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【化學核心素養】建模歷程的操作性定義
劉俊庚，邱美虹
通過綜述不同研究者對建模歷程提出的不同想法，不難發現：大部分學者對於建模歷程的觀點，不外乎建立模型、檢驗模型、分析、修正，以及調度等階段。在這些綜述內容的基礎上，臺灣師範大學邱美虹教授研究團隊將建模歷程歸納為兩個主要階段，分別是：模型發現（model development）和模型運用（model implement）。有關建模歷程各階段成分以及操作性定義經兩位科學教育學者審查與討論修正後，制定了如表1所示的內容。
根據表1，建模應該包括模型描述與選擇、模型建立、模型效化、模型分析、模型調度和模型重建等6個階段，各階段之間交互運作進行，如圖1所示。
圖1 建模歷程圖
以下針對各階段加以說明。
（1）模型發展
可分為模型描述與選擇、模型建立、模型效化與模型分析等4個次階段。
描述與選擇部分，主要是描述與選擇變數（物件、狀態、交互作用和因果效應）、討論或關係的選擇、選擇最符合現象描述的各種面向與變數，以及符號語言的選擇；
模型建立則是透過變數之概念化、定性與定量關係之建立，以及符號語言的建立（選擇表徵與建立），建立初始模型；
效化則是決定模型之運作與描述結論、判斷與比較，和初始模型運作結果與詮釋；
分析與評估則是模型經驗性證實，透過不斷地檢驗與評估變數，藉以了解模型的適當性、完整性、一致性和融貫性等。
此外，模型效化、分析與評估階段也注重於比較與評估不同模型，並檢驗競爭模型，換言之，模型發展階段注重於建立一個可使用與解釋的模型，並利用不同數據或方法進行分析、檢驗與比較。
（2）模型運用
此階段主要為模型調度與重新建立新模型。
模型調度方面，即是模型的應用與預測、理解模型的限制性、類比建立與發展和模型精煉。模型可以採取不同方式應用至不同的外在情境，模型只有在真實世界中進行描述、解釋、預測等調度歷程後才顯現其重要性及適用性，如此也將慢慢地擴充其使用範圍，且更適用於相對應的理論情境中。教學過程中，提供學生從事適當的調度活動，讓學生發展工具和系統化的規則，透過類比教學或其他建模獲得，均可使學生對建模有更多的認識與了解。
模型重建則包括建構新模型和從模型中推論其他含義，擴大模型的解釋範圍。由於原有模型可能需要做完全的改變，學生需要重新建構新模型，依Chi（1992）概念改變的觀點，若是原有模型中所需元素的增減，則是若重建，屬輕微的概念改變，反之，若模型做結構上大幅度修正，猶如一個概念重新被置放，由一個類別置放至另一類別（Chi，Slotta，& de Leeuw，1994），則可謂之強重建，屬於根本的概念改變。
綜上所示，建模應該是漸進與循環，學生可採取分離方式來發展個別的描述性模型，慢慢地再發展為解釋性模型。此外，教師可協助學生建立基本模型，隨後不斷地透過驗證與修正，他們將能夠發展較完整的基本模型，學生亦可統整並建構更複雜的模型，而學生的發展速度也會較原先基本模型快，因為他們已從上述歷程中獲得不同的建模成分（Halloun，2006）。但學生在建模歷程中也可能於模型效化或分析與評估階段，因模型運作結果與原先現象或問題不一致而中斷，並從模型描述與選擇或建立等階段再重新進行，換句話說，建模歷程並非是線性的過程，而是循環與交互進行。
更多內容，請閱讀原始文獻：
劉俊庚，邱美虹．從建模觀點分析高中化學教科書中原子理論之建模歷程及其意涵[J]．科學教育研究與發展季刊，2010，59：23-54．
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