中小学「细胞概念类比测验」

國立臺北師範學院學報，第十八卷第一期（九十四年三月）87～116國立臺北師範學院國立臺北師範學院學報，第十八卷第一期（九十四年三月）87～116國立臺北師範學院的發展與效化盧秀琴盧秀琴：國立臺北師範學院自然科學教育學系教授投稿收件日：93年09月22日；修正日：93年12月14日；接受日：93年12月22日摘要本研究根據中小學生物科細胞相關課程的教材，配合大台北地區中小學學生的另有概念分析，進行中小學細胞相關課程的類比教學，蒐集學生反應的資料，做為編製「細胞概念類比測驗，簡稱ATCC」的依據；本工具目的在偵測學生學習細胞相關課程時，是否會因為類比教學而獲得細胞相關概念，而存在的另有概念是否起源於不理解類比關係而無法產生概念遷移。ATCC分為國小卷、國中卷和高中卷，包含四個分量：圖形類比、模型類比、敘事性類比和複雜性類比等。本研究建立ATCC的表面效度、內容效度和構念效度，使類比試題內容可以反映中小學細胞相關課程的內涵，答案選項可以反映學生是否產生另有概念；ATCC的主要構念可抽出四個因素，總共可以解釋的變異量有51.24%（國小卷）、51.55%（國中卷）和48.05%（高中卷）。本研究以大台北地區的國小五年級、國中一年級和高中二年級學生為對象，發展並效化ATCC，得到內部均質性信度分別達0.6653（國小卷）、0.7021（國中卷）和0.7451（高中卷），顯示ATCC已建立內部均質性信度。本研究利用試題的項目分析，得到試題的平均難度為0.563（國小卷），0.654（國中卷）和0.641（高中卷）；鑑別度指數之平均值為0.500（國小卷），0.434（國中卷）和0.425（高中卷）。最後，根據難度和鑑別度，將不適合的題幹陳述與答案選項做最後的修正。關鍵詞：細胞概念類比測驗、圖形類比、模型類比、敘事性類比和複雜性類比

中小學「細胞概念類比測驗」國立臺北師範學院學報，第十八卷第一期（九十四年三月）87～116國立臺北師範學院國立臺北師範學院學報，第十八卷第一期（九十四年三月）87～116國立臺北師範學院盧秀琴盧秀琴：國立臺北師範學院自然科學教育學系教授壹、前言所有的生物都是由細胞所構成的，有些細胞如雞蛋或蛙卵是肉眼可見的，有些細胞太小需藉助顯微鏡的觀察，不同的顯微鏡工具可以觀察細胞的不同構造。不管是原核生物、單細胞生物或是多細胞的微小生物，都必須依賴細胞完成生理生化的反應以表現生命力；所以細胞是活的，細胞質內有許多胞器和酵素以進行代謝作用，而細胞膜是具有選擇性的鑲嵌流體半透膜，能夠進行擴散與滲透作用等生理現象。學生從小學到大學學習生物學時，生物學的入門之一便是細胞相關課程，由此發展到生物的層次，如組織、器官、系統到生物個體，足見細胞相關課程的重要性（Campbell&Reece,2003）。中小學學生學習細胞相關課程既然重要，那麼中小學學生是否能獲得正確的概念認知也值得探討。盧秀琴（2003a，2003b）發展顯微鏡下的世界兩階層診斷式紙筆測驗（Two-tiermultiplechoiceInstrumentoftheWorldunderMicroscope，簡稱TIWM）用來診斷我國中小學學生的細胞相關概念，盧秀琴和童禕珊（2003）利用OdomandBarrow（1995）發展的擴散與滲透作用診斷測驗（DiffusionandOsmosisDiagnosticTest，簡稱DODT）用來診斷我國高中生的細胞生理相關概念。對於中小學學生產生細胞相關課程的另有概念成因探討，一方面可從教師的教學策略著手（盧秀琴，2004），另一方面可從不同的學生表徵去研究（盧秀琴，2003c），還有從教科書呈現的概念去研究（盧秀琴，2005）。學者Stepans（1991）認為學生持有另有概念可能來源有六個方面：(1)教師缺乏對於學生的另有概念察覺及興趣；(2)日常生活的語言和隱喻；(3)「只要教就馬上能學到」的假設；(4)「話語用字就可以代表是否理解」的假設；(5)教科書呈現的概念；(6)過分強調講述法。而一些學者認為學生學習生物學產生困難，是因為學生需要整合多方面的生物知識才能獲得概念認知，如細胞生理概念及生物演化概念等，當學生在學習細胞的構造和生理現象時，必須整合各種分子的特性、溶液的定義與濃度的關係，才能說明細胞膜的特性與產生的細胞生理現象（Pearsall,Skipper,&Mintzes,1997;Good,Trowbridge,Demastes,Wandersee,Hafner,&Cummins,1994）。從學生學習科學概念來看，建構主義的觀點認為：學習是以一種既有知識為基礎主動建構的歷程，唯有透過新、舊知識的聯結，新的概念才有辦法為人所理解（Duit,1991）；認知心理學的觀點也認為，有效的學習必須建立在學習者將新知識與舊知識作有意義的聯結；而類比便是一種以舊有知識為基礎，進而產生推論以聯結新概念並幫助問題解決的學習策略（蕭碧茹、洪振方，2001）。Brown（1992）指出當學生具有迷思概念時，單以支持性的例子說明原理和應用範圍可能是無效的，若協助學生加入類比則比較能引導出學生的直覺，幫助他們重新建立概念。類比是促進概念改變有效的工具，Duit（1991）認為類比在概念改變上是重要的軸心，因為它可以同時再建構新、舊兩個資訊。而類比教學是讓學生透過聯想，把抽象的、未知的事物（研究對象）對比具體的、熟悉的事物（類比對象），依據兩個對象之間存在某種類似或相似的關係，從已知對象具有的某種性質去推論未知對象應具有相應的性質（Gentner,1989;Gentner&Toupin,1986）。Brown（1992）認為類比能幫助學生建立抽象的表徵，而有些研究顯示以圖形類比和模型類比能以視覺化促進抽象領域概念間結構的理解（Duit,1991;Bean,Singer,&Cowen,1990）。類比教學雖然有上述的優點，但根據類比物與目標物的關聯性，類比也可能導致錯誤的學習或消弱學習，原因是類比物不可能將全部的特徵都映射到目標物，在某些方面必然存在著類比限制，如果使用不當反而會曲解概念，甚至產生更多的另有概念，因此，教師在教學上必須小心使用類比物的對應關係（Glynn,1989）。本研究從中小學學生診斷出來的「細胞相關課程」另有概念中，選擇性的挑選適合做類比教學的教材，例如：對於細胞構造和胞器功能認識不清，可以利用圖形類比和模型類比做教學；對於細胞的定義、細胞的生理現象、微小生物的生態角色認識不清，可以利用敘事性類比做教學；對於葉綠體、葉綠素和酵素之間的關係認識不清，可以利用複雜性類比做教學。本研究嘗試在中小學個案班級中進行類比教學，蒐集學生所有反應的相關資料，擬編製中小學「細胞概念類比測驗」（以下簡稱為ATCC，theAnalogismTestsofCellConcepts），當作一種評量工具，本工具的目的在偵測學生學習細胞概念時，是否因為接受類比教學而獲得細胞概念，而仍存在另有概念是否起源於學生不理解類比物的對應關係而無法產生細胞概念的遷移。貳、文獻探討類比推理的意義和理論早期學者多半把類比看做是一種推論，而隨著越來越多的研究，對類比的定義也跟著改變，較多學者採用Duit（1991）的看法，認為類比是兩個不同領域的知識系統，藉由彼此間「某種關係」的相似性，由已知的知識系統推導到欲知的知識系統，從而獲得或理解知識的過程。