科學語言遊戲對概念改變之研究：以溶解為例

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國立臺中教育大學科學應用與推廣學系

科學教育碩士學位暑期在職進修專班碩士論文

指導教授：許良榮博士

科學語言遊戲對概念改變之研究：以溶解為例

研究生：廖哲政

中華民國九十八年九月

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科學語言遊戲對概念改變之研究—以溶解為例

摘要

本研究目的在探討「科學語言遊戲」教學策略對國二學生溶解迷思概念改變的成效。以溶解為主題，發展「打包(packing)」、「拆解(unpacking)」和「命名(naming)」三種科學語言遊戲教學策略。秉持行動研究精神，採單組準實驗研究，針對彰化縣兩所國中各一個班級共 68 位學生，先後施行教學、前後測、延宕測驗與晤談，並以成對樣本 t 考驗來檢視學習成效。研究結果發現：（1）國中生在教學前對物質是否可溶、溶解過程與現象均存有迷思概念，其中「以物理性質(密度或輕重)判斷可否互溶」的迷思概念答對率最低、其次為「無法同時應用巨觀、微觀來理解溶解」的迷思概念。（2）學生在兩次教學的前測、後測皆達顯著差異（p＜.01），顯示「科學語言遊戲」教學策略具有值得肯定的成效。（3）第一次教學的後測、延宕之間達顯著差異（p＜.01），經修改學習活動單後，第二次教學後測、延宕之間則未達顯著差異，顯示概念保留情況獲得改善。最後對以上的研究結果，提出相關的研究建議。關鍵詞：溶解、科學語言遊戲、迷思概念、概念改變

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Research of "Science Language Games" on The Conceptual

Change—An Example on Dissolving

Abstract

The purpose of this study was to explore the effects of the application of "science language games" to the dissolving of misconceptions of eighth graders of junior high school. Using "dissolving” as the theme for the activity, we developed strategies for the application of three science language games — including packing, unpacking, and naming -- into the instruction on dissolving. For our research we adopted a quasi-experimental method. Sixty-eight students in two eighth grader classes volunteered to act as research subjects. We used an experimental design consisting of a one-group pretest-posttest design and retention test. We designed our study based on of previous studies about the dissolving of misconceptions. Paired-samples t-tests were adopted to examine the difference of the students’ pre-test, post-test and retention test achievements.

The results of our research showed the following conclusions: (1) Generally students had misconceptions about which materials could dissolve, and about the process of dissolving. The rate of correct answers as to “according physical property (density or weight) to judge the dissolving” was lowest. The second lowest rate of correct answers given was pertaining to the misconception that “Can’nt apply both macro and micro conceptions to understanding of dissolving”. (2)There were significant differences between pre-test and post-test results, showing that science language games have positive effectiveness. (3)There were significant differences between the post-test and retention results during the first session of teaching, but not a significant difference between the second session of teaching after the activity of teaching correct materials, showing that conceptual retention was improved. Finally, according to the results of this study we propose several suggestions for teaching and further research.

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中文摘要 ··· Ⅱ 英文摘要 ··· Ⅲ 目次 ··· Ⅳ 表次 ··· Ⅵ 圖次 ··· Ⅷ 第一章緒論 ··· 1 第一節研究背景與動機 ··· 1 第二節研究目的與待答問題 ··· 3 第三節名詞解釋 ··· 4 第四節研究範圍與限制 ··· 5 第二章文獻探討 ··· 6 第一節語言與概念學習 ··· 6 第二節科學語言與科學學習··· 16 第三節溶解迷思概念之相關探討 ··· 22 第三章研究方法··· 29 第一節研究方法與研究設計 ··· 29 第二節研究對象 ··· 35 第三節研究工具 ··· 36 第四節研究流程 ··· 39 第五節資料蒐集與分析 ··· 42 第四章結果與討論··· 43 第一節第一次教學之前測結果分析 ··· 43 第二節第一次教學後之後測、延宕測驗分析··· 49 第三節第二次教學之前測結果分析··· 55

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第四節第二次教學後之後測、延宕測驗分析··· 62 第五章結論與建議··· 72 第一節結論 ··· 72 第二節建議··· 74 參考文獻 ··· 77 一、中文部分 ··· 77 二、西文部分 ··· 80 附錄 ··· 85 附錄一溶解教學教案 ··· 85 附錄二溶解概念評量試題 ···103 附錄三活動學習單 ···107

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表次

表 2-3-1 國內外迷思概念的特性相關研究 ··· 23 表 2-3-2 國內外溶解迷思概念相關研究 ··· 27 表 3-1-1 與教案相對應的教學目標、迷思概念類型、教材和溶解概念評量試題 ··· 32 表 3-1-2 語言遊戲（打包、拆解和命名）說明表 ··· 33 表 3-3-1 溶解迷思概念類型與相對應試題··· 37 表 3-3-2 各題前後測選答一致百分比與列聯係數分析··· 39 表 4-1-1 第一次教學前測、後測與延宕測驗描述性統計··· 43 表 4-1-2 第一次教學前測、後測與延宕測驗答對題數成對樣本 t 考驗··· 44 表 4-1-3「第一類型迷思概念」之前測答對率分析（第一次教學）··· 45 表 4-1-4「第二類型迷思概念」之前測答對率分析（第一次教學）··· 46 表 4-1-5「第三類型迷思概念」之前測答對率分析（第一次教學）··· 47 表 4-1-6「第四類型迷思概念」之前測答對率分析（第一次教學）··· 48 表 4-2-1「第一類型迷思概念」之前測、後測和延宕測答對率分析比較（第一次教學）··· 50 表 4-2-2「第二類型迷思概念」之前測、後測和延宕測答對率分析比較（第一次教學）··· 51 表 4-2-3「第三類型迷思概念」之前測、後測和延宕測答對率分析比較（第一次教學）··· 52 表 4-2-4「第四類型迷思概念」之前測、後測和延宕測答對率分析比較（第一次教學）··· 53 表 4-2-5 第一次教學後修改一覽表··· 55 表 4-3-1 第二次教學前測、後測與延宕測驗描述性統計··· 56 表 4-3-2 第二次教學前測、後測與延宕測驗答對題數成對樣本 t 考驗·· 56

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表 4-3-3「第一類型迷思概念」之前測答對率分析（第二次教學）··· 57 表 4-3-4「第二類型迷思概念」之前測答對率分析（第二次教學）··· 58 表 4-3-5「第三類型迷思概念」之前測答對率分析（第二次教學）··· 59 表 4-3-6「第四類型迷思概念」之前測答對率分析（第二次教學）··· 60 表 4-4-1「第一類型迷思概念」之前測、後測和延宕測答對率分析比較（第二次教學）··· 62 表 4-4-2「第二類型迷思概念」之前測、後測和延宕測答對率分析比較（第二次教學）··· 64 表 4-4-3「第三類型迷思概念」之前測、後測和延宕測答對率分析比較（第二次教學）··· 65 表 4-4-4「第四類型迷思概念」之前測、後測和延宕測答對率分析比較（第二次教學）··· 68 表 4-4-5 前測、後測與延宕答對率（第二次教學）··· 69 表 4-4-7 兩次教學後學生迷思概念答對率百分比··· 70 表 5-1-1 前測平均答對率分析··· 73 表 5-1-2 後測－前測平均答對題數（答對率）分析··· 73 表 5-1-3 延宕-後測平均答對率··· 74

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圖次

圖 2-2-1「聲音」文本示意圖 ··· 18 圖 2-2-2「聲音」文本中的技術性建構 ··· 19 圖 2-2-3 語法隱喻類型 ··· 19 圖 3-1-1 研究設計圖··· 30 圖 3-4-1 研究流程圖··· 41

