概念改變

在教學的過程中，為了要使教學更有效率，並促進學生學習成效，我們必須先了解 學生在進入學習之前，學生對電學概念所具有的先備知識與迷思概念，因此在此節中我 們著手探討「何謂迷思概念」、「概念改變的理論基礎」、以及「學生在學習電學時，可 能具有的迷思概念」。以這些理論基礎為出發點，才能在實驗設計時，將效果發揮到最 大的極致。

一、迷思概念(misconception) (一)迷思概念的成因

在建構主義的觀點中，學習者知識的建立是來自於學習者本身的先備知識(prior knowledge)與學習情境互動所產生的結果(郭重吉，1988 ; Yager, 1991; Matthews, 1994)。

因此當學生以其原有的知識來解釋自然科學現象，提出屬於他個人的一套看法，如果此 看 法 異 於 一 般 公 認 的 科 學 概 念 或 課 本 上 的 知 識 ， 則 將 此 想 法 稱 為 『 迷 思 概 念 (misconception)』(郭重吉，1989)

科學的學習對學生來說，可視為一種概念的改變(Gil-Perez & Carrascosa, 1990)，因 為學生知識的架構過程，必須從學生原有的概念開始，在科學教育的觀點中，了解學生 具有哪些迷思概念是非常重要的，因為其對於學生的學習成效有明顯的影響(Palmer &

Flanagan, 1997)。而且若要讓學生有意義的學習，在教學活動之前，教師可以先蒐集與 了解學生可能具有的迷思概念，審慎的規劃與設計教學內容，以利有意義的教學之進行 (邱美虹，1993)。

因此了解學習者所具有的科學迷思概念(misconception)應是教學的起點，根據鄭麗

玉(1998)根據許多的學者對迷思概念的研究，歸納出迷思概念具有下列特質：

1.學生常常帶著多樣有關自然界中事物的迷思概念，進入正式的科學課程。

2.以傳統的教學策略進行教學，可發現學生的迷思概念非常頑強也不易消失。

3.迷思概念存在於不同國度的學生，以及不同年齡層的學生中。迷思概念似乎導源於 學生的日常生活經驗。

4.學生的先備知識和教學中的知識交互作用後，可能產生很不一樣和意料之外的學習 結果。

因此學生在進入教室學習之前，可能就具有一些迷思概念，學生所擁有的這些概念 可能是教師、科學家或當代典範所不認同，但這些概念在學生學習的過程中，會進一步 影響學生的學習。迷思概念的形成除了與學生的日常生活經驗有相關連外，可能也受到 環境、同儕、家庭與社會等因素所影響。

Wandersee 等人(1994)將迷思概念的形成歸因於『個人多樣的經驗』，包括以下五點：

1.對自然的觀察與感覺—即接觸自然現象的日常生活經驗，及隨處都有的感官印 象。

2.同儕文化—日常生活中，與朋友或其他人交談時，所吸收的零星科學知識。

3.日常生活用語—我們的日常生活用語保留了許多概念，而這些概念在科學界中，

早就被認為是過時的。

4.傳播媒體的影響—學生汲取媒體傳播的概念有誤。

5.來自於老師的教學—可能是因為老師或教科書提供的概念錯誤，或者是本來正確 的資訊，卻因為老師的錯誤舉例，因而造成學生的迷思概念。

Osborne, Bell 和 Gilbert(1983)也提出了三點有關學生概念與專家概念不同的原因：

(1)學生傾向於以自我中心的觀點觀察事物；(2)學生傾向對於某一特定事件的特定部分 感興趣，而較不關心連貫的、合理的解釋；(3)學生日常所使用的語言和專家所使用的語 言有些微的不同。黃寶鈿(1999)將學生迷思概念產生的原因歸因成生活經驗、教材內容、

教學問題，以及認知發展等四個原因。

根據上述的研究發現，學生的迷思概念的來源可以簡單的分成兩大類，第一類為『個 人因素』，包括個體日常生活經驗、感官經驗、認知發展過程、自然界的觀察，以及學 習過程中，學生所汲取的錯誤或零星的科學概念等等。另外一類為『教學因素』，包括 老師錯誤或不恰當的舉例、不當的使用教學方法，以及教科書或媒體等所提供的錯誤資 訊。

(二)迷思概念的偵測

Ausubel(1968)認為：「影響學習最重要的一個因素，是學生已經知道的是什麼」，另 外其認知同化理論亦指出「影響學習的最重要因素是學生已有的知識，了解學生所具備 的概念，那麼就可以根據學生的概念來進行教學。」，因此若要學生達到有效的科學學 習，教師或教材設計者應先從學生的概念結構出發，因此進行有效教學之前，需先偵測 學生究竟有哪些迷思概念，而偵測迷思概念最常使用方法有概念圖、二段式診斷工具，

以及訪談等。

Novak & Gowin (1984)曾指出知識構圖是一個相當好的釐清迷思概念方法，學生可 藉由畫知識圖的學習方式，重新組織與表徵知識的知識架構，並描繪出概念架構中每一 基模之間階層對應的關係。學生建構出來的概念圖，根據概念間的不正確連結或未做連 結、概念的階層不正確，以及所連結的例子不恰當等，均可呈現學生在學習前後所具有 的迷思概念，以及學生於學習內容的了解程度。

