第一節 第一節
第一節 學生學習困難與概念改變的相關理論 學生學習困難與概念改變的相關理論 學生學習困難與概念改變的相關理論 學生學習困難與概念改變的相關理論
Shulman（1986）提出學科教學知識（Pedagogical Content Knowledge, PCK）是 一種最適宜教導學科的知識，教師以最佳的方式呈現與表達學科內容使學生能理解
，PCK也包含了解哪些內容學生會有學習困難，學生對學習主題的先前概念及該概 念學習有關的知識等。段曉林（1996a）更指出PCK的內涵除了學科知識、教學表徵 與策略知識、課程知識、評量知識及情境脈絡知識外，還有學生的學習知識：「教 師應了解特定單元中學生的先備知識和學習困難。」黃台珠（2006）強調教師應從 自己對各種教學知識的理解，透過思考轉化為在教室中施行的教學實務，在教學進 行中不斷蒐集各種資訊來評估教學效果，進而反省思考理念與實務間差距的意義，
形成自己新的教學知識，她的研究提到科學教師（國中生物教師）的專業成長，該 教師教學前會先分析學生先備概念，因為若先備概念與課本內容有差距或矛盾，易 產生迷思概念造成學習困難，正呼應Ausubel（1968）所說：「影響學習的最大因素 是學生已經知道的部份。」。以科學教育的歷程觀之，學生應主動建構周遭自然環 境的知識，將感官資訊與先備知識聯結，形成有意義的認知，教師則是學生概念改 變的機動因子，協助學生主動再建構出科學社群認同的概念（熊召弟等，1996），
因此每次的科學教學其實是學習者概念的修正或再建構。而本研究學生的學習困難 雖然是指學生因較難理解某教材、教材單元銜接不順、過程技能操作困難、概念改 變不易、錯誤率較高、推理表達困難等而造成的學習困難，但科學學習最終的目的 之一是要擁有並能適當的運用於生活中的正確科學概念，故學習困難將聚焦在教師 教學時學生概念的改變的困難，這樣的概念改變包含概念的修正與重建。所以教師 應理解學科內容知識及教學知識，特別是課前分析學生先備概念，了解學生有哪些 迷思概念，應有何種概念改變的策略。
壹壹
壹壹、、、 概念的類型與、概念的類型與概念的類型與學習概念的類型與學習學習困難學習困難困難 困難
一、布魯納（引自鄭昭明，1993）是近代概念研究的先驅，他將概念分成三種型 態：
1. 交集概念（conjunctive concepts），也就是各概念屬性之間以交集（AND）
方式連結而成的概念。如「少女」是「年齡」加上「性別」共同界定。
2. 聯集概念（disjunctiveconcepts），也就是各概念屬性之間以聯集（OR）的 邏輯連結而成的概念。如宗教
3. 條件式概念（conditional concepts）。界定的屬性彼此之間存在著某種條件 的限制（關係的連結），例如：物體的密度是物體的質量除以體積的比值。
上述第一及第二種概念較容易學習，第三種關係型的概念學習較困難。
可見布魯納概念型態其實是以『不同屬性間的關係連結』作為概念的分類，
認為概念最主要的特性就是『關係的連結』。關係的複雜度就代表著概念學 習的難度。
二、而王美芬和賴阿福（1993）根據個人表徵方式將概念分為知覺概念、操作概 念及推理概念。知覺概念可藉直接經驗獲得，較為具體，而推理概念需經邏 輯推理獲得，較為抽象，這樣的分類具層次性，低年級學生多為知覺概念，
高年級學生多為推理概念。
三、概念的學習是一種概念改變的過程，概念的屬性及例子的抽象程度是概念學 習困難的指標。Herron（1970，引自史嘉章，2002）曾用『可覺知的程度』
來區別概念屬性的抽象程度。茲將Herron 概念類別以圖2-1-1表示，可覺知的 程度是 A > B> C。圖中桌子的概念例子（長桌、圓桌）及屬性（功能）都是 可以且容易察覺感受的；而如二氧化碳舉例言之，日常生活或空氣中都可碰 觸，但講到屬性就比較抽象，除非以實驗證明某些特殊現象否則不易察覺：
若是原子學說因難以直接觀察，僅能畫個圖或寫個式子想像運作情形，無論
例子或屬性都會有理解上的難度。
(一) 林振霖（1993）、鍾聖校（1995）歸納整理指出：學生為了解和解釋自 然現象從生活經驗、學校學習、同儕文化與天賦觀念等中所產生的認知
，這是一套有別於一般公認的「專家概念」的想法和概念，稱為迷思概 念。
(二) 學生概念學習的過程中，會結合日常生活的經驗和原先學習的經驗，來 學習和創造出新概念，所以在教師正式教學之前，學生已自行形成一些 概念來解釋教師所講授的內容。然而，經由學生所建構、衍生的概念，
有很大的比例常與教師、課本或學科專家所認定的意義不盡相同，這就 是迷思概念。(Helm,1980)。
(三) 王美芬(1991) 、鄭麗玉(2000)均指出，由於學者對知識形成的價值判斷 不同，強調的特性不同，在界定迷思概念時就使用不同名詞。如「先前 概念」、「兒童科學觀」、「錯誤概念」、「錯誤想法」「天真的解釋
」或「另有架構」、「另有概念」、「直覺概念」「不同概念」等不一 而足。一般而言，以「研究」為出發點的學者偏好沒有對錯價值的名詞
，而以「教師、科學家」為出發點的研究，則偏好用「錯誤概念」一詞
。
