國小學童對科學術語之理解與應用－以「溶解」為例
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(2) 對溶解所存有的迷思概念，例如：Driver(1985)研究發現，15 歲的青少年會將「溶 解(dissolving)」和「熔解(melt)」當成同義字。簡美容(民 90)研究發現，國小四、 六年級大多數的學生認為可溶解的東西，仍多僅止於固體物質，該研究亦發現學 生常會用比較溶質與溶劑的輕重來描述溶解過程。 許良榮（民 91）國科會專題研究發表發現，學生對於溶解有不少迷思概念， 研究中發現學生由生活經驗或學校經驗吸收「油浮在水面」 、 「油不溶於水」的知 識後，由此推論由學校學習產生油比水輕或由密度比水小的概念，並進而過度推 論產生「油都不溶於水」以及「密度影響溶解」的迷思概念。 而研究者之前參與許良榮（民 91）主持的國科會專題計畫研究「中小學生對 於物質化學性質的分類概念發展之研究」，在對小學生進行有關溶解之 POE （Prediction-Observation- Explanation）測試時，發現有些學生對溶解的概念十分 模糊，有些學生對於「油」這個詞的想法十分根深蒂固，雖然看到甘油倒入水中， 攪拌後會均勻散開、看不見，但學生仍堅信甘油不溶解於水，因而使研究者產生 極大的興趣，學生亦會在 POE 活動單中提到「密度」、「油性」、「水性」及「重 量」這些語詞，因而使研究者想更深入探求學生對影響溶解概念的科學術語的看 法及如何使用。 研究者在閱讀國內學者的相關研究後發現，目前對科學專有名詞的研究大部 分是針對生物相關，張敬宜、熊召弟(民 82)針對小一到小六學童，在學童生態平 衡概念研究結果顯示，學生對「能量」 、 「生產者」 、 「消費者」 、 「分解者」 、 「食物 鏈」 、 「族群」 、 「群落」等生物專有名詞，經過自然科學教學後，學習成效仍不佳。 汪克仁、耿正屏(民 82)針對國一至高一學生，研究國中學生植物運輸概念時也發 現，對於平日難得接觸及少有機會使用的名詞或概念，學生容易忘記，不易堅穩 地保存於長期記憶中，研究亦指出學生對字形相似但意義不同的科學術語常產生 聯想，而混淆了其意義，例如「木質部」與「韌皮部」 、 「蒸散作用」與「蒸發作. 2.
(3) 用」 。張筱莉 (民 88)研究指出，國一學生在解釋生物專有名詞時，結果顯示學生 多將科學專有名詞分解成個別的文字，再由個別文字的意義拼湊出該專有名詞的 意義，因而呈現出文字個別意義優於與詞整體意義之情形。基於上述理由，本研 究以溶解相關術語為題，而小學教育是所有學校教育的根本，因而本研究主要以 小學生為主，在九年一貫課程綱要自然與生活科技學習領域分段能力指標中，科 學與技術認知第三階段（五、六年級）2-3-3-3 探討物質的溶解性質、水溶液的導 電性、酸鹼性、蒸發、擴散、脹縮、軟硬等，因此本研究之研究對象針對國小六 年級學生。. 第二節 研究目的與待答問題 壹、研究目的 本研究之目的為探尋學生對溶解相關科學術語的認識、看法及使用，以提供 教師教學中教導科學術語、察覺學生想法、設計教學時之參考。. 貳、待答問題 基於上述目的，研究者提出下列待答問題： 一、學生如何解釋溶解相關之科學術語？ 二、學生如何分辨物質是油性或水性？ 三、學生如何判斷物質是否溶於水？. 第三節 名詞定義 本節將界定研究中所使用之相關名詞，俾能使參考者有更進一步的了解 。. 3.
(4) 一、溶解相關之科學術語： 本研究中的研究主題只限定溶劑為水，探討學生對於不同物質是否與水互 溶的概念，而所指科學術語(scientific terms)包括「溶解」 、 「密度」 、 「重量」 、 「油 性」、「水性」。. 第四節 研究範圍與限制 1. 本研究限於人力、物力之因素，僅選擇台中市公立國小六年級學生為研究 對象，研究結果不宜推論至其他範圍的學生。 2. 本研究所指之科學術語只包括「溶解」 、 「密度」 、 「重量」 、 「油性」 、 「水性」 ， 結果不宜推論其他科學術語之理解與應用。. 4.
(5) 第二章 文獻探討 本章共分為四節，第一節為語言與概念學習，第二節為科學語言與科學學 習，第三節為溶解與密度相關迷思概念研究，第四節介紹科學術語相關研究。. 第一節 語言與概念學習 一、語言 語言是一種社會現象，是人類最重要的交際工具，同時也是進行思維的工 具，語言符號的本質就是「約定成俗」。 （約定） 音. （反映） 義. 現實現象. 符號 代表. 資料來源：葉蜚聲、徐通鏘，（民 82：30 頁）. 圖 2-1-1 語言符號. 而「詞」是最重要的一級語法單位，是造句的時候能夠獨立運用的最小單位， 可以用它對現實現象進行分類、定名，因此，研究語言符號的意義一般都以詞作 為基本定義。而語素是語言中音義結合的最小單位，詞由語素構成，例如「朋友」 這個詞由「朋」和「友」兩個語素構成。文字是記錄語言的書寫符號系統。（葉 蜚聲、徐通鏘，民 82） 。而葉蜚聲等人（民 82）亦指出，語言裡的詞，除了科學 術語外，差不多都跟別的詞處在一定的同義關係中，需要仔細辨明他和有關的詞 在意義、色彩、用法等方面的差異。而語言是人類最重要的交際工具，用詞總是. 5.
(6) 力求經濟、明確，避免可能的混淆，語言中同音詞過多會給交際帶來一些麻煩。 Vygotsky 認為言語的主要功能是交流，是一種社會接觸，兒童最初言語基 本上是社會性的，開始時它是混合的和多功能的，後來才開始分化，當兒童將社 會性的行為形式轉移到個人內部心裡功能方面，開始對自己交談時，自我中心言 語發生了。（李維譯，民 89） Atkinson指出，使用語言分：產生（production）與理解（comprehension）兩 方面。在產生語言中，我們以一命題式思考開始，將它轉換成一個句子，最後化 為能表達此句子的音。在理解語言方面，我們以聲音開始，以字對聲音賦予意義， 結合這些字造出一個句子，然後由此句子抽取出一個命題。因此使用語言似乎包 含移經不同的層次。最高層次為句子單位，次高層次為基本意義單位，最低層次 為語音，字素（morpheme）是語言的最小意義單位，多數字素本身便是單字。 Chomsky（1965）指出，語言是一種多層次系統，透過基本的意義和句子單 位，將思想和言語相連起來。（引自鄭伯壎、洪光遠、張東峰譯，民89）. 句子單位 基本意義單位 語音. 資料來源：鄭伯壎等譯(民89：444頁). 圖2-1-2. 語言的層次. 利用圖2-1-2，Atkinson更指出，為產生一個句子，我們以命題式思考開始，. 6.
(7) 將它轉譯成句子的片語和字，最後將這些字轉化成音素：我們由最上層一直進行 到最下層（「由上而下的處理」 ） ，而理解句子的過程則相反，是從最下層到上層， 利用語音造字和片語，再由這些單位抽取出內含的命題（「由下而上的處理」）。 (引自鄭伯壎等譯，民89)。 托爾斯泰(Tolstoy)指出，學生難以學會一個新詞，原因並不在詞的發音，而 是該詞所指的概念，也就是說，只要概念成熟，一個詞便能學到手了。他亦說， 兒童們需要的是一個從普通語言的上下文（general linguistic context）獲得新概念 和詞語的機會。（李維譯，民89） 1967年，Korplus & Thier首先提出學習環三階段名稱「探索」 、 「發明」和「發 現」 ，十年後，Korplus & Lawson提出「概念引介」及「概念應用」來替代「發明」 及「發現」，但後來，Lawson認為「概念」乃是學習者自已本身建構出來的，絶 無法由教師介紹而得來，教師只是介紹「名詞」而已。因此，Lawson以「名詞引 介」 （term introduction）代替十年前的「概念引介」說法。 （引自甘漢銧、熊召弟、 鍾聖校，民80） 表2-1-3. 學習環理論名稱衍用之沿革 三階段. 時間. 學者. 1967 Korplus & Thier 1977 Korplus & Lawson 1988 Lawson. 1. 2. 3. 探索. 發明. 發現. （exploration）. (invention). (discovery). 探索. 概念引介. 概念應用. （exploration） （concept-introduction） (concept-application). 探索. 名詞引介. 概念應用. （exploration）. （term-introduction）. (concept-application). 資料來源：甘漢銧等（民80：149）. 7.
