第三節 第三節 概念改變 概念改變 概念改變 概念改變
一、概念的意涵
「概念」可以「conception」與「concept」二種不同英文來表示，在韋氏大辭 典的解釋中，「conception」強調了想像過程或概念形成的過程而非結果，「concept」
則是對一連串特殊的事件思考後所形成的想法。因此「conception」是個體與生 活世界的交互作用並根據過去的經驗所建立出對事物或現象的一種解釋，也就是 在生活事件的理解或推理過程所產生的一種暫時性行為。而「concept」是學習者
用以瞭解、解釋、預測事件或系統的心智活動表現（楊宗達，2001）。
概念會隨著個人的學習與成長不斷被修正而有所改變（郭重吉，1995）。也 就是概念的學習是個體不斷主動求知建構的心理歷程，學習者透過個人已有的認 知或經驗，以獨有的方式建立自己的知識（潘宏明，1994）。因此概念的形成是 以原有的概念做基礎，接受外來的刺激並進而統整內在的想法以促使新概念的形 成（耿正明，1991）。學習者學習前所持既有的概念即為先前概念，它在學習過 程中扮演著極重要的角色，相關研究報告顯示，先前概念對學習新概念有著深淺 不同程度的影響，有的對學習具有正面效果，能幫助新概念的理解；有的則會產 生負面作用、妨礙新概念的建立（Champagne, Klopfer & Gunstone, 1982；Osborne
& Wittrock, 1983）。 二、迷思概念與概念學習
認知心理學認為兒童的概念學習是主動的。學童透過先備知識和解決問題經 驗，對材料或問題進行解釋、重組，再將知識表徵表現於解決問題之上。受此影 響，學生的概念學習成為科學教育研究的一股潮流，其中又以「迷思概念」
(misconception)最受到重視。
所謂迷思概念是指學生隱含著錯誤的概念，且此概念與現行廣受接納的科學 知識相衝突。通常是指學生接受了正式的科學教育課程教導後，因同化不當而產 生誤解。而迷思概念對學生來說，就如同真的一般，學生大多以為自己的解釋與 看法是對的，事實上，他們並不知道自己的想法是有偏差的（裘維鈺，1994）。
Gilbert & Watts（1983）則認為，大多數學生對自然現象所抱持的看法、原則或 信念，可能與課本或專家有所不同，這便稱為學生的迷思概念。因此，科學教育 研 究 者 將 這 些 學 生 所 持 有 而 有 別 於 專 家 知 識 的 概 念 稱 之 為 迷 思 概 念 (misconception)。
科學的迷思概念形成的原因很多，但就一般而言，不外乎由學習者、環境及 兩者交互作用下而產生的（陳淑筠，2002）。陳淑筠（2002）整理歸納出國內學 者對於迷思概念的相關研究，推論出兒童的迷思概念來源有以下十四項：
（一） 從生活背景（日常生活親身經驗與觀察）與個別文化得之。
（二） 與生俱來、自我為中心的觀點。
（三） 以教科書知識為基礎的不當推論（教科書呈現的概念）。
（四） 對問題的考慮不夠周詳。
（五） 望文生義的結果，名詞的影響（受科學用語的表面字義影響）。
（六） 學科知識不足，以偏概全的結果。
（七） 受到原有迷思概念的影響。
（八） 過份強調講述法。
（九） 教師對於學童的迷思概念缺乏覺察心及興趣。
（十） 教師教學過程不當造成的影響。
（十一） 同時事件的干擾。
（十二） 不當的認知。
（十三） 記憶的混淆（腦海中存有的錯誤記憶）。
（十四） 實驗操作不當。
在科學的學習過程中，學生往往經由日常生活和先前的學習經驗，來學習和 意義化新概念，因此，在正式教學前，學生對內容已先形成一些概念來解釋教師 所講授的內容（王美芬、熊召弟，1995）。Wittrock（1974）亦指出，個體學習 前的先備知識，在學生學習過程中扮演非常重要的角色，先備知識不但影響對概 念理解的程度，也影響到學生對外來資訊的興趣與取捨。
根據國外及國內不同的實驗研究結果顯示，在許多自然科學所涉及的教材內 容上，不同年齡的學生，在正式接受學校教學前，都存有一些迷思概念，這些概 念會影響到他們對實驗和示範的觀察、他們對觀察的解釋以及他們對科學課程和 課本的理解和記憶（陳淑筠，2002）。迷思概念普遍存在於科學課程的各個領域 中，並且具有不穩定和頑固的屬性（甘漢銧、熊召弟和鍾聖校，1991）。兒童一 但產生迷思概念，就很難去加以轉變（Novak，1988），因此，學生往往因具有 迷思概念而導致對科學知識的學習困難，教師或研究者若能在一開始教學之前，
即教 導 學 生 學 會 如 何 避 免 它 ， 相 信 這 是 導 正 錯 誤 概 念 的 最 有 效 方 法 (余民寧，1997)。
三、POE與概念改變
Posner、Strike、Hewson和Gerzog等人（1982）提出概念改變模式，他們認為 學習是接受新概念的歷程，也就是概念改變的過程，而概念的獲得分為同化與調 適二種。所謂「同化」是指學生將新概念納入既有的概念架構中，但新、舊概念 並未經過重新組織的過程。而「調適」則是指當新概念與學童既有的概念架構產 生衝突時，學童必須修改原有的架構以產生新的認知架構，才能將新概念納入其 中的過程。楊文金(1997)則認為，一般對於概念改變有兩種描述方式，一種是心 智模型的觀點，認為概念改變是新訊息的獲得及既有知識的重組；另一種則是現 象學的觀點，認為概念改變是經由與新的情境脈絡建立起新的關係。