Zeitoun（1983）強調當類比物與目標概念之間具有不同基模時，才稱為類比；若是放大或縮小的實物模型則不算是類比。綜合許多學者的研究，將類比推理的類型分為兩大類：傳統取向的類比推理和問題解決取向的類比推理（Gentner,1983;Goswami,1991;Holyoak&Koh,1987;Novick&Holyoak,1991;涂金堂，2001）。傳統取向的類比推理是以兩組詞彙的形式出現，每組詞彙包含兩個語詞，受試者必須從已知的三個語詞，根據兩組詞彙隱含的各種關係（隸屬關係、相似關係、相反關係、因果關係）去類推出第四個語詞；以Piaget的認知結構階段理論（StructuralStageTheory）和Sternberg的成分理論（IngredientTheory）為主要的依據（引自涂金堂，2001）。問題解決取向的類比推理是以兩個需要解決的問題情境呈現出來，受試者必須從不同的問題情境中，類推出相同的問題解決基模；以Gentner(1983)的結構對應理論（StructureMappingTheory,SMT）和HolyoakandKoh(1987)的基模歸納理論為主要的依據。由於本研究採用的是問題解決取向的類比教學，所以文獻探討的重點放在問題解決取向的類比推理，包括結構對應理論和基模歸納理論。Gentner（1983）提出結構對應理論，指出類比的規則是取決於知識表徵的語法（syntax）結構，與其內容無關，因為在對應時，應該捨棄物件屬性的對應而尋求物件間的關係，而且一組互有關聯的關係結構會比單獨的關係容易產生對應。舉例而言，以原子與太陽系之間的對應，會捨棄太陽的一些屬性，如太陽的顏色是黃的，但保留關係中的「吸引」、「質量比…大」、「繞著…旋轉」這三個特性來作為兩領域間的對應。所謂一組互有關聯的關係結構是指當組內某關係改變時，組內其他的關係也會跟著改變，如當行星的質量比太陽大時，那麼就應該是太陽會繞著行星旋轉。Falkenhainer,Forbus,andGentner（1989）支持SMT理論，他們發現受試者詮釋類比時，會比較注重物件間的關係而忽略物件的屬性，大人在類比對應過程中偏好系統性原則，小孩則沒有這方面傾向，但隨著年齡增長，會越來越偏好系統性(Goswami,1991)。HolyoakandKoh（1987）提出基模歸納理論，認為人類記憶搜尋是以語意線索提取導向的，類比題來自相同領域時，則易於提取有關的訊息；但類比題來自不同領域時，來源與標的之間缺乏相對應的物體或述詞相似性時，則隱含於類比題中的基模（schema）可以產生遷移，基模可提供潛在的提取線索，促進類比之提取；其歷程有四：建立表徵、注意並提取可用的線索、對應及學習、應用擴展對應所產生的解決方案。三四歲的幼童在旁人提醒他反省關係的相似性時，他們便能產生遷移，年長的學童與成人的知識表徵較豐富，在趨向與對應相關的訊息表徵上，應用的比幼童好；即年齡愈小的兒童，需提供或教導較多的來源解決問題故事，才能成功的遷移，較年長的學童則只需一個來源解決問題故事的提示，即能產生遷移（Brown,Kane,&Long,1989;Goswami&Brown,1990）。類比教學與類比試題編製的相關理論Goswami（1991）認為類比概念的核心在於關係的推理，注意某組關係和對應組關係的相似性和關聯性，對應的重點包括系統對應和概念特性的對應。Keane,檢索（retrieval）、對應（mapping）、調適（adaptation）和歸納（induction）五個階段。結構對應理論派的學者認為類比必須是兩個不同領域間的對應才能稱為類比，如果是相同領域間的對應則稱為例子（Gentner,1983;Gentner,1989）；但Vosniadou（1989）提出反駁，他認為從靜態的敘述來討論，則只有兩個不同領域概念的對應才能稱為類比，但若從動態推理，不管對應的是相同或不同領域都應該稱為類比。根據Clement（1988，引自邱美虹，1993）產生類比教學的方式有三種：1.經由形式原理產生，這種方法是透過對原有的問題A的理解，領悟到其可能是某種形式抽象的原理而產生類比；然後類比B才被提取。2.經由轉化作用產生，這種方法是經由修正原來情境A而產生一個類比B；在強調學習者本身對問題情境A做內部表徵的轉換，經過加以修正後成為情境B的表徵，其過程則包含動態的想像。3.經由聯結產生，與前述不同的是，這種方法B是在記憶中回想二個類似的情況B來說明A，而非將A轉換成B。Glynn（1989）分析43所學校（包括國中、高中和大學）的科學教科書中使用類比的情形，類比推理的實證研究，及教科書的編輯資料，發展出類比教學模式（TeachingwithAnalogiesModel,簡稱TWA），引導教學者如何有系統的建構類比，作為學生解釋重要的科學概念時，使用教學策略上的指導方針。TWA模式包括六個教學步驟：1.介紹科學概念，2.喚起類比概念，3.辨認類比物特質，4.映射相似的特質，5.導出科學概念的結論，6.指出非類比之處。高淑芬和邱美虹（1998）則認為類比的歷程應包含：1.從長期記憶中找出適合的類比物—檢索階段，2.將兩領域相似部分配對—對應階段，3.應用對應的結果學習目標領域的知識—學習階段，對應是整個類比思考的核心過程。類比的類型很多，教師在類比教學之前應該評估目前的教學情境適合哪一種類比教學策略？盡量以具體的形象呈現，例如圖形類比或模型類比，或是以口頭敘述的方式呈現，例如故事類比與敘事類比，還是強調複雜性類比，以多重類比物的呈現做說明，例如橋樑式類比和多重類比（蕭碧茹、洪振方，2001）。依本研究的需要，介紹圖形類比、模型類比、敘事類比和橋樑式類比。1.圖形類比：指類比教學的媒介以圖片或繪圖的形式呈現，例如海報或投影片等，當科學概念抽象又無法以簡單的模型解說時，圖形類比是很好的教學方式，學生可從投影片上圖解概念，產生具體的類比心象。圖形類比會搭配適當的的文字形成圖形—文字類比，有助於心象能力較弱、低學習成就的學生（Thiele&Treaguest,1991），學者Bean等人（1990）以圖形類比設計生物細胞單元，並採用教師解說或學生自行閱讀教材的方式，研究結果證實圖形類比教學的有效性，並且發現以教師解說圖形類比的方式比學生自行閱讀教材的方式佳。2.模型類比：指類比教學的媒介以模型的形式呈現，教師透過模型類比引領學生從熟悉的概念領域（類比物）轉移到不熟悉的概念領域（目標物）；模型可以把較複雜的想法、物體、事件、系統或過程以簡化的表徵呈現（Gilbert,Boulter,&Rutherjord,1998）。3.敘事性類比（narrativeanalogies）：指類比教學以簡短的、說明性的敘述呈現，例如小故事的方式。敘事性類比是科學教師常用的一種教學類比，可以摘錄描述科學概念的段落文字，構成說明式情境，在師生對答中幫助學生獲得科學概念（Dagher,1995）。4.橋樑式類比（bridginganalogies）：指類比教學在類比概念與科學概念之間安排中介類比作為踏腳石，使概念之間的落差減小，學生更容易領會類比概念與科學概念之間的對映關係，有助於概念的聯想與類推（Brown&Clement,1989）。