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第一章緒論

ᄬ֏͛фߏޥ҂۞͹ࢋ̍׍Ăߏ͕ី߿જ۞ಫ̬Ą! ...Wzhputlz! 莊子天道篇：「世之所貴道者，書也。書不過語，語有貴也。語之所貴者，意也，意有所隨。意之所隨者，不可以言傳也，而世因貴言傳書。」正說明了語言表達的難處。而教室是一個充滿語言和文字的環境，任何學科的教學活動，不管是單向的傳遞訊息，或是雙向、多向的溝通，都必須透過語言、文字來進行。就參與溝通的雙方而言，困難之處在於是否能表達想法、進而理解彼此的想法（李暉，2000）。本研究擬以溶解為主題設計三個科學語言遊戲，以此加深學生對文本語意的理解，探討語言遊戲教學對溶解概念改變之成效如何。本章將就研究背景與動機、研究目的與待答問題、名詞解釋、研究範圍與限制分四節討論說明。

第一節研究背景與動機

「溶解」是九年一貫課程綱要－自然與生活科技學習領域教材內容，也是我們日常生活中常見的現象，過去有許多文獻研究有關學生對溶解所存有的迷思概念。例如：許良榮（2002）研究結果發現，學生在溶解性質普遍存有：「汽油不溶於水，是因為汽油密度比水小」、「汽油與水可以互溶的，因為二者都是液體」、「不同液體之間能否互溶可以密度判斷」、「認為有『油』字的物質（如甘油）都不溶於水，因為油都比水輕」、「不同的物質不會互相溶解」、「丙酮與水不會互溶，因為丙酮和水的密度不同」等六個迷思概念。研究者在閱讀國內外學者的相關研究後發現，學生尚有許多對於物質溶解的迷思概念。Andersson(1990)以研究

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15歲青少年的概念，結果超過半數有相同的迷思概念，他們所根據的理由有：糖溶解後消失了、混淆了體積和質量的觀念、糖仍然存在，但是變輕了。Nakhleh & Samarapungavan(1999)對7-10歲學童關於物質的信念之研究中，曾將兒童的「解釋框架」(explanatory frameworks)分為：巨觀連續(macrocontinuous)、巨觀粒子 (macroparticulate)、微觀粒子(microparticulate)三類，在研究的對象中，持「巨觀連續」解釋框架之學生，均視溶解為巨觀現象；持「巨觀粒子」解釋框架之學生，則能以粒子觀點來說明溶解，但也有以巨觀的觀點來說明溶解；持「微觀粒子」解釋框架之學生，在說明物質相變化時，均能以微觀的觀點來說明，但在解釋溶解時，則仍有學生持巨觀觀點。Nieswandt(2000)的研究指出，對物質性質變化的理解，學生常認為溶解產生了新物質。Driver(1985)研究發現15歲青少年會將「溶解(dissolving)」與「熔解(melt)」當為同義字，而且將"糖"這個詞當為巨觀的性質，亦即當"糖"於水中溶解後，就不再是"糖"。 Halliday(2004)指出，學生在學習過程中，須先將符號轉化成有意義後他們才能理解，理解之後學生才能內化；而轉化成有意義的過程，我們往往需要語言。楊文金（2006）指出科學是一種語言，同時學習科學也必須透過語言，也就是說，科學內容的學習與語言的學習同步，這種情形稱為科學學習的雙重性(the duality of science learning)。對初學者來說，既缺乏科學學科背景，再加上漢語的特性，科學的學習可謂是「雙重學習」—既要學習科學內容，同時也得學習科學漢語。林文杰（2006）則指出學生對科學語言的困擾，學生在學習的過程中，往往會被這些科學的專門語言所困擾，日常語言與科學語言之間構作方式的差異使得科學知識遠離了日常經驗，造成像學生這樣的科學生手對於科學知識的畏懼、排斥與不解。

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由以上文獻研究顯示，學生對溶解存有許多迷思概念且不易改變，促使研究者產生極大的興趣，期望能改變學生之迷思概念，故應用科學語言具有「技術性建構」及「語法隱喻」的特性，選定三個科學文本常見的語法資源：打包 (packing) 、拆解(unpacking) 和命名(naming)來設計以溶解為主題的教材。結合科學語法與科學內容，強化學生對科學語言的整合經驗，協助學生建構新的概念、改變迷思概念，延伸許良榮研究群對學生溶解迷思概念的探討，深入研究科學語言遊戲融入教學後對學生溶解概念的影響。

第二節研究目的與待答問題

一、研究目的 根據前述的研究背景與動機，本研究以溶解為主題設計三種科學語言遊戲，以此加深學生對語意的了解，期協助學生改變上述之迷思概念、建構正確的概念，以提供教師教導科學術語、察覺學生想法、設計教材時之參考。 二、待答問題 基於上述研究目的，研究者提出下列待答問題： （一）學生於教學前的溶解迷思概念為何？（二）「科學語言遊戲」教學策略對於學生概念改變為何？（三）「科學語言遊戲」教學策略對於學生概念保留為何？

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第三節名詞解釋

本節將界定研究中所使用之相關名詞，期能使參考者有更進一步的了解。 一、迷思概念(Misconception)： 迷思概念是由英文的「misconception」一詞翻譯而來，係指學生對於某一科學概念有不完整、甚至是錯誤的想法，與現今科學社群所接受的科學概念不相符合者。 二、溶解迷思概念： 本研究的主題溶劑皆為水，且探討以下四類型溶解迷思概念：（一）「以物理性質(密度或輕重)判斷可否互溶」的迷思概念。（二）「以物質的狀態判斷可否互溶」的迷思概念。（三）「以物質的類別判斷可否互溶」的迷思概念。（四）「無法同時應用巨觀、微觀來理解溶解」的迷思概念。 三、科學語言遊戲： 本研究的科學語言遊戲是指應用三種語法資源：打包（packing）、拆解（unpacking）以及命名（naming）所設計的教學活動。說明如下：（一）打包(packing)：在本研究中，把那些可以將多事件「濃縮」為一事件的方法，稱為「打包」。例如：(1)酒精的密度小於水。(2)酒精可溶於水。此兩句可打包為：酒精的密度小於水而且酒精可溶於水。（二）拆解(unpacking)：拆解是事件之間的分解，也就是打包的反向過程。例如：糖溶解後，糖的性質並無改變。此「糖的性質」可拆解為：糖分子、糖的結構式或糖的重量…等。

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（三）命名(naming)：利用語法將一小句改成名詞的方式，在本計劃中稱為「命名」。例如：利用語法將一小句「糖可溶於水」轉變為「糖水溶液」，轉變之後的「糖水溶液」變成一個名詞就稱命名。 四、溶解概念評量試題： 研究者依據語言遊戲教學設計中期望改正之迷思概念而擬定，目的在測出學生教學活動前後之迷思概念改變情形。

第四節研究範圍與限制

一、研究範圍： （一）概念內容：本研究採非隨機立意取樣，所探討之概念範圍為國民中學自然科學課程中有關「溶解」方面的概念，其針對概念為：「1.不可以密度（或輕重）判斷可否互溶。 2. 不可以物質的狀態判斷可否互溶。3. 不可以物質的類別判斷可否互溶。4. 應同時用巨觀、微觀的觀點來理解溶解。」（二）研究對象與方法：受限於研究者的地域與經費，本研究擬選取國中二年級兩個班的學生，由研究者進行語言遊戲教學，探討此教學策略對學生溶解概念改變之成效。 二、研究限制 由於研究對象只包括國中二年級兩個班的學生，受地區、年級、學校規模等其他因素影響，研究結果僅適用於解釋研究範圍內的研究對象，在多種因素的限制下，不宜推論至其他對象與科學概念，僅供類似研究情境時的參考。

