研究背景與動機

第一節 第一節 研究背景與動機 研究背景與動機 研究背景與動機 研究背景與動機

教育部國語辭典(2007)對推理的說明為：推理是一種邏輯的思考方式。由已 知或假定的前提來推求結論，或由已知的答案結果，反求其理由根據。凡由因以 求果、由果以溯因、由現象以歸其原理、以原理說明現象等，演繹、歸納、類比 的思考活動，皆稱為推理。推理也稱為邏輯推理，因有效推理過程必合乎邏輯(朱 水林，1997)。懷得海(Whitehead,1861-1947)曾經說過：「科學的基本地是邏輯。

科學概念間的關聯，是一種邏輯的關聯，科學的根據，是邏輯的根據。…我們可 以確信說：『沒有邏輯就沒有科學。』」(引自張筱珊，2004)由此可見邏輯、推理 在科學上的重要性。教育部(2003)所頒布的九年一貫課程綱要為現階段教學的主 要參考準則，其基本內涵中提到為實現國民教育目的，須引導學生致力達成十項 課程目標，其中包括了培養獨立思考與解決問題的能力等。亦在十大基本能力指 標中的「獨立思考與解決問題」中說明：養成獨立思考及反省的能力與習慣，有 系統地研判問題，並能有效解決問題和衝突。學生要學習的不只是書本上的知 識，更要培養解決問題的能力（邱曉貞、連啟瑞、連怡斌，2003）。而吳佳玲、

張俊彥（2002）研究發現：問題解決能力和推理能力有顯著相關。推理思考在問 題解決過程中扮演重要的角色(張景媛、陳萩卿，2003；張筱珊，2004)。另外，

自然與生活科技領域分段能力指標與十大基本能力之關係中的「主動探索與研 究」提到要培養學生具備觀察、蒐證、歸納、研判及推理的能力，要運用觀察、

收集資料、比較、分類、統整、歸納、研判、推理等科學方法以獲得知識和技能。

Hogan和Keller (2000)也指出：「我們用推理來建構知識，用知識來推理」。

國內外已有學者比較探究教學法與講述法等傳統教學法之間的差異。熊召弟 和王美芬（1995）指出傳統教學之講述教學法多以教師為中心，以灌輸的方式將 知識傳授給學生，教學與學生學習偏重記憶的部份，這雖然能有效率地使學生獲 得現成的知識，但這種傳統的講述法和現今九年一貫所強調的主動學習、獨立思 考不同，現今學者認為學生在學習過程中必須是主動的（張美玉、吳玉明，1999）。

以講述法教學，學生所獲得的知識內容不能充分理解，缺乏判斷、推理解釋能力。

若能有探究能力的技能，如：觀察、推理、預測等，就能從觀察中獲得較多資料 (謝州恩、吳心楷，2005)。因此，培養學童推理的技能是值得重視的。Lawson（1995）

也指出探究過程包含推理。Kuhn、Schauble和Garcia-Mila（1992）也提出科學 探索中的典型活動是推理。周家卉(2006)認為推理就是學生在科學探究中的思考 過程，透過推理歷程，能使片段資訊組合成系統性知識。美國國家科學教育標準 (1996)在學生學習的課程中也提出學生所要學習的應是統整性、整合性、連貫性 及全面性的知識，而不是見樹不見林的、片段而不連續的知識。

九年一貫課程目標中敘述：國民中小學之課程理念應以生活為中心。在基本 能力中說明國民教育階段的課程設計應以學生為主體，以生活經驗為重心。「光」

是日常生活中隨處可見的，但對學生而言，光不像具體物一樣，是可以拿在手上 觀察的，所以學生可能對「光」發展出許多個人的概念，而學生的個人概念，並 不一定與科學家所持有的概念相符合，而這些另有概念往往不易改變，造成學習 上的困難。近年來，國內外科學教育研究者對不同年齡學生進行有關光與顏色的 實徵性研究(王玉龍，2006、蕭倍如，2004、江文雄，2003、林宏一，1999、Feher

& Rice，1992等)，發現許多學生對於「光與顏色」是持有另有概念的。而從國 內外對於光學概念相關的研究，可以發現一般研究的重點在於探討光的基本性 質、直進、反射、影子等，較少著墨在光與顏色的概念（包括光源與物體）方面

