概念是代表一種思維形式，有時是知識的簡單形式架構，有時是指具 有相同屬性的集合體，此外，概念還是一種區別事物的能力，而人類概念 的發展過程會向於更精緻、更複雜地區辨事物，也因此概念能力會隨著知 識的吸收或外界的刺激而愈來愈複雜。（張容君、張惠博，2007）一個概念 的內容可能隨著這種複雜化的過程而有所改變，所以概念的內容不會是固 定不動的（杜嘉玲，1999）。
心理學上，認知學派認為「概念」是一種心智活動，經由學習及經驗而 來，並隨著成長而修正的(林清山譯，1996)。黃台珠（1984）指出概念是人 類思考和瞭解的工具，是學習的基本單位。張春興（1996）認為：概念是指 個體對具同類屬性事物獲得的概括性之單一經驗；而狹義論之，概念是藉由 單一概括性的名稱或符號，將具有共同屬性的一類事物的全體加以分類，以 名稱或符號代表，所以概念具有歸類與共通性。
從古典學派的觀點來看概念發展，Vygotsky 主張個人是環境參與者，
在每個發展階段中或多或少都會透過一些方法來使自己獲得成長。年紀較 小兒童的概念被限制於某些特定生活實例和直接經驗，年紀稍大時，概念 會傾向定義式或有固定規則性的抽象性思考，所以，在兒童成長過程中，
概念內容會從具某些典型特質的基礎概念轉向以單一規則為基礎來形成抽 象的、理論性的概念。Werner 則認為把概念發展描述成一個組織過程且整 體進化的一條前進道路時，在這發展過程中的轉變是從散亂到分明、從整 體的到分析的、從融合的到具體的、從固定的到有彈性的、不穩定的到穩 定的，而兒童的概念發展會從整體的、無區別性的組織轉變為可區別的特 質且有階級的組織方式。Piaget 以邏輯能力的成長作為兒童認知發展的要 點，但也認為邏輯推理能力會限制其獲得某些特定範圍的知識，他主張「平
衡化」（equilibration）原則對心智發展相當重要，當個體獲得一個新概念 時，由於還無法明確掌握，常有舉止或思考模式不一致的情形，所以「概 念發展」是認知個體思考模式的平衡，進而不斷主動更改概念系統結構的 過程（杜嘉玲，1999）。
兒童在科學學習過程中，概念的發展來自於課本知識及個人經驗交互作 用而形成，對於發展出的概念是否符合科學概念？還是產生了另有概念，這 些也是科學教師們關心的課題。
二、 另有概念
Pella（1966）認為科學概念是科學家心智創造的產物，是一種對一群科 學事實、物件、現象抽象概化的想法，它可能因新事實、物件、現象的出現 而加以改變、修飾、甚至放棄概念的原有詮釋，重新創造一新的解釋；他將 科學概念以抽象層次分成三類型：（一）分類概念大都為獨立存在的事物，
（二）相關概念常涉及兩種以上事物的交互變動，（三）理論概念則為不能 呈現事實於眼前的概念。Vygotsky (1986)也將概念區分為：（一）自發概念：
是學生根據日常生活經驗自然反應出的概念，（二）科學性的概念：則是學 生受學校教育後的產物。
學生在日常生活中的各種管道中，形成對事物各式各樣的想法和認知，
養成個人的思考，在面對新的事物、學習新的課程時，腦海中已經存在著些 屬於個人已經形成的理論和模式，這些理論和模式常常是與目前科學社群所 認同的理論和模式互有衝突或矛盾的；這些先存的理論與模式在學術研究上 有許多不同的用語，如：先前概念(preconceptions)、另有概念(alternative conceptions)、迷思概念(misconceptions)等（王美芬、熊召弟，1995）。這些 都會影響學生對某些新概念的學習。本研究採用廣義定義，凡是與現有的科 學概念不相符合的概念，即以「另有概念」稱之。許多學者曾對產生另有概 念的可能原因與來源做過研究分析，如下表2-3-1所列舉。
表2-3- 1 學生另有概念的成因與來源
Osbome,Bell 與 Gilbert (1983)
Stepans (王美芬等 譯，1996)
Fisher（1985）認為另有概念的特性有：（一）此種概念與專家的概念不 同，（二）另有概念普遍存在於少數人中，（三）另有概念對於傳統的概念轉 變教學，具有很大的阻力，（四）另有概念有時涉及另有信仰系統，（五）另 有概念常有歷史典故。吳淑珍（2004）將另有概念歸類以下特性：（一）是 零碎不周全的，（二）隨情境而變的動態發展過程，（三）針對個人而有獨特 性，（四）某些另有概念具有普適性，（五）穩固不易改變的。