(8) 二、概念學習 Atkinson指出，所謂符號(symbol)就是指任何以非本身事物來代表本身的東 西，語言文字是我們的符號系統中一個重要的組合因素，當一個符號代表一組具 有共有特性的事物時，就指示一個概念(concept)，除了專有名詞外，大多數的字 所指的都不是單獨的事物，而是某一類事物（引自鄭伯壎等人，民89）。鍾聖校 （民79）指出，當一個符號代表一組具有共同特性的事物時，我們就說它指示一 個概念，我們使用概念來整理及分類環境中的事物及經驗，同時進行思考，因此 概念是認知的重要單位。 黃台珠（民73）指出，概念之意義來自概念之間的關係，概念並不是獨立存在 的，而是彼此相關存於概念之網系中。概念是人類思考和瞭解事物的工具，是學 習的基本單位，主要俱備「共同性」 、 「符號化」與「概念的使用者差異」三個特 性。. Gilbert, Osborne, & Frnsham(1982)認為學生學習科學概念時有三種情形： 1.空白心智的假設（The “Black-Minded or “Tabula Rasa” Assumption） 學習者在正式教學前，不具有科學知識，因此學習者的空白心智（black mind） 很能夠教師的科學（簡稱ST）所填滿。（如圖2-2-1）. ＋. Teaching. ST. ST. Learning Learner. Teacher. Learner. 資料來源：Gibert等人(1982：624). 圖2-2-1科學學習情形一. 8.
(9) 2.教師優勢的假設(The “Teacher Dominance” Assumption) 即使學習者在正式教學前對科學主題已具備一些概念，但在科學教學後，學 生的科學觀點（簡稱Sch）能輕易的被教師的科學所取代。. Teaching Sch. ＋. ST. ST Learning. Learner. Teacher. Learner. 資料來源：Gibert等人(1982：624). 圖2-2-2科學學習情形二. 3.學生優勢的假設(The “Student Dominance” Assumption) 學生的科學觀點非常牢固，因此他們會堅持自己的科學並和科學教學互相影 響。學生的科學和教師的科學會同時並存，成功的學生能利用教師的科學去應付 考試，但是仍以學生自己的科學去處理日常生活遇到的情形。. Sch. ＋. Teaching. ST. Learning Learner. Teacher. S ch. S T. Learner. 資料來源：Gibert等人(1982：624). 圖2-2-3科學學習情形三 Gilbert等人認為科學課程及教學應該以第三種假設為基礎，而非前述兩種。. Posner, Strike, Hewson, & Gertzog(1982)認為學習是一種概念改變的過程，他 們發展出一套概念改變的模型（CCM），認為欲使學生的概念發生改變，需要符. 9.
(10) 合四個條件，分別為： 1. 對現有概念不滿意（disatisfaction）： 學生對本身現有的概念無法解釋所遭遇的現象，或解決問題時，才會想 改變他們原有的概念。 2. 對新的概念可以理解（intelligible）： 新概念對學生而言是可以被理解的，學生能了解新概念的意義。 3. 新概念顯得真實（plausible）： 學生能理解新概念後，要認為新概念具有真實性。 4. 對學生具豐富性（fruitful）： 新概念除了可以解決學生原有的問題，還要能夠解決其他問題，能更應 用在不同情境。 Hewson & Hewson(1992)把上述的後面三個條件稱為一個人的概念狀態， 這狀態是有層級之分的，符合愈多概念狀態的，狀態等級就越高。. Vygotsky提出語言中介作用（mediation）的觀點，他強調語言在高級心理歷 程中所扮演的角色，語言的獲得對個人認知發展中是極重要的，是使心裡由低層 次的生物性發展轉換成高層次的社會發展工作，人類之所以有異於動物之高級心 理歷程之發展，主要是由於抽象符號系統（尤其是語言）之發明。Vygotsky強調 語言在認知發展的中介作用，所以他從語言和思想的關係，去界定認知發展，他 認為語言和思想的發展受到「語意中介作用」 （semiotic mediation）的影響，也就 是說符號的使用是影響認知發展的主要因素。（陳淑敏，民83） 所有的高級心裡機能（high psychological function） ，都是中介過程（mediated processes） ，而符號則是用來掌握並指導這些高級心裡機能的基本工具，在概念形 成中，符號便是詞，詞在形成一個概念時，一開始便起著工具作用，後來又成為. 10.
(11) 概念的象徵。Vygotsky亦指出，概念的直接教授是不可能的，而且是沒有效果的， 如果教師試圖這樣做的話，除了空洞的言詞和兒童鸚鵡似的背誦外，一無所成， 雖然模仿了相應概念的知識，但實際上是一片空白。而科學概念和自發概念間， 存在著的相互作用與母語和外語之間存在著的相互作用可類比。 （李維譯，民89）. 第二節 科學語言與科學學習 Solomon（1993）認為，人的腦海存在兩種知識世界，一種是生活世界的知 識（life-word knowledge），另一種是科學知識（scientific knowledge）。. 表 2-2-1 兩種知識世界 生活世界的知識（life-word knowledge）. 科學知識（scientific knowledge）. ．透過社會交換以便達成相互的了解跟 ．透過和對手辯論，以便明顯區分雙方 的差異，確認自己的看法及反駁對手. 認同。. 的意見。 ．語詞有多重意義，這些意義並非被定 ．概念語詞被明確的定義，以利精確使 用。. 義而來而是社會協商而來。. ．語詞的意義是隨著文化團體、情境的 ．概念意義是象徵性、抽象化的。 不同而有所不同。 ．可以忍受很明顯的語意矛盾，不需要 ．概念跟理念需要嚴謹的邏輯架構。 邏輯。 ．知識系統是透過與熟悉的人，日常使 ．一點都不社會化，因為得到這種知識 的方法，在日常生活中，除了教室. 用，社會化而來。. 外，很少被使用。 資料來源：Soloman, J.(1993:92-93).. 11.
(12) 透過表格 2-2-1，可以發現，科學語詞的意義是非常固定的，不隨著使用者 及情境改變；生活用語的意義則是多重性、不固定的，它的意義會隨使用著及情 境改變。 楊文金（民83）指出，我們存在兩個世界，一個是以日常生活知覺經驗所表 現的生活世界，另一個則是以科學的真理所呈現的世界，而生活世界具有優先 性；他亦指出，若無增強，當時間一久，日常生活結構的意義將取代符號知識（也 就是科學概念），想成功的在兩個領域中穿梭，比僅停在一個領域中運思困難的 多。Reif & Larkin（1991）認為在人的知識結構中，科學領域和日常生活領域的 目標及認知方式不同，學生往往無法釐清某些概念在科學領域或日常生活領域的 差異，而造成學習上的困難（引自王美芬、熊召弟，民84） West & Pine（1985）和 West & Pine（1986）認為俄國心理學家 Vygotsky 把 個人知識的來源劃分成為自發知識和正式知識，自發知識是指學生在日常生活中 和周遭環境的互動，自然而然獲得的知識；而正式知識則是指學校中有關課程所 傳授的知識。West & Pine 特別強調正式知識和自發知識兩者間相互關係不同時， 其學習情形也不同，而教學的方法自當予以合適配合。West & Pine 舉出圖 2-2-4 所示的四種類型作為討論科學教育上有關學生學習研究的架構（郭重吉，民 79） 。 正式知識 （向下爬藤）. 自發知識 （向上爬藤） （一）只有正式知識 （二）只有自發知識（三）彼此調和 （四）衝突. 的情形. 情形. 12. 一致的情形. 的情形.
(13) 圖2-2-4 四種不同的學習情形（引自郭重吉，民79：282） Gilbert、Watts & Osborne(1995)更進一步指出，在學校中自然科學的教學所 涉及到的知識可存在如圖 2-2-5 所示的五個場所，Gilbert 等人認為兒童在入學之 前，對於某一些用字的意義就已經有他個人的解釋，這些用字集合起來就構成「兒 童的科學」 。對於科學界對某一用字公認的意義，則屬於「科學家的科學」 。課程 發展者從「科學家的科學」選出列入課程之中或編在教科書的部分，構成的「課 程中的科學」，教師參考「課程中的科學」所教給學生的則成為「教師的科學」。 在教室中，學生經由「兒童的科學」和「教師的科學」的交互作用而產生的「學 生的科學」（引自郭重吉，民 79）。 課程 設計 科學家 的科學. 教學 計畫 課程中 的科學. 教師的 科學 教室 活動. 學生的 科學. 兒童的 科學. 圖 2-2-5 科學的五個場所（引自郭重吉，民 79：282）. Osborne & Bell (1983)認為兒童的科學意指學生在受正式科學教育前，兒童自 己獲得對世界的觀點及語詞（words）的意義。當兒童企圖由自己經驗的觀點、 當前的知識和他們使用的語言來認識這個世界時，兒童的科學即開始發展。兒童 跟科學家一樣，會蒐集事實、建立模型來解釋已知的事實並進行預測，然而兒童 科學和科學家的科學至少有三點不同：. 13.
