合作學習對國中生生物概念生態、 對科學的態度及科學教室環境之影響

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(1)國立臺灣師範大學生命科學系碩士論文. 合作學習對國中生生物概念生態、 對科學的態度及科學教室環境之影響 Influence of Cooperative Learning on Students’ Conceptual Ecology, Attitude toward Science, Perception of Learning Environment. 研究生:陳美君 Mei-Chun Chen. 指導教授:林陳涌 博士 Chen-Yung Lin. 中華民國 一百零一 年六月.

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(3) 誌謝 四年前的夏天,踏進了師大的校園再度成為學生,雖然兼顧工 作、課業及家庭,辛苦且忙碌,但還好有老師、學長姊、同學、同事 及家人朋友們的支持鼓勵,這份研究才能順利的完成。 這份論文能夠順利完成,首先要感謝恩師林陳涌博士,每每在百 忙中犧牲寶貴的休息時間,悉心指導與修正,讓我學會從事一份研究 所需要的態度與方法,思慮的角度更周延,獲益良多!同時也要感謝 林秀玉老師與張永達老師在這篇論文上給予的建議,讓這篇論文更 趨於完善。另外也要感謝觀喬學弟在統計上的指導,麗蓉學姐不時的 殷切叮嚀,學校同事的平時關心及工作支持,感謝參與本研究的學 生,因為他們的認真配合,使得研究工作得以順利完成。 最後,感謝公公、婆婆、爸爸跟媽媽在精神上的關懷及鼓勵。特 別感謝我的先生,在這一整年中把家庭及小寶貝照顧得無微不至,讓 我得以全心全意,無後顧之憂的完成學業。 值此畢業時節,僅將本論文獻給我的家人及所有關心我的人!真 的非常非常感謝你們!.

(4) 摘要 本研究使用科學相關態度量表、科學教室環境量表進行前後測, 以及開放式紙筆測驗問卷晤談,探討合作學習法對學生的概念生態、 對學習環境的感受及對對科學的態度之影響,研究對象為某公立國中 的七年級學生64位,量化資料採用共變數分析;質性資料則進行編碼 探討質性資料的內容。研究結果發現,與接受傳統教學法學生比較, 接受合作學習法學生對教室學習環境具有較佳的感受,但是對科學的 相關態度並無明顯提升。再經由自由聯想及晤談後結果分析,接受合 作學習法學生的概念生態元素,多數學生從簡單語意知識或經驗知 識,轉為科學語言的語意知識,且概念正確性提升的幅度較大,尤其 對於中低成就組學生,效果更佳。由結果可反應出合作學習法對學生 在教室學習環境感受及概念生態發展上具有明顯提升。 關鍵字:合作學習、科學教室環境、對科學的態度、概念生態. I.

(5) Abstract In this research, we used scientific attitude scale, environment of science classroom scale to carried out prior and after tests and interview within open pen-and-paper test in order to discuss the influence of cooperative learning on students’ conceptual ecology, perception toward learning environment and attitude toward science. To compared with the students who accept the traditional way shows the results of this study that students who accepted the cooperative learning had better perception about environment of classroom but shows no significantly promotion on the attitude toward science of the students who accepted the cooperative learning. Through the connection of experience, thinking and interview, after analyzing shows the results that the conceptual ecology of students who accepted cooperative learning shows the changing of simple linguistic knowledge or experiential knowledge alter for better scientific language and linguistic knowledge and the accuracy of concept can highly promoted. Medium and low achievement students who accepted cooperative learning turned their concept element into linguistic knowledge with stronger scientific language, and showed higher accuracy. As the result, cooperative learning helps students obtain highly promotion on perception of learning environment and conceptual ecology. Key words:Cooperative learning、Environment of science classroom、 Attitude toward science、Conceptual ecology. II.

(6) 目錄 摘要(中文) .............................................................................................. I 摘要(英文) ............................................................................................. II 目錄 ....................................................................................................... III 圖次 ........................................................................................................ V 表次 ....................................................................................................... VI 第一章 緒論 ......................................................................................... 1 第一節 研究背景與動機 ..................................................................... 1 第二節 研究目的與問題 ..................................................................... 5 第三節 相關名詞釋義 ......................................................................... 6 第四節 研究範圍與限制 ..................................................................... 8 第二章 文獻探討 ................................................................................. 9 第一節 合作學習................................................................................... 9 第二節 概念生態................................................................................. 26 第三節 對科學的態度......................................................................... 36 第四節 科學教室環境......................................................................... 39 第三章 研究方法 ............................................................................... 47 第一節 研究對象 ............................................................................... 47 第二節 研究設計................................................................................. 49. III.

(7) 第三節 研究工具............................................................................... 52 第四節 研究步驟............................................................................... 57 第五節 資料分析............................................................................... 61 第四章 結果與分析........................................................................... 64 第一節 不同教學法下學生對科學教室環境感受之比較............... 64 第二節 不同教學法下學生對對科學的態度之影響....................... 73 第三節 不同教學法下學生概念生態的發展................................... 79 第五章 結論與建議 .........................................................................100 第一節 結論 .....................................................................................100 第二節 建議 .....................................................................................102 參考文獻 ...........................................................................................104 中文部分 ...........................................................................................104 英文部分 ......................................................................................... 110 附錄 ................................................................................................. 116. IV.

(8) 圖次 圖1-1 理念架構 .................................................................................... 4 圖3-4 研究流程圖................................................................................ 60. V.

(9) 表次 表2-4-1 班級環境的三個向度............................................................. 40 表2-4-2 學習環境之研究工具分析量表............................................. 43 表3-1-1 研究對象—量表分組情形..................................................... 47 表3-1-2 研究對象—晤談分組情形......................................................48 表3-2 實驗設計..................................................................................... 51 表3-3-1 生物體的協調作用、生物體的恆定關鍵詞.......................... 54 表3-3-2 開放式紙筆測驗...................................................................... 55 表3-5 學生概念生態表徵種類分類表.................................................. 63 表4-1-1「不同教學法」之科學教室環境量表後測得分................................ 65 表4-1-2「不同教學法」之科學教室環境量表後測共變數分析...................... 65 表4-1-3「不同教學法」之科學教室環境量表「同學的親和關係」後測得分........66 表4-1-4「不同教學法」之科學教室環境量表「同學的親和關係」後測共變數分 析...............................................................................................................66. 表4-1-5「不同教學法」之科學教室環境量表「教師支持」後測得分............ 67 表4-1-6「不同教學法」之科學教室環境量表「教師支持」後測共變數分析..... 67 表4-1-7「不同教學法」之科學教室環境量表「學生參與」後測得分............ 68 表4-1-8「不同教學法」之科學教室環境量表「學生參與」後測共變數分析...... 68 表4-1-9「不同教學法」之科學教室環境量表「探究」後測得分................... 68 表4-1-10「不同教學法」之科學教室環境量表「探究」後測共變數分析…... 68 VI.

(10) 表4-1-11「不同教學法」之科學教室環境量表「工作取向」後測得分.......... 69 表4-1-12「不同教學法」之科學教室環境量表「工作取向」後測共變數分析.. 69 表4-1-13「不同教學法」之科學教室環境量表「合作」後測得分................. 70 表4-1-14「不同教學法」之科學教室環境量表「合作」後測共變數分析…... 70 表4-1-15「不同教學法」之科學教室環境量表「平等」後測得分.................. 70 表4-1-16「不同教學法」之科學教室環境量表「平等」後測共變數分析........ 70 表4-1-17 科學教室環境不同面向之單自變項的共變數分析整理表.................61 表4-2-1「不同教學法」之科學相關態度量表後測得分................................ 74 表4-2-2「不同教學法」之科學相關態度量表後測共變數分析....................... 74 表4-2-3「不同教學法」之科學相關態度量表「對科學在社會的應用的態度」後 測得分…………………………………………………………………... 75. 表4-2-4「不同教學法」之科學相關態度量表「對科學在社會的應用的態度」後 測共變數分析…………………………………………………………..... 75. 表4-2-5「不同教學法」之科學相關態度量表「對科學課的樂趣」後測得分... 76 表4-2-6「不同教學法」之科學相關態度量表「對科學課的樂趣」後測共變數分 析……………………………………………………………………….. 76. 表4-2-7「不同教學法」之科學相關態度量表「對科學的生活興趣」後測得 分....... …………………………………………………………………...76. 表4-2-8「不同教學法」之科學相關態度量表「對科學的生活興趣」後測共變數 分析…………………………………………………………………….. 76. 表4-2-9「不同教學法」之科學相關態度量表「對科學生涯的興趣」後測得分... 77 表4-2-10 「不同教學法」之科學相關態度量表「對科學生涯的興趣」後測共變 VII.

