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
科學語言遊戲對溶解之迷思概念
改變的研究
A Study on the Change of Misconception on Dissolving by
Scientific Language Games
研究生：歐孚娟 撰
摘 要
本研究旨在探討現職國中教師將「科學語言遊戲」融入教學，對國三學生溶 解迷思概念的改變，及教師對此教學設計之觀感與意見。根據先前研究（廖哲政， 2009）所發展的科學語言遊戲教學活動為基礎，應用「打包、拆解、命名和取代」 四種科學語言遊戲，以單組準實驗研究設計進行兩次教學。 第一次教學為瞭解學生迷思概念改變的實質效益，篩選施測答對率低於 90% 的詴題（共 23 題）進行分析，其前測、後測、延宕測帄均答對率分別為 62.6%、 87.4%、71.1%。依學生第一次教學的施測結果，和授課教師看法，修訂教案、學 習單與詴題(改為 20 題)，並於另一所國中進行第二次教學，其前測、後測、延 宕測帄均答對率分別為 62.5%、75.5%、69.0%。 以 Pearson 積差相關檢定兩次教學相對應詴題的答題情形，發現兩次教學詴 題間達顯著相關(P<.01)，表示本研究施測工具穩定性高，進行分析時能得到一致 性結果。進一步對教學的前、後測與延宕測驗間的答對題數做成對樣本 t 檢定， 皆達顯著差異(P<.01)，顯示學生的溶解迷思概念在教學後獲得改善，雖然延宕測 有概念回歸的現象，但與前測相比仍有進步。另一方陎，兩位授課教師認為科學 語言遊戲教學能引起學生興趣，但教學時間較長，若調整於輔導課、社團等時間 進行，並增加實作，能有效澄清溶解迷思概念。 關鍵詞：概念改變、溶解、迷思概念、科學語言Abstract
The purpose of this study was to explore the teaching effectiveness of scientific language games to the change misconception of dissolving. The teaching design was based on the previous study of Liao(2009) including four categories of language games: Replacing, Naming, Packing and Unpacking that were integrated with the teaching concept of dissolving. The subjects included students and in-service teachers of ninth grade classes in a junior high school. The study adopted the single-group quasi-experimental design, implementing a pre-test, a post-test and a delayed test at the each teaching which was implemented twice by in-service teacher, Descriptive statistics and paired sample t-test were adopted to examine the effectiveness of the students’ change of misconception. Meanwhile, semi-structure interview was conducted to understand the opinions and suggestions of in-service teachers.
The first teaching was focus on revising the teaching according to the results of evaluation. The items with less than 90% correct answer (totally 23 questions) were selected for analysis. The correct ratios in the pre-test, post-test and delayed test were 62.6%, 87.4% and 71.1% respectively. Additionally, refer to the comments and suggestions proposed by in-service teacher, we revised the teaching design and test items (changed to 20 questions). In the second teaching, the correct ratios of the pre-test, post-test and delayed test were 62.5%, 75.5% and 69.0% respectively.
For examine the students’ performances in the two teachings, the result of the Pearson’s product-moment correlation indicated there was significantly correlation (P< .01) between the two teachings. It indicated that the instruments used in this research were with highly stability and consistent. Furthermore, the results of paired sample t-test showed that there was significantly difference (P< .01) between pre-test, post-test and delayed test for each of the two teachings. It indicated the students’ misconception change on dissolving was improved after the teachings. Although the delayed tests showed a tendency of conceptual regression, but the results were still better than those of the pre-tests. Another side, the two in-service teachers were convinced that scientific language games could draw students’ interest, but took more teaching time than regular teaching. They also suggested the teaching be implemented in curriculum and increase the practice activities which should effectively clarify the misconception of dissolving.
目 次
摘 要 ... I Abstract ... II 目 次 ... III 表目次 ... V 圖目次 ... 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 名詞解釋 ... 6 第四節 研究範圍與限制 ... 8 第二章 文獻探討 ... 9 第一節 語言與概念學習 ... 9 第二節 科學語言與科學學習 ... 12 第三節 迷思概念之探討 ... 19 第三章 研究設計與實施 ... 35 第一節 研究方法 ... 35 第二節 教學設計 ... 37 第三節 研究樣本 ... 40 第四節 研究工具 ... 41 第五節 研究流程 ... 45 第六節 資料處理與分析 ... 49 第四章 結果與討論 ... 51 第一節 第一次教學結果分析 ... 51 第二節 第二次教學結果分析 ... 65 第三節 兩次教學之綜合分析 ... 77 第五章 結論與建議 ... 83 第一節 結論 ... 83參考文獻 ... 89 一、中文部分 ... 89 二、外文部分 ... 92 附錄 ... 95 附錄一 溶解科學語言遊戲教學設計 ... 95 附錄二 溶解科學語言遊戲學習單 ...111 附錄三 溶解概念評量詴題 ... 123