(14) 1. 年幼的孩童欠缺科學家抽象推理的能力，他們傾向以自我（self-centred） 或以人為中心（human-centred）的觀點來看事物，且只認同伴隨日常生活 經驗而來存在的事物。 2. 孩童對特定事件的特別解釋有興趣，他們不像科學家，他們不關心許多現 象需要一致性、不矛盾的解釋。因為他們有限的經驗和只關心特定解釋， 因此他們可以理解（latch on）任何一個他們認為合理的解釋。 3.日常生活用語會引導孩童產生和科學家不一樣的觀點，當這些孩童逐漸長 大，他們的觀點並不會跟著改變，甚至會隨著時間，演變成迥異於科學家 的觀點日益增加的情況。 Marek（1986）指出，學生持有的想法和科學家的觀點有很大的不同，學生 在課堂上並沒有學到科學教師欲傳達給學生的概念。. 科學語言是由技術性語言所演化而成，是從科學家的觀點來解釋及描述這個 世界（Halliday, 1988） 。教師在學生的語言和專業科學家的正式語言中扮演仲介者 的角色；當學生上了中學，他們慢慢發展一種個人式、動態的中間語言，會接近 科學家所使用的技術性語言，學生也逐漸採用她們認為有用的科學語言，並且愈 來越會使用這些科學語言（Barnett, 1992）。Lemke(1990)指出，學生在學習科學 概念時，必須要學習用科學語言來閱讀、寫作、解決難題及做實驗，因此，老師 要協助學生透過語言學習科學。 陳世文、楊文金（民 95）指出，我們經常可見科學文本透過技術性術語 （technical terms）來描述或涵蓋自然現象及其背後的原理，如果將科學文本比喻 成電影，那麼文本中的術語就是演員，在劇中扮演一定的角色，如果想使觀眾理 解電影的內容，注重劇情的脈絡發展比簡略或減少劇中的演員來得重要，科學文 本的術語經常具有其特定的科學意涵或定義，如果缺乏這些術語可能無法建構有. 14.
(15) 系統的科學概念，反而使學童形成片面或零碎的科學知識。 特定文化環境中的語言已具有穩定而持久的詞義，科學術語尤其如此（李幼 蒸，民 85）。任何術語都有字面含義及學術含義，語言學家在研究術語問題時， 著重研究術語的字面含義，而專業科學家在研究術語問題時，則是著重研究術語 的學術含義，術語的字面含義是由構成該術語的單詞以及結合單詞的句法規則決 定；而術語的學術含義則是相應學科中加以科學定義的含義，字面含義是學術含 義的語言基礎，術語的學術含義不可能脫離字面含義而單獨存在（馮志偉，民 86） 。. 李暉（民 89）研究指出學生基於經驗，而直接以字面上的意義解釋不熟悉的 科學術語，學生使用科學術語卻未必理解其意義。Lemke(1990)認為，教師使用 科學語言教導學生科學概念，但學生未必能理解這些科學術語，科學語言不屬於 學生的語言系統，對大部分的學生來說，如果沒有長期接觸及使用科學語言，科 學語言就像外國語言。他亦指出，第一次介紹新名詞或概念給學生時，如果只是 給予一個定義或解釋是不夠的，如果沒有比較多的經驗時，學生大部分是不會使 用科學術語的，也無法了解這個科學術語跟其他科學術語之間的關係。在教學當 中，要反覆的解說跟舉例，並且將術語和概念所代表的意義，用在各種不同的情 境。 在科學教室中，教師使用科學語言傳達科學知識，學生學習科學就像學習一 種新的語言，許多概念性的科學語詞，雖然在科學上有很明確的意義，但在日常 生活中卻有著各種不同的意義（Wellington & Osborne, 2001） 。而當生活用語的意 義和科學用語的意義不同，教師應該教導學生區別兩者的不同（Osborne & Bell, 1983）。. Wellington（2000）提出科學語詞在屬性上階層性的分類，他將科學語詞分. 15.
(16) 類為四個不同的程度（level）。科學語詞依其複雜程度的分類，由簡單到複雜， 具體到抽象可分為： 第一層是命名語詞(Naming words)，如脛骨、支點、凹凸 透鏡等；第二層是過程語詞(Process words)，可以以實例來定義的，如蒸餾、氧 化等；第三層是概念語詞(Concept words)，也是最多的，如力、體積、功、溫度 等；第四層是數學的語言及符號(Mathematical ‘words’ and symbols)。其分類圖如 下： 表 2-2-2 科學語詞的分類 Level 1. 命名語詞(Naming words). 1.1. 熟悉的物體，新的名稱(同義字). 1.2. 新物體的名稱. 1.3. 化學要素的名稱. 1.4. 其他學術用語. Level 2. 過程語詞(Process words). 2.1. 能夠以實例來定義的. 2.2. 無法以實例來定義的. Level 3. 概念語詞(Concept words). 3.1. 從經驗獲得而來. 3.2. 具有雙重意義（在日常生活跟科學上）. 3.3. 理論概念. Level 4. 數學的語言及符號(Mathematical‘words’and symbols). 資料來源：Wellington, J.（2000：168）. Gilbert 等人(1982)指出，兒童的科學至少有五種模式（pattern）： 1. 日常生活用語(Everyday language)：. 16.
(17) 學生會以日常生活用語來解釋科學語詞，但這些解釋通常不是教師所預 期的。 2.自我中心及以人為中心的觀點(Self-centered and human-centered viewpoint )： 許多非常幼小的兒童是以自我中心的觀點來看世界，到了九歲或十歲，雖 然不再以自我中心但仍採取以人為中心來解釋事物。而這些以人類為宇宙中 心的觀點通常會採取一些更廣泛的信念，例如他們會認為較重的物體掉落的 較快、動物就是帶去看獸醫的東西，而日常生活用語會加強以人為中心的觀 點。 3. 看不到的就不存在(Nonobservables do not exist) 4. 認為物體具有人和動物的特性(Endowing objects with the characteristics of human and animals)： 兒童通常會賦予物體感覺、情感或目的。隱喻法的使用會因為日常生活用 語和科學的教學而增強，例如教師會做這樣的陳述：電流會選擇最小電阻的 軌道；正離子會設法得到負離子。 5. 認為物體具有一部分的物理量(Endowing objects with a certain amount of a physical quantity). Gilbert 等人（1982）亦指出教師必須要能察覺學生的科學並且鼓勵學生表達 他們的觀點，身為教師的我們必須去傾聽、去了解並且重視學生帶到科學教室的 觀點。 Stepans, Beiswenger & Dyche 等人(1986)發現，年紀大的學生比年紀小的學 生在浮沉概念上，用的語詞比較老練，例如，年紀小的學生使用「重」 、 「重量」， 而年紀大的學生則會用「密度」、「質量」，年紀大的學生雖然會用術語，卻不了 解現象。. 17.
(18) Lemke(1990)指出，科學語言需要遵守九項文體的基準才能是正確而嚴謹的： 1. 盡可能在口語上述說清楚以及具有普遍性。 2. 避免使用白話的語言和方式，即使在演講時亦同，語言的型式要接近寫作 語言。 3. 使用科學術語取代口語的同義字，例如：「H2O」或「2P」。 4. 避免擬人法及使用形容詞或描述人特性的用詞，例如：「胖、瘦」。 5. 避免使用隱喻或象徵的語言。 6. 在表達科學內容時要嚴謹及莊重，避免譁眾取寵。 7. 避免提到特定人類及其行為，包含歷史人物及事件。 8. 避免提及虛構跟幻想的事。 9. 使用因果方式來解釋，避免講述性及戲劇性的描述。. Lemke(1990)指出，學生知道一些語詞的定義，但這並不表示他們能利用這 些語詞正確的組成一個句子。李暉(民 89)指出，學生將科學術語組織起來，成為 一個有意義的語句，用以陳述想法或遂行目的，可視為學習科學的具體表徵之一。 Pushkin（1996）在回應 Lewis & Linn(1994)文章當中提到，在概念學習上適 當的使用科學術語（terminology）方面，他認為原作者如果採用熱(heat)這個術 語會比熱能好（heat energy） ，熱能並不是這個時代的術語，使用這個術語可能會 帶給讀者更多混淆，他認為如果術語使用不當，可能會產生迷思概念，而在概念 學習上使用科學概念語詞是有風險的，最好是在使用科學概念語詞時，能夠提供 一些相關的背景資料會對學生的學習比較有幫助。 在科學術語的使用上，有兩種不同的聲音，Slisko & Dykstra（1997）回應 Pushkin（1996）跟 Lewis & Linn(1996)之間對熱(heat)這個科學術語定義的討論， Pushkin 的觀點認為如果要避免困擾或偽概念(pseudoconceptions)的形成，應該要. 18.
(19) 有一個正確清晰的科學術語存在，只要專家們對意義有一致認同，且告知其他人 這個科學術語的意義，那麼在 Pushkin 的想法中，偽概念即可避免；而另一方面， Lewis & Linn 則認為科學術語在科學教科書、科學寫作、科學論文及日常生活經 驗中，是以更廣泛、更豐富的方式在使用著，Slisko & Dykstra 認為科學傾向於對 世界有一個一致性的觀點，科學術語就是希望能顯現出一種內在一致性的邏輯結 構。 馮志偉(民 86)指出，通過語音或文字來表達或限定概念的約定性符號，叫做 術語(term)。吳萬鈞（民 87）指出，凡以科學精神及科學工具所獲得的知識，都 可稱為科學知識，而目前國內科學術語一直不能統一，術語的使用情形亦相當混 亂，對於科學知識之交流、推廣與傳承工作，不但造成不便，甚至是一種障礙。. 第三節 溶解與密度相關迷思概念研究 兒童學習前既有的舊經驗、概念或知識，不同研究者給予不同稱呼，王美芬、 熊召弟（民 84）將之整理如表 2-3-1。. 表 2-3-1 自然概念名詞表 作者. 年代. 自然概念名稱類別. 1. Ausubel, Novak & Hanesian. 1978. preconceptions（前置概念）. 2. Sutton. 1980. private concepts（私人概念）. 3. Driver. 1981. Alternative frameworks （另有架構）. 4. Gilbert, et al Osborne, et al. 1983. student frameworks（學生架構）. 5. Erickson. 1983. student frameworks. 19.
