語言遊戲對概念改變成效之研究—以燃燒為例

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

語言遊戲對概念改變成效之研究

-以燃燒為例

研究生：粘福揚 撰

中華民國 九十八 年 九 月

語言遊戲對

語言遊戲對

語言遊戲對

語言遊戲對概念改變

概念改變

概念改變成效

概念改變

成效

成效之研究

成效

之研究

之研究—

之研究

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—以燃燒為例

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以燃燒為例

以燃燒為例

以燃燒為例

摘要

摘要

摘要

摘要

本研究主要在探討語言遊戲對燃燒迷思概念改變之成效。研究對象為 國中二年級學生，共 66 人。研究方法採用單組準實驗研究法，並施以前 後測及延宕測驗。教學設計以先前研究發現的燃燒迷思概念為基礎，設計 包含取代、命名、打包和拆解等四種類別的語言遊戲融入教學。統計考驗 採成對樣本 t 考驗，檢視學生在經過語言遊戲教學，燃燒概念評量試題前 測、後測與延宕測驗答對率之差異。研究結果顯示（1）學生普遍存有燃 燒迷思概念。（2）兩次教學後，平均答對率分別提升了 18.8﹪和 17.1﹪。 （3）兩次教學前測與後測之答對率均達顯著差異水準(P<.01)，顯示語言 遊戲融入教學具有值得肯定的成效。（4）在後測與延宕測驗比較中，第一 次教學未達顯著差異，第二次教學則達顯著差異。最後，研究者根據研究 結果在教學上、教材編擬與未來相關研究方面提出建議。 關鍵詞 關鍵詞 關鍵詞 關鍵詞：：：：燃燒燃燒燃燒燃燒、、、概念改變、概念改變概念改變概念改變、、語、、語語言遊戲語言遊戲言遊戲言遊戲、、、迷思概念、迷思概念迷思概念迷思概念

Research on effects of language games on the conceptual

change—

—

—An example on burning

—

Abstract

The purpose of this study was to explore the effects of language games on conceptual changes about burning. Subjects are 66 junior high school students in two classes of eighth grade. Using the quasi-experimental method, the experimental instruments included one-group pretest-posttest and retention test. On the basis of previous studies about misconceptions of burning, the researcher designed and embedded four language games, which include replacing, naming, packing and unpacking, in the instruction of burning. In this experiment, paired-samples t-test was used to evaluate students’ progression through the instruction associated with four language games, and to examine the difference of student scores between pre-test and post-test, post-test and retention test. The results indicate: (1) The majority of students have misconceptions about burning. (2) After teaching, the student scores increases up to 18.8% and 17.1% in each class. (3) There are significant differences (P<.01) between pre-test and post-test, showing language games have positive effectiveness. (4) There was no significant difference between post-test and retention test in the first teaching, but in the second teaching there was. In conclusion, the researcher proposed several suggestions on teaching instruction, materials and further related researches according to the results of this study.

目

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中文摘要 中文摘要 中文摘要 中文摘要 ··· Ⅱ 英文摘要 英文摘要 英文摘要 英文摘要 ··· Ⅲ 目次 目次 目次 目次 ··· Ⅳ 表次 表次 表次 表次 ··· Ⅵ 圖次 圖次 圖次 圖次 ··· Ⅷ 第一章 第一章 第一章 第一章 緒論緒論緒論 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 ··· 3 第四節 研究範圍與限制 ··· 5 第二章 第二章 第二章 第二章 文獻探討文獻探討文獻探討 文獻探討 ··· 7 第一節 燃燒迷思概念的相關研究 ··· 7 第二節 概念改變相關研究 ··· 14 第三節 語言與概念學習 ··· 16 第四節 科學語言與科學學習 ··· 18 第三章 第三章 第三章 第三章 研究方法與設計研究方法與設計研究方法與設計 研究方法與設計 ··· 23 第一節 研究方法 ··· 23 第二節 研究對象 ··· 29 第三節 研究工具 ··· 30 第四節 研究流程 ··· 33 第五節 資料蒐集與分析 ··· 36 第四章 第四章 第四章 第四章 結果與討論結果與討論結果與討論 結果與討論 ··· 38 第一節 兩次教學成效分析 ··· 38 第二節 第一次教學結果分析 ··· 41

第三節 第二次教學結果分析 ··· 60 第五章 第五章 第五章 第五章 結論與建議結論與建議結論與建議 結論與建議 ··· 78 第一節 結論 ··· 78 第二結 建議 ··· 80 參考文獻 參考文獻 參考文獻 參考文獻 ··· 82 一、 中文部分 ··· 82 二、 外文部分 ··· 85 附錄 附錄 附錄 附錄 ··· 88 附錄一 燃燒教學教案 ··· 88 附錄二 燃燒教學活動單 ··· 100 附錄三 燃燒概念評量試題 ··· 109

表

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表 2-1-1 國內外研究迷思概念的成因與來源整理 ··· 9 表 2-1-2 國內外燃燒概念的相關研究 ··· 11 表 3-1-1 教案一：燃燒現象期望改正之燃燒迷思概念 ··· 25 表 3-1-2 教案二：燃燒三要素期望改正之燃燒迷思概念 ··· 25 表 3-1-3 教案三：物質變化與燃燒產物期望改正之燃燒迷思概念 ···· 26 表 3-1-4 取代語言遊戲活動說明 ··· 26 表 3-1-5 命名語言遊戲活動說明 ··· 27 表 3-1-6 打包語言遊戲活動說明 ··· 28 表 3-1-7 拆解語言遊戲活動說明 ··· 29 表 3-3-1 燃燒概念與認知層次雙向細目表 ··· 31 表 3-3-2 燃燒概念評量試題與燃燒迷思概念對照表 ··· 32 表 3-3-3 各題前後測選答一致百分比與列聯係數分析表 ··· 33 表 4-1-1 第一次和第二次教學前測答對率低於 60﹪的試題 ··· 38 表 4-1-2 答對率低於 60﹪之前測、後測與延宕測驗分析 ··· 40 表 4-1-3 答對率低於 60﹪前測、後測與延宕測驗答對率成對樣本 t 考 驗 ··· 41 表 4-2-1 第一次教學前測、後測與延宕測驗描述性統計 ··· 42 表 4-2-2 第一次教學所有試題之前測、後測與延宕測驗成對樣本 t 考 驗 ··· 43 表 4-2-3 第一次教學後語言遊戲教學設計與燃燒概念評量修改一覽表· 44 表 4-2-4 第一次教學迷思概念一答對率比較分析 ··· 45 表 4-2-5 第一次教學迷思概念二答對率比較分析 ··· 46 表 4-2-6 第一次教學迷思概念三答對率比較分析 ··· 47 表 4-2-7 第一次教學迷思概念四答對率比較分析 ··· 49

表 4-2-8 第一次教學迷思概念五答對率比較分析 ··· 50 表 4-2-9 第一次教學迷思概念六答對率比較分析 ··· 51 表 4-2-10 第一次教學迷思概念七答對率比較分析 ··· 52 表 4-2-11 第一次教學迷思概念八答對率比較分析 ··· 53 表 4-2-12 第一次教學迷思概念九答對率比較分析 ··· 54 表 4-2-13 第一次教學迷思概念十答對率比較分析 ··· 55 表 4-2-14 第一次教學迷思概念十一答對率比較分析 ··· 56 表 4-2-15 第一次教學迷思概念十二答對率比較分析 ··· 57 表 4-2-16 第一次教學迷思概念十三答對率比較分析 ··· 58 表 4-3-1 第二次教學前測、後測與延宕測驗描述性統計 ··· 60 表 4-3-2 第二次教學所有試題之前測、後測與延宕測驗成對樣本 t 考 驗 ··· 61 表 4-3-3 第二次教學迷思概念一答對率比較分析 ··· 62 表 4-3-4 第二次教學迷思概念二答對率比較分析 ··· 63 表 4-3-5 第二次教學迷思概念三答對率比較分析 ··· 64 表 4-3-6 第二次教學迷思概念四答對率比較分析 ··· 65 表 4-3-7 第二次教學迷思概念五答對率比較分析 ··· 66 表 4-3-8 第二次教學迷思概念六答對率比較分析 ··· 67 表 4-3-9 第二次教學迷思概念七答對率比較分析 ··· 68 表 4-3-10 第二次教學迷思概念八答對率比較分析 ··· 69 表 4-3-11 第二次教學迷思概念九答對率比較分析 ··· 70 表 4-3-12 第二次教學迷思概念十答對率比較分析 ··· 71 表 4-3-13 第二次教學迷思概念十一答對率比較分析 ··· 72 表 4-3-14 第二次教學迷思概念十二答對率比較分析 ··· 74 表 4-3-15 第二次教學迷思概念十三答對率比較分析 ··· 77

