概念改變意涵及教學策略

本節針對由理論到實務，分層介紹三大主題，第一部分是「概念改變的意 涵」，第二部分是「概念改變教學策略」，第三部分是「科學上運用概念改變教學 的相關研究」。

壹、 概念改變意涵與條件

個體在沒有歷經強烈的認知衝突下，人類不會進行調適，所以極少有機會出 現自發性地產生概念改變，科學教育發展時在探討「概念改變」的意涵與發生條 件上不遺餘力。要發生概念改變前，個體須先認知到自己既有的理論與呈現之事 實和證據相比是不完整、或不具功能甚至不一致時，才會迫使自己再重新解釋和 定義概念，同時外界提供的科學性解釋也必須更具說服力，方能有機會取代既有 概念和達到概念改變的目的，本研究的立論正以此奠基 (梁雅琇，2007)。

奧蘇貝爾的理論中也提到，新概念如果是不可理解的，無法直覺判斷的，

就很難發生概念改變，所以新概念還須是可被當時年紀的個體理解的範圍，並且 具有意義，個體才有可能進行概念改變。且新概念須是夠豐富，使個體不僅能解 決現存問題，也能提供未來探索的新方向。

概念改變約可分成兩大項度，其中一種是增加擴大其豐富度，另一種是修正 既有概念，前者是指個體面對新知與已知的概念架構一樣時，學習只是增加其廣 度和深度所以不難發生，例如沙漠缺水，生活在此環境下的生物必須發展出功能 更強大的防止水分散失功能，所以仙人掌葉子演化出針狀葉避免水分過度流失並 將發展肉質莖來保水；後者係指當個體所學之新知內容與其原有概念和生活經驗 到的不一致，所以不易變更原有想法，概念改變比較難發生，例如地球是球狀體，

然生活經驗中，從視覺上看地表，感覺卻是平坦的 (郭惠芳，2002)。

綜合在翻閱文獻時的心得，從簡單概念的增加或減少知識內容，到整體知識 架構的重組，都是概念改變的範疇，也提供研究者切入學生概念改變時的參考依 據。以下，再針對以概念改變理論為出發點，發展教學策略的文獻做整理，提供 教學設計上更進一步的具體方向。

貳、 概念改變教學策略

學生在學習科學時的困難與障礙，大多源自於個體存有的迷思概念，迷思概 念的改變有其難度，但換個方式思考，若積極運用教學策略推動學生，讓學生原 有觀念解構再重組，達到概念改變便可以增強學生此方面的科學相關知識基礎；

以下提出學者研究中提出的概念改變教學策略。

盧秀琴、黃麗燕 (2007)彙整文獻策略提出 5E 學習環教學策略，五點如下：

一、 參與(engagement)：設計教學活動引起學生興趣，學生主動積極參 與，由提出問題、定義問題和呈現矛盾，帶出探討的問題和觀念。

二、 探索(exploration)：給予充足時間進行活動、探索活動，透過操作 過程，使學生建構和教科書中或科學家的相同共識。

三、 解釋(explanation)：先讓學生自我詮釋、說明自己的想法，再由教 學者以學生想法為基礎，透過口頭、圖片、影片或教學媒體，再 補充介紹相關科學概念以及過程。

四、 精緻化(elaboration)：能活用在新的情境中，推展到日常生活裡。

五、 評量(evaluation)：教師對學生理解的程度進行評量，並提供學生 應用科學知識與過程技能的機會，也可讓學生作自我評量，使其 更進一步了解自己的學習情況。

上述教學策略與模式，研究者發現文獻中前輩的建議都是先找出學習者的既 有概念與迷思，再由活動設計教學，讓學生主動參與，造成概念衝突，嘗試讓學 生自我詮釋，最後概念調整與重組。故研究者進行研究時，首先了解學生光合作 用迷思概念為何，其二選擇並安排課程實驗活動讓學生能實際觀察具體事物的變 化，進而讓學生在事實與推測上出現差異造成概念衝突後，再引導學生運用所學 課本知識或自行找尋資料來合理地闡釋觀察到的數據和現象，已達成最後概念轉 變之目的。

參、 科學上運用概念改變教學的相關研究

Driver and Oldham(1986)提出的五階段概念改變教學 策略:

梁雅琇

Lisa Weise (2006)

Simple Inexpensive Respirometers Demonstration

自製簡易便宜的呼吸偵測計，帶領學生用 實驗佐證植物的光合作用和呼吸作用。

Andrew M Ray &

Paul M Beardsley

(2008)

Overcoming Student Misconceptions about Photosynthesis: A model-

and Inquiry-Based Approach Using Aquatic

Plants

使用 5E 學習環，運用水生植物實驗與觀 察，探討光合概念。(engage、explore、

explain、extend、evaluate)

Susan Piper &

Edward Lewis

Shaw Jr.(2010)

Teaching Photosynthesis with ELL Student

英語學習者(ELL)學習光合作用的困難點