第一章 緒論
本章共分四節，第一節敘述研究背景與動機，第二節則針對研究目 的及待答問題做簡單說明，第三節為研究範圍與限制，第四節為名詞解 釋。茲將各節分述如下：
第一節 研究背景與動機
身為一位自然老師，最大的期盼莫過於學生在進入教室時是帶著歡 欣愉悅的心情，而在下課鐘響的時候，則是帶著滿滿的收穫與微笑離開。
雖然已任教一段時間，但在自然教學上，我還是位新手；因此我常常思 考：到底什麼樣的教學方法才是符合學生所需要的？是老師盡其所能的 傾囊相授或是照著教學指引的提示，給予專家學者認為最適合學生學習 的模式；而又是怎樣的教學結果才能算是成功？是孩子們在評量時獲得 高分的滿足表情或是他們能記得上自然課時所擁有的快樂時光。
我們可以直接從他人的口中或閱讀中知道觀測天氣或種植蔬菜等這 些事情的相關知識，今天學生進到教室裡，如果只是透過這些直接的方 式一味的接受老師灌輸的知識，照著實驗流程一步一步操作，以書面學 習、按表抄課與不斷的紙筆測驗方式來學習科學，或許學生可以學習到 很多這類相關的知識，但如此的學習方法，對學生的學習是有意義的嗎？
美國教育家Dewey認為：個體必須從自己的經驗中去學習才是有意 義的。他曾經將有意義的學習比喻為探險者進入無人探測過的領域所經 驗到的一種學習。探險者好比是學生，當他今天進入無人到訪之處時，
會有種眺望新的景致、發現水道和群山、新的物種，以及其它有趣地勢 時的興奮激動，回來後，探險者可以繪製出地圖，來簡略地描繪出他這
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次探險經過的路線，以及描述探險過程中所有的經驗心得。杜威常感慨 地說，今天在教育現場上，老師直接給予學生學科領域地圖時，並沒有 讓學生有親身體驗的第一手經驗，因此「地圖｣對學生來說，並無意義，
也無用處，因此讓學生從經驗中去學習是很重要的(Dewey,1902)。
Ausubel也強調有意義的學習，「有意義的學習」具有三個條件：「(1) 教材內容要有意義；(2)學習者必須已經掌握概念與新觀念之間的連結；
(3)學習者要能主動選擇整合新知識的形式，而非以填鴨或逐字的方式 進 行」（Mintzes, Wandersee & Novak, 1998）。學生在進行學習前，由於 個人想法與先前累積生活經驗的影響，其實已具備了某些想法，並從中 發展出一套關於外在環境的理論，而這些便成為學生本身的先存概念。
當學生將自己的先存概念帶入科學學習時，符合科學想法的先存概念將 成為學習新知識的基礎，幫助新概念的理解；但不符合科學想法的迷思 概念，卻往往妨礙新概念的建立，阻礙了學生的科學學習。因此老師如 果忽視了學生的迷思概念，或者未能透過教學活動促使學生產生概念改 變，不僅會造成學生學習上的困難導致學習成就低落，甚至會影響學生 往後的學習歷程。所以老師在教學前應先了解學生的先存概念，以此作 為教學的起點，引導學生將新的知識建構在舊經驗上，以達到有意義的 教學目標。
礙於課程進度壓力，研究者在教學現場，常是上課鐘響即馬上進入 單元教學活動，總認為將整個上課時間填滿，即是身為老師的我認真負 責的表現，反而未深入去探討這樣的學習是否對學生有益？這樣的方法 是否是學生想要的？莊嘉坤（1995）提到大多數的學生在老師特別設計 的教學策略下是可以成功地克服迷思概念，而且學會了新的概念。因此 研究者利用POE（
Prediction, Observation, Explanation，
預測—觀察—解釋）策略先了解學生的先存概念，讓學生有機會呈現自己的想法，進而設計 教學活動促進學生思考討論，以達到概念改變的目的。POE
是用來探測
學生概念瞭解情形的一種
策略，最初是來自於Champagne等人在1980年所3
設計DOE (Demonstration Observation and Explanation)之研究工具；DOE 主要用來探討大一學生學習古典力學時， 對物體運動的原有想法。施測 者要求學生觀察在不同的情況下，自由落體於Atwood machine上的運動，
