概念改變

一、概念改變相關研究

張春興（2005）指出在 Piaget 在其認知發展理論中，指出學習的產生是因為個體要 適應環境，改變內在認知結構的歷程，其作用方式有兩種：一是同化；一是調適。這種 概念改變的歷程也就是認知結構改變的歷程，個體已有的認知結構就是其已有的概念，

經由同化或調適而改變過了的認知結構，即是所形成的新概念。

而 Appleton 也指出學童在新的學習情境下有兩種可能類型的反應：一是若新資訊可 與學童既有觀念共存，學童將會同化這些新資訊；而若新資訊與學童既有觀念產生衝

突，將有認知衝突的現象發生，此時又分成三種可能反應，包含等待權威給予指導、逃 避，或由學童調適自己創造一個新的概念網路（郭生玉，1998）。

耿筱曾（2000）進一步將學童概念改變的可能類型歸類如以下三點：

（一）概念獲取型（conceptual capture）：此類型的概念改變相當於 Piaget 的「同化」， 即新概念與原有概念不產生衝突，或是比原有概念更高階，學生很容易便能 將新概念納入原有概念架構中，產生「量」的改變。

（二）概念重組型（conceptual restructuring）：此類型的概念改變相當於 Piaget 的「調 適」，當學生遇到到認知衝突時，能藉由將原有概念重組或分化來接受新的 知識，屬於「質」的改變。

（三）概念替換型（conceptual exchange）：屬於概念改變的最高境界，如同 Kuhn 的典範遷移，給學生帶來的衝擊也最大。學生直接以新概念替換原有的概 念，新概念會轉變為學生概念生態的一部份。

由上述研究可以發現，學生在面對新的學習情境時，會利用同化、調適，甚至是替 換等方式，來改變原有的概念以符合所面對的情境。對於概念改變的模式，有諸多學者 提出其理論說明，茲彙整各概念改變理論如下：

（一）PSHG 概念改變模式（Conceptual Change Model）

由 Posner, Strike, Hewson, 與 Gertzog (1982)提出的概念改變模式，是最廣為 人知的概念改變理論之一。此模式從學習的觀點出發，認為學習並非單純地加入 新的片斷訊息，而應該涉及新舊知識之間的互動關係。學習可視為一連串概念改 變的過程，學生的概念在新概念與新發現交互作用下發生改變，即是學習的歷程。

PSHG 概念改變模式中提到概念改變必頇符合四個條件：

1.對現存的概念感到不滿足：學生在本身所持有的概念無法解釋所遭遇的現 象，或無法解決問題的時候，才會想要改變他們的概念。

2.新概念必頇是可理解的：學生必頇理解新概念的內涵，在對新概念有所認

識的情況下，才能產生概念的改變。

3.新概念必頇是合理的：新的概念必頇與其它的概念相符合，能與學生過去 的經驗一致，或具有解決其原來問題的能力，才可以替代先前的概念。

4.新概念必頇是豐富的：新概念不僅可以解決學生原有的問題，還需具有解 決其它問題的潛力，能進行新領域的探索。

上述四個條件中，「對現存的概念感到不滿足」可說是概念改變過程的中心，

因為透過這一條件，學生了解到只有取代或重組舊概念，才能使其成功地接受其 它新的知識概念，亦即是強調學生迷思概念的地位必頇降低，而在學生心目中的 科學概念必頇提高，如此一來才會產生概念改變（蔡明儒，2004）。

（二）Chi 的本體論（Ontology）

Chi (1992) 以本體論的角度來分析概念結構，將概念分為三種類別：物質 (matter)、過程(process)與心智狀態(mental state)。「物質」指含有特定屬性的東西；

「過程」指事件的發生具有序列性與因果關係；「心智狀態」則指情意的部分（邱 美虹，2000）。這三種類別皆有其特殊的屬性，而類別之間的屬性，則又明顯的 區分並且具有階層性，本體論所謂的概念改變，即是發生在知識內容的本體屬 性，不同於原本的認知結構時，概念會由原先的類別，重新放置到另一種類別上。

依照概念在本體樹跨越的情形，可區分成兩類：

1.本體類別內的概念改變（within ontological conceptual change）：當概念改變 的發生只是在同一本體樹內上下的轉變，而非跨越不同的本體樹時，稱為 類別內的概念改變。這種改變只是在同一類別內的概念歸屬改變，可視為 信念上的修正，只需要將學習者現有知識裡的屬性，改變成其它正確的屬 性就可以完成。

2.跨越本體類別間的概念改變（across ontological conceptual change）：概念從 一個本體樹，遷移到另一個本體樹時，這種類別間的轉移，稱為本體類別

間的概念改變，又稱為根本上的概念改變。物質、過程與心智狀態，這三 類概念間的轉換即屬於此種概念改變。

Chi 認為既有的知識與待學的知識是相容的，他們有共享的屬性，概念改變 較容易發生；當既有的知識與待學的知識是不相容的，也就是無共享的屬性，概 念改變便不易發生。而 Chi 也提及學童在學習科學時會將新的訊息同化到他舊有 的或是錯誤的類別中，因此學童就很難對這個概念產生徹底的理解（曾燕玲，