(11) 數分析………………………………………………………………….. 77. 表4-2-11 科學相關態度不同面向之單自變項的共變數分析整理表…………77. VIII.

(12) 第一章 緒論 自 1970 年代以來,科學教育的改革因社會與科技迅速變遷而展 開,隨著科技的進步促使資訊及知識不斷暴增,在面對知識爆炸的同 時,如何能夠幫助學生有效的進行學習就變成學校教育中相當重要的 課題。本研究探討合作學習法的教學方式對學生的概念生態、對學習 環境的感受及對對科學的態度之影響,希望透過這樣的探討能提供教 師進行教學時的參考,以利學生科學概念的學習。 在本章中,第一節為研究背景與動機,第二節為研究目的與問 題,第三節為相關名詞釋義,最後在第四節則說明本研究的範圍與限 制。 第一節 研究背景與動機 在傳統教育體制下,學生到校後即進行一連串的學習課程,對於 升學考試的科目,更是展開一系列的填鴨考試,老師們莫不拼命教 導、講解,深怕學生聽不懂、考不好,學生們莫不努力抄寫筆記、強 記重點,深怕自己觀念不夠精熟。學生在這種環境氛圍下,日漸變成 只注重個人成績表現,沒有團隊合作的概念與訓練;因傳統紙筆測驗 及繁重的考試壓力,讓學生多為零碎片段概念,缺乏整體概念、主動 思考及學習的能力;又因填鴨枯燥的教學方式,讓學生無法產生對科 學課程的興趣及喜歡所處的學習環境。 在一次的機會下觀摩台北市螢橋國中劉新老師的教學,劉老師的 活力及熱情,真是令人十分的激動與汗顏,原來課室教學可以這麼樣 的充滿互動及啟發性。課堂上劉老師的提問在在都讓學生有科學思考 探究及說明解釋的空間,而且課程進行中,不止問答教學,而且還伴 隨活動式的實際操作練習,使小組間發揮團隊合作的精神,共同努力 讓小組每一位同學都能參與其中,高成就學生會帶著中、低成就學生. 1.

(13) 一起討論、學習,讓整個團隊發揮最大的潛力。 一般教師對於教材的整編及教學法的突破,都是希望提供學習者 在學習科學概念上有所助益,將零碎的概念知識整合為完整的概念知 識系統。學習者會以他們既有的經驗、概念及知識去選擇、組織、理 解和記憶一些從外界的得到的訊息,進行建構自我的知識系統,進而 應用在適當的情境中。這個自我的知識系統也成為個體往後建構新的 知識體系的基礎架構,新訊息的進入將與原有的知識系統進行同化及 調適,形成新的知識系統。而個體的知識系統會不斷地與外在環境和 內在經驗交互影響作用。這些作用因素就如同影響生態系統穩定的因 素一般,所以影響概念改變的相關因素就組成了所謂的概念生態 (conceptual ecology)(Posner, 1982) 。Slavin(1979)提出「學生小 組成就區分法(Student’s Team Achievement Division,簡稱 STAD)讓 學生置身於合作學習的環境中,希望學生在此合作學習的課室情境 中,彼此互相藉由有意義的對話,使學生個體的內在概念生態形成一 種不穩定的狀態,促使學生個人的概念改變,進而增進學習成效」 。 現今的中小學校園仍充斥著學業成就的迷失,一切以學業成績至 上,學習成就高的學生獲得許多的關愛及資源,充滿自信及關懷;反 之,學習成就低的學生,表現出退縮及膽怯,形成一種不良的學習環 境。莊雪芳與鄭湧涇(2003)指出教師所經營的教室環境是學生學習 科學、建構知識的場所,也是學生最直接感受到的學習環境,教室學 習環境的良窳不僅受到教師、學生、課程之間的交互作用的影響,並 且也會影響教學活動的品質及學生的學習成果。Mercer(1996)及 Kneser & Ploetzner(2001)提出在合作學習中,學習者的同儕互動是 影響合作學習品質的重要關鍵。因為合作學習提供了學習者一個更為 多元豐富且彈性的社會化學習環境(Bricker, Tanimoto & Hunt,. 2.

(14) 1998) 。在合作學習的環境中,透過小組成員互動過程的協調、分享, 或是學生與教師一同建構知識的方式來達到教育的目的(Dillenbourg, 1999) 。因此藉由同儕間的合作學習,提供不同學習成就背景的學生 彼此互助、共享的機會,培養積極互賴、自我肯定及彼此欣賞的學習 環境氛圍。 李惠銘(2001)認為教師是賦予教材生命的人,因此要活用各種 教材教法,使教學更活潑、趣味、有效。對於學生因傳統教育填鴨枯 燥的教學方式,而逐漸低下的學習興趣,是科學教育的一大隱憂,因 此運用多元創新的教學方式刺激學生的學習動機,進而改善學生對科 學的學習態度,而且黃政傑、林佩璇(2000)提出合作學習對學習者 高層次的認知、學習技能和學習態度有所助益。章勝傑(1999)提出 學生在小組中與同儕互動,對學生的學習動機與學習成就都有積極正 面的影響。所以利用合作學習法影響學生學習科學的態度,提升學習 興趣。 因此本研究想探究合作學習法影響學習者概念生態的發展、對教 室學習環境的感受,以及對科學的態度塑造關係間的相關因素,理念 架構如圖 1-1,提供教師經營良好的教學環境,以提升學習者科學學 習的參考。以便在科學教育上,從學習者的角度來思考學習者對科學 學習的需求,進而設計出適合學習者的教學方式及教學環境。. 3.

(15) 對科學的態度. 合作學習法. 概念生態. 科學教室環境. 圖 1-1 理念架構. 4.

(16) 第二節 研究目的與問題 本研究在探討透過小組合作學習法後,學生的概念生態、對科學 教室環境的感受及對科學的態度等面向的影響情形。 依據上述的研究目的,本研究以桃園縣龜山鄉一所公立國中之七 年級學生為研究對象,以「合作學習法」為實驗組, 「傳統教學法」 為控制組,透過合作學習法活動介入後,針對學生的概念生態、對科 學教室環境的感受及對對科學的態度等面向提出下列待答問題: (一)合作學習法與傳統教學法對學生科學教室環境感受的影響? (二)合作學習法與傳統教學法對學生對對科學的態度的影響? (三)合作學習法與傳統教學法對學生概念生態發展的影響?. 5.

(17) 第三節 名詞釋義 一、合作學習(Cooperative Learning) 合作學習是一種有結構有系統的教學策略。指在學習過程中透過 小組成員的積極互助與共同合作,一起為個人績效和團體成果而努 力,目的在於提供一個共同合作的學習環境,進而達成認知、情感和 技能等目標(賴春金、李隆盛,1992)。合作學習的方法常見的有: 小組成就區分法(STUDENT’S Team Achievement Division,簡稱 STAD) 、小組遊戲競賽法(Team-Game-Tournament,簡稱 TGT) 、拼 圖法與拼圖法第二代(Jigsaw and Jigsaw II)、團體探究法 (Group-Investigation,簡稱 G-I)、小組加速學習法(Team Assisted Instruction or Team Accelerated Instruction,簡稱 TAI)等(林宜玫, 2005) 。 二、概念生態(Conceptual Ecology) 這個名詞最早出現在 Toulmin (1972)所提出心智環境 (Intellectual environment) ,Toulmin 認為知識的發展是個人與環境間 不斷的交互作用所得到的,他將此交互作用的環境比喻為一個「知識 生態」 。他認為知識的系統或概念架構,如同生物適應某些特定環境 一般,會適用於某些特定的環境。 Posner(1982)等人根據這樣的理論,提出「概念生態」是指學 生所具有的概念所形成的一個內在環境,這概念生態會影響概念改變 的條件,也會使學生決定是否接受新的概念,這樣的概念生態包含了 科學邏輯語意敘述、經驗知識、異例、類比、圖形等不同的概念表徵, 以及知識論的認同、形上學的信念與概念和其他知識。. 6.