的研究（林宏一，1999）。王玉龍(2006)在「以POE 策略探究國小六年級學生之 色光概念及概念改變歷程」研究中指出，國小六年級學童對於色光普遍存有的另 有概念，包括：不同色光有強弱之分、色光本身有深淺、深的顏色會將淺的顏色 蓋掉、以水彩調色推論色光和玻璃紙顏色的混合等。色光的概念不易透過文字說 明方式來理解，需要透過親自參與實作方式來體認，若老師能運用較佳的方法來 教導學生，並在過程中提醒學生所需注意觀察的地方，在實驗後指導其歸納所觀 察到的現象，探求其現象背後的概括性原則，讓學生建構完整的概念，對學生學 習而言，是有必要的。

學生是帶著個人對世界的先備概念進入學習環境的(王美芬、熊召弟，1995；

陳均伊、張惠博、郭重吉，2004)。學生對自然界的解釋常有自己的想法、概念，

而這些想法與概念會影響學生日後的學習，產生有別於科學家的概念(翁智鴻，

2005)。對學生而言，時常發生的另有概念是不利於科學概念的理解(余民寧，

1997)，進而影響學生對科學概念的學習。Palmer (1999)發現學生們在特定的 環境中可能會使用某一種解釋，但在不同的環境中又會使用另一種說辭。對研究 者而言，這種情況可能意味著觀念上前後矛盾的特點。但是，對學生而言，這些 不同的觀點也許是符合內部一致性的。學生理解了什麼？這是重要的(Barbara, Carla, Danusa,& Patricia，2005)。所以在學生學習新的科學概念前，學生並不是 一無所知而全盤接受，新事物的學習是和先備概念相關的，故在教學前，了解學 生的先備概念有其重要性。POE(Predict-Observe-Explain)策略是可以運用來探知 學生的先備概念、另有概念。

POE策略最早是由美國Pittsburgh 大學的Klopfer，Champagne 和Anderson於 1980年發展出來的DOE(Demonstrate-Observe-Explain)策略，而Gunstone在1990年 提出POE策略，主要流程是先要求學生對某一實驗活動中呈現的科學現象提出自 己的預測，然後寫出支持預測的理由，然後讓學生觀察實驗活動中所呈現的科學

現象，學生對所觀察的實驗結果做出解釋，教師可以從中協調學生預測實驗結果 與觀察實驗結果間的不同。POE策略可以協助教師瞭解學生的先備概念(White &

Gunstone，1992)及探究推理歷程(葉淑華，2002、姚志宗，2006、張榮裕，2006)。

在 POE 策略中的預測活動部份，教學者可以從中發現學生的另有概念，而 且更可從自然與生活科技領域之分段能力指標與十大基本能力之關係中，說明預 測活動部份對學生產生另一方面的心智影響：藉由對於自然與生活科技領域的探 討與了解，由於探索前的預測，在實驗時獲得證實或有新的發現，則將引發心智 的成長，其本身即是一種喜樂。而在觀察活動部份，可以培養學生科學技能，從 觀察中學習如何觀察，觀察的重點是什麼？從自然與生活科技領域之分段能力指 標與十大基本能力之關係中「主動探索與研究」來說明，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。而在 解釋的部份，可以讓學生培養自我表達、獨立思考的能力，並利用各種符號來表 達個人思想、觀念。所以亦可從此策略中，發現學生的推理歷程，當學生發現預 測實驗結果與觀察實驗結果是不同的時候，這可以引起學生的學習動機，促使學 生主動探究。活動設計以學生為主體，以生活經驗為重心，激發學童好奇心及觀 察力，讓學童培養主動探索的態度，養成獨立思考及反省的能力與習慣，能有系 統地研判問題，並能有效解決問題和衝突，並積極運用所學的知能於生活中，進 而培養現代國民所需的基本能力。

研究者在學校課堂上，發現有些學生無法真正理解科學概念內容且持另有概 念，科學概念沒有確實被理解，到底在哪一個歷程產生問題？另外，九年一貫提 到希望學生能擁有帶著走的能力，包括解決問題的能力。而推理思考在問題解決 過程中扮演重要的角色(張景媛、陳萩卿，2003、張筱珊，2004)。姚志宗（2006）

發現，以 POE 策略探究學童概念，在研究過程中晤談，可深入探討學童單一概 念的理解，晤談資料除了能讓研究者歸類學童的另有概念歷程，還能探究學童發

生概念改變的想法。研究者希望能藉此探究學童的推理歷程為何？因混色光的另 有概念及其推理歷程的研究在國內外並不常見。因此，本研究將光學概念聚焦在 混色光的概念，試圖透過 POE 策略，探究國小六年級學童對混色光的另有概念 及其推理歷程，期望能對科學教育有所貢獻。