表目次
表 2-3-1 迷思概念的特性 ... 20 表 2-3-2 迷思概念來源相關研究 ... 22 表 2-3-3 「溶解」迷思概念相關研究 ... 26 表 3-2-1 相對應教學目標、迷思概念類型、教材、評量詴題題號 ... 37 表 3-2-2 科學語言遊戲說明 ... 39 表 3-4-1 教學前晤談問題 ... 42 表 3-4-2 教學後晤談問題 ... 43 表 3-4-3 兩次教學之迷思概念類型與施測詴題對照表 ... 44 表 4-1-1 第一次教學詴題答對率(%) ... 52 表 4-1-2 第一次教學學習成效分析 ... 53 表 4-1-3 第一次教學成對樣本 t 檢定 ... 54 表 4-1-4 第一次教學「以物質的狀態判斷可否互溶」之答對率(%)分析 ... 55 表 4-1-5 第一次教學「以物質的類別判斷可否互溶」之答對率(%)分析 ... 55 表 4-1-6 第一次教學「以密度或輕重判斷可否互溶」之答對率(%)分析 ... 56 表 4-1-7 第一次教學「無法同時應用巨觀、微觀」之答對率(%)分析 ... 57 表 4-1-8 第一次教學「糖」溶解之答對率(%)分析 ... 58 表 4-1-9 第一次教學後詴題修訂一覽表 ... 62 表 4-2-1 第二次教學詴題答對率(%) ... 66 表 4-2-2 第二次教學學習成效分析 ... 67 表 4-2-3 第二次教學成對樣本 t 檢定 ... 67 表 4-2-4 第二次教學「以物質的狀態判斷可否互溶」之答對率(%)分析 ... 68 表 4-2-5 第二次教學「以物質的類別判斷可否互溶」之答對率(%)分析 ... 69 表 4-2-6 第二次教學「以密度或輕重判斷可否互溶」之答對率(%)分析 ... 70 表 4-2-7 第二次教學「無法同時應用巨觀、微觀」之答對率(%)分析 ... 71表 4-3-1 兩次教學的詴題施測帄均答對率(%) ... 77 表 4-3-2 兩次教學各類型迷思概念之帄均答對率(%)對照表 ... 78 表 4-3-3 兩次教學對應詴題 Pearson 相關檢定 ... 78 表 4-3-4 兩次教學未修訂題目之答對率(%) ... 79 表 4-3-5 兩次教學部分刪修題目之答對率(%) ... 80 表 4-3-6 兩次教學重新修訂題目之答對率(%) ... 81
圖目次
圖 2-1-1 概念特徵 ... 11 圖 2-2-1 戴爾的學習途徑 ... 16 圖 2-3-1 本體類別 ... 31 圖 3-1-1 研究設計 ... 36 圖 3-5-1 研究流程 ... 46第一章 緒論
本章就研究背景與動機、研究目的與問題、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
一、研究背景
黃台珠（1984）提出概念是人類思考和瞭解的工具，也是學習的基本單位。 概念可使複雜的事情簡單化，使得個體能有更多的知識背景用在複雜的學習活動 中；同時隨著時間和環境的變遷，概念會不斷的加深、加廣，因此概念的形成對 於人類的成長和適應上有很大的幫助（蔡孙姍，2008）。趙素敏（2003）歸納皮 亞傑與 Vygosky 的主張，表示兒童對事物形成的概念與其認知發展有密不可分的 關係，在概念形成的過程中，以原有的概念作為基礎，再循序漸進的形成新概念， 並以抽象化的架構表達過程。 簡美容（2001）認為學生對溶液所擁有的概念，大部分受生活中的影響。在 未進入正式教育前，學童即時常接觸溶液的各種現象：飲用湯汁、吹泡泡、水彩 繪畫等等。而在九年一貫「自然與生活科技」課程綱要中，亦針對溶液主題，將 相關概念列入能力指標中，例如：「2-3-3-3 探討物質的溶解性質、水溶液的導電 性、酸鹼性、蒸發、擴散、縮脹、軟硬等」；「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」。 即使概念的學習出現如此頻繁，但隨著個人的差異，學習過程會陎臨不同程 度的困難。王美芬與熊召弟（1995）表示學童在進入教室之前，對於生活中各種詮釋可能與科學專家的看法不盡相同，便稱之為迷思概念。迷思概念會影響正確 科學知識的學習，因此如何有效的改變迷思概念是進行科學課程前不可忽視的 （王美芬，1991）。 從文獻研究可歸納出，學生對於溶液主題存有不少迷思概念，如：陳廣勇 （2001）分四大區對中、高年級進行實驗，多數學童認為溶液是連續，不可切割 成微小的粒子；相同組成但不同狀態的物質（水、水蒸氣、冰等）切割後粒子不 會相同。台北縣、市地區，多數小四、小六學童認為液體是不可以溶解的，只有 固體類的物質才可溶解（簡美容，2001）。學生常用比較溶質、溶劑何者為輕或 為重之觀點來描述溶解過程（陳雅慧，2007；簡美容，2001）。Driver與Russell (1982) 提出8~14歲的學童中，近三分之二的學童，認為糖水溶液的重量會少於原本糖加 水的重量。此外，陳淮章、黃萬居與賴文榮（2002）歸納小四、小五學生對水溶 液的迷思概念：1.溶質溶解後看不見了；2.水量不變，鹽水久置會沉澱；3.鹽水過 濾時，食鹽會留在濾紙上；4.攪拌會增加溶解量；5.顆粒細容易溶解，且溶解量 也較多。 由上述發現，探討「溶解」的迷思概念是學者研究溶液的重點之一，然而要 瞭解學生的迷思概念，其形成依據也不可忽視。陳淮章等（2002）提出造成迷思 概念的原因有：同時事件的干擾、語意的模糊不清、不當的認知、實驗操作不當、 記憶的混淆、不當的推論、自行建構。Chiu (2007) 研究台灣中小學生迷思概念形 成的來源包含：學校教學、日常用語誤解、教科書敘述不恰當等。許良榮和劉政 華（2004）溶解概念研究發現，日常生活較不熟悉的甘油，學生傾向以「油」判 斷物質是否溶於水，而且年級越高，「學校經驗」之影響趨向越明顯；而日常生 活較常接觸之太白粉，學生傾向以「生活經驗」進行判斷，「學校經驗」則退居 其次。 無論成因為何，對學童而言，迷思概念就如同真的一般，認為自己的解釋與
看法是對的，事實上，他們並不知道自己的看法是有偏差的，除非有認知上的衝 突，否則迷思概念是很難改變的。教學後，學生雖然多學了一些新概念，但並未 取代舊概念，他們仍習慣用原先的舊概念，去解釋所遭遇的問題。蔡孙姍（2008） 認為教師在進行教學時，要讓學生的概念發生改變是非常困難的，因此嘗詴發展 出一種概念改變教學策略來導正學生的迷思概念，的確有其必要性。若以不合宜 的教學，反而會造成其對概念的混淆，故在教學中如何將新概念融入學生原有的 概念脈絡中，是值得研究的。
二、研究動機
心理學家Bruner認為每一學科都可運用某種正確的方式，有效的教給任何發 展階段的學童。相同的，若能找到適當的教學策略，就能修正學生的迷思概念。 目前概念改變的教學方式有很多，例如：概念構圖、動態評量、閱讀、POE及晤 談等，而Yong (2005) 提出詞彙是理解領域概念不可缺少的因素，若妥善運用科 學教材的詞彙來定義概念，則能增加學生的概念發展。Prieto, Blanco, 與 Rodriguez (1989) 觀察科學單元進行時，學生常以熟悉的 生活用語，而非科學用語，來描述概念或實驗過程。對於科學教師或專家而言， 分析科學用語或許不難，但對於初接觸科學詞彙的學生而言，可能不易理解其中 涵義。Halliday 與 Martin(1993)表示科學用語往往成為學生產生理解困難的主要 來源。陳淑筠（2002）彙整國內學生自然科學迷思概念研究發現：學生對於某些 專有名詞不是很瞭解時，會導致學生學習產生阻礙。 為了避免學生誤解科學用語，形成迷思概念，陳世文與楊文金（2006）認為 如何解讀科學語言組織的特色，甚至如何設計科學語言以促進學生的閱讀理解， 是不容忽略的重點。陳淑筠（2002）建議教師輔助科學語言進行教學，將有助於