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第二章文獻探討

第一節是語言與概念學習，第二節介紹科學語言與科學學習，第三節為迷思概念之探討。

第一節語言與概念學習

科學是一種語言，同時學習科學也必須透過語言。我們藉由語言的運用與描述了解彼此語意，才能順利溝通(Piper, 2007)。Bruner 等人歸納語言對認知發展的五個途徑。第一，語言與文字促使個體努力思考其意義，而形成概念。第二，兒童與成人透過對談，使兒童獲取經驗與知識，具有教育的作用。第三，學校是提供語言使用的場所。第四，科學概念的傳遞是透過語言進行的。第五，表徵方式的互相矛盾或衝突是智慧發展的來源之一（引自陳淑敏，1994）。G. -Forsythe 則指出，自然語言，數學語言和計算機語言是三種最重要可以一生受用的智能工具，而人們以自然語言來生活、來溝通、來學習其他兩種語言(引自單維彰，無日期)。我們以日常生活語言來學習其他學科的專業語言，語言是學習的工具。語言除表現人際功能和語篇功能外，也可以用來表現語言使用者對主觀世界的認識和反應，即概念功能(Halliday, 1994)。語言是科學概念溝通的主要工具，如果要協助學生學習科學，則必須先確保他們懂得正確理解語言。 一、語言 弗斯(Firth)非常贊同 Malinowski 的觀點：「語言的功能是是組織人類的共同活動，它是活動的方式而不是反應的工具，由於人類群體的活動不是千篇一律的，對與語言的理解要聯繫『語境』。」弗斯本人的觀點則有獨特之處：「語言

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是涉及語意、詞彙語法和語音的多層次系統，強調對語意和韻律語音學的研究。」（胡壯麟，2000）。從語言學的內部分科來看，可分出語意學、語法學、語音學、詞彙學、修辭學等（葛本儀，2002）。本研究乃應用科學語言的語法資源來設計科學語言遊戲加強學生對語意(semantics)的了解，故以下對漢語語意的特色做更深入探討。 （一）、語意(semantics) Yore和Denning(1989)指出閱讀理解可分為三個面相：知識面相，包括名詞、規則、原理等與文本直接相關內容的記憶；字義推論面相，為對文本內容相關概念之間關係的理解；以及應用面相，其範圍為能將所理解的規則、概念等文本相關內容應用到新的問題情境。由字義推論面相觀之，欲理解字義則「詞彙語意理解」與「詞彙間語意理解」對讀者而言是相當重要的兩個要素。前者是指詞彙的確認、專有名詞的界定與使用、由前後文決定字詞的意義、由字根或字組了解詞彙的意義等技能。後者則指理解詞彙間的語意關係、或詞彙與不同訊息來源之間的關係（楊文金、李哲迪、任宗浩、古智雄，2008）。葛本儀（2002）指出：「語意之理性意義的形成和本質，決定了它與概念有著相互對應的特點，但兩者隸屬學科範疇的不同，又決定了它們在職能方面的差異。概念的職能在於認識和反映客觀世界，所以他要求反映的全面、深刻。語意的職能在於交際，只要能使人們達到相互了解，能反映出把此事務和彼試務區分開來的特徵就可以了。」所以，語言的理性意義和概念是有差異的，且語意與概念有著相互對應的特點。Siegler(1985)認為，有經驗的物理學家用一般原理把問題解碼 (encoding) ，而初學者則用該問題所涉及的一些外表特徵加以解碼 (encoding)。語言和文字都是一種符號，一段密碼。但是，它表示的意義卻要經

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由讀者來解碼(encoding)並加以解釋。如果兩位讀者具有不同的解碼機制，那就會解讀出不同的內容和意涵。化學之所以可通行世界，原因在於化學家在他們所受教育之中，被授予一套相同的化學語言，這相同的化學語言，象徵在化學領域上相同的解碼機制。溝通與教學都是一種社會過程，在科學話語過程中，教師可以跟那些同屬科學社群的成員溝通較為良好，但學生使用他們自己的日常生活語言來對相同的主題產製意義，這些意義可能與教師所產製的十分不同，也因此教師與學生在科學教室中的對某一科學主題的對話可能有困難(Lemke, 1990)。而在現實生活中，不同的學生，由於文化程度、生活條件等方面的差別，對於概念和語意的認識是不同的。有的認識深刻些，有的膚淺些；有的比較全面，有的則不夠全面。不同的學生對概念和語意的掌握程度可能不同，當一個人掌握了完整的概念，那麼他所掌握的語意也達到了完整的高度；如果一個人所認識的語意是不完整的內容，那麼他所掌握的概念也是一個不完整的概念。換言之，對語意的理解有助於解讀語言，理解語意是建構正確概念的必要條件。例如：對「電」的認識，小孩或普通人是一個樣子，物理學家又是另一個樣子。 Lemke(1990)認為語言是一種產製意義的資源，除了詞彙與語法之外，語言也提供語意的資源，而語意是語言做為區別不同意義的方式，且任何概念或想法都是透過詞彙與其他概念產生關係，而這些概念之間的關係則被語言的語意所組合。科學或技術性學科的內容都可以語言來表達（如：數學、物理），由於語意資源允許我們使用不同的詞彙與語法來表達相同的意義，所以相同的科學概念也可以運用許多不同方式表達。明顯的，科學語言的語意雖可以運用許多不同方式表達，但科學語言具有很強的概括性和規定性，不會受到語境的制約，也不應受到語境的制約。談論相同科學概念的措辭可能隨著不同的書本、

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不同的教師、不同的時間點而改變，但是語意類型(semantic pattern)則不隨這些情境而變。 （二）、漢語語意的特色 根據楊文金（2008）「科學教科書的解讀與重構」指出，中文讀者在閱讀之前必須先經過歷一道斷詞程序，而斷詞方式不一的現象稱為「斷詞歧異」，不同的斷詞方式產生不同的詞彙組合及意義。例如「花生長在屋後的田裡。」斷詞方式之一為「花生長在屋後的田裡」。但由於句中的單字詞「花」本身是一個自由詞素（可自成一個單字詞，或做為詞素，與其它他詞素結合成多字詞者稱之），讀者很可能在讀到「花」的時候，因提前斷詞，而將此句斷成「花生長在屋後的田裡。」，因不同的斷詞方式產生不同意義的句子。換言之，上述的斷詞方式都合乎句意及句法，卻可能導致對語意的不同理解，此情況下，應以語意解釋語法，而非用語法來解釋語意，須參考前後文關係再做解讀。 1992年Hoosain 提出，在中文的句子中，由於中文詞具有可拆開性，而有鄰近字間相互競爭以成詞的現象。例如「液化石油氣」一詞中的「化」字可與液結合成「液化」一詞（稱前詞），也可與石結合成「化石」一詞（稱後詞），化不僅可做前詞的後詞素，也可以是後詞的前詞素，此時便有了競爭現象：液與石兩字爭相與化結合以形成不同的詞。換言之，導致斷詞歧異的可能因素是中文詞元（詞素）數量未知或未確定（引自楊文金，2008）。由於中文具有斷詞歧異、相鄰字之間有相互競爭以成詞的特色，使得中文讀者在閱讀時，還必須先且多經歷一道特殊的心理處理程序，讀者必須先在句子中找出詞，亦即「斷詞(parsing)」的過程；又因為不同讀者的語文能力及生活經驗都各不相同，使得不同的讀者即使在對於同一個句子進行斷詞後，也有可能會得到不同的詞彙組合，也就是說，

