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第二章 文獻探討
第一節 概念的探究
概念是什麼？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，人類之所以具有深入思考的能力，即是透過有意義的學習 所獲得的概念；也有學者認為「概念」即是物件(objects)或事件(events)的規 則性(regularity)，而這些規則性通常以記號或符號來表示(Novak，1977)。行 為學派學者認為概念為一群能產生某特定反應之相似刺激；而認知學派學者 則認為概念為經過不斷地學習和經驗所獲得的心智活動(林振霖，1983)。
Lawson 和 Abraham(1986)則是將概念定義為心智模式加上語詞，強調教師的 角色僅是引介語詞，心智模式必須讓學生在學習活動中親身經驗，才能使學 生將心智模式和語詞連結而獲得概念，心智模式無法經由教師的教學而獲 得。
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綜觀國內外學者對於「概念」一詞的研究與定義皆有所不同。故唐小媛 (2003)整理如下表：
表 2.1.1 概念內涵定義對照表
概念的內涵與定義 提出
學者
概念是代表具共同屬性一類事物的名稱或符號。 郭 重 吉 (2001) 概念是知識的主幹，意識擷取知識的門徑。概念是同一性質
的符號…具有統合性；是累積經驗所形成的抽象想法，可以 是一種物體、事件、類別、法則，或以語言文學的符號呈現。
王美芬、
熊召弟 (1995) 概念是人類思考和了解的工具，亦是學習的基本單位，概念
具有三項特性：(1)共同性。(2)符號化。(3)概念的使用者
黃台珠 (1984) Concept 是指已有公認明確定義的觀念；Concept 是指個人獨
有的心智表徵
Duit＆
Treagust (1995) 概念可區分為物質、過程和心智狀態等三大類別，彼此間相
互獨立。
Chi et al.
(1992) 概念的本質是：(1)一種意念。(2)具有個別差異的想法。(3)
其整體性建立在較小的特殊事物說明上。(4)建立在先前經驗 上的意念。(5)許多意義的總合。(6)對一連串特質或事件的 摘要式表達。
Green (1975)
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第二節 迷思概念
本節針對迷思概念分成四部份來探討，依序是迷思概念的意義、來源、
特性與研究方法。
一、 迷思概念的意義
學生對於科學概念的想法往往與科學家有所不同，也就是學生在學 習科學概念時，其個人所擁有的科學概念並不一定符合科學概念，有時 不完整、甚至是錯誤的(Novak，1988)。研究者對於這些不完整或錯誤的 概念常有不同的稱呼，如：迷思概念(misconception)( Gilbert, 和 Watts，
1983)、另有概念(alternative conception)( Hewson, 和 Hewson，1983)、
另有架構(alternative framework) (Drive，1981)、先前概念(preconception) (Hashwen，1988)和孩童的科學(children’s science)( Gilbert, Osborne 和 Fensham，1982)。這些研究說明學生對自然現象的觀察和解釋常不同於 科學家的觀點，他們所持的觀點都非獨立的想法，而是以他們的觀點對 世界有一套連貫的概念結構。
Ausubel（1968）曾經說過：「影響學習的重要因素即是學習者已經 知道的事。」所以確定學生的迷思概念，可以使科學知識有正向的學習 效果。
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二、 迷思概念的來源：
有關迷思概念來源的相關研究眾多賴明照（2004）；Osborne（1983）；Driver
（1985）；Head（1986）；Glynn（1991）；Duit (1991)，茲將以上學者的研究歸納為 兩大類，一為學生個人的因素，一為教師教學的因素。