綜合上述的研究顯示，科學教師使用類比教學時，可以用TWA教學模式，先介紹科學概念後，尋找學生熟悉的類比物喚起類比概念，指導學生辨認類比物特質和映射相似的特質，也指出非類比之處，教導學生如何捨棄物件屬性的對應而尋求物件間的對應關係，最後導出科學概念的結論。從文獻檢索中，尚未找到有何種類比測驗，也沒有類比評量工具發展的文獻；但當教師使用類比教學時，無法確認學生是否已學得概念認知，故本研究根據細胞類比教學和學生的反應情形，依照一般編製診斷測驗的方法，進行編製「細胞概念類比測驗」，使各試題的題幹盡量解說詳細，目的是讓即使沒有接受細胞類比教學的學生，也能從閱讀試題題幹的說明而瞭解其中的意涵，思考回答自己認為正確的選項，而達到學生學習診斷的效果。參、研究方法與流程一、研究對象與施測對象（一）類比教學的研究對象：以本研究群所服務學校的國小五年級、國中一年級和高中二年級學生為對象，各抽取兩班的全部學生當作個案班級，總共六個班級，進行類比教學，蒐集學生所有反應的相關資料，作為編製類比測驗的題幹與選項。（二）預試評量卷的施測對象：以本研究群所選擇的個案班級當作預試評量卷的施測對象，由研究群進行測試，以了解評量卷的表面效度，將題意不清的試題或選項予以修改。（三）正式評量卷的施測對象：本研究以大台北地區之國小五年級、國中一年級和高中二年級學生為母群體，採隨機取樣（Randomsampling）與集群取樣（Clustersampling）的方式進行抽樣。首先將樣本分為臺北縣和台北市兩群，再將兩縣市內的國小、國中和高中，依班級數的多寡分為大（76班以上）、中（31--75班）、小（30班以下）三類群，再從這三類群學校中，各抽出一所學校，大類群學校選三個班級，中類群學校選兩個班級，小類群學校選一個班級，總共十二個班級，所抽到的班級之全部學生皆為施測對象。在剔除無效樣本後，得國小五年級樣本數為265位，國中一年級為265位，高中二年級為269位。由於本研究的母群體為臺北地區之國小五年級、國中一年級和高中二年級學生，故研究結論如欲推演至台北以外地區之國小、國中和高中學生，必須十分謹慎。「細胞概念類比測驗」的發展與效化在選取學校時，研究者雖注意城鄉的分布，但班級數極少的偏遠地區樣本未予納入，因此本研究如欲推論到大台北地區以外或包含班級數極少的偏遠地區的學童，必須十分審慎。二、研究工具之設計本研究曾利用「另有概念檢測法」進行北部地區中小學學生的TIWM、DODT二階層診斷測驗，根據測試結果分析中小學學生如何形成細胞相關課程之另有概念（盧秀琴，2003b；盧秀琴、童禕珊，2003）；另外，進行北部地區中小學的生物課室觀察，也歸納整理學生學習細胞相關課程時所形成的另有概念（盧秀琴，2003c；2004）。然後，對應於中小學學生形成的另有概念，選取適合進行類比教學的相關教材，包括：對於細胞構造和胞器功能認識不清，對於細胞的定義、細胞的生理現象、微小生物的生態角色認識不清，對於葉綠體、葉綠素和酵素之間的關係認識不清等；使用TWA模式進行教學（Glynn,1989）；蒐集學生所有反應的相關資料以編製「細胞概念類比測驗，以後簡稱ATCC」評量工具，其目的在偵測學生學習細胞相關課程時，是否會因為學生的類比推理能力佳而獲得較多的細胞相關概念，而仍存在另有概念是否起源於學生的類比推理能力較差，不理解類比物的對應關係而無法產生細胞相關概念的遷移。ATCC分為國小卷、國中卷和高中卷，應用四種類比類型做教學：圖形類比、模型類比、敘事性類比和複雜性類比，蒐集學生反應的正確概念和另有概念，整理成為類比測驗的題幹和選項。將設計好的ATCC先對國小五年級、國中一年級和高中二年級兩班的全部學生施測，建立各評量卷的表面效度；然後，每個評量卷各請兩位擔任該課程的科學教師和三位生物科教專家評鑑，以建立內容效度。之後，進行大台北地區中小學學生的施測，分析每個評量卷的構念效度（constructvalidation）、內部均質性信度分析（internalconsistencyreliabilitiesanalysis）、難度分析、鑑別度分析和試題內部相關分析，做最後修正，完成本研究的評量卷。三、實施程序本研究主要採用TIWM、DODT二階層診斷測驗和課室觀察，分析整理中小學學生「細胞相關課程」之另有概念，進行類比教學和蒐集資料，作為編製ATCC工具之依據。其實施程序可分為準備階段及編製階段。（一）準備階段：根據研究動機與目的，詳細分析中小學學生TIWM、DODT二階層診斷結果和個案班級生物課室觀察的結果，整理較多數學生具有的另有概念作為類比教學的教材依據，從中選取適合進行類比教學的相關教材進行教學，蒐集學生所有反應的資料，以確定編制類比測驗的題型。（二）編製階段：類比測驗的題型確定後，經由研究群集體撰寫、討論和修改，確定每個題幹都能呈現細胞的相關概念，類比類型使用合理而類比物對應明確，題目的選項包含學生的正確概念和另有概念。然後，將編輯好的評量卷初稿經過預試、試題的項目分析、信效度考驗後，完成ATCC的編製。四、資料處理（一）資料整理：研究群將受試者的原始資料中，把基本資料及作答不完整的部份予以刪除，再透過電腦資料轉換方式，將原始資料轉入SPSS10.0視窗板統計套裝軟體，進行資料整理與分析。（二）資料分析：本研究將蒐集到的資料，採用下列的方法分析：1.請生物專業領域之科教專家及中小學資深生物科或自然科教師來檢驗ATCC之的內容效度。2.以「主成分分析法」（Principalcomponentsanalysis）進行ATCC之共同因素分析，建立構念效度。3.以內部均質性係數來考驗ATCC之信度。4.進行試題難度、鑑別度和試題內部相關分析以考驗ATCC之適合度。肆、研究結果與討論本研究旨在分析ATCC評量卷的表面效度分析、進行信度、效度考驗以及試題之項目分析，以建立確實可用之「細胞概念類比測驗」。首先，將中小學個案班級進行TIWM、DODT測試的結果和課室觀察的資料分析，整理各階段學生的另有概念，挑選出可以進行細胞概念類比教學的項目，進行教學內容和學生的反應，作為編製ATCC的依據。綜合文獻探討資料和細胞概念類比教學結果，整理所使用的類比類型、定義說明與實例介紹如表1所示。表1「細胞相關課程類比教學」的類比類型與實例介紹類比類型定義說明實例介紹1.圖形類比藉由類比物與目標物間某種屬性或結構的相似性，以圖形搭配適當的的文字形成圖形—文字類比做說明，幫助學生獲得科學概念。兩個半月型的保衛細胞合在一起，形成氣孔構造，兩個保衛細胞的形狀像人的兩個腎對排，或是蠶豆的兩片子葉拉開來一樣。2.模型類比藉由實物或模型來解釋物體或事件，由已知的知識系統對應到欲知的知識系統之類比方式。細胞的細胞質為非均質的液體，其中含有許多粒線體、內質網、高爾基氏體…等胞器，就像八寶粥中含有桂圓、花生、紅豆…。3.敘事性類比以簡短的、說明性的敘述呈現，例如小故事的方式，將科學文字段落構成說明式情境，用學生熟悉的例子去解釋較難理解的概念。例如章魚在遇到掠食者的攻擊時，會噴出墨汁來禦敵，牠所噴出的墨汁原本集中於一點，之後會漸漸地向外散布，形成一片煙霧狀的屏幕，有利章魚逃脫；噴出的墨汁由一點向周圍散布的過程，便是擴散作用的表現。4.複雜性類比複雜性類比是類比物與目標物間除了對應關係外，尚須利用推理才能推導出兩個不同知識系統之關連性的類比，稱為複雜性類比。