本章共分成五節，內容包括研究背景、研究動機與研究目的、研究問題、名詞釋義、
研究範圍與限制。
第一節 研究背景
科學教育改革 2061 計劃以「培養具有科學素養的公民」為美國當代科學教育的宗 旨，在台灣九年一貫課程綱要亦以此為努力的方向，因此訂定自然與生活科技的課程目 標為 (教育部，2000) :
1.培養探究科學的興趣與熱忱，並養成主動學習的習慣。
2.學習科學與技術的探究方法和基本知能，並能應用所學於當前和未來的生活。
3.培養愛護環境、珍惜資源及尊重生命的態度。
4.培養與人溝通表達、團隊合作及和諧相處的能力。
5.培養獨立思考、解決問題的能力，並激發開展潛能。
6.察覺和試探人與科技的互動關係。
綱要中強調主動學習、探究科學、與人溝通與解決問題的能力。然而實際課堂卻只 注重知識的記憶與背誦，學生參與度低，學生在科學課程中只是獲得前人的舊知識並未 了解科學知識是如何產生更沒有接受到探究知識的訓練，僅止於單向接受資訊沒有自行 探究的能力 (Newton, Driver & Osborne, 1999) 。當日常生活遭遇問題時，學生沒有能力 運用舊知識來做出最佳的判斷。Duschl 與 Osborne (2002) 更指出近幾十年來教育環境還 是沒有什麼改變，仍然以教師為教學的中心而非學習的主體-學生。此外，社會建構論 者認為科學知識是由社會協商的產物，強調知識既共識，但學校中的科學多以實證主義 的觀點描寫，因此學生常會有「科學知識是『絕對正確』」、「用來驗證理論的證據沒 有任何爭議性和歧異性」的概念 (Driver, Newton & Osborne, 2000) ，如此的教學有礙科 學認識觀的發展，而論證是科學訓練的中心和延伸，在科學教室中應該與科學概念一樣 受到重視 (Duschl & Osborne, 2002) 。根據國內外在論證上的研究，論證有助於科學學 習可以幫助概念理解 (Duschl & Osborne, 2002; Kuhn, 1992; Osborne, Erduran, Simon, &
Monk, 2001) 、發展科學探究能力 (Driver , et al., 2000) 、了解科學的知識論（Driver, et al., 2000； Jimenez Aleixandre, Rodrignez, & Duschl, 2000）、促進批判思考與科學思考 能力的發展 (Kuhn, 1992) 。因此目前科學教育上重要的任務是讓學生能在科學的脈絡 下發展論證能力，並去了解和實踐正確的論證方式，孩子能有此了解論證的效力及限制 為何 (Osborne,et al., 2001) 。
第二節 研究動機與研究目的
根據研究背景已了解論證在科學學習上的重要性－科學知識是經由論證的過程而 來的，因此本研究將以論證理論為基礎，以數位論證輔助系統進行討論與資料的收集，
建立「數位論證學習網」進行學習活動，企圖提昇學生科學推理能力與論證能力以促進 科學概念的建構。
第三節 研究問題與假說
基於前述研究動機與目的，本研究待答問題如下所述：
一、不同的教學模式(實驗組-數位論證學習課程、對照組-傳統學習課程)對學習者在科 學概念的建構有何差異？
1-1 不同教學模式學生的科學概念的建構(後測)達顯著差異。
二、不同的教學模式(實驗組-數位論證學習課程、對照組-傳統學習課程)對學習者在主 題相依論證能力有何差異？
2-1 不同教學模式學生的主題相依論證能力(後測)達顯著差異。
三、不同的教學模式(實驗組-數位論證學習課程、對照組-傳統學習課程)對學習者在科 學推理有何差異？
3-1 不同教學模式學生的科學推理(後測)達顯著差異。
四、學生在一學期(七個主題)的數位論證學習課程中科學概念建構之成長?
4-1 數位論證學習課程可促進學生之科學概念的建構。
五、學生在一學期(七個主題)的數位論證學習課程中科學論證的本質與品質有何差異？
5-1 學生在數位論證學習課程中科學論證的本質達顯著差異。
5-2 學生在數位論證學習課程中科學論證的品質達顯著差異。
第四節 名詞釋義
一、概念建構
根據Vygotsky (1934) 的社會建構論，概念建構是在已有的知識基礎上經由個人與環 境互動來主動建構新的概念。
二、論證(Argumentation)
論證主要的辯護方式是列舉相關證據、並藉由推理的過程將主張與證據連結起來。
Toulmin (1958) 提出論證理論架構，論證的要素包含事實(D)、宣稱(C)、依據(W)、支持 (B)以及反駁(R)，主張者根據事實(D)提出宣稱(C)，根據依據(W)來爲宣稱(C)辯護，並 提出支持(B)來支持依據(W)與宣稱(C)。他人可能提出反駁(R)，主張者受到挑戰後再提 出新的宣稱(C)，經由來回的辯護產生一致性的結論。論證組成要素說明如下:
(一) 事實(Data-D)
可能是資料或數據，描述事實與現象。
(二) 宣稱(Claim-C)
根據事實提出一些結論、宣稱。
(三) 依據(Warrant-W)
用來連接事實與宣稱、結論的理由。
(四) 支持(Backing-B)
支持依據的基本假設，提出實驗證據或生活經驗去證明其假設是否正確加以辯 護。
(五) 反駁(Rebuttal-R)
提出反駁來指出宣稱的不正確性。
三、科學推理(Scientific reasoning)
Lawson (1978) 提出學生應具備的形式推理(formal reasoning)能力包括守恆推 理、比例推理、機率推理、相關性推理、控制變因、假設演繹等。建構科學知識過程 中，如何運用觀察、分類、操弄具體實物、假設等操控變因和推測的思考判斷過程。
四、數位論證學習網
建製於「科學論證數位學習研究(Research of On-Line Scientific Argumentation )」的 伺服器下，根據論證理論與概念建構教學理論為基礎，設計一系列的問題與論證討論。
學習者在學習活動進行時透過網際網路連線至本學習網，進行概念建構學習活動。
第五節 研究範圍與限制
本研究的對象為新竹市某國中二年級的學生，僅以其中兩個班為實驗組與另外兩個 班為對照組，所以不具有全國國二學生的代表性，且教材範圍以九十五學年度翰林版的 國中自然與生活科技領域內容為主。基於研究地區及研究樣本之限制，研究結果若要推 論到其他群體或教材領域時，需審慎衡量其適合度。