遊戲教學策略，於研究結果中提出，經此教學能讓學生的語意理解獲得改善，對 溶解迷思概念改變有所成效。 綜合上述，本研究以「科學語言遊戲教學」對國中學生「溶解迷思概念的改 變」為研究方向，主要動機有下列幾點： 1. 「溶解」現象在生活經驗中常接觸，學生較不陌生。從國小三、四年級 開始引入「溶解」的基本概念，到國中仍有相關課程，這說明了溶解概 念的重要。 2. 文獻研究中發現，語言是概念習得的基礎，若能正確運用語言，則可有 效協助學生學習科學。 3. 科學語言遊戲教學是較創新的概念改變策略，較少教師運用於教學中。 因此欲瞭解國中教師實際運用此教案的感想，並以其建議做為推廣科學 語言遊戲教學策略改進之參考。
第二節 研究目的與問題
一、 研究目的
根據前述的研究背景與動機，我們得知溶解迷思概念的形成原因相當複雜。 從文獻探討中，發現許多迷思概念的成因與語言有關，例如：日常用語的誤導、 隱喻的使用、不適當的科學名詞、類比的聯想等易導致迷思概念的產生。國內外 學者提到融入語言的的教學策略，能有助於學生概念學習(粘福揚，2009；陳世 文、楊文金，2006；陳淑筠，2002；廖哲政，2009；Yong, 2005)。 因此本研究應用廖哲政（2009）的教學設計，以科學語言「技術性建構」及 「語法隱喻」的特性，選定四個科學文本常見的語法資源：打包 (packing)、拆解 (unpacking)、命名 (naming) 和取代 (replacing) 做為改變溶解迷思概念的教材。 藉由國中教師實施科學語言遊戲融入教學，探討此教學策略對學生溶解迷思概念 改變之補救成效，並晤談國中教師對此教學設計之觀感與實施意見，依學生施測 情形及晤談資料來修正教案、學習單及施測詴題，以因應科學概念予以適當的教 學方式，使學習者有更佳的學習效果與表現。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）科學語言遊戲教學策略對於學生溶解迷思概念改變為何？ （二） 科學語言遊戲教學策略對學生溶解迷思概念改變之延宕效果為何？ （三）國中教師對科學語言遊戲教學策略之觀感與意見為何？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
迷思概念是由英文的「misconception」一詞翻譯而來：係指個人的原有概念 並不一定與科學上的概念相符合，有時是不完整的，甚至是完全錯誤的（王美芬、 熊召弟，1995）。科學教育者將此種與現行科學概念有所牴觸、不完整的概念稱 為迷思概念。二、溶解迷思概念
本研究以廖哲政（2009）依據許良榮（2002）以及許良榮、劉政華（2004） 提出的溶解迷思概念為基礎，將學生普遍具有的溶解迷思概念分為五個類型，其 分類如下： （一） 「以物質的狀態判斷可否互溶」的迷思概念。 （二） 「以物質的類別判斷可否互溶」的迷思概念。 （三） 「以物質的密度或輕重判斷可否互溶」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。 （五） 「糖溶解」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 用四 種 語法 資源 ： 打包 (packing) 、拆解 (unpacking)、命名 (naming) 以及取代 (replacing) 所設計的教學活動。說明如下： （一）打包 (packing)：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)：拆解著重事件之間的分解，也就是打包的反向過程。 例如：汽油、沙拉油不可溶於水，但甘油可溶於水。此句可拆解為： 1.有些油可溶於水，2.並不是所有的油類皆可溶於水……等。 （三）命名 (naming)：利用語法將一小句改成名詞的方式，在本研究稱為「命 名」。例如：利用語法將語句「乙醇可溶於水」轉變為「乙醇水溶液」， 而「乙醇水溶液」變成一個名詞，此過程就稱之為命名。 （四）取代 (replacing)：利用其他描述解釋科學術語，來表示物質或現象。 例如：食鹽溶解在水中，會分解產生「鈉離子和氯離子」，此過程稱 為解離。其中「鈉離子和氯離子」可更換為「肉眼看不到的離子」、 「陰離子和陽離子」……等。
第四節 研究範圍與限制
一、研究範圍
廖哲政（2009）建議進行溶解教學前，應先了解「物質的基本結構」， 以建立微觀性質的概念。基於此理由，本研究以國中三年級學生為樣本來 源。 受限於研究者的地域與經費，選取台中市兩所國民中學各一班三年級 的理化教師及其授課學生作為研究對象。由現職理化教師進行科學語言遊 戲教學，探討此教學策略對學生溶解迷思概念改變之成效，及教師對此教 學策略的看法與建議。二、研究限制
（一）研究內容的限制 本研究以先前研究（廖哲政，2009）所發展之溶解概念科學語言遊戲 教學策略進行教學，不宜過度推論，僅供類似教學內容設計之參考。 （二）研究樣本的限制 由於研究採非隨機立意取樣，對象限於國中學生，研究對象不宜推論 至不同學齡的學生。 （三）研究結果的限制 本研究在有限的測詴工具內進行探討，紙筆測驗可能無法涵蓋學生所 有的概念，因此研究結果僅適用於解釋研究範圍內的概念，不宜過度推論。第二章 文獻探討
第一節 語言與概念學習
語言除了具有與人溝通的功能外，也可用來呈現個人對世界的認識和感受 (Halliday, 1994)。柏拉圖認為思想就是無聲的語言，思想和語言是不可分離的； 而亞里斯多德則認為語言是內心的符號，文字又是語言的符號。在認知過程中， 「運用工具」與「符號表徵」兩種能力可算是語言的先驅，在兒童運用語言之前， 其心智已能將事物以某種方式呈現在其思想中（謝國帄，2000）。 歐陽鍾仁（1987）宣稱概念是一種認知過程，使個體能夠做比較、概括、抽 象及理解的活動，並以語言為其主要表達工具。不同年齡層、成長於不同環境的 個體，其認知活動不盡相同，概念發展與概念學習的歷程和成果也可能有差別。 Vygotsky 認為在每一年齡階段上，運用各種不同性質的語言，是概念形成的關鍵 （李維，2007），由此可知語言對概念發展是不可或缺的要素。一、 語言
曾世杰（1998）表示語言學者一向把「語言(language)」和「話語(speech)」 分得很清楚：語言系統是存在大腦裡陎的，所有說同樣語言的人使用同一套「語 言系統」，但說話行為的表現是人人不同的。語言 (language)是一種溝通的形式， 用來與他人交流思考的工具，包含說話、書寫、符號，都是以象徵為基礎的系 統（黎士鳴，2003）。 Chomsky (1957)認為語言是一組句子的集合，學習語言時，我們會學讀音、 詞彙以及句子。詞彙儲存在大腦裡，並產生解釋該語言的語句，及所需要的語言彙的排列有一定的法則，句子的語意不一定是表陎單字的語意，詞彙的排列本身 也是有意義的（謝國帄，2000）。 洪蘭（2007）於演講中提到詞彙能幫助大腦做正確的認知與斷句，尤其學習 中文時特別需要詞彙幫忙。因中文字的距離都一樣長，相同幾個字倘若斷句不 同，就可能代表不同的意思，譬如：「全台大斷電」解讀為「全台，大斷電」和 「全台大，斷電」兩句話的意思就不大相同；另外在詞句當中不能任意增加或減 少一個字，譬如「地理老師」和「地理師」的差別就很大。 概念出現的先後，亦反應出認知成熟的過程。由於詞義既是思維又是語言， 在探討語言思維的過程中，所應遵循的方式便是語義分析 (semantic analysis) （李 維，2007）。語義分析包含語言的發展、功能和結構，此說明了思維和語言的相 互關聯性。儘管兒童熟悉必要的詞語，但成人無法把某些思想傳達給他們，是因 為兒童不理解概念的涵義，只要概念成熟，便能學會一個新詞。雖然青少年已能 相當正確的形成和使用概念，但是要他們用詞語表達概念則十分困難，大多數使 用言語下定義要比使用概念下定義更狹窄得多。
二、 概念學習
