研究背景與動機

本章將就研究背景與動機、研究目的與待答問題、名詞定義及研究範 圍與限制，分成四節加以敘述。

第一節 研究背景與動機

壹、研究背景

人類文明的開端，便是使用金屬的開始，從早期的「石器時代」，來 到「青銅器時代」及「鐵器時代」，便是利用當時代人類使用的金屬作為 定義歷史年代的一種方式。由此可見，人類利用金屬製造器具的年代已經 有相當久遠的歷史，十八世紀工業革命後，人類更是仰賴大量金屬製作的 機械作為生產製造的工具。而對現代人來說，「金屬」是一個多麼普通的 概念，日常生活中隨處可見金屬製品的存在，所以金屬和人類的生活是有 相當密切的關聯的。

從 1970 年中葉開始，認知心理學及建構主義相繼的興起，教育學者 對「學習」一事有了新的看法。教育學者不再假設學生在進入學習情境時 猶如一張白紙，只是被動的接受教師所給與的知識，而傾向於重視學習者 本身的既有想法與學習過程。因此學生在學習科學時，就如同科學家對於 自然現象進行觀察和探討(Driver & Erickson, 1983; Gauld, 1988。引自謝志 仁、郭重吉，1993)。在現行的中小學自然與生活科技課程中，有許多課程 內容是需要透過操作活動的過程，以幫助學生瞭解物質的本質及交互作 用。支持經驗論的學者認為學生要理解「金屬」這個概念，必須先瞭解金、

銀、銅、鐵等材料有什麼性質，再去瞭解這些材質的共通性，然後從這些

概念中，瞭解什麼叫做「金屬」(Sloma,1996。引自任宗浩，2001)。

誠如上述，學生在進入新的學習情境時，並不是一張白紙，只單純且 被動的接受訊息，根據認知心理學家(Ausubel, 1963; Carvey, 1985; Novak, 1996; Wheatley, 1991)的研究：學生在學習新知識前，面對各種事物或現 象，就會產生一套自我解釋的模式，這時就會以自己的先前知識來主動建 構意義。由於學生在學習時憑著已學過的有限知識來推理或觀察，所以會 和科學家的概念不同甚至於違背，因而產生偏差的概念，這些稱為「迷思 概念」(misconceptions)。因此，學生在金屬分類概念的形成上難免會有迷 思概念，幫助學生達成概念的理解與改變，正是教師的責任，我們不能期 待學生本身去確認和改正其迷思概念，而是應加上教師的協助，才能解決 迷思概念的問題。身為一個教師要如何幫助學生學習、建立正確的科學概 念呢？概念改變的過程並不容易，有時即使改變看起來很合理的，但卻仍 然很難被學習者所接受。因此瞭解概念改變如何發生和概念改變的機制已 是一門相當重要的課題。根據建構主義，強調學習者為一個能由本身經驗 主動建構學習的有機體，因此教師扮演的角色宜由過去重視「該傳授什麼 內容給學生」轉而重視如何在學生既有的經驗與興趣上去建構新的知識，

解決實際的問題(Duit, 1991)。由此可知，瞭解學生的概念與概念改變的情 形是相當重要的。

貳、研究動機

人們秉持著某種依據或準則來觀察並分類事物，似乎已是一個習以為 常的好方法，例如生物學家根據物種的特徵等，將生物界分類為界、門、

綱、目、科、屬、種等七個類別。而在一般展覽場所如博物館、動物園等 等，亦常看到參觀者會以展示場所的圖示解說來判定是對應於哪一個實物

或動植物。在日常生活中也存在著許多分類系統，例如圖書分類系統、網 路入口網站所提供的分類搜尋功能等等，協助了人們處理、過濾大量的資 料，使成為有意義的資訊。

在九年一貫課程中自然與生活科技學習領域之分段能力指標部份提 到（教育部，2001）：分類能力是學生在學習各階段上，所應習得的科學 探究過程之心智運作能力指標（過程技能）之一。因此，分類能力是屬於 自然科學學習時，學生所應具備之國民科學素養的內涵。而對於物質的性 質與辨認以及物質之間的交互作用，是中小學科學教學中重要的課程目標 之一（教育部，1993），故此，探討學生對於各類物質之化學性質的分類 表現，是一個值得深入探究的問題。

對於有著具體實物或內容的事物，人們會依循某些特徵、形狀或明文 敘述來做分類，「金屬」之分類便是依據所具有的共同特徵而進行分類，

在我們的日常生活中「金屬」扮演著相當重要的角色，中小學課程中「金 屬」也經常有相關的教學內容，因此「金屬」是一個重要的科學教育主題，

學生的分類能力亦是相當重要的指標之一。

教科書在教學中占有極為重要的角色，不僅是教師在教學時的依據，

也是學生獲得知識的主要來源之一（許良榮，1994）。「閱讀」是一切學 習的基礎，也就是說，我們可以利用閱讀來進行學習。在國小高年級階段，

學生已經具備相當的閱讀技巧，並且由二~三年級的閱讀能力獨立、進步 期，進入四~六年級的由閱讀學習期（吳宜貞、黃秀霜，1998）。閱讀就 如同是問題解決的過程一樣，為了獲得閱讀的理解，讀者必需運用基模，

建立並且考驗心中的假設，而後逐步修正假設。這個過程就是所謂的閱讀 思考活動（引自許雅惠，2001），由此可知，閱讀亦是學生獲得概念的重 要學習方式之一。

根據許良榮（2003a）國科會研究計畫「中小學生對於物質化學性質 的分類迷思概念的成因之研究」成果顯示，中小學生對於金屬分類存在許 多之迷思概念，例如，在「汞（水銀）」的分類中，有不少中學生將「汞

（水銀）」分類為金屬之原因，解讀為因為「汞（水銀）」含有「銀」的 成分，而小學生則有不小之比例認為水銀含有水，所以將之歸類為非金 屬，在此，顯示了語言對於學生之分類佔有頗重要的影響。除了語言之影 響外，研究中亦發現生活經驗、邏輯推理以及學校學習經驗等等皆會對學 生之迷思概念發展產生影響。

由上述之研究(許良榮，2003a)可知學生在金屬之分類上具有相當多樣 性的迷思概念，頗為值得關注以及進一步探究如何改變學生的迷思概念，

因此，本研究擬針對上述之研究成果，學生對於金屬分類之迷思概念進行 分析，並設計教學，教學策略設計乃融合參考 Thagard（1992）之科學史 概念改變類型、Chi（1992）之本體樹、Hewson（1992）之概念生態與概 念狀態以及Bruner（1968）之概念達成模式，所設計出改變學生迷思概念 的教學方法，以做為改進教學、促進學習效果、教材設計以及課程發展的 參考。另亦將討論學生自行閱讀教材，對其概念改變之影響及成效。