圖

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圖 3-1-1 實驗研究設計圖 ··· 24 圖 3-4-1 研究流程圖 ··· 35 圖 4-2-1 第一次教學迷思概念一答對率折線圖 ··· 46 圖 4-2-2 第一次教學迷思概念二答對率折線圖 ··· 47 圖 4-2-3 第一次教學迷思概念三答對率折線圖 ··· 48 圖 4-2-4 第一次教學迷思概念四答對率折線圖 ··· 49 圖 4-2-5 第一次教學迷思概念五答對率折線圖 ··· 50 圖 4-2-6 第一次教學迷思概念六答對率折線圖 ··· 51 圖 4-2-7 第一次教學迷思概念七答對率折線圖 ··· 52 圖 4-2-8 第一次教學迷思概念八答對率折線圖 ··· 53 圖 4-2-9 第一次教學迷思概念九答對率折線圖 ··· 54 圖 4-2-10 第一次教學迷思概念十答對率折線圖 ··· 55 圖 4-2-11 第一次教學迷思概念十一答對率折線圖 ··· 57 圖 4-2-12 第一次教學迷思概念十二答對率折線圖 ··· 58 圖 4-2-13 第一次教學迷思概念十三答對率折線圖 ··· 59 圖 4-3-1 第二次教學迷思概念一答對率折線圖 ··· 62 圖 4-3-2 第二次教學迷思概念二答對率折線圖 ··· 63 圖 4-3-3 第二次教學迷思概念三答對率折線圖 ··· 65 圖 4-3-4 第二次教學迷思概念四答對率折線圖 ··· 66 圖 4-3-5 第二次教學迷思概念五答對率折線圖 ··· 67 圖 4-3-6 第二次教學迷思概念六答對率折線圖 ··· 68 圖 4-3-7 第二次教學迷思概念七答對率折線圖 ··· 69 圖 4-3-8 第二次教學迷思概念八答對率折線圖 ··· 70 圖 4-3-9 第二次教學迷思概念九答對率折線圖 ··· 71

圖 4-3-10 第二次教學迷思概念十答對率折線圖 ··· 72

圖 4-3-11 第二次教學迷思概念十一答對率折線圖 ··· 73

圖 4-3-12 第二次教學迷思概念十二答對率折線圖 ··· 75

第一

第一

第一

第一章

章

章

章

緒論

緒論

緒論

緒論

本研究以語言遊戲設計燃燒概念教學活動，探討語言遊戲教學對燃燒概 念改變之成效。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

第一節

第一節

第一節

研究背景與動機

研究背景與動機

研究背景與動機

研究背景與動機

有許多探討學生概念理解的研究發現學生不是腦袋空空進入學習情 境，他們有許多先入為主的概念，而這些概念有別專家的科學概念，並且非 常不容易改變（鄭麗玉，1998），這些與專家有別的想法，就是所謂的「迷 思概念」。對於學生的科學迷思概念改變研究一直是科學教育學者相當感興 趣 的 研 究 主 題 。 科 學 的 學 習 可 以 視 為 是 一 種 概 念 的 轉 變 (Gil-Perez & Carrascosa, 1990)，學生的科學概念就是這一連串的概念充實與修正。 火的使用對於人類文明的演進有著絕對的影響力，而與火息息相關的化 學現象就是燃燒。燃燒是我們在生活中常見的現象，燃燒理論包含相當多的 科學概念，例如：物理變化、化學變化、燃點、質量守恆定律、可燃物、助 燃物等。現行的國民中、小學教材有關燃燒的單元或主題，範圍甚廣且分散 在各個教學單元裡，從科學的發展史觀點，燃燒理論的發展係經過相當長久 的時間，才從燃素的概念發展到氧化還原的概念（張容君、周進洋，2001）。 根據 Ross(1991)的研究顯示，從國小、國中至成人對「燃燒」概念不清楚的 人數，都佔了很大的比例。由相關文獻（許良榮和王瓏真，2003；張容君和 張惠博，2007；鄭豐順，1997；BouJaoude, 1991；Driver, 1985；Ross, 1991） 發現許多有關燃燒的迷思概念，例如對氧在燃燒中的角色不清楚，認為氧氣 只幫助燃燒，並不參與燃燒。在燃燒的三要素中，無法全盤考量燃燒需要可

燃物、助燃物與到達燃點三個要件，對燃燒的條件仍存有迷思概念。對於燃 燒現象的解釋，以看得見的變化或直觀現象來做解釋，忽略看不見的反應物 或產物。因此，本研究挑選「燃燒」這個科學概念，以進行迷思概念改變的 研究。 學生學習科學的成效，在於獲得正確的科學概念。學生透過語言來學習 科學，而科學本身也是透過語言傳達科學概念，所以也可說是科學內容的學 習與語言的學習是同步的。學生學習科學概念主要是透過科學文本的閱讀， 閱讀理解是閱讀歷程中的根本要素，理解與否就在於是否瞭解科學文本字句 的意義，也就是背後所闡述的科學概念，而非字面上的一字一句，所以學習 科學就要了解傳達科學概念的科學語言，才能理解科學文本內容。科學教師 的講解，亦是透過語言將科學概念傳輸給學生。依據文獻研究結果，迷思概 念的來源之一就是來自於於語言問題（洪瑞英，1998；謝秀月，1995；Duit, 1991；Sutton & West, 1982；Duit & Treagust, 1995）。科學學習上的語言問題， 包括生活中的日常用語，文字聯想，還有以科學語言寫成，透過語言來教學 的科學教科書。日常生活用語與講究精確的科學語言相差甚大，以「熱」這 個詞為例，在生活中的用語也有熱的概念，例如，今天的天氣真「熱」，這 個熱的意思是氣溫很高，到底多高並無一定的標準，與科學上所指的熱或熱 能並不相同，科學上的熱是一種能量的形式。科學語言與一般語言不同，但 是，許多的科學語言都是借自日常用語，所以容易造成一些學習上的迷思。 Lemke(1990)認為科學語言不是學生原有語言的一部份，對大多數學生而 言，科學像是一種外國話，除非他們已經長久的熟練使用，否則還是會讓他 們感到不自在，而形成了不正確的概念和想法。 陳紫婕（2004）認為自然與生活科技領域教師，面對學習者諸多迷思概 念，其重責大任就是扮演導正迷思概念、闡明正確概念的角色，而鄭美紅和 孫愛玲（2003）則指出教師於設計科學課題學習活動可多考慮利用文字或語

言特色，把科學學習與科學語言融合起來。基於以上所述，研究者以先前研 究發現的燃燒迷思概念為基礎，依「燃燒現象」、「燃燒三要素」和「物質變 化與燃燒產物」三個部分，歸納挑選出十三個迷思概念，試著發展將語言遊 戲融入教學活動的教學設計，探討語言遊戲教學對學生的燃燒迷思概念改變 成效。研究對象因考量學生的語文能力，所以本研究以國中二年級學生為研 究對象。

第二節

第二節

第二節

第二節

研究目的與待答問題

研究目的與待答問題

研究目的與待答問題

研究目的與待答問題

一 一 一 一、、、研究目的、研究目的研究目的研究目的 依前述的研究動機，本研究在發展並利用語言遊戲教學活動，讓學生熟 練科學語言建構科學理論的幾種方式，藉以增進理解科學文本的能力，建立 正確的燃燒概念，同時檢視語言遊戲教學對學生之概念改變有無助益。因 此，本研究目的為： 探討語言遊戲教學對國中學生燃燒迷思概念改變的成效 探討語言遊戲教學對國中學生燃燒迷思概念改變的成效 探討語言遊戲教學對國中學生燃燒迷思概念改變的成效 探討語言遊戲教學對國中學生燃燒迷思概念改變的成效。。。 。 二 二 二 二、、、待答問題、待答問題待答問題待答問題 （一）國中生在教學前燃燒迷思概念為何？ （二）語言遊戲教學後，國中生的燃燒概念改變情形為何？ （三）語言遊戲教學後，國中生在後測與延宕測驗有無顯著差異？