1. 學生個人的因素：
(1) 日常的經驗與觀察：例如：多數學生總是看到太陽從東邊升起，從西 邊落下，很自然地會認為太陽繞著地球轉，而無法接受地球繞著太陽 轉的正確概念；我們摸到金屬時常有冷冰冰的感覺，所以多數人都認 為在同一空間的金屬比木頭還要冷，無法接受金屬和木頭達到熱平衡 溫度應該相等的正確概念。
(2) 日常用語的影響和隱喻。
(3) 學童的學科背景不夠。
(4) 來自同儕文化的影響。
(5)兒童某些天賦的觀念文化語言因素：譬如研究者親自調查所任教的學 生，多數學生皆認為兔子有兩隻手，因為卡通都是這樣畫！！
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2. 教師教學的因素：
(1) 教師對於學生的迷思概念缺乏直覺且不了解：教師對於鑑定學生的 迷思概念可能不感興趣，就算教師有興趣，亦可能囿於進度的壓力 而無法花費時間來處理學生的迷思概念。
(2) 「只要教，就馬上學會」的假設：教師常認為只要在講述時提及該 學的觀念，學生就必然可以學會，因而造成學生的迷思概念沒有機 會被發現，自然缺乏被修正的機會。
(3)「看到名詞就應該懂」的假設：教師常認為只要學生能說出科學術語 或專有名詞，就代表已經了解該名詞所代表的概念，事實上學生可能 並沒有真正理解並學習該名詞所代表的概念。
(4)教科書呈現概念：傳統的教科書總是把靜脈畫成藍色，所以多數學生 認為靜脈會是藍的；部分教科書將血漿畫成紅色的，所以會有學生認 為血漿的顏色為紅色。
(5)教師大量採用傳統講述法：我國的教師因教科書內容多卻必須讓學生 獲得好成績，往往被迫使用講述法進行科學教學，然而講述並不是改 變學生迷思概念的好方法。
(6)教師教學過程中敘述不完整：教師常常囿於進度的壓力，而大量使用
- (D 盤的了解。
(7)從類比所產生的混淆：譬如有部分教科書以車流類比血流，使學生認 為血球方有攜帶物質的功能，而血漿僅流動而不具有攜帶物質的功 能。
三、 迷思概念的特性
鍾聖校(1994)曾經針對迷思概念的特性做詳盡的整理與歸納，茲引用 如下：
1. 過程性：在概念發展過程中出現。
2. 不完備性：孩童的概念系統是片段且零碎的。
3. 非正統性：孩童的想法有別於科學家的想法。
4. 思考性：孩童會以直覺、錯誤的類比、不正確的推理做出不成熟的 思考。
5. 個別性：和個體本身的概念系統有關。
6. 普遍性：學生普遍都有。
7. 頑固性：根深蒂固的，不易經由教學改變。
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四、 迷思概念的研究方法
迷思概念的研究方法主要有三大類，茲引用唐小媛(2003)之整理如下：
表 2.2.1 迷思概念研究法比較表
迷思概念研究法的優缺點比較，唐小媛(2003)
研究法 優點 缺點 實例
晤談法
能 深 入 了 解 學 生 的 另 有概念和認知歷程
費時費力，大量取 樣困難，不具代表 性
臨床晤談、事例晤 談、概念聯想
概念圖
了 解 學 生 的 迷 思 概 念 及概念生態架構，也能 作為後設認知的工具
事 前 需 先 訓 練 學 生 畫 概 念 圖 的 方 法 ， 事 後 評 分 困 難，大量取樣困難
結構式概念圖、概 念圈圖、Vee 圖
二階層診斷 式測驗 (two-tier
test)
可大量取樣，資料分析 快速，方便量化研究，
可 作 為 後 續 質 化 研 究 的基礎
題目設計困難，選 項 不 一 定 是 學 生 真的想法，也不容 易 將 所 有 學 生 的 迷 思 概 念 完 全 納 入
雙層診斷測驗、雙 層 診 斷 測 驗 網 路 化
五、小結
近年來，迷思概念的來源與類型已廣泛被研究，而迷思概念概念改變的 研究在國內方興未艾，若以心理學上的「破窗效應」類比學生的學習情形，
舉例來說，若有一間房子的一個窗戶被打破卻修理，其他窗戶很快地也會被
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第三節 概念改變的理論