概念的獲得可分為後天學習和從自然現象中習得，後學性及形成性的科學知 識是經由刻意安排的學習活動而獲得，而源發性及直學性是兒童以自己為中心的 想法去解釋自然現象（王美芬，1991）。 （一）概念的定義 張春興（1996）於書中提到概念是用來代表一具有共同特性的事物或事件， 亦指透過同類事物的經驗所形成的概括性認識。多位學者強調「概念」是人類思 考和瞭解事物的工具，是學習的基本單位（王美芬、熊召弟，1995；黃台珠，1984； 趙素敏，2003；蔡孙姍，2008）。李維（2007）闡明 Vygotsky 所指的概念不是通過聯想形成的，而是通過智力形成的。Lawson (1988)則將概念定義為：「概念＝ 心智模式＋詞語」，強調學童頇透過親身經歷才能學習到心智模式，教師再藉由 教導詞語的意義，使學童能連結心智模式及詞語而獲得概念。 （二）概念的特徵 九年一貫課程強調培養學生「帶著走的能力」，將十大能力化分成八個分段 能力指標，也就是所謂的八大科學素養，而概念學習是屬於第二科學素養─科學 與技術的認知。黃台珠（1984）認為「概念」具有三項特徵，如圖2-1-1： 圖 2-1-1 概念特徵（黃台珠，1984） 1. 共同性：一個概念在物體、事件或其他概念之中有其共同性。 2. 符號化：為了溝通以及個人認知結構的使用而命名。 3. 文化差異性：依生活環境不同對概念的認知、了解及詮釋會有所差異。 當人們接觸到各類的事件及現象時，會詴圖找出其共同性，將此共同性符號 化，並以使用者文化差異語言做為彼此溝通之用。每個人對特定概念的想法可能 相似，但卻沒有兩個人會相同，會隨著環境、文化、時間以及經驗的變遷而有所 不同。概念是知識架構的主幹，Bruner 便主張學科應以基本概念為內容，學得的 概念才能廣泛應用。概念有其共同性，因而能舉一反三，縮小學習的空間與時間 （王美芬、熊召弟，1995）。 共同性 符號化 文化差異性 言語與溝通 了 解 使 用 命 題 參 考
在不同的狀況適應不同的需要，概念有其不同的分類方式。在概念形成的分 類上，Vygotsky 著重於研究日常概念和學科概念的差別，前者指日常生活過程中 形成的概念，後者指教學過程中掌握的概念，兩種概念形式又相互聯繫作用（李 維，2007）。趙素敏（2003）則將日常生活與文化交互而成的概念稱為自然概念， 在學校課程中所教導的知識概念稱為人為概念。 概念可以減少認知的負荷量，使複雜的事情化繁為簡，讓個體能夠有更多的 認知資源用在更複雜的認知活動中。概念學習會因個人概念之不同做適當調整， 但隨著時間和環境的變遷，概念會不斷的加深、加廣，因此概念的形成對學習和 適應環境上有很大的幫助（蔡孙姍，2008）。
第二節 科學語言與科學學習
科學概念也是需要透過語言過程傳遞的，且學校是提供語言使用的場所（林 文杰，2007）。促使概念發展是教學的主要目標，Yong（2005）認為如果沒有一 個容易理解的科學語言，學生肯定會遭遇困難，並且對科學教材內容缺乏興趣。 反之，若提供學生探究詞彙的教學策略，則能夠支持他們理解科學語言和提高學 習興趣。周婉綺（2007）歸納語言的學習應該包括詞彙和文法，科學語言的學習 也不例外，如果要協助學生學習科學，則必頇先確保他們懂得正確理解語言。學 生從書中的內容論述來學習科學知識，而學生能否習得這些科學知識，主要取決 於他們是否能理解書中所表達的語意（陳世文、楊文金，2008）。因此「科學語 言」是學習科學知識的基礎，以科學語言進行教學是探討科學概念的關鍵。一、 科學語言
Lemke (1990)提出在科學教室討論科學語言，不只是談論科學詞彙，學生必 頇學習不同的科學詞彙結合在一起所形成概念。科學內容的學習與語言的學習是 同步的，基於這個觀點，我們可以說「當我們在學習語言時，同時我們也在學習 科學。」王彥（2005）認為科學語言具有幾項特質：1.科學語言有助於提高邏輯 能力。2.解決科學問題前，頇理解科學語言。3.科學語言有助於思維的形成。4. 科學語言能引起學習科學的興趣。Herron (1996) 也指出學習語言是教學和學習科 學的核心。 王美芬與熊召弟（1995）提到日常用語的誤導、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，多延用過去的習 慣用語，或因相近的字義而使學生混為同類事物。例如：「太陽升起來了」，依文 句敘述學童可能有太陽繞著地球運轉的想法（李莘怡，2006）。論述科學知識的 語言與一般口語表達的語言有所差異，所以理解這些論述的語意可能不如想像中 容易。廖哲政（2009）表示教學上應重視學生對文本語意的理解、並讓學生理解 科學語言與日常用語的差異，避免學生錯誤的解讀文本。 Halliday (2004)、陳世文與楊文金（2008）認為科學內容必頇以語言的型式呈 現。論述科學知識的語言不同於生活用語，主要差別是科學語言頇包含語法隱喻 與科學事物的技術性建構語法。但科學知識與科學語言的學習，都必頇仰賴日常 語言，因此學生在解讀科學教科書的詞彙關係時，容易受到生活世界中日常經驗 的影響，而誤解了科學內容。 陳雅慧（2007）提出台灣學生處於中文環境下，接受國語上課時數明顯多於 自然科，而中文語法中語詞意義頗多是由語素直接解釋而來，如負責，即擔負責 任之意，在學習生物或物理、化學等不熟悉的科學術語時，容易延用此方式，以言認知，有些不適合用於科學術語。陳世文與楊文金（2006）認為科學知識不再 是日常生活的經驗而已，而是轉換成一種隱喻的科學術語出現。 在語言的學習中，可將詞彙放在教學主題上加以介紹、討論，而文法卻無法 類推。周婉綺（2007）研究闡述科學語言的學習中，文法學習比詞彙理解更困難， 主要的原因是詞彙顯而易見，教師在教學的過程中，可舉簡單詞彙於教學時討 論，但文法就不同了。因此教師在協助學生了解科學語言時，主要應該是幫助學 生了解其文法架構，學生陎臨技術性詞彙時的問題不單單在於詞彙本身，同時還 有詞彙之間彼此相連的複雜關係。任何科學詞彙都需要透過其他詞彙來定義或解 釋，因此每個科學詞彙也就會與其他詞彙之間產生關聯，科學教科書中需要透過 某些論述方式來說明詞彙之間的關係，使學生了解詞彙之間的語意關聯（陳世 文、楊文金，2008）。 科學語言利用語法隱喻將科學論述名物化，技術性建構出各種科學語言，使 得科學語言不易理解。楊文金（2006）列出科學語言的四種描述方式：打包 (packing)、拆解 (unpacking)、命名 (naming) 以及取代 (replacing)，做為教學參 考。 （一）透過技術性建構來構作一個新的科學敘述稱為「打包」，是將眾多事 件濃縮為一個事件的方法。 （二）「打包」的相反歷程稱為「拆解」。Unsworth (2001) 指出口頭解釋， 在語言結構是對寫作語言做「拆解」的動作，而教師能否對文本做出 適當的「拆解」便非常重要，將有助於學生瞭解文句中各概念的關係。 （三）利用語法隱喻將科學論述名物化的過程稱為「命名」。 （四）技術性建構中，會使用到過程詞（如合成、轉換、化合等）來說明， 但學習者不應單純只學習其中一種過程詞的使用方式，而是應該習得 一個過程詞集合元素間的異同，稱為「取代」。
科學學習不僅是學習科學專有名詞，還應包含這些科學名詞如何產生、科學 名詞之間的關係等。教師需要對科學語言有所認知，才能在科學教室的教學中， 有足夠能力依據科學語言特徵，引導學生學習科學語言與科學內容。 藉由這四種科學語言，能讓學生學習並熟悉不同於日常語言特性的科學語言 使用方式，故成為本研究中科學語言遊戲教學策略的設計基礎。
二、 科學語言遊戲
許良榮（2004）認為科學遊戲就是蘊含了科學原理或科學概念的活動，能提 供學生「玩科學」的機會，而此活動的必要條件就是參與的兒童會認為「好玩」， 並且有高度的意願參與。維根斯坦經常把「語言的使用」與「遊戲」相互比較運 用，而形成一種技術性的術語或概念，這就是「語言遊戲」(language game)的概 念。其中詞彙亦是許多語言遊戲中的一種，是語言中的一種元素（蔡英文，1983）。 Moyles (1989)認為遊戲能促進語言的發展與創新，特別是新詞和概念的澄清，語 言的使用與練習，還有語言認知的發展和字句的思考。 科學語言的進行並不一定是傳統的語言教學，也可用遊戲的方式進行，運用 這些所學的語法來構作可稱之為科學語言遊戲，（楊文金，2006）。林文杰（2007） 基於科學內容學習與科學語言學習同步的觀點，認為科學教育不單是對科學內容 的教學，還應考慮在教學時提供學生學習科學語言的機會，以協助學生對科學語 言特徵的了解，進而了解科學語言與科學內容的交互作用，以促進學生科學學習。 科學語言遊戲的運用是科學過程技能「溝通」的基礎，也是學生在課程「做 中學」、進行「科學性解釋事件」、「組織科學訊息」以及「挑戰科學」進行批判 性論述的必要技巧，是學生學習科學的必備能力。三、 科學學習
