月相盈虚之概念改變
邱 美 虹*、陈 英 娴**
*国立台湾师范大学科学教育硏究所、**台北市立阳明高中
摘 要
就月相盈勮之成因而言，地球影子遮住月球为中学生普遍的错误解释，因此，本研究将探讨这一类学生学习「月相盈勮及日、月食」单元的学习过程及概念改变情形，并试图自学生的学习过程中，找出概念改变的关键点。
本研究之对象马24位以地球影子遮住月球解释盈雐现象的圈三学生，其中，高、低空间能力的男生、女生各有6人。 研究者依分层随机抽様的原则，将此 24 位学生分成三组：「控制组」、「自我解释组」及「模型组」，以进行不同模式之阏债学习。
本研究之实施程序主要分贫前测、实验处理及后测三个阶段。 前测及后测皆采个别晤谈的方式，旨在确定学生学习前、后的心智模式。 实验处理则鸟学生之阍谋学习，分鸟三组。 其中，「控制组」学生将教材阍谑两次; 「自我解释组」学生在阏谋同时，并对教材内容加以解释; 「模型组」学生阍债时，除解释教材之外，本研究并提供月相盈雐模型以供其参考。
后测结果显示，空间能力的高、低影响学生之学习成效。 本研究三种不同学习模式中，高空间能力学生的学习成效皆优于低空间能力学生。 此外，高空间能力的学生当中，「模型组」与「自我解释组」学生之学习成效无明显差异，「控制组」学生之学习成效略低。 低空间能力的学生当中，「模型组」学生之学习成效最高，「控制组」次之，「自我解释组」最低。
自学生之学习历程分析中，亦获得类似的结果。 能正确解释盈雐现象的学生，皆能将教材中平面之日、月、地相对位置关系图正确地转换马三度空间之心像; 不具此能力的学生（大都为低空间能力者），则仍保有完整之「地球影子遮住月球」造成盈戱现象的想法。 此外，低空间能力之「模型组」学生在阏谑过程中，尝试藉由月相盈雐模型的辅助以了解教材内容。
由此显示，提供具体模型可能有助于学生学习此单元。 此外，鼓励高空间能力的学生作自我解释，可能有助于其形成完整的知识架构; 对低空间能力的学生而言，则可能加深其错误之想法。
壹、绪论
一、前言
学生在接受正式教育之前，通常已对日常生活现象产生自己的心智模式。 认知科学方面的研究指出，学生学习新事物的能力取决于其现有知识与所欲学习知识二者之交互作用情形（Vosniadou，1991），换言之，学生原有之心智模式在学习过程中将扮演相当重要的角色。 以月相为例，地球影子遮住月球即为初三学生常见的心智模式之一。 因此本研究将针对这类初三学生，依概念改变之理论（例：Posner、Strike、Hewson，\&Gertzog，1982），设计教学活动，尝试改变其原有之错误模式。
为了解学生之学习障碍，本研究拟以教材阅读的形式，探讨学生的学习过程。 本研究设计之阅读教材中，以平面图形呈现日、地、月三者在三度空间上的关系，因此，对学生而言，欲学会此单元必须具备将二度空间图形转换至三度空间心像的能力; 换言之，空间能力可能是影响学生学习此单元的重要能力。 此外，根据 Chi、de Leeuw、Chiu 和 LaVancher（1991,1994）的研究显示，学生在阅读文章的过程中，若同时做自我解释，将有助于学习。 同时，相关研究也指出，学习某些科学课题时，教师若能利用模型辅助，将可减低学生的认知负荷，提升学生的学习成效。 本研究为了解学生学习月相之瓶颈，因此，将探讨自我解释及提供模型对不同空间能力的学生学习「月相盈雐」 的影响，以了解自我解释及模型在学生概念改变历程中所扮演的角色
二、研究目的
本硏究的目的在探讨自我解释、提供模型及空间能力对学生学习月相盈剧的影响
，因此本硏究欲回答以下三个主要问题：
（ ）学生学习「月相盈亏及日、月食」单元之后，其对月相盈觑成因之心智模式改变为何？
（一）不同的变因是否影响学生之学习成效？
1.空间能力高低是否影响学生学习月相盈雐？
2.自我解释策略是否有助于学生学习月相盈亏？
3.提供月相盈亏模型是否有助于学生学习月相盈亏？
（ ）学生之阅读历程如何影响其学习成效？
贰、理论基础与相关文献
本研究的目的在于探讨自我解释及提供模型对不同空间能力之学生学习「月相盈亏」的影响，因此，以下将就概念改变理论、空间能力、自我解释、模型、月相等方面之相关研究分别探讨之。
一、概念改变理论
目前有关概念改变之硏究，大致上可从学习理论、认知心理学、及本体论之观点加以探讨。 本节拟就各观点作一扼要说明。
Posner 等人（1982）从学习的观点指出，概念改变的形式可分鸟同化（assimilation）及调适（accommodation）二类。 若学习者仅是将新知识加入原有的知识当中，而新、旧知识二者并未重新组织，称之为同化，这种学习方式并未使原有的概念体系发生重大的改变。 若学习者之现有概念不适当，无法成功地掌握新情况时，学习者必须取代或重新组织他们的中心概念，此称之为调适，这种学习方式需要较大规模结构上之概念改变。 因此，如果我们希望修正学生原有错误想法，则必须使学生发生调适学习。
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Posner 等人（1982）因而提出发生概念改变的四个条件：（1）学习者必须对现有的概念感到不满意（2）新的概念必须是可以理解的（3）在刚开始时，新概念必须是合理的（4）新概念必须是 适用性较广的。 他们认为学生若能针对异例（anomalies）所形成的认知冲突进行探究，就愈可能产生对现存观念的不满，因而愈可能出现调适。
在认知心理学方面，有关概念改变的分野不一。 如 Keil 分为根本的重建（radical restructuring）及较少的根本重建（less radical restructuring），Carey 则分为强烈的 （strong）概念改变与轻微的（weak）概念改变（Chi，1992）。 Vosniadou \&Brewer（1987）则将概念改变分为根本的概念改变（即 Carey 所谓的强烈的概念改变）与轻微的概念改变。 Vosniadou \&Brewer 认为当新、旧基模所包含的概念、结构、及所解释的现象有所不同时，则发生根本的重建。 壂如 Kuhn 的典范转移（paradigm shift）为根本的概念改变（Vosniadou \&Brewer，1987）; 而若仅是专家特质的获得（acquisition of exper- tise）一如知识表征内容的增加（Carey，1985）或是 Rumelhart 和 Norman（1981）所认为的增加（accretion）、调整（tuning）、甚至重建（restructuring）以获得较深层的理解与顿悟的过程，则属于轻微的概念改变。 事实上，轻微的概念改变与根本的概念改变与上述的同化及调适有异曲同工之效。
Chi、Slotta 及 de Leeuw（1994）从本体论的观点将实体（entities）分为三个类别：物质（matter）、过程（processes）及心智状态（mental states），每一类别中皆有其阶层性。 所谓根本的概念改变是指类别之间概念的改变（across ontological categories）; 如某一概念由物质类别转至过程类别。 若概念的改变仅涉及类别内的改变（within ontological categories），则属于轻微的概念改变。 如修正部分和全体的关系、形成新的上阶（su- perordinate）或下阶（subordinate）类别、重新分类覞有的类别、顿悟、或在同一本体类别内直接重新指定某一概念的类别（Chi，1992）。