生態系的分解者角色就像是人類社會中的資源回收者一樣，把人們不用的廢棄物拆解，分成各種材料，之後交由別的工廠加工處理，再製成可被利用的資源。一、ATCC評量卷的題目分布與內容說明根據中小學學生產生的「細胞相關課程」之另有概念，進行中小學「細胞相關課程」類比教學，最後編製ATCC評量卷，將中小學三種評量卷的題目分布與內容說明，整理成表2、表3和表4所示。表2「細胞概念類比測驗」國小卷的題目分布與內容說明類比類型題號主要概念內容說明1圖形類比1細胞的構造細胞就像是在氣球內灌滿了液體，裡面放一顆乒乓球，這時乒乓球就像是細胞核，液體就像是細胞質，氣球的皮膜就像是細胞膜。4液胞的功能細胞內的液胞就像倉庫般具有儲存的功能，能將細胞內產生的養分和廢物儲存起來。7氣孔的保衛細胞外型介紹兩個保衛細胞包圍形成了氣孔構造，兩個保衛細胞的形狀就像人的兩個腎對排，或者像蠶豆的兩片子葉對拉開來。11分解者在生態系中的角色生態系中若沒有分解者，生物遺體就會堆積如山；就好像是台北市若缺乏垃圾處理廠，就會到處充滿垃圾。2.模型類比2植物細胞的構造若將細胞比喻為水球，具有細胞壁的植物細胞就像緊緊塞入盒子中的水球般，藉由外部的盒子維持著水球的形狀，因而有著比動物細胞規律的形狀。3細胞質的介紹細胞中的細胞質並非均質的，內含數種不同的構造，就如同八寶粥中含有桂圓、花生、紅豆…。6黑麵包黴的構造黑麵包黴的外型就像是棒棒糖一樣，有膨大的孢子囊，就像棒棒糖的糖果，孢子囊下接的孢子囊柄，就像棒棒糖的棍子。3.敘事性類比9生產者的介紹新月藻具有葉綠體能夠行光合作用，將二氧化碳和水轉變為醣類的養分，像新月藻這樣能自行製造養分的生物稱為生產者。10消費者的介紹輪蟲會吃草履蟲，草履蟲會吃單胞藻，就好像獅子會吃牛，牛會吃青草，像獅子和牛自己不會製造養分，以其他生物為食的稱為消費者，所以輪蟲和草履蟲也是消費者。4.複雜性類比5葉綠體的功能葉綠體是細胞中進行光合作用的工廠，會將送來的水及二氧化碳製造成醣類的養分，水和二氧化碳就是工廠的原料，糖類就是工廠製造出來的產品。8分解者的角色分解者就像是廢車處理廠一樣，可以把報廢的汽車拆解為輪胎、鋁圈、鐵製品和塑膠製品等，之後，這些材料可以轉手給別的工廠加工處理，製成可被利用的資源。分解者會把生物遺骸分解成簡單的元素，回歸大自然使用。根據表2所示，國小卷有11題，主要利用圖形類比和模型類比，讓學生能認識生物細胞的形狀、構造和功能，同時理解分解者在生態系中的角色。另外，利用敘事性類比和複雜性類比認識生態系中的各個角色扮演與葉綠體的功能。表3「細胞概念類比測驗」國中卷的題目分布與內容說明類比類型題號概念內容說明1.圖形類比1分解者在生態系中的角色分解者在生態系中會將動植物遺骸分解成小分子，生態系中若沒有分解者，生物遺體就會堆積如山；就像是台北市若缺乏垃圾處理廠，會到處充滿垃圾。6葉表皮的構造與功能葉表皮組織是由表皮細胞緊密排列形成的，具有保護的功能，就像牆壁是由磚塊構成，形成屏障，具有保護的功能。7氣孔的保衛細胞外型介紹兩個半月型的保衛細胞合在一起，形成氣孔構造，兩個保衛細胞的形狀像人的兩個腎對排，或是蠶豆的兩片子葉拉開來一樣。10生物的構造階層生物的構造階層為：細胞、組織、器官、系統，就像是學校由多個年級組成；一個年級是由多個班級組成，一個班級是由多位同學組成。12孢子囊堆的構造很多孢子被裝在孢子囊裡面，很多孢子囊集合形成一個孢子囊堆；就像數個綁在一起的彩球，當彩球破裂時會散出裡頭的亮片。2.模型類比3青黴菌的外觀青黴菌在顯微鏡下可以見其掃帚狀分生孢子梗和分生孢子，狀似竹掃帚。8細胞質的介紹細胞的細胞質為非均質的液體，其中含有許多粒線體、內質網、高爾基氏體…等胞器，就像八寶粥中含有桂圓、花生、紅豆…。3.敘事性類比4生態系中的分解者黴菌是生態系中主要的分解者之一，在生態系中負責將複雜的動植物殘體分解為簡單的化合物；例如黴菌可將橘子皮分解成微小的物質分子，釋放到大自然中，使橘子皮漸漸消失。5細胞的定義不同的細胞具有不同的型態，但都具有相同的基本構造，例如神經細胞與口腔皮膜細胞的外型不同，但都由細胞膜、細胞質和細胞核所組成的。4.複雜性類比2分解者在生態系中的角色分解者就像是人類社會中的資源回收者一樣，在生態系中，分解者專門以動物、植物遺骸為食物，除從中獲取養分外並能將遺體中的組成物質分解釋出，使得這些組成物質能再被其他生物利用。9葉綠體和葉綠素、酵素的關係葉綠體就像是進行光合作用的工廠，而葉綠素和酵素就像是工廠裡的工人，把水和二氧化碳等原料製造成產物，那就是糖類。11血管與紅血球的功能生物體內的血管就像城市裡的公路，負責各種物質的運輸﹔其中，血管中的紅血球就像公路上的計程車載送乘客一樣地運送氧氣到達目的地。13孢子囊堆的構造很多孢子被裝在孢子囊裡面，很多孢子囊集合形成孢子囊堆；也就是說一個孢子囊堆內含很多孢子囊，一個孢子囊內含很多孢子。（13題的題幹和選項和12題的不同）根據表3所示，國中卷有13題，主要利用圖形類比和模型類比，讓學生能認識細胞質、氣孔、葉表皮組織和生物的構造層次，同時建立孢子、孢子囊和孢子囊堆的概念認知。另外，利用敘事性類比和複雜性類比讓學生能理解細胞的定義、生態系中的角色扮演、血管與紅血球的功能、葉綠體和葉綠素、酵素的關係。第13題像是圖形類比，也像複雜性類比，因為它具有包含和包含於的概念，所以決定放在複雜性類比。表4「細胞概念類比測驗」高中卷的題目分布與內容說明類比類型題號概念內容說明1.圖形類比2光圈的功能光圈就像是窗戶的窗簾一樣，當顯微鏡下的視野太暗時，可將光圈調大，就像是把窗簾拉開，增加進入視野的光量。3細胞膜的選擇性通透物質進出細胞膜就如同旅客跨越國境，脂溶性小分子或某些氣體就好像是本國人，不需要簽證就可直接進入本國，而葡萄糖、胺基酸、蛋白質等物質就好像是外國旅客，必須經過海關人員的審核才能進入國內，海關人員駐守的關卡就如同細胞膜上的特殊構造。5植物細胞的外型植物細胞具有細胞壁，可維持細胞的形狀，就好像柔軟的水球塞入木盒中，木盒會固定水球的形狀，故植物細胞形狀通常較動物細胞規則。7植物細胞的液胞特徵大型液胞就像是植物細胞中的儲藏庫，它可用來儲存細胞所產生的養分和代謝廢物；除此之外，大型液胞還能儲存水分，維持植物細胞的膨壓。9主動運輸活細胞具有對抗濃度梯度來運送物質的能力，主要是依賴細胞膜上的載體蛋白質來運輸，但需消耗ATP，這就如同擁擠的地下鐵，駐守在月台的地鐵服務人員出力將乘客推入十分擁擠的車廂內。2.模型類比8膨壓與細胞壁在低張溶液中，水分滲透進入細胞的液胞中，此時膨大的液胞會對細胞壁產生壓力，但細胞壁可以防止細胞體積的過度增加，就好像車子的輪胎一樣，打氣時外胎可以防止內胎過度膨脹。10伸縮泡的介紹生活於淡水的單細胞生物具有伸縮泡，而伸縮泡是調節滲透壓的胞器，其功能就好像馬桶的水箱一般，可以儲存水量到一定程度，按一下把手即可將水分排出水箱。續表4「細胞概念類比測驗」高中卷的題目分布與內容說明類比類型題號概念內容說明3.敘事性類比1反光鏡的功能反光鏡就像是拍照時所使用的打光板一樣，當角度調整適當時，可使反射的光線落在被拍攝者的身上，使得到適當的光線。同樣的，反光鏡的角度要適當，才能夠將光源所發出的光，反射入視野中，使視野明亮。4擴散作用擴散作用為物質由濃度高的地方向濃度低的地方移動之現象，不需要能量參與；例如在清水中滴入一滴紅墨水，不需提供能量，墨水分子就可以擴散到整杯水中；生物體中氧氣的運輸，即是利用擴散作用。