也要求學生描述他們的觀察以及回答有關物體運動的問題。後來White 和 Gunstone（1992）提出POE教學策略，以引發學習者的原有想法，並 且增進他們的想法來達到科學概念的教學工作。POE的主要步驟為：先 要求學生對某一事件進行預測並說明理由，然後進行實驗觀察，再描述 所觀察到的現象，然後針對其預測與觀察間所產生的矛盾衝突，要求學 生提出解釋，然後老師試圖調解學生在預測與觀察之間的衝突，設法使 兩者達到一致。許多研究顯示，POE能廣泛運用在科學教育上，使用POE 策略可以協助教師瞭解學生的先存概念，促進學生的科學學習，是一項 有效的教學策略（葉辰禎，2000；張宗義，2003；White ＆ Gunstone, 1992；
Treagust, 1995），同時POE也是一種評估學生概念理解的良好工具，特 別是物質科學方面的主題，能幫助瞭解學童的概念與思考歷程（Palmer, 1995）。
學生經歷了概念改變，形成了正規的科學知識，但這樣的概念改變 結果，常侷限於個體的認知面相，因此研究者不免思考，除了認知面相 的改變外，是否還可以有怎樣的轉變呢？運用 POE 策略，我們提供學生 認知衝突的機會，期待迷思概念能被正確的科學概念所取代，但研究者 也期待學生不要忽略了科學感性認識的層面，即科學家們對於科學美的 深度領會與讚嘆。Poincaré 曾說過：「科學家並不是為了實用而去研究 大自然，而是因為喜愛自然之美而去研究它…倘若大自然不是如此美麗，
它就不值得被瞭解；倘若自然不值得被瞭解，那麼生命就不值得存在」
(Griod, Rau & Schepige, 2003)。
「美」是人們心理層面呼應外在事物或現象的一種情感效應，當我 們因為認知對象本身或其顯現的特性，產生愉悅和舒服的情感，即是一 種「美」的覺知，一種「美感經驗」。在 1998 年加拿大麥考納爾基金會
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的「Arts Smart」計畫中，他們將自然科學課程與藝術活動融合。在自然 課講到珍惜資源時，老師請來雕塑家，教小朋友用廢紙箱、舊報紙做成 機器人、海豚等模型，讓學生充分瞭解資源回收的功能與意義；在一年 級的自然課討論到動物時，教小朋友做立體的動物面具，配上臉部彩繪 ， 請小朋友選擇一種動物，並且找資料研究這項動物的習性、叫聲等特色，
最後一一上台表演動物模仿秀。由這些例子可以看出科學課程不僅僅只 是理性及量化數據的追求，潛藏於課程中的美感經驗，更是支持著學習 的主要關鍵（江欣穎，2009）。美感經驗課程中注重的是主動探究的精 神，塑造驚奇的價值，而最終目標是希望藉由學習並應用各種美的原則，
將美感能力實踐於日常生活中，舉凡食、衣、住、行、育、樂、裝飾、
設計等方面，體驗美的人生，欣賞美的事物，美化生活環境，我們可以 肯定地說：「美感是需要教育的」。
研究者所任教的學校處於文化不利地區，學生的科學知識多來自於 老師課堂上的指導，而家長對於學習的好壞亦以成績來衡量，因此，研 究者的設計方式乃是依這學期的課程內容為主，一方面可以配合教學進 度，另一方面亦可對學生有實質助益，希望從課程美學中，讓老師和學 生都能從學習過程中得到求知的滿足及想像的釋放，再延伸到創造力的 發揮，故從課程內容中，找尋可以搭配POE教學策略及美感經驗的單元，
讓師生對課程能有不同的詮釋。「動物」在人與自然的互動中最密不可 分，也是學生在日常生活中最容易觀察也最容易引起興趣的自然朋友，
因此研究者嘗試在教學中應用美感經驗，配合教學單元—「動物的身體 和運動」，讓學生探索動物的世界，感受到大自然美的吸引力。本研究 除了希望學生習得正規的科學概念及正確的過程技能外，也希望能使教 師與學生在學習的過程下獲得感動，讓教學者與學習者在美好的、想像 的、與創造的經驗中獲得深刻的意義理解；希望學生除了「理解新知」
的能力外，也能提昇「運用、創造新知」的能力。
學生常認為上自然課就是做實驗，研究者將課程與美學結合，希望
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引導學生感受科學寛闊、多元的特性，使學生感受到自然課是表現自我、
開發潛能的學習，不要侷限在概念或知識或只是在過程技能上下工夫，
很多時候去探究相關的科學美感或生活脈絡，可以讓我們更了解科學。
因此本研究將美感經驗的活動結合POE教學策略共同進行，從中探討其 在科學教室中實施的可能性，及這樣的教學活動對學生產生的影響。