(18) 三、學習環境 所謂環境乃是指個體周圍的事物,杜威曾定義環境為「對於人類 活動有維持或破壞作用的情況」,也就是「環境是包含能夠促進或阻 礙個體的特殊活動之種種情況」 (鄒恩潤,1948) 。因此所謂的學習環 境,係指在教室內部週遭的一切事物,包括能促進或阻礙個體在教室 中學習的種種情形。本研究所指的學習環境,乃是指班級在上自然課 時的教師實施的教材內容,使用的教學方法及同儕間互動所形成之環 境。 四、對科學的態度(Attitudes toward Science) Gardner(1975)主張將科學相關態度分成兩大類,一類為「科 學的態度」,包括開放心胸、誠實…等傾向。另一類為「對科學的態 度」,包含對科學的偏好、喜歡與否的傾向等。由於 Gardner 的分類 方式較能清楚將科學相關態度分成兩個容易區辨的類別,於 1975 年 後被許多研究者採用。本研究「對科學的態度」是指後者。. 7.

(19) 第四節 研究範圍與限制 參與本研究的對象為台灣地區桃園縣龜山鄉某一公立國中國ㄧ 學生,研究樣本並不具普遍代表性,因此本研究結果不宜全面性地推 論至其他所有年級及所有學校之國中生。 本研究所進行之課程為八週課程學習,並非以整學期長時間的教 學,且所選取之教學單元為「生物體的協調作用」、「生物體的恆定」 兩個單元,研究為初探之性質,因此不宜對結果作過度推論。. 8.

(20) 第二章 文獻探討 在第二章中,第一節說明合作學習發展的相關定義、理論、類 型及相關研究;第二節說明概念生態的起源及內容以及概念生態相關 研究;第三節說明對科學的態度定義及相關研究;第四節則說明教室 學習環境的重要性及意義,以及相關研究。 第一節 合作學習 本節就「合作學習的定義」 、 「合作學習的理論」 、 「合作學習的類 型」及「合作學習的相關研究」說明如下。 一、合作學習的定義 合作學習在西方的發展已有兩百多年的歷史,十八世紀末期 Lancaster 和 Bell 在英國提倡合作學習團體,西元 1806 年合作學習傳 入美國,在當時的普通學校運動(Common School Movement)被大 力提倡(林佩璇、黃政傑,1996) 。之後 Dewey(1895-1952)及 Johnson 等人( Johnson & Johnson)研究、實驗及整理,發展出一套有系統 的教學方法。 合作學習是結合教育學、社會心理學、團體動力學等的一種分組 教學設計,主要是利用小組成員間的分工合作、互相支援去進行學 習;並利用小組本身的評核及組間比賽的社會心理氣氛,以增進學習 的成效。以下就國內外學者對合作學習的定義簡要說明: 合作學習目的是讓學生在一個合作小組中一起學習以精熟教 材,教師可將不同能力、性別及背景的學生分派在同一小組一起學 習,而且適用於大部份學科及不同能力的學生,Slavin(1979)認為 合作學習是一種有結構有系統的教學策略。再者合作學習鼓勵學生為 達成共同目標一起工作,每位學生都為個別的學習負責任,並幫助同 組的同學學習、喜歡並尊重他人,不管是獎勵上、工作上及角色上都 互相依賴,Nattive(1986)認為合作學習是鼓勵學生以團體小組模式, 9.

(21) 一起達到工作目標的教學方法。因合作學習小組活動促使成員互動, 協調合作或交換知識,以達成共同目標,周立勳(1994)認為合作學 習也是一種可增進學生間的人際關係,提高學習效果的教學策略。 合作學習提供學生在異質小組中一起學習,互相幫助、提供資 料、分享發現成果,評論並修正彼此的觀點,Parker(1985)提出合 作學習是一種教室的學習環境。而且 Johnson 和 Johnson(1994)提 出合作學習提供一種成員互利的情境,團體中的個人知覺到必須與團 體中的其他成員一起達成目標時,個人的目標才得以達成。而支持合 作的目標結構較競爭個別化的目標結構有助於增進個體成就的表 現、積極的人際關係以及心理適應。而且在合作學習中,學習者也可 以獲得「從小組到個人」的學習遷移(group-to-individual transfer),這 在被動的或個別的學習中是不容易產生的(林佩璇、黃政傑著,1996; 黃建瑜,1999;Johnson & Johnson, 1994)。 合作學習可讓同組成員發生有效互動,彼此互助、提供學習資 訊,提高學習成效並培養成員相互支援合作,追求個人目標及團體目 標的學習方式,是一種你好、我好、大家都好的學習方式,李錫津 (1992)認為合作學習的重要歷程,旨在運用某種形式的小型學習團 體,實施有系統、有計畫的學習活動。于富雲(2001)認為合作學習 的運作方式主要是透過結構式的同儕互動與溝通的歷程,藉以提升同 儕的認知、情意及技能上的發展,引起學生的學習動機,滿足個人的 學習目標,兼顧心理與社會的需求與理想。 綜上所述,合作學習是一種有系統、有結構的教學方式,將學生 按異質性分組,在教師的教學活動中小組成員以互相鼓勵、協助的方 式共同學習,目的在提升學生個人的學習成效及達到教學目標。 二、合作學習的理論 每一種教學方法的發展都有其理論背景,合作學習也不例外。以 10.

(22) 下就「認知發展理論」 、 「社會互賴理論」 、 「動機理論」與「行為學習 理論」四方面來探討。 其中,認知發展理論與動機理論,則說明了合作學習為何會影響 學生的學習表現。社會互賴理論認為合作學習會促進學習的主要原 因,在於合作學習中小組成員基於共同的目標,在學習過程中相互依 賴,形成一個動力團體,以促進學習。至於行為學習理論則認為合作 學習時行為改變的因素有二,其一可應用 Skinner 的操作制約解釋, 會受外在獎勵結構增強的影響,其二則可由 Bandura 的社會學習理論 解釋,強調合作的學習情境確實能提供參與者彼此觀察學習的空間, 產生互相學習的效果。以下簡要說明上述幾種觀點: (一)認知發展理論(congnitive developmental theory) 認知發展的觀點以 Piaget 和 Vygotsky 的理論為基礎,對於「社 會與個體間的關係」 ,Vygotsky 與 Piaget 持不同見解。Vygotsky 認為 社會是個體心智發展的基礎,個體透過社會化的過程才得以發展; Piaget 則依據發生學(genetics)的觀點,主張個體是一切發展的起點, 隨著發展逐漸進行,才產生社會化的過程與現象。儘管在基礎主張上 意見分歧,但他們同時肯定個體與社會間的交互作用,特別是個體間 的合作關係,對兒童的認知發展有相當重要的影響。以下分別由 Piaget 和 Vygotsky 的理論來探討: (1)Piaget 的認知發展理論 Piaget 學派指出認知的發展是由於個體與環境互動的過程中,因 為「社會認知衝突」 (social cognitive conflict)而產生認知不平衡。在 解決認知衝突的過程中,論證會被提出和修正,經過一連串的同化和 調整,以達到認知平衡,激發個人認知發展(黃政傑、林佩璇,1996) 。 當兒童不同意他人的觀點,就同時遭遇社會與認知上的衝突,首先個 人必須能察覺出有不同於自己的觀點,其次必須開始檢視自己的想 11.

(23) 法,重新評估想法的有效性,進而學會為自己的想法辯護,若要他人 接受自己的想法,要先將自己的理念清楚的表達出來。因此,Piaget 認為兒童在同儕互動的過程中,社會與認知方面均有獲益:在社會性 的發展方面,改善了溝通技巧;在認知的發展方面,重新檢視了自己 看法的真實性。 (2)Vygotsky 的認知發展理論 Vygotsky 主張由教學者來引導學習者的學習活動,兩者共同承 擔解題歷程的運作,學習者先做,當學習者有所遲疑時,由教學者加 以指正與引導,最後教學者逐漸退出控制角色,轉而擔任傾聽者,這 種型態的教學歷程,稱為鷹架(scaffolding)理論。許多認知理論者皆 以為合作學習是「認知學徒制」(cognitive apprenticeship)的重要成 因(Vygotsky, 1978) 。在合作學習小組中,每個人可以看到不同認知 成熟的其他成員,並且相互支持與協助。在同儕互助中,不同觀點的 存在是激發反省思考、促成認知結構重組的重要因素。可見經人指 導、與人合作之間,最佳的狀態出現在團體的活動中,而非單獨的表 現。在認知歷程中想要產生更深度的理解及將學得的訊息深植於記憶 中,唯有依靠與他人的對話或互動才能達成。Vygotsky 所提出的「近 側發展區」(the zone of proximal development)是指真正的發展階層 與潛在的發展階層兩者之間的差距。真正的發展階層是決定在兒童的 獨立問題解決能力;潛在的發展階層是指兒童在大人的指導下,或在 與更有能力的同儕合作下,所能做出來的問題解決能力。教學的主要 特徵在創造近側發展區,刺激一系列的內在發展歷程。也就是說,學 習喚醒各種內在的發展過程,只有當兒童與他人互動以及與同儕的合 作之下,這些內在的發展過程才能夠運作,一但這些過程被內化以 後,就變成兒童獨立發展成就中的一部份。由此可知經由合作學習的 活動方式是足以增進近側發展區。又因為年齡相近的兒童其發展區的 12.