(20) 表 2-3-1 自然概念名詞表（續） 6. Arnaudin. 1982. misconceptions（迷思概念）. 7. Novak. 1983. 8. Resnick. 1983. limited or inappropriate prepositional hierarchies（有限或不合適的命題階層） naïve theories（天真理論）. 9. Waterman. 1983. alternative conception（另有概念）. 10. Fischer & Lipson. 1986. underlying sources of error（隱伏的錯誤來源）. 資料來源：引自王美芬、熊召弟（民 84：79）. 王美芬等人（民 84）指出學生是持個人對世界的先期概念(preconception)進 入學習環境，這些概念可能不是「正確」概念，學生持著錯誤的世界觀，直至成 人時期卻仍然一樣，而學生持有迷思概念或質樸概念的可能來源有： 1. 教師對於學童的迷思概念缺乏察覺心(awareness)及興趣。 2.日常生活語言和隱喻。 3.「只要教，就馬上會學到」的假設。 4.「字和話語就可代表瞭解」的假設。 5. 教科書呈現錯誤概念。 6. 過分強調講述法。 Fisher(1985)認為被認為是錯誤想法或迷思概念的另有想法，通常有以下的 特性：1.他們的想法和同領域專家不同。2.單一或少數的迷思概念具有普遍性(即 很多不同個體都擁有之)。3.許多迷思概念無法靠傳統教學方法改變。4.迷思概念 有時涉及另有信仰系統(alternative belief system)，這些系統是學生把命題邏輯地 連結組合的方法。5.某些迷思概念有其歷史淵源，也就是說現在學生所具有的迷 思概念可能來自同一領域在早期接受的想法。6.迷思概念發生的根源：神經生理 上的傳導或遺傳的表現，由許多個體所提供一般特定的經驗或透過學校或其他情 境的教學。. 20.
(21) 黃寶鈿（民78）的研究指出，學生會有固體溶解後固體本身會變成液體，例 如糖加入水中變成「糖水」 ，而不是「溶解」 ；學生的先備概念與日常生活中的經 驗有關，這些先備概念會影響學生對於濃度概念的學習；同時對於過飽和的現 象，僅有少數學生能夠瞭解，而大多數學生對飽和的概念不甚清楚。 Prieto, Blanco & Rodriguez（1989）研究結果顯示，多數的六至八年級學童僅 能提出固體溶質，只有少數提出液體溶質，而無學童提出氣體溶質。簡美容（民 90）亦有類似發現，在針對台北縣、市地區國小四、六年級的研究指出大多數的 學童認為「溶解」的定義仍侷限於「固體」的物質加入水中之後而「看不見了」 的情形，可溶解的東西，仍多僅止於固體物質。學童並不熟悉液體溶質，及氣體 溶質，研究亦指出，有部分學童對於「融化」、「溶化」與「溶解」，有混淆的 困擾。 Driver & Russell（1982）研究8∼14歲兒童，近三分之二的兒童，認為溶液的 重量會少於糖加水的重量。Abraham，Williamson & Westbrook（1994）也指出不 少國中、高中、大專生認為糖與水混合時，糖產生化學變化，成為一新物質；或 者糖分解為離子或元素。Ebenezer & Gaskell（1995）發現學生傾向認為糖放入水 中，糖不見了，糖不再是固體，而比較像液體；對一些學生而言，糖的粒子 （particles）是表示糖的顆粒（granules） ，但對教師而言，糖的粒子代表的是糖的 分子（molecules）。Ebenezer & Erickson(1996)研究指出，學童以物質由固體轉變 為液體的物理變化來描述溶解現象，且大部分的學童稱此過程為「熔化」。Blanco & Prieto（1997）研究中提出，學童提到加溫（熱水）對溶解有其必要性，研究 者發現，即使經過正式教學，學童認為「攪拌」因素對溶解過程之必要性的想法， 亦佔有相當的比例。此研究者推論， 其中的原因之一可能是來自生活經驗，另 一可能原因或許是教科書的敘述或教師的示範動作所造成。. 21.
(22) Prietio 等人（1989）之研究發現： 1. 約有四分之三的兒童認同溶液的同質性； 2. 約有二分之一的學生說溶液是一連續體（continuous）； 3. 即使研究者使用更多科學性單元來教學，學生還是常用他們所熟悉的術語 而不是科學性的術語，來描述溶解過程； 4. 學生對溶液的例子常只想到固體溶解於液體中。. 許良榮（民 91）發展雙層試題，評量診斷中小學生之「物質化學性質之分類 －溶解」研究發現，學生對於物質是否互溶，存有不少迷思概念，包含以下幾項： 1. 學生認為「汽油不溶於水，是因為汽油密度比水小」的人數百分比依小四、 小六、國二、高二學生為：9.1%、18.4%、69.2%、59.8%。 2. 學生在判斷有「油」字的物質（例如甘油、沙拉油）是否與水互溶，是因為 「油都比水輕」的人數百分比依小四、小六、國二、高二學生為：13.5%、 34.7%、56.1%、31.1%；而選答「因為這些油就代表了油性」的人數百分比 依小四、小六、國二、高二學生為：24.6%、9.7%、7.5%、39.5%（高二選項 敘述為：因為這些油類都是非極性）。 3. 學生認為「洗碗精可以溶於水，是因為洗碗精不含『油』」的人數百分比依 小四、小六、國二、高二學生為：18.3%、18.4%、27.1%、7.2%。 許良榮、劉政華（民 93）研究發現，認為甘油不溶於水的學生，主要的理由 是甘油為「油性」的，學生由生活經驗或學校經驗吸取「油浮在水面」 、 「油不溶 於水」的知識後，由此推論或由學校學習產生油比水輕或由密度比水小的概念， 並進而過度推論產生「油都不溶於水」以及「密度影響溶解」的迷思概念。（見 圖 2-3-1）. 22.
(23) 學校經驗/生活經驗. (推論)油都不溶於水 ↙ ↘ ↗ 油浮在水面→ 油不溶於水 → (因為)油密度小於水→ (推論)密度影響溶解 圖 2-3-1 油、密度與溶解之迷思概念形成（引自許良榮、劉政華，民 93）. 而在密度相關概念方面，黃湘武、黃寶鈿（民75）曾以國小4－6年級學童、 國中學生、高中1－2年級學生、師大學生及在職進修之理化科教師等為樣本，探 討浮力重量概念和玻璃瓶中空氣與浮沉的關係，結果發現，從小學生到大學生， 迷思概念發生相當普遍。從小學生到大學生，迷思概念的發生率沒有顯示遞減的 趨勢，甚至大學生及在職理科教師也有相當的人數具有同樣的誤解。而江新合（民 80）研究結果指出，浮力的迷思概念普遍存在於不同年齡、不同性別、不同地區、 不同思考層次（具體操作期、過渡期、形式運思期） 的學生群中。研究指出學 生常以生活經驗來取代課堂上的正確科學概念，甚至於運用不相干的新概念（如 表面張力、分子力等）來解釋浮力現象，形成另有概念。 王龍錫（民80）在其研究中發現國小學童在浮力概念方面比較常見的迷思概 念如下： 1. 物體之密度隨表面積大小而變，即把物體壓扁表面積變大物體密度變小，物 體捏成塊狀則密度變大（如黏土捏扁則密度變小，成圓形或塊狀則密度變 大）。 2. 物體在水中之浮沈，與物體之輕重有關，即重的會沈、輕的會浮。 3. 物體浮在水面上，是因為物體中空。 4. 能浮在水面上的物體是沒有重量。 5. 物體浮在水面是受到向上壓力的影響。 6. 實心的物體會沈，空心的物體會浮。. 23.
(24) 根據Bilddulph & Osborne（1984）在其研究中指出，學生常有的密度相關概 念之迷思概念如下： 1. 物體的成份：塑膠的物體可能會浮，但鐵的物體就會沈。 2. 是否有空氣：有空氣的就會浮，沒有的就會沈。 3. 物體的重量：較重的物體比較會沈下水中。 4. 物體的形狀：中空或有邊的將會浮。 5. 水的深度：物體比較會沈在較深的水中。 6. 物體的長度：物體較長的可能比較會沈。 7. 是否有馬達：這也是為什麼大船能夠浮起來的原因。 楊宗達（民 90）探討國小六年級學童對於「密度」相關概念的理解，研究發 現，影響學童對密度相關概念的理解，除了科學概念之外，其數學能力亦會影響 概念的發展與理解，而「重量與質量」 、 「體積」與「比值」這三種先備概念會影 響學生對「密度」相關概念問題的解決歷程。 謝興隆（民 91）訪談國小三年級至國中二年級學生發現：1.在密度有關的兩 個概念：重量與體積之間，部份學生會把體積跟重量視為相同的概念，而且認為 兩者可以互相替換。2.學生因為新近學習到，但不一定與「密度」相關之概念， 置入成為相關概念的思考依據，如「熱量」會讓深色物體「增加」重量， 「形狀」 不同或遭「外力」擠壓時亦會影響重量，及物體「表面積」影響「體積」等。 3.學生會使用以下的概念來表示密度： （1）紮實度； （2）柔軟度； （3）重量； （4） 體積。. 24.