根据 Chi 一连串精致的硏究结果指出，如果学生的迷思概念无一致性、不同年龄间的表现不同、可随发展而改变、学生的迷思概念与中世纪时的迷思概念并无相似性、再加上学生的学习与阻止科学发现的历史障碍无关者，则皆镯于轻微的概念改变
（如学习生物课程中的血液循环系统，Chi 等人，1994）。 若概念的形成牵涉到个人经验、学生的迷思概念具一致性、不同年龄学生间的表现相似、学生的迷思概念与中世纪时的迷思概念非常相似（如物理中的力学概念，Chi 等人，1989），要学生进行根本的概念类别转移，放弃原有的素朴概念（naive conception），则有赖根本的概念改变（Chi，1992）。 根据 Chi 的看法，类别间根本的概念改变在日常生活中并不常见，因为通常我们在面对一些现象时并不需要修正先备知识的本体状态，即可解释或预测许多物理事件。
由上述文献的探讨可知，学习者首要认知其学习上的需要，概念改变方得以进行。 而概念改变依其所属类型而难易不同（并非皆为困难的）。 由于本研究主要的目的是在了解学生学习月相盈亏的心智模式以及概念改变的机制，故将以学习理论以及认知心理学中知识表征为主，并参考 Chi 之硏究以进行实验设计与执行。
二、空间能力
有关空间能力之硏究显示（例如 Lord，1985;Pallrand \&Seeber，1984;Sie- mankowski \&MacKnight，1971），科学学科之学习成就与空间能力密切相关。 例如，在地球科学方面，许多领域之硏究都涉及空间能力的使用。 Bishop（1987）指出空间能力与天文方面之学习关系密切。 Orion，Ben-Chaim，\&Kali（1994）的硏究结果显示，地质简介课程之成绩与学生空间透视能力之表现呈高度相关，此结果证实了 Chadwick （1977）的假设：空间能力对于学习和了解地球科学的重要性。 化学方面，Pribyl 和 Bodner（1987）认为，对于需要解题技能及心智上处理一个分子之二度空间表徴的问题，具有高空间能力的学生显然处理得比较好。 Shepard（1978）指出，有机化学当中，有许多利用二度空间表征三度空间分子的例子，因此，自二度空间图形中，建构与处理三度空间之心智图像的能力，对有机化学家而言是相当重要的。 Bonder 和 McMillen（1986）之硏究显示空间能力测验与一般化学成就之间有正相关。 生物方面，
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Macnab 和 Johnstone（1990）指出，型态辨认（form recognition）、运转（orientation） ，三度空间至二度空间的转换、二度空间至三度空间的转换等空间能力在生物科学中皆扮演相当重要的角色，这些能力都与显微镜的使用有关。 Lord（1987）之研究结果发现，产生及控制心像（mental images）发生困难的学生，其生命科学课程的表现较差，对这些学生而言，图表是困难的。 在物理方面，Pallrand 和 Seeber（1984）之硏究指出 ，能成功地学习物理的学生大都具有高空间能力。
由于本研究之阅读教材中出现许多三度空间图像以二度空间表征的情形; 此二度空间转换至三度空间的能力可能与学生学习成效密切相关。 因此，本研究将以空间能力为取样的标准，探讨空间能力对学生学习的影响。
三、自我解释
所谓自我解释是指学习者阅读文章过程中，为澄清或补充句子的叙述所提出的推论，无论这些推论的大小、完整与否、正确与否，都算是自我解释的一部份（Chi et al.， 1991;Chi \&VanLehn，1991）。 在自我解释的过程中，学习者会将已知知识与正在学习的知识相链接，因此，自我解释是一种连续不断的学习过程（Chi \&VanLehn，1991）。
一般研究者皆认为，自我解释是一种用于教材（instructional materials）学习之学习策略（Recker \&Pirolli，1990），而透过此特殊之学习策略，可以帮助学生学习。 例如，当学生对着自己解说范例的时候，学生可以从其中学到更多的知识（VanLehn，Jones，\& Chi， 1992 引自 Frasson \&Kaltenbach，1992;Chi，Bassok，Lewis，Reimann，\&Glaser， 1989;邱美虹，民 81 ）。
目前有关自我解释的相关研究，大多数是透过学生的自我解释了解其学习范例及解题的情形。 Chi 等人（1989）之研究结果指出，学生对教材、范例的解释类型及数量与后来解同形问题的成功率二者成高相关; Recker 和 Pirolli（1990）的研究结果亦显示 ，学习成就较佳学生产生较多与主题有关（domain specific）的精致化，以将教材当中所
解释的理论与范例连结。 此外，有些研究者认为，学习成就较佳学生的自我解释较为语意导向或较为深入（semantic-oriented or deep），学习成就较差学生的自我解释则较为文句结构导向或较为肤浅的（syntax-oriented or shallow）（Ferguson-Hessler \&de Jong，1990;Pirolli \&Bielaczyc， 1989;引自 Chi \&VanLehn，1991）; 邱美虹（民 83）的研究也指出，高成就学生学习化学平衡时，从自我解释的过程所产生的推论，质量上较低成就学生为佳。 Recker 和 Pirolli（1990）的研究进一步发现，虽然学生有很多机会可以产生错误的通则化或结论，但学生却很少出现不正确的自我解释，因此，“好”、“坏”学生的主要差异并不在错误的精致化内容，其主要差异在于学生是否能针对重要信息产生精致化。
有关自我解释本身对学习陈述性知识之效果的相关研究则为数较少（Chi et al.， 1994）。 Chi 等人
由这些相关研究可以看出，硏究者可以通过学生的自我解释以了解学生的学习过程（例如：Chi \&Bassok，1989;Chi et al.，1989;邱美虹，民 81 、民 83 ）。 因此本硏究尝试自我解释以引起学生的认知冲突，此外，并透过自我解释以了解学生学习的关键及困难所在。
四、模型
在许多科学概念的学习过程中，常涉及学生必须“想象”一些无法具体、直接观察到的现象（如微观世界的原子结构或巨观的星球间的空间关系）。 而学生在学习时 ，必须经由使用艈有的心像（mental image）与外来的刺激物产生互动后形成新的心像 -若是原有的心像与科学家的模式不相同时，根据 Ausubel 有意义的学习（meaningful
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learning）的看法，则学习者便需透过转化或扭曲外来的信息，以适应个人原有的想法 （Ben-Zvi et al.，1988）。 为了帮助学习者学习科学，在课堂上的教育，教师除了利用叙述、绘图、模拟方式来说明抽象的、微观的科学概念外，较为具体的方式便是使用模型。 根据 Zoller（1990）的研究亦指出，在面对抽象、非直觉的、或逻辑上不具高相关的概念，那么以模型来教学是较为可行的方案。