Vosniadou 和 Brewer (1987)以 Piaget 的認知發展理論為基礎，將同化 (assimilation)和調適(accomodation)的概念詮釋為兩種概念改變的形式，依序 是「弱重建」（weak restructuring）、「徹底重建」（radical restructuring）。弱重 建讓新概念能順利加入原有概念架構，不須更動其原有的核心概念架構；而 徹底重建則於新概念加入時，原有的核心概念架構必須修改，甚至重新建 構。因此，徹底重建的困難度遠大於弱重建。Chinn 和 Brewer (1993)則強 調「認知衝突」是促使概念改變最重要的條件。
有關概念改變理論之相關研究眾多，茲擇重要之幾個理論說明，依序是 CCM 模式、Chi 的本體類別轉換論、Thagard 的概念改變階層論、佘曉清的 理論。
一、 CCM 模式
Posner(1982)所提出的理論 conceptual change model(CCM 模式)為科學教育 領域中，最具有影響力的概念改變理論，提出概念改變必須要滿足四個條 件： 1. 學習者必須對現有概念感到不滿意(disatisfaction)
2. 新的概念必須是可以理解的(intelligible) 3. 新的概念必須是合理的(plausible)
4. 新的概念必須是豐富的(fruitful)
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的理念後更提出新的想法。概念生態是指個體在呈現某個概念時，隱藏於該 概念後的概念架構總合。學習者背後的概念生態會影響學生對新概念的選擇 和調適，它的運作有如自然界維持生態平衡的方式，會影響到個體學習時對 新概念的選擇與調適，其組成包含：
1. 異例(anomalies)
2. 類比(analogies)和隱喻(metaphors) 3. 範例(exemples)和想像(images) 4. 過去的經驗(past experience)
5. 認識論的規準(epistemological commitments)
6. 形而上學的信仰與概念(metaphysical beliefs and concepts) 7. 其他知識(other knowledge)
他們認為學習是學生帶著自己已有的概念或想法和教學交互作用的結果，因 此學習可視為學生概念發生改變的過程。Posner 於 1992 年修正他們起初所提 出的理論，他們認為除了學習者個人的理性因素會影響學習者概念的改變 外，學習者個人特質(動機、學習策略、態度)和社會因素(教師和同儕角色) 等非理性因素也應該一起列入考量，而且他們也特別強調概念改變是一個動 態且具發展性的過程。下表 2.3.1 為 Posner 所提出影響學習者概念改變的因
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表 2.3.1 影響學習者概念改變因素表
影響概念改變的因素 具體內容
理性因素 z 概念生態圈的組成 內在因素
非理性因素 z 學習動機 z 學習策略 z 學習動機
情境脈絡因素 z 教室情境 外在因素
非情境脈絡因素 z 同儕 z 教師
二、 Chi 的本體類別轉換論 Chi(1994)以本體論的角度將概念實體 分為物質(substance)、過程(processes)、心智狀態(mental states)等三個 類別的本體樹，彼此互相獨立。若是在同一本體樹的概念重組、修 正、新增等是屬於類別內的概念改變，比較容易發生；若要讓概念 產生類別間的概念改變或根本的概念改變則比較不容易發生。
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如下圖 2.3.1，Chi 將概念分為物質、過程、心智狀態等三大本 體樹：
1. 類別內的概念改變：
圖 2.3.1 本體樹的組織架構(引自邱美虹，2000)
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鯨魚常被誤認為魚，但經由增加對鯨魚的了解，使既有的知識 表徵逐漸與哺乳類的特性連結，則鯨魚的分類就不再屬於魚類而是 哺乳類，這種類別的改變基本上仍在物質領域中(within a domain)，
