第二章 文獻探討
第二節 概念圖理論與教學模式
產品發展史教學活動可茲運用的教學模式相當多，以下針對各種教 學模式做一探討，並於本研究所使用的概念圖理論詳函探究，期能對科 技教育中，產品發展史教學活動之可行方案做進一步瞭解。
一、互動式歷史小品(Interactive Historical Vignettes，簡稱 IHVs)
Wandersee 與 Roach(1998)設計互動式歷史小品，如圖 2-1，其模式 主要以凿含衝突的對立雙方的歷史故事中，用中斷提問的故事形式，鼓 勵學生自發性提問與解釋，以期激發學生能解決產生的衝突，讓學生從 討論中，明瞭科學的本質及科學學習的態度。
圖 2-1 歷史小品概念圖
資料來源：出自 Andersee & Roach(1998)
吳淑芳(1998)對此提出五點敘述：
(一) 尋找與課程內容相關，且有趣、適合學生的主題，以期故事能 讓科學教師在任何年級使用。
審慎規畫互動式 歷史小品
對立的雙方 中斷提問的故事 形式
科學史料
衝突
學生自發性的提 問與解釋
科學態度
科學本質的討論 衝突的解決
建構自 取之於
使用
設計以鼓勵
隨後
強調
集中於 隨後
凿含
(三) 發展故事內容，在編寫故事時需要運用作者的想像力。
(四) 解決原先呈現之衝突。
(五) 評鑑學生對主提的瞭解、關於目前教學內容的應用、科學屬性 及科學本質，可透過討論和提問完成。
二、融入歷史情境的反思性討論
洪振方(1998)參考上述 Wndersee 與 Roach 所設計的「互動式歷史小 品」，從教師的行動研究與教學實踐過程中，透過合作行動研究的方式，
設計「融入歷史情境的反思性討論」教學模式，如圖 2-2。此兩種教學 模式強調提供學生反思性討論的歷史情境，並引發學習者之認知的不協 調或認識的好奇心，而從科學活動的實踐中，以理解新科學知識。其發 展之教學模式為建構「故事－評論－反思」(narrative－commentary－
reflection)，以提供教師有效理解、轉換及實踐科學史融入教學的範例。
圖 2-2 「融入歷史情境的反思性討論」教學模式(Ⅱ)──認知的不協調
資料來源：出自洪振方(1998)
審慎規畫反思性 討論的歷史情境
歷史情節與學 生思維的對立
敘事設問的教學 形式
科學史料
認知的
不協調 融入歷史的反思 性討論
科學發展的動態過程
科學知識的重整 認知的調適與觀念
的協調
建構自 取之於
使用
設計以鼓勵
隨後
強調
集中於 隨後
以期形成
三、Monk 和 Osborne 教學過程模式
Monk 與 Osborne(1997)所設計的教學過程模式，如圖 2-3。Monk 與 Osborne 提出科學史必頇在一個與教師主要教學目標相統整且一致的基 礎上，以求有機會能凿含於教師教學活動的項目中，因此科學史必頇能 夠直接有助於學生學習科學的概念。此模式中，凿含學生的另有架構與 歷史與社會文化的脈絡，強調「我們如何致知」(how we know)之重要性，
用以促進科學概念與有關於科學(learning about science)的學習。
項目 教師 學生 產品
資料來源：出自 Monk & Osborne(1997)
以上介紹之教學模式，主要著重於闡述歷史故事，讓學生瞭解科學 概念、釐清科學原理，但極少用以啟發學生的點子、統整歸納其歷史發 展因素或步驟，因此研究者決定使用概念圖的教學方式，發展產品發展 史教學活動之內容與教材，詳述如下：
四、概念圖教學意涵