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不同讀者對於句子進行斷詞時彼此間存著岐異性(parsing ambiguity)（王良志， 1991）。由於不同的詞彙在句中各自扮演的角色及功能不同，因此，不同的詞彙組合也將在句中交織出不同，但可能合理的意義；因此，中文讀者的斷詞能力將會影響讀者建構文章內容意義的重要因素，若在斷詞的過程發生錯誤或岐異，讀者都將可能無法理解或誤解文本內容。又譬如在科學文本中，不同的學科常構作了表面相同或相似，但意義卻差異極大的語詞。以「組成」這個詞來說，許多學科都會使用到它，例如： (a)由兩種或兩種以上的元素以一定的比例組成，所得到的新物質，稱為化合物，例如水、二氧化碳、二氧化錳。 (b)糖水是糖和水組成。在(a)及(b)中都是以「組成」來說明不同科學概念間的關係，但其語意卻不同。例如根據(b)可得「糖是糖水的一部份」的詮釋，但根據(a)卻很難說「碳是二氧化碳的一部份」，相同的語言形式或語詞，在不同的學科或單元中卻有不同的語意。上述文獻說明了中文語意的特色，就算相同的詞句或語詞但語意可能不同，可能因不同學科、不同單元、不同的讀者、不同的前後文等關係下，需對語意做出不同的解讀。文本的閱讀困難可能來自於小句內組成詞彙的語意誤解，也可能是小句之間關係的語意混淆。楊文金等人（2008）提出，所有的閱讀困難並非不可避免的，若能更精確地使用，則漢語仍有可能合適地表達科學論述。所以，引導學生了解文本語意，避免學生錯誤的解讀文本語意，是十分重要的課題。 二、概念學習 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

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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（李維譯，2000）。換言之，概念的理解其實就是對語言的掌握，因為概念是語言的內涵，而語言就是概念的載體，語言是概念學習是的重要「介質」。 （一）、概念 Vygotsky認為概念是一種複雜又真實的思維活動。張春興（1996）對概念提出了廣義與狹義的定義，就廣義定義而言，概念是指個體對具同類屬性事物，獲得的概括性之單一經驗；而就狹義定義而言，藉由單一概括性的名稱或符號，可將具有共同屬性的一類事物的全體加以分類，此名稱或符號所代表者為概念，且概念具有歸類與共通性。概念是符號性知識(symbolic knowledge)的基本單位，當人類將某些事物共有的重要屬性或特徵歸類(category)，就形成概念(Sternberg, 2003)。鍾聖校（1990）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（1984）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。 （二）、概念學習乃是概念改變的過程 從學習的觀點來看，概念形成或是概念獲得指學習者通過概念學習所形成概

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括化(generalizing)的能力，藉著概念學習幫助我們簡化、分類、聯合各種不同的事與物，可節省許多字彙及記憶上的負擔，並據以進行推理、決策或問題解決等思考活動，故概念形成可說是思考的基礎(Gagne, 1985)。學習本身就是一種概念改變的過程，它是循序漸近逐漸演化而來的，只是單以結果來看似乎很突然罷了，其過程應是有脈絡可循的（邱美虹，2005）。科學知識通常藉由逐漸增加新的定理與概念緩慢成長，但是有時當整個概念和定理的系統由新的概念和定理所取代時，科學便會發生顯著的概念改變(Thagard, 1992)。 Wittrock(1985)認為認知學者們對於自然科學學習的看法，主要是把它看成一種過程；學生將概念同化到原有架構，而產生新的、正確的了解，屬於逐漸演進的同化，或是學生放棄舊有的架構以順應新的，則是大幅變動的調適，此兩者在自然科學學習中皆扮演重要角色。依此而言，學習牽涉到概念的改變，而為了將學生的概念導向正確的科學概念，文獻中有不少學者以 Piaget 之「認知衝突」為基礎，設計使學生應用舊概念無法解釋或說明的現象，產生矛盾的困境，再進而引介可適用於學習情境的新概念之教學。認知衝突是針對學生所欲學習的概念，已經存有迷思概念時的一種教學策略，教學上藉著引入異例事件，誘發學生面對問題時能產生認知衝突，而促使學生主動探究原有概念與事件間的差異，進而鼓勵學生尋找答案來解釋異例，因而產生調適作用，改變其原先想法並接受正統的科學概念（張靜儀，2002）。雖然認知衝突的策略曾經被發現有效，但是使用時仍必須特別注意。最重要的不是學生能否「看到」衝突，而是要能讓學生「認為」是一種衝突，並不是由老師的觀點決定是否產生認知衝突。 Chi(1992)則以本體論(ontology)的角度來分析概念結構，概念可以分為三種

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類別，分別為：物質(matter)、過程(process)與心智狀態(mental state)。每一類別可視為一個本體樹，皆有其特殊的屬性，因此每個本體樹內的類別在本質上與另依本體樹是不相同的。所謂的概念改變，便會發生在知識內容的本體屬性，不同於我們原先的認知結構時，而我們的概念會由原先的類別，重新放置到另一種類別上。依照概念在本體樹跨越的情形，可分成為本體類別內的概念改變(within ontological conceptual change)與跨越本體類別間的概念改變(across ontological conceptual change)。根據Chi的理論，科學概念從一本體樹遷徙(migrate)到另一個本體樹，這種類別間的轉移才能稱為根本的概念改變，若是僅是屬於同一本體樹內的轉移，只能算是信念上的修正。研究者在教學現場常常發現，溶解概念對學生的學習是困難的，若以科學社群的觀點來看，溶解概念常牽涉到有條件的交互作用，應屬於「過程」本體，但是學生往往會認為溶解只是固體變液體，而把他視為一種名詞來解釋，那就是屬於「物質」本體。因此，若要使學生溶解概念從物質本體轉移至過程的本體，以Chi的觀點乃是屬於本體類別間的概念改變，對學生的學習是困難的，絕非是增加練習就可以改變的。因此若要使學生達成概念改變，則應用更有效的教學策略才能達成概念的學習。而在根本的概念改變過程上，Chi認為有三項是必須經歷的步驟：１、經由獲得的過程，學習到新的本體分類方式。２、經由獲得的過程，學習到個別概念的意義。３、重新指派概念到新的分類方式上，它可能透過三種方式：（1）主動放棄原來對某一個概念的定義，並以新的意義取代。（2）使新、舊概念並存，而新、舊概念出現的時機則視情境而定。（3）透過教學等方式而加強新的意義，放棄舊有的概念。

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Chi、Slotta和Leeuw(1994)認為，既有的知識與待學的知識是相容的，他們有共享的屬性，概念改變較容易發生；當既有的知識與待學的知識是不相容的，也就是無共享的屬性，概念改變便不易發生。Chi也指出，跨越本體類別的概念改變大都出現在特殊的科學概念（如電學、熱）。Chi從概念的分類本體上著手，並藉實證研究來詮釋學習者在科學學習上的認知架構與改變歷程。在Thagard(1992)的概念改變機制裡，他是利用樹轉換與分枝跳躍的觀點來探討其中的機制；而概念改變的階層，共有九種： 1、增加新事例：概念是瑣碎的，例如，從海洋遠處看到的那一團是鯨魚。 2、增加（減少）弱原則：視其實用性決定原則強弱，例如，鯨魚可在北極海發現。 3、增加（減少）強原則：視其實用性決定原則強弱，例如，鯨魚吃沙丁魚。 4、增加（減少）新的部分關係：概念的分支，例如，鯨魚有肺臟。 5、增加（減少）新的種類關係：利用上層的關係來結合兩個概念，例如，海豚是鯨魚的一種。 6、增加（減少）新概念：有助於科學知識的發展，例如，電學與磁學合成電磁學。 7、瓦解部分種類的階層：放棄原有的辨別方式，例如，牛頓放棄亞理斯多德的觀點。 8、藉由分枝跳躍重組階層性：例如，哥白尼認為地球是行星之一而非是地心說。 9、樹的轉變：改變已有階層性的樹狀組織原則，從一階層樹的分枝轉移到另一分枝，例如，達爾文改變分類的意義，人是由其他生物演化而來。 Thagard以知識改變來探討概念改變，探討重點在於概念的劇烈改變，而不