第三節

第三節

第三節

第三節

名詞解釋

名詞解釋

名詞解釋

名詞解釋

一 一 一 一、、、迷思概念、迷思概念迷思概念迷思概念 本研究所謂的迷思概念，就是學生因日常生活經驗、學校學習或其他途

徑，對自然現象或科學概念所產生的認知，有別於科學專家的看法和教科書 的定義，即稱為迷思概念。 二 二 二 二、、、燃燒概念、燃燒概念燃燒概念燃燒概念 燃燒的定義：物質發生強烈的氧化還原反應，同時發出光和熱的現象稱 為燃燒。它具有發光、發熱、生成新物質三個特徵。最常見又最普遍的燃燒 現象是可燃物在空氣或氧氣中的燃燒。燃燒的條件：燃燒必須同時具備三個 條件：可燃物、助燃物、達到燃點。本研究中燃燒概念主要包含燃燒現象、 燃燒三要素和物質變化與燃燒產物三個部分，其教學概念如下： （一）燃燒現象：燃燒的過程和現象；物質是否可燃。 （二）燃燒三要素：燃燒的條件；氧的角色。 （三）物質變化與燃燒產物：物理變化與化學變化；燃燒前後物質性質 改變；質量守恆定律。 三 三 三 三、、、語言遊戲教學、語言遊戲教學語言遊戲教學語言遊戲教學 研究者根據特定燃燒迷思概念設計的教學活動，由教師講解燃燒概念 後，透過語言遊戲來建立正確的燃燒概念，修正錯誤的燃燒迷思概念。教學 設計內含三個語言遊戲活動單，由學生分組共同討論完成。語言遊戲類別如 下： （一）取代（replace)：強調過程詞在科學語言中的多變性，不同過程詞 在科學敘述中扮演的角色。例如：氧化反應是物質與氧「結合」。句 中的「結合」可以被「化合」、「反應」與「作用」這幾個科學常用 的過程詞取代，取代後所表徵的科學概念一樣正確。 （二）命名（naming)：針對科學現象描述對應出科學專有名詞，以精簡 的文字對自然現象作精確的描述，例如：「物質與氧結合的反應」即 命名為氧化反應。另外「燃燒是激烈的氧化作用，伴隨著光和熱的

產生」。將氧化作用予以分類，特指可觀察到光和熱的激烈氧化，讓 所觀察描述的對象更明確。 （三）打包（packing）：將幾個科學詞語或事件之間的因果關係或邏輯推 理建立起來，用以描述科學概念，例如：氧氣、二氧化碳和燃燒這 三個科學詞語可以打包成木材燃燒會用去氧氣產生二氧化碳。除此 之外，還可了解燃燒現象發生需具備的充要條件與必要條件。例如： 可燃物在空氣中除非達到燃點否則不燃燒。 （四）拆解（unpacking)：理解科學文本重要的過程，可視為打包的反向 操作。例如：在密閉系統中，燃燒的蠟燭會熄滅，可能是因為氧氣 用完了。可拆解成「在密閉系統中，蠟燭會熄滅」還有「氧氣用完， 蠟燭會熄滅。」

第四節

第四節

第四節

第四節

研究範圍與限制

研究範圍與限制

研究範圍與限制

研究範圍與限制

一 一 一 一、、、研究範圍、研究範圍研究範圍研究範圍 （一）研究內容 本研究採非隨機立意取樣，研究所探討之概念範圍為九年一貫自然 與生活領域有關「燃燒」方面的概念，重要概念為：燃燒現象、燃燒三 要素、物質變化與燃燒產物三個方面的燃燒概念。 （二）研究對象與方法 受限於研究者的地域與經費，本研究選取國中二年級兩個班的學 生，由研究者進行共兩次的語言遊戲教學，探討此教學策略對學生燃燒 概念改變之成效。因研究範圍有限，不宜推論至其他對象與科學概念。 二 二 二 二、、、研究限制、研究限制研究限制研究限制

由於研究對象有限，受地區、年級、學校規模等其他因素影響，研究中 僅依燃燒相關文獻研究，依「燃燒現象」、「燃燒三要素」和「物質變化與燃 燒產物」三個部分，歸納挑選出十三個國中學生常見之燃燒迷思概念進行研 究，加以本研究不在形成一般性的理論與法則。所以，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，研究範圍有限，不宜做過 多的推論。

第二

第二

第二

第二章

章

章

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文獻探討

文獻探討

文獻探討

文獻探討

本研究在於探討語言遊戲對燃燒概念改變之成效，本章就研究相關主 題：燃燒迷思概念的相關研究、概念改變相關研究、語言與概念學習、科學 語言與科學學習，分成四節討論。

第一節

第一節

第一節

第一節

燃燒迷思概念的相關研究

燃燒迷思概念的相關研究

燃燒迷思概念的相關研究

燃燒迷思概念的相關研究

學生在學習時，常會帶著已有的自發觀念，用自己的想法或經驗來學 習，這些早已擁有的、存在心中先入為主的概念，若有別於教科書上所定義 的，與專家認定的概念不相容的概念，就是所謂的「迷思概念」（林珮如， 2002）。「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）。 一 一 一 一、、、迷思概念的成因與來源、迷思概念的成因與來源迷思概念的成因與來源迷思概念的成因與來源 了解學習者的先前知識應是教學的起點，因此科學迷思概念的研究一直 是國內外學者相當感興趣的議題。對於迷思概念 Driver(1981)認為兒童在成 長過程中，與他人產生互動，在這互動過程中，兒童可能從他人身上習得一 些科學迷思概念，也可能將觀察到的自然現象自身整理歸納之後，在日常生 活經驗裡得到一些與正統科學概念不同的概念。邱美虹（2004）指出雖然迷 思概念的成因可能非常多，但一般而言不外乎由學習者與環境兩者交互作用 的關係產生。 至於迷思概念的類型，詹耀宗與邱鴻麟（2004）在探討中學生氧化還原 迷思概念研究中，從命題知識陳述的語意分析，將迷思概念分為三種類型：

1.化約型：學生因為將 A 的概念原理用來解釋 B 的現象及事實而產生的迷思 概念。2.語言直覺型：望文生義，以字面上的日常用語語意來解釋而產生的 迷思概念。3.邏輯推理型：雖然運用的原理正確，但是對於原理的了解不夠 完整，適用條件的考慮不周全，引發推理時產生以偏蓋全的現象。 迷思概念的普遍性與不易改變原因是迷思概念有時包含另有的信念系 統，這些系統是學生將命題連結組成的，且易受日常生活、學校或其他環境 經驗的影響。迷思概念生成的原因，在以往國內外的研究中已有相當的成 果，茲將國內外學者的相關研究整理如表 2-1-1。 由表 2-1-1 綜合國內外學者的研究結果，發現迷思概念的成因與來源相 當類似，大致可以區分為三個方面：1.日常生活與感覺經驗，諸如對自然現 象的觀察與感覺，以觀察到的表面現象，進行單一方向的推理，建構知識(e.g., Wandersee, Mintzes & Novak, 1994)。2.語言經驗：包括日常生活用語和隱喻 以及文字聯想、科學名詞的誤用等（例如，黃萬居，2004）。3.科學教學： 來自教科書的教材內容影響，還有正式教學或非正式教學中的教學所得問題 (e.g., Duit & Treagust,1995)。至於迷思概念其他不同之成因與來源，可能由 於各個學科特質不同或是研究主題的差異，關注的面向有所差異造成。

表 2-1-1 國內外研究迷思概念的成因與來源整理

研究者 迷思概念的成因與來源

Sutton & West (1982)

1.直接的實際經驗。2.可使用的日常用語，特別是可使用的隱喻。3.同 儕所認同及鼓勵的信念和看法。4.正式或非正式的教學。

Osborne, Bell & Gilbert(1983) 1.以個人為中心來看事物，只考慮事物的本質。2.直接從日常生活經驗 來建構知識。3.對特殊事物給予特別解釋，不考慮是否合乎邏輯與矛盾。 4.社會的日常用語影響。 Fisher (1985) 1.文字的聯想。2.知識的混淆。3.知識的衝突。4.知識的不足。 Driver (1985) 1.知覺支配思考。2.限制性的聚焦。3.變化勝於穩定。4.線性因果推理。 5.相混淆的概念。6.概念依賴情境。 Head (1986) 1.來自日常的經驗和生活中的觀察。2.由類比錯誤所產生的混淆。3.隱 喻的使用。4.受同儕文化的影響。5.來自一些固有的觀念。 Duit (1991) 1.感官的印象。2.日常用語。3.與生俱來的概念。4.學生在社會環境中 所學。5.從教學中所得。

Wandersee, Mintzes & Novak(1994) 1.對自然的觀察和感覺。2.同儕文化。3.日常生活用語。4.傳播媒體的 影響。5.來自老師的教學。 Duit &Treagust (1995) 1.感官經驗。2.語言經驗。3.文化背景。4.同儕團體。5.大眾媒體。6. 科學教學。 謝秀月 （1995） 1.生活經驗的影響。2.日常用語的影響。3.學科背景知識不夠。4.教科 書與教學上的誤導。 鄭豐順 （1997） 1.感官經驗2.日常經驗3.置換(displacement)4.錯誤概念的延伸5.科學 名詞的誤用。 洪瑞英 （1998） 1.受先前知識的影響。2.受日常生活直覺經驗影響。3.日常生活用語的 影響。4.受正式教學或非正式教學的影響。5.受學生的個人因素或特質 的影響。 黃寶鈿 （1998） 1.生活經驗的概念。2.教材內容。3.教學問題。4.認知發展。 王美芬、熊召弟 （2001） 1.教師對學生的迷思概念缺乏察覺心(awareness)及興趣。2.日常生活用 語及隱喻。3.「只要教，就馬上會學到」的假設。4.字與話語就可以代 表瞭解的假設。5.教科書呈現錯誤概念。6.過份強調講述法。 邱鴻麟和周進洋 （2003） 1.直接觀察時的印象。2.缺乏先備知識。3.對於化學名詞的混淆。4.生 活經驗的單一方向推理。5.日常生活語言經驗的分享。 黃萬居 （2004） 1.學童本身建構的。2.語言的因素。3.教科書的影響。4.受正式教學影 響。5.無法應用科學概念。6.受環境影響。 陳彥任 （2007） 1.學校教師的不當傳達、2.學生感覺經驗使然、3.學生缺乏學科知識 4. 不同情境差異影響、5.學科素養不佳。 張容君、張惠博 （2007） 1.只專注在表面的部分現象。2.沒有考慮化學反應的機制。3.對於化學 名詞錯誤的理解。4.只從單一方面的線性推理。5.概念瞭解受語言經驗 影響。6.概念無法區分且相互混淆。 從迷思概念的成因與來源文獻探討可知，國內外學者一致認為語言因素