(25) 第四節 科學術語相關研究 國內探討科學語詞與科學學習的研究中，早年有部分提及學童在科學概念中 對科學術語的學習情形，例如：張敬宜、熊召弟（民 82）研究指出，中年級學童 有不少（27.6%）認為大肚魚才是池塘裡的生產者，或許是由於「大肚」與「生 產」二詞間的聯想，也有不少（26.4%）學童將「能量」與「能源」畫上等號， 高年級學童對「生產者」 、「消費者」、 「食物鏈」等名詞仍不十分了解；汪克仁、 耿正屏（民 82）對國一、國二、國三及高一四個年級各十個學生進行臨床晤談， 以研究國中學生之植物運輸概念的發展情形，發現學生對植物運輸概念仍存有不 少迷思概念，而某些迷思概念具有普遍性，可見於不同年級的不同學生，亦發現 少部分學生在學習後概念並未獲得改善，可見原有概念頑固，研究亦指出對於平 日難得接觸及少有機會使用的名詞或概念，學生容易忘記，不易堅穩地保存於長 期記憶中，學生對字形相似但意義不同的科學術語常產生聯想，而混淆了其意 義，例如「木質部」與「韌皮部」 、 「蒸散作用」與「蒸發作用」 、 「微管束」與「微 血管」等等。 熊同鑫（民 87）透過田野調查方法，進行為期一年的研究，觀察語文能力較 弱學童及自然科教師的語辭表達，第一學期每週觀察乙次，每次 3 至 4 小時，收 集現場筆記及錄音，第二學期增加錄影，還有不定期的觀察。採用社會語言學及 象徵互動論觀點，分析並詮釋孩童語文能力與其上自然課時的表徵意指，及探討 老師語言對孩童學習自然科時的可能干擾。研究結果顯示，教師的語言與學童的 語言間存在著鴻溝現象，對於教師語詞的不理解，影響學生學習科學的興趣，及 科學概念不清的現象。 簡美容(民90)在研究國小學童溶解相關概念研究時發現有少數學童對於「融 化」、「溶化」與「溶解」有所混淆。而「融化」音同於「溶化」一詞，學童因 同音容易造成另有概念。. 25.
(26) 而針對學生對科學術語想法所做的相關研究的有： 張筱莉（民 88）選取國一學生 258 人為樣本，利用科學專有名詞定義及個別 晤談方式，探討日常生活用語對學生學習科學專有名詞時造成的影響。研究結果 顯示，學生解釋科學專有名詞時多將科學專有名詞分解個別文字，在由個別文字 的意義拼湊出該專有名詞的意義，呈現文字個別意義優於詞語整體意義的情形。 學生在學習前會以「橫貫事理推理」聯想法及「字音接觸」獲得科學專有名詞意 義，例如：「酵素」聯想至發酵食品，從廣告中得知發酵食品對人體有益，而認 為酵素是一種對人體有益的物質；將「維管束」中的“維”視為“微”，所以認 為「微管束」是一種小管子。 李暉（民 89）對一國三自願就學班，進行一學期的資料收集，每週四節理化 課，方式包含教室觀察的現場紀錄、錄音、錄影、問卷調查、教師和部分學生的 課後訪談，以及討論工作單、學生成績等。研究結果發現，學生科學概念的建構， 是藉著科學話語不斷進行社會磋商的動態過程。他研究發現，學生對科學術語的 初步理解與詮釋，往往受到術語片面意義的影響，字面意義與日常生活用語知意 義相吻合或相近似的科學術語，較能做出與課本意義相近的解釋，而術語用字較 陌生的，比較容易產生完全不同的解釋。也就是說，學生會基於經驗，直接以字 面上的意義解釋不熟悉的科學術語。通常教師會希望學生如果能適切的使用科學 術語，則表示學生理解這個科學概念，但李暉（民 89）在研究中發現，教室對話 中學生所使用的科學術語和這些術語所表示的意義之間，存在下列四種關係： 1. 適切的使用科學術語，且其指稱之意義符合教科書的意義。 2. 用法正確，但不符教科書的意義； 3. 能夠正確理解科學概念，卻錯用科學術語 4. 錯用或無法使用科學術語，對科學概念亦無法理解。 也就是說，在未充分了解一個科學術語的涵意之前，學生對科學術語的使用. 26.
(27) 與其理解意義之間未必有明確的關係。 黃文美（民 90）以國小六年級學童為研究對象，採用紙筆測驗及晤談，探討 學童在教學前後對地球科學方面術語之理解情形。研究結果發現，學童難以分辨 日常用語和科學用語的區別，教學前會以日常生活的語意解釋科學術語，教學後 大部分學童對科學術語之解釋則能轉為老師或教科書的解釋。 吳昭慶（民 93）研究對象為國一兩個班級的學生，採用生物運輸概念相關語 詞定義與聯想問卷、晤談及教室觀察，探討學生在教學前後所產生的理解語聯想 情形。研究結果顯示，講述教學方式，不足以使多數學生獲得對科學語詞概念的 理解，學生對生物運輸概念相關科學語詞理解的原因，包含：（一）擬人法的類 化：如毛細作用的以人為中心的解釋，學生認為植物跟人一樣都會排汗，所以認 為毛細作用是植物排汗的作用；（二）擷取文字的片段：如毛細作用一詞，學生 以「毛」來解釋，以生活經驗中見到毛吸水的現象來解釋；（三）日常生活的用 語：學生瞭解礦物質溶解在水中的屬性，主要來自生活中的商品「礦泉水」，而 推論礦物質是解溶在水中，與水一起由木質部運送。 Marek（1986）研究對象為 58 名十年級高中生物學學生，探討學生對食物 鏈（food chain）及生態系統（ecosystem）這兩個概念的理解情形，結果發現， 對於食物鏈這個概念，有超過半數（57%）的學生不理解，而對於生態系統甚至 有 36%的學生無法作答，顯示學生在這兩個概念上並沒有學到教師想傳授給他們 的，研究者發現學生對概念不理解，但平時考試還是可以及格，顯示學生只是寫 下或記住這兩個概念的定義來應付考試，而這並無法代表學生理解科學概念，研 究者亦指出，知道科學現象相關的術語並不表示學生理解科學現象。 Sutton（1998）指出學童需要學習了解科學術語和日常用語的解釋之差別。 教師須瞭解學童可能的科學陳述、學習者的特性的問題。日常的表達方式和科學 術語應該一起被放進課程，教師應該和學生共同討論每一種想法。科學教師應透. 27.
(28) 過解釋、辯論和故事引導以幫助學生努力處理新概念。研究者亦指出學童如果能 解釋科學字彙則越能對科學自然現象加以適當的解釋，學童應該學習如何分享傳 達對概念的理解。 Kaljusmaa（2003）以現象學方法採專家效度，研究對象為 72 名小學學童， 想了解學童在小學最後階段對量的整合性理解為何，針對能量（energy）這個概 念做紙筆測驗，在 15 分鐘內要求學生描述並解釋能量，以及他們對能量聯想到 的事物，這些測驗被研界者反覆的閱讀並且以現象學的方法加以方類，結果顯示 小學學童對能量概念的理解能使用階層組織種類（hierachical categories）來描述， 而這階層組織種類包含日常用語和科學用語且每人不同，而這些學生的階層組織 種類也反應出迷思概念，研究中也指出學生無法區分能量跟能量轉換，也無法區 別能量跟力及物質的概念。. 在科學語詞與學習的研究上，使用的方式大致上有三種，分別是：紙筆測驗、 文字聯想及晤談。 Lynch（1979）對高中學生施以單一選擇題（multiple-choice items）方式來了 解學生對概念語詞的了解，總共有 16 個跟主題相關的概念語詞，題目為一段文 字敘述，敘述內容為概念語詞的定義，每題有四個選項，讓學生在選項中選一個 正確的答案，例如：由微小粒子組成的物質叫做：A 元素 B 原子 C 化學製品 D 化合物，此研究就是在探討學生對概念語詞的了解程度和其年齡、性別、智商跟 父母親社經地位的關係。 張筱莉（民 88），利用科學專有名詞定義測驗獲知學生持有的科學概念，此 測驗形式為開放性紙筆測驗（free-response items），題型如：我認為微管束是 ，請學生於底線出對微管束一詞之想法。 Vygotsky 指出，研究概念的傳統方法之一是所謂的定義法（method of. 28.