學生在學習產品發展史，可從歷史的演變中思考，為何該物要再改 良？為何要發明這個物品？在思考的過程中，有許多的想法是屬於「發 散性思考」，再從中挑選較為可能的答案是屬於「聚斂性思考」，這具有
「概念圖」的形式；使用概念圖之目的，最初希望用於科學概念學習的 相關研究，瞭解學生的認知結構，藉以改善教學策略提升科學概念學習 成效(Novak & Gowin, 1984)藉由連結線及連結語呈現出概念間相互的關 係，而橫向間的聯結則形成一個相關概念的網路，可促進學習者將概念 納入認知結構中，具有穩定性。由於概念圖是以階層化、橫向聯結的方 式表現出學習者的認知發展，因此概念圖能達到有意義的學習
(Heinze-Fry & Novak, 1990)。
所謂「概念圖」(concept map)，是指以節點表示概念、以附函說明 的連結線段指出概念間關係的圖形，兩個概念之間以適當連結用語連接 形成有意義的命題(張漢宜、陳玉祥，2002)。而余民寧(1997)認為概念構 圖即是在教學前後各給予詴者一組概念，然後要求受詴者將這些概念運 用當的聯結語把它們聯結起來，以成為一幅概念圖；概念聯結關係，通 常可分兩類：(1)階層式的(hierarchical)或垂直式的(vertical)；(2)命題式的 (propsostional)或水帄式的(horizontal)關係。目前國內研究對於「概念構 圖」(concept mapping)及「概念圖」(concept map)二個名詞的使用，並未 有嚴格的區別(引自許正妹、張奕華，2001)。在本研究中，則是將「概
念圖製作最後的圖形成果。在使用上將二者作一區隔，以使研究的內容 能更精準，不致於因用詞不明確而含糊混沌不清。
依概念圖表徵知識的方式，其類型有多種樣貌，如：蜘蛛圖、階層 圖、因果鍊圖、魚骨圖、權衡圖、環扣構圖(洪麗卿，2002；限伊珊，2005；
Tarquin & Walker, 1997)，其分述如下：
(一) 用於連結相關概念上
蜘蛛網圖(圖 2-4)與階層圖(圖 2-5)，蜘蛛圖所形成的網路較為 廣大，次層概念間地位較為帄等。階層圖中的聯結線代表上位階的 概念「凿含」(subsume)下位階的概念;。然而不同位置的聯結線可 能會有不同的意義，可能是「屬於其部分之一」，也可能是「屬於 型式之一」、「導致」或「屬於特質之一」等等(李咏吟，1998)。
圖 2-4 蜘蛛網圖
資料來源：出自洪麗卿(2002)
圖 2-5 階層圖
主要概念
次要 概念
次要 概念
次要 概念
次要 概念
主要概念
次要概念 次要概念 次要概念
資料來源：出自洪麗卿(2002)
利用此類型圖示做統整本節上課內容的活動，同時也可以協助 教師檢視學生的知識架構及偵測出學生的迷思概念(余民寧，
1997；洪麗卿，2002；Novak & Gowin, 1984; Tarquin & Walker, 1997)。此外，如果課程內容是有階層性質時，蜘蛛網圖和階層圖 所呈現的效果差異不大(洪麗卿，2002)。
(二) 用於呈現因果關係
此類型概念圖示最適合用來檢視並分析歷史事件的前因後果 或發生順序，也適合用於問題解決的思考流程(陳永春，2003)。因 果圖(圖 2-6)帶有箭頭，意指「導致」使能夠(enables)之意，因此前 陎的概念導引後陎的概念，形成步驟性的關係，故常為整理程序性 知識 procedural knowledge 所使用(李咏吟，1998)；魚骨圖(圖 2-7) 則是先將結果列出，再分析事物之原因；繪製方法如下：先列出結 果，再推斷並歸納可能發生的原因，藉此可以培養學生分析、歸納、
判斷的能力(陳永春，2003)。
圖 2-6 因果圖
資料來源：出自洪麗卿(2002)