為迷思概念產生的原因之一。除此之外，教科書的內容表達，教師教學使用 的語言和師生互動的言語使用，廣義來說也是語言的問題，可見要改變學生 的迷思概念，從語言方面著手應是一個相當值得研究的方向。 二 二 二 二、、、燃燒迷思概念相關研究、燃燒迷思概念相關研究燃燒迷思概念相關研究燃燒迷思概念相關研究 在燃燒概念的相關研究方面，國內外的研究對象遍佈兒童到成人，而且 已有相當的成果，茲將國內外燃燒迷思概念研究整理如表 2-1-2。 綜合國內外燃燒迷思概念研究文獻而言，燃燒迷思概念大略可以分類成 幾個部分：首先是質量守恆部分。在 Driver(1985)針對中學生的研究指出， 學生認為物質燃燒後重量會減少，而且對於化學變化中系統的界定，是以可 以觀察的系統來進行守恆推理，學生會忽略看不見的反應物或產物。在王春 源（1991）和 Gabel 等人(2001)的研究中也都有類似的發現，認為在密閉的 系統中燃燒火柴，燃燒後整個系統的質量會增加或減少。謝志仁（1993）研 究國中學生化學變化相關概念之另有架構則發現學生認為蠟燭燃燒後出現 新物質，所以燃燒重量會增加。 對於蒸發與燃燒或熔化與燃燒現象的混淆部分，認為酒精燃燒只是酒精 蒸發的現象，還有燃燒時也會有蒸發現象（許良榮、王瓏真，2003；BouJaoude, 1991；Meheut, Saltiel & Tiberghien, 1985）。熔化與燃燒現象的混淆，認為燃 燒只是蠟燭熔化，還有玻璃熔化就是燃燒（許良榮、王瓏真，2003；Meheut, Saltiel & Tiberghien, 1985）。

表 2-1-2 國內外燃燒概念的相關研究 研究者 研究對象 與燃燒相關之迷思概念 Pfundt (1982) 8-13歲學 生 1.學生對化學變化的想法是物質經過化學變化後仍保有物質原本的 性質，只不過是被混合或分離。 Driver (1985) 中學 1.學生知道空氣或氧是燃燒的必要條件，但對其作用並不清楚。 2.物質燃燒後重量會減少。 3.燃燒會產生煙或類似煙的物質。 4.對於化學變化中系統的界定，是以可以觀察的系統來進行守恆推 理，其忽略看不見的反應物或產物。

Meheut, Saltiel & Tiberghien(1985) 11-12歲 1.有些學童認為燃燒只是蠟燭熔化與酒精蒸發的現象，所以燃燒前後 物質相同。 2.有些學童認為燃燒會產生灰、煙等新物質，所以燃燒前後物質不同。 BouJaoude (1991) 八年級 1.蠟、酒精與氧氣並非主動參與燃燒。 2.在燃燒過程中，物質並無經歷化學變化。 3.酒精燃燒，蒸發與燃燒可交替發生。 4.燃燒時，物理變化與化學變化可交替發生。 Ross (1991) 成人 1.燃燒是一種破壞過程。 2.氧氣在燃燒中的角色是助燃，而不是反應物。 Gabel, Stockton, Monaghan, & MaKinster (2001) 8-13歲 1.認為糖加熱變成黑色物質就是糖的燃燒，忽略燃燒要放出光和熱。 2.不了解可燃物的角色，認為燭芯是蠟燭燃燒的主要燃料。 3.大多數學生知道燃燒會產生新的產物，但對新產物的組成卻不了 解。 4.認為密閉容器中，燃燒蠟燭，質量會增加或減少。 王春源 （1991） 小六到國 三 1.在密閉的系統中燃燒火柴，燃燒後整個系統的質量會改變。 2.引燃煙火時有白色的氣體，是因為煙火衝向空中時，把周圍的空氣 擠下所產生的。 謝志仁 （1993） 國中學生 1.學生僅注意可觀察的反應物，而忽略蠟燭參與反應前的狀態改變。 2.「熱」是其他物質，如空氣或火所散發出來的。 3.火是由物質的結合，或物質與熱結合轉變產生的。 4.學生能瞭解氧氣的助燃功能，但不清楚空氣是含氧的混合物。 5.蠟燭燃燒後的產物「水」，是由其他物質轉變而來的；也有學生認 為這是原本就存在空氣中的水蒸氣。 6.學生認為蠟燭燃燒後出現新物質，所以燃燒重量會增加。 鄭豐順 （1997） 國二、國三 1.學生認為蠟燭燃燒時熔化的原因是「火」、會忽略燃燒時「可燃物」的必須存在。 2.學生認為燃燒是一種物理變化。 郭國成 （2002） 小四、小六 1.燃燒是因受外物作用與物質本身無關。 2.木炭燃燒前後性質並無改變。 許良榮和王瓏真 （2003） 小四、小 六、國二 1.認為鐵不會燃燒，熔化與燃燒現象的混淆。 2.對於燃燒需要可燃物、助燃物及達到燃點的條件並不清楚，無法全 盤考量。 3.學生以不同形式描述不同物體的燃燒，以觀察到具體的變化來做解 釋。 4.混淆酒精燃燒與酒精蒸發。 5.不清楚氧的角色，認為燃燒後，氧用完就剩二氧化碳。 6.認為燃燒產生的黑煙就是二氧化碳，顯示學生會有混淆反應物與生 成物的情形。 7.燃燒一定要點火。

在燃燒的條件方面，國內外研究提出的迷思概念甚多。關於空氣或氧氣 的迷思概念，BouJaoude(1991)指出學童認為空氣不是主動包含在燃燒中，而 Driver(1985)則提出學生知道空氣或氧是燃燒的必要條件，但對其作用並不 清楚。許良榮和王瓏真（2003）也提出學生不清楚氧的角色，認為燃燒後， 氧用完就剩二氧化碳。謝志仁（1993）與 Ross(1991)皆指出，研究對象知道 氧的助燃功能，但是不清楚氧是燃燒的反應物與空氣是含氧的混合物。除了 助燃物氧的條件以外，其他燃燒的條件可燃物與達到燃點，許良榮和王瓏真 （2003）指出學生對於燃燒需要可燃物、助燃物及達到燃點的條件並不清 楚，無法全盤考量。謝志仁（1993）和 Gabel 等人(2001)則是發現到學生會 忽略燃燒時可燃物的必須存在。 在化學變化部分，Pfundt(1982)研究發現八到十三歲的學生對化學變化 的想法是物質經過化學變化後仍保有物質原本的性質，只不過是被混合或分 離。BouJaoude(1991)針對八年級學生則發現學生認為在燃燒過程中，物質並 無經歷化學變化，還有燃燒時化學變化和物理變化可相互交替發生。鄭豐順 （1997）的研究亦發現學生認為燃燒是一種物理變化，並非是化學變化。燃 燒的過程與產物部分，Gabel 等人(2001)發現學生知道燃燒後有新產物，但 對新產物的組成並不了解，而且會忽略燃燒必定會放出光和熱。郭國成 （2002）發現小學生認為木炭燃燒前後性質並無改變。Driver(1985)指出中 學生認為燃燒會產生煙或類似煙的的物質。Meheut 等人（1985）也有類似 的發現，認為燃燒會產生灰、煙等物質，所以燃燒前後物質不同。Ross(1991) 則發現有部分成人有認為燃燒是一種破壞的過程之迷思概念。對於蠟燭燃燒 的產物水，謝志仁（1993）提到學生認為是由其他物質轉變而來，也有學生 認為這是原本就存在空氣中的水蒸氣，至於火和熱，則認為火是由物質的結 合，或物質與熱結合轉變產生的。「熱」是其他物質，如空氣或火所散發出 來的。他同時指出學生對於燃燒現象的觀察，僅注意可觀察的反應物，而忽