(29) definition），即讓兒童對已形成的概念內容下言語定義（verbal definition），然而 這種方式不是去發掘兒童的思維，而是僅僅又發一種言語知識的再現，一種對外 部提供的現成定義的再現。（李維譯，民 89） Cachapuz(1987)利用文字關聯測驗(word association test, WAT)探究學生對科 學術語意義的理解，這個測驗很容易寫，只需要花課堂上少許時間，Cachapuz 提 供 14 個刺激語詞（stimulus words），例如:酸、濃度、熱、溶解等等，在課堂上 要求學生針對每個語詞給予 30 秒的時間，盡可能寫下他們聯想得到的語詞。 Cachapuz（1987）指出文字關聯測驗有一個基本假定，至少有一個在文字意義上 重要的、有價值的部分會反應在文字關聯測驗所得到的回答中，而藉由分析學生 對這些刺激語詞所寫的回答，能洞察出學生心中這些概念所代表的意義，而學習 過後，學生聯想到的字彙會有所改變，因此，由學生前後測的回答中，反應文字 出現的類別跟頻率，可以讓教學者了解學生的了解程度。 Sutton（1992）指出，語詞意義有兩個成分，一個是限定在這個語詞中的邏 輯或概念性、指示性的部分；另一個是連結其他經驗的種種額外的聯想，可稱他 們為指示性（denotative）的成分及聯想（associative）的成分。我們也可以把他 們當成是要素的核心(core)跟周邊（periphery），也就是說語詞有核心和周邊的意 義，例如水，它核心的意義可能是：一種在攝氏 0 度結冰以及 100 度時沸騰的液 體，或：氫和氧的化合物，這些可能是大家共同的答案，但是水的周邊意義可能 包含數以萬計的聯想。我們可以利用光圈(burr)表示法（如圖 2-4-1）畫出科學社 群所接受的語詞其意義的改變。讓學生在學習前後，寫下他聯想到的語詞，再探 討這些語詞間的關聯和想法，老師就能更了解學生對該語詞意義的理解。. 29.
(30) Sweet (sometimes). Sweet. From Flower. Pod of. Food. Food. Peas. FRUIT. FRUIT. Orange Coloured (sometimes). Orange. Strawnberry Etc, etc. Coloured. Strawberry. Seed Container. 資料來源：Sutton, C.(1992:61). 圖 2-4-1 光圈表示法. Osborne & Gilbert (1980)發展事例晤談法（Interview-about-Instances）做為探 究學生科學的方法。事例晤談法是以個別晤談的方式探究學生對科學語詞意義的 認識，在晤談的過程中，訪談者會拿 20 張線條簡單的圖卡呈現在兒童面前，圖 卡上畫的是要表現一個特定的語詞，例如：功、力、生命等等，訪談者拿著圖卡 一張張問學生，受訪者依圖例回答圖片上的圖是不是這個語詞所要表達的意義， 這個晤談允許學生在回答前提出問題，而訪談者要引導學生說出他認為是或不是 的理由。這個方法已經被拿來了解學生對許多科學語詞的認識，例如：功（work） 、 力（force） 、電流(electric current)、光（light） 、動物（animal） 、摩擦力（friction） 等等。 林陳涌、徐毓慧(民 91)以語詞聯想及四格漫畫情境探討國一學生對於血糖恆 定的先前概念，首先是以語詞聯想與解釋探討學生對於六個相關名詞的了解，即 「恆定性」、「血糖」、「內分泌腺」、「荷爾蒙」、「激素」與「糖尿病」，在語詞聯 想與解釋中，顯示大部分學生尚未發展出動態平衡的恆定性概念，多呈現靜態相. 30.
(31) 關概念為主，學生對經驗性或外顯性的名詞（如：糖尿病）有較多的聯想與理解， 但對於內在機制名詞（如：恆定性）及關係則缺乏認識，學生對名詞的意義有些 只有字面上表面的意義（如：「血糖」）。 吳昭慶(民 93)採用王靜如(民 93)發展之語詞定義聯想問卷（見圖 2-4-2） ，探 討學生對於生物運輸概念相關科學語詞的理解與聯想情形。 【想一想】：看到毛細作用這個詞，會讓你想到什麼？你可以盡量想，想到什麼 就寫什麼。請將所想到的詞寫在下面圓形的框框外。. 毛細作用. 【生物名詞說明】：你曾經看過毛細作用這個名詞嗎？它是什麼意思？請你回想 看看試著猜猜看它可能是什麼。請你用自己的話來表達，不必拘泥課本中的文字。 答：. 資料來源：吳昭慶(民 93：63). 圖2-4-2 語詞定義與聯想問卷範例 而在晤談方面，郭重吉（民 89）指出在晤談中，應注意下列幾點晤談技術： 一、訪談前 1. 藉由文獻及教學經驗慎選晤談的焦點，訪談題目應先設計好，但題目並非一 成不變，應視情況修改部分內容。 2.先對少數學生進行初步的晤談，藉以修正晤談內容與技巧。 二、談談時 1. 以輕鬆的方式開始，並說明晤談的目的。. 31.
(32) 2. 時時注意晤談目的在於了解學生的概念，而非尋求由外在規範來評估的答 案，可交相運用封閉式與開放式問題。 3. 針對先前的問題，如有需要可提出問題請學生補充說明，以便了解學生的想 法。 4. 當學生提出意料之外的回答時，可以重述學生問題，請其進一步解釋，但不 要改變學生的用詞。 5. 對學生回答要有等待時間， 但若學生回答越來越短、等很久 不說話時，最好放棄。 6. 當學生表示懷疑或猶疑不決時，應加以追問。 7. 宜注意學生前後矛盾並予以澄清。 8. 為便於轉錄，對話時要指明所討論的卡片之內容。. 32.
(33) 第三章 研究方法. 第一節 研究方法與樣本 本研究目的為探究國小六年級學生對溶解相關術語的看法，及使用溶解相關 術語的情形，限於研究者所處之地理位置，及限於人力、物力之因素，故本研究 僅以台中市三所小學，共六個班級為樣本，進行研究。. 本研究含第一階段雙層試題問卷，目的為得知學生對溶解可能存有的概念， 找出適合的訪談對象，及第二階段半結構式訪談，要求學生更明確的表達看法， 以利深入探求學生的想法。第一階段紙筆測驗之樣本採便利取樣（convenience sampling） ，選取研究者之研究所同學所任教之台中市公立國民小學三所，此三校 皆為常態分班，每校隨機選取兩個六年級班級，共六個班級，進行施測。 第二階段半結構式訪談之樣本採吳芝儀、李奉儒譯（民 84）所指出之立意抽 樣（purposeful sampling），選擇資訊豐富之個案作深度的訪談，而資訊豐富之個 案是指這些樣本中含有大量對研究目的至關重要問題的資訊。在本研究中，研究 者回收第一階段問卷，從問卷中找尋迷思概念較多的的學生，每校兩個班級，一 班 2 名，共 12 名學生進行半結構式訪談。. 第二節 研究工具 本研究第一階段引用許良榮（民 91）針對中小學生之「物質化學之分類－溶 解」概念，所發展之雙層試題問卷，第二階段利用個別晤談的方式，深入探求學 生對溶解相關科學術語的想法。. 33.
(34) 一、雙層試題 本研究第一階段採用許良榮（民 91）發展的雙層試題(Two-tier)， Treagust (1995)指出雙層試題之方法，第一層為是非題型式或選擇題型式，通常有二到三 個選項，第二層為原因選項，將第一層的答案選項所對應的原因列出，讓學生選 擇和他想法最符合的答案，選項來自於晤談學生的資料分析，可藉由概念診斷分 辨學生的迷思概念。本研究採用許良榮（民 91）發展的雙層試題，該問卷分別針 對小四、小六、國二、高二之不同年級設計四種問卷，該問卷編修後，委請國小 兩位年資五年以上自然科教師、國中兩位年資五年以上理化科教師、高中兩位年 資五年以上化學科教師，及一位科學教育專家進行專家效度考驗，並依回饋建議 修訂，並施以重測信度考驗，該問卷在信度與效度已具有相當程度的穩定一致性 與正確性。 由於本研究主要是探討小六學生對「溶解」 、 「密度」 、 「重量」 、 「油性」 、 「水 性」這幾個科學術語的看法與使用，因此採用其小六部分，而該試題在小六部分 原本題目有八題，研究者在指導教授的分析與討論後，只保留與研究直接相關的 五題（見附錄一）。. 二、訪談 第二階段的工具是半結構式訪談（semi-structured interview），以探測學生內 心之想法。研究者採用開放性的問題，引導學生說出心中的想法，已獲得完整的 資料。王文科（民 79）指出此種方式有別於結構性晤談對程序標準化與正式化的 嚴格要求，亦與彈性很大的無結構性晤談不同。研究者在晤談時，發問的問題不 只是受訪者如何想？也發問為什麼如此認為？並追隨（follow up）學生的回答或 意見繼續發問。 訪談過程中，研究者會鼓勵學生盡量說出自己的想法，避免替學生的回答做. 34.
(35) 解釋，而是讓學生用自己的語言完整的描述他的意見，避免引導學生的答案，而 且對學生的回答不以對錯來評論。 研究者在每次晤談結束，隨即將當天的晤談錄音資料重複聆聽，並請指導教 授協助發現研究者本身在晤談技巧上是否有疏失，以及訪談過程是否順暢，並加 以修正晤談題目。晤談之前會先說明晤談目的，利用午休時間在教師辦公室進行 晤談，以輕鬆的態度面對學生，並事先徵求受訪者的同意後才錄音。 而研究者在半結構時訪談時，除了問學生語詞的意思，如「溶解」 ，更追問語 素「溶」跟「解」，想更深入用語言學的角度探討學生對這語詞的想法。 在訪談大綱中，訪談題目 1 至 5 是用來解決本研究待答問題一，訪談問題 6 是用來解決待答問題二跟問題三。彭煜堯（民 91）研究顯示，學生在物質互溶分 類時，有無「油」字是屬於較多學生所持的想法，劉政華（民 93）研究也有類似 發現，中小學生在判斷物質是否溶於水中時，主要的判斷是以「物質名稱」為依 據。本研究除訪談時，除了拿出學童常見的「醬油」 、 「汽油」 、 「沙拉油」外，另 增加名稱上容易產生誤解的「甘油」和「香蕉水」，想了解學生在看到字卡時的 初步判斷及後來實際觀察觸摸實物的想法。. 訪談大綱 1.你有聽過「溶解」（這個詞）嗎？ （拿出寫著『溶解』的紙牌） 1-1 你認為什麼叫溶解？ 1-2 你認為它為什麼叫「溶」「解」？為什麼用這兩個字？ 1-3 什麼東西能溶於水中？ 1-4 請用溶解造個句子 2. 你有聽過「密度」（這個詞）嗎？（拿出寫著『密度』的紙牌） 2-1 你認為什麼叫密度？ 2-2 你認為它為什麼叫「密」「度」？為什麼用這兩個字？. 35.
