第一章 緒論
第一節 研究背景與動機
概念的研究已超過三十年時間，研究學者主要針對學生的科學概念改變、科 學概念學習與教科學概念探討已經有一段時間。研究者對於學習者是如何理解概 念因而產生疑惑。再從學者 Yager(1996)指出科學核心在科學概念與科學過程，
而學習者必須透過科學過程去理解科學概念，才能發揮科學創造，進而解決日常 生活問題。學習者學習科學的過程，要先理解科學概念為何，才能將科學概念加 以應用於科學創造。
從學生學習牛頓三大運動定律來看，學者 Whiteley（1995）研究發現指出 學生認為牛頓第三運動定律之作用反與反作用力是作用於相同的物體上，因此學 生容易產生了概念迷思，要釐清學生對作用力與反作用力的關係。此外，學生學 習時也不容易找出成對的作用力與反作用力的關係，所以本研究主要探討學生對 牛頓第三運動定律概念學習成效研究。
學者 Hestens、Wells 和 Swackhamer（1992）提到牛頓運動定律概念是在物 理力學建立基礎與被尊崇，且學生在學習基礎牛頓運動定律概念常常學習不佳，
可能是概念無法被理解或有另有概念的產生。因此，由於此原因研究者想運用一 些有趣的科學活動讓學生對於牛頓運動定律概念理解並認識應用。
由牛頓力學觀點去看，兩物體相互碰撞時，學生比較傾向於物體較重者具有 作用力，較輕的物體則沒有作用力，學生在思考物體若碰撞過程中，較大的力會 受到比較大的效應，學生思考模式屬於線性的推理。其次，對於學習牛頓運動定 律的觀點下，學生認為當物體受到作用力與反作用力時，容易會將物體判斷只有 一個物體的存在，而非兩物體的存在，因為學生認為是牛頓第三運動定律之「作 用力與反作用力」的作用力是作用於相同物體上，非不同物體上，成為本研究的
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研究背景動機之一。
在牛頓力學的觀點中，除了學習者透過自己學習或經驗發現有很多迷思概念，
或將新的概念以錯誤的方式去解釋物體的狀態。因此，何偉雲（2003）透過創造 思考的觀點去探討國小學童物理問題解決，發現了流暢性和變通性是創造思考的 高度相關，也是問題解決的一大重要環，因此本研究利用創造性問題解決教學模 式融入牛頓第三運動定律讓學生進行活動且學習牛頓第三運動定律並探討學生 對物理問題思考歷程為何。
從國中的學習角度來看，教師受限於學校課程規劃，對於學生教學多以講述 為主，少見有活動規劃；學生面臨到基本學力測驗，教師教授化學及物理的時間 較為緊迫，必須壓縮課程的時間，與教育部所研擬九年一貫課綱施行有落差。本 研究主要透過九年一貫課綱所提學生應具備有認知、情意、技能。將牛頓第三運 動定律融入於創造性問題解決活動課程設計，讓學生透過自己操作的學習角度去 認識此概念。
教育部在 2002 年元月公佈「創造力教育白皮書」，分別針對幼教、小學、大 學、成教等不同教育階段與世界之創造力教育之發展現況進行資料蒐集與研究；
具體言之，創造力教育白皮書只在實現「創造力國度」（Republic of Creativity，
ROC）之願景，其涵蓋要點有以下五項：（一）培養終身學習、勇於創造的生活態 度、（二）提供尊重差異、活潑快樂的學習環境、（三）累積豐碩厚實、可親可近 的知識資本、（四）發展尊重智財、知識密集的產業形貌、（五）形成創新多元的 體制等這些方面(教育部，2004)，以提升國民之創造力於創造國度中。
在九年一貫自然與生活科技學習領域綱領提到學習科學，主要讓學生學會如 何去進行探究活動：學會觀察、詢問、規劃、實驗、歸納、研判，也培養出批判、
創造等各種能力。特別是以實驗或實地觀察的方式去進行學習，使學生獲得處理 事物、解決問題的能力。瞭解到探究過程中細心、耐心與切實的重要性 (教育部，
2003)。因此，可訓練學生善用頭腦以及發揮創造的精神，以便解決所遭遇社會
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上的問題。
教育部（2001）公布國民中小學九年一貫課程暫行綱要中「自然與生活科技」
學習領域之目標第五條亦強調：「培養獨立思考，解決問題的能力，並激發創造 潛能」。因此，可以知道九年一貫教育著重學生在獨立思考、解決問題能力，並 且創造出科學創造力激發。在自然科學的教學中，也提到應注重學童在創造思考 方面的訓練，多鼓勵學童多做方面、多層次的思考，並針對問題能更深入去探索、
解釋，以增進對科學問題思考之流暢性、變通性及獨創性，進而提升國小學童之 科學創造。
創造思考教學即是一種為培養學生創造的、思考的及問題解決之教學模式，
它是教師在某種支持性的環境下，透過課程內容及有計畫的教學活動，運用適當 的教學策略，以激發學生創造動機，鼓勵學生創造的行為表現，以增進學生創造 力的成長與發展(毛連塭，民 78；陳龍安，民 84)，並且培養學生具有創造潛能。
從心理學的觀點而言，人類根據各種不同的需要進行創造，創造的過程可說 是一種問題解決的過程，而創造力也是解決此類問題的關鍵。在科學方面的創造 須包含科學的領域相關知識即是跳出原有思考窠臼的發散性思考和縝密嚴格的 收斂性思考，才能很有創意的解決科學的問題 (洪文東，2003) 。因此，洪文東 在 2002 年提到，尌創造的「個人」而言，由於不同背景的人，具有不同領域專 門知識，所以在不同學門上尌會產生不同創造性表現，因此，科學的創造力當然 會有別於文學與藝術的創造力，而是在概念的應用。其次，尌創造的「歷程」， 在心理層面上，科學的創造涉及之心智運作、心理活動歷程，較偏向理性、客觀 的態度；在邏輯層面上，科學的創造涉及假設(Abduction)、演繹(Deduction)、
歸納(Induction)三種推理歷程(Anderson，1987)。因此，利用科學研究的模式 來解決科學問題，改變問題之創意即是創造。再從認知心理學的觀點而言，創造 是解決問題的關鍵，創造的過程也是一種解決問題的過程，所以創造是一種歷程 需要時間去訓練及培養。
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本研究乃是以牛頓力學中第三運動定律「作用力與反作用力」為主題，運用
「創造性問題解決」(Creative Problem Solving)教學模式設計課程活動，從創 造性問題解決歷程中培養國中學生之創造思考及問題解決，並且由研究者所發展 之實作評量工具，評量國中學生對於牛頓第三運動定律的科學概念學習，且藉由 課程活動設計，進行分析及探討。