(24) 運作相似,因此合作團體的行為會比個別的表現好,不但有助於學習 成就上的進步,也可以增加兒童的群性(黃政傑、林佩璇,1996) 。 (二)社會互賴理論(social interdependence theory) 社會互賴理論(social interdependence theory)的觀點起源於 1900 年代,完形心理學派創始人 Koffka 指出:小組(groups)是動力的團 體,在每一個團體中,成員之問的互賴程度會有所差異。之後,二十 世紀初德國心理學家 Lewin 修正 Koffka 的觀點,以「場地論」(field theory)進一步加以說明,認為:1.小組的重要本質是成員間基於共 同的目標而形成相互依賴,這樣的依賴關係使小組成為一個動力的團 體,若小組中任何一個成員或次團體(subgroup)的狀態發生變化,都 將影響其他成員或次團體。2.相互依賴的形式有賴於團體目標的建 立,小組成員藉由內部的張力狀態,促動團體達成小組的共同目標。 當個別學習者的新認知是團體目標的一部分時,學習者經由參與團體 所被指派的任務中得以調整或融合其認知場地(coginitive field ),使 思想更純正成熟,故比個人學習有效(李咏吟,1994) 。 Deutsch延續Lewin的理論基礎上繼續研究,在1940年代晚期從目 標結構角度提出競爭與合作的理論進行探討。Deutsch (1949)提出合 作與競爭情境的理論,釐清競爭與合作兩種類型的相互依賴概念。他 認為不同的依賴決定了個體間不同的互動方式:正向的依賴(合作) 導致正面的互動;負向的依賴(競爭)導致負面的互動;無依賴(個 別努力)則沒有互動產生。於是確立了三種目標結構:1.合作學習: 個人努力的目標在於成就別人的目標;2.競爭學習:個人努力的目標 在於阻止別人的目標;3.個別學習:個人努力的目標對於別人的成就 毫無影響。所以合作學習的目標結構創造了一種情境,唯有整組成功 了,成員才能成就個人的目標。因此,為了達到個人的目標,成員必 須幫助其他成員達成目標。換言之,根據團體表現的團體獎勵,營造 13.

(25) 了一種人際的獎勵結構,使團體成員得以對同伴有關的作業努力付出 社會性增強(如讚賞、鼓勵) ,此種團體獎勵足以誘發學生在同伴之 間鼓勵目標導向行為。就獎勵結構而言,Slavin (1995)的認為合作學 習有兩個要素:1.個人的績效責任:小組的成績由個人的學習表現累 計而得,即每個人都要盡最大的努力,為小組爭取最好的成績。2.小 組獎勵:提供小組完成共同目標的誘因,這種公開的誘因是增進學習 表現的重要因素。再者,Deutsch也認為在合作團體中,成員們彼此 互相幫忙的過程具有相當的學習成效(Slavin, 1995)。研究發現合作 學習小組更能積極的合作、分工行動,注意同伴的表現、小組作品以 及討論品質均有不錯表現;而競爭小組的表現並未增加學習的投入和 興趣。Deutsch的學生P. Johnson繼續擴展Lewin的研究而形成「社會互 賴理論」 (social inter-dependence theory),主張積極的相互依賴產生助 長性互動(promotive interaction) ,進而產生互相幫助又有效的溝通、 建設性的處理衝突及信賴等行為,信賴則又增進更多的促進性互動。 消極互賴(競爭)產生對抗式互動,彼此不鼓勵成就上的努力且相互 阻礙。Johnson和Johnson ( 1994)經長期研究所獲得的證據指出:合 作是一種成員互利的情境,團體中的個人知覺到必須與團體中的其他 成員一起達成目標時,個人的目標才得以達成。而支持合作的目標結 構較競爭個別化的目標結構有助於增進個體成就的表現、積極的人際 關係以及心理適應。而且在合作學習中,學習者也可以獲得「從小組 到個人」的學習遷移(group-to-individual transfer),這在被動的或個別 的學習中是不容易產生的( Johnson & Johnson, 1994;黃政傑、林佩璇 著,1996;黃建瑜,1999;施頂清,2001)。 (三)動機理論(motivation theory) Gordon 曾就動機與學習結果之間的關係指出:動機影響學習結 果,其本身亦受學習結果影響(于富雲,2001) 。學習動機是個體內 14.

(26) 在與外在學習行為的主要動力,許多心理學家指出,動機一方面源於 個體對知識追求及認知環境的個人需要,一方面亦源自於被瞭解、被 認同、被同儕團體接受的需要(李咏吟,1994) 。在學習動機的提升 上,多數的研究顯示合作學習較傳統教學及競爭式學習顯著有效,過 去亦有許多學者相繼提出不同的動機理論與觀點,用於解釋動機影響 合作學習的潛在機制,將動機理論歸類區分為內容理論和過程理論兩 個範疇,其中內容理論探討激發、指導及維持人類行為的個人內在因 素;過程理論則是分析人類行為如何受激發、指導和維持的過程(張 德銳,1993) 。以下則僅針對與合作學習最相關的兩個動機理論:三 需求理論(three needs theory)以及內在動機理論(intrinsic motivation) 做簡述,以利了解合作學習提升學習成效之動機基礎。 (1)三需求理論(three needs theory) McClelland以人格特質、扮演角色以及所處環境作分析,探討不 同情境之下個體的需求,在其三需求理論(three needs theory)中指出, 人類在工作中有三項主要的需求或動機:成就需要(need for achievement) 、權力需要(need for power)和歸屬需要(need for affiliation),張德銳(1993)則對於這三種需求作出解釋: 「成就需要」 指個人對自己認為重要或有價值的工作,不但願意去作,而且力求完 美的一種內在趨力。 「權力需要」指個人希望對他人發揮影響力,把 事情做好的一種內在趨力。 「歸屬需要」則指個人盼望和他人維持親 密關係,獲取他人友誼的一種內在趨力。當學生處於合作學習的環境 下,提出彼此的觀點進行交流,並相互幫助提供資源,分享發現成果 時,這過程中不僅培養了學生與人合作、與人溝通的社會技能,而同 儕之問關係的增進與對所屬團體的認同感,更足以合乎前述的歸屬需 求;再者,合作學習巧妙的小組結構方式,強調積極的互賴(Positive interdependence)、個人績效責任(individual accountability),藉由小 15.

(27) 組成員問彼此目標、資源、獎賞等互賴共享,實質上促使同儕間的互 動。將個人的成就建立在團體成就之下的前提,更滿足了「成就」取 向者透過團體目標的達成滿足個人的需求,與高能力成員協助組內同 儕成長的「權力」需求,從而吸引與維持參與者的學習動機。在合作 學習團體中的成員,對於這三種取向的需求或有不同,但皆能在這種 學習情境中,有效地增進合作學習小組學員的成就與表現。林達森 (2001)也特別提出合作學習小組除必須要有明確的共同目標,認同 此一目標,並為了達成此一目標或獲得報償而努力。同時要能做好設 計及評量方式,使得小組的成功是決定於小組中所有成員的學習成 果;若小組的任務是要去學得某些東西而不只是完成單一工作時,可 增加高成就學生協助落後同儕的機會與動機,學生之問會有較多精緻 化的解釋行為出現,而此種解釋行為與學生的學習成就是呈現正相關 的關係。Deci等人(1991)更進一步提出:社會情境中若能提供人們 滿足這些心理需求的機會,將能有效地提升參與者的學習動機、成就 與個體發展。 (2)內在動機理論(intrinsic motivation theory) 內在動機理論乃相對於外在動機理論而來,其主張個體有發展本 身技巧和參與學習相關活動的傾向,不必依賴外在的增強,因為學習 本身就是一種與生俱來的增強,當個體學習的理由是因為他們想學 習,而不是必須學習時,其學習效果最佳,Kagan (1992)則認為個 體喜歡可運用新技巧的挑戰性作業,從創造、投入或處理中等難度的 刺激中獲得樂趣,而當個體在投入新奇、多樣態的活動時,則最能引 起動機。相對於合作學習而言,若能藉由新訊息的提供,與過程中同 儕問面對面的溝通(face-to-face interaction),針對學習材料中所有被 談及到的錯誤觀念或不佳認知策略進行理解討論,並同時幫助所有參 與者審視彼此知識體系的差異性。讓參與學生體會到其本身原有之知 16.