許多的研究顯示，要讓學生在概念學習的過程中產生概念的改變是非常困難 的(Liew & Treagust, 1995)。然而，在Posner等人(1982)所提出的概念改變模式中，
認 為 在 學 童 的 科 學 學 習 活 動 過 程 中 ， 發 生 概 念 改 變 的 條 件 有 四 (引自邱美虹，2000a)：
(一) 學習者必須對現有概念感到不滿意(dissatisfaction)：亦即人們除非感受到自 己的概念不具有功能性，否則是不會改變他們所用以思考的概念。換言之，
當同化(assimilation)仍然合理時，人們是不會進行調適的。
(二) 新概念必須是可以被理解(intelligible)：根據Strike & Posner(1985)的觀點，新 的觀念通常不是反直覺(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可理解的，個體才可能進行概 念改變。
(三) 新概念必須顯得合理(plausible)：雖然新的概念不一定要為真，但它至少必 須具有成真的可能性。
(四) 新概念必須是豐富的(fruitful)：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。
邱美虹(1993)則根據Roth的理論，認為學生必須明瞭她們個人的理論與實驗 證 據 是 不 適 當 的 ( i n a d e q u a t e ) 、 是 不 完 整 的 ( i n c o m p l e t e ) 、 或 是 不 一 致 的 (inconsistent)，而科學性的解釋可作為一個更有說服力且更合理的取代物，那麼 概念改變才有可能。
為促進學童產生有效的概念改變，進行新概念的學習時，在學習策略上應先 了解學童的先前概念，並找出抗拒概念改變的原因，進一步提供認知衝突之示 範、教學、實驗、問題解決… … 的過程，使學童無法用自己原先的認知架構來 解釋新概念的事例，並利用隱喻或有效類比的方式，使新概念與舊概念中產生可 以理解的過程，鼓勵兒童用說、用畫、用數字表示新概念存在的方式，來修正原 有的錯誤概念的認知架構（Posner et al., 1982；Ormrod,1998）。Drive、Guesne 和Tiberghien（1985）則認為，在新概念的學習過程中，若未考慮學生的先前概 念，將會影響到學生對於新概念的學習，因此建議在促進學生概念改變的技巧上 必須提供學生反思的機會，以利於新、舊概念產生衝突，讓學生對自己的概念不 滿意，同時教師應透過對話讓學生了解自己思考不一致的地方，以進行概念改變 與有意義的概念建構。
在王淑琴、郭重吉（1994）的研究中指出，以 POE 策略進行概念晤談來探 究學生的迷思概念有幾項優點：
（一）可促使學習者對現有的概念知識產生反省。
（二）有助於刺激學習者的思考。
（三）可引導學習者深度學習並發展多樣的觀察、提問與思考的方法。
（四）可引導學習者學習正確的科學觀察。
（五）有助於深入探究學習者的迷思概念。
Liew 和 Treagust（1998）在其研究中亦指出，POE 策略的教學可幫助學生 從他們擁有的先前概念建構到新知識。經由實驗的裝置引起學生的興趣，讓學童 能主動去建構或重組自己的概念或想法，甚至可以藉由製造概念衝突的情境，使 學童有檢視自己概念的機會。當預測與觀察之間產生衝突時，POE 教學策略提
供部分學生有機會可以去重新建構或改變先備概念(Liew & Treagust, 1995)，
Searle 和 Gunstone(1990)在其研究中亦認為，只要透過教師適當的引導，POE 教 學策略將有助於促使學生的概念發生改變。
綜觀上述文獻的論述可知，POE 教學策略正好可以符合上述促使概念改變 發生的條件或原則，在POE的學習活動過程中，從預測的階段裡，提供老師一個 可以探究了解學生先備概念的機會，當學生所預測的結果與實驗觀察到的現象不 一致時，POE則提供了概念衝突的情境，學生會發現自己所持有的舊概念不足以 解釋眼前的矛盾現象，因此願意改變自己的概念去學習新的概念，因而啟動了概 念改變的機制。
三、「磁」概念的相關研究
在相關文獻方面，並沒有直接以「磁性手寫板」所進行的相關概念研究，然 而在有關學童科學概念的相關研究數量卻相當多，內容涵蓋了物理、化學、地球 科學及生物方面等等，其探討的內容以兒童的概念發展、迷思概念診斷以及相關 的概念改變教學策略等面向最多。因此，茲僅列舉與「磁」概念相關的實徵性研 究數篇來說明。
Barrow(1990)藉由美國一到六年級十種不同教材做內容交叉分析，來探究學 童在磁鐵方面潛在的迷思概念。其研究結果指出，美國兒童對於磁力的概念存有 下列現象:
1. 對於磁力的作用，吸引的概念比排斥的概念清楚。
2. 學生在回答問題時，並不受其是否學習過磁鐵知識的影響。
3. 學生對於圓形磁鐵較不熟悉，特別是磁極位置。
4. 認為磁鐵的兩末端磁力較強，但較不能瞭解圓形磁鐵為何兩表面磁力較強。
4. 認為磁鐵的兩末端磁力較強，但較不能瞭解圓形磁鐵為何兩表面磁力較強。