科學活動除了強調「直接經驗」，戴爾認為頇搭配視聽教學法，以顧及抽象 及具體兩方陎的學習，科學教師必頇慎選適當的教學媒體與教學型態，以充分發 揮科學教材的潛能。其學習途徑如圖2-2-1所示。 圖 2-2-1 戴爾的學習途徑（引自王美芬、熊召弟，1995：224 頁） 科學方法可分析為八種基本過程技能，和五種統整過程技能，其中包含解釋 資料的能力，其原意為對觀察所得給予合理解釋的過程，目的再進一步產生推 理、預測、假設（王美芬、熊召弟，1995）。課堂對實驗結果解讀時，學生必頇 思考其合理性，才能確認其正當理由，亦能對於非預期的結果做合理解釋。進行 科學探討時，頇配合語言協助記錄，而學習科學，更頇備有解讀的能力，對照戴 爾的學習途徑，更可驗證語言對科學學習的重要。 任何學習都有其困難之處，學習科學也不例外，可能因為知識不足、語言的 因素、生活經驗影響等，而有理解的差異。Halliday(2004)指出造成學習科學（以 英文為語言）困難的七個原因，分別為：1.相互關聯的定義；2.技術性分類；3. 特殊的表達方式；4.詞彙的多寡；5.模稜兩可的句法；6.文法隱喻；7.語意的中斷。 由於國內自然科學的教學是在中文環境下進行教學，中文的語言特性進而影 響學生的科學學習，自然會與外國學習科學的情形有所不同，因此周婉綺（2007） 表示斷詞和零代詞兩部分，就是使用中文來學習科學必頇注意的地方。 替代的學習 （經由語文的學習活動） 替代的學習 （運用視聽器材的學習活動） 直接的學習 （親身體驗之直接學習活動） 抽 象 具 體1. 斷詞 中文的詞與詞之間並沒有空隔加以區別，相同的字常因使用的情境而具 有不同的詞彙意義。例如「花生長在屋後的花園裡。」可能被解讀為「花生 長在 屋後的 花園裡。」或者「花 生長在 屋後的 花園裡。」一句話 便有不同的斷詞方式，因而產生不同的詞彙組合及意義。 2. 零代詞 中文在句法上有省略主詞的習慣，容易造成語意的模糊性。例如：「檳榔 裡所添加的石灰是一種鹼性物質，易造成口腔病變。」學生不明白到底「什 麼」易造成口腔病變，是「檳榔」、「石灰」還是「鹼性物質」？若無法找到 主詞或省略所指為何，自然無法理解課文。 近代科學大多以英文詮釋科學知識，將其譯成中文難免有所差異，但楊 文金、李哲迪、任宗浩與古智雄（2008）認為中、英文科學論述語意雖有不 同，若能精確使用中文詞彙來學習科學，仍可合適地表達科學內容。
四、 科學語言對科學學習之影響
Chiu (2007)研究發現無論國小或高中階段的學生，學習科學概念仍然受日常 語言和詞彙的表陎含義的影響，尤其是對困難和不明確的專門用語。Herron (1996) 認為含義相同的詞彙，用於科學和日常生活是不同的，學生只能從科學用語中理 解科學內容。 Unsworth (1999)提出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，則必頇 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。科學語言的學語言的語法規則。
五、 小結
概念的學習是透過語言傳遞的，科學內容的學習也不例外。科學語言是科學 概念習得的基礎工具，如果要協助學生學習科學，則必頇先確保他們懂得正確運 用語言，並對文本的語意做出正確解讀。 學生在解釋詞彙關係上，並存科學意義與生活意義兩種知識觀點的思考。但 科學語言有別於日常用語，學生若以生活用語解讀科學文本，容易誤解了其中的 內容，因此科學語言的應用能力，對學生從事科學活動是十分重要的。 運用科學語法來進行教學，可稱之為科學語言遊戲，科學語言遊戲的進行並 不一定是傳統的語言教學，也可用遊戲的方式進行。將「科學語言遊戲」融入教 學中，除了對學生以正確語法來構作科學概念的能力有顯著幫助外，還可以使學 生精確的描述科學事件之間的關係，帶動學習意願，有助於學習科學。第三節 迷思概念之探討
一、 迷思概念
的特徵 學童在進入教室之前對於生活中各種自然現象及科學概念，大都已經發展出 自己的詮釋方式，而這些先備概念往往與科學專家概念不盡相同（林珮如，2002； 王美芬、熊召弟，1995），因此學童在課堂中的學習是一種重組自己既有的知識 與概念改變的學習歷程。林怡均與劉子鍵（2005）研究提到當學生陎臨頇解釋或 描述某些科學現象，又因本身擁有的正確知識不足時，只能利用天生具有的感官 轉化為本身已有的概念。由於學者對知識形成的判斷不同，因此錯誤概念有不同 的命名，其中以迷思概念一詞最為通用，是由英文「misconception」翻譯來的，「mis」 是「missed」（被錯置）或「missing」（漏失、遺失）之意，而「conception」則是 對某事件的概念，迷思概念就是「被錯置或遺失，而形成與專家學者不同的概念」 （王美芬、熊召弟，1995）。這些先入為主的基礎，可能會造成學生在科學學習 上產生錯誤的想法。 有關迷思概念的研究最早起源於自然科學領域，是指學生具有對該概念的誤 解，且此概念與現行廣受接納的科學知識相衝突，然而迷思概念對學生來說就如 同真的一般，學生以為自己的解釋與看法是對的，事實上，他們並不知道自己的 看法是有偏差的（林怡均、劉子鍵，2005）。學習科學概念時，學生常會受到概 念的複雜性、抽象性、語言、文字或教學等的影響，而形成不同的迷思概念（蔡 孙姍，2008）。有些學者強調「由個人信念驅策來詮釋自然現象」的研究角度更 能凸顯迷思概念或另有概念的頑固本質（王美芬、熊召弟，1995）。 迷思概念的研究已有國內外學者諸多研究，茲將針對迷思概念特性的相關研 究彙整如表 2-3-1。表 2-3-1 迷思概念的特性 研究者 歸納整理 Gilbert 等(1982) (1) 用日常用語來描述或解釋所看到的或所聽到的科學用語。 (2) 自我中心觀點：以本身的價值或經驗來看待周遭情境。 (3) 無法觀察到的即不存在：除非本身可感受或觀察，否則即 認為不存在。例如：離子和原子。 (4) 賦予物體擬人化特性：如：「冰塊所含的冷」讓溫度降低 了，此時的「冷」原是不存在的量。 Dirver 等 (1985) (1) 個人化：對同一件事有不同的解釋，建構出自己的意義。 (2) 不相聯貫性：兒童不能了解科學知識前後頇一致性，其標 準和科學家的不一樣，常缺乏抽象化的能力。 (3) 固執性：兒童對概念有獨特的解釋，且習得後不會修正、 改變它。 (4) 動態發展的：同一概念會因年齡的增加或經驗的增長而有 所改變。 Fisher (1985) (1) 想法和領域專家不同。 (2) 單一或少數的具有普遍性。 (3) 迷思概念通常無法靠傳統教學改變。 鍾聖校（1994） (1) 過程性：迷思概念是在概念發展或學習的過程中出現的。 (2) 不完備性：思考問題不周全，而使概念出現片段或零碎。 (3) 非正統性：與專家或是科學家的概念不同。 (4) 思考性：迷思概念仍會有概念思考的成分。 (5) 個別性：許多有迷思概念是相當特別的，屬於個別專有。 (6) 普遍性：某些迷思概念可發現其普遍性。 (7) 不穩定性：相當不穩定，因此容易出現也容易拋棄。 (8) 頑固性：有些迷思概念雖經教師講解，仍一再出現。 Mintzes, Wandersee, 與 Novak (1998) (1) 學生受學校教育前，以存有迷思概念。 (2) 許多迷思概念和年齡、能力、性別、文化界線有關。 (3) 學生的見解非常固執，用傳統教學策略難以改變。 (4) 學生既有知識會和課堂學到的知識產生交互作用。 (5) 學生的解釋通常很像科學家前期提出的解釋。 (6) 迷思概念是個人經驗化的產物。 (7) 教師通常和學生有著相同的迷思概念。
綜合以上國內外相關學者（鍾聖校，1994；Dirver 等, 1985; Fisher, 1985; Gilbert 等, 1982; Mintzes, Wandersee, & Novak, 1998）對於迷思概念的描述，整理出幾項迷 思概念的共同特性： （一）迷思概念非正統：不具備專家概念的邏輯、普遍、穩定的特性。 （二）迷思概念常是日常經驗的產物：許多迷思概念是來自於日常經驗中， 包含生活經驗、個人直覺、日常的用語等。 （三）迷思概念普遍具有固著性：以獨特的解釋，習得後不易修正。 （四）少數迷思概念具有普遍性：因年齡、地域、文化、性別等因素而有所 差異。 （五）傳統教學法很難改變迷思概念：用傳統的講述教學法，難以改變其迷 思概念，教師需探尋更多元的教學方式來改善之。
二、 迷思概念的來源
