概念生態

本節就「概念生態的起源及內容」及「概念生態相關研究」說明 如下。

一、概念生態的起源及內容

概念改變模式（Conceptual Change Model，CCM）最早是由Posner, Strike和Hewson 於1978-1979 年在Cornell大學發展，由Hewson推 廣，他們基於Kuhn所提出「科學革命的結構」與Lakatos知識論的哲 學觀發展出概念改變模式（Duschl & Gitomer, 1991）。他們將科學知 識發展過程中，知識典範轉移（paradigm shift）的過程比擬為學生學 習的過程，認為科學知識的革命過程中，新的模式出現取代舊有模式 的過程，就如同學童在進行科學概念的學習是放棄一個舊有概念轉移 至接受另一個概念的過程，而這個過程就叫做「概念改變」。

後來，Posner 等人（1982）提出概念改變模式的理論後，再針 對學生概念改變的學習提出了影響概念改變的兩要素：概念狀態

（status of concepts）和提供概念改變環境—概念生態（conceptual ecology）。以下更進一步來看Posner等人所提出的概念狀態和概念生 態。

（一）概念狀態（status of concepts）

無論是領域專業的科學概念或是學生日常生活的概念，每一個概 念都具有高低層級不同的概念狀態（status），擁有較高層級的概念 狀態的概念比較容易被學習者接受，並且用來解釋日常生活之中的各 種現象，通常較低狀態的概念比較容易被遺棄或遺忘，這樣的一個觀 念就如同科學理論中模式的轉移，其實也就是所謂的概念改變。但 是，這樣的概念改變要發生，則必須要滿足「概念改變的條件

（conditions of conceptual change）」，促使其概念狀態（status）發

生改變，完成概念改變的過程。影響這些概念狀態的因素，就是概念 改變的四個條件：不滿足（dissatisfication）、可理解的（intelligible）、

合理的（plausible）、豐富的（fruitful）。

（1）不滿足（dissatisfication）：學習者對於所接受到的知識或 概念產生不滿足或不滿意，或許是這些概念無法幫助學習者解釋或解 決遇到的問題和衝突，所以當學習者現有的知識完全無法使用時，調 適（Accomodation）的過程即會發生。

（2）可理解的（intelligible）：若一個概念讓學習者覺得不合理 又難以理解，將很難被學習者所接受。科學概念常常都是不直觀

（counter-intuition）或難以理解（incomprehensive）（Strike & Posner, 1985）。所以概念改變的第二個條件就是學習者能夠理解新的概念。

（3）合理的（plausible）：新的概念必須是合理的，而且可以幫 助學習者解決所遭遇到的問題。

（4）豐富的（fruitful）：新的觀念不僅要能夠幫助學習者解決 所遇到的問題，而且要讓學習者廣泛的運用到其他相關的狀況中。

Strike和Posner（1982）認為當一個新概念要被學習者接受，一定 要被學習者認同，要獲得這樣的認同，必須是新概念不能缺少原有舊 概念的優點，而且還須具備可以解決現有的難題以及廣泛的運用到其 他狀況中。

當學習者對舊有概念產生不滿足的情形，且新概念符合上述三個 條件的「程度」就是個體的概念「狀態（status）」。如果一個概念 能符合更多的條件，其狀態則位於較高層級。沒有狀態伴隨改變，概 念改變不可能發生，學習新概念代表此概念的狀態提升（例如：學習 者理解、合理，並認為這個新概念是有用的）。當學習者感覺一個新 概念與現有概念衝突或對新概念不滿意時，代表舊有概念具有較高層

級狀態，則學習者將無法接受新概念，直到現有概念的狀態下降。若 有人適時的提出讓學習者理解的新概念，而且能夠合理的解釋所遭遇 的問題，此時新概念就具有較高層級狀態，而且能夠廣泛的運用到其 他狀況，學習者就會發生調適的過程，拋棄舊有的概念，接受新的概 念，進而促使概念重新在認知結構中組合進行概念改變。

（二）概念生態（conceptual ecology）

Posner 等人在提出概念狀態的同時也提到了「概念生態」這個 觀念，這個名詞最早出現在Toulmin（1972）所提出心智環境

（intellectual environment），Toulmin認為知識的發展是個人與環境 之間不斷的交互作用所形成的，他將這樣的一個交互作用的環境比擬 為一個「知識生態」。Toulmin認為知識的系統或是概念架構，就像 生物適應某些特定環境一樣，會適用於某些特定的環境。Posner等人 根據這樣的理論，提出概念生態是指學習者所擁有的概念所形成的一 個環境，這個概念生態會影響概念改變的條件，也會使學習者決定是 否接受新的概念，進而決定願不願意改變原有的舊概念。概念生態的 組成元素包含：異例（anomalies）、類比和隱喻（analogues and metaphors）、知識論的認同（epistemological commitments）、形 上學的信念與概念（metaphysical beliefs and concepts）、其他知識