在科学学科中利用模型教学的机会其实相当多，以地球科学为例，书夜、月相、四季变化、板块运动等皆可使用模型进行多功能的演示。 而模型并不一定要连结在一起，如日、地、月和其他星球的呈现便是一个极佳的例子，但仍可提供学生一个整体观（Bishop，1987）。 在生物上，利用模型来介绍 DNA 和 RNA 的情形也屡见不鲜。 而分子模型在学习化学的许多课题中，则更是相当有效。 Gabel \&Sherwood（1980）指出，学生在教学时，使用或作模型有助于他们在化学键、化学平衡、和酸碱理论的表现。 邱美虹与傅化文（民 82）的研究显示，高低成就组学生在解具体的分子模型问题时其表现较二度空间表征的问题为佳，尤其是对低成就组的学生帮助较大。 在 Seddon， Eniaiyeju 和 Jusoh（1984）的研究中亦指出，教学上若同时使用模型和图形（diagram），则学生表现会较仅使用图形为佳。 根据 Barke（1993）指出，理论上空间能力大约在 8-9 年级（约
由以上有关模型成效之相关研究可知，具体模型有利于学生心像的形成。 就「月相盈亏」单元而言，从模型当中，学生可以直接看出不同位置角度时之月相变化，而从平面图当中，学生尚须将二度空间的图形转换成三度空间的心像，若学生此能力不足，将对月相成因之学习发生困难。 由于模型利于学生形成具体心像，因此研究者认为模型有助于学生月相的学习。 因此设计模型组以探讨模型对学习的影响。
五、月相方面的相关研究
约从 1970 年代起，有关学生迷思概念之研究开始迅速发展。 就地球科学而言，大多数研究偏重天文方面的课题，例如昼夜的成因（如 Baxter，1989;翁雪琴，民 83; Klein，1982）、四季的成因（如 Baxter，1989;邱美虹和翁雪琴，民 84 ）、月相盈雐 （如 Sadler，1987;Targan， 1987 ）; 其他如地质、气象方面的相关研究则数量较少。
近年来，国内、外有关月相的硏究与日俱增，如 Baxter（1989）、Dai \&Capie （1990）Engestrom（1991）、Sadler（1987）、Schoon（1989）、Targan（1987）、Za'Rour （1976）、王美芬（民 80、81）、姜满（民 82）。 这些研究之受试对象从幼儿园小朋友以至职前的教师; 例如 Za'Rour（1976）以幼儿园到小学四年级的儿童为研究对象、姜满（民 82 ）则晤谈国小一至六年级的学童; 王美芬（民 81 ）之研究对象为小学五、六年级的学生、Sadler（1987）则晤谈 9 年级的学生，并且计对 9 至 12 年级的学生实施纸笔测验; Baxter（1989）晤谈 9-16 岁的学生，Dai（1990）之研究对象为小学之职前教师
综合这些研究的结果，可将学生对“月相盈虚”成因的心智模式归纳为以下九类 ：
1.月亮被地球的影子遮住（Baxter，1989;Kuethe，1963;Sadler，1987;Schoon，1989：Tar- gan，1987;引自 Engestrom，1991;Wagenschein，1977;Schoon; Dai \&Capie 1990;引自 Engestrom，1991;Philips，1991;王美芬，民 81; 姜满，民 82）
2.月亮被云挡住了（Baxter，1989;Sadler，1987;姜满，民 82 ）
3.月亮被太阳的影子遮住（Baxter，1989;Sadler，1987;Targan，1987）。
4.月亮被行星的影子遮住（Baxter，1989;Sadler，1987;姜满，民 82 ）。
5.月亮本身的大小会改变（Za'Rour，1987;姜满，民 82 ）。
6.月亮有黑白两部份而且它会旋转（Sadler，1987）。
7.两个月亮（新月及满月）互相遮掩所造成的（Targan，1987）。
8.天上有很多个形状不同的月亮，一天出来一个（Piaget，1929 引自王美芬，民 80、民 81）。
9.月亮垂直绕地运转，当月亮在地球上方时，住在北半球的人可以看到满月; 当月亮在地球下方时，住在北半球的人看不到月亮，是为新月（Dai，1990 引自王美芬，民 80 ）。
从这些不同年龄层的研究当中可以看出，即使有些受试者已接受学校正式的教学 ，但是仍然持有错误的想法。
就国小、国中目前之教材编写情形来看，课程当中有关月亮的单元共有三个，如表（ - ）所示。 其中，国小的教材偏重现象的实际观测，而国三教材着重成因的解释。
表
| 年级 | 單元 |
| 五年级 | 月亮在哪里 |
| 国小六年级 | 月亮又圆了 |
| 国中 三年级 | 月球 |
就初三学生而言，由于学生在学校正式教学之前可能已经对月相盈勮的成因持有自己的解释方式，因此，当教师正式教授此一单元时，学生的学习效果可能深受其原有想法的影响。
根摽上述月相的相关硏究，大多数的学生利用「地球影子遮住月亮」来解释盈肤现象。 此外，由于 Baxter（1989）及 Sadler（1987）的研究对象涵盖国三的学生，因此，「地球影子遮住月球」可能亦是国三学生对盈䂂成因所做最为普遍的错误解释。 此外，上述之相关研究大多限于学生迷思概念的探讨，仅少部份是关于教学的硏究（Tar- gan，1987;Engestrom，1991;王美芬，民 81），因此本研究将针对此最为普遍之错误概念—「地球影子遮住月球」的想法来设计学习活动，期使学生获得有效的学习。
参、研究方法与步骤
一、研究对象
本研究之对象为24位学生以地球影子遮住月球解释月相盈䖌的国三学生。 其中，高空间能力的男生、女生各6人，低空间能力的男生、女生各6人。
二、研究工具
（
本研究之阅读教材共有 16 页，各页欲䦔述之概念如表（三所示。 其中，5-10页为月相盈勮成因之解释。 学生学习正确解释之前，为再次确定学生对盈献之原有想法 ，因此将第4页设计为问句“为什么月亮会有盈虚的现象呢？ “以引出学生原有之心智模式，之后之第 5 页则呈现直接反驳迷思概念的句子，而后开始提供正确之解释。 详细之教材内容请参见陈英娴之硕士论文（民83）。
表
| 页数 | 内 容 |
|||
| 1 | 说明月亮明亮的原因 | |||
| 2 | 说明何谓月相盈亏 | |||
| 3 | 说明月相盈亏的规律性 | |||
| 4 | ＊ | 提出何以会造成月相盈譃之疑问 | ||
| 5 | 提出直接反驳迷思概念的句子，并呈现日、地、月三者之公转模式及月球受光情形 |
|||
| 6 | 说明朔 | 月的成因 | ||
| 7 | 說明滿 | 的成因 | ||
| 8 | 說明弦 | 的成因 | ||
| 9 | 说明榼檬月的成因 | |||
| 10 | 统整不同位置所出现的不同月相 | |||
| 11 | 提出何以 | 以月相盈雐不是因爲 | 「地球影子渡住月球，所浩成入 | |
| 12 | 提出月 | 相盈亏并不是 | 「地球影子渡住月 | |