(四) 蘇育任（1999）強調在概念學習的過程中，學生也會因不當的統整，而 產生迷思概念，當迷思概念產生後，往往根深蒂固，很難加以改變，因 而造成日後學習的困難。
簡單說，迷思概念意指模糊的、不完全的、錯誤的理解某事物所產生的 與科學家不一致的錯誤概念，而這樣的概念可能會造成學習困難，影響學習 者科學學習的成果。本研究尊重學童的的思考架構，以「另有架構」、「另 有概念」稱呼迷失概念。
二、迷思概念的起源
迷思概念的原因複雜且多變，學者看法雖不完全一樣，但也有相似之處
，列舉如下：
(一) Osborne, Bell 和Gilbert（1983）提出了三點有關學生們為什麼會迷思概 念的原因：
1.學生傾向於以自我中心的觀點觀察事物。
2.學生傾向於對某一特定事件的部分解釋感興趣，而較不關心連貫的、合 理的解釋。
3.學生日常所使用的語言和專家們所使用的語言也有些微不同。
(二) 王美芬(1991)依據其研究認為學生何以有這些錯誤概念？其可能來源 可歸納為：
1.兒童自己的生活經驗和觀察。
2.親友師長的說法影響他們的判斷。
3.教科書中不當的描述或插圖。
4.教師缺乏學科知識，而造成錯誤的教導。
(三) Stepans（引自熊召弟等譯，1996）在「科學學習心理學」一書的第五章 中曾提及迷思概念其可能來源有：
教師對於學童的迷思概念缺乏察覺心及興趣、日常生活語言和隱喻、『只 有教就會馬上學會』的假設、『話語用字就可以代表是否理解』的假設、
教科書呈現了概念、過份強調講述法。
總結上述，迷思概念的來源，有兩大因素：學生個人因素與教師教學的 因素。一方面可能是學生受到不適當的觀察與推論或日常用語、經驗誤導而 產生自發性的另有想法；一方面也可能是教師教學方法或教科書在教學中或 周遭環境裡，因為錯誤訊息或是本身不適當的統整而引起的。甚至兒童某些
迷思概念也會隨著年齡的增長或經驗的累積而發展出不同的內容與架構，以 不同語言和經驗來解釋其所看到的外在世界（Driver, Guesne & Tiberghien, 1985）。故迷思概念形成的原因非常複雜而廣泛，教師必須針對教材深入了 解對應的迷思概念成因，才可以提供更有效的教學方式。
參 參 參
參、、、 概念改變的理論、概念改變的理論概念改變的理論 概念改變的理論
因為科學概念受到個人經驗的影響且概念本身是抽象的、複雜的、或是微觀 的，所以學習上會有困難的，又根據Pfundt 與Duit (1991)回顧近2000 篇的研究指 出，許多迷思概念都很難改變，因為學童或成人的科學概念是個人的(personal)、
固執的（persistent）、強韌的（robust）、一致的（consistent）、穩定的（stable
），這些特質阻礙學生科學學習過程中概念的轉變（e.g., Osborne& Freyberg, 1985;
Osborne & Wittrock, 1983;Driver, Guesne & Tiberghien, 1985）。因此，概念改變似 乎很難發生。但是Chi（1992、1994）從本體論觀點出發探討概念的本質提出不同 的看法，以下就概念改變的理論與條件分別說明。（引自邱美虹，2000）
一、概念改變的條件
Posner, Strike, Hewson 和Gertzog (1982) 提出概念改變的模式CCM（
conceptual change model），指出出概念改變的四個條件為：
(一) 學習者必須對現有概念感到不滿意（dissatisfaction）:不論是學習者或是 科學家們只有在對於當前的概念感到不滿意或功能不夠時才會想做概 念的改變，因此，在調適（accommodation）發生之前，個體必須遭遇 到一些無法解釋的現象或異例（anomalies），而且，個體必須意識到此 時若只是同化(assimilation)是不夠的。
(二) 新的概念必須是可以理解的（intelligible）：新的概念通常不是反直覺 (counterintuition)，就是不可理解（incomprehensive)，所以很難形成概 念改變，因此新的概念必須是個體可理解的，個體才可能進行概念改變
。
(三) 新的概念必須是合理的（似真的）（plausible）：雖然新的概念未必一 定要為真，但它至少必須讓個體覺得具有成真的可能性。換言之，任何 的新概念要被接受，必須要此一概念能與個體所擁有的其他知識是一致
，因此，要發生概念的改變時，必須了解新的概念必須是合理的。
(四) 新的概念必須是豐富的（fruitful）：新的概念必須是可以解釋更多現象 的，換句話說，新的概念必須能提供一個更有力的解釋方式，才能使學 習者接受，進而改變其概念，亦即它不僅有可能解決現有的問題，而且 也應該提供未來探索的途徑及作為產生思考的工具。
Strike 和Posner 將上述這種概念情境稱之為「概念生態」(conceptual ecology) 來說明概念之間複雜的關係：科學學習是同學、學習環境、教師…
間的互動而成，對於概念的調適具有決定性的影響，因此若欲使個體發生概
間的互動而成，對於概念的調適具有決定性的影響，因此若欲使個體發生概