(28) 識體系是不一致的,則將可有效地誘發其好奇心。而對於此類情況而 言,合作學習的學習情境,經由學習材料在團體中消化過程,學生好 奇心的引發對學習的內在動機有直接增強的效用,更從而對合作學習 的成效有正面的影響。 (四)行為學習理論(behavial learning theory) 行為學習理論分兩個層次來解釋行為變化:第一層次運用操作制 約與行為塑造原理,可稱為增強學習,第二層次則兼採認知論的原 理,解釋個人經由對別人行為的模仿、認同而後內化,這一層次則可 稱為模仿學習(郭為藩,1984)。前者主要以Skinner論點為主,特別 重視個體行為的直接增強與客觀紀錄,強調增強物和酬賞對學習的影 響,張春興(1994)指出:行為主義者對學習歷程的解釋,認為個體 的學習行為是在外控的條件作用下學得的,假設行動的產生是隨著外 在酬賞的重複,個體在接受外在的增強作用之後,會逐漸學習許多本 領,並作出適當的反應,換句話說,個體自己行為的後果,將可決定 變更之後的行為,因努力而成功,將會更肯定此種因果關係,這種後 效強化(contingent reinforcement)的效應是個體能否學得特定行為的 關鍵。在合作學習方面,透過獎勵與處罰兼施,強調外在的控制,不 重視內在的動機,認為學習行動若受到增強便會反覆出現,提供合適 的刺激環境、回饋及酬賞是建立行為的重要因素。而後者則以學者 Bandura為社會學習理論的代表,在社會學習理論中,學習者在學習 情境中,經由觀察、模仿他人的行為表現而改變個體的行為(張春興, 1994) 。Bandura主張社會學習重點為觀察學習(observational learning) 的過程,所謂觀察學習即屬於一種延宕性模仿,指個體在社會情境中 觀察他人的行為作為學習的「楷模」 ,因此,他人便因而成為個體選 擇態度或行為的重要資訊來源依據。至於在觀察學習的示範效應 (modeling effect)中,影響楷模之示範效應的有利因素則可歸納為 17.

(29) 以下幾個:1.行為示範者比其他競爭者突出;2.行為示範者被觀察者 喜歡或尊敬;3.示範者被觀察者認為與觀察者相似;4.示範者的行為 被強化;5.示範者被觀察認為處在相似環境中(Bandura, 1986) 。若從 上述影響示範效應的因素反觀合作學習,首先,合作學習之中扮演同 儕指導者角色的高能力學生來自於小組之中,通常以課程中較能獲得 學生的注意力,因此,在楷模角色上應比一般教師突出,亦較一般教 師容易獲得學生的認同或喜歡。其次,同儕指導者與學生的角色相 符,在學習情境類似甚至相同情況下,學生應傾向認為自己與同儕指 導者較為相似。再者,就能在小組之中扮演同儕指導者的學生而言, 通常已對學習的材料有相當程度的熟悉,且大多為高學習成就者。最 後,在合作學習過程中,由於同儕指導者的表現與互助行為可由教師 方面獲得肯定。不但對指導其他小組成員起了正增強效果,就其他成 員而言,同儕指導者受到獎勵的情形應該更能強化其在合作小組中的 「楷模」地位(廖遠光,2007)。綜合以上的理論,我們發現合作學 習方法有其特殊性,最特別的就是強調同儕間的刺激與回饋,從同儕 中找到學習的對象與認同感,從小組團體活動中找到學習的興趣及信 心,經由彼此的觀察與模仿,產生互相學習的效果,更促進團隊合作 行為的產生,在這四種合作學習理論觀點之問存在著互補性,雖各有 側重,但不相互矛盾,可說是相輔相成。 三、合作學習的類型 根據文獻歸納常用的合作學習的策略包括共同學習法、學生小組 成就區分法、小組遊戲競賽法、拼圖法、小組協助教學法、團體探究、 複合教學法、合作結構法、合作統整閱讀寫作法及學術辯論法共有十 種(李雯婷,1998;楊宏珩、段曉林,1998;黃建瑜,1999;廖遠光, 2007) 。 (一)學生小組成就區分法(student teams achievement division,簡 18.

(30) 稱 STAD) STAD 是 Slavin 在 1978 年所發展出來的。將學生採異質性分組, 每組 4、5 位學生。教師先對全班進行單元授課、講解或討論,把單 元材料介紹給學生,然後由小組學習教材有關的工作單,熟練教材內 容,進而小組報告和師生討論階段,並實施小考,以學生進步分數轉 換成小組分數,此一設計使得每個學生都有機會對小組做出貢獻,最 後一個步驟是小組表揚,針對最高分的小組、進步最多的學生及表現 優異的學生予以獎勵。 (二)拼圖法(Jigsaw) 此法為 Aronson 和他的同事在 1978 年所發展的。採異質分組, 將相同的學習材料分給各小組,各學習小組的成員先分別至不同的專 家小組熟習部分教材(每個人都是部份專家)後,再回到原小組將其 熟知部分教給其他同學,強調分工合作與個人享有自己努力的成果。 (三)共同學習法(learning together,簡稱 L.T.) 共同學習法是 Johnson 和 Johnson 於 1987 年所發展出來的。由 4-5 位學生組成異質團體,共同研讀一份學習材料,合力接受一個測 驗,此測驗成績為全組成員的成績,強調共同研讀與分享團體努力的 成果。 Johnson 和 Johnson (1994)認為要有效的執行共同學習法,主要須 包括以下條件: (1)定教育目標(objectives):依學生的能力選擇合適的概念主題和 作業。 (2)學生放入合適的小組學習:依時問、學生的合作技巧、教材、 教室大小、班級人數來決定小組大小,異質分組為原則。一般而言以 2-6 人最恰當,最好不要超過六人,人數越少則成員參與機會越多。 (3)向學生解釋要完成任務的合作方法和學業任務:合作技能的教 19.

(31) 導或引介是必要的,可安排學生工作角色,以促進成員問的討論和相 互依賴。此外在進入小組活動前,應向學生簡介需要完成的學業任務。 (4)在學生小組活動時,教師要監督小組進展。 (5)必要時,教師要介入小組中以提供支援,如示範合作技能,提 示學習課業要領,但不直接告訴學生答案。 (6)評估學生的成就,表揚表現良好的小組,若全班皆達到標準, 則給全班鼓勵,但並不給予物質的獎勵。 (四)小組遊戲競賽法(teams games tournament,簡稱 TGT) 此法由 Slavin (1990)所發展,與學生小組成就區分法非常類似, 只是以學業競賽取代小考。在競賽前,將全班劃分為 5-6 個競賽桌, 把各小組能力相當的人安排在同一桌競賽,在競賽中,每桌得最高分 者可為小組爭取到相同的積點分數。由此可知,小組遊戲競賽法的小 組採異質分組,但學業競賽時採同質分組。 (五)小組協助教學法(team assisted instruction,簡稱 TAI) 小組協助教學法也叫做小組加速教學法(team accelerated instruction,簡稱 TAI),融合了個別化教學和小組學習,先進行異質 分組,然後根據安置測驗結果,指導學生學習適合自己程度的個別化 教學材料,依自身的層次和速率學習。小組表現係依每週小組學完單 元數量和單元的正確性來判斷。 (六)團體探究(group investigation,簡稱 GI) 將教學單元分為幾個主題,全班每一小組負責一項主題,小組準 備與研討所負責之主題,向全班其它小組報告,成績評定乃依小組報 告品質及其它相關的團體表現,強調小組內的分工合作與共同分享團 體努力的成果,是一種高結構的教學法,較關注學生之「內在的」學 習動機。 (七)複合教學法(complex instruction,簡稱 CI) 20.