（other knowledge）等等。

（1）異例（anomalies）：既有的理論無法解釋的狀況或事件、

違背常理的事情，當此種情形出現，常會讓學習者感到矛盾而產生選 擇新概念的動機。

（2）類比和隱喻（analogues and metaphors）：運用類比與隱喻，

可使學習者面對陌生的知識時，使學習者的新概念因此更為擴增或易 懂。

（3）知識論的認同（epistemological commitments）：學習者對 所學的知識的認同，可分為兩部分：一部分是對領域知識的共識，也 就是對領域特定的知識學科內，可以成功的運用在此領域的一些特定 解釋。另一部分是對知識特徵的一般看法，例如高貴、經濟、小氣、

中性等等。

（4）形上學的信念與概念（metaphysical beliefs and concepts）：

第一是形上學的信念在科學中是很重要的，也會影響一個人知識論上 接受某一理論解釋與否。第二是形上學的概念，某些特別的學科常常 會有形上學的部分，例如絕對空間與時間，這也會影響學習者對知識 的接受程度。

（5）其他知識（other knowledge）：其他領域的知識與互相競 爭的知識，這是學習者選擇新概念的條件之一，有互相競爭的知識才 能提供學習者選擇。

這是最早提出關於概念生態的觀念，Posner認為概念生態中，有 兩個是造成概念改變的基礎，其一是異例：因為異例提供了概念衝突 的機會，使學習者整個概念生態發生了重新調適的契機。第二是對知 識的基本假設：知識論的認同、形上學的信念與概念都是評估新概念 的基礎，所以學習者的概念改變與個人的判斷概念標準是否改變有相 當的關係，而這就是造成學習者會在學習時發生各種困難的主要原 因。

根據過去的認知心理學與科學教育研究者對學生學習歷程的研 究，學者們提出要從更廣的面向來看認知歷程中概念生態的動態環 境，他們認為除了過去所提到的概念生態之外，在看學生的概念發展 時，應該開始從多元的面向來分析概念生態，從更廣的角度來考慮概 念生態的結構與組成元素。因此綜合關於認知心理學與科學教育學者

的研究，將教學的歷程中的概念生態分為兩種，一種為學生內在的概 念環境所形成的內在概念生態（Inner oonceptual ecology)，這個概念 生態影響著學生訊息處理過程中認知發展的歷程。另一種是教師在教 學時所經營的教學概念生態（Teaching conceptual ecology)，這是教師 為了將科學概念教給學生時所呈現出的概念生態，這個由教師所經營 的概念生態在課堂中提供給學生一個概念改變的環境，進一步影響著 學生的概念發展。以下分兩個部份分別介紹這兩個概念生態的組成。

（Demastes et al., 1995）。

1.內在概念生態的組成

學生的內在概念生態是由學生自我的概念所架構而成，這樣的概 念生態存在於學生的認知架構中，經由學生與外界訊息接觸的生活經 驗形成，在概念的發展過程中不同的科學概念會逐漸擁有不同的概念 生態組成，它會在學生的認知歷程中影響者學生的訊息處理，並幫助 學生解釋接觸到的現象與建構意義，並進一步影響學生概念的發展，

內在概念生態分為三個部份來探討：

A.認知部份（cognitive part）：屬於學生認知結構本身的部份。依其 特性可以分為五種不同的方面：

（1）語意（semantic）知識：學生從過去的經驗中會建立一些對生 活經驗或是科學知識的語意敘述，並使用這樣的語意知識來陳述與記 憶知識。

（2）經驗（experiential）知識：也就是事件（Episodic）知識這個 部份的知識意識是由學習者過去的日常生活經驗所建構的，往往包合 了較多的內容，例如：時間、地點、人物等等。這些經驗知識，都深 深的影響著學習者學習新的概念。

（3）異例（anomalies）：即是學生的概念中與其他知識相衝突的

部份，這個部份的存在對學生概念的發展有很重要的影響 ( Posner, Strike, Hewson & Gertzog, 1982）。

（4）類比和隱喻（analogies and metaphors）：類比是學生學習的 過程中，用來理解概念的方式。好的往往可以幫助學生，在接觸一個 新的概念時，更容易建構出新的知識架構（Vosniadou & Brewer, 1987）。

（5）圖像（images）：個體的知識表徵也會以圖形的方式來表現，

這樣的表徵方式會影響個人在理解時的直覺（Strike & Posner, 1985）。 B.哲學部份（philosophical part）：哲學部份在學生概念的發展上有相 當深的影響，不過也具有一些學科的特殊性，例如生物學中的演化論 或是物理學，哲學的部份對學生的概念發展就有較明顯的影響。

（1）學生的知識論的認同（epistemological commitments）：學習 者對所學的知識的認同，這包含了對所學知識的理解、應用的程度，

還有對知識特質的看法（Posner et al.,，1982 ; Strike & Posner, 1992）。

個體對所學的新概念的認同，會影響到個體是否願意接受這個概念，

因此這一點也是概念生態中的重要的一環，因為學生可能會聽懂某些 科學知識，卻不會產生認同，以致於不願意去接受與使用，這也會影 響學生概念的學習。

（2）學生形上學的信念與概念（metaphisical beliefs and concepts）：

學習者形上學的信念或是概念常常影響學生相信和接受一些未曾看

學習者形上學的信念或是概念常常影響學生相信和接受一些未曾看