概念改變相關研究

壹、概念改變之意涵

Piaget的認知發展理論當中，曾提出過「同化」（Assimilation）和「調適」

（Accommodation）這兩個名詞。「同化」係指個體以其既有的基模或認知結構 為基礎，去吸收新經驗的歷程；「調適」則是指當個體遇到新的情境，原有認 知結構不能適合環境要求時，他只能改變已有的認知結構，以符合環境的要求，

否則他與環境之間就無法保持平衡（引自張春興，1991）。根據「同化」和「調 適」的意義，概念改變的觀念似乎是較為傾向於「調適」的概念，因為概念改 變的認識論，即在學習的過程中強調概念的改造。

鍾聖校（1994）認為迷思概念可區分為二個層次，即錯誤概念和迷思想法，

其中迷思想法是一連串錯誤概念背後的思考體系、架構和方式。Abimbola（1988）

曾對錯誤概念修正發表意見，認為錯誤概念要修正，迷思想法要容忍。Dupin &

Johsua（1987）也指出錯誤概念的改變若與迷思想法一起改變，那是極為長期 的工作（引自鍾聖校，1994）。為了將學生的迷思概念導向科學概念，文獻中 有不少學者以 Piaget 之「認知衝突」為基礎，設計使學生應用舊概念無法解釋 或說明實驗現象，產生矛盾的困境，再進而引介可適用於學習情境的新概念之 教學。認知衝突是針對學生所欲學習的概念，已經存有迷思概念時的一種教學 策略，教學上藉著引入異例事件，誘發學生面對問題時能產生認知衝突，而促 使學生主動探究原有概念與事件間的差異，進而鼓勵學生尋找答案來解釋異 例，因而產生調適作用，改變其原先想法並接受正統的科學概念（張靜儀，

2002）。

Asoko & Driver（1992）指出，概念教學上主要有三種認知衝突：

一、學生的預測與實驗結果之間的衝突。

二、學生的概念與教師的概念之間的衝突。

三、不同學生之不同概念的衝突。

雖然認知衝突的策略曾經被發現有效，但是使用時仍必須特別注意。最重 要的不是學生能否「看到」衝突，而是要能讓學生「認為」是一種衝突，並不 是由老師的觀點決定是否產生認知衝突。因為有時就算學生觀察到教師所安排 的衝突，單一的實驗證據通常仍不足以動搖他們原有的觀點，學生會嘗試以實 驗時的特殊狀態說明實驗產生非預期的結果。在 Tiberghien（1980）的研究請 學生預測用羊毛覆蓋冰塊，是否比用鋁箔覆蓋熔化得快？學生會認為用羊毛覆 蓋的冰塊熔得快，因為我們用羊毛保暖，而實際實驗時用鋁覆蓋的冰塊會先熔 化，但這個現象並沒有動搖學生的原有想法。顯示即使教師當場演示教學，仍

無法有效改變學生的另有想法，學生往往將單次實驗驗證看成日常生活的例 外。學生的反應一如過去科學史中所記載的科學家的行為反應，單一的異例通 常不足以使觀察者放棄已有的理論或想法（Kuhn, 1970）。

在概念改變的教學中，由 Driver（1988）提出的建構主義教學順序是被相 當多研究者引用的範例。其教學如圖 2-2-1 所示，首先引出學生的舊概念（包 含探索自己的概念、學生互相討論自己的不同概念之差異、進行實驗和嘗試解 釋觀察的現象），學生通常會察覺到自己的觀點和其他人觀點的差異。在「再結 構（Restructure）」階段，學生的概念會被澄清、質疑，並透過與他人的討論來 交流，或經由教師示範、實驗，提供概念衝突。正確的科學概念可由學生之間 討論或教師引介後，再由實驗或徹底的釐清其含意。在應用階段，給予學生機 會，藉由應用於熟悉的和新的情境中，以鞏固和加強新的概念。在回顧階段，

讓學生把新的概念與先前的舊概念做比較。

上述建構主義教學順序的關鍵特色，是讓學生的舊概念和科學概念相互對 照的階段。老師是學生建構過程的「促進者」，而不是科學概念的「傳輸者」。 然而，這個階段有某種程度的危險，例如學生可能無法察覺到就概念和新概念 之間的差異，尤其是年紀小的學生，常會寧願知道正確答案而不願思考其舊概 念的恰當性或問題。

圖 2-2-1 建構主義的教學順序（ Driver, 1988）

有關概念改變的條件，在文獻中經常引用Posner et al.（1982）所提出的概念 改變需要滿足四個條件，分別為：

一、必須對於現存的概念是感到不滿意（Dissatisfaction）：

學習者只有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，也就是個人對目前的概念用來解決問題失 去信心時，調適才有可能發生，而對原本概念不滿足的來源，就是在概念上有