(32) 複合教學法是由美國史坦福大學教授 Cohen 和發展心理學者 DeAila 發展出來的,複合教學法強調探究和調查,是屬於發現導向的 計畫,適用於科學、數學、社會等學科,近年來特別應用於雙語 (bilingual)教室,特別是對非以官方語言為母語的少數民族而言, 透過生字卡的設計,更能增進其語言能力,提昇其學習成效(簡妙娟, 2000) 。此教學法強調建立成員問彼此尊重,認為每一位學生都有其 優點,且足以促成團體的成功(Slavin, 1995) 。教學設計特別注重多 樣的角色扮演和技巧訓練,在每一大單元開始準備上課所需之資料: 包括生字表、指示表、訊息表、工作表等和教材有關之教具。在學習 中心活動開始前各小組先作角色分派,明定個人之角色任務,課程進 入另一大單元時則更換角色,使學生在不同角色任務中學習團體互 動;並視學習單元之性質,設計小組共同研究活動較多之教學,讓小 組發揮其合作功能自行學習,此外,實施複合教學法時,教師在學習 中心活動扮演促進者的角色,為學生多樣能力學習的經常提醒者,著 重學生較高層次的思考能力,並為程度較低的兒童訂定應學習的能力 指標,觀察學生角色扮演、規範和合作的行為。在總結歸納時,教師 適時的統整觀念、解答疑問,以使學生正確學習,為此模式之優點。 (八)合作結構法(cooperative learning structures,簡稱 CLS) Kagan 所設計的合作結構法教學模式,在進行學習前,教師要訓 練學生人際溝通的技巧,以便進行討論;學習後的評分要包含學生個 人的努力、對小組的貢獻、書面報告、口頭報告,亦可加入學生的自 評、互評。教師必須依教學目標的不同來組合不同的教學結構,自由 的運用,如協同合作卡(color-coded cards) 、配對檢查(pairs check)、 三個臭皮匠(numbered heads together)、三步驟訪談(three-step interview)、配對觀念分享(think-pair-share)、網狀字彙小組(team word- webbing)等各種方法來建立溝通技巧、訓練領導能力或是發展 21.

(33) 基礎概念、加強計算能力(石兆蓮,2002)。在合作結構法中,每一 小組為一相互依賴的學習團體,每一成員必須在小組選定的研究主題 中,分擔其中部分小主題,作為自己的工作任務,以達成小組學習的 目標。其與拼圖法之不同在於無專家小組,成員均在自己原屬之小組 互動。 (九)合作統整閱讀寫作法(cooperative integrated reading and composition,簡稱 CIRC) 合作統整閱讀寫作法由 Stevens 等學者,融合有效的認知策略與 合作學習方法,針對國小語文課程的讀、寫、說三種課程發展三個主 要活動:基礎教材相關活動(basal-related activites)、閱讀理解的直接 教學(direct instruction in reading comprehension)及語文寫作統整 (integrated language arts and writing)等。合作統整閱讀寫作法主要 適用於國小高年級學生,注重個人績效和團隊目標。教師準備基本教 材,將學生分成二至三個閱讀組。每組各有一高分組、低分組學生, 採異質性學習,小組人數約 4-6 人,學生組成閱讀小組(reading group),依循教師的解說、小組演練。讀本以適合學生能力的故事為 教材。老師介紹故事內容引導學生練習,指導學生閱讀理解策略,例 如:歸納內容做摘要、推論、瞭解因果關係等閱讀理解技巧。而語文 寫作的統整則包括:強調寫作能力,以小組合作方式,共同完成寫作 計畫及分配工作,各自完成負責的工作草稿,經由小組討論、修正後 在加以統整。 (十)學術辯論法(academic controversy,簡稱 AC) 學術辯論法是由 Johnson 和 Johnson 依據辯論理論發展而來,辯 論理論的觀點是指合作學習過程中,學生的互動產生對立或不確定性 的概念衝突,引起個人資訊搜尋和概念思維的重建,導致更精緻及更 有思維的結論,其主要步驟為認知的重新組合;當小組成員間有反對 22.

(34) 意見時,提出自己的意見,試著舉出反駁的例證,同時以正反兩面的 意見來探討學習的主題,綜合雙方皆能接受的意見(Johnson & Johnson, 1999) 。學術辯論法的流程為:1.小組學生進行資訊蒐集並決 定支持的論點;2.提出對該點的分析、批判、評價及證據;3.同組學 生合作進行資訊的演繹與歸納;4.接納或反駁其他組別的論點;5.對 於事實進行綜合、統整;6.對於所見觀點提出摘要並進行連結以獲致 所有學生都可以接受的結論,主要應用在心智發展較為成熟並具備高 層次歸納推理思考能力的學科和學生身上(如:高等教育學生)。而 根據 Johnson,Johnson 和 Qin (1995)的說法,亦指出互助行為、思 考辯論、認知與後設認知等心理狀態彼此之間具有非常緊密的連結, 合作學習提供認知和後設認知表現的背景,為了提供有力的論點證 據,需要進行批判性的思考,為了解決意見的衝突則需要進行資訊的 組織與吸收,在合作學習團體中,學術辯論透過學生的互相接觸因而 激盪出更多火花! 四、合作學習的相關研究 自 1970 年代以來合作學習法的議題一直備受矚目,從大量的實 證研究可以發現合作學習法被廣泛的運用在不同年齡、對象及學科教 學上,在遠距教學及回歸主流的特殊教育方面,均有相當的成效,舉 凡學生的學習成就、學習動機、學習態度都有一定的效果,甚至在班 級氣氛、人際關係、種族關係、社會技能、學生自信、控制信念等方 面均有助益(張佩玉,2004) 。此部分就合作學習的相關研究依學習 成就、學習態度、班級氣氛、學習動機等方面的成效作一扼要陳述。 (一)學習成就方面 林世華、黃寶園(2002)研究提到多數的研究結果顯示採用合作 學習法對學習成就具正面影響。蔡慧君(2004)採「後設分析法」 (meta-analysis)探討合作學習法對學生學習成效之影響,研究結果 23.

(35) 也認為合作學習對學生整體學習成效有正面提升效果。 Johnson 和 Johnson(1988)歸納合作學習可增進學業成就原因主 要為:1.討論的過程提供高層次的認知策略;2.合作參與免不了爭議、 意見、觀點、結論與理論衝突的解決,這些處理技能,增強了學習動 機、並促進教材的記憶及更深層的了解;3.討論增加口語練習的機會 以描述新的資料、統整個人的認知,這過程由資料儲存的短期記憶轉 為長期記憶,有助於學習成果的表現;4.同儕提供糾正、支持、鼓勵 及回饋;5.異質性的小組,豐富了自己的學習經驗,能以更多元的觀 點來檢視問題;6.在合作過程中,增強自己的動機,也鼓勵別人的學 習。 (二)學習態度方面 Farivar(1985)對學生學習態度的調查發現,大部分使用合作學 習法的班級對於合作學習的方式都優於傳統式學習的班級。接受傳統 式學習的班級,中下程度的學生偏好個別式和合作式教學,而高程度 學生則較不喜歡合作式的教學;低程度學生較不喜歡競爭式學習,喜 歡競爭式學習的中程度學生人數有些微增加的現象,高程度的學生比 較喜歡競爭式的學習。但在合作式學習的班級中則較無存在三種學業 成就程度學生喜好的差異現象(張秀梅,2003;柯建樺,2004;鄧國 基,2004)。 (三)班級氣氛方面 Slavin(1990)整理過去相關的 20 篇研究發現,其中有 15 篇報 告,學生在使用過合作學習後,更喜歡自己的班級。因為在合作學習 的互動過程中,產生了較多正向的感受,這些「擁有」與「隸屬」的, 使得「欣賞別人」和「接納自己」成為理所當然的事(林宜玟,2005; 蔡慧君,2004) 。 (四)學習動機方面 24.

(36) Slavin(1995)提出多數的國外研究結果皆支持:合作學習可以 增進學生的學習動機。綜合 Johnson 和 Johnson、Webb 和 Slavin 等多 位學者的研究提出合作學習在動機上的幫助有:1.合作學習提高學生 的自尊心,有助於鼓勵學生加入學習過程:2.合作學習降低學生的焦 慮,如課堂出錯或考試焦慮等;3.合作學習發展正向的學生與老師關 係;4.合作學習建立學習者感覺受到尊重且和其他人互動的學習氣 氛;5.合作學習發展各種程度學生的社會互動技能;6.合作學習對於 女學生領導能力的提升很有效且男同學往往在最後時刻會尋求女同 學的幫助;7.合作學習促進高階思考技能;8.合作學習促進高水準的 工作表現(尤雅惠,2005;黃政傑、林佩璇,1996) 。. 25.