略蠟燭參與反應前的狀態改變。許良榮和王瓏真（2003）則表示學生會以不 同形式去描述不同物體的燃燒，以觀察到具體的變化來做解釋。 燃燒現象在生活中處處可見，是一種相當普遍的科學現象，不過由國內 外的相關研究發現不管是兒童或是成人卻都存有迷思概念，可見在科學迷思 概念的研究上，燃燒迷思概念的導正是相當值得科學教育界進一步研究的議 題。 研究者以先前研究發現的燃燒迷思概念為基礎，依「燃燒現象」、「燃 燒三要素」和「物質變化與燃燒產物」三個部分，歸納挑選出十三個迷思概 念如下： 1.氧氣在燃燒中的角色是助燃，而不是反應物。 2.爆炸不是燃燒。 3.金屬不能燃燒 4.對於燃燒需要可燃物、助燃物及達到燃點的條件並不清楚，無法全盤 考量。 5.燃燒一定要點火。 6.燃燒一定產生二氧化碳。 7.氧氣可以幫助燃燒但不會消耗。 8.知道空氣或氧是燃燒的必要條件，但對其功能並不清楚。 9.氧氣在燃燒中的角色是助燃，而不是反應物。 10.熔化與燃燒現象混淆。 11.在密閉的系統中，燃燒後整個系統的質量會改變。 12.蠟燭燃燒後的產物「水」，是由其他物質轉變而來的。 13.燃燒前後物質性質並無改變。 本研究針對這十三個燃燒迷思概念，發展設計語言遊戲教學活動，探討 語言遊戲對國中生之燃燒迷思概念改變的成效。

第二節

第二節

第二節

第二節

概念改變相關研究

概念改變相關研究

概念改變相關研究

概念改變相關研究

在科學教學上，教師所要達成的一個重要任務，就是要適當的設計教 學，引導學生的概念朝向科學概念發展（胡瑞萍和林陳涌，2002）。因此， 一位優秀的科學教師，必須能識別學生的迷思概念及迷思概念如何影響學生 學習，進而組織教材，以最佳的方式呈現出來，採用適當的教學策略幫助學 生學習，促進學生的學習成效，引起學生的學習興趣。 科學學習過程就是一連串的概念改變，學生學習科學就是要獲得正確的 科學概念與知識，但是依據先前的文獻研究，如胡瑞萍和林陳涌（2002）就 指出學生在進入教室學習之前，會因為生活經驗、語言、文化或者是過去學 習經驗的影響，而帶有許多與科學概念不一致的先存概念，這些不同於科學 社群所認定的科學概念，也就是所謂的迷思概念。根據相關文獻的研究，迷 思概念是相當固著不易改變的，欲使學生的概念改變，可能涉及改變學生既 有的概念，而不是將新概念加諸在學生的既有概念上，所以概念的改變牽涉 到新概念與舊概念的相互作用，學習結果的優劣也就是新舊概念是否能順利 的改變。 在科學教育的概念改變理論中，為大家所熟知的就是 Posner, Strike, Hewson and Gertzog(1982)所提出的概念改變模式(conceptual change model, CCM)。Strik and Posner(1985)認為，要使學生發生概念改變，必須具備下列 四個條件：1.學生必須對現有概念不滿意(dissatisfaction)；2.新概念可被學 生理解(intelligible)；3.新概念必須是合理的(plausible)；4.新概念必須是豐 富的(fruitful)。個體面對新的概念訊息，若舊的概念架構功能性仍然存在， 則 個 體 將 進 行 弱 重 建 (weak restructuring) ， 類 似 Piaget 提 出 的 同 化 (assimilation)，對原有的認知架構進行調整。唯有個體對現有概念不滿足， 並且認為新概念是可理解的、合理的與豐富的，如此才會進行根本重建

(radical restructuring)，類似 Piaget 提出的調適(accommodation)，亦即改變 整個概念架構。學生在學習科學概念時，可能發生的情形是已具有正確的概 念架構，但是並不充分，此時的教學應強調「弱重建」；另一可能是學生的 概念架構是不對的，或是與科學理論不相容，此時的教學應強調如何引發學 生的「根本重建」（許良榮、李田英，1995）。在科學教育中經常強調的概念 改變教學，常屬於一種知識的根本重建，所以概念改變教學要符合 Posner 等人(1982)所提出的概念改變四條件，再透過調適的過程，進行概念根本重 建，達到概念改變的目的。 另外，Chi(1992)之本體論的概念改變理論指出概念改變可分為兩種：1. 本體類別內的改變(within ontological conceptual change)是指概念改變發生在 同一本體樹內概念上下的轉變，而不是跨越本體樹的概念改變，這種改變可 視為信念修正(belief revision)。本體類別內的改變是較容易的，因為發生的 原因通常是由於學習者本身知識的缺乏或欠缺練習所致。2.跨越本體類別間 的概念改變(across ontological conceptual change)，這種類別間的轉移才可稱 為根本的概念改變，此種概念改變比本體類別內的概念改變更為困難，這也 是造成科學概念之學習效果不彰的主要原因之一，因為學習者必須跨越本體 類別才能學到正確的科學知識。許良榮（1997）就曾指出如何設計教學以銜 接學生與科學家之本體觀的差距以幫助學生學習科學概念，是科學教學中應 重視的問題。 蕭月穗（2005）指出促進概念改變的策略常用的有三種：1.蘇格拉底式 對話：透過師生之間的對話，讓學生察覺其思考與推理的不一致，而重建原 有的知識。 2.異例法：利用不一樣的例子或現象誘發學生面對問題時，產 生認知上的衝突，而幫助學生重建認知架構。3.類比搭橋法：運用類比關係， 以學生熟知的就知識為基礎來了解新的事物。要讓學生產生概念改變有幾個 方式，有五種教學策略已被其他研究證明是有效的：學習環(learning cycle)、

類 比 教 學 (analogy teaching) 、 概 念 衝 突 (concept conflict) 、 後 設 認 知 (metacognition)、群體討論(group discussion)(張靜儀，2002)。這幾種概念改 變的教學策略並非是互斥的，而是相輔相成的。劉新等人（2006）則是提出 「小組合作學習」的學習型態，可以提供學生同儕間溝通交流的機會，教師 引導以「概念改變」的教學技能，使每位學生在課室中不單單聆聽教師說些 什麼，也要仔細分辨同學發表內容的合理性，針對教師的提問不斷挑戰自我 的腦力。江文慈（2006）亦提出小組合作學習很適合大班，不僅同儕討論可 幫助理解，保留內容，也可幫助他們發展良好的溝通技巧，透過教導他人， 學生的參與度越高、主動性越強，學習的效果就越好。 Valanides 等人(2003)則在氧化與燃燒的理解教學實務研究中指出，應該 要設計一個促使學生以各種方式表達概念與概念發展的學習環境，如透過小 組與他人經常性的溝通合作解決問題和回答問題。Lofgren and Hellden(2008) 在針對小學生的物質變化理解研究中亦提出建議，教師應該營造一個氛圍， 讓學生有機會談論、研究與討論他們對日常生活現象中各種歧異現象的想 法。本研究的語言遊戲教學即是採用異質分組的小組合作學習方式，再透過 群體討論的方式，引起概念衝突，接著教師引導學生正確的完成學習單內 容，期望能建立正確的燃燒科學概念。

第三節

第三節

第三節

第三節

語言與概念學習

語言與概念學習

語言與概念學習

語言與概念學習

陳烜之（2007）指出人類因有複雜的語言能力，所以異於其他的動物統 治了世界。在語言心理學中，關於語言習得的因素有幾種不同的見解：建基 於理性主義哲學思想，重視天賦能力的先天決定論以 Chomsky 為代表；建 基於經驗主義哲學思想，強調學習的後天決定論以 Jensen 為代表。持後天決 定論的學者認為，語言能力可以在後天環境因素的操控中完全習得。不論是

採先天決定論者或後天決定論者，都不能否認語言對人們認知學習的重要 性。 語言是人與人溝通最主要的工具，在科學教室中，教與學都需要透過語 言來進行。Vygotsky 指出學生是用語言來發展其概念，語言發展與概念發展 有著非常複雜的關係。在社會互動中，兒童與他人交談時，會把對話的語言 內化成自己個人語言的一部份，並以類似的方式組織自己的語言。語言乃是 內化複雜概念的關鍵，發展語言能力有助於發展孩子的思考能力（黃德祥、 謝龍卿，2005）。陳淑敏（1994）指出 Vygotsky 所謂的語言不僅包括自然的 語言，還包括科學和數學的語言，而且語言是集體分享和意識傳遞的最佳媒 介。他亦指出 Vygotsky 將兒童語言與思考發展的關係分為四個階段：1.原 始或自然階段：語言與思考無關。2.質樸的心理階段：開始使用正確的文字 形式和結構，兒童在精熟思考的法則之前，已能精熟語言的構成法則。3. 利用外在的符號和運思解決內在問題的階段：借助手指或記憶來運算，語言 以自我中心語言為主。4.內在成長階段：用內在的符號去思考，語言發展為 內在的，是無聲的語言。 在陳烜之（2007）所著認知心理學一書中提到 Levinson 將語言對思考 的影響分為三種：第一種是發生在知覺經驗的時候（把經驗到的事件登錄到 記憶裡），第二種是發生在說話的時候（把經驗到的事件說出來），第三種是 發生在語言表達之後回憶的時候。故語言與思考無時無刻與時俱在，人們藉 由語言傳達訊息與擷取訊息，而且同時進行思考，對訊息進行編碼、儲存與 提取。林生傳（2002）也在其所著教育心理學一書中提及，學習者吸收知識 與傳達知識的兩大支柱就是認知能力與語言能力。兒童的認知發展與概念的 學習，往往需要靠語言來進行，語言有問題的兒童，其認知發展也常常有問 題，可見語言對概念學習有絕對的影響力。語言與概念形成的關係，語言將 基本的概念符號包裝成一個個的單位，方便思考活動的進行，思考的結果會