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是對已形成的理論做靜態分析，他認為概念改變過程包含了信念的修正與概念改變，其中信念的修正包括了信念的增加與信念的減少；而概念改變則有概念的增加、減少、重組與重新界定階層，也就是樹的轉變；本研究所設計的「打包（packing）」、「拆解（unpacking）」和「命名（naming）」三類型科學語言遊戲就是應用Thagard概念的重組，其中概念重組的因素可能是由於概念的分枝跳躍或概念的分解、合併。邱美虹（2005）指出，Thagard理論中所謂的樹轉變和Chi理論中類別改變是有所差異的。譬如Thagard認為創造論到天擇說其分類是種類屬性的改變，屬於根本改變。從Chi的觀點則是從物質概念本體樹轉換到過程概念本體樹。 Posner、Strike、Hewson和Gertzog(1982)則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，需要符合四個條件，分別為： 1. 學習者對現有概念感到不滿意(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. 新的概念必須是可以理解的(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. 新的概念必須具有似真性(plausible)：學生能理解新概念後，要認為新概念具有合理性。 4. 新的概念必須是豐富性的(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。

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符合上述四個條件再透過認知調適的過程，才能使概念重組以達概念改變的目的。而上述後三個條件「可理解的」、「似真性」和「豐富的」，Hewson和Hewson (1992)稱之為「概念狀態(status)」。Hewson和Lemberger(2000)認為以狀態的觀點來看概念改變，可以更加深入了解概念改變的過程，Hewson更進一步建議，狀態是概念學習的保證(hallmark)。若透過狀態的觀點來描述科學教育的目標，則是要「提昇學生科學概念的狀態，並降低學生另有概念的狀態」。上述文獻明顯指出，欲使學生的概念發生改變，此概念必須是「可以理解的」為相當重要的前提。換言之，不能先理解新概念的語意，就沒有發生概念改變的可能。所以本研究藉由語法資源來加強學生對文本語意的了解，增加科學文本的「可理解性」，期盼學生能理解新概念，進而導正其迷思概念。且研究者認為，探討概念改變的本質、歷程與機制時，以多面向的觀點來評估，將有助於了解科學學習的瓶頸和謀求解決之道、發展適當的教學策略和教材。

第二節科學語言與科學學習

! 科學的學習可以說是以我們所熟悉的日常自然語言來學習另一種語言，學習科學語言並不容易，因為「學習就像置身在一個陌生的國度，或是嘗試以一種未知的語言來溝通」(Solomon, 1994)。這也就是胡塞爾所指出的：「科學世界具有優越性，而生活世界卻具優先性」。在科學語言中，科學術語的使用是無可避免的，其所造成的影響亦巨。Lemke(1990)就指出，許多教師都知道，初次介紹一個新名詞或概念時，學生多半無法使用這個科學術語，以及瞭解這個科學術語與其他術語的關係；如果只是知道一個概念字面上的陳述，學生亦多

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半無法推想這個概念該如何運用。他也提醒教育學者，科學語言不屬於學生原有的語言系統，對多數學生而言，科學像是一個外國語。在科學知識社會學的研究中，學者指出科學語言與日常語言的關係，例如：粒子互相「吸引」與「排斥」, 它們被「捕捉」而又「逃脫」, 它們「感受」到「力」的作用, 它們「拒絕」而又「接受」「信號」, 它們「生存」而又「衰退」等等(Holton, 1973；引自 Mulkay, 1978)。這些詞彙一但變成科學語彙, 便顯得不易瞭解，可能成為學習者另有概念的來源。 一、科學語言 Lemke(1990)認為科學語言具有其特殊的文法，特別是在寫作和正式演說中。科學語言充滿了類比與修辭（如：命題－證據－結論），同時也有各式各樣的科學活動結構，甚至特定的論文書寫方式，如實驗報告、理論論述等，其具有特定的組織、呈現資訊的方式以及表達意義的特定方式。學生需要學習區別日常語言與科學語言構作上的差異性，科學知識的構作是以較為隱喻的語言構作。這些隱喻的構作與學生所使用的日常語言經驗相去甚遠，需要透過逐步的練習來熟悉較為隱喻的詞彙語法資源，使學生熟悉其中語法資源的特性與差異，並讓學生需要運用這些語法資源去對於所閱讀的文本進行語法或語意上的批判。Halliday (1993)在分析英語與漢語中科學文本的語法結構，認為英語與漢語的科學文本在名物化(nominalization)與語法隱喻(grammatical metaphor)等方面所使用的語法資源非常相似。Unsworth(2001)則認為科學文本對科學事物的建構有其特定的過程。換言之，Halliday 認為科學語言的語法有許多特徵，這些特徵包含科學事物的技術性建構、語法隱喻。

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（一）、技術性建構(technicality construction)

科學在構作(construct)其理論概念時，涉及 Halliday(2004)所述的「打包 (packing)過程。為了瞭解科學文本中如何打包科學概念，這裡以「聲音」文本如何產生「密部」這個概念的過程，來說明科學文本如何構作新的科學概念(Unswor -th, 2001)。圖 2-2-1 所示為「聲音」文本，首先，“compress”是以過程詞（動詞）的形式出現在文本中，用以連結“it” (“the object”的代名詞)與“air particles”間的關係，這樣就構成了一個事件，也就是圖 2-2-2 中所謂的「技術性事件」(technical event)。其次，compress 第二出現時，是以分詞的形式出現，成為“air particles” 的類別詞(形容詞)，也就是「被壓縮的空氣粒子」。然後，第三次出現時，這個字變成了 compression（密部）。這也就是在圖 2-2-2 中間的「巨集事件」(macro event)。而「疏部」(stretching)的論述過程也和上「密部」的過程相仿：從技術性事件 Æ 巨集事件。最後，再結合兩個巨集事件形成「聲波」這個後設事件(meta event)。在這個聲音的論述中，經過連續的打包過程，將技術性事件構作為科學的專門術語。J. R. Martin(1993)稱這樣的過程為「技術性建構」(technicality construction)。圖 2-2-1、「聲音」文本示意圖資料來源：楊文金（2006：5）

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（二）、語法隱喻(Grammatical Metaphors) 根據 Halliday(2004)的分析，科學語言已發展了十餘種「語法隱喻」，透過這些語法隱喻的使用，打包的工程才得以進行。圖 2-2-3 三介紹這些語法隱喻的類型例。圖 2-2-3、語法隱喻類型以「光合作用」為例來說：「葉綠體中的色素可吸收太陽能，將根吸收的水分和經由氣孔進來的二氧碳合成葡萄糖，並釋放出氧氣，這個過程稱為光合作圖 2-2-2、「聲音」文本中的技術性建（複合小句）（小句）（名詞組）關係詞環境成份過程詞性質詞實體詞修飾詞資料來源：楊文金（2006：5）資料來源：Halliday（2004：48）

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用。」句中「將根吸收的水分和經由氣孔進來的二氧化碳合成葡萄糖」的陳述，將多事件「濃縮」為一事件的方法，說明了語法隱喻在文本中發揮的「打包」功能。而相反的歷程，將一事件「分解」為一事件的方法則稱為「拆解（unpacking）」。首先，「根吸收的水分」可能是由「根吸收水分」轉化而來，後者是一個小句，其中的吸收是動詞，轉變之後的「根吸收的水分」變成一個名詞(實體詞)，而「吸收」一詞已由過程詞變為性質詞（圖 2-2-3 中較粗箭頭所示）。同樣的，「經由氣孔進來的二氧化碳」則可能是由「二氧化碳由氣孔進入葉片」而來。這樣的改變有什麼好處？一、因為「根吸收的水分」是名詞，所以可以做為句子的主詞或受詞，也因此可以被描述與量測；二、根「根吸收的水分」將水分予以分類—特指是根吸收的，而非所有的水分，如此可得較精確的敘述，而使用這種語法屬於隱喻的方式，在本研究中稱為「命名（naming）」。 二、科學學習 楊文金（1994）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。李暉（2000）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

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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。