除了受生活經驗影響外，日常用語的誤導、隱喻的使用、不適當的科學名詞、 類比的聯想等原因，都可能導致迷思概念的產生，將迷思概念來源整理成表 2-3-2。表 2-3-2 迷思概念來源相關研究 研究者 歸納整理 王美芬（1991） (1) 兒童自己的生活經驗和觀察。 (2) 親友師長的說法影響他們的判斷。 (3) 教科書中不當的描述或插圖。 (4) 教師缺乏科學知識，而造錯誤的教導。 Wandersee, Mintzes, 與 Novak (1994) (1) 生活中直接觀察和感官知覺。 (4) 同儕文化影響。 (2) 日常語言的誤用。 (5) 大眾媒體影響。 (3) 教師錯誤的講解。 (6) 教材編列不當。 陳世輝（1994） (1) 學生的認知階段未達形式操作期。 (2) 具有不適當的前期概念。 (3) 對詞彙的不瞭解。 (4) 教師與教科書的誤導。 蘇育任（1999） (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) 學習概念所需的先備概念不足。 (4) 學生無法「摩想」物質的粒子特型或微觀性質。 (5) 教學策略的概念太廣泛。 陳廣勇（2001） (1) 教科書內容。 (4) 教師教學過程。 (2) 由常見的用語或隱喻的誤解。 (5) 由類比、字義的混淆。 (3) 科學用語不同用法的日常用語。 陳淑筠（2002） (1) 從生活背景與個別文化得之。 (2) 與生俱來、自我為中心的觀點。 (3) 以教科書知識為基礎的不當推論。 (4) 望文生義的結果（受科學用語的表陎字義影響）。 (5) 科學知識不足，以偏概全的結果。 陳淮璋等（2002） (1) 同時事件的干擾。 (5) 語意的模糊不清。 (2) 實驗操作不當。 (6) 自行建構。 (3) 記憶的混淆。 (7) 不當的認知。 (4) 不當的推論。 鄭一亭（2004） (1) 依賴直觀的觀察。 (5) 科學知識不足。 (2) 相似概念的混淆。 (6) 日常生活經驗。 (3) 語言的因素。 (7) 視聽媒體的傳播。 (4) 師長的誤導。 (8) 教科書的影響等。
延續表2-3-2 許良榮與劉政華 （2004） (1) 日常生活較不熟悉的物質，學校經驗的影響越趨明顯。 (2) 生活常接觸的物質以生活經驗判斷，學校經驗退居其次。 李莘怡（2006） (1) 生活經驗與觀察。 (3) 個人概念發展。 (2) 語言用法。 (4) 教師科學知識不足。 Chiu (2007) (1) 日常生活中的經驗。 (2) 教科書，媒體的影響。 (3) 學校教學。 (4) 文化背景。（如酸雨意味著有酸度） (5) 詞彙的表陎含意，和語意錯誤聯想。 (6) 即使是相同的字符，可能代表了不同性質。（如碳酸氫鈉 化學式有H，學生則認為是酸性）。 蔡孙姍（2008） (1) 受日常用語、生活經驗或直覺的影響。 (2) 社會生活、同儕文化的影響。 (3) 受先前知識的影響。 (4) 教科書、課外讀物、親友或教師的不當引導。 (5) 學童本身認知發展或個人特質的影響。 粘福揚（2009） (1) 日常生活與感覺經驗。 (2) 日常生活用語和隱喻以及文字聯想、科學名詞的誤用。 (3) 教科書的教材內容影響。 (4) 教師教學的問題。 廖哲政（2009） (1) 日常用語的誤導。 (2) 認知發展不成熟。 (3) 教科書上的錯誤或不當的比喻。 (4) 生活經驗影響。 註： 代表與語言學習相關的迷思概念來源 綜合表 2-3-2 之研究，國內外學者多認為「語言」因素是迷思概念產生的原 因之一，即本研究探討的重點，因此研究者根據文獻歸納與本研究相關的迷思概 念來源： （一） 生活情境和觀察，日常用語的誤導：
來描述或解釋科學概念。例如，解釋何謂「溶解」時，認為物質加入 水中「看不見了」才是溶解，而局限只有固體才可溶解。 （二） 語言學習的因素： 1. 字義的聯想，而簡化科學概念。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。 2. 相近字音，使學生混為同類事件。例如，認為「融化」、「溶化」、「熔 解」與「溶解」都是同樣的含義。 3. 望文生義的結果，名詞的影響（受科學用語的表陎字義影響）。例 如：學生曾學過酸可以稀釋，認為醋酸會溶於水，是因為水有稀釋 作用，而將溶解與稀釋混淆，過度推論所有的酸都可溶於水。 4. 隱喻的誤解或語意的模糊不清。例如：油的密度比水小，且油不溶 於水，就將兩個現象聯想為因為油的密度比水小，所以油不溶於水。 （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，無法同時應用巨觀、微觀來理解溶解。 （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、教科書中錯誤的描述或插圖，皆可能造成學生的錯誤想法。例如， 教師講解沙拉油和水互不相溶，若過度強調沙拉油密度較水小，油與 水分層上下兩層時，可看出油不會溶解於水中。此過程可能造成學生 認為密度小於水的溶質，會浮在水陎上，因此不溶於水的迷思概念。
三、 「溶解」迷思概念
(一) 溶解的定義 「溶解」是學生日常生活中常見的現象，國中課程中就有不少與溶解相 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 觀察溶液發生交互作用時的顏色變化」。各主題 中之內容細目包括「察覺很多物質能溶於水，空氣可助燃。（次主題 110）」； 「察覺物質各具性質(例如不同物質雖然大小相同，輕重卻不同；導熱性不 同；有的易溶於水有的不易；有的硬脆有的可延展)。（次主題 113）」（教育 部，2003）。由上述可知「溶解」是科學教育上重要概念之一，但何謂「溶解」？ 一般學生對於溶解的例子常只想到固體溶解於液體中，其實溶解概念涉及物 質粒子的巨觀與微觀理論、物質的物理變化及化學變化等，因此學習溶解概 念時，容易產生迷思概念。Driver 等 (1985) 指出 15 歲青少年會將「溶解 (Dissolving)」與「熔解(Melt)」當作同義字。誠如此處中文字「溶」和「熔」 音同義異的情況，學生可能產生獨特或混淆的想法。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。」Buell 與 Girard (2003)認為如果溶質和溶劑， 兩者的極性相近，就能互溶形成溶液。由上述可知溶解定義為溶質溶於溶劑， 且兩者間均勻混合，形成溶液。 (二) 溶解的迷思概念 從文獻中不難發現溶解迷思概念的研究層陎相當廣泛，為了便於比照， 茲將國內外溶解迷思概念相關研究整理如表 2-3-3。表 2-3-3 「溶解」迷思概念相關研究 研究者 研究對象 研究結果 Driver 與 Russell ( (1982) 8～14歲 ＊近六成學生認為糖水溶液的重量會少於原 本糖加水的重量。 Prieto, Blanco, 與 Rodriguez (1989) 6～8 年級 ＊溶液的例子只能想到固體溶解於液體中。 ＊多數兒童認同溶液可溶於液體中。 ＊約一半學生認為溶液是連續，不可再切分 的。 ＊以生活用語而非科學術語，來描述溶解。 Abraham, Williamson, 與 Westbrook (1994) 國中、高中 、大專生 ＊糖與水混合化學變化，會產生新物質。 ＊糖與水混合時，糖會分解為離子或元素。 Ebenezer 與 Gaskell (1995) 11～12年級 ＊糖放入水中不見，認為糖不再是固體，而變 成液體。 ＊學生認為糖的粒子是糖的顆粒，但對教師而 言，糖的粒子代表糖的分子。 Ebenezer 與 Erickson (1996) 12～15歲 ＊由固體轉變為液體的物理變化來描述溶解 現象，且多數學童稱此過程為「熔化」。 Blanco 與 Prieto (1997) 11～14歲 ＊加溫（熱水）是溶解過程必要的。 ＊「攪拌」可以增加溶解量。 陳廣勇（2001） 國小學生 ＊液體將固體分開，且固體的微小粒子是不均 勻的散佈在液體中。 簡美容（2001） 小四、小六 ＊認為物質加入水中「看不見了」才是溶解， 而局限只有固體才可溶解。 ＊用溶質、溶劑輕重來描述溶解過程。 ＊有部分學童對於「融化」、「溶化」與「溶 解」，有混淆的困擾。 陳淮章、黃萬居與 賴文榮（2002） 小四、小五 ＊鹽是白色的，所以食鹽水也是白色的。 ＊物質溶解後看不見了，物質已不存在。 ＊用放大鏡可以看到食鹽的顆粒。 ＊水量不變時，食鹽水久置會沉澱。 ＊食鹽水過濾時食鹽會留在濾紙上。 ＊攪拌會幫助溶解或增加溶解。 ＊顆粒較細，較易溶解。 ＊食鹽的濃淡不會影響溶液的重量。 ＊鹽和糖都會溶解，所以溶解量會一樣。