2005）。

（三）Thagard 的概念革命

Thagard (1992) 認為，概念組織是由種類（kind）與階層（hierarchy）而形成，

如果一個概念系統或規則，被另一個新的組織系統所取代，便稱為概念上的革 命，亦即種類關係與階層關係之間的改變。Thagard 的概念改變理論中，利用樹 轉換與分枝跳躍的觀點來探討其中的機制，將概念改變的階層分為九種（邱美 虹，2000）：

1.增加新事例：概念是瑣碎的。如海洋遠處看到的黑色小點是鯨魚。

2.增加（減少）弱原則：視其實用性決定原則強弱。如鯨魚可在北冰洋發現。

3.增加（減少）強原則：視其實用性決定原則強弱。如鯨魚吃浮游生物。

4.增加（減少）新的部分開係：概念的分支。如鯨魚有肺臟。

5.增加（減少）新的種類關係：利用上層的關係來結合兩個概念。如豚是鯨 魚的一種。

6.增加（減少）新概念：有助於科學知識發展。如電學與磁學合成磁學。

7.瓦解部分種類的階層：放棄原有的辨別方式。如牛頒放棄亞理斯多德觀點。

8.藉由分枝跳躍重組階層性：如哥白尼認為地球是行星而非「地心說」。 9.樹的轉變：改變己有階層性的樹狀組織原理，從一階層樹的分枝轉移到另

一分枝。如達爾文改變分類的意義，人是由其他生物演化而來。

廖哲政（2009）指出 Thagard 的概念改變過程包含了信念修正與概念改變，

其中信念修正包括了信念的增加與信念的減少；而概念改變則有概念的增加、減 少、重組與重新界定階層，也就是樹的轉變。另外，Thagard 亦表示信念修正、

增加概念、簡單重組概念階層在科學知識的發展中常見，但分枝跳躍與樹轉變在 概念革命中則較罕見（蘇雅芳，2003）。

二、概念改變策略

紀宗秀（2004）指出許多研究發現學生迷思概念抵抗教師的慣例教學策略，現場教 師或許知道「迷思概念」對學生的學習有影響，但卻沒有潛在的方法去改變這種情況，

學生舊有的概念固著且不易改變，因此教師如何設計有效的教學方法，幫助學生獲得正 確的科學概念顯得相當重要。

而對於概念改變的教學策略，魏金財（1992）認為雖然各方學者有不同的看法與作 法，但基本上都包含了三個階段：察覺（awareness）、失衡（disequilibrium）與更新

（reformation）。耿筱曾（1999）也提及教學者要經由教學使學生發生概念改變，首先要 瞭解學習者的概念架構改變的可能性，再者應鼓勵學生根據現有的認知架構來解釋，當 解釋出現矛盾時，學生才最有機會重新思考和調整他自己的概念架構，這種經由學習過 程的概念改變也最為珍貴。國外的研究也顯示概念改變教學重視學生表達自己的想法和 解釋自然現象的理由，並要求學生懷疑他們所持的理由，期待學生能主動發現自身想法 與科學家想法間的差異，進而為了發展與科學家想法相似的概念，而重新建構他們自己 的想法 (Posner 等, 1982；Vosniadou ＆ Brewer, 1987) 。

以上關於概念改變策略的敘述，也符合前述 PSHG 概念改變理論，必頇讓學生對於 現存概念感到不滿足，進而詴著發展出新的概念。因此概念改變教學策略需包含讓學生 面對新概念挑戰，挑戰結果決定於新舊概念之間的互動情形，若無法將新概念融入於整 個概念理解中，學習者會拒絕新概念，然而如果學習者察覺到需要將新概念轉化融入既

有架構中，則架構將發生改變，且降低學習過程困難度。因此，教師必頇先分析學習者 既有概念，進而判斷是否需將概念改變教學模式納入教學中（熊召弟等譯，1996）。

而針對概念改變的教學策略，中外學者都提出許多具體的方式。如 Smith ＆ Anderson (1981) 指出為了使學習者對於新概念能有較明顯的調適，其接觸新概念時應 採取以下步驟：

（一）提供學習者挑戰的情境， 如此可看出學習者原有概念。

（二）允許學習者在學習環境中與他人分享自己的觀點。

（三）提供一個看來像是別的但是正確的觀點。

（四）提供學生對每個觀點討論的機會。

（五）協助學生探尋結果和調適。

蕭月穗（2005）則提到三種常用的促進概念改變的策略：

（一）蘇格拉底式對話：透過師生之間的對話，讓學生發現思考與推理的不一致，

因而重建原有的知識。

（二）異例法：利用不一樣的例子或現象，造成學生面對問題時產生認知上的衝突，

進而重建認知架構。

（三）類比搭橋法：運用類比關係，以學生熟知的舊知識為基礎了解新知識。

張靜儀（2002）指出有五種教學策略已被研究證明能有效改變學生迷思概念，且彼 此不互斥，而能相輔相成，包含：學習環、類比教學、概念衝突、後設認知、群體討論。

張靜儀（2002）指出有五種教學策略已被研究證明能有效改變學生迷思概念，且彼 此不互斥，而能相輔相成，包含：學習環、類比教學、概念衝突、後設認知、群體討論。