(37) 第二節 概念生態 本節就「概念生態的起源及內容」及「概念生態相關研究」說明 如下。 一、概念生態的起源及內容 概念改變模式(Conceptual Change Model,CCM)最早是由Posner, Strike和Hewson 於1978-1979 年在Cornell大學發展,由Hewson推 廣,他們基於Kuhn所提出「科學革命的結構」與Lakatos知識論的哲 學觀發展出概念改變模式(Duschl & Gitomer, 1991)。他們將科學知 識發展過程中,知識典範轉移(paradigm shift)的過程比擬為學生學 習的過程,認為科學知識的革命過程中,新的模式出現取代舊有模式 的過程,就如同學童在進行科學概念的學習是放棄一個舊有概念轉移 至接受另一個概念的過程,而這個過程就叫做「概念改變」。 後來,Posner 等人(1982)提出概念改變模式的理論後,再針 對學生概念改變的學習提出了影響概念改變的兩要素:概念狀態 (status of concepts)和提供概念改變環境—概念生態(conceptual ecology)。以下更進一步來看Posner等人所提出的概念狀態和概念生 態。 (一)概念狀態(status of concepts) 無論是領域專業的科學概念或是學生日常生活的概念,每一個概 念都具有高低層級不同的概念狀態(status),擁有較高層級的概念 狀態的概念比較容易被學習者接受,並且用來解釋日常生活之中的各 種現象,通常較低狀態的概念比較容易被遺棄或遺忘,這樣的一個觀 念就如同科學理論中模式的轉移,其實也就是所謂的概念改變。但 是,這樣的概念改變要發生,則必須要滿足「概念改變的條件 (conditions of conceptual change)」,促使其概念狀態(status)發. 26.

(38) 生改變,完成概念改變的過程。影響這些概念狀態的因素,就是概念 改變的四個條件:不滿足(dissatisfication)、可理解的(intelligible)、 合理的(plausible)、豐富的(fruitful)。 (1)不滿足(dissatisfication):學習者對於所接受到的知識或 概念產生不滿足或不滿意,或許是這些概念無法幫助學習者解釋或解 決遇到的問題和衝突,所以當學習者現有的知識完全無法使用時,調 適(Accomodation)的過程即會發生。 (2)可理解的(intelligible):若一個概念讓學習者覺得不合理 又難以理解,將很難被學習者所接受。科學概念常常都是不直觀 (counter-intuition)或難以理解(incomprehensive)(Strike & Posner, 1985)。所以概念改變的第二個條件就是學習者能夠理解新的概念。 (3)合理的(plausible):新的概念必須是合理的,而且可以幫 助學習者解決所遭遇到的問題。 (4)豐富的(fruitful):新的觀念不僅要能夠幫助學習者解決 所遇到的問題,而且要讓學習者廣泛的運用到其他相關的狀況中。 Strike和Posner(1982)認為當一個新概念要被學習者接受,一定 要被學習者認同,要獲得這樣的認同,必須是新概念不能缺少原有舊 概念的優點,而且還須具備可以解決現有的難題以及廣泛的運用到其 他狀況中。 當學習者對舊有概念產生不滿足的情形,且新概念符合上述三個 條件的「程度」就是個體的概念「狀態(status)」。如果一個概念 能符合更多的條件,其狀態則位於較高層級。沒有狀態伴隨改變,概 念改變不可能發生,學習新概念代表此概念的狀態提升(例如:學習 者理解、合理,並認為這個新概念是有用的)。當學習者感覺一個新 概念與現有概念衝突或對新概念不滿意時,代表舊有概念具有較高層. 27.

(39) 級狀態,則學習者將無法接受新概念,直到現有概念的狀態下降。若 有人適時的提出讓學習者理解的新概念,而且能夠合理的解釋所遭遇 的問題,此時新概念就具有較高層級狀態,而且能夠廣泛的運用到其 他狀況,學習者就會發生調適的過程,拋棄舊有的概念,接受新的概 念,進而促使概念重新在認知結構中組合進行概念改變。 (二)概念生態(conceptual ecology) Posner 等人在提出概念狀態的同時也提到了「概念生態」這個 觀念,這個名詞最早出現在Toulmin(1972)所提出心智環境 (intellectual environment),Toulmin認為知識的發展是個人與環境 之間不斷的交互作用所形成的,他將這樣的一個交互作用的環境比擬 為一個「知識生態」。Toulmin認為知識的系統或是概念架構,就像 生物適應某些特定環境一樣,會適用於某些特定的環境。Posner等人 根據這樣的理論,提出概念生態是指學習者所擁有的概念所形成的一 個環境,這個概念生態會影響概念改變的條件,也會使學習者決定是 否接受新的概念,進而決定願不願意改變原有的舊概念。概念生態的 組成元素包含:異例(anomalies)、類比和隱喻(analogues and metaphors)、知識論的認同(epistemological commitments)、形 上學的信念與概念(metaphysical beliefs and concepts)、其他知識 (other knowledge)等等。 (1)異例(anomalies):既有的理論無法解釋的狀況或事件、 違背常理的事情,當此種情形出現,常會讓學習者感到矛盾而產生選 擇新概念的動機。 (2)類比和隱喻(analogues and metaphors):運用類比與隱喻, 可使學習者面對陌生的知識時,使學習者的新概念因此更為擴增或易 懂。. 28.

(40) (3)知識論的認同(epistemological commitments):學習者對 所學的知識的認同,可分為兩部分:一部分是對領域知識的共識,也 就是對領域特定的知識學科內,可以成功的運用在此領域的一些特定 解釋。另一部分是對知識特徵的一般看法,例如高貴、經濟、小氣、 中性等等。 (4)形上學的信念與概念(metaphysical beliefs and concepts): 第一是形上學的信念在科學中是很重要的,也會影響一個人知識論上 接受某一理論解釋與否。第二是形上學的概念,某些特別的學科常常 會有形上學的部分,例如絕對空間與時間,這也會影響學習者對知識 的接受程度。 (5)其他知識(other knowledge):其他領域的知識與互相競 爭的知識,這是學習者選擇新概念的條件之一,有互相競爭的知識才 能提供學習者選擇。 這是最早提出關於概念生態的觀念,Posner認為概念生態中,有 兩個是造成概念改變的基礎,其一是異例:因為異例提供了概念衝突 的機會,使學習者整個概念生態發生了重新調適的契機。第二是對知 識的基本假設:知識論的認同、形上學的信念與概念都是評估新概念 的基礎,所以學習者的概念改變與個人的判斷概念標準是否改變有相 當的關係,而這就是造成學習者會在學習時發生各種困難的主要原 因。 根據過去的認知心理學與科學教育研究者對學生學習歷程的研 究,學者們提出要從更廣的面向來看認知歷程中概念生態的動態環 境,他們認為除了過去所提到的概念生態之外,在看學生的概念發展 時,應該開始從多元的面向來分析概念生態,從更廣的角度來考慮概 念生態的結構與組成元素。因此綜合關於認知心理學與科學教育學者. 29.

(41) 的研究,將教學的歷程中的概念生態分為兩種,一種為學生內在的概 念環境所形成的內在概念生態(Inner oonceptual ecology),這個概念 生態影響著學生訊息處理過程中認知發展的歷程。另一種是教師在教 學時所經營的教學概念生態(Teaching conceptual ecology),這是教師 為了將科學概念教給學生時所呈現出的概念生態,這個由教師所經營 的概念生態在課堂中提供給學生一個概念改變的環境,進一步影響著 學生的概念發展。以下分兩個部份分別介紹這兩個概念生態的組成。 (Demastes et al., 1995) 。 1.內在概念生態的組成 學生的內在概念生態是由學生自我的概念所架構而成,這樣的概 念生態存在於學生的認知架構中,經由學生與外界訊息接觸的生活經 驗形成,在概念的發展過程中不同的科學概念會逐漸擁有不同的概念 生態組成,它會在學生的認知歷程中影響者學生的訊息處理,並幫助 學生解釋接觸到的現象與建構意義,並進一步影響學生概念的發展, 內在概念生態分為三個部份來探討: A.認知部份(cognitive part):屬於學生認知結構本身的部份。依其 特性可以分為五種不同的方面: (1)語意(semantic)知識:學生從過去的經驗中會建立一些對生 活經驗或是科學知識的語意敘述,並使用這樣的語意知識來陳述與記 憶知識。 (2)經驗(experiential)知識:也就是事件(Episodic)知識這個 部份的知識意識是由學習者過去的日常生活經驗所建構的,往往包合 了較多的內容,例如:時間、地點、人物等等。這些經驗知識,都深 深的影響著學習者學習新的概念。 (3)異例(anomalies):即是學生的概念中與其他知識相衝突的. 30.