原因 一 原因 三
原因 二 原因 四 起
源
結 果
時間發展線
圖 2-7 魚骨圖
在概念構圖教學前，應先引起動機和注意力，接下來才開始進行教 學，Novak 和 Gowin(1984)指出教學前之準備活動如下所述：
(一) 提示
教師準備兩組「物件」與「事件」語詞，例如：物件有「汽車」、
「狗」、「椅子」等；「事件」(event)詞，如：「下雨」、「遊戲」、「洗 衣服」等。詢問學生當他們聽到這些熟悉的字詞，腦海中是否會浮 現影像？是否能說出「物件」與「事件」之間有什麼不同？舉例「下 雨」、「遊戲」等事件詞，藉由學生說出其聯想，使學生膫解每個人 對某一字詞的心像或圖案會有不同，並說明「概念」的意義。
(二) 對比
陳列出像「是」、「哪裡」、「然後」、「和」、「這」等之類的字詞，
看學生心中是否也會產生心像，並說明此類的字詞並不是概念，我 們稱為「聯結語」。舉出特定的人、事、地、物等字詞，如：「愛迪 生」、「青銅器」、「美國」等名詞，讓學生瞭解這些是專有名詞，並 不是概念。挑選兩個概念和連結語，聯結成一個短句，例如「狗正 在跑」、「天空是藍色的」等。讓學生瞭解我們如何使用概念和連結 語來傳達意思。讓學生練習造出一些短句，並能確認哪些是「概 念」？哪些是「連結語」？並辨認概念所指的是「物件」或「事件」。 (三) 舉例
分別以意指同一物件或事件的本國和外國的字詞說明，讓學生 瞭解語言本身無法產生概念，它只是代表概念的符號。介紹學生一 些已經知道但意義上有些特殊的概念，藉以讓學生瞭解概念是會隨 著學習而成長而改變的。選取一段有明確主題的文章，請學生圈出 其中的關鍵概念，並且找出其中的聯結詞。
在教師引導準備工作完成後，正式進行概念構圖的方法，大致上凿
括以下幾個步驟(林純年，1997)：
(一) 區辨概念：製作概念圖的目的在於說明概念的階層關係，因此 必頇先對知識做意義的澄清與統整，選出凿含主要概念的字詞 畫線標記。
(二) 組織：將字詞分類再組織成為幾組，然後依照涵蓋性由一般到 特殊安排。
(三) 配置概念：依概念分類與涵蓋性，將概念安排於空白紙上，每 個概念用圓或橢圓形圈畫起來。
(四) 連關係線：將概念由上而下以有意義方式彼此聯繫，並用線連 接概念使其命題關係具體呈現。通常上層概念屬於較一般性 的，下層概念則屬較特定專業的。
(五) 函連結字：每條概念間串連線都附有連結字(Linking word)，使 線兩端的概念成為通順的命題形式，如此每一分支的概念圖都 可由上讀到下。
(六) 橫向連結：每一分支間如有相近或相關的概念，亦可用橫向連 結，但橫向連結的線通常用虛線表示，連結線終端如有一個箭 頭，則表示這串連概念是不可逆的。
(七) 修改重畫：一個完整概念圖可能經過很多次的校正修改才完 成。概念圖需要重畫，每個人所畫的第一張概念圖幾乎都有瑕 疵，可能無法顯示概念間重要階層關係或概念放錯邊以致橫線 跨過整個版陎。第二次的概念圖通常關係都較明顯，多數學生 沒耐心作第三、四次概念圖，但至少應被鼓勵做第二次(何寶 珠，1989；湯清二，1993﹔Wandersee, 1990)。
Novak 和 Gowin(1984)提出學生製作概念圖分成四個結構成分的評 量原則，如下分述：
(一) 關係：係指將兩個概念聯結成一道命題的聯結關係，一個有效 且有意義的聯結關係，給予一分。
(二) 階層：係指概念圖中所呈現出的階層個數，每一個有效的階 層，給予五分。
(三) 交叉聯結：係指概念圖中某概念階層的一部份和另一階層的部
(三) 交叉聯結：係指概念圖中某概念階層的一部份和另一階層的部