| 13 | 说明月 | 食的成因 | ||
| 14 | 说明月 | 食的成因 | ||
| 15 | 说明 | 食的成因 | ||
| 16 | 统整 | 、月 | ||
（一）插问问题
本硏究之实验处理过程中，学生除了阅读教材以外，硏究者尚插问 9 个问题，藉以了解学生当时之理解状况。 大体而言，插问问题之内容与学生先前阅读之课文内容一致; 插问问题之内容及出现位置如表
当学生读完第 5 页，插问问题（1）与（2），以了解学生是否注意到白道面与黄道面之倾斜及其解读三度空间之平面图的情形。 当学生读完第 8 页之后，插问第（3）个问题，借以了解学生此时能否正确解释弦月的成因。 当第 9 页阅读完后，插问第（4）个问题，以了解学生是否能正确预测及解释 B 点之月相。 14 页阅读完后，插问问题（5）、（6），藉以了解学生此际是否了解满月的成因，同时能否区分月相盈亏之月亮形状变化与月食时之月亮形状变化相异之处。 15 页阅读完毕之后，则插问问题（7）与（8），以了解学生此时对朔月成因之解释，及月球遮住太阳将导致太阳形状如何变化。 16 页阅读完毕之后，提出最后一个问题，藉以从中得知学生此时利用何种模式来解释月相盈亏。
表（二）插问问题出现位置及问题内容
| 问题编号及出现位置 | 问题 |
| 1－5面 | |
| 问题（1） | 日、地、月三者之间会怎样运转？ |
| 问题（2） | 利用保丽龙球䎱出图（五）、图（当当中 A、C、E 三点之位置 |
| 6-8页 | |
| 问题（3） | 除了 C 点之外，还有哪个位置可以看到半图形的月亮？ 为什么？ |
| 第9页 | |
| 问题（4） | 当月球运行到 B 点的时候，我们可以看到什么形状的月亮为什么？ |
| 问题（5） | 利用保丽龙球摆出满月时日、地、月三者的相对位置 |
| 第15页 | |
| 问题（7） | 画出日食时太阳形状的变化 |
| 问题（8） | 利用保利龙球摆出朔月时日、地、月三者的相对位置 |
| 第16页 | |
| 问题（9） | 帮助月食与月相盈亏的成因 |
（三）「月相盈剧及日、月食」之晤谈问题
为确定学生学习后之心智模式，故设计此晤谈问题。 晤谈之概念主要包括月相盈雐成因、不同月相时，月球受阳光之照射量、日地月三者间之相互运转情形、日食成因、月食成因、月相盈亏及月食时之月形变化等。
（四）月相盈㯫模型
研究者利用9颗保丽龙球及一颗篮球制作一与阅读教材第5页之图妇相当之月球公转及受光情形的模型，以作为「模型组」学生阅读学习时之参考。 模型当中，以篮球代表太阳，八个半球涂黑、半球涂黄之保丽龙球代表运行至不同位置的月亮，其中涂黄的半球代表月球之受光面，涂黑的半球代表月球之背光面。 此外，以一未着色且较“月球”略大之保丽龙球代表地球。
为确定学生学习后之心智模式，故设计此晤谈问题。 晤谈之概念主要包括月相盈雐成因、不同月相时，月球受阳光之照射量、日地月三者间之相互运转情形、日食成因、月食成因、月相盈亏及月食时之月形变化等。
（四）月相盈㯫模型
研究者利用9颗保丽龙球及一颗篮球制作一与阅读教材第5页之图妇相当之月球公转及受光情形的模型，以作为「模型组」学生阅读学习时之参考。 模型当中，以篮球代表太阳，八个半球涂黑、半球涂黄之保丽龙球代表运行至不同位置的月亮，其中涂黄的半球代表月球之受光面，涂黑的半球代表月球之背光面。 此外，以一未着色且较“月球”略大之保丽龙球代表地球。
三、实施程序
硏究者首先就某初中三年级八个班，实施空间能力及月相盈虚及日月食纸笔测验。 凡空间能力测验答对题数高于常模之前百分之三十五者，定义为高空间能力的学生，低于常模之后百分之三十五者，定义为低空间能力的学生。 自高、低空间能力的学生中，挑出其「月相盈豦及日月食」纸笔测验中以「地球影子遮住月球」解释月相盈䂂的学生; 并自这些以地球影子遮住月球解释月相盈勮的学生中，根据性别，依分层随机抽出高、低空间能力之男、女生各6名，进行晤谈，确定其以地球影子遮住月球解释月相盈䖒。 若晤谈结果显示学生以其他想法解释月相，则舍弃该生，并继续随机抽样以进行晤谈，直至取得以地球影子遮住月球解释月相之高、低空间能力的男生、女生各6名，共计24名学生为止（研究中共晤谈33名学生，其中9名并非眞正以「地球影子遮住门球，解释月相盈肤，因此予以舍弃）。
（二）研究对象之分组
将24位以《地球影子遮住月球》解释月相盈觑的学生，依分层随机抽样的原则，分配于三组：「模型组」、「自我解释组」及「控制组」。 因此，各组当中皆有高空间能力男生2名、高空间能力女生2名、低空间能力男生2名以及低空间能力女生2名，每组共计8名学生，如表（100）所示。
表（104）研究对象之分组
| 模型组 | 自我解释组 | 控制组 | ||||
| 男生 | 女生 | 男生 | 女生 | 男生 | 女生 | |
| 高空间能力 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| 低空间能力 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
（三）「月相盈虚及日月食」教材之自我阅读学习
根据以上的组别，要求「模型组」、「自我解释组」及「控制组」学生以不同的模式进行个别的阅读学习。 各组之阅读模式如下：
根据以上的组别，要求「模型组」、「自我解释组」及「控制组」学生以不同的模式进行个别的阅读学习。 各组之阅读模式如下：
1.「模型组」学生在阅读过程中，必须做自我解释，此外，硏究者并提供月相盈勮模型以作为「模型组」学生学习时之参考。
2.「自我解释组」学生在阅读过程中，必须同时对教材做自我解释。
3.「控制组」学生将教材朗诵两次，使其阅谯时间接近其他两组。
正式阅读之前，请学生先朗读阅读注意事项，并进行阅读示范及练习各两次，合计四次。 对「控制组」学生而言，第一次示范强调朗诵出声及画重点; 对「模型组」及「自我解释组」学生而言，则强调阅读过程当中如何做自我解释及画重点。 示范后由学生进行与示范一形式相近的练习一。 由于本硏究之阅读教材中含有许多图形，因此，练习一完成后，由研究者进行附有图形之示范二。 此次示范之重点除示范一中所强调者之外，同时强调图文配合着阅读。 示范完毕后，由学生进行与示范二形式相近之练习二。 示范及练习完成之后，方进行正式阅读。 阅读时间不予限
制，直至学生完全读完毕为止。 平均而言，「模型组」学生之阅读时间为31分9秒、「自我解释组」为39分30秒、「控制组」为27分45秒。
此外，为了解学生对课文之即时理解情形，研究者适时提出插问问题。 有关插问的设计，主要参考 Chi et al.（1994）及邱美虹（民 83 ）之研究。。 插问问题出现的位置及内容请参见研究工具。 由于「控制组」学生须将教材阅读两次，因此，为避免「控制组」学生因插问问题之内容而左右其第二次阅读时之注意力，进而导致「控制组」及「实验组」之误差，于是「控制组」学生于第二次阅读时方提出插问问题。
（四）晤谈
阅读后一周进行个别晤谈，以了解学生学习后之心智模式。 晤谈时间约为30至60分钟。
四、数据分析
（
晤谈资料之分析过程大致如下：
1.将24位学生之晤谈过程逐字转录为文字资料。
