研究背景與動機

本章共分四節，第一節敘述研究背景與動機，第二節說明研究目的與待答問 題，第三節說明研究範圍及限制，第四節解釋重要名詞。

第一節 研究背景與動機

「我思故我在」這是理性主義大師笛卡兒的至理名言，意思是說：「人類因 為思考而產生存在的價值」。思考讓人類異於其他生物，人類透過思考解決問題，

也利用創思成就萬千世界。在人類思考的能力中，推理能力是屬於一種高層次的 認知能力，它能協助個體清楚的知悉所處環境的因果事件(涂金堂，1999)。

從皮亞傑的認知發展階段來看，人類在運思前期(2-7 歲)已發展出直接推理 的能力，在具體運思期(7-11 歲)已能運用邏輯思考，再到形式運思期(11-15 歲) 已能發展出演繹推理及歸納推理能力(高廣孚，1989)，由此可知人類的推理能力

是 與 生 俱 來 的 ， 而 且 會 隨 著 年 齡 增 長 日 漸 發 展 成 熟 。 人類的推理能力和人類的活動習習習相關，從生活、學習到工作，都經常運用推

理。例如人們由日常經驗中得知：如果天下雨，那麼地就濕，所以今天下雨，今 天的地會濕，這就是簡單推理技巧的運用。學生在學習過程中也會用到推理的技

巧，例如學生學習到凡金屬都會導電的，銅是金屬，所以銅會導電。且學生喜愛 看的日本卡通柯南及偵探推理小說，甚至最近很流行的達文西的密碼…等，都是 利用推理技巧的方式呈現的。

在人類科學的發展上，推理也占有舉足輕重的地位，例如達爾文從大量的、

零散的現象中捕捉到生物進化的經驗證據，並由此發現生物進化的規律性，進而 提出物種起源的假說，達爾文曾說過：「如果沒有推理，誰也寫不出這樣的東西」。 又例如化學家凱庫勒由利用類比推理的方式，從頭尾相連的蛇的具體形象，類推 出苯分子的環狀結構，便是一個充滿戲劇性的例子。因此任何一個人，只要進行 思維，就會用概念作出判斷，判斷和判斷之間最有意的聯繫是推理(李靜、宋立 軍、張大松，1994)。國內有很多的研究指出，學生的推理能力越好，學習成效 越好，尤其是在數理科的學習（尹曼莉，2001；黃善美，2001；蔡秋霞，2001）。

美 國 的 「 全 美 數 學 教 師 委 員 會 」（ The National Council of Teachers of Mathematics,NCTM）在 2000 年的「數學原則和標準」（Principles and Standards for School Mathematics）中指出，推理能力是幼稚園到高中的學生，必須學習 且應具備的數學能力之一。

然而在2006年三月初舉行的國中、小學生數學學習能力成就測驗中，測驗結 果發現台灣學生計算能力優於美國學生，但理解、推理能力卻明顯不足，需要加 強 (大紀元，2006)。這也顯見，國內學生在精熟學習之下，計算能力都很強，

但屬於需要動腦筋的高層次的推理能力，國內學生普遍都很弱，因此如何提昇國 內學子的推理能力，一直是教育當局努力的課題之一。教育部為了加強學生的推 理能力，在推行的九年一貫自然與生活科技學習領域課程中，欲培養學生：「主 動探索與研究」的基本能力中指出：基於對自然現象不斷的探索，養成求真求實 的精神，具有觀察、蒐證、歸納、研判及推理的能力。由此可知，學生的推理能 力已成為國內外教育發展的重點(教育部，2003)。

然而學生在運用推理的過程中，必需使用正確的概念來判斷，如此才能做出 正確的推理。九年一貫在自然與生活科技領域課程中，從國小到國中階段，陸陸 續續都有教導學生色光的概念，例如：國小四年級自然領域的課程中，便有教導 學童如何製造彩虹光，也教導學童如何利用三稜鏡，產生色散的色光；國中二年 級的理化課程也教導學生透鏡的成像原理及光的反射、折射、三原色等概念。因 此對學生而言，「色光」是學生熟悉的概念，也是學生常接觸的現象之一。但有 很多的文獻指出，學生對於「色光」的概念有很多的迷思，學生對「色光」概念 的理解確不一定是正確的，例如：陳采真(2002)分析國內外相關研究後發現，學 生對光和顏色的迷思概念為「色光是顏色的混合物」、色光是白光上添了顏色，

王玉龍 (2006)以 POE(Predict-Observe -Explain，預測-觀察-解釋)策略探究國 小六年級學生之色光概念及概念改變歷程也指出，學生對於色光普遍存有另有概 念，包括不同色光有強弱之分、色光本身有深淺等，而這些不正確的概念將會對

學生推理產生不良的影響，林明軫 (1994)也指出：學習者先備概念正確與否，

將影響到後續的學習成效，若學習者存有一些不適當的迷思概念必定會成為後續 學習的阻礙。因此教師必須透過適當的方法來幫助學生更正不適當的概念。

從國內外許多的實徵研究中顯示，POE 對於學生概念學習具有很重要的助 益，且能廣泛運用在科學教育上，協助教師瞭解學童的先存概念，促進學童的科 學學習，是一項有效的教學策略(Palmer,1995；White & Gunstone,1992；張宗 義，2003），同時 POE 也是一種評估學童概念理解的良好工具，特別是物質科學 方面的主題，能助於瞭解學童的概念與思考歷程（Palmer,1995）。

White 和 Gunstone(1992）提出 POE 策略，是用來探測學生瞭解情形的一種 三合一策略。首先學生要先預測某件事情的結果，並且確認好他們的預測；接著 學生描述他們所看到的現象；最後學生必須協調(reconcile)介於預測與觀察之 間的衝突。在協調預測與觀察之間的衝突時，學生的概念便會發生改變，教師可 以從中掌握學生可能產生的另有概念，同時，教師也可以從中研究學生的推理類 型。

因此本研究擬以 POE 為研究方法，探討國中三年級學對於色光混合現象持有 的另有概念及其在 POE 活動中所運用的推理類型。