本章將分為四節，依序說明研究背景與動機、研究目的與問題、名詞定義、
研究範圍與限制。
第一節 研究背景與動機
壹、研究背景
過去數十年的研究，科學教育學者們已經了解，學生在進入教室之前，個人 對世界上的事物就已經存有先前概念（Preconception），當他們進入學習環境之 際，便把此先前概念一併帶到課堂上，這些概念可能不是科學家可接受的「正確」
概念（熊召弟等，2000）。學生不是一塊「空白石板」（Blank slate），對於老師 所講授的科學知識內容並非「沒有概念」，老師想刻上什麼就可以刻上什麼；相 反的，學生對於老師所講授的科學知識、原理、法則，甚至自然界的各種物象，
均已先有自己所堅信的「概念」（Conceptions），有一套根深蒂固的想法和解釋（鄭 湧涇，2001）。
存在於學生自身的想法和概念，常常與科學家的科學概念有著很大的差異，
因為學生所擁有的概念，異於科學家或科學社群所認知的科學知識，所以被稱為 迷思概念（Misconception）、另有概念（Alternative conception）、另有架構
（Alternative framework）等（王美芬、熊召弟，1995）。身為一個教師要如何幫 助學生改變迷思概念，學習建立正確的科學概念呢？我們發現對教師來說，找出 學生在某些學科中主要的迷思概念，讓學生知覺到自己的想法是錯誤的，使學生
產生認知衝突，藉由概念改變教學策略導引學生到正確的概念，進而產生概念改 變，就是接下來的一個很重要的議題了。
概念改變的過程並不容易，多數學生會認為自己的想法才是正確的，除非有 認知上的衝突，否則迷思概念是很難加以改變的。Chi（1992）指出科學概念的 改變包含：一、本體類別之內的改變；二、本體類別之間的改變。Thagard（1992）
以知識改變的方法論來探討概念改變，認為概念改變過程包含了信念的修正與概 念改變。Posner, Strike, Hewson, & Gertzog（1982）的研究中提出了概念改變模式，
指出學習是一連串概念改變的過程，學生的概念在新概念與新發現交互作用下，
進行改變。而概念改變必須符合四個條件：「學習者對原本現存概念感到不滿足、
新的概念必須是可理解性、似真性以及豐富性」。Posner et al.認為對於現存原有 概念的不滿意，可說是概念改變過程的中心，他們強調學生迷思概念的地位必須 降低，而正確概念在學生心目中的地位必須提高，如此才會產生概念改變。
許瑛昭、謝惠珠（2004）整理國內外學者所提出的概念改變教學策略，指出 大多研究都強調在進行學生概念改變之前，必須先了解學生原有的知識，即所謂 的「另有概念」或「迷思概念」，教學者若依照傳統的教學方式，將新概念直接 傳授給學生，而不針對學生特有的迷思概念設計教學活動，將無法造成適切的概 念改變。建構主義的教育哲學，希望教師能在教學前探查學生的先前概念，再透 過適當的方法，協助學生建立新的概念或改變迷思概念（張美玉，2003）。為了 要讓學生有意義的學習，在教學活動前，教師應先收集學生迷思概念的相關資 料，審慎規劃和設計教學內容，才能促進學生有意義的學習與概念的改變（邱美 虹，1993）。進行概念改變教學時，要以學生的迷思概念為中心，不論是任何一 種教學策略，都必須先引出學生的想法，進而使學生產生概念衝突，而有認知調
適的需要，再藉由教師以適當的教學策略，進行概念改變教學，促進學生產生概 念改變（張靜儀，2002）。
貳、研究動機
Ausubel（1968）曾說：「影響學習最重要的因素是學生已經知道了什麼？」
（引自張美玉，2003），也就是說學生已有的概念，是決定後來學習最重要的因 素，教師在教學前應先調查學生的先前概念，用適當的方法去引導學生學習（張 美玉，2003）。杜威也認為教學應該把學科知識和學生的經驗連結在一起（引自 張美玉，2003），這些看法和我們傳統教學，一開始就以學生經驗所觸及不到的 事物或概念來教學，是截然不同的。