產生新的概念，再用語言包裝成另一單位，如此循環，讓概念愈來愈複雜， 思考也可以更深入更廣泛。 黃德祥和謝龍卿（2005）認為學習語言必須學會四項語言的組成要素： 1.語音(phonology)：構成聲音與語言的最基本單位，單字與句子的組成也要 以語音連結才能達到溝通的目的；2.語意(semantics)：指的是單字或句子真 正的意思；3.語法(syntax)：句子的組成規則與結構；4.語用(pragmatics)： 語言運用的能力。其中語法的學習牽涉如何將單字排列組合成一個有意義的 句子，以及如何以語句規則賦予每個句子正確的意義等。在本研究的語言遊 戲中，字卡的排列與字卡造句即是讓學生熟練科學語言的語法使用能力。語 言與概念學習的關聯性對應到科學學習上即是科學語言與科學概念獲得的 問題。所以要探討如何有效改變科學概念從科學語言的角度切入，應是一個 可行性的方向。

第四節

第四節

第四節

第四節

科學語言與科學學習

科學語言與科學學習

科學語言與科學學習

科學語言與科學學習

一 一 一 一、、、科學語言、科學語言科學語言科學語言 莊耀郎（2001）認為如果以語言的類型來區分，語言大體可以分為描述 語言，情感語言和啟發語言。科學語言即屬描述性語言，其功能在於描述所 觀察到的一切狀況，記述實驗過程中所有曲折變化的細節，以致科學語言精 確度的要求相當高，以科學語言傳達的科學知識也相當嚴謹。劉宏文（2001） 以 Halliday 和 Martin 所發展出的語言學分析模式，探討中文教科書書中科學 語言的特質，發現有以下幾個特質： （一）概念與定義的糾結 科學教科書的書寫方式常見夾雜著科學概念與科學術語的陳述。一 個科學術語有其特定的指稱，由數個被假設為已知的概念定義而來，而

且此一定義又成為下一個更新定義的基礎。例如：物質與氧結合的反應 稱為「氧化反應」。「燃燒」是激烈的「氧化反應」，過程伴隨著光與熱的 產生。首先定義「氧化反應」此一科學術語，接著以「氧化反應」再定 義下一個科學術語「燃燒」，而且附加了條件限制「伴隨光與熱的產生」。 在這樣的情形下，學生的科學學習會有幾個困難，被假設為已知的概念， 可能是學生未知的；語意的結構變得複雜，學生不易由語句中理出各個 概念之間的關係脈絡，而且概念之間複雜的依存關係，需要耗費大量的 工作記憶空間，對學生又是一個吃重的認知負荷。 （二）分類標準的建立 科學知識在探求與尋找自然中的規律，所以科學知識內含很多分類 的架構。陳世文（2007）指出對科學而言，它本身就是一門分類的學科。 概念與概念之間的關係經常是呈層級狀的分類架構。科學文本在提供組 織科學訊息時常涉及「類屬-組成」論述，例如：「A 分為 B、C」表達出

A 和 B、C 的類屬(kind of)關係；「A 由 B、C 組成」則說明了 A 和 B、C

間的組成(part of)關係。一般教科書，為了增進學生對科學名詞的理解， 往往用了許多文句去描述，甚至改變了階層關係，混淆了類屬與組成， 讓學生難以掌握敘述的重點。 （三）高密度的科學術語 在我們的日常生活對語中，所攜帶的訊息詞彙密度不高，然而經過 科學語言構作的科學教科書的訊息詞彙密度就高多了。楊文金和陳世文 （2008）在科學漢語與科學英語論述特質的比較中分析發現在單一語句 中科學漢語比科學英語呈現較多的科學事件，而且針對同一科學概念相 對於科學英語，科學漢語經常出現將多個科學事件合併為單一事件的包 裝過程、以及將單一事件拆解為多事件的過程。可是包裝過程雖可使論 述簡化，但容易造成語意的曲解，拆解過程則突顯了環境條件及物件的

動作狀態。科學名詞本身有其特定的訊息與義涵，往往不是一般日常生 活用語可以取代的，所以當這些科學名詞充斥於科學文本中，學生的閱 讀障礙可想而知。 （四）名詞化與物件化 依據 Halliday(2004)的分析，科學語言經常透過語法隱喻的使用，及 技術性建構來構作科學內容，由於科學內容在將事件或事物階層式的分 類，以利建立科學知識的系統性及呈現事件的因果關係，所以會有將過 程詞（動詞）轉換成實體詞的名詞化現象，例如：「蠟燭燃燒用去氧氣」 轉換成「蠟燭燃燒用去的氧氣」。科學論述是一步步的向前推進，前面的 敘述是一項科學事實，這個事實導致後來的發生，所以最有效的論述方 式即將已知的科學事實和新的推論視為兩個事件，兩個部分都以名詞表 示，再以動詞將兩個名詞連結，以說明為何前者導致後者的發生，有時 還會加入條件句的敘述，更清楚的顯現前後兩者的邏輯關係。 （五）語意不連貫 在科學教科書的書寫方式中，另一常見的形式就是先描述一個實 驗，再以此實驗的結果作為已知的事件起點，再由此引出結論。例如： 點燃的鎂帶移入盛滿二氧化碳的集氣瓶中，鎂帶依然繼續燃燒，因為鎂 帶會取代二氧化碳中的碳，和氧結合成氧化鎂。以上的書寫方式亦即「因 為 A 發生了，所以導致 B 的發生。」對學生來說，A 事件的發生，對學 生可能是陌生的，但是他卻要以此推論 B 的結論。以上例而言，學生甚 至會誤以為氧化鎂只能在二氧化碳中燃燒才能形成。在這種跳躍式的、 導因為果的論述方式，學生要自行尋找理由將兩事件的關係連結起來， 就會出現困難。 二 二 二 二、、、科學學習、科學學習科學學習科學學習

根據全中平（2004）在九年一貫自然與生活科技領域中有關詮釋傳達能 力指標的傳達方式探討一文中提及Wellington與Osborne整合科學上語言的 問題，認為有四點重要的可能：1.科學的字彙或術語對學生學習上產生問 題，但是如果用非科學的字彙或術語，又會造成對科學的誤解，並且有許多 科學語言的字有著不同的意義，往往也會造成問題；2.不同的字彙組成的科 學語言應該要很明確的給予定義，而日常生活用語往往會造成學生科學學習 上的問題；3.許多科學語言的誤解會造成學習上的障礙，並且還很難去改 變；4.理解科學語言是很重要的第一步，然後在讀、寫、說、聽的情況下， 能夠確實地理解科學語言。由此可知，語言的問題深深的影響學生對科學的 學習。 教師在進行科學教學之時，一方面要體認到科學語言的特質，及其與學 生日常語言的疏離面；另一方面，也要讓學生學會科學語言的表達，以科學 論述解釋經驗世界，為進入科學社群預作準備（劉宏文，2001）。科學知識 的理解其實就是對科學語言的掌握，因為科學知識是科學語言的內涵，而科 學語言就是科學知識的載體。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： 1.掌握科學語言，有助於提高與發展邏輯思維能力。2.掌握科學語言是解決 科學問題的前提。3.掌握科學語言，有助於思維品質的形成。4.掌握科學語 言，能激起學習科學的興趣。 目前的語言發展理論明確地強調語言的溝通面向：語言是無法憑空產生 的，它是意義的重建，特別是意義分享的建構(Moyles, 1989)。科學教師在教 導學生科學術語時，應多給予機會讓學生使用這些科學術語，造句亦是可採 納的方法之一，並且可藉由學生造句中所使用的情境來瞭解學生對該術語的 理解為何（陳雅惠，2007）。李暉（2000）也指出，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。他又指出，要將科學術語組成完整的語句，就必須熟悉這些 詞語的組合關係(syntagmatic)。在概念的學習上，教師要給學生口頭練習的 機會（演講或對話式），就像Lemke(1990)所主張「一個在教法上能求改善 的人，就是增進學生運用語言的能力，並讓他們多方面練習和使用它」。透 過文字，人類將他們的知覺系統化，把通則與抽象概念轉化為系統性的陳 述，透過對符號的操弄，簡單的記憶變得更加邏輯化與系統化（吳幸宜譯， Gredler, 1994）。Moyles(1989)在《不只是遊戲》一書中提到，遊戲是促進語 言發展與語言使用創新的有效媒介，特別是對於新字彙和概念的澄清，激發 語言的使用與練習，還有語言知識的發展和字句的思考。以遊戲的方式，讓 學生熟練的使用科學語言，像科學家一樣地用科學語言談科學、說科學，以 求幫助學生理解，以多種方式將文字組合以表達概念，本研究就在透過這些 語言遊戲，從而發展學生理解並運用科學概念的能力，期望對學生的科學學 習能有所幫助。