11酶的催化作用酶在細胞的生化反應中並不被消耗，只需要少量就具有催化的效果，例如我們要從雙氧水製造氧氣，可加入一小塊生物組織，因其中具有催化酶，可使化學反應變快。12促進擴散部分物質可藉由細胞膜上特定的蛋白質，不需消耗能量，即可進出細胞，這種作用稱為促進擴散；就像具有公文的參觀團體，可經由特殊的關卡，不需花錢購票，即可進出博物館。4.複雜性類比6葉綠體、葉綠素和酵素的關係葉綠體就像是植物細胞中的太陽能食品加工廠，葉綠素是工人，可利用太陽光行光合作用的光反應，得到能量，轉送到葉綠體的基質中，讓酵素去固定二氧化碳，最後合成醣類，因不再需要太陽光能，所以稱為暗反應。根據表4所示，高中卷有12題，主要利用圖形類比和模型類比，讓學生能認識光圈、細胞膜、液胞、細胞壁、植物細胞的外型和主動運輸的定義與功能，另外，利用敘事性類比和複雜性類比讓學生能理解反光鏡的功能、擴散作用、促進擴散、酶的催化作用、葉綠體和葉綠素、酵素的關係。本診斷測驗只有一題複雜性類比，主要是因為複雜性類比教學不容易，多數學生能夠領會類比概念與科學概念之間的對應關係的，只有葉綠體、葉綠素和酵素的關係，其他的達不到效果而刪除。二、ATCC評量卷的效度分析研究者為瞭解ATCC評量卷的各題題意和選項的說明是否清楚明白，以預試評量卷的研究對象進行本評量卷初稿的試測，結果發現需要修改的題目有10題，全部依照學生的需求做修正，建立本評量卷的表面效度。另外，ATCC之效度分析尚包含內容效度和構念效度。（一）內容效度：經過專家審閱後，認為評量卷的內容符合國小五年級、國中一年級和高中二年級所學的範圍，與學生的學習程度相符合。在ATCC評量卷的代表性及周延性方面，專家認為題幹和選項可以充分反映中小學細胞相關課程的內涵與學生的另有概念，但是在某些試題的某些陳述和選項需做部份修正，以求更明確，已經依照專家的建議一一做修正。列舉評量卷的某一題說明之，其原始的題目如下：反光鏡就像是車子的後視鏡一樣，司機需將之調整到適當的角度，才能夠使後方來車的影像送入司機的眼中；同樣的，反光鏡的角度要適當，才能夠將光源所發出的光，反射入視野中，使視野明亮。從這樣的敘述中，你認為顯微鏡中的反光鏡具有什麼樣的功能？（1）可以調整視野的角度（2）可以看到後方的車子（3）可以反射光源到接物鏡（4）會像後視鏡一樣是凸面鏡（5）加強光源所發出的光量專家認為顯微鏡的反光鏡僅是反射光線，而車子的後視鏡已包含成像，建議以拍照時打光板為例子，調整角度亦可調整反射至被拍攝者身上的光線多寡。建議修改如下：反光鏡就像是拍照時所使用的打光板一樣，當角度調整適當時，可使反射的光線落在被拍攝者的身上，使其得到適當的光線。同樣的，反光鏡的角度要適當，才能夠將光源所發出的光，反射入視野中，使視野明亮。從這樣的敘述中，你認為顯微鏡中的反光鏡具有什麼樣的功能？（1）可以調整視野的角度（2）可以反射光源到視野（3）就像打光板一樣把光線分散（4）加強光源所發出的光量。（二）構念效度：為確立ATCC之四個評測分量為測驗中主要構念，本研究以「主成分分析法」進行ATCC之共同因素分析，並利用KMO取樣適當性檢定及Bartlett球面性考驗，來檢定以相關係數矩陣進行因素分析的適當性。其次，採用Guttman（1954）weakerlowerbound方式，抽取共同因素之數目應大於1的特徵值數目，並使用Cattell（1966）所建議的Screetest，即當曲線開始接近水平的起始點處，即為共同因素的抽取該停止的時刻。最後，考量因素結構的可解釋性，抽出共同因素的因素結構最能被賦予合理的意義。ATCC評量卷的KMO取樣適當性檢定及Bartlett球面性考驗的研究結果如表5、表6和表7所示。表5ATCC國小卷的KMO取樣適當性檢定及Bartlett球面性考驗Kaiser-Meyer-Olkin取樣適當性量數0.663Bartlett球形檢定近似卡方分配223.828自由度55顯著性0.000表6ATCC國中卷的KMO取樣適當性檢定及Bartlett球面性考驗Kaiser-Meyer-Olkin取樣適當性量數0.760Bartlett球形檢定近似卡方分配482.82自由度78顯著性0.000表7ATCC高中卷的KMO取樣適當性檢定及Bartlett球面性考驗Kaiser-Meyer-Olkin取樣適當性量數0.628Bartlett球形檢定近似卡方分配495.173自由度91顯著性0.000由表5、表6和表7的檢定結果顯示，ATCC的評量卷KMO都過中點0.500，且Bartlett球面性考驗已達顯著水準（p=0.000＜0.001），代表母群體的相關矩陣間有共同因素存在；因此，本研究的相關矩陣適合進行共同因素分析，為瞭解共同因素之特徵值，ATCC評量卷以ScreePlot分析之，得到圖1、圖2、圖3所示。而獲得的中小學「細胞概念類比測驗」評量卷之因素矩陣分析和解釋變異量如表8、表9、表10、表11、表12和表13所示。圖1ATCC國小卷之ScreePlot分析表8「細胞概念類比測驗」國小卷的因素矩陣類比類型試題編號因素1234圖形類比1.744.3084.7187.78011.481模型類比2.6343.4886.308敘事性類比9.48810.776複雜性類比5.8218.763表9ATCC國小卷四個共同因素的變異量因素共同因素特徵值與整體變異量轉軸後共同因素解釋之共同變異量特徵值整體變異量百分比整體變異量累積百分比共同變異量共同變異量百分比共同變異量累積百分比12.24820.43620.4361.67315.21215.21221.26611.50831.9431.41912.89828.11031.12010.18342.1261.36012.36740.47741.0039.11851.2431.18410.76651.243根據表8、表9所示，ATCC國小卷ScreePlot的特徵值大於1的因素有4個，即可以抽出四個因素，這四個因素總共解釋了51.24%的變異量，而ATCC國小卷四個分量，「圖形類比」的4題傾向於因素1中，「模型類比」的3題傾向在因素3中；而「敘事性類比」的2題傾向於因素4中，「複雜性類比」的2題傾向於因素2中。圖2ATCC國中卷之ScreePlot分析表10「細胞概念類比測驗」國中卷的因素矩陣類比類型試題編號因素1234圖形類比1.7006.458.4497.69010.68012.787模型類比3.7038.607敘事性類比4.7545.574複雜性類比2.495.4539.476.41511.453.45913.461.536表11ATCC國中卷四個共同因素的變異量因素共同因素特徵值與整體變異量轉軸後共同因素解釋之共同變異量特徵值整體變異量百分比整體變異量累積百分比共同變異量共同變異量百分比共同變異量累積百分比13.14024.15324.1532.32217.85917.85921.37110.55034.7021.87814.44432.30331.1448.80243.5051.38910.68142.98441.0468.04551.5501.1148.56651.550根據表10、表11所示，ATCC國中卷ScreePlot的特徵值大於1的因素有5個，在觀察具有3~5個共同因素的不同因素結構後，發現具有4個共同因素的因素結構最能被賦予合理的意義，因此決定從相關矩陣中抽取四個共同因素，這四個因素總共解釋了51.55%的變異量，而ATCC國中卷四個分量，「圖形類比」的5題傾向於因素1中，「模型類比」的2題傾向在因素4中；而「敘事性類比」的2題傾向於因素3中，「複雜性類比」的4題較分散，但傾向於因素2中。