第二章 文獻探討
第一節 概念發展與相關學習理論
第二章 文獻探討
本章分為兩小節，第一節介紹概念發展以及相關的學習理論；第 二節介紹光合作用相關概念以及教學之研究。透過概念形成的了解以 及目前光合作用的研究來奠定本研究的立論基礎以及課程內容之參 考。
第一節 概念發展與相關學習理論
本節主要探討概念的意涵，以及不同學者所提出的認知發展理論 來說明概念是如何發展與學習。
一、概念的意涵
概念(concept)是個抽象的名詞；在不同的學術領域中，對於概念 的定義都不同，從心理學的角度來說，行為學派認為概念是一群能產 生某特定反應的相似刺激；認知學派認為概念是一心智活動，藉由經 驗與學習不斷修正而來(黃台珠，1984)。
Arnone(1971)認為概念是由一群觀念或是符號所集合而成的一 個觀念或是符號；概念是一個個人理解的符號；概念是反應出個人評
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價程度發生時的態度以及偏見；概念是一種心理意象，特別是指結合 同一類事物的各種特徵，使其成為一種意念的廣義觀念(引自歐陽鐘 仁，1988)。
Pella(1966)認為概念是科學過程的產品、是繼續研究科學的根 據、或是技術人員運用的知識。一些教育工作者認為獲得概念是理科 教學所希望的結果。概念不只是科學的經緯組織，也是學生應付科學 發展的一種方法。他將概念分成三個類型：1.分類型概念，可以把自 然界的事實加以分類的敘述。2.相關型概念，涉及自然界不同事實間 關係的敘述。3.理論型概念，超越感覺經驗與事實，需要透過人類認 知能力的推理而形成。並認為概念都有以下特性：(引自歐陽鐘仁，
1988)
1.概念是一種象徵，表現出個人或是社群的想法。
2.某事物、現象或方法的概念可從簡單到複雜連續存在。
3.概念是一種概括性的結論，由多個事物、現象、或事實的
經驗累積而成。
4.概念是一種抽象想法，由眾多經驗所形成。
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5.概念是個人把事實以及假設的事實相互連結在一起。
6.概念不一定要經由個體實質遭遇才形成。
7.概念不是自然或實體的本質。
8.概念並非實體的圖像(photographic image)。
9.概念沒有對錯的特性，只有適宜或不適宜。
10.概念與人、事、其他概念、概念系統、方法相互關聯。
11.概念可應用於預測及詮釋。
12.個體可透過感覺經驗逐步建立學科中的概念。
13.學科中的概念可由當時的文化形態來決定，因此概念也會隨著
文化形態的改變而改變。
14.概念的本質可由引導它形成的步驟來決定。
15.概念要因時制宜，在經驗考驗下隨時可修正。
鐘聖校(1990)認為思考是人類最複雜的行為方式。思考是一種認 知過程，透過使用符號來表示物體或事件的特性，而概念即是認知的
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重要單位。當一個符號代表一組具有共同特性的事物時，即可代表一 個概念。平常我們即使用概念來整理以及分類週遭的事物以及經驗。
二、概念的發展與學習
皮亞傑的認知發展論中認為人類的認知行為會隨著年齡的增長 而有質的改變。認知發展都會經歷四個階段，如表 2-1 所示，且發展 方 向 是 不 可 逆 的 ； 在 過 程 中 會 經 歷 組 織 (organization) 、 適 應 (adaptation)、同化(assimilation)與調適(accommodation)等歷程。所謂
「組織」係指個體在處理其周圍事物時，能統合運用其身體與心智的 各種功能，從而達到目的得一種身心活動歷程。「適應」則是指個體 的認知結構或基模因環境限制而主動改變的心路歷程(引自張春興，
1996)。當個體在運用其自身的基模解決新的問題時，如果能將新事 物納入原先基模，則稱為「同化」；如果遇到不能同化的狀況產生衝 突時，個體則會修改調整原先基模稱為「調適」。所有兒童的認知發 展具有主動的、受遺傳與環境交互影響兩個特質。
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表 2.1 皮亞傑的認知發展期
期別 年齡 基模功能特徵
感覺動作期 0~2 歲
1.憑感覺與動作以發揮其基模功能。
2.由本能性的反射動作到目的性的活動。
3.對物體認識具有物體恆存性概念。
前運思期 2~7 歲
1.能使用語言表達概念，但有自我中心傾向。
2.能使用符號代表實物。
3.能思維但不合邏輯，不能見及事物的全面。
具體運思期 7~11 歲
1.能根據具體經驗思維以解決問題。
2.能理解可逆性的道理。
3.能理解守恆的道理。
形式運思期 11 歲以上
1.能做抽象思維。
2.能按假設驗證的科學法則解決問題。
3.能按形式邏輯的法則思維問題。
資料來源:引自張春興（1996）。教育心理學─三化取向的理論與實踐(頁 90)。台 北：東華書局。
布魯納(Bruner)的表徵系統論中認為人類的認知發展隨著年齡可 分為動作表徵期、形像表徵期、符號表徵期三個階段。其中形像表徵 期相當於皮亞傑理論的具體運思期；符號表徵期相當於皮亞傑理論的 形式運思期。他特別強調學科知識都有結構性，認為學生只有在結構