Lemke (1990)把「說科學」(Talking Science)訂下詳細的定義：「『說科學』的意思是利用科學語言進行觀察、描述、比較、分類、分析、討論、假設、下定論、提問、質疑、證明、設計實驗、依循步驟、判斷、評估、判斷、結論、歸納、報告、撰寫、演講及教學等各種科學活動。」他認為透過科學語言可解讀意義，而溝通與教學都是一種社會過程，在科學話語過程中，當學生也使用科學語言來對相同的主題解讀時，教師與學生就如同科學社群的成員，會溝通良好，因為他們共享了相同的信念與價值。除了Lemke之外，Lyle和Robinson(2002)也認為科學概念的學習與科學語言的學習應同時進行，學生在學習科學概念時，必須學習科學語言作為閱讀、寫作、解難、及進行實驗活動的工具。而Colburn和Echevarria(1999)則提倡學習科學應同時充分掌握作為學術語言的科學語言，而課堂活動亦應確保能讓學生運用學術語言。而O’Loughlin (1992)也認為，要使學生「認識(knowing)」科學，就必須讓學生瞭解教室話語(classroom discourse)的表現方式，以及使學生能有效的運用這些科學話語。王彥（2005）認為掌握科學語言是學習科學知識的基礎，科學語言教學是科學語言的關鍵。掌握科學語言具有幾項意義：（一）掌握科學語言，有助於提高與發展邏輯思維能力。（二）掌握科學語言是解決科學問題的前提。（三）掌握科學語言，有助於思維品質的形成。（四）掌握科學語言，能激起學習科學的興趣。Unsworth(1999)則認為，科學的學習應該包含教導學生對於科學文本中運用之各種語法資源的認知，藉此得以促進學生對文本的語意理解以及批判文本的能力。由此可見，語言是科學概念溝通的主要工具，如果要協助學生學習科學，則

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必須先確保他們懂得正確運用語言、讓學生對文本的語意做出正確解讀。

第三節溶解迷思概念之相關探討

!

建構主義的學習理論指出，知識是由個體自行建構而來，學生是學習的主體。教師想要瞭解學生對學習內容概念的理解，就必須掌握學生的先前知識 (Driver & Oldham, 1986)。在這麼多迷思概念的研究中，常常提到先前的經驗，不管是來自教學的，或是日常生活中的…等。在我們還沒教這個科學概念時，學生可能對此科學概念就有一些想法，若這些想法是錯誤的，對學習的成效將有很大的影響，所以在教學前便先知道學生在想什麼是很重要的。若學生的迷思概念已經根深蒂固，而若用此錯誤概念去解釋又剛好行的通，則更難去改變他的迷思概念。學生的先備知識對學習有著舉足輕重的影響性，一旦學生有另有概念，勢必影響學生往後的學習（蔡明儒，2003）。黃台珠（1984）指出，概念是人類思考和了解的工具，亦是學習的基本單位，經由有意義的學習而獲得的概念，使得人類能夠具有深入思考的能力。我們所能接受的知識，可以說是透過許多經由經驗及有意義學習而來的概念結構之過濾。而在概念發展的過程中，由於各種因素的影響，也會有一些迷思概念 (misco-nception)產生。但因各學者的論點不同，或因研究方法而異，所以有關迷思概念的各種名詞紛紛出現，如「錯誤概念」、「另有概念」、「另有架構」等；而英文則有「alternative framework」、「preconception」、「misconception」等，其中又以misconception一詞最為常見（裘維鈺，1995）。根據Gilbert和Watts (1983) 的觀點，大多數學生對自然現象所抱持的看法、原則或信念，可能與課本或專家

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的看法、原則和信念有所不同，便稱為學生的迷思概念。陳淑筠（2002）則指出迷思概念是指學生的概念，隱含著錯誤的概念，且此概念與現行廣受接納的科學知識相互衝突或有所差異。綜合上述學者研究的結果，迷思概念可以簡單歸納為學生在對於一些常出現的自然現象形成原因，有他們自己一套的想法，常常異於教科書所寫的或是學校所要教的正統科學想法。「迷思概念」的研究通常都用在科學教育或數學方面，用來診斷學生的學習狀況及困難，並加以改進，使學習障礙降到最低，學習效果提升到最高（陳紫婕，2004）。研究者針對迷思概念的特性、溶解迷思概念加以探討，整理如表2-3-1、2-3-2。 一、迷思概念特性 表 2-3-1 國內外迷思概念特性的相關研究研究者迷思概念的特性 Gilbert＆Watts（1983）（1）兒童傾向以自我中心的觀點看世界（2）兒童似乎對於為科學事物作特殊解釋感興趣，而不會考慮是否與正統的科學概念相符（3）日常生活用語和科學用語的混淆。 McCloskey（1983）學童所發展出來的另有概念在科學發展史上也曾有類似的先例產生。 Driver（1985）孩童在與別人互動中有可能從其他孩童中學習到一些上正確的概念，也有可能是在日常的生活經驗中觀察一些自然現象，所自我建構的一些自以為正確的錯誤概念。 Fisher（1985）提出迷思概念的特性：（1）他們的想法和同領域專家不同。（2）單一或少數的具有普遍性(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。可能原因：（1）神經系統或基因的問題。（2）日常生活的經驗。（3）學校或其它情境的教學。

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續表2-3-1國內外迷思概念特性的相關研究 Nussbaum (1985) 另有概念存在不同國度的學童及年齡層中。 Carey(1985) 傳統教學法(教師中心教學法)不易改變另有概念。 Head（1986）認為迷思概念的來源，可能和學生的生活經驗、日常生活用語與科學用語的混淆，對理想化情境的生疏和誤解、與學生自我中心和擬人化的觀點有關。郭重吉（1988）（1）日常生活經驗與觀察（2）類比產生的混淆（3）對字義產生的混淆（4）受同儕文化的影響（5）出自個體本能性的意念。引自陳柏棻（1993）（1）對事實瞭解的錯誤：由非正式天真想法與錯誤的教學、訊息所導致。（2）從另有世界觀所演繹出的解釋。

Wandersee, Mintzes & Novak（1994）（1）學習者帶著各種不同的錯誤概念來到教室。（2）學習者的錯誤概念跨越年紀、能力、性別、和文化藩籬。（3）以傳統的教學策略，錯誤概念非常頑強且不易消失。（4）今日學生在科學方面的錯誤概念和前代科學家對自然現象的解釋非常相似。（5）錯誤概念起源自一組多樣的個人經驗，包括對自然的直接觀察和知覺、同儕文化、日常語言的使用、大眾媒體的影響、以及源自教師的解釋和教材。（6）教師和學生可能同樣持有相同的錯誤概念。（7）學習者先前知識和正式教學中呈現的知識交互作用，可能產生非預期的學習結果。（8）促進概念改變的教學方法是有效的教室學習工具。王美芬等人（1995）（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。邱照麟（1999）學童的迷思概念的出現，常常是因為生活經驗所致，有些迷思概念的確可以合理解釋日常生活的所見所聞，同時迷思概念也有可能是學生誤解或是誤記教科書知識有關。黃寶鈿（1999）（1）生活經驗的概念（2）教材內容（3）教學問題（4）認知發展。蘇育任（2000）（1）在科學情境中使用日常生活用語的問題。（2）過度簡化科學概念並使用不合格之一般化的敘述。（3）使用多重定義及模型。（4）死背概念及公式。（5）學生從先前本身經驗世界所產生的「先前概念」。（6）將相似的概念重疊在一起。（7）將物件賦予人類或動物的特徵。（8）學習一概念所須之先備知識不夠。（9）學生無法「摹想」物質的粒子性質或微觀性質。（10）教學策略與概念太廣泛。邱美虹（2000）（1）受到個人經驗的影響。（2）概念本身是抽象的。（3）概念本身是複雜的。（4）概念本身是微觀的。陳淮璋等（2002）（1）同時事件的干擾。（2）語意的模糊不清。（3）不當的認知。（4）實驗操作不當。（5）記憶的混淆。（6）不當的推論。（7）自行建構。