Orientation 定位

引出舊概念

概念的再結構 澄清和交換 認知衝突情境

建構新的概念 評 價

應用新概念

重新檢討改變的概念 Comparison with

previous ideas 比對先前的概念

的情況，在這個時候，學習者為了減少本身認知的衝突，才會對個體本身已存 在的概念做修正。

二、新的概念必須是可以被理解的（Intelligible）：

學習者必須領會新概念的內涵，以比喻或類比的方式可幫助學習者瞭解新 的概念。個體在對新概念有所認識的情況下，才能產生概念的改變。

三、新的概念必須具有似真性（Plausible）：

新的概念必須與學習者其它的概念相符合，能與學習者過去的經驗一致；

新概念必須具有解決其原來問題的能力，才可以替代先前的概念。

四、新的概念要具有可應用於不同情境的豐富性（Fruitful）：

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。

上述後三個條件「可理解性」、「似真性」和「豐富性」，Hewson & Hewson

（1992）稱之為「概念狀態（Status）」，此四個條件是有程度的差異與階層性的，

也就是說當一個新概念對學生而言，應用的層次若能達到「豐富性」，其改變的 程度就遠勝於僅達到「不滿意」、「可理解性」或「似真性」的改變程度，相對 來說，如果新概念只是滿足「可理解性」的條件，便居於較低的地位。Hewson &

Lemberger（2000）認為以狀態的觀點來看概念改變，可以更加深入了解概念改 變的過程，Hewson更進一步建議，狀態是概念學習的保證（hallmark）。若透過 狀態的觀點來描述科學教育的目標，則是要「提昇學生科學概念的狀態，並降低 學生另有概念的狀態」。

就科學教學的目標而言，是要增加科學概念的狀態而不是「消減」迷思概念。

Hewson & Hennessey（1992）以七週的時間讓受測的學生學習「可理解性、似真

性、豐富性」三個概念狀態術語（見表2-2-1），讓他們對這些術語能有一致且正 確的理解，並深度訪談一位學生，發現學生能夠決定自己的概念狀態，狀態的澄 清對老師在教學上，如何讓學生產生概念改變以及學生如何在學習上造成概念改 變，都是同等重要的。

Hewson & Hewson（1992）提出的概念改變模式指出：首先必須符合某些條 件以使學生進行概念改變，而個人的概念狀態亦提供了影響概念改變之發生、賦 予意義的情境。概念狀態包括個人現有的概念和信念，他們之間多重的相關性。

在討論概念改變的意義，Hewson & Hewson認為「改變」並非完全清除或消除了 學生的概念，其原因有三：首先，學生的既有概念，在日常生活的大多數情境是 有價值的；第二，大多數成年人及專家所擁有的各領域概念，不是學生所熟悉。

最後，研究顯示舊概念不可能完全被消除，經常與新概念共存。由此觀點而言，

科學教育的目標，不是要清除學生的舊概念，而是讓正確的科學概念更有價值，

而舊概念被限定的情境。同樣地，Hewson & Thorley（1989）認為概念改變是新 的概念和概念生態中的因素交互作用而改變概念生態的歷程。在進行概念改變的 過程中，並非所有的概念全部被取代，有些概念會被保留用來指導概念改變的發 生，而這些控制概念改變的概念，就總稱為概念生態（conceptual ecology）。Hewson

& Lemberger（1999）指出概念生態是指在一個人所擁有的知識基礎中所發生的 互動，以及在互動過程中提升或降低某概念的狀態。所以說概念的狀態，可說是 概念生態中的標準與概念彼此互動的產物。

表 2-2-1 概念改變模型之描述訊息（Hewson & Hennessey, 1992）

概念 描述

可理解性

（INTELLIGIBLE to me）

-我必須知道這個概念的意義

（PLAUSIBLE to me）

-它必須是可理解的

（FRUITFUL to me）

-它必須是可理解的

Posner et al.（1982）認為對於現存原有概念的不滿意，可說是概念改變過程 的中心，他們強調學生迷思概念的地位必須降低，而科學概念在學生心目中的地

位必須提高，如此才會產生概念改變。Posner et al.同時提到了利用講課、實驗與 演示，由教師提出問題，製造學生概念上的衝突，有助於學生概念改變，教師必 須找出學生思考上的錯誤與原因，發展策略以處理學生的迷思，可以利用模型幫 助學生理解學科內容，幫助學生建立科學式思考的模式，並發展概念評量技巧，

以幫助教師瞭解學生概念改變的情形。

國內學者耿筱曾（2000）針對國小三到六年級學生進行空氣概念學習的相關 研究，將學生概念改變的可能類型，歸類如以下三點：

一、概念獲取型（Conceptual capture）：

這種類型的概念改變，如同Piaget所提出的認知「同化（Assimilation）」，

即新概念與原有概念不產生衝突，或是比原有概念更高階，使得學生很容易便 能將新概念含攝於原有概念架構中，而產生「量」的改變。

二、概念重組型（Conceptual restructuring）：

如同Piaget的「調適（Accommodation）」觀點，這類型的概念改變是當學 生遭遇到認知衝突時，能藉由將原有概念重組或分化來接受新的知識，在概念

如同Piaget的「調適（Accommodation）」觀點，這類型的概念改變是當學 生遭遇到認知衝突時，能藉由將原有概念重組或分化來接受新的知識，在概念