Driver、Guesne和Tiberghien（1985）認為以認知取向的觀點而言，學生 是一主動的學習者，因此對於在其周圍的各種現象總是以自己的想法加以解 釋，故學生在接受學校課程之前 在腦海中就存在許多科學的概念，而這些概 念往往與事實有所差別，也就是所謂的迷思概念。對於迷思概念的特性，有 下列幾點：（一）是個人的，又同時為多人所共享，具有個別性與不變性，但 其與科學概念比較起來又不夠完備，（二）是頑強的，不易為教學所改變，學 生會排斥正式的科學概念，傾向以其既有的想法來解釋科學概念，（三）是 跨越年齡、能力和國籍的，也就是說不管在任何領域、任何國度、任何年齡 的孩子均可能存在迷思概念（四）是個人認定卻又常前後不一致，有時同樣 的問題，因其所排列的位置或是答題的順序或所處情境的不同，學生常有許 多不同的解釋，（五）非隨機發生的，有的迷思概念具有歷史淵源，類似於 科學歷史的演進。
參考綜合以上文獻，本研究在另有概念方面針對學生在成影的POE推理 實驗活動中，相關概念發展與改變過程進行探究，並配合 POE 策略進行半 結構式晤談，來收集資料並且瞭解學生推理思考過程中所形成之概念。
三、 概念改變
近年來，在概念學習方面轉以建構論為主流，Driver 與 Bell（1986）
曾以建構論的觀點，提出以下對學習的看法：
（一）學習的結果不僅與學習環境有關，且與學習者的先備知識有關；學 習者的概念、目的和動機都會影響他們與學習材料的互動方式。
（二）學習主要是內在意義的建構，而意義是由學習者的所見所聞加以同 化調適而成。
（三）學習者所建構出的意義，與外界多數人認同的意義加以比較的結果，
有可能被接受，亦有可能被拒絕。
（四）意義的建構是持續且主動的歷程。
（五）學習者必須對自己的學習負責。
（六）學習者所建構的意義，主要來自於與真實世界接觸的經驗，和經由 語言的交互作用所形成。
在科學或其它領域裡有許多的概念是以網狀的關係存在的，學童不斷的 學習與成長，學生會自己建構起自己的想法，慢慢增加概念、刪減概念、或 改變概念關聯的關係，也就是概念改變（郭重吉，1988）。
邱美虹（2000）綜合國外概念的相關研究及其本身研究指出，要學童改 變其原本的迷思概念是很困難的，其原因有以下幾點：（一）受到個人經驗 的影響，（二）概念本身是抽象的，（三）概念本身是複雜的，（四）概念本 身是微觀的。Posner 等人（1982）就學習者觀點，提出概念改變必須滿足 下列四個條件：（一）學習者必須對現有概念感到不滿意(dissatisfaction)，（二）
新的概念必須是可以理解的(intelligible)，（三）新的概念必須是合理的 (plausible)，（四）新的概念必須是豐富的(fruitful)。
Strike 與 Posner（1985）提出了概念生態的想法，包含了異例、隱喻、
意象、經驗、認識論、信念、其它領域的知識和相互競爭的概念，並且認為 概念生態是概念改變模型的另一要素，強調學童概念並非只是認知不清楚所 影響，還會受到週遭因素的影響。耿正屏等人研究（1991）將概念的發展分 為四個階段：（一）以原先具有的概念為基礎，（二）接受外來刺激，（三）
內在的統整，（四）新概念的形成。郭惠芳（2003）在其研究中發現大部分的
學生概念改變的情形，在教學後所呈現的是以直觀經驗與教學後獲得之概念 相結合調整而成，當教學無法合理豐富的解釋學生舊有經驗時，學童可能不 易達到學習的目的，在教學之後，學生也可能僅是短暫記憶教學之內容，一 段時間之後，可能又回復到原先之想法。
影響概念學習與改變之因素有很多，可能是個人的差異，也可能是外在 環境造成的。本研究希望探究學生推理過程中可引起概念的改變，但概念的 改變並不一定是遵循預定目標，也不一定形成長期記憶。因此本研究需要瞭 解概念學習的原理，從了解學生先前概念出發，安排新、舊概念衝突之情境，
引起學生作科學推理，進而發生適當的調整、同化，以促成新概念之機制。