2.根据学生对月相盈亏成因之解释绘出其心智模式。
3.根据学生是否具有「位置角度」之想法分类其心智模式; 此外，对具有「位置角度」想法的学生，根据其「地球影子遮住月球」想法及「位置角度」想法的完整性分类其心智模式。
（二）学习历程分析
学生学习过程中，除教材之阅读外，硏究者尚在课文当中插问9个问题，藉以了解学生当时的理解状况。 由于「模型组」及「自我解释组」学生在阅读过程中必须做自我解释，因此，硏究者可透过自我解释了解其学习历程; 但对于几乎不作自
晤谈资料之分析过程大致如下：
1.将24位学生之晤谈过程逐字转录为文字资料。
2.根据学生对月相盈亏成因之解释绘出其心智模式。
3.根据学生是否具有「位置角度」之想法分类其心智模式; 此外，对具有「位置角度」想法的学生，根据其「地球影子遮住月球」想法及「位置角度」想法的完整性分类其心智模式。
（二）学习历程分析
学生学习过程中，除教材之阅读外，硏究者尚在课文当中插问9个问题，藉以了解学生当时的理解状况。 由于「模型组」及「自我解释组」学生在阅读过程中必须做自我解释，因此，硏究者可透过自我解释了解其学习历程; 但对于几乎不作自
我解释之「模型组」与「自我解释组」学生，硏究者则借由插问问题之辅助，分析其学习历程。 由于「控制组」学生之阅读过程中未作自我解释，研究者无从得之其学习历程，因此，本研究仅针对「模型组」与「自我解释组」学生之学习历程加以分析。 学生学习历程之分析大致包括以下几个步骤：
1.将 24 位学生之插问问题及「模型组」、「自我解释组」学生之阅读历程逐字转录为文字资料。
2.根据学生阅读历程中回溯课文内容、预测课文内容、产生或回溯先前所产生之不同于课文内容之推论的情形（如图一所示），绘出每位学生的阅谯历程图。 此部份之分析方法主要参考邱美虹（民83）。
阳（ ）阍谱歴程晶
图
3.分类模型组与自我解释组学生之阅读历程图。
4.比较不同之阅读历程对学生学习成效之影响。
5.比较「模型组」与「自我解释组」学生之阅谯历程与心智模式之相关性。
6.自学生阅读历程当中，找出概念改变之关键点。
肆、结果与讨论
本研究之结果分两部份加以讨论，第一部份为学习后心智模式; 第二部分为学习历程。
一、学习后心智模式
（
学习后的心智模式可分为四大类：月食模式、混合模式、位置角度模式及正确模式; 其中，混合模式尚可细分为三类：月食模式为主之混合模式、零碎之混合模式以及「位置角度为主」之混合模式。 并以 M 代表模型组， S 代表自我解释组 ， C 代表控制组， H 代表高空间能力者， L 为低空间能力者，阿拉伯数字为流水号。 三位评分者（除作者外，还有一位地球科学所科教组学生）之间的信度为 . 89 。 以下将分别讨论之。
学习后的心智模式可分为四大类：月食模式、混合模式、位置角度模式及正确模式; 其中，混合模式尚可细分为三类：月食模式为主之混合模式、零碎之混合模式以及「位置角度为主」之混合模式。 并以 M 代表模型组， S 代表自我解释组 ， C 代表控制组， H 代表高空间能力者， L 为低空间能力者，阿拉伯数字为流水号。 三位评分者（除作者外，还有一位地球科学所科教组学生）之间的信度为 . 89 。 以下将分别讨论之。
1．月食模式
这一类型的学生完全利用「月食」的成因解释月相盈䖌，他们认为月相变化乃因照射至月球的阳光被地球挡住所造成的; 当月球被地球的影子遮住得越多，所呈现的月相就越小; 当地球的影子完全挡住月球，我们就看不见月亮; 当地球完全没有挡住照射至月球的阳光时，我们则可以看到满月，其模式如图（-）所示：
这一类型的学生完全利用「月食」的成因解释月相盈䖌，他们认为月相变化乃因照射至月球的阳光被地球挡住所造成的; 当月球被地球的影子遮住得越多，所呈现的月相就越小; 当地球的影子完全挡住月球，我们就看不见月亮; 当地球完全没有挡住照射至月球的阳光时，我们则可以看到满月，其模式如图（-）所示：
图（二）月食模式
阅读学习后，「自我解释组」有 2 位学生（SL3，SL4）、「控制组」有 1 位学生 （CL1）利用「月食模式」解释月相盈亏。 此外，「模型组」当中亦有 1 位编号 ML3 的学生利用「地球影子遮住月球」解释月相盈雐，虽然编号 ML3 强烈保有地球影子遮住月球的想法，但似乎已从阅读当中产生学习，同化月球绕地球公转一圈，造成一次月相循环的概念，因而形成图
圆（臼）编号 ML3 之心智模式
虽然 ML3 已隐约发现，月球绕地球公转一圈当中，并非每个位置都会被地球影子遮到，但碍于无法提出更合理的解释方式，于是仍坚持以地球影子遮住月球来解释月相盈亏。 由此可见，模型予以学生深刻的印象。
2．混合模式
这类学生同时存在「位置角度」及「影子遮住」的想法，因此，大都存在一种月相以两种方式解释的情形。 在混合模式中，学生解释之好坏仍差异很大，于是研究者根据学生原有之「月食模式」的完整性及利用「位置角度」解释之程度 ，将此模式细分为三类：混合模式-1：「月食模式」为主之混合模式、混合模式-II：零碎之混合模式、混合模式-III：「位置角度为主」之混合模式。 以下将分别说明。
（1）混合模式－I：「月食模式」爲主之混合模式
这一类学生具有完整的「月食模式」，此外，开始以「位置角度」解释月相。 受试学生中，「自我解释组」有 1 人（SL1）、「控制组」有 2 人属于此模式
（CH3，CL3），「模型组」无此类型的学生。
以「控制组」编号 CH 3 的学生为例，其心智模式如图四所示。 CH 3 完整地利用月食成因及位置角度的变化，共同解释月相的循环。
这类学生同时存在「位置角度」及「影子遮住」的想法，因此，大都存在一种月相以两种方式解释的情形。 在混合模式中，学生解释之好坏仍差异很大，于是研究者根据学生原有之「月食模式」的完整性及利用「位置角度」解释之程度 ，将此模式细分为三类：混合模式-1：「月食模式」为主之混合模式、混合模式-II：零碎之混合模式、混合模式-III：「位置角度为主」之混合模式。 以下将分别说明。
（1）混合模式－I：「月食模式」爲主之混合模式
这一类学生具有完整的「月食模式」，此外，开始以「位置角度」解释月相。 受试学生中，「自我解释组」有 1 人（SL1）、「控制组」有 2 人属于此模式
（CH3，CL3），「模型组」无此类型的学生。
以「控制组」编号 CH 3 的学生为例，其心智模式如图四所示。 CH 3 完整地利用月食成因及位置角度的变化，共同解释月相的循环。
圆（四）编号 CH 3 之心智模式
（2）混合模式－II：零碎之混合模式
这一类型介于「混合模式—I」与「混合模式—III」之间，学生不再保有完整的「月食模式」，也尚未形成近于完整之「位置角度」的想法。 这些学生利用地球影子遮住月球解释二至三种月相，其余二至三种月相则以「位置角度」来解释。 受试学生当中，「模型组」、「自我解释组」及「控制组」各有 1 位学生属于此模式（ML2，SL2，CL2），且三位皆为低空间能力的学生。
这一类型介于「混合模式—I」与「混合模式—III」之间，学生不再保有完整的「月食模式」，也尚未形成近于完整之「位置角度」的想法。 这些学生利用地球影子遮住月球解释二至三种月相，其余二至三种月相则以「位置角度」来解释。 受试学生当中，「模型组」、「自我解释组」及「控制组」各有 1 位学生属于此模式（ML2，SL2，CL2），且三位皆为低空间能力的学生。