第三

第三

第三

第三章

章

章

章

研究方法與設計

研究方法與設計

研究方法與設計

研究方法與設計

本章就研究方法、研究對象、研究工具、研究流程及資料蒐集與分析， 分成五節討論之。

第一節

第一節

第一節

第一節

研究方法

研究方法

研究方法

研究方法

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，還有科學語言確實困擾著學生對科學的學 習。動手做實驗或分組討論的合作學習，能提升學習者學習科學的興趣，亦 能增進同儕互動關係。透過實際的動手操作或觀念交流，可加深學習者對學 習結果的印象，亦可導正其迷思概念（陳紫婕，2004）。基於這些理由，本 研究設計了語言遊戲教學策略，企圖以合作學習方式透過語言遊戲讓學生熟 練科學語言如何構作科學理論，將一個個單一的概念打包成一段涵蓋數個科 學概念的語句，也能將承載多個科學概念的語句描述拆解成單一概念。 本研究的教學活動採異質分組進行，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，以加深印象並導正錯誤的迷思 概念。教學中教師帶領學生閱讀理解燃燒文本的科學概念，依據自己的認知 理解，一一建構燃燒概念，再利用語言遊戲反覆解構、建構複雜的科學概念， 熟練科學語言的特性，來強化正確的燃燒概念。 一 一 一 一、、、研究方法、研究方法研究方法研究方法 本研究在探討語言遊戲教學對學生燃燒概念改變之成效，研究目的聚焦 在以語言遊戲教學介入學生的燃燒概念學習，探討學生在燃燒概念測驗試題 的答對率變化情形，以了解語言遊戲對學生精熟燃燒概念是否有所助益，其

目的不在與傳統教學比較，所以採用單組準實驗研究法，以前後測加延宕測 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。 研究者依據先前研究發現的燃燒迷思概念為基礎，設計語言遊戲教學活 動（附錄一），教學設計在指導教授審查後，請三位教學經驗五年以上並且 具備科學教育碩士學位的現職國中自然教師審視，最後正式教學活動設計根 據專家意見修改後具專家效度。 在實施語言遊戲教學前，先以燃燒評量試題測出學生對燃燒的迷思概念 為何，接著由研究者擔任教學教師進行語言遊戲教學活動，教學採異質分組 合作學習方式，共同討論完成「燃燒是什麼」、「燃燒要素大搜索」、「燃燒前 後大變身」三份活動單。 本研究進行兩次教學，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評量試題。修改之後，本著行動研究的精神，再接 續以另一班級進行第二次教學，讓語言遊戲教學設計更臻完善。 二 二 二 二、、、研究設計、研究設計研究設計研究設計 本研究設計在於透過語言遊戲教學活動，來探討學生燃燒迷思概念改變 之成效，透過前後測，以了解語言遊戲教學策略對概念改變的立即成效。在 教學一個月後進行延宕測驗，以得知概念保留情形，目的在於了解語言遊戲 教學策略對概念改變效果的持續性。實驗研究設計如圖 3-1-1 所示： 前測 實驗處理 後測 延宕測驗 O₁ X O₂ O₃ 圖 3-1-1 實驗研究設計圖

研究者在參考燃燒迷思概念相關文獻後，考量受限於人力與物力的情形 下，依「燃燒現象」、「燃燒三要素」和「物質變化與燃燒產物」三個部分， 歸納挑選出十三個迷思概念，試著發展將語言遊戲融入教學活動的教學設 計，探討語言遊戲教學對學生的燃燒迷思概念改變成效。燃燒語言遊戲教學 設計分為三個部分：燃燒現象；燃燒三要素；物質變化與燃燒產物，其中期 望改正之迷思概念如下： 表 3-1-1 教案一：燃燒現象期望改正之燃燒迷思概念 教學目標 1. 了解物質與氧結合的反應稱為氧化反應，簡稱氧化。 2. 了解燃燒現象是激烈的氧化作用，伴隨著光與熱。 3. 了解燃燒會放出光能和熱能，是為放熱反應。 教學概念 ◎ 燃燒的過程和現象 ◎ 物質是否可燃 期望改正之迷思概念 1. 氧氣在燃燒中的角色是助燃，而不是反應物。 2. 爆炸不是燃燒。 3. 金屬不能燃燒。 表 3-1-2 教案二：燃燒三要素期望改正之燃燒迷思概念 教學目標 1. 燃燒過程中會消耗氧氣，由於會參與反應幫助燃燒。 2. 知道燃燒除了需要氧氣外，還需要可以燃燒的物質，以及必 須達到適當的燃燒溫度，也就是燃點，缺少其中任何一個條 件，物質就不會燃燒。 3. 了解物質是否燃燒與是否達到燃點有關。 教學概念 ◎ 燃燒的條件 ◎ 氧的角色 期望改正之迷思概念 1. 對於燃燒需要可燃物、助燃物及達到燃點的條件並不清楚，無法全盤考量。 2. 燃燒一定要點火。 3. 燃燒一定產生二氧化碳。 4. 氧氣可以幫助燃燒但不會消耗。 5. 知道空氣或氧是燃燒的必要條件，但對其功能並不清楚。 6. 不清楚空氣是含氧的混合物。

表 3-1-3 教案三：物質變化與燃燒產物期望改正之燃燒迷思概念 教學目標 1. 明瞭物質熔化由固態變成液態，是屬於型態改變本質不變的 物理變化。 2. 明瞭物質和氧作用，是一種化學變化，反應後的生成物和原 來反應物的性質不同。 3. 理解化學反應前後，反應遵守質量守恆定律，總質量不變。 教學概念 ◎ 物理變化與化學變化 ◎ 燃燒前後物質性質改變 ◎ 質量守恆定律 期望改正之迷思概念 1. 熔化與燃燒現象混淆。 2. 在密閉系統中，燃燒後整個系統的質量會改變。 3. 蠟燭燃燒後的產物「水」，是由其他物質轉變而來的。 4. 燃燒前後物質性質並無改變。 本研究的語言遊戲教學設計包含了四個語言遊戲：取代、命名、打包和 拆解，在教學活動中，透過這四種語言遊戲，讓學生熟悉科學語言，了解科 學語言構作科學文本的幾種方式，增加學生對燃燒概念的理解。 取代語言遊戲主要目的在強調過程詞在科學語言中的多變性。經由語詞 的替換，了解學生對於氧化反應中物質與氧兩者之間以何種方式作用；了解 學生是否具有燃燒過程會消耗氧氣的正確概念。其活動進行說明舉例如下： 表 3-1-4 取代語言遊戲活動說明 語言 遊戲 類型 語言遊戲活動內容 對應之教學目標 取代 選擇替換取代的語詞。 氧化反應是物質與氧結合。上句中的結合可以用 哪一個詞取代： ①②② ①化合②反應②作用④交換 ◎了解物質與氧結合的反 應稱為氧化反應，簡稱氧 化。 取代 燃燒的過程中會用去氧氣，而燃燒產生的氣體 中，有一種叫「二氧化碳」。句中的用去可以用 哪一個詞取代：③ ①吸附②生成②消耗④形成 ◎燃燒過程中會消耗氧 氣，由於會參與反應幫助 燃燒。

