心智模 式的學生，有9.3％順利轉換成總電量的心智模式，其餘學生出現離子數目、酸 智模式，原本具有總電量相等的心智模式的學生則有
智模式。圖4-2-6中顯示控制組的 鹼性、帶電量相等和混合心
9.3％轉換成離子數目的心智模式，具有帶電量心智模式的學生則各有6.2％轉換 成離子數目與帶電量，具有酸鹼心智模式的學生則各有9.3％轉換成總電量及帶 電量的心智模式。圖4-2-6中顯示控制組的學生離子心智模式的轉變，在前測具 有離子數目心智模式的學生，有17.4％順利轉換成總電量的心智模式，其餘學生 出現離子數目、帶電量相等心智模式，原本具有總電量相等的心智模式的學生則 各有2.9％轉換成離子數目及酸鹼性的心智模式，具有帶電量心智模式的學生則 各有5.8％轉換成總電量與酸鹼性，具有酸鹼性心智模式的學生則各有17.4％轉 換成總電量的心智模式，有5.8％維持酸鹼心智模式，有8.7％轉換成離子數目的 心智模式。由上述的分析顯示，經過教學後實驗組學生轉換成總電量心智模式的 比例（59％）高於控制組的學生（48％）。
而在概念的延續部份，圖4-2-5中顯示實驗組的學生總電量心智模式延續到 延宕測驗的結果，最後學生具有的心智模式只有四種，有8％的學生具有離子數 目的心智模式，有67％的學生具有總電量的心智模式，而有8％的學生出現酸鹼 性的心智模式，有17％的學生出現帶電量的心
學生離子心智模式延續到延宕測驗的結果，最後學生具有的心智模式有四種，有 18％的學生具有離子數目的心智模式，有49％的學生具有總電量的心智模式，而 有24％的學生出現酸鹼性的心智模式，有9％的學生出現帶電量的心智模式。因 此就概念的延續，實驗組最後仍保有總電量心智模式的比例高於實驗組的學生。
圖4-2-5 實驗組電中性概念心智模式演變圖
離子數 目（42）
帶電量
（14）
總電量
（19）
酸鹼性
（18）
離子數 目（12）
帶電量
（24）
酸鹼性
（5）
酸鹼性 帶電量 （8）
（17）
離子數 目（8）
總電量
（59）
總電量
（67）
未解離
（19）
前 測
後 測
延
宕
圖4-2-6 控制組電中性概念心智模式演變圖