以编号 CL2 的学生为例，其心智模式如图（五）所示。 CL2 依旧以地球影子遮住月球解释眉月、弦月及柠檬月，开始以「位置角度」解释满月及朔月。
（3）混合模式－III：「位置角度」爲主之混合模式
这一类型的学生主要以「位置角度」解释月相盈雐，此外，能以倾斜之月球公转轨道解释月相循环; 且其月相的循环是完整而有规律的。 这一类型的学生虽然仍持有「地球影子遮住月球」的想法，但其「月食模式」已相当不完整 ，学生仅用其解释一种至两种月相。 受试学生中，「模型组」有 1 人（ML1）、「自我解释组」有 1 人（SH4）、「控制组」有 2 人（CH2，CL4）属于此模式。 以模型组编号 ML1 的学生为例，其心智模式如图（进所示。 ML1 具有近乎正
确之想法，唯位于地球后方的柠檬月仍以「地球影子遮住月球」来解释。
图（犬）编号 ML1 之心智模式
3．位置角度模式
这一类型的学生完全以「位置角度」的变化解释月相盈亏，舍弃「地球影子遮住月球」造成月相盈亏的想法，但尚且无法正确掌握日、地、月三者之相对位置与所呈现之月相的关系。 整体而言，持「位置角度」模式的学生必须具有月球公转轨道倾斜的概念，否则将无法跳脱地球正后方被影子遮住的想法，进而正确地解释朔月成因。 受试者中，模型组有 1 人（MH4）、控制组有 1 人（CH4）属于此类型; 2 位皆为高空间能力的学生。 「自我解释组」无此模式的学生。
3．位置角度模式
这一类型的学生完全以「位置角度」的变化解释月相盈亏，舍弃「地球影子遮住月球」造成月相盈亏的想法，但尚且无法正确掌握日、地、月三者之相对位置与所呈现之月相的关系。 整体而言，持「位置角度」模式的学生必须具有月球公转轨道倾斜的概念，否则将无法跳脱地球正后方被影子遮住的想法，进而正确地解释朔月成因。 受试者中，模型组有 1 人（MH4）、控制组有 1 人（CH4）属于此类型; 2 位皆为高空间能力的学生。 「自我解释组」无此模式的学生。
以编号 CH 4 的学生为例，其心智模式如图（せ）所示。 CH 4 能以「位置角度」的变化正确地解释满月、柠檬月及朔月的成因，但解释弦月及眉月时，日、地、月三者的相对位置是错误的。 由于 CH 4 认为晚上才可以看到月亮，白天是无法看见月亮的，因此，我们看得到月亮时，月亮所在位置必定偏入地球黑夜的一方。
闆（せ）编号 CH4 之心智模式
4．正確模式
这类学生能够利用「位置角度」的变化正确地解释月相盈亏，他们认为当月球绕地球运转时，日、地、月的相对位置改变，月球受光面面对地球的多寡随之变化，因此，我们可以看到不同形状的月亮。 受试学生当中，模型组有4人
（MH1，MH2，MH3，ML4）、「自我解释组」有 3 人（SH1，SH2，SH3）、「控制组」有 1 人（CH1）属于此模式。 其心智模式如图（N）所示：
4．正確模式
这类学生能够利用「位置角度」的变化正确地解释月相盈亏，他们认为当月球绕地球运转时，日、地、月的相对位置改变，月球受光面面对地球的多寡随之变化，因此，我们可以看到不同形状的月亮。 受试学生当中，模型组有4人
（MH1，MH2，MH3，ML4）、「自我解释组」有 3 人（SH1，SH2，SH3）、「控制组」有 1 人（CH1）属于此模式。 其心智模式如图（N）所示：
圖（N）正確模式
这8位拥有正确模式的学生中，除了1位为低空间能力「模型组」的学生之外，其余皆为高空间能力的学生。 由此显示空间能力高、低影响学生学习「月相盈亏」。 兹将各类型之特徴整理如表（五）。
这8位拥有正确模式的学生中，除了1位为低空间能力「模型组」的学生之外，其余皆为高空间能力的学生。 由此显示空间能力高、低影响学生学习「月相盈亏」。 兹将各类型之特徴整理如表（五）。
表月相成因之心智模式类型及特征
1．月食模式
2．混合模式
2.1 以月食模式爲主的
2.2 零碎的
2.3 以位置角度爲主的
2.1 以月食模式爲主的
2.2 零碎的
2.3 以位置角度爲主的
3．位置角度模式
4．正確模式
4．正確模式
以月食成因解释月相盈䁘，认为月亮形状会变化是因为照射至月球的太阳光被地球挡住月球的影子遮住得越多，所呈现的月亮形状就越小; 地球的影子完全挡住月球的时侯，我们就看不见月亮
； 当地球完全没有挡住照射至月球的阳光时，我们则可以看到满月。
仍以月食成因完整地解释各种月相，但开始出现位置角度不同可见不同月相的想法。
不全以月食成因解释各种月相，且尚未发展出完整之月相循环的想法。
主要以位置角度的不同解释月相变化，但仍有影子遮住造成盈虐的想法。 此外，认为月球绕地球一圈造成一完整之月相循环。
完全以位置角度的不同来解释月相盈歔，但月球所在位置与所对应之月相并非完全正确的。
能以位置角度的变化正确解释各种月相的成因。
（ ）心智模式的分布与比较
整体而言，各组学生学习后之心智模式分布情形如图（九）所示。 从图（九）中可看出，「模型组」正确模式的学生多于「自我解释组」; 「自我解释组」正确模式的学生多于「控制组」。 换言之，「模型组」的学习成效最佳，其次为「自我解释组」，再者方为「控制组」。
图（九）学习后各组心智模式人数之分布图
若仅就高空间能力的学生来看，各组心智模式之分布情形如图（十）所示。 其中，模型组正确模式的人数与「自我解释组」相同; 「自我解释组」正确模式的学生多于「控制组」。 换言之，模型组与「自我解释组」的学习成效相近，二者皆优于「控制组」。
| 1：月金居式 |
| 2－1：以月金脜式局主之根合得式 |
| 2-2：需踫之渴合唓式 |
 |
| 3：位固青度促式 |
| 4：正踇楼式 |
根型组 自我解䨍组 控制组 |
|
图（t）高空间能力学生学习后之心智模式人数分布图
就低空间能力的学生来看，各组心智模式之分布情形如图（土）所示。 其中，「模型组」有 1 人改变僞「正确模式」， 2 人分别改变为「混合模式」II 及 III， 1 人仍停留在「月食模式」; 「控制组」3 位学生之心智模式分别改变成「混合模式」I、 II 、III， 1 位停留在「月食模式」; 而「自我解释组」仅 1 位学生之心智模式改变成「混合模式」II，另外 3 位学生仍保有完整的「月食模式」。 由此可见，模型
组的学习成效优于「控制组」学生; 「控制组」又优于「自我解释组」。
根据 Posner 等人的观点，欲使学生发生概念改变，必须使其对自己所持之错误概念感到不满，同时提供易理解且合理的解释，如此才能引起同化或调适学习。 换言之，如果这些知识对学生而言是抽象且不易理解的，学习将发生困难，若此刻同时激发学生的错误想法，可能更为加深学生的误解。 根据 Chi（1992）的研究指出，虽然不正确的自我解释或错误的心智模式亦会产生矛盾和冲突，但有时这些矛盾或冲突（如异例）未必能引导学生寻得解答或获得学习（引自 Chi 等人，1994）。 本硏究「自我解释组」低空间能力的学生可能面临相同的情形。 由于空间能力的限制，低空间能力之「自我解释组」及「控制组」学生在阅读过程中，面对三度空间之平面图时，可能遭遇学习障碍。 对这些学生而言，所呈现之科学知识是不易理解的 ，此时，硏究者要求「自我解释组」学生一边阅读一边解释，相当于主动激发学生错误的想法，但碍于新知识难以理解，因此学生可能倾向于利用被激起之知识来解释所面临的问题。 而对「控制组」学生来讲，研究者并未主动激发其错误想法，因此其较可能同化新的知识。