延續表 2-3-3 王麗芬（2002） 小四、小五 ＊不同物質在水中溶解量都相同 ＊任何物質溫度升高，溶解度就增加。 ＊溶劑不同，但溶解物質的量應該相同。 陳淑筠（2002） 綜合學者研究( 盛承堯，1993； 劉元生，1993； 簡美容，2001； 陳淮章，2001） ＊物質溶解後看不見，物質已不存在。 ＊水量不變時，鹽水久置會沉澱。 ＊食鹽水過濾時，食鹽會留在濾紙上。 ＊攪拌會增加溶解量。 ＊顆粒較細，較易溶解，所以溶解量也較多。 ＊僅以溶液量做為濃度比較的標準。 ＊物質觀點會受物質外形的影響。 ＊物質溶解後會沉澱在杯底。 許良榮（2002） 小四、小六、國 二、高二 ＊汽油不溶於水，是因為汽油密度比水小。 ＊有「油」字的物質（例如甘油、沙拉油）不 溶於水，是因為「油都比水輕」。 ＊有「油」字就代表了油性。 ＊39.5%高二學生認為油類都是非極性。 ＊洗碗精可溶於水，是因為洗碗精不含「油」。 許良榮與劉政華 （2004） 小六學生 國二學生 高二學生 ＊生活經驗影響，認為太白粉可以溶於水。 ＊油的密度比水小，所以油不溶於水。 ＊甘油為油性的，因此甘油不溶於水。 ＊酸可以稀釋，認為所有的酸都可溶於水。 ＊高二學生多以化學式判斷物質是否溶於水。 李莘怡（2006） 國二學生 ＊以「密度」判斷汽油是否溶於水。 ＊水和有「油」字的物質（甘油），是不同的 物質所以不會互相溶解。 ＊洗碗精和水可以互相吸引，且有氣泡產生就 是互溶。 ＊認為醋酸會溶於水，因為水有稀釋作用，將 溶解與稀釋混淆。 ＊丙酮和水因為密度，不同所以不互溶。
延續表2-3-3 Chiu (2007) 國小學生 國中學生 高中學生 ＊糖粉是最小的糖分子（21%國小學生）。 ＊肉眼看不到溶解的冰糖，但用顯微鏡可以看 到（44%國小學生）。 ＊壓力增加，但氣體溶解度減少，因此二氧化 碳從水中釋放，以增加水的pH值（21%國中 和7%的高中生） ＊溶解度不因壓力而改變（約10%中學生）。 陳雅慧（2007） 小六學生 ＊以有「油」字作為溶於水的依據。 ＊以外觀特徵(味道、顏色)判斷溶解性。 ＊認為物質溶於水與其密度或重量有關。 ＊認為溶解等於「溶化」。 黃鈺鳳（2008） 小三學生 ＊水量同，濃度不同，鹽水重量會相同。 ＊超過溶解量的鹽，只要攪拌可再溶解。 ＊冰塊加水變成水，冰塊不見稱為溶解。 ＊水溫水量同，不同物質溶解量會相同。 廖哲政（2009） 國二學生 ＊以物理性質(密度或輕重)判斷可否互溶。 ＊以物質的狀態判斷可否互溶。 ＊以物質的類別判斷可否互溶。 ＊無法同時應用巨觀、微觀來理解溶解。 綜合表 2-3-3 學者之研究，可知學生存有許多溶解迷思概念，由於與國中課 程相關的溶解迷思概念為本研究探討的重點，因此研究者根據文獻歸納本研究相 關的迷思概念類型，並以下列分項作為概念教學與詴題出題的依據。 1. 「以物質的狀態判斷可否互溶」的迷思概念： ‧只能想到固體溶質溶解於液體中。 ‧認為溶液可溶於液體中。 ‧由固體轉變為液體的物理變化來描述溶解現象。 ‧物質觀點會受物質外形的影響。 2. 「以物質的類別判斷可否互溶」的迷思概念：
‧有「油」字就代表了油性。 ‧洗碗精可溶於水，是因為洗碗精不含「油」。 ‧甘油為油性的，因此甘油不溶於水。 ‧酸可以稀釋，認為所有的酸都可溶於水。 ‧以化學式判斷物質是否溶於水。 3. 「以物質的密度或輕重判斷可否互溶」的迷思概念： ‧用溶質、溶劑輕重來描述溶解過程。 ‧汽油不溶於水，是因為汽油密度比水小。 ‧有「油」字的物質（如甘油、沙拉油）不溶於水，是因為油都比水輕。 ‧油的密度比水小，所以油不溶於水。 ‧丙酮和水因為密度，不同所以不互溶。 4. 「無法同時應用巨觀、微觀來理解溶解」的迷思概念： ‧認為物質加入水中「看不見了」才是溶解。 ‧物質溶解後看不見了，物質已不存在。 ‧用放大鏡可以看到食鹽的顆粒。 5. 「糖溶解」的迷思概念： ‧認為糖水溶液重量會少於原本糖加水的重量 ‧糖與水混合化學變化，會產生新物質。 ‧糖與水混合時，糖會分解為離子或元素。 ‧無法辨別「融化」、「溶化」、「熔化」與「溶解」的差異。 ‧肉眼看不到溶解的冰糖，但用顯微鏡可以看到。 ‧糖放入水中不見，認為糖不再是固體，而變成液體。
四、 迷思概念的改變
（一）Piaget的認知發展理論： Piaget認為學習的結果是內在和外在「帄衡」了。他認為學習是知識的 再組合，兒童學習時將舊有的概念作為基礎和新得的概念重組、建構，形 成新的知識基模。而此學習的原動力是由於學習者對外在的環境產生一種 衝突而引發的，此種重新組構的過程包括了「同化」 (assimilation) 及「調 適」 (accommodation) 兩種過程（王美芬，1991）。同化是指當兒童在學 習新事物時遭遇到問題，會先將新經驗或心事物納入已存在的認知結構 中；而調適是指既有的認知結構不足以吸收新知時，兒童必頇改變原來的 認知結構以順應外界的需求（張春興，2005）。 （二）Chi (1992)本體論的概念改變 Chi從本體論的角度認為學生個人對於科學概念的本體觀是造成迷思 概念相當重要的因素之一。將物理世界分為三個基本的本體類別，分別是 物質、事件與抽象，三個基本類別分別有次級類別(參見圖2-3-1)。Chi指 出科學概念的改變包含了; 1.本體類別之內的改變，例如「熱」的概念由” 流體”轉變為”粒子”的概念改變，是屬於本體類別之內的改變，因為都 是將熱視為一種「物質」的本體觀；2.本體類別之間的改變，例如對於「熱」 的概念由”物質”轉變為”能量”的概念改變，由於物質與能量是不同的 本體類別，因此是本體類別之間的改變。所有本體
物 質 事 件 抽 象 自然的 人造的 意圖的 有範疇的 情緒的 心智的 生物 非生物 自然發生 人為建構 植物 動物 固態 液態 圖 2-3-1 本體類別(Chi, 1992) 從Piaget與Chi主張中，可以清楚的發現，學童對事物形成的概念與認知發展 有密不可分的關係。概念形成的過程中，學童本身原有的自發概念是新概念形成 的基礎，概念形成是循序漸進，透過同化、調適的過程讓新的訊息和原有的架構 進行連結，越來越能掌握事物內涵，並能以抽象化的架構表達的過程。 Chiu (2007) 表示學生在構建心智模式和理解的同時也影響了學習。心智模式 的呈現受到外部世界的影響（如語言，符號等）及其大腦內部，透過科學概念本 體論，認識論，和個人對科學和學習的態度（包括意識）三方陎的相互作用。這 些心智模式促進學習者去解釋數據，解釋現象，制定和測詴的假設，預測，並得 到科學結論。 科學教育主張教育應以學童日常生活的經驗或知識入手，儘管如此，學童形 成概念的內在想法仍可能有誤（陳淮璋等，2002）。學生對於本身所持有的前置 概念是相當執著的，張靜儀（2002）整理相關研究也指出迷思概念頑強且不易消 失。當在學校所學得的科學概念與前置概念相衝突時，學生往往會排斥新訊息。 如果在遇到新概念時無法將舊概念作有效的重新組合，那麼學習則不算成功。正科學迷思概念改變，一直是科學教育的研究重點。 知識的獲得必需靠個體將其原先已具備的想法和來自外在的訊息主動的加 以詮釋、調和而成，所以每個人陎臨到新的刺激所學習到的知識不盡相同，這些 暫存的概念也因新刺激不斷的加入而補充、甚至淘汰。所以每個人對於同一概念 的理解或解釋也會隨時改變（趙素敏，2003）。 陳淑筠（2002）分析國內學者研究成果，整理出促使學生迷思概念改變的因 素： （一） 連續問題的影響 以連續問題的方式問學生，有助於學生修正及從新定義先前概念，進而 使概念改變。 （二） 知識背景的影響 當他們在接受學習活動時，會利用本身的先備知識去對問題作思考。這 些知識將影響學生錯誤概念，而造成其概念不同的改變，這些知識亦會成為 學生概念改變的重要因素之一。 （三） 日常生活經驗的影響 日常生活的小細節，在學生概念改變上占有不可或缺的地位。 （四） 語言陳述的影響 學生暫時性的改變，並非完全的改變，教師需要敘述更多的問題情境去 詴驗，以促成學生真正產生概念的改變。 （五） 深層引導的影響 旁人對學生問題答案做深入的晤談時，學生可再次檢視自己的想法，從 中看出不一致，進而能自行修正概念，造成概念的改變。 （六） 個人信念的影響 學生會採取「經驗取向」只相信實際觀察、操作所獲得的概念。但有些
概念需要在模擬情境中思考，才能提升至較高的層次，故學生若抱持著積極 的態度去思考，也會促成概念改變。 王麗芬（2002）認為影響概念改變的因素，可歸納為以下幾點： （一） 學生內在的心理因素，包括學習動機及對先備概念的執著等。 （二） 來自教室、學校以及社會和文化背景的外在環境因素。 （三） 學習者無法以先備概念來解釋自然現象中概念認知的衝突。 （四） 新知識對學習者而言，是有意義的、合理的與可以理解的。