(36) 2-3 說到密度你會聯想到什麼？ 2-4 請用密度造個句。 3.你有聽過「重量」（這個詞）嗎？（拿出寫著『重量』的紙牌） 3-1 你認為什麼叫重量？ 3-2 你認為它為什麼叫「重」「量」？為什麼用這兩個字？ 3-3 你認為重量跟密度有什麼關係嗎？（你認為重量跟密度有一樣嗎？） 3-4 請用重量造個句。 4.你有聽過「油性」（這個詞）嗎？（拿出寫著『油性』的紙牌） 4-1 你認為什麼叫油性？ 4-2 你認為它為什麼叫「油」「性」？為什麼用這兩個字？ 4-3 說到油性你會聯想到什麼？ 4-4 請用油性造個句。 5.你有聽過「水性」（這個詞）嗎？（拿出寫著『水性』的紙牌） 5-1 你認為什麼叫水性？ 5-2 你認為它為什麼叫「水」「性」？為什麼用這兩個字？ 5-3 說到水性你會聯想到什麼？ 5-4 請用水性造個句。 6.拿出「醬油」、「汽油」、「沙拉油」、「甘油」、「香蕉水」的紙牌 6-1 你覺得這些當中哪些是油性？你是如何分辨？這些當中有水性的嗎？ 6-2 你覺得這些當中哪些能溶於水？為什麼？ （研究者拿出實物，先讓學生摸、聞、看，並準備面紙在旁。） 6-3 你認為哪些能溶於水？ 6-4 現在你認為哪些是油性的？如何判斷的呢？ 6-5 你認為哪些是水性的呢？你是如何判斷的？. 36.
(37) 第三節 研究流程 本研究研究方法可分為二個階段，第一階段是雙層試題問卷，以得知學生 對溶解可能存有的概念，找出適合的訪談對象。第二階段利用個別晤談的方式， 要求學生更明確的表達看法，以利深入探求學生的想法。. 一、初探研究（pilot study） 在正式研究前，研究者為了解利用此研究方法進行研究時，學生的作答情 形，以及熟悉訪談的技術，善於提出問題，引導學生回答，並追隨（follow up） 學生的回答或意見繼續發問，故本研究先以台中市某國小六年級學生為初探研究 之對象，樣本為國小六年級一個班級，共 32 人，先施以雙層試題（two-tire）之 紙筆測驗，初步了解學生可能存有的概念之後，再從雙層試題測驗中挑選 2 名迷 思概念較多的學生進行個別晤談。 訪談過程中徵求受訪者的同意加以錄音，研究者在每次晤談結束，隨即將當 天的晤談錄音資料重複聆聽，並請指導教授協助發現研究者本身在晤談技巧上是 否有疏失，以及訪談過程是否順暢，並加以修正晤談題目。（初探研究之結果與 省參閱附錄二） 二、正式施測 (一)雙層試題： 本研究本研究採用許良榮（民 91）發展的雙層試題，第一層為是非題型式， 有三到四個選項，第二層為原因選項，將第一層的答案選項所對應的原因列出， 讓學生選擇和他想法最符合的答案，並加上“其他”選項，若學生無符合的答 案，則可書寫其原因。雙層試題保留五題與本研究直接相關的試題，施測時會先 告知學生，這不是考試，學生不必有壓力，但為了研究的正確性，請學生用心填 寫，施測時間大約五分鐘。施測時除研究者外，亦商請任課教師在場協助，以期. 37.
(38) 學生能以認真的態度填寫。 (二)半結構式訪談： 採個別晤談方式，利用學生午休時間進行，每次大約 30 分鐘左右，地點 選在該校教師休息室或其他寧靜處以利錄音及防干擾，晤談中，除以錄音方式完 整紀錄訪談內容外，亦當場紀錄學生談話之重點及肢體語言部份。每次晤談結 束，研究者即將錄音資料轉譯成逐字稿，待所有晤談資料收集齊全，即進行資料 編碼工作。. 38.
(39) 文獻整理比較. 整理國小自然科學術語. 確定研究方向 持 初探研究. 續 蒐. 修改訪談問題. 集 與 閱. 選定研究對象. 雙層試題施測. 讀 文 獻. 挑選晤談樣本. 進行半結構式訪談. 談訪資料轉譯. 資料分析. 提出研究成果與建議. 圖 3-3-1 研究流程圖. 39.
(40) 第四節 資料蒐集與分析 雙層試題施測後，研究者依照試題選項中所呈現的概念將試題選項予以歸 類，因本研究主要探討溶解相關術語「重量」、「油性」、「水性」、「密度」，因此 不屬於此四項者，歸於「其他」，並繪製雙層試題檢核表如表 3-4-1 所示。. 表 3-4-1 雙層試題檢核表 概念類型. 雙層試題選項. 1.成分有水. 1a1,2a1,3a1,5a1. 2.有「油」字 2b3, 3a3 3.密度. 1b3,2b4,3b2,4b1,5b2. 4.重量. 1b2,2b1,3b1. 5.其他. 1a2,1a3,1b1,2b2,2a2,2a4,2b2,3a2,3b3,4a1,4a2,4a4,4b2,4b3,5a2, 5a3,5b1,1c,2c,3c,4c,5c. 研究者將受試學生的選答結果依照檢核表逐一分類，並且從分類結果中挑選 在雙層試題的選答中，也就是與本研究相關的迷思概念較多的學生，作為挑選第 二階段半結構式晤談的樣本來源，若迷思概念類型一樣多的學生一班超過預計的 兩個，則再採隨機抽樣。 本研究晤談部分學生編碼，前一碼為學校代碼，第二碼為流水號，例如， 【A1】 表示受訪的學生為 A 校第一位接受晤談者。12 位受訪學生於雙層試題中之選答 情形如表 3-4-2 所示。. 表 3-4-2 受訪學生在雙層試題之概念類型. 40.
(41) 學生代碼. 第1題. 第2題. 第3題. 第4題. 第5題. A1. 5. 2. 4. 5. 5. A2. 3. 4. 5. 5. 3. A3. 3. 1. 1. 5. 1. A4. 4. 2. 1. 5. 3. B1. 4. 2. 5. 5. 1. B2. 4. 1. 5. 3. 3. B3. 5. 5. 1. 3. 3. B4. 3. 4. 4. 1. 3. C1. 4. 4. 5. 3. 5. C2. 4. 4. 1. 3. 3. C3. 3. 5. 1. 5. 5. C4. 3. 2. 5. 5. 5. 註：表格中數字為受訪學生在雙層試題中之概念類型（同表 3-4-1）. 41.
(42) 第四章. 結果與討論. 本研究經由雙層試題挑選出 12 位受訪者，以半結構式晤談的方式晤談小六 學生，研究者期以深入晤談之結果了解學生對溶解相關術語之理解與應用。本章 將先依雙層試題問卷做資料分析，初步討論學生對物質是否溶於水的判斷依據， 再依深入訪談做進一步的理解，本章將分為五節來呈現本研究之結果，依序為問 卷資料分析、學生如何解釋溶解相關之科學術語、學生如何分辨物質是油性或水 性、學生如何判斷物質是否溶於水及綜合討論。. 第一節. 問卷資料分析. 本研究之有效樣本為 184 人，雙層試題問卷共有 5 題，本節依試題作答分 布情形做資料分析。 一、汽油會不會溶於水？ 本題學生勾選汽油會不會溶於水的人數分布情形如表 4-1-1，由本表顯示， 13.6%的學生認為汽油會溶於水，而有 84.2%的學生認為汽油不會溶於水，認為 汽油不會溶於水的多於認為會的。 表 4-1-1 學生對汽油會不會溶於水之勾選人數 人數. 百分比%. 會. 28. 13.6. 不會. 155. 84.2. 其他. 1. 0.5. 總計. 184. 100.0. 而由表 4-1-2 的資料來看，學生在認為汽油會不會溶於水的問題上，因為「汽 油與水分為兩層，所以不會溶於水」的百分比最多（30.4%） ，而認為因為「汽油. 42.