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性的學習情境下才能發揮有效的學習(邱上真，2003)。因此教學者必 須將學習情境以及教材性質解說得很清楚，建立引起學生學習興趣的 環境；教學上需配合學生的經驗，將教材做適當的組織；按照教材的 難易度以及邏輯做先後順序的排列，針對學生心智發展水平以及認知 表徵的方式讓學生知識經驗前後銜接，產生正向的學習遷移。布魯納 在其所提倡的發現學習論(discovery learning theory)中，強調學生透過 教師所建立的情境主動探索，經由自己對問題情境的直覺思維開啟發 現學習的序幕，在探索的過程中無論是正確或是錯誤的答案都具有回 饋價值(Bruner,1964)。
奧蘇貝爾(Ausubel)提出有意義學習理論，認為要建立學生有意義 的學習(meaningful learning)或接受學習(reception learning)，必須在學 生已有充分的先備知識基礎上教他學習新的知識。奧蘇貝爾將概念視 為一個層次性的結構，位於結構上者稱為要領概念 (superordinate concept )，代表個人對事物的整體認識；居於下層者稱為附屬概念 (subordinate concept)，代表個人對事物特徵的細部記憶(邱上真，
2003)。按奧蘇貝爾的解釋，要領概念就是個人的先備知識；在意義 上，也就是一般認知心理學家指的認知結構(張春興，1996)。因此，
學習者在學習過程中能知覺到新的學習內容與其大腦中的認知結構
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中的舊知識有所關聯，並將新舊知識連結；經學習後，內化為認知結 構的一部份。因此建議教師在教學過程中必須提供一個「前導組織」
(advance organizer)來協助學生將新知識與其原有的先備知識相結合。
所謂的前導組織是指在學習前提供一個比學習材料本身更具有高度 摘要性(abstractness)、普遍性(generality)及全面性(inclusiveness)的引介 材料，用來扮演新知識與舊知識中間的橋梁，使學習者更容易將新知 識融入舊知識之中，而有助於新學習的產生(林寶山，1990)；前導組 織可分成說明式前導組織和比較式前導組織。前者多用在當學習材料 對學習者而言相當陌生時，提供相關的背景知識（即先備知識），以 利理解和學習新的訊息；後者是指學習材料與學生的舊經驗有所關 聯，且具有若干程度的熟悉時用(Ausubel,1968)。在教材講解過程中，
建議教師可以遵守兩個原則：1.漸進分化(progressive differentiation)，
從一般概念的說明逐漸精緻化、類別化。從概括到分化的循序漸進的 組織以及呈現教材，教師可以善用舉例或是類比，讓學生了解新知識 與先備知識的異同，使學生在其認知結構中以層級組織的方式儲存知 識；2.統整調合(integrative reconciliation)，將分化但彼此有相關性的 知識整合聯結，成為一個具有統整性與調合性的知識整體，建立有意 義的學習，幫助學生記憶與理解。
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俄國心理學家 Vygotsky 認為兒童的認知發展是在社會學習的歷 程 中 進 行 ；有 別於 皮 亞 傑 認為 認知 發 展 是 兒童 本身 自 然 成 長，
Vygotsky 認為社會文化對兒童認知發展有很大的影響。他將人類的概 念分成兩種：一種是自發性的概念，即個體本身對週遭環境的覺知所 產生的質樸的知識；另一種是科學性的概念，是在正式教學活動中所 建立產生的。儘管這兩種概念的發展過程是反向的，但卻緊密相關。
自發性概念需發展到一定程度後才能理解學校的科學性概念；學童也 可透過學校的科學性概念來理解日常生活中的自發性概念，兩者相輔 相成。因此，他提出近側發展區(zone of proximal development)的想 法，認為學童自己能力所及的水平與經過他人協助後所達到的水平這 中間的差距，即為該兒童的最近發展區。當學童在形成概念的過程當 中，透過成人或是能力較高的同儕協助，可啟發學習潛能，達到更好 的學習水平(吳慧珠、李長燦，2003)。Wood, Bruner 與 Ross(1976)進 一步將最近發展區的概念引介出鷹架(scaffolding)一詞，應用分析在教 學中。他們認為教師在教學過程中可透過「搭鷹架」的方式，提供給 兒童有系統的引導以及關鍵性的指示，讓兒童能超越原有的認知層 次，一旦學童的能力增加後，鷹架可以慢慢移開(陳淑敏，1994)。劉 炳輝、劉世雄(2004)透過鷹架理論的理念，省思其在教學上的應用分
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析，歸納出一種另類的教學模式－專家模式的教學設計。其理念為專 家本身就是提供訊息給生手，當生手能力增加，專家的支持將減少，
使生手能慢慢獨當一面，也成為學習知識的專家，所以應架教學的目 的就是使學生從生手變成專家的過程；換句話說，就是一種由「他悟」
經由辯證內化到「自悟」，強調培養孩子從社會關聯內化中成為知識 探索的專家，而非一個學而不知的生手。
從上述幾個教育認知理論中可以發現，皮亞傑認為概念的發展是 有一連串連續階段性的發展，從具體到抽象的思維。當個體透過自身 的基模去理解環境時所發生的變化，進一步透過同化或調適，使基模
從上述幾個教育認知理論中可以發現，皮亞傑認為概念的發展是 有一連串連續階段性的發展，從具體到抽象的思維。當個體透過自身 的基模去理解環境時所發生的變化，進一步透過同化或調適，使基模