此外，由图（ ）、图（
正确模式; 「控制组」当中，高空间能力者有 1 人改变为正确模式，低空间能力者无人改变为正确模式。 不论就哪一个组别来看，高空间能力学生的学习成效皆优于低空间能力的学生，由此可见，空间能力为影响学生学习「月相盈虎」的一项重要能力。
整体而言，空间能力是影响此单元学习成效的要素之一，对高空间能力的学生来说，即使缺乏模型的辅助，学生同样可以获得有效学习; 对低空间能力的学生来说，藉由模型辅助以克服其空间能力之限制，对这些学生的学习是相当重要的。 此外，阅读过程中，鼓励高空间能力的学生做自我解释，可能有助于其形成完整的知识架构; 而低空间能力学生由于空间能力的限制，鼓谥其做自我解释，可能更为加深其错误的想法。
二、学习历程
本研究之「模型组」及「自我解释组」学生透过自我解释传达其学习过程，因此硏究者主要根据其阅读历程分析其学习历程。 根据所绘之阅读历程图，此二组学生之阅读历程大致可分为三类：（
大体而言，此一阅读历程的学生在教材中盈献成因之说明出现以前，皆保有「地球影子遮住月球」造成盈雐的想法，但是当第 5 页之正确解释出现之后，开始接受此一新的模式，并且不再以影子遮住的想法解释月相盈肤。 受试学生中，「模型组」有 4 人（MH1，MH3，MH4，ML4）、「自我解释组」有 3 人（SH1，SH2，SH3）属于此阅读历程。 以下将各举「自我解释组」及「模型组」学生 1 人加以说明。
就「自我解释组」来看，阅读教材第 5 页出现之前，学生皆以「地球影子遮住
月球解释月相盈雐亏，当阅读教材第 5 页出现之后（附录一），开始以「位置角度」的想法解释月相盈雐，并在 6-9 页各月相成因之说明出现以前，即正确预测各月相生成之位置。 以编号 SH1 的学生为例，其学习过程中概念的回溯及预测情形大致如图（十二）所示。
位园角度不同
造成月相变化
地球影子遮住月
球造成月相变化
球造成月相变化
图出 SH1 之阏议历程圆
就「模型组」来看，学生阅读教材第 5 页之前，即出现以「位置角度」解释盈虡的情形。 第 5 页为教材当中首次出现月球公转模式之处，因此，「模型组」学生提早以「位置角度」解释盈雐现象可能源于模型的影响，从实际阅读过程中学生参考模型的情形，亦可看出学生利用模型学习（参见陈英娴之硕士论文，民 83）。 以编号 ML4 之学生为例，其阅读历程当中，概念的回溯及预测情形大致如图（壬）所示。
534 师大学报 第四十期
（）同时正确及错误预测与问溯
基本上，这些学生在教材第 5 页之正确解释出现后，仍以「地球影子遮住月球」的想法解释月相盈㯫。 在「模型组」与「自我解释组」的 16 位学生中，「模型组」有 3 人（ML1，ML2，ML3）、「自我解释组」有 4 人（SH4，SL1，SL2，SL3）属于此学习历程。 若根据 6-9 页的阅读情形，可将此学习历程再分为两类，第一类学生 6-9 页的理解情形较差，第二类学生 6-9 页的理解情形较佳。 受试学生中，「自我解释组」有 4 人属于第一类，「模型组」有 1 人属于第一类、2 人属于第二类。 以下将各举一例说明此二类学习历程。
基本上，这些学生在教材第 5 页之正确解释出现后，仍以「地球影子遮住月球」的想法解释月相盈㯫。 在「模型组」与「自我解释组」的 16 位学生中，「模型组」有 3 人（ML1，ML2，ML3）、「自我解释组」有 4 人（SH4，SL1，SL2，SL3）属于此学习历程。 若根据 6-9 页的阅读情形，可将此学习历程再分为两类，第一类学生 6-9 页的理解情形较差，第二类学生 6-9 页的理解情形较佳。 受试学生中，「自我解释组」有 4 人属于第一类，「模型组」有 1 人属于第一类、2 人属于第二类。 以下将各举一例说明此二类学习历程。
第二类 6-9 页理解情形较佳的学生，在教材 6-9 页之阅读中，能够根据模型正确地解释各点之月相，且具备月球公转轨道面倾斜的想法。 但在阅读教材 11、 12 页时 ，由于学生未完全理解课文的含意，因此误将地球影子遮住的想法与盈勮成因联结 ，再度出现地球影子遮住月球造成盈鸬现象之错误推论。 以「模型组」编号 ML2 的学生为例，其阅读历程如图（十四）所示。 从其阅读历程图可明显看出，在教材 6-9 页之阅读中，ML2 皆能正确预测并解释各点之月相，且具有完整之「位置角度」的想法。
第一类学生 6-9 页的理解情形较差，在教材 6-9 页之阅读中，至多仅能主动预测或解释一种月相，其间反复出现影子遮住及位置角度的想法。 以「自我解释组」编号 SH4 的学生为例，其阅读历程如图（苗所示。 在阅读教材第 5 页出现之前，SH4 仍以影子遮住的想法来解释盈剧，但以下 6-9 真的课文当中，大体无法根据图（五）、图（代）正确地预测各月相产生的位置。
位翼争度不同
编裭：YL2（模型组）
造成月相强䉼
编裭：YL2（模型组）
造成月相强䉼
编号 SH4（自我解释组）
地球影子掘住月
示造成月相盈行
示造成月相盈行
图（苗）SH4 之阅读历程图
由以上两类学生的比较可知，「模型组」学生有模型之辅助，因此大体能根据模型正确预测并解释各月相，使得「模型组」学生较「自我解释组」学生更易了解盈献成因。 由此可见，具体模型确实有助于学生之学习。
这一类阅读历程的学生，几乎不对教材加以解释，因此研究者主要根据插问问题推测其阅读理解情形。 受试学生中，「模型组」及「自我解释组」各有 1 位学生（MH2，SL4）属于此学习历程，此 2 人分别属于「正确模式」及「月食模式」。 以「自我解释组」编号 SL4 之学生为例，在教材第 5 页出现之前，以影子遮住的想法解释月相盈亏，第 6 页出现时，其预测 E 点发生看不见月亮的情形，显示此时仍具有影子遮住的想法，在以下的课文当中，皆未对盈雐的成因加以解释。 从插问问题来看，其仍以影子遮住的想法来回答问题（五）、（8）当中之朔、望成因，以问题（8）为例，其解释如下：
问题（8）：
\section*{
}
T：那你觉得朔的时候呢？ 朔就是我们看不到月亮那一天嘛！
SL4：对啊！
T：就是每个月的初一
SL4 ：嗯.. 它不是.... 这样子（摆出）（日、地、月三者成一直线）
T：在这边（日、地、月三者成一直线）？
SL4：嗯
T：为什么？
SL4：成一直线，然后就被月球的影子挡到
最后问题（9）中询问盈勮是如何造成的，SL4 亦持续以影子遮住的想法来解释。 由此显示，SL4 阅读至第 4 页时，开始激起其原有想法，而后持续使用此想法，完全无视新概念的存在。 由此可见，其错误概念确实为根深蒂固的。
整体而言，各组学生阅读历程的分布情形如图如所示，其中，模型组有6位学生能理解课文6-9页关于月相成因的解释，其中3位为高空间能力的学生，3位为低空间能力的学生。 「自我解释组」则仅有 3 位学生能理解 6-9 页的解释，且 3 位皆为高空间能力的学生。 由此可见，空间能力高低影响学习之成效，此外，低空间能力的学生可借由模型的辅助，获得较有效的学习。
透过阅读历程与心智模式类型之比较发现，阅读历程影响学习后之心智模式。 阅读历程类型与心智模式的分布如图（