其中，第6題和第11題傾向於因素1和因素2，主要是因為題幹有圖形顯示或心中的假想圖形顯示外，回答的選項卻需要思考類比物和目標物的關聯性較複雜的關係。圖3ATCC高中卷之ScreePlot分析表12「細胞概念類比測驗」高中卷的因素分析類比類型試題編號因素1234圖形類比2.4863.695.3885.676.3827.6629.565模型類比8.51810.690敘事性類比1.430.5764.35411.491.39212.383複雜性類比6.580表13ATCC高中卷四個共同因素的變異量因素共同因素特徵值與整體變異量轉軸後共同因素解釋之共同變異量特徵值整體變異量百分比整體變異量累積百分比共同變異量共同變異量百分比共同變異量累積百分比12.71819.41119.4111.92913.77713.77721.57511.24930.6611.76812.62726.40531.2869.18839.8481.63411.67138.07641.1498.20548.0531.3979.97748.053根據表12、表13所示，ATCC高中卷ScreePlot的特徵值大於1的因素有6個，在觀察具有4~6個共同因素的不同因素結構後，決定從相關矩陣中抽取四個共同因素，這四個因素總共解釋了48.05%的變異量，而ATCC高中卷四個分量，「圖形類比」的5題傾向於因素1中，「模型類比」的2題傾向在因素4中；而「敘事性類比」的4題傾向於因素2中，「複雜性類比」1題歸在因素3中。三、ATCC評量卷的信度分析ATCC評量卷分為國小卷、國中卷和高中卷，旨在測量學生對於細胞相關課程的瞭解，內部均質性信度以Cronbachα係數進行考驗，由於ATCC評量卷的題數不多，所以沒有進行四個分量的考驗，經SPSSReliability副程式分析其結果如表14所示。表14「細胞概念類比測驗」內部均質性之信度分析摘要表評量卷成績平均數標準差題數Cronbachα樣本人數國小卷5.832.88110.6653266國中卷8.562.69130.7011265高中卷8.462.28120.7451269由表14知道，ATCC國小卷只有11題，其Cronbachα係數為0.6653；國中卷13題，其Cronbachα係數為0.7011；高中卷12題，其Cronbachα係數為0.7451；顯示國小卷、國中卷和高中卷的內部均質性信度可以接受。ATCC的題目以答對一題得一分計算，台北縣市樣本數的國小卷平均得分為5.83分，國中卷平均得分為8.56分，高中卷平均得分為8.46分。四、ATCC評量卷的項目分析本研究所進行試題的項目分析，樣本選取來自台北縣市共國小五年級266人、國中一年級265人和高中二年級269人的測驗成績。試題的項目分析旨在分析題目的難度、鑑別度，並探討各試題與總評量卷的內部相關，將不佳的題目予以修正或刪除，以獲得最佳的考驗。（一）試題難度與鑑別度分析：試題的難度與鑑別度分析，首先是將受試者在ATCC的得分，以總分的高低取其上下各27%的樣本人數，總分高的前27%的受試者稱之為高分組，總分低的後27%的受試者稱之為低分組。難度的計算公式為：P＝(PH＋PL)/2，PH代表高分組通過某一題目的百分比，PL代表低分組通過某一題目的百分比，P代表難度指數，P值愈大題目愈簡單，P值愈小題目愈困難。鑑別度的計算公式為：D＝PH－PL，D代表鑑別度指數，D值愈大題目愈有鑑別度，D值愈小題目愈沒有鑑別度。經SPSS的統計分析，將中小學「細胞相關課程閱讀理解能力測驗」的難度與鑑別度分析，整理成表15所示。表15「細胞概念類比測驗」的難度與鑑別度分析國小卷國中卷高中卷題號難度鑑別度題號難度鑑別度題號難度鑑別度1.735.5291.740 .4431.868.2642.500.6862.789 .2692.896.1513.608.5493.827 .3083.755.4914.657.6864.798 .3664.717.5665.549.3145.740 .4435.925.1136.667.5106.875 .1746.510.5137.579.3737.818.3657.754.4538.392.5888.875 .2508.642.5679.481.5299.625 .5209.462.69810.589.43110.433 .55810.387.47211.460.56911.722 .51911.868.22612.443 .61512.614.54713.635.693國小：難度0.392～0.735；鑑別度0.314～0.686國中：難度0.433～0.875；鑑別度0.174～0.693高中：難度0.387～0.925；鑑別度0.113～0.698從表15的分析發現，ATCC的難度介於0.392～0.735之間（國小卷），介於0.433～0.875之間（國中卷），介於0.387～0.925之間（高中卷）；ATCC的鑑別度介於0.314～0.686之間（國小卷），介於0.174～0.693之間（國中卷），介於0.113～0.698之間（高中卷）；發現試題的鑑別度低於0.200的有國中卷第6題，高中卷第2題、第5題，主要原因是這三題的難度都偏向簡單，表示學生接受這些題目的題幹說明後，多數能達到概念遷移的目標，獲得相關的細胞概念。因為國中卷第6題，談及學生的另有概念是葉表皮是細胞，不是組織，且具有葉綠體的構造，主要功能是行光合作用而不是保護構造，所以決定保留此題。高中卷第2題，談及學生的另有概念是把光圈的功能當作是反光鏡的功能，反射光線給顯微鏡，而不知道光圈是調大或調小，在調整進入顯微鏡的光量，所以決定保留此題。高中卷第5題談及學生的另有概念是認為植物細胞具有細胞壁，主要功能是保護植物細胞，而不是固定細胞的形狀，所以植物細胞也有各種形狀產生，不像動物細胞都是圓形，所以決定保留此題。這三題都是使用圖形類比說明，學生很容易接受，驗證學者Bean等人（1990）以圖形類比設計生物細胞單元的研究，研究結果證實圖形類比教學的有效性，學生很容易獲得細胞概念。（二）各試題與總評量卷內部相關分析：ATCC評量卷經難度及鑑別度的分析後，可以看出那些題目必須修改或分析理由，接下來要進一步分析ATCC三種評量卷的各試題與總評量卷內部相關，看各試題與總評量卷分數的一致性，經由SPSS統計分析而得，如表16、表17和表18所示。