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續表 2-3-1 國內外迷思概念特性的相關研究鄭一亭（2004）（1）依賴直觀的觀察。（2）科學知識不足。（3）相似概念的混淆。（4）日常生活經驗。（5）語言的因素。（6）視聽媒體的傳播。（7）師長的誤導。（8）教科書的影響等。綜合上述學者研究的結果，可知迷思概念的因素所涉及的層面相當廣泛，研究者根據上述文獻綜合歸納因素如下（因「語言應用」導致的迷思概念為本研究探討和關心的重點）：（一）、語言應用的因素：日常用語的誤導、隱喻的使用、不適當的科學名詞、類比的聯想易導致迷思概念的產生；在日常生活用語中，有許多是過去所延用的習慣用語，或是因為相近的字義而使學生混為同類事。例如，在日常生活用語「奶粉『溶』於水」，和化學上用語「糖『溶』於水」此『溶』在意義上是有所差別的，化學上的意義是較為嚴謹的。（二）、與外在環境互動的因素：學生本身的生活經驗，靠著似是而非的生活經驗，自行發展出一套合理的解釋，或是個人直覺式的想法。例如，溶解後看不見溶質，以為是消失了。（三）、個人因素：學生認知發展不成熟，起點行為不足導致迷思概念產生。學生認知發展尚未到達學習某一概念層次，對於抽象概念的不瞭解，以致於無法達成有效的學習遷移。例如，學生尚未學習過原子、分子與離子概念，無法理解溶解過程的微觀變化。（四）、教學過程：教學的過程中，教師學科知識不足或錯誤、教師未留意學生的想法、教科書上的錯誤或不當的比喻，皆可能造成學生的錯誤想法。例如，以「水流」來類比「電流」作為教學，或當電池耗盡時，會用電池「沒電」來形容，若解釋不當可能造成學生的迷思概念。而且「比喻」與「事

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實陳述」本質上已有相當差別。 二、溶解迷思概念的相關研究： 「溶解」是學生在日常生活中常見的現象，也是科學教育上重要的科學概念之一。大英百科全書以水為溶劑來說明「溶解」：「水有許多功能，當它溶解某些物質時，它才算是一種溶劑；被溶解的物質稱為溶質(solute)，所形成的混合液稱為溶液(solution)；其中所有物質都是均勻混合。未完全混合的顆粒，經一段時間會分離出來，稱為懸浮態，與溶解正好相反。」簡明大英百科全書解釋「溶液」是：「兩種或多種化學性質不同的物質，在分子尺度上的均勻混合物。」而中國大百科全書解釋「溶液」：「溶液的組成比有一定的連續變化範圍，溶液的性質隨組成比而連續變化，均勻是指在這個單一相中物質的分散程度達到分子水平。具有上述特徵的實體可能是氣態的固態的或液態的。」而大美百科全書定義溶液：「溶液為兩種或多種物質均勻的分子或原子混合成的液體。」Bull 和 Girard(2003)則指出，如果溶質和溶劑的極性相近可互溶形成溶液。王佩蓮（1991）則認為溶液是一種由兩種或更多種的分子、原子、離子或不同物質所組成的均勻混合物，溶液可分成三種狀態：氣態溶液、液態溶液、固態溶液。由上述定義可知溶解為溶質溶於溶劑而產生溶液，且溶液為一在分子尺度上的均勻混合物。在九年一貫課程綱要中，在國中階段就有不少與溶解相關的概念，例如能力指標「2-4-4-3 知道溶液是由溶質與溶劑所組成的，並了解濃度的意義」、「2-4-5-1 觀念溶液發生交互作用時的顏色變化」。又例如交互作用主題中之次主題「224 水與水溶液」，其中內容細目「4b 能了解溶液是由溶質與溶劑所組成，以及濃度的意義與日常生活的應用，並藉由實驗了解飽和溶液的意義與配製」

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（教育部九年一貫課程綱要，2003）。茲將國內外溶解迷思概念相關研究整理如表 2-3-2。

表 2-3-2 國內外溶解迷思概念相關研究

研究者研究對象溶解迷思概念內容 Driver & Russell

（1982） 8～14歲學生近三分之二的兒童，認為溶液的重量會少於糖加水的重量。黃寶鈿（1989）國中、小學生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） 6～8 年級學生（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。 Abraham， Williamson & Westbrook （1994）國中、高中、大專生不少學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） 11～12年級學生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) 12～15歲學生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） 11～14歲_學生學童提到加溫（熱水）對溶解有其必要性。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。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簡美容（2001）國小四、六年級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。陳淮璋等（2002）國小學生歸納出對水溶液迷思概念的來源有七項：（1）同時事件的干擾。（2）語意的模糊不清。（3）不當的認知。（4）實驗操作不當。（5）記憶 的混淆。（7）不當的推論。（8）自行建構。 許良榮（2002）中小學生發展雙層試題，在評量診斷之「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）。

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（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（2004）中小學生（1）.學生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。（2）因為生活或學校經驗，過度推論認為所有酸皆可溶於水。鄭一亭（2004）國小學生學生對水溶液的迷思概念大致可以歸類為八個模式：（1）依賴直觀的觀察。（2）科學知識不足。（3）相似概念的混淆。（4）日常生活經驗。（5）語言的因素。（6）視聽媒體的傳播。（7）師長的誤導。（8）教科書的影響等。綜合上述學者研究的結果，因與溶解迷思概念相關的文獻層面相當廣泛，研究者參考上述文獻後，根據許良榮、劉政華（2004）發現的溶解迷思概念為基礎，選擇四類型溶解迷思概念加以深入探討：（一）、「以物理性質(密度或輕重)判斷可否互溶」的迷思概念。（二）、「以物質的狀態判斷可否互溶」的迷思概念。（三）、「以物質的類別判斷可否互溶」的迷思概念。（四）、「無法同時應用巨觀、微觀來理解溶解」的迷思概念。 ! 續表 2-3-2 國內外溶解迷思概念相關研究

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第三章研究方法

本章共分成四節，第一節為研究方法、研究設計，第二節為研究對象，第三節為研究工具，第四節為研究流程。

第一節研究方法與研究設計

由語言與概念學習、科學語言與科學學習的文獻探討中，我們可以發現語言對於科學概念學習的重要、科學語言確實困擾著學生對科學概念的學習。基於本研究的核心理念「雙重科學學習」，即學生同時學習科學語言與科學內容，為協助學生能透過語言學習科學概念，讓學生對文本的語意做出正確解讀，加深學習者對科學概念的了解，期能導正其迷思概念，本研究設計了科學語言遊戲教學策略，企圖透過語言遊戲讓學生熟練科學語言如何構作科學理論，並能將數個單一事件的概念打包成一段涵蓋數個科學概念的語句，也能將一段涵蓋數個科學概念的語句拆解成數個單一事件的概念，以達到對科學概念的理解。本研究的教學活動採分組進行，目的就在透過合作學習方式，組員在語言遊戲活動中共同討論學習、觀念交流，以加深印象。教學活動中，教師先引導學生仔細觀察實驗過程，再利用語言遊戲反覆解構、建構複雜的科學概念，熟練科學語言的語法特性，來強化正確的溶解概念。 一、研究方法 本研究除重視探討語言遊戲教學對學生溶解相關迷思概念改變之成效外，還探討學生概念保留的情況，研究目的聚焦在以語言遊戲教學介入學生的溶解概念學習，探討學生在溶解概念測驗試題的答對率變化情形，以了解語言遊戲對學生學習溶解概念是否有所助益，其目的不在與傳統教學比較，所以採用單組準實驗