二段式診斷工具(Two-Tier)常被使用作為評定學生另有概念的工具(Tasi & Chou, 2002)，關於二段式診斷工具的設計，包括學生對於某道題目選擇內容知識部分，也就 是偵測學生的學習成就(即第一段的內容選答)和理由部分，目的在深入學生的迷思或另 有概念類型(即第二段的另有概念選答)，學生必須兩階段的問題均答對，才表示學生對 該題有正確的認知，否則就具另有概念。Treagust(1988, 1995)更提出「兩階段診斷式紙 筆評量」所得到的調查資訊，不僅可以作為相對比較的用途，更可以提供學生的另有概 念或是學習障礙類型。

Mali & Howe(1979)與 Nussbaum(1979)採用晤談與繪圖的方式，收集不同年齡的學生 對地球形狀的不同想法，Glynn, Yeany, & Britton(1990)也採用問卷與晤談的方式，調查 希臘與美國的孩童對於地球形狀、地球重力與太陽系的想法。因此除了前面所敘述的兩 種方法之外，研究者亦可先透過文獻或開放式問卷，蒐集與分析學生所具有的先有概念 與迷思概念，再透過設計良好的問題晤談受試學生，根據受試學生回答循序漸進的深入 問題，如此一問一答中，去窺探學生的知識架構，並期望達到偵測學生迷思概念的目的。

(三)概念改變的困難與條件

根據Pfundt ＆Duit (1991)回顧近 2000 篇的研究指出，許多科學的迷思概念是很難 被改變的，因為學童或成人的科學概念是個人的(personal)、固執的(persistent)、強韌的 (robust)、一致的(consistent)、穩定的(stable)，這些特質會阻礙學生在科學學習過程中概 念的轉變(Osborne & Freyberg, 1985; Osborne & Wittrock, 1983; Driver, Guesne, &

Tiberghien, 1985)。

She(2002)則提出概念難以改變的原因，除了微觀、抽象與動態外，最主要是因概念 本身的階層性愈高，則概念愈難改變，因為階層愈高的概念，則包含更多的概念，所以 概念階層性愈高的概念若成功改變，則非單一的教學類比或衝突事件可達成，將需要一 系列緊密相關的事件才能達成。She (2004a)更進一步提到概念改變並非如 Chi (1992)所 謂的本體論轉移(ontological shift)如此簡單，若不能針對概念本質，以及學生對科學概念 的信念，進而依據學生所缺的概念設計一系列教學事件，概念改變將難發生。

近20～30 年間，許多學者致力研究學生概念為何不易發生改變，以及如何使學生 的概念發生改變等，例如，Vosniadou (1994)認為兒童對建構地球形狀的概念有困難，是 來自於日常生活中的經驗和與相關的地球資訊相衝突時； Anderson & Smith (1987)發現 五年級的學生相信植物直接從土壤、水、肥料、陽光中獲取食物，而非植物自己製造，

還有他們也相信光在晚上行進速度較快，電是在燈泡內被用完的；Stepans, Beiswenger,&

Dyche (1986)發現國三學生有 75%的學生認為揉成一團的紙比不揉的重，還有解釋物體 的浮沉概念時，年齡大者用密度、質量等名詞，而年齡小的用重、重量等名詞，但對概 念的理解皆有偏差；邱美虹和翁雪琴(1995)發現學生認為夏天是因地球距離太陽較近的 原因。綜觀上述相關文獻，科學迷思概念之所以難改變概括有四大原因：

1.學生概念形成是以個人日常生活經驗為基礎。

2.學生對於某些抽象概念，會自成一套旁人難以理解的想法與解釋。

3.學生無法覺察無形且不可見的微粒。

4.學生將動態的過程視為靜態，如水蒸發與凝結達動態平衡。

既然學生的迷思概念是頑固也不易改變，那麼要在怎樣的條件之下，才能引發學生 發生概念的改變呢？根據Posner, Strike, Hewson,& Gertzog(1982)提出的概念改變模式，

指出一個成功的概念改變必須要有以下的條件：

1.『不滿意』(dissatisfaction)：在概念改變的前提之下，個體需對自己已存在的概念感 到不滿意。

2.『可理解的』(intelligible)：個體必須發現新概念是可以被理解的，如此一來，學習 者才能將新概念賦予某種意義。

3.『合理的』(plausible)：個體覺得新的概念是可以接受且是合理的。

4.『有利的』(fruitful)：新概念必須讓學習者覺得是更有利的，比舊的概念還要有用，

因此新的概念要能解決現在所碰到的問題，同時也能成為探究問題的新方法。

二、概念改變理論基礎

學生如何獲得知識一直以來是教育學者努力探索的重要問題， Hogan & Maglienti (2001)整理相關文獻後，提出學生所建構的知識與科學家所建構的知識中是存在著差異 的。因此要如何減少學生在學習的過程當中所產生的迷思概念，以及學生的迷思概念為 什麼難以發生改變等，最基礎的方法就是了解學生的概念架構，唯有如此才能對症下藥 協助學生正確的學習科學概念，以下就認知心理學派與科學教育學派，進行概念結構與 改變的探討。

(一)認知心理學領域

(1)微弱的概念改變(weak restructuring)與根本的概念改變(radical restructuring)

Carey(1985)認為兒童大多都擁有一種所謂“似理論般”(theory-like)的概念結構，這些 概念結構因為某一特殊領域知識的累積，而逐漸產生新的概念，因此在她想法中，探討

Carey(1985)認為兒童大多都擁有一種所謂“似理論般”(theory-like)的概念結構，這些 概念結構因為某一特殊領域知識的累積，而逐漸產生新的概念，因此在她想法中，探討