表16ATCC國小卷各試題與總評量卷內部相關統計分析表題號刪除該題後之平均數刪除該題後之變異數試題與總分之相關刪除該題後之α係數12345678910115.06025.38355.09025.30835.39855.06775.33835.50005.41735.36095.34594.23794.27504.38434.18394.78404.56904.67754.47744.54604.54854.4309.4359.3181.3240.3629.2681.2322.2150.2409.2850.2779.2354.5984.6214.6227.6093.6837.6437.6729.6414.6554.6574.6429有效樣本人數＝266 試題＝11 α＝0.6653從表16結果發現，ATCC國小卷的內部均質性α為0.6653，刪除國小卷的其他試題時，影響ATCC的內部相關α係數並不大，所以決定不刪除ATCC國小卷的試題。表17ATCC國中卷各試題與總評量卷內部相關統計分析表試題編號刪除該題後之平均數刪除該題後之變異數試題與總分之相關刪除該題後之α係數18.48115.6802.4815.662228.48866.3497.1229.708138.45456.1804.2329.694048.53796.0062.2647.691058.54555.6481.4384.666368.40536.0442.3723.678878.47355.8320.4055.672588.43945.9583.3743.677398.68185.7995.3080.6858108.87886.1221.1684.7069118.51895.7487.4071.6713128.84856.0834.1807.7054138.56445.4255.5394.6506有效樣本人數＝265 試題＝13 α＝0.7011從表17結果發現，ATCC國中卷的內部均質性α為0.7011，刪除國中卷的其他試題時，影響ATCC的內部相關α係數並不大，所以決定不刪除ATCC國中卷的試題。表18ATCC高中卷各試題與總評量卷內部相關統計分析表題號刪除該題後之平均數刪除該題後之變異數試題與總分之相關刪除該題後之α係數12345678910118.15248.08928.12278.16738.01128.45358.39038.15618.40898.51678.11154.60734.82454.51104.33394.97715.32344.88814.42334.27254.72084.7562.3457.3142.4385.4026.2602.3701.2214.5574.5205.2984.3880.7144.7160.6976.6807.7473.8101.7670.6913.6931.7490.7261128.27514.4240.4757.7056有效樣本人數＝269 試題＝12 α＝0.7451從表18結果發現，ATCC高中卷的內部均質性α為0.7451，刪除高中卷的其他試題時，影響ATCC的內部相關α係數並不大，所以決定不刪除ATCC高中卷的試題。根據前面的研究，建立了ATCC國小卷、國中卷和高中卷的類比類型、題目分佈、表面效度、內容效度和構念效度分析、內部均質性信度分析、難度與鑑別度分析和試題內部相關分析。希望ATCC能提供給中小學自然科學教師做參考，應用於細胞相關課程的教學，協助學生獲得細胞概念的學習。伍、結論與建議本研究之目的在發展與效化「細胞概念類比測驗，簡稱ATCC」，包括國小卷、國中卷和高中卷，當作一種評量工具，目的在偵測學生學習細胞相關課程時，是否會因為類比教學而領會類比對象與研究對象的關係，獲得細胞相關概念，而仍存在另有概念是否起源於學生對類比物對應的不理解而無法產生概念的遷移。茲將本研究之重要發現及建議詳述如下：一、研究發現本研究發展與效化的「細胞概念類比測驗」，是根據中小學生物科細胞相關課程的教材，配合大台北地區中小學學生的另有概念分析和類比教學的學生反應編製而成的，可以用來檢測中小學學生學習細胞相關課程時，是否能藉由TWA模式類比教學，包含圖形類比、模型類比、敘事性類比和複雜性類比等，使學生成功的獲得較為抽象難懂的細胞相關概念，例如：細胞質的介紹、胞器的介紹、細胞膜的選擇性通透、主動運輸和擴散作用等；並探討學生仍然存在的另有概念，是否可能無法理解類比物的對應關係而無法產生概念的遷移。一份良好的測驗編製首重信度、效度的考驗。本研究在「細胞概念類比測驗」的效度考驗方面，首先建立表面效度，使ATCC的評量卷都能讓學生讀懂評量卷的題幹意義和選項的代表內容；其次建立內容效度，使題幹陳述可以充分反映中小學細胞相關課程的內涵，而答案選項部分能反應學生的學習情形；最後建立構念效度，確立ATCC的主要構念可以抽出四個因素，這四個因素總共可以解釋的變異量有51.24%（國小卷）、51.55%（國中卷）和48.05%（高中卷）。本研究也建立「細胞概念類比測驗」的內部均質性信度，分別達0.6653（國小卷）、0.7021（國中卷）和0.7451（高中卷），顯示ATCC具有良好的內部均質性信度。另外，利用試題的項目分析，包括：各試題的難度、鑑別度和各試題與總評量卷內部相關分析，得到ATCC的平均難度為0.563（國小卷），0.654（國中卷）和0.641（高中卷）；ATCC的鑑別度指數之平均值為0.500（國小卷），0.434（國中卷）和0.425（高中卷），最後完成編製「細胞概念類比測驗」的國小卷、國中卷和高中卷。綜合上述的研究發現，本研究所編製的「細胞概念類比測驗」是一份具有良好信度、效度之評量卷，可用於檢測國小高年級、國中一年級和高中二年級學生對於細胞相關概念的學習情形，這將作為本研究從事「細胞與細胞生理現象」的概念改進教學之一種評量工具。二、建議中小學教師進行細胞相關課程的教學時，一般為講解課程內文、解說實驗、示範實驗等，之後學生隨著教師的講解，進行操作實驗、整理筆記和隨堂小考等。事實上，許多教師沒有察覺學生的另有概念，過分強調講述法與「只要教就馬上能學到」的假設，可能造成學生產生另有概念，而且持續很長的一段時間。如果教師進行細胞相關課程的教學時，能配合類比教學，詳細說明類比物和目標物的對應關係，輔以「細胞概念類比測驗」作為評量，可能減少中小學生形成的另有概念，獲得較多的細胞相關概念。因為學者Bean等（1990）以圖形類比設計生物細胞單元，並採用教師解說或學生自行閱讀教材的不同方式進行觀察，研究結果證實圖形類比的生物細胞單元教學是能幫助學習的，並且發現以教師解說圖形類比的方式比學生自行閱讀教材的方式佳。致謝本研究能夠順利完成，首先感謝國科會科教處給予的經費支持（NSC92-2522-S-152-011）及生物科總計劃主持人黃台珠、林陳涌的指導，其次，感謝本研究群的辛苦參與，大台北地區接受測試的中小學學生；最後，感謝幫忙建立內容效度與試題統計分析的數位生物科教師與學者專家們。參考文獻邱美虹（1993）。類比與科學概念的學習。教育研究資訊，1（6），79-90。高淑芬、邱美虹（1998）。類比的檢索與對應。科學教育學刊，6（1），63-80。涂金堂（2001）。類比推理之探究。初等教育學報，14，293-316。盧秀琴（2003a）。顯微鏡下的世界兩階層診斷式紙筆測驗的發展與效化。國立台北師範學院學報，16（1），112-136。盧秀琴（2003b）。台灣北部地區中小學學生的顯微鏡操作技能與相關概念之發展。國立台北師範學院學報，16（2），161-186。盧秀琴（2003c）。不同學生表徵影響國中學生學習顯微鏡相關課程之探究。92學年度國立台北師院教育學術論文發表會論文集（頁231-250）。