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研究法，以前測、後測加延宕測驗方式設計，了解學生在經過語言遊戲教學後，概念改變的成效及概念保留的情形。研究者依據許良榮、劉政華（2004）發現的溶解迷思概念為基礎，設計溶解語言遊戲教學活動（附錄一）與溶解概念評量試題（附錄二）。教學設計與溶解評量試題在指導教授審查後，請三位專家審視，其中兩位具有科學教育碩士學位、一位是國中理化老師，三位專家在自然科教學經驗都在五年以上，再根據專家意見修改後，具專家效度。在實施語言遊戲教學前，先以溶解評量試題測出學生對溶解的迷思概念為何，接著由研究者擔任語言遊戲教學活動的教學者，教學採分組合作學習方式，引導學生共同討論並完成五份活動學習單（附錄三）。本研究採用準實驗研究法並秉持行動研究之精神，先後共進行兩次教學，在進行第一次教學後，根據第一次教學的結果修改第一次的教學設計與溶解評量試題，再接續以另一班級進行第二次教學，如此更能提升研究的正確性。 二、研究設計 本研究的設計在於透過語言遊戲教學活動，來探討學生溶解迷思概念改變之成效，採前、後測，以了解語言遊戲教學策略對概念改變的成效。本研究也在教學一個月後以同一試題進行延宕測驗設計，目的在於了解語言遊戲教學策略對概念保留效果如何。研究設計如圖 3-1-1 所示：前測實驗處理後測延宕測驗 O1 X O2 O3 註：O 為語言遊戲教學 X 為實驗處理圖 3-1-1 研究設計圖

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研究設計圖3-1-1詳細說明如下：（一）、教學前，全班同學均接受「溶解概念評量試題」之前測（O1）。（二）、老師以語言遊戲教學策略進行實驗處理（X）。（三）、實驗處理後，全班同學均接受「溶解概念評量試題」之後測（O2）。（四）、後測一個月後，全班同學均接受「溶解概念評量試題」之延宕測驗（O3）。本研究係針對國中二年級學生在「溶解」方面常見之迷思概念，由於學生對於溶解之迷思概念具有相當之多樣性，在有限的研究人力及物力之考量下，以許良榮、劉政華（2004）發現的溶解迷思概念為延伸的基礎，進行分析與研究，篩選出四類型迷思概念：（一）、「以物理性質(密度或輕重)判斷可否互溶」的迷思概念。（二）、「以物質的狀態判斷可否互溶」的迷思概念。（三）、「以物質的類別判斷可否互溶」的迷思概念。（四）、「無法同時應用巨觀、微觀來理解溶解」的迷思概念。研究者根據概念之相關文獻與研究，認為加強學生對語意的了解能有效協助學生建構正確概念，因此研究者依實際教學之可行性，設計五個教案（附錄一）來進行教學活動，與教案相對應的教學目標、期望改變的迷思概念類型、教材和溶解概念評量試題整理如表 3-1-1 所述。

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表 3-1-1 教案相對應的教學目標、迷思概念類型、教材和溶解概念評量試題教案一教學目標密度不同的物質有些可溶於水、有些不可溶於水，不可以物質的密度來判斷是否可溶於水。期望改變的迷思概念類型一、「以物理性質(密度或輕重)判斷可否互溶」的迷思概念教材活動學習單一溶解概念評量試題 3、8、20、28、30 教案二教學目標 1.狀態相同的物質有些可以互溶、有些不可互溶，不可以物質的狀態判斷是否互溶。 2.類別相同的物質有些可以互溶、有些不可互溶，不可以物質的類別判斷是否互溶。期望改變的迷思概念類型二、「以物質的狀態判斷可否互溶」的迷思概念三、「以物質的類別判斷可否互溶」的迷思概念教材活動學習單二溶解概念評量試題 2、11、26、27、29、1、31 教案三教學目標同時應用生活經驗的觀點（巨觀 macro）、離子的觀點（微觀 micro）理解溶解。期望改變的迷思概念類型四、「無法同時應用巨觀、微觀來理解溶解」的迷思概念教材活動學習單三溶解概念評量試題 10、22、23、24、25 教案四教學目標 1.同時應用生活經驗的觀點（巨觀 macro）、離子的觀點（微觀 micro）理解溶解。 2.了解糖溶解過程：糖分子均勻分散在水中形成溶液，而糖分子結構並無改變。期望改變的迷思概念類型四、「無法同時應用巨觀、微觀來理解溶解」的迷思概念教材活動學習單四

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教師依教案進行教學活動，教師演示實驗過程時，學生同時做觀察，在實際觀察後，學生依據觀察所得填寫活動單。而後教師運用「科學語言遊戲」－打包(packing) 、拆解(unpacking) 和命名(naming)來進行教學活動，並引導學生完成學習單，來增強學生對文本語意的了解。以下針對教學活動中科學語言遊戲（打包、拆解和命名）提出說明如表 3-1-2：表 3-1-2 語言遊戲（打包、拆解和命名）說明 （一）、打包： 問：選擇適當語詞，組合成正確且通順的句子。請將正確的打○，錯誤的打ㄨ。（）1.雖然酒精的密度小於水而且酒精可溶於水。（）2.雖然酒精的密度小於水但是酒精可溶於水。（）3.雖然酒精的密度小於水所以酒精可溶於水。（）4.因為酒精的密度小於水而且酒精可溶於水。續表 3-1-1 溶解概念評量試題 13、14、15、16、17、18、19 教案五教學目標類別相同的物質有些可以互溶、有些不可互溶，不可以物質的狀態判斷是否互溶期望改變的迷思概念類型三、「以物質的類別判斷可否互溶」的迷思概念教材活動學習單五溶解概念評量試題 4、5、7、9、21 雖然因為酒精的密度小於水而且但是所以酒精可溶於水

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（）5.因為酒精的密度小於水但是酒精可溶於水。（）6.因為酒精的密度小於水所以酒精可溶於水。（）7.酒精的密度小於水而且酒精可溶於水。（）8.酒精的密度小於水但是酒精可溶於水。（）9.酒精的密度小於水所以酒精可溶於水。說明「酒精的密度小於水」、「酒精可溶於水」這兩句分別代表兩個不同事件，運用適當的語詞組合數個事件成完整句子，這就是本研究所稱的「打包」。本計劃發展的「打包」遊戲教學活動就是希望學生能藉此瞭解科學語義組合的程序，提昇其科學文本閱讀理解，而與「打包」過程相反的是「拆解」。 （二）、拆解： 已知：乙酸乙酯分子不溶於水，密度比水小。問：上句中所涵蓋的概念有那些？正確的打○，錯誤的打ㄨ。（）1. 乙酸乙酯分子不溶於水。（）2. 乙酸乙酯密度比水小。（）3. 因為乙酸乙酯密度比水小，所以乙酸乙酯不溶於水。（）4. 乙酸、乙醇可溶解於水。說明「乙酸乙酯分子不溶於水，密度比水小。」這句指出兩個不同事件，分別是「乙酸乙酯分子不溶於水」、「乙酸乙酯密度比水小」兩個事件。學生練習將整句語意拆解成數個單一事件，是本研究所稱的「拆解」。拆解著重事件之間的分解，也就是打包的反向過程。因為科學文本中對於事件發生的論述形式，經過打包後語意往往較難理解，因此對於文本中的句子或句中之組成成份的正確拆解，便十分重要了。（三）、命名： 請應用下列字卡填入空格，組合成正確句子。 例如：冰醋酸可溶解在水中，形成醋酸水溶液。糖丙酮水溶液乙醇丙酮乙醇水溶液鹽水溶液氨水溶液鹽氨糖水溶液 1.溶質是固態：（1）糖可溶解在水中，形成糖水溶液。（2）鹽可溶解在水中，形成鹽水溶液。 2.溶質是液態：（1）乙醇可溶解在水中，形成乙醇水溶液。（2）丙酮可溶解在水中，形成丙酮水溶液。 3.溶質是氣態：（1）氨可溶解在水中，形成氨水溶液。續表 3-1-2