研究背景與動機

本章共分為四節，第一節為研究背景與動機，第二節為研究目的與 待答問題，第三節為研究範圍與限制，第四節為重要名詞解釋。

第一節 研究背景與動機

我國以往自然科學教育只造就了考試機器，無法培養學生解決問題 的能力，因此，於背多分的教育年代中，除了許多學生無法親自從事科 學實驗之外，教師基於趕課程進度以及升學等因素考量，被迫犧牲以學 生為中心、做中學(learning by doing)等，較偏向於理想的有意義學習，

許多科學實驗與活動亦被迫成為畫在黑板上敘說式的實驗。現代美國教 育家杜威（Deway）提出「從做中學」以及「教育即生活，生活即教育」

的教育理論，闡述了他對知與行關係的看法，希望從做中嘗試與錯誤，

進而從錯誤中嘗試學習，對於學校教育而言十分重要。（Dewey,1938）

就學生方面而言，學生到校學習，在學校教育的基本目的，一在提 昇學生個人學習潛能，一在達成社會化目的，以應社會之需；教師在設 計教學活動之際，若能兼顧這兩項目的，那麼學生一方面能夠獲得充分 的知識學習，另一方面又能在潛移默化中了解及應用人際關係的技巧，

和同學於和諧的氣氛下相處與學習。

在各種教學法中，「分組教學」可達成這樣的理念，合作學習是一 種有系統的、有結構的教學策略，依學生能力、性別等因素將學生分配 到異質小組中，鼓勵同學間彼此協助，互相支持，以提高個人學習效果，

並達成團體目標；而達成團體(小組)目標的歷程，可將視其為問題解決 的歷程（陳佩正譯，1992）。問題解決(解題)能力的培養是科學教學主要 的目標之一（楊坤原，1999）。學校教育若能培養學生解決問題的能力，

學生有用的能力。例如在合作當中，培養學生「欣賞表現與創新的能力」

-能欣賞別人的優點也能表現自己的特色甚至經由互相激勵的過程中得 到創新。在活動的過程也將練習到「表達溝通與分享能力」，而在小組 的競爭當中，組員如何截長補短使小組獲得良好的成績與效果，就必須 在「尊重關懷與團隊合作」的情境中，才能達到（盧秀琴，2001）。

有鑑於國內課程改革與發展強調培養學生具有帶著走的能力，成為 具備人文情懷、統整能力、民主素養、鄉土與國際意識，以及終生學習 之健全國民；然而，余民寧（1997）指出傳統教學與紙筆測驗卻較難培 養學生帶著走的能力，以及無法保證學生是否能掌握各個概念的整體關 係，或是學生只是片面地記下零碎的事實知識而已。因此，國內外許多 學者致力於研究能夠彌補在教學、學習與評量中，傳統紙筆測驗缺失的 評量工具。而概念圖是一種將教學、學習與評量結合在一起的工具，概 念圖已成為國外許多教師所使用的一種教學策略，在網路上，也可以看 到許多新的教育工作者熱情地傳播這個方法（張漢宜、陳玉祥，2002）。

就課程教學與評量的觀點而論，布魯姆(Bloom)提出了每一課程學習應 該包含認知、技能和情意三部分。教師對自然領域新單元，於教學活動 前，首先必須去分析本單元的自然科學概念，越細越好，最好能畫出概 念圖來，因為如此才能考慮學童的先備知識，以及如何設計學習鷹架，

讓學童在指引情境中，主動思考、探索，進而解決問題，連結新的科學 概念﹔如此學得的科學概念非常清晰而牢固，絕不是填鴨、背誦所能相 比的（盧秀琴，2001）。事實上，我們可以了解到傳統教學評量內容多 以教科書中認知層面之記憶、理解能力為主，卻較少顧及技能與情意、

認知層面之高層次思考能力、或者較生活化的題材。李坤崇（1998）則 認為推動教育改革除考慮認知、技能、情意外，尚需兼顧學生的學習歷 程。

值此二十一世紀教育研究蓬勃開展，不同的教學理論各闡揚其論 述，但是發展兒童認知與問題解決能力，卻是當前各國具有的共同目 標，教育研究者應抽離情緒性與口水爭論，系統性地分析理論，以及洞 察兒童學習歷程與社會性互動的實務現象與問題，研討有效地導向認知 成長的課程與教學，方昰教育的根本之務（黃幸美，2004）。目前多項 教育改革正如火如荼推展之際，創新教學與評量的精神與實施，是教 師、學生與家長們所關切的重點之一，小組合作解題與概念構圖法的結 合，可以是科學教師在進行教學與評量的另類選擇，更可以讓學生在社 會互動過程，建構出有意義的知識，進而產生正向的概念改變。而學生 透過科學探究過程，這樣的情境與有意義的學習，可以使學生的知識內 蘊化，並且產生學習遷移，成為有用的知識，適時地將所學應用於日常 生活中，期能達到學以致用的目的。