(43) 的密度與水的密度不同」 （26.7%）及因為「汽油比水輕」的也不少（22.9%） 。認 為汽油會溶於水的選項中，以「因為兩者都是液體」 （12.5%）的百分比最多。 「汽 油的密度與水不同」、「汽油比水輕」及「兩者都是液體」，是學生在判斷汽油會 不會溶於水上，所持較多的迷思概念類型。. 表 4-1-2 學生對汽油會不會溶於水所持理由之選項人數 選項編號. 人數. 百分比%. 1a1. 會，因為汽油裡本來就有水. 5. 2.8. 1a2. 會，因為兩者都是液體. 23. 12.5. 1a3. 會，因為汽油或水其中一個會不見. 0. 0. 1b1. 不會，因為只有固體才能溶於水中，汽油不是固體， 所以不能溶於水. 8. 4.3. 1b2. 不會，因為汽油比水輕. 42. 22.9. 1b3. 不會，因為汽油的密度與水的密度不同. 49. 26.7. 1b4. 不會，因為汽油會與水分為兩層，所以不會溶於水. 56. 30.4. 1c. 其他. 1. 0.5. 184. 100.0. 總計 註：灰底字為正確概念。. 二、醬油會不會溶於水 本題學生勾選醬油會不會溶於水的人數分布情形如表 4-1-3，由本表顯示， 60.0%的學生認為醬油會溶於水，而有 38.0%的學生認為醬油不會溶於水，認為 醬油會溶於水的多於認為不會的。. 表 4-1-3 學生對醬油會不會溶於水之勾選人數. 43.
(44) 人數. 百分比%. 會. 114. 62.0. 不會. 70. 38.0. 其他. 0. 0. 總計. 184. 100.0. 而由表 4-1-4 的資料來看，學生在認為醬油會不會溶於水的問題上， 「因為醬 與水混合後，不會分為兩層」 ，所以會溶於水的百分比最多（33.7%） ，而認為「因 為醬油的密度與水的密度不同」，所以不會溶於水（17.4%）、「醬油裡本來就有 水」 ，所以會溶於水（13.6%）及「只要是液體都可會溶於水」 （10.9%）也不少。 而認為因為有「油」字的液體都不會溶於水（9.2%）的也有近一成的學生有這樣 的想法。 「密度與水不同」 、 「本身有水」 、 「只要是液體」及「有“油”字」 ，是學 生在判斷醬油會不會溶於水上，所持較多的迷思概念類型。. 表 4-1-4 學生對醬油會不會溶於水所持理由之選項人數 選項編號. 人數. 百分比%. 2a1. 會，因為醬油裡本來就有水. 25. 13.6. 2a2. 會，因為只要是液體都可會溶於水. 20. 10.9. 2a3. 會，因為醬油與水混合後，不會分為兩層. 62. 33.7. 2a4. 會，因為醬油和水都可以吃，所以醬油會溶於水. 7. 3.8. 2b1. 不會，因為醬油比水輕. 13. 7.1. 2b2. 不會，因為只有固體才能溶於水中，而醬油不是固體. 8. 4.3. 2b3. 不會，因為有「油」字的液體都不會溶於水. 17. 9.2. 2b4. 不會，因為醬油的密度與水的密度不同. 32. 17.4. 184. 100.0. 總計. 44.
(45) 註：灰底字為正確概念。. 三、食用醋會不會溶於水 由表 4-1-5 可看出，有超過七成（76.7%）的學生認為食用醋會溶於水，而有 23.3%的學生認為不會，認為會溶於水的明顯多於認為不會的。. 表 4-1-5 學生對食用醋會不會溶於水之勾選人數 人數. 百分比%. 會. 141. 76.7. 不會. 43. 23.3. 其他. 0. 0. 總計. 184. 100.0. 表 4-1-6 學生對食用醋會不會溶於水所持理由之選項人數 選項編號. 人數. 百分比%. 3a1. 會，因為食用醋含有水的成分. 49. 26.7. 3a2. 會，因為兩者都是液體. 10. 5.4. 3a3. 會，因為沒有「油」字的液體都可以溶於水. 8. 4.3. 3a4. 會，因為倒在一起攪拌後，會混合均勻. 74. 40.2. 3b1. 不會，因為食用醋跟水不一樣重. 11. 6.0. 3b2. 不會，因為食用醋的密度與水的密度不同. 26. 14.1. 3b3. 不會，因為只有固體才能溶於水中，食用醋不是固. 6. 3.2. 184. 100.0. 體，所以不能溶於水 總計 註：灰底字為正確概念。. 45.
(46) 本題學生認為食用醋會不會溶於水的理由，由表 4-1-6 可瞭解，學生認為因 為倒在一起攪拌後，會均勻混合之百分比最多（40.2%） ，其次為因為食用醋含有 水的成分，所以會溶於水（26.7%） ，也有一成四的學生認為因為食用醋的密度與 水的密度不同，所以不會溶於水（14.1%） 。本題中，學生所持迷思概念類型較多 的為「含有水的成分」及「與水密度不同」。. 四、酒精會不會溶於水 由表 4-1-7 可看出，學生對酒精會不會溶於水之勾選人數，認為不會溶於水 的（63.0%）比認為會的多（37.0%）。. 表 4-1-7 學生對酒精會不會溶於水之勾選人數 人數. 百分比%. 會. 68. 37.0. 不會. 116. 63.0. 其他. 0. 0. 總計. 184. 100.0. 由表 4-1-8 可看出，學生認為酒精不會溶於水的理由中，有三成認為因為酒 精跟水有分成兩層的現象（30.0%）、有二成六認為因為酒精與水的密度不同 （26.7%），而在認為酒精可以溶於水的理由中，因為酒精會蒸發，水也會蒸發， 所以可以溶於水（14.1%）及因為兩者都是液體（11.0%）有都超過一成，本題選 擇正確理由的僅有 8.7%，本題迷思概念較多的類型為「密度不同」 、 「會蒸發」及 「都是液體」。. 46.
(47) 表 4-1-8 學生對酒精會不會溶於水所持理由之選項人數 選項編號. 人數. 百分比%. 4a1. 會，因為兩者都是液體. 20. 11.0. 4a2. 會，因為只要是透明的液體就會溶於水. 6. 3.3. 4a3. 會，因為酒精與水混合後是透明的. 16. 8.7. 4a4. 會，酒精會蒸發，水也會蒸發，所以可以溶於水. 26. 14.1. 4b1. 不會，因為酒精與水的密度不同. 49. 26.7. 4b2. 不會，因為酒精跟水有分成兩層的現象. 55. 30.0. 4b3. 不會，因為只有固體才能溶於水中，酒精不是固體. 12. 6.6. 184. 100.0. 總計 註：灰底字為正確概念。. 五、沙拉油會不會溶於水 表 4-1-9 學生對沙拉油會不會溶於水之勾選人數 人數. 百分比%. 會. 35. 19.0. 不會. 148. 80.4. 其他. 1. 0.5. 總計. 184. 100.0. 本題中，有八成的學生認為沙拉油不會溶於水（80.4%） ，近兩成的學生認 為會（19.0%） ，而由表 4-1-10 的資料可瞭解，認為不會溶於水的理由中，以因為 沙拉油會和水分為兩層的百分比最多（38.4%） ，也有近三成的學生認為因為沙拉 油的密度與水的密度不同（29.3%） ，而選擇因為只有固體才能溶於水中，沙拉油. 47.
(48) 不是固體，所以不會溶於水的有 12.5%。認為會溶於水的理由中，有近一成的學 生選擇因為兩者都是液體（9.8%） 。本題迷思概念類型較多的為「密度不同」 、 「只 有固體會溶於水」及「兩者都是液體」。. 表 4-1-10 學生對沙拉油會不會溶於水所持理由之選項人數 選項編號. 人數. 百分比%. 5a1. 會，因為沙拉油裡本來就有水. 9. 4.9. 5a2. 會，因為兩者都是液體. 18. 9.8. 5a3. 會，因為沙拉油或水其中一個會不見. 8. 4.3. 5b1. 不會，因為只有固體才能溶於水中，沙拉油不是固. 23. 12.5. 體，所以不能溶於水 5b2. 不會，因為沙拉油的密度與水的密度不同. 54. 29.3. 5b3. 不會，因為沙拉油和會水分為兩層，所以不會溶於水. 71. 38.6. 5c. 其他. 1. 0.5. 184. 100.0. 總計 註：灰底字為正確概念。. 小結： 歸納本研究第一階段雙層試題施測結果，可以發現學生之溶解迷思概念類型 有：本身有水、兩者都是液體、物質會消失不見、固體才能溶於水、比水輕、密 度與水不同、和水分為兩層、可以吃、有“油”字、和水不ㄧ樣重和透明的液體 就會溶於水等。而由問卷資料初步分析得知，學生持有的迷思概念類型較多的為 「密度與水不同」 、 「比水輕」 、 「兩者都是液體」 、 「有“油”字」及「本身含有水」 ， 此結果與許良榮、彭煜堯（民 91）的研究結果相似。對於學生如何解釋「密度」、. 48.
(49) 「油性」、「水性」、「重量」這些科學術語將在下一節做討論。 而由雙層試題問卷分析中，研究者發現，對於汽油、醬油、食用醋及沙拉油 會不會溶於水，持有正確概念的學生仍是佔多數，分別為 84.2%、62.0%、76.7%、 80.4%，但是對於酒精會不會溶於水的問題上，居然有超過六成（63.0%）的學生 認為不會，而即使選擇正確答案，認為酒精可以溶於水的學生中（37.0%） ，選擇 正確理由的僅有 8.7%。顯示大部分的學生普遍對於酒精是否能溶於水的概念仍存 有迷思。. 49.
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