研究背景與動機

第一章 緒論

第一節 研究背景與動機

Finley, Stewart,和 Yarroch (1982)利用問卷調查，請科學領域教師 在物理、化學、生物、地球科學四大科目中，勾選出重要性以及困難 度前五名的科學概念。研究結果分別列出重要性以及困難度前十五名 的概念；其中教師勾選生物科最重要以及最困難的生物概念皆在前十 五名的有：光合作用、呼吸作用、恆定性、細胞分裂、遺傳學、內分 泌系統，建議應該將這些概念優先列為科學教育研究中探討，更值得 注意的是光合作用以及呼吸作用這兩個重要的化學反應分別被列為 最重要的第一名以及第四名；最困難第四名以及第一名。

學生學習生物學廣泛概念有困難，原因是因為需要對多方面知識 做整合(黃台珠、熊召弟、王美芬、余曉清、靳知勤、段曉林、熊同 鑫，2001)。從研究者個人的學習經驗以及教學經驗中發現：學生在 學習「植物的養分以及能量」相關概念上常感到抽象困難；相關概念 包含植物的養分、光合作用、呼吸作用、能量等，這些概念皆涉及物 理與化學的概念。分析學生學習光合作用單元需要的先備知識包含養

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分的種類(能提供能量、不能提供能量的養分)、能量的概念(太陽能、

生物化學能)、植物解剖學構造等；目前國中課程編排架構的順序：

學生在上冊，第三章第三節「植物如何獲得養分」，了解光合作用進 行的過程；第六章第二節「呼吸與氣體的恆定」課文內部描述植物進 行呼吸作用過於簡略；下冊第五章第四節「能量的流動」、第五節「物 質循環」。這些與光合作用學習相關聯的概念在課程安排上彼此過於 分散，容易導致學生學習概念零散。此外，學生容易將光合作用與呼 吸作用混淆：有學生認為呼吸作用是光合作用的逆反應，一個在白天 進行、一個在晚上進行；或是認為只有動物才會進行呼吸作用，植物 無法行呼吸作用。

根據 97 年國民中小學九年一貫自然與生活科技課程綱要實施要點 表示：選編教材時，應掌握統整與「九年一貫」的精神，以自然與生 活科技為完整之學習領域來規劃。各階段應注意概念的系統與邏輯性 的發展，以及相關議題於不同學科或學習領域間之相互關係與連繫。

但就目前國中教育現場而言，自然科仍維持國一學生學習生物、國二 學習理化、國三學習理化、地科的分科教學，郭怡立(2001)分析國民 中學自然與生活科技教科書發展之研究中也發現，編輯群基於適度保 留各學科特有知識系統，以及教師教學習性、是否具備協同教學能

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力、行政配課難易度、市場考量等因素，目前教科書編輯方向雖朝合 科課程設計，但單元間仍可見到學科的界限；教師本身教學也受限於 教科書的編排而無法徹底實現九年一貫課程的理念。

國中生物教師為了減少課程的複雜性，在教授光合作用相關的概 念時，多以巨觀的角度呈現，僅就植物進行光合作用產生葡萄糖、氧 氣、水進行文字的描述，省略了交代中間物質變化的過程，導致學生 無法真正理解光合作用的機制，僅獲得純記憶背誦的文字結果。光合 作用概念本身涉及到 “原子、分子、能量型式與轉換、物質三態、物 理變化、化學變化、平衡方程式”等多個概念，要改善這個情形，適 當的融入基本物質與能量流轉的概念有其必要性。就目前國中自然與 生活科技課程的安排，將理化科放置在二年級，這種分科式的教學會 導致學生無法將知識做統整性的理解：從 Waheed 和 Lucas(1992)、

Stavy 和 Eisen (1992)文獻中皆指出，針對光合作用的問題，學生仍存 在有分科獨立的想法，無法融合物理、化學的觀點來解釋；因此建議 將生物以及化學課程進行整合；另外，針對光合作用與呼吸作用的概 念容易混淆，也建議在課程的安排上能夠將兩個概念放在同一單元進 行教學。

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因此，本研究著重在教學實務的落實，希望藉由在國中生物課程 中，循序漸進將基本物質的概念融入「植物如何獲得養分的單元」中，

幫助學生在該單元的學習。