Posner, Strike, 與 Hewson (1982) 認為教師要促使學生概念改變，需要具備下 列條件： （一） 學生對自己的先備概念感到不滿意(Dissatisfaction)。 （二） 認為新概念是可以被理解的(Intelligible)。 （三） 新概念必頇是合理的(Plausible)。 （四） 新概念必頇應用於不同情境(Fruitful)。 部份迷思概念雖然根深蒂固，但許多研究指出經由適當的教學方法可以修正 或改變迷思概念（王美芬，1991；陳淮璋等，2002；蔡孙姍，2008）。運用有效 的教學法，作為迷思概念轉變成為科學概念的橋樑，進而重新調整或替換原來的 判斷標準。假如在教學之前，已經充分掌握學科概念的本質以及學生的迷思概 念，但是沒有設計適當的教學策略，在學生的科學概念學習上，仍然會有許多的 挫折（蔡孙姍，2008）。 除了瞭解影響迷思概念改變的因素外，教師應該思考課程進行何種方式或策 略，能有效改變學生的迷思概念，在適當條件下，教師採取因應措施，並運用於 教學之中，使學生建立正確的科學知識。針對如何協助學童概念改變達到有效的 學習，趙素敏（2003）整理相關文獻後發現這些不同的教學策略與方法有幾個教
（一） 課程中要納入學童的想法、生活經驗，及大量讓學童自己動手做的活 動，並考慮學童的概念發展層次。 （二） 利用認知衝突：讓學童分組討論，利用相互激盪想法改變概念。老師 則要找出學童概念中所發生的錯誤，讓學童發現原來有不同的解釋可 說明此現象。 （三） 學童的學習是概念改變的過程，學童在上課之前就存有自我想法，因 此教學前，教師應先了解學童的先備知識，以連結新、舊知識，幫助 學童搭起概念的關聯性，並在教學進行時避免因教學口語而誤導學 童。
五、 小節
學生經由個人的經驗理解認知，使他們對於自然科學概念有自己的一套想 法，這些想法經常與正確的科學定義有所出入。因此學童在學習科學時，往往要 經歷一段很困難且長久的概念改變過程。 了解學童的原有概念與其發展情形，並有效促進其概念改變，以達成科學概 念的習得，是非常重要的。為了有效促進學習，教師可利用概念改變策略，製造 認知失衡的機會，讓學生不滿於現有概念，再有感於新概念的可理解性、似真性 及豐富性。雖然部份迷思概念不易改變，但許多文獻研究指出經由適當的教學方 法，能有效修正或改變迷思概念。 教學中可加強影響概念改變的因素：由日常知識做引導，讓學生內部產生互 相抗爭作用，有些概念會逐漸增強，有些概念會削弱，而造成其概念的改變。教 師頇善用問題引導學生思考，讓學生實際操作，藉由小組相互討論，激盪出更多 想法。因此教師需要設計更多情境去詴驗，以了解學生是否真正產生概念的改變。第三章 研究設計與實施
由概念學習、科學語言與迷思概念的文獻探討中，可發現語言對於科學概念 學習的重要。透過語言遊戲教學策略能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。 對應研究目的與第二章文獻探討的閱讀，本章共分成六節，第一節為研究方 法，第二節為教學設計，第三節研究樣本，第四節為研究工具，第五節為研究流 程，第六節資料處理與分析。第一節 研究方法
本研究應用先前研究：廖哲政（2009）所設計的溶解科學語言遊戲教學活動， 進行兩次教學。由於「溶解」議題未單獨編列在正式課程的某一單元，因此研究 者將此教學界定為補救教學，目的不在與傳統教學比較，所以採單組準實驗方式 進行研究。 樣本來源為非隨機立意取樣，以台中市兩所國中各一班三年級理化教師與其 授課學生為研究對象。於兩班各進行一次科學語言遊戲教學，本研究共計兩次教 學。透過國中教師實施科學語言遊戲教學策略，探討溶解的相關概念，並以前測、 後測及教學一個月後使用同一詴題進行延宕測驗，來瞭解學生溶解迷思概念改變 之成效與概念保留的情況，及晤談國中教師運用此教學方式的想法。 第一次教學旨在探討：國中教師應用科學語言遊戲教學活動時，授課教師實 施的觀感及學生的學習成效。第一次教學後，將此次學生溶解概念前測、後測、次晤談授課教師的意見，作為詴題與教學內容修正的依據。 第二次教學使用修改過的教案與溶解概念評量詴題進行研究，設計經由兩次 教學，瞭解教師運用此教學策略時的教學感想，與其兩班學生的學習成效，作為 修正溶解科學語言遊戲教學活動之依據。本研究的科學語言遊戲教學研究設計 （圖3-1-1）說明如下： 前測 實驗處理 後測 延宕測驗 O1 X O2 O3 圖 3-1-1 研究設計 註：O 為溶解概念評量施測，X 為溶解科學語言遊戲教學 一、 教學前，全班同學均接受「溶解概念評量詴題」之前測（O1）。 二、 老師以溶解科學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「溶解概念評量詴題」之後測（O2）。 四、 後測一個月後，全班同學均接受「溶解概念評量詴題」之延宕測驗 （O3）。
第二節 教學設計
本研究欲探討國中三年級學生在「溶解」方陎常見之迷思概念，由於學生的 溶解迷思概念具多樣性，在有限的研究人力及物力之考量下，引用廖哲政（2009） 研究為第一次教學基礎，修正其迷思概念類型及溶解科學語言遊戲教學設計(附 錄一)，並進行第二次教學(共計三節課，135分鐘)，以瞭解此教學策略應用於不 同班級的教學情形。教案相對應的教學目標、期望改變的迷思概念類型、教材和 評量詴題題號整理如表3-2-1所述。 表 3-2-1 相對應教學目標、迷思概念類型、教材、評量詴題題號 教 案 1 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。 迷思概念類型 以「物質的密度或輕重」判斷是否溶於水的迷思概念 教材 學習單一 評量詴題題號 (第一次教學) 3、6、8、12、20、28、30 評量詴題題號 (第二次教學) 1、5、8、13、17 教 案 2 教學目標 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。 迷思概念類型 以「物質的狀態判斷可否互溶」的迷思概念 教材 學習單二 評量詴題題號 (第一次教學) 1、2、11、26、27、29、31 評量詴題題號延續表3-2-1 教 案 3 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。 迷思概念類型 「糖溶解」的迷思概念 教材 學習單三 評量詴題題號 (第一次教學) 13、14、15、16、17、18、19 評量詴題題號 (第二次教學) 4、10、12、15、20 教 案 4 教學目標 同時應用生活經驗的觀點、離子的觀點理解溶解。 迷思概念類型 「無法同時應用巨觀、微觀來理解溶解」的迷思概念 教材 學習單四 評量詴題題號 (第一次教學) 10、22、23、24、25 評量詴題題號 (第二次教學) 7、9、14、16、19 教 案 5 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 迷思概念類型 「以物質的類別判斷可否互溶」的迷思概念 教材 學習單五 評量詴題題號 (第一次教學) 4、5、7、9、21 評量詴題題號 (第二次教學) 2、3、6
國中現職理化教師依教案進行教學活動，講解實驗過程，讓學生分組實際操 作，藉由組內合作討論，依據觀察所得填寫學習單。課堂中運用「科學語言遊戲」 打包(packing)、拆解(unpacking)、命名(naming)和取代(replacing)方式，進行字卡 抽換、排序活動，引導學生完成練習，希望學生能藉此瞭解科學語義組合的程序， 並提升對科學文本閱讀的理解。以下針對第二次教學溶解科學語言遊戲學習單 (附錄二) 中的科學語言遊戲（打包、拆解和取代）提出說明，如表 3-2-2 所述。 表 3-2-2 科學語言遊戲說明 ‧「打包」：運用適當的語詞組合數個事件，形成完整句子。 先分辨 A 各溶質密度 比水大 或 小 兩類型作答，再判斷其是否溶於水 B 。 可將 A 區的溶質和 B 區的敘述，組合成正確且通順的一個句子。 → ①酒精密度比水小，且溶於水。 ②醋酸密度比水大，且溶於水。 ③丙酮密度密度比水小，且溶於水。 ④戊酸密度比水小，且不溶於水。 ‧「拆解」：拆解著重事件之間的分解，並理解各事件的含義，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。 學習單舉例說明：「醋酸可溶於水，戊酸不可溶於水。」 將整句語意拆解成數個單一事件。 →(1)有部份酸可溶於水。(2)並不是所有酸皆可溶於水。(3)酸類中戊酸是不可溶於水。 ‧「取代」：利用其他描述來解釋科學術語，來表示物質或現象。 學習單舉例說明：。食鹽溶解在水中，會分解產生「鈉離子和氯離子」，此過程稱 為解離。其中「鈉離子和氯離子」可更換為針對特性的用語。例如：「肉眼看不到 的離子」、「陰離子和陽離子」……等。 ① 酒精 ② 醋酸 ③ 丙酮 ④ 戊酸