(42) 部份,這個部份的存在對學生概念的發展有很重要的影響 ( Posner, Strike, Hewson & Gertzog, 1982) 。 (4)類比和隱喻(analogies and metaphors):類比是學生學習的 過程中,用來理解概念的方式。好的往往可以幫助學生,在接觸一個 新的概念時,更容易建構出新的知識架構(Vosniadou & Brewer, 1987) 。 (5)圖像(images):個體的知識表徵也會以圖形的方式來表現, 這樣的表徵方式會影響個人在理解時的直覺(Strike & Posner, 1985) 。 B.哲學部份(philosophical part):哲學部份在學生概念的發展上有相 當深的影響,不過也具有一些學科的特殊性,例如生物學中的演化論 或是物理學,哲學的部份對學生的概念發展就有較明顯的影響。 (1)學生的知識論的認同(epistemological commitments):學習 者對所學的知識的認同,這包含了對所學知識的理解、應用的程度, 還有對知識特質的看法(Posner et al.,,1982 ; Strike & Posner, 1992)。 個體對所學的新概念的認同,會影響到個體是否願意接受這個概念, 因此這一點也是概念生態中的重要的一環,因為學生可能會聽懂某些 科學知識,卻不會產生認同,以致於不願意去接受與使用,這也會影 響學生概念的學習。 (2)學生形上學的信念與概念(metaphisical beliefs and concepts): 學習者形上學的信念或是概念常常影響學生相信和接受一些未曾看 到過的事物,這些都會影響學生的科學學習。 C.情意部份(affective part):強調概念生態應加入情緒、情意方面 的元素來看學生概念的學習,因此將情意的因素也放入概念生態中。 這部分包含學生的感受、情緒、興趣等等。(Hewson, 1988; Hewson & Thorley, 1989). 31.

(43) 這三個部份所組成的「概念生態」 ,視為影響學習者概念發展的 內在概念生態,這個概念生態在學習者學習的時候,提供心智活動的 一個互動環境。 2. 教學概念生態的組成 在教學的過程中根據該科學概念各個面向的資料,以各種不同的 形態呈現給學生,因此可以將這些不同形態的概念呈現方式視為教師 在教學中所經營出的一個教學概念生態,透過這個概念生態提供給學 生一個適當的概念改變的環境,幫助學生在科學概念的學習過程能夠 順利的達成概念的發展。在此教學概念生態的組成分為三個部份來探 討: A.認知部份:這個部份主要是科學概念教學本身認知結構的部份,教 師可以以三個方面在教學中呈現出來: (1)類比、隱喻和圖形(Analogies , metaphors and Images ):可能 會使用想像的結構、類比、隱喻這些方式或是使用圖形,幫助學生能 夠更容易理解新的概念。 (2)先備知識、另有概念和異例(Prior knowledge, alternative conceptions and anomalies):由於學生的學習常受到自己的先備知識 影響,以致於學習時遇到許多的困難,因此教師在教學時,可以根據 學生的先備知識、另有概念,提出異例幫助學生在學習時,將新概念 與過去的經驗連結或是修正。 (3)科學邏輯陳述(Scientific logical statements):教師在教授新 概念時,會以將科學概念直接陳述出來,或是以邏輯的方式向學生解 釋。 B.哲學部份(Phisolophical part ):知識論的認同傾向、哲學上的信念 (Epistemological commitments, Metaphysical beliefs):許多的科學知. 32.

(44) 識常會牽涉一些哲學基礎的考量,因此教師在教學時,若能適時的提 供給學生關於哲學上信念與知識論的上認同的相關資訊,可以幫助學 生判斷與認同所學的科學概念。 C.情意的部份(Affective part):主要是指關於科學概念的一些知識, 可以幫助學生在情意部份的學習,諸如對科學家的了解、對社會與環 境生態的關心或是對科學的態度都是屬於這個部份。這個部份分為兩 類: (1)科學的歷史背景(Historical background of science ):將科學 史運用在教學上,教師提出關於某科學知識的一些歷史故事,來幫助 科學概念的教學,例如經由達爾文乘坐小獵犬號的歷史故事,介紹演 化論的由來。 (2)社會與應用和範例(STS approach、life experiences、 exemplars):將所學的知識應用到一些社會的議題上,使學生了解到 科學與社會之間的關連,並增加科學學習的興趣。 這個教師所經營的教學概念生態與學生本身的概念生態一樣,會 因為科學概念本身有領域的特殊性,而使得組成概念生態的三個部份 有比例上的多寡,例如在生物概念的演化論部份,在哲學部份的表現 就較為突出(Demastes et al., 1995) 。因此在教師教學時,教師可能在 教學中提供各種面向的教學概念生態元素給學生,但是也可能因為教 師個人的喜好或是科學概念本身的領域特殊性,而導致教師提供給學 生的是某些部份的概念生態元素。. 33.

(45) 二、概念生態相關研究 實際上,概念改變理論的推展,不如預期中順利,首先發現到同 一科學概念,對某些學習者學習狀況非常良好,但對另一些學習者而 言卻相當困難。其次是科學課程中各種正確的科學知識,並非都能讓 學習者廣泛的使用到生活經驗中,甚至有些科學知識比學習者既有的 概念艱澀難懂或是不合理,就概念改變理論的角度來說,這些科學概 念雖然正確,但不符概念改變理論的四個條件,所以導致學習者在學 習新的科學概念時,難以發生概念改變。因而學習者仍執著於原有的 舊有概念,將新的科學概念置之不理(Wandersee, Mintzes and Novak, 1994) 。這使得科學教育研究者再一次深入思考,影響學習者學習正 確的科學概念時,促進概念改變歷程發生的真實原因為何。許多學者 開始重視Posner等人(1982)所提出的概念生態,並探討概念生態在 學習者概念改變過程中的重要性。 Hewson(1988)認為真正影響學習者學習一個新概念的要件, 不是單純的考慮是否達成了概念改變的四個條件,而是深深影響著這 些條件產生的「概念生態」,因此Hewson和Thorley(1989)認為在 概念改變的過程中,「概念生態」在影響概念改變模式的條件上,扮 演一個相當重要的角色。真正的概念改變不應只是這個概念與另一個 概念是否適用的替換過程,而是一個包含了「概念生態」在內的動態 發展過程。Posner(1992)也對「概念生態」提出了更進一步的看法, 他認為在概念改變的過程中,只考慮概念改變條件的思考方式過於簡 化了概念發展的複雜性,且忽略了「概念生態」存在的重要性,因此 他做了修正強調「概念生態」在概念改變中的重要性,也認為「概念 生態」需要有更周密的考量。他提出了幾個重點:第一是交互作用 (interaction)的觀念,認為學習者的既存概念或是迷思概念不只是 概念生態作用的對象,它們本身就是概念生態的一部份,並且與「概 34.

(46) 念生態」中其他的元素相互影響著。第二是強調概念生態應加入更多 的元素,像是情緒、情意方面,並強調概念改變應該具有發展性,並 且概念生態中各項元素會交互作用成為一個動態歷程。 概念生態對於學習者如何理解新概念,具有相當大的重要性。在 Hulland和Munby(1994)的研究中發現,雖然學習者的概念生態有許 多的差異存在,但是概念生態中的既存概念或基模都與新的訊息有相 當的關連。Jones等人(2000)認為學生的概念生態是同時具有獨特 性與相似性,而且相當的複雜,學生會依不同的刺激與需要,從概念 生態中提取出不同的概念群落來呈現與連結知識。因此概念生態的存 在可以說對學生的學習有很重要的影響,因此也建議在課程的發展 上,除了把注意力放在一些特定的概念上,更要考慮到概念生態的影 響。Demastes等人(1995)則以「生物演化」為主題,對四個高中生 物課的學生做了一項研究,其目的是在描述學生在特定領域中,概念 生態的結構與元素,並解釋這樣的一個概念生態如何影響著概念改變 的過程,認為概念生態是動態的,且其中的元素會因個體的不同,而 有不同的活動與結構。根據所作的研究,他也再次強調Strike等人在 1992年所提出的交互作用的觀點,他們強調概念生態在概念改變過程 中的重要地位以及概念生態元素的複雜與互動的關係。 由此可知,概念改變的觀念已經開始改變,從先前所提出的由學 習者的先前知識與信念等等因素所形成的一個靜態、單向的概念生 態,漸漸的走向認為概念生態是內在與外在不斷互動與持續發展的動 態觀點,也就是說概念生態是會持續發展、擴展與更新的動態歷程(吳 復中,1990)。. 35.

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參考文獻