國立台北師院。盧秀琴（2004）。不同教學策略影響中小學學生學習顯微鏡相關課程之探究。國立台北師範學院學報，17（1），147-172。盧秀琴（2005）。探討教科書與中小學學生學習細胞相關概念的關係。科學教育學刊，13(4)，印製中。盧秀琴、童禕珊（2003）。台北市高中生的擴散與滲透作用概念認知之研究。92學年度師範學院教育學術論文發表會論文集（編號：92606）。國立台南師院。蕭碧茹、洪振方（2001）。類比教學策略及應用模式。中學教育學報，8，239-271。Bean,T.W.,Singer,H.,&Cowen,S.(1990).Learningconceptsfrombiologytextthroughpictorialanalogiesandananalogicalstudyguide.JournalofEducationalResearch,83(4),233-237.Brown,A.L.,Kane,M.J.,&Long,C.(1989).Analogicaltransferinyoungchildren:Analogiesastoolsforcommunicationandexposition.AppliedCognitivePsychology,3,275-293.Brown,D.E.,&Clement,J.(1989).Overcomingmisconceptionsviaanalogicalreasoning:Abstracttransferversusexplanatorymodelconstruction.InstructionalScience,18,237-261.Brown,D.E.(1992).Usingexamplesandanalogiestoremediatemisconceptionsinphysics:factorsinfluencingconceptualchange.JournalofResearchinScienceTeaching,29(1),17-34.Campbell,N.A.,&Reece,J.B.(2003).Biologyconcepts&connections(6thed.).BenjaminCummingsCompany,U.S.A.Cattell,R.B.(1966).Thescreetestforthenumberoffactors.MultivariateBehavioralResearch,1,245-276.Dagher,Z.R.(1995).Analysisofusebyscienceteachers.JournalofResearchinScienceTeaching,32(3),259-270.Duit,R.(1991).Ontheroleofanalogiesandmetaphorsinlearningscience.ScienceEducation.75(6),649-672.Falkenhainer,B.,Forbus,K.D.,&Gentner,D.(1989).Thestructure-mappingengine:Algorithmandexample.ArtificialIntelligence,41,1-63.Gentner,D.(1983).Structure-mapping:Atheoreticalframeworkforanalogy.CognitiveScience,7,155-170.Gentner,D.(1989).Themechanismsofanalogicallearning.InS.Vosoniadou&A.Ortony(eds.),Similarityandanalogicalreasoning(pp.199-241).NewYork:CambridgeUniversityPress.Gentner,D.,&Toupin,C.(1986).Systematicityandsurfacesimilitiveinthedevelopmentofanalogy.CognitiveScience,10,277-300.Gilbert,J.K.,Boulter,C.,&Rutherjord,M.(1998).Modelsinexplanations,Part1:Horsesforcourses?InternationalJournalofScienceEducation,20,187-203.Glynn,S.M.(1989).Analogicalreasoningandproblemsolvinginsciencetextbooks.InJ.Glover,R.Ronning,andC.Reynolds(Eds.),Handbookofcreativity(pp.383-398).NewYork,NY:Plenum.Good,R.,Trowbridge,I.,Demastes,S.,Wandersee,I.,Hafner,M.,&Cummins,C.(1994).Proceedingofthe1992EvolutionEducationResearchConference.BatonRouge:LouisianaStateUniversity.Goswami,U.(1991).Analogicalreasoning:Whatdevelop?Areviewofresearchandtheory.ChildDevelopment,62,1-22.Goswami,U.,&Brown,A.L.(1990).Meltingchocolateandmeltingsnowman:Analogicalreasoningandcausalrelation.Cognition,35,69-95.Guttman,L.(1954).Somenecessaryconditionsforcommon-factoranalysis.Psychometrika,19,149-161.Holyoak,K.L.,&Koh,K.(1987).Surfaceandstructuralsimilityinanalogicaltransfer.Memory&Cognition,15(4),332-340.Keane,M.T.,Ledgeway,T.,&Duff,S.(1994).Constraintsonanalogicalmapping:Acomparisonofthreemodels.CognitiveScience,18,387-438.Novick,L.K.,&Holyoak,K.J.(1991).Mathematicalproblemsolvingbyanalogy.JournalofExperimentalPsychology:Learning,MemoryandCognition,17(3),398-415.Odom,A.L.,&Barrow,L.H.(1995).Developmentandapplicationofatwo-tierdiagnostictestmeasuringcollegebiologystud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