命名語言遊戲就是針對科學現象描述對應出科學專有名詞，以精簡的文 字對自然現象作精確的描述，例如：「物質與氧結合的反應」即命名為氧化 反應；劇烈的氧化反應，伴隨光和熱的產生則命名為燃燒；燃燒會放出光和 熱就命名對應出放熱反應。另外「燃燒是激烈的氧化作用」。將氧化作用予 以分類，特指「激烈的」而非「緩和的」，讓所觀察描述的對象更明確；物 質與氧 結合，伴隨 光與熱 的產生就是 燃燒 ，藉由字卡排列活動，對科 學名詞作出定義的描述。透過這些命名活動使的學生正確的了解與燃燒相關 的科學名詞，進而獲得正確的燃燒概念。 表 3-1-5 命名語言遊戲活動說明 語言 遊戲 類型 語言遊戲活動內容 對應之教學目標 命名 從下列的字卡中正確選出字卡填入。 燃燒 氧化反應 光與熱 放熱反應 放出熱能 物質與氧 1. 燃燒 是激烈的 氧化反應 。 2. 物質與氧 結合是 氧化反應 。 3. 燃燒 是 放熱反應 ，因為會 放出 熱能 。 4. 氧化反應 是 物質與氧 化合。 5. 物質與氧 結合，伴隨 光與熱 的產生就是 燃燒 。 ◎了解物質與氧結合的反 應稱為氧化反應，簡稱氧 化。 ◎了解燃燒現象是激烈的 氧化作用，伴隨著光與熱。 ◎了解燃燒會放出光能和 熱能，是為放熱反應。 命名 依下列的句子描述將它命名成一科學名詞。 物質與氧結合的反應。 →氧化反應（氧化） 劇烈的氧化反應，伴隨光和熱的產生。 →燃燒 燃燒會放出光能和熱能。 →放熱反應 ◎了解物質與氧結合的反 應稱為氧化反應，簡稱氧 化。 ◎了解燃燒現象是激烈的 氧化作用，伴隨著光與熱。 ◎了解燃燒會放出光能和 熱能，是為放熱反應。 由於科學文本在傳達科學知識，而科學知識是一個個科學概念堆疊而 成，因此打包是科學語言構作科學文本最常用的一種方式。打包語言遊戲將

幾個科學詞語或事件之間的因果關係或邏輯推理建立起來，用以描述科學概 念，例如：「氧氣是空氣中的一種氣體」、「氧氣會幫助燃燒」，這兩個短句可 打包成一長句「空氣中的氧氣會幫助蠟燭燃燒」。除此之外，還可了解燃燒 現象發生需具備的充要條件與必要條件。例如：可燃物在空氣中除非達到燃 點否則不燃燒。 表 3-1-6 打包語言遊戲活動說明 語言 遊戲 類型 語言遊戲活動內容 對應之教學目標 打包 請選詞正確完成句子。 正確的描述例舉： 1.不可燃物 在空氣中 任憑 溫度升高 還是 不燃燒。 2. 可燃物 在空氣中 只要 達到燃點 便會 燃 燒。 不正確的描述例舉： 1.可燃物 在真空中 只要 達到燃點 便會 燃 燒。 ◎知道燃燒除了需要氧氣 外，還需要可以燃燒的物 質，以及必須達到適當的 燃燒溫度，也就是燃點， 缺少其中任何一個條件， 物質就不會燃燒。 打包 將下列幾個短句，組合打包成一個長句。 1.蠟燭需要氧氣才能燃燒。 2.氧氣是空氣中的一種氣體。 3.氧氣會幫助燃燒。 1.蠟燭 需要空氣中的 氧氣 幫助 燃燒。 2.空氣 中的 氧氣 會幫助蠟燭 燃燒 。 3.蠟燭 燃燒 需要 空氣中 的氧氣 幫助 。 4.空氣 會幫助 蠟燭燃燒 是因為含有 氧氣 。 ◎知道燃燒除了需要氧氣 外，還需要可以燃燒的物 質，以及必須達到適當的 燃燒溫度，也就是燃點， 缺少其中任何一個條件， 物質就不會燃燒。

拆解語言遊戲是理解科學文本重要的過程，可視為打包的反向操作。拆 解的目的在於將層層堆疊科學概念的科學文本語句描述，抽絲剝繭出一個個 單一的科學概念。例如：「在密閉系統中，燃燒的蠟燭會熄滅，可能是因為 氧氣用完了。」可拆解成「在密閉系統中，蠟燭會熄滅」還有「氧氣用完， 蠟燭會熄滅。」；另一個語句描述「蠟燭燃燒過程中，產生了二氧化碳、水 蒸氣等新物質，蠟燭本身雖然質量減輕了，但是考慮整個密閉系統總質量並 沒有改變。」則是拆解出「蠟燭燃燒會產生新物質。」；「蠟燭燃燒本身質量 減輕。」；「蠟燭燃燒產生二氧化碳和水蒸氣。」；「在密閉系統中，蠟燭燃燒 總質量並沒有改變。」。透過這樣的拆解活動，增進學生理解燃燒科學概念。 表 3-1-7 拆解語言遊戲活動說明 語言 遊戲 類型 語言遊戲活動內容 對應之教學目標 拆解 下列的句子中可以拆解成幾個小句子。 在密閉系統中，燃燒的蠟燭會熄滅，可能是因為 氧氣用完了。蠟燭燃燒過程中，產生了二氧化 碳、水蒸氣等新物質，蠟燭本身雖然質量減輕 了，但是考慮整個密閉系統總質量並沒有改變。 拆解完成的小句： 1. 氧氣用完，蠟燭會熄滅。 2. 蠟燭燃燒會產生新物質。 3. 蠟燭燃燒本身質量減輕。 4. 蠟燭燃燒產生二氧化碳和水蒸氣。 在密閉系統中，蠟燭燃燒總質量並沒有改變。 ◎明瞭物質和氧作用，是一 種化學變化，反應後的生成 物和原來反應物的性質不 同。 ◎理解化學反應前後，反應 遵守質量守恆定律，總質量 不變。

第二節

第二節

第二節

第二節

研究對象

研究對象

研究對象

研究對象

第一次教學採非隨機立意取樣，以彰化縣某國中二年級一個班級為研究 對象。第二次教學亦採非隨機立意取樣，選取彰化縣另一所國中二年級一個

班為研究對象。由於受限於研究者的時間、人力與物力，本研究僅挑選兩個 班的國中生進行研究。在燃燒語言遊戲教學中，學生採異質分組，隨機分配 為七組，在教學活動中，共同討論完成語言遊戲活動單，再經全班討論，修 正完成。在進行兩次的教學前，均實施前測，目的在於了解學生對燃燒概念 理解情形。教學後進行後測，用以了解學生迷思概念改變的情形。教學一個 月後，進行延宕測驗，了解概念延續性。

第三節

第三節

第三節

第三節

研究工具

研究工具

研究工具

研究工具

研 究 者 根 據 燃 燒 迷 思 概 念 之相 關 文 獻 與 研 究 ， 根 據 Halliday and Martin(1993)所發展出的語言學分析模式所得科學語言的特質，設計了取 代、命名、打包、拆解四種語言遊戲，將語言遊戲融入燃燒教學活動，並依 教學目標編製燃燒概念評量試題，教學設計、評量試題。 一 一 一 一、、、活動單、活動單活動單活動單 在燃燒語言遊戲教學活動中設計了「燃燒是什麼」、「燃燒要素大搜索」、 「燃燒前後大變身」三份活動單(附錄二)。活動單「燃燒是什麼」目的在讓 學生以語言遊戲方式來了解燃燒現象的科學概念，導正燃燒現象錯誤的迷思 概念；活動單「燃燒要素大搜索」則是針對燃燒概念三要素，用語言遊戲來 讓學生清楚明白燃燒所需的必要要素，缺一不可，導正無法全面考量燃燒要 素的迷思概念；活動單「燃燒前後大變身」同樣以語言遊戲進行，讓學生了 解熔化與燃燒的差異，導正將熔化錯認為燃燒這方面的迷思概念。活動單經 專家審視，依據意見表修改，確保活動單內容與教學內容概念吻合。 二 二 二 二、、、燃燒概念評量試題、燃燒概念評量試題燃燒概念評量試題燃燒概念評量試題 研究中之概念測驗試題（附錄三）在於測驗出學生教學前後的燃燒迷思

概念改變情形。為顧及試題的編擬能全面涵蓋幾個重要的燃燒概念，避免有 所偏重，本概念測驗試題依據燃燒概念與認知層次雙向細目表編制而成（表 3-3-1）。 表 3-3-1 燃燒概念與認知層次雙向細目表 認知層次 教學概念 知識 理解 應用與分析 題數 物質是否可燃 6,9,26 1,17,19,25 3 8 燃 燒 的 過 程和 現象 27,33 24,32 34 5 燃燒的條件 20 28 5,13,16 5 氧的角色 2,15 12,18,22,30,31, 36 37 9 物 質 變 化 與 燃 燒產物 8,35 10,11,14,21 4,7,23,29 10 題 數 10 17 10 37 燃燒概念評量試題編擬完成後，請專家審視語句描述和所測概念是否與 教學概念一致，最後依據專家意見修改完成。在概念評量試題中，對應到同 一燃燒迷思概念的試題，在概念評量試卷上題號分佈不予集中，採隨機分 佈。每一燃燒迷思概念至少對應兩道評量試題，以求互相參照佐證，也由於 研究樣本不大，僅一個班級的人數，這樣的安排，同時也能降低學生作答時， 因猜題答對而影響了整體研究結果的疑慮。試題題號與燃燒迷思概念對應情 形，如表 3-3-2。