「溶解」是學生在日常生活中經常用到的科學概念，由文獻研究顯示學生 對於物質之溶解迷思概念相當多，根據許良榮（2002）國科會專題研究結果發 現，學生在溶解性質普遍存有：「汽油不溶於水，是因為汽油密度比水小」、「汽 油與水可以互溶的，因為二者都是液體」、「不同液體之間能否互溶可以密度判 斷」、「認為有『油』字的物質（如甘油）都不溶於水，因為油都比水輕」、「不 同的物質不會互相溶解」、「丙酮與水不會互溶，因為丙酮和水的密度不同」等 六個迷思概念，顯示學生在國中階段，學習到「密度」這個概念後，有過度推 論「油、密度與溶解的關係」的傾向。由於實施九年一貫課程後，在國小課程 中並未教授「密度」的概念，因此本研究將研究對象設定為國中二年級學生。
鍾聖校（1994）認為迷思概念可區分為二個層次，即錯誤概念和迷思想法，
其中迷思想法是一連串錯誤概念背後的思考體系、架構和方式。Abimbola（1988）
曾對錯誤概念修正發表意見，認為錯誤概念要修正，迷思想法要容忍。Dupin &
Johsua（1987）也指出錯誤概念若要與迷思想法一起改變，那是極為長期的工 作（引自鍾聖校，1994）。科學教育的目的之一是要讓學生學得正確的科學概 念，然而有關迷思概念的形成原因相當複雜，針對不同類型的迷思概念，設計 適合的教學策略是必要的，因此成功的教學必須考慮學生的迷思概念，並配合 適當的策略（許瑛昭、謝惠珠，2004）。
根據文獻顯示概念改變的教學策略有許多方式，例如：概念構圖、動態評量、
類比、閱讀及POE（Prediction-Observation-Explanation）等。其中以POE策略最能 讓學生達到自身的概念衝突，符合Posner et al.（1982）所提出的概念改變需要滿 足四個條件之一，必須對於現存的概念是感到不滿意（Dissatisfaction）。POE策略 與教育部（2003）所頒佈的九年一貫「自然與生活科技」學習領域課程綱要的理 念相近，強調以學生為主體，以探究和實作的方式進行科學學習，強調手腦並用、
活動導向、智能與態度並重，激發學生主動探索和研究精神，並培養學生獨立思 考、處理事物與解決問題的能力。在POE的活動中，教師的角色是非常重要的，
他必須不斷鼓勵學生提出自己的想法，一但發現學生存有迷思概念，就必須適時 營造概念衝突的情境，幫助學生讓新的概念取代舊有的迷思概念，達成概念改 變。同時POE策略透過學生實際參與活動的實作觀察，符合Dale學習經驗塔中第 一層次之「直接經驗」，因此本研究採用POE為教學組之概念改變教學策略。另 一方面，雖然「閱讀」是屬於Dale學習經驗塔之「替代經驗」，但Yore（1987）的 調查顯示90%的中學科學教師認為閱讀對學習科學是重要的；Armbruster
（1992/1993）也認為科學教育不應忽略閱讀的重要性（引自許良榮，1994）。然 而今日自然科教師及專家學者，常以為實作經驗之重要性優於知識概念，事實 上，許多時候知識概念的重要性是超越實作經驗的價值（許雅惠，2002）。就學
習經驗而言，「替代經驗」雖較「直接經驗」為抽象，但教材設計只要能符合Posner et al.（1982）所提出的概念改變的四個條件，仍不可忽視其效果。研究者在考量 目前國內中學教育環境，因為升學主義興盛，並非所有實驗皆能由學生親自操 作，因此設計「閱讀」教材作為本研究對照組教學策略。
本研究主要動機，是了解國中學生對物質溶解存有哪些迷思概念，並以 POE 及閱讀作為概念改變教學策略，更進一步了解學生在接受教學策略教學後，概 念改變的情形，並作為日後改進教學、促進學習效果、教材設計以及課程發展 的參考與建議。