园例
模型组
自我解释组
H 高空间能力
L 低空间能力
模型组
自我解释组
H 高空间能力
L 低空间能力
图（*）各组阅读历程分布图
心智模式顽型
图（も）阅读历程与心智模式分布图
「模型组」与「自我解释组」的16位学生阅读第5页之图（五））、图（文之后，位学生主动以「位置角度」解释盈亏现象， 1 位学生未多做解释但在阅读教材第页出现之后，接受「位置角度」的想法。 由此可见，能否读懂图（五）、图（分，实为其学习的关键
538 师大学报 第四十期
之一。 图（五）、图（岁欲传达之主要概念有二：月球之公转轨道面与黄道面倾斜、月球面对太阳的半球是亮的。
欲解答学生是否看懂图（五）、图（刈所代表的意义，于是设计问题（1）、（2），于第5页阅读完毕之后插问学生，以了解学生对俯视图与侧面图的想法。 虽然上述7位学生在问题（1）中，皆未主动说明月球公转轨道面与黄道面是倾斜的，但这些学生都能正确回答问题（2），显示这些学生皆能了解图（岁三度空间之平面图的意义。 尽管如此，但在阅读以下课文与思考盈虎成因之问题时，学生脑海中所运作之日、地、月公转模型未必是一个三度空间倾斜的模式，因此必须再从学生对阅读教材所做之解释进一步确定。
在阅读教材第 6 页的阅读当中，这 7 位学生皆能正确预测朔月发生于 A 点，而非位于地球正后方被地球影子遮住之“E”点。 此外，阅读第 7 页之教材时，这些学生亦能正确预测满月发生于 E 点，由此题示，这些学生可能未把 E 点视为地球正后方的位置，换言之，这些学生可能能够整合图（五））、图（岁而产生一个月球公转轨道面倾斜之心智模式。
以上这些现象皆显示，学生自图好或模型当中获得月球公转轨道倾斜的想法。 对于这些以「地球影子遮住月球」来解释盈剧现象的学生而言，若无法摆脱黄道与白道平行的想法，则其必定遭遇地球后方被影子遮住的情况。 因此，月球公转轨道面倾斜的想法实为其开始改变模式的关键之一。
伍、结论与建议
一、结论
1.学生学习后的心智模式可分为四大类：月食模式、混合模式、位置角度模式及正确模式，其中混合模式尚可分为「月食模式为主为主为主」之混合模式、零碎之混合模式、
「位置角度为主」之混合模式。 与学习前比较起来，大多数学生心智模式都发生改变，显示大多数学生都自教材当中获得学习。
2.就高空间能力的学生来看，透过各组的比较发现，「自我解释组」学生学习成效优于「控制组」学生，由此可见，阅读时鼓励高空间能力的学生做自我解释，可能有助于学生获得较为完整之知识架构。 此外，「模型组」及「自我解释组」学生之学习成效相近，由此可见，具体模型对高空间能力学生学习成效之影响不大，即使缺乏模型的辅助，高空间能力且做自我解释的学生仍然可以获得很好的学习。 就低空间能力的学生来看，透过各组的比较发现，「控制组」学生之学习成效优于「自我解释组」学生。 由此可见，由于低空间能力学生本身空间能力之限制，鼓励其做自我解释可能反而加深其原有之错误概念。 此结果与 Alvermann \&H Hague （1989）之研究一致，激发低成就者原有的想法，且不警戒其错误，可能只会妨碍其对正确教材的理解。 此外，模型组之学习成效优于「自我解释组」。 由此可见，具体模型可能有利于低空间能力学生的学习。
3.透过各组当中高、低空间能力学生的比较可知，高空间能力学生之学习成效皆优于低空间能力的学生，由此可知，空间能力是影响学生阅读学习此单元的要素之一。
4.阅读历程为正确预测及回溯的学生，学习后皆改变为正确模式。 这些学生大体从教材第5页月球绕地球公转轨道之俯视图及侧面图出现后，开始以正确模式解释盈雐现象，由此可见，此处为学生发生概念改变的关键点之一。 空间能力高的学生较易形成正确之月球公转模式的心像，而低空间能力的学生至少可借由模型的辅助形成正确的心像。 由此可见，模型对低空间能力学生之重要性。
整体而言，不论透过学生心智模式之比较或阅读历程的分析，皆显示空间能力及模型对学生学习的重要性，此外，对高空间能力者，自我解释可能有利于其形成完整之知识架构; 对低空间能力者，自我解释适足以加深其原有的错误想法。
(d) 動議議案的建議
根据本研究之研究结果，研究者提出以下之建议：
（
（）空间能力高低影响学习，而模型利于学生学习。 因此，教师在教学过程中，可透过模型以补学生空间能力之不足，帮助学生获得有效的学习。
（二）对高空间能力的学生，可鼓励其阅读时使用自我解释策略，以使其知识结构更瑧完整。
（四）在本硏究中第五页的教材内容包含两部分：（1）反驳式叙述（2）日地月公转轨道示意图。 末来若拟探讨反驳式叙述对学习的影响，则应将第（1）部分另编一页，以便探讨学生对反驳式叙述的自我解释内容。
（五）在「月相盈雐」教材中，若仅以俯视图呈现月球之公转轨道面，可能会使学生形成轨道面平行之心像，造成错误之解释模式，因此，教材设计时，宜并列俯视图及侧面图，降低学生误解的机会，以使学生形成正确的心智模式。
（
（）空间能力高低影响学习，而模型利于学生学习。 因此，教师在教学过程中，可透过模型以补学生空间能力之不足，帮助学生获得有效的学习。
（二）对高空间能力的学生，可鼓励其阅读时使用自我解释策略，以使其知识结构更瑧完整。
（四）在本硏究中第五页的教材内容包含两部分：（1）反驳式叙述（2）日地月公转轨道示意图。 末来若拟探讨反驳式叙述对学习的影响，则应将第（1）部分另编一页，以便探讨学生对反驳式叙述的自我解释内容。
（五）在「月相盈雐」教材中，若仅以俯视图呈现月球之公转轨道面，可能会使学生形成轨道面平行之心像，造成错误之解释模式，因此，教材设计时，宜并列俯视图及侧面图，降低学生误解的机会，以使学生形成正确的心智模式。
致谢
本研究在研究工具的设计过程中承蒙国立台湾师范大学地球科学系所毛松霖教授指导斧正，特此致谢。
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附录（一）
5.月相盈亏并不是地球的影子遮住月球所造成的，而是由于地球绕太阳运行，月球又绕地球运行，以致月球、太阳和地球的相对位置改变，所以从地球上看来，月球的表面有盈亏的现象。
如图（五）、图（岁所示，月球在轨道上的位置决定了月相盈亏。
圆（国）
圆（崔）
图（五）、图（六代表同一个情况，图（五）是由上往下看所见到的情形，而图（分则是侧面看所见到的情形。
图（五）、图（六代表同一个情况，图（五）是由上往下看所见到的情形，而图（分则是侧面看所见到的情形。
月相概念的变化
摘要
在本研究中，我们调查了初中生对月相知识的认知过程，并揭示了月相学习观念转变的临界点。
在本研究中，首先将 24 名九年级学生按性别和空间能力进行分层，然后将他们随机平均分配到三个小组。 第一组称为自我解释组，要求学生在阅读时对文本进行解释。第三组为对照组，不要求学生做任何具体的事情。研究设计分为三个阶段：预测试、治疗和后测。
结果表明，学生的空间能力是一个主要因素。总体而言，高空间能力的学生在各组中都优于低空间能力的学生。 对于高空间能力的学生，模型组和自我解释组的学生没有差异，两组中高空间能力的学生都优于对照组。研究结果还表明，从二维表象中学习月相是困难的，特别是对空间能力差的学生来说。
关键词：月相，空间能力，自我解释，模型