清教學前概念、先存概念或另有概念在科學概念學習所扮演的角 色，做為尋找研究議題的基礎；接著，依據設定的研究議題，詳細 陳述研究的理念與重要性，為本研究的定位做出說明；最後提出具 體的研究目的與問題以利研究的進行。
第一節 研究的背景與理念
過去四十多年來，有關學生概念的研究是科學教育領域最熱門 的研究主題之一，探究的重點主要聚焦在學生的教學前概念（pre-instructional conception）在科學學習中扮演的角色與其如何影響科學 學習，但科學概念學習研究並非一直都是科學教育研究的主流，雖 然早在二十世紀初就有許多科學教育學家曾經探究學生的概念，可 是當時的教育環境不佳、教育組織鬆散，教育的目標重在提升教育 的「量」，期望讓每位學生都能夠接受教育。反觀概念學習研究的目 的是瞭解學生的想法，做為了解學習過程、改進教學的參考，藉此 提升科學教育品質，這樣的目標與當時的時代背景與教育目標不盡 相同，自然較不受重視。但1960 年代到 1970 年代初期的課程改革 成果不如預期，而科學哲學、認知心理學等相關學科領域的發展，
啟動了科學概念學習研究的浪潮，1970 年以後，科學概念學習的研 究，逐漸成為科學教育研究的主流。
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學生的教學前概念被科學教育研究者重視，應該是受到Ausubel (1968)提出的一句格言的影響，也就是：「影響學習的一個最重要的 因子是學習者已經知道的」。事實上，Ausubel 這一句教學法上的格 言表達的洞見並非是全新的想法，早在十九世紀，德國的教育學家 Diesterweg 就曾提出由學生的觀點開始進行教學是非常重要的，
Diesterweg 認為探究學生的教學前概念對科學教師而言是必要的；
另外，教育學家Dewey 也主張科學教育應該連結科學知識內容與學 生的經驗 (Treagust, Duit, & Fraser, 1996)。這些重視學生概念的教學 觀點與傳統由事實和概念出發的教學取向產生強烈的對比，促使科 學教育學者對科學學習和教學有新的詮釋。
科學概念學習逐漸受到重視，學者開始將研究的焦點集中在探 究學生對科學現象、原理和概念的學習，特別是針對「熱」、「能 量」、「光合作用」或「遺傳」等主題之相關概念的探究，結果發現 學生對這些主題所持有的概念和科學家的科學概念有很大的不同，
而且大部分的學生都對自己的概念十分滿意，也非常堅持，經過科 學教學後也不輕易改變自己的概念或想法，接受教師教授的科學概 念，造成學生只能了解一小部分的科學概念或科學原理，無法真正 理解科學知識或科學概念 (Treagust, Duit, & Fraser, 1996)。
為了釐清學生無法真正學會科學知識或科學概念的原因，科學
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教育學者積極探究知識或概念建構的過程，結果發現學生在接受正 式的科學教學前，心中就已經存有許多解釋自然世界的想法，學生 對於教師所要教授的科學知識並非「沒有概念」，學生不是一塊空白 的石板（blank slate），教師想要刻上什麼概念就可隨意刻上；相反 地，學生有一套屬於自己想法，可以解釋科學概念的內容、原理法 則及自然界的現象 (Driver, 1981; Driver & Erickson, 1983; Osborne &
Freyberg, 1985)。這些想法在教學前就已經存在，因此被稱為「先存 概念（preconceptions）」或「教學前概念（pre-instructional
conceptions）」。
學生在接受正式的教學之前，心中就存有許多解釋自然現象、
事件的想法，這些先存概念會影響學生對科學概念的學習，學生即 使接受正式的科學教學，心中的概念與科學家的概念也不盡相同，
他們會利用自己的先存概念及教師教授的科學概念為基礎，建立一 套屬於自己的概念架構（conceptual frameworks），用以解釋生活周 遭的自然現象，這些與科學概念架構不同的想法被稱為「另有架構
（alternative frameworks）」、「另有概念（alternative conceptions）」或
「兒童的科學（children’s science）」。另外，學生在教學後所存有的 概念通常與現今的科學概念不同或被認為是錯誤的科學概念，又被 稱之為「迷思概念（misconceptions）」(Driver, 1981; Duit, 1991; Duit
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& Treagust, 1995; Gilbert & Watts, 1983; Osborne, 1985)。由於不同學 者探究學生概念的切入角度不同，創造出不同的名詞描述學生的概 念，而研究者傾向採用Wandersee、Mintzes 和 Novak (1994)的看法 採用另有概念代表於學生的概念，因為「另有概念」不僅是指學習 者基於經驗所建構出能讓一系列自然現象和事物易於理解的解釋，
另有概念還賦予持有這些解釋的學習者在智能方面的尊重，也就是 說另有概念在內容上是有效且合理的 可以促進學習者建構更有用的 概念（例如，科學概念），所以，另有概念比較接近學習者的實際認 知狀態，適合用來代表學習者的概念。
學生的另有概念可能是在日常生活中，透過自身的感受、觀 察、直覺、學習和體驗等過程，逐漸發展形成的，學生平時就會利 用另有概念幫助他們解釋或觀察身邊的自然物象，解決日常生活面 臨的各種問題，或者運用另有概念幫助他們學習新的事物、理解科 學知識、接收新的訊息或詮釋新資訊，所以學生的另有概念與他們 的生活經驗通常是緊密結合的，可以合理的、正確的及有效的幫助 學生解釋日常生活所面臨的問題與所遭遇的現象 (Duit & Treagust, 1995; Osborne & Freyberg, 1985; Wood-Robinson, 1995)。當學生在學 習的過程中，發現教師教授的科學知識或教科書的科學概念與自己 的概念不同，學生會認為他們的概念是正確、好用且有效的，不願
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意改變他們的想法，進而影響科學概念的學習 (Chi & Roscoe, 2002;
Duit, 1999; Posner, Strike, Hewson, & Gertzog, 1982; Treagust, Duit, &
Fraser, 1996)。