只不過從一個分支到另一個分支，如下圖 2.3.2 的 a、b。
圖 2.3.2 根本與非根本概念改變圖示(引自邱美虹，2000)
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2. 類別間的概念改變：科學概念若從一本體樹遷移到另一本體樹，這種類別間 的轉變才能稱為根本的概念改變，許多物理上的概念較難產生概念改變，
如：力、電學、熱和溫度等，這些概念多數人將其歸納為「物質」類別，但 科學家對這些概念的界定卻是「過程」的類別，學習者必須跨越本體類別才 能獲得正確的知識，這種過程在學習上是較為困難的，如圖 2.3.2 的 c 的關 係，多數學生對電大多持有「會儲存在電池中」或「有重量、有體積」靜態 的物質類別中，而忽略這些概念牽涉到粒子的交互作用，它們應屬於「過程」
的本體類別。
Chi 認為學生無法了解科學概念並非因為這些概念是抽象的、複雜的 或是動態的，而是這些概念和學生的素樸概念分屬不同的本體樹類別。
邱美虹(2000)進一步指出單以學科來畫分概念改變並非最佳的方式，
而應以概念本質來說明較為恰當，如各學科中名詞的界定(如化合物的概念) 就比較容易學習，但若是屬於具有動態屬性的交互作用關係的概念則不易學 習，並非所有物理概念都屬於過程概念，而非所有生物概念都屬於物質概 念，在進行概念研究時，檢視概念屬性與本質是有其必要性的。
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三、 概念改變階層論 Thagard(1992)從科學史的發展來探討經由科 學革命建立科學模型的過程，尋找概念改變何以如此困難的解答。他認 為科學概念可分為三大類：
1. 類別關係(kind-relations)：指兩個以上樹狀概念結構之間的關係，例 如植物、動物、微生物之間的關係。
2. 從屬關係(part-relations)：指同一個樹狀結構中，不同位階的概念，
如植物具有根、莖、葉，植物和根、莖、
葉之間的關係即是。
3. 連結概念(link-concepts)：兩個概念之間的連接法則，例如：植物利 用根吸收水分，利用莖輸送水分和養 分，利用葉進行光合作用。
Thagard 同時指出概念改變具有不同的形式及階層性，由容易到困難依序 是：增加新例子、增加弱原則、增加強原則、增加新的從屬關係、增加新的類 別關係、增加新的概念、瓦解從屬關係的階層、藉由分枝跳躍重組階層和樹的 遷移，如下圖 2.3.3。科學知識發展過程中最常見的是信念的修正、概念的增加 或刪減和簡單的重組，而如同科學革命的分支跳躍和樹的遷移在科學發展史上 較罕見，如下圖 2.3.4。這暗示信念的修正、概念的增加或刪減和簡單的重組比 較容易進行概念改變，而分支跳躍和樹的遷移較不容易改變。
- (D 圖 2.3.3 概念改變的階
圖 2.3.4 認識改變種類的分
不易產生及 改變
不易產生及 改變
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四、 雙重情境學習模式的理論 She(2002)認為概念改變的困難不僅 僅是關係的改變，亦非單一類比教學、衝突事件可以達成，將需要一連 串緊密相關的事件才能達成。
傳統的概念改變認為造成學生對知識的不滿足(dissatisfaction)，易促 成有效之概念改變，然形成學生對認知的不協調(dissonance)，似乎更加 有利於學生的概念改變，最佳的認知不協調並非形成「衝突事件」
(discrepant evevts)，而是引起學生的好奇心或是激發學生探索的動機，學 生認知的不協調則需以其先存概念為基礎。
She (2004a)更提出概念改變的分析方式不能只以本體論的角度分 析，概念本身的階層性以及複雜度亦影響概念改變。包含屬性越多的概 念，如同時包含抽象及動態的概念，以及層次性越高的概念越不容易改 變，故概念改變必須針對概念本質、學習者對科學概念的信念，進而提 出配合學習者所缺乏概念所設計的一系列教學事件，概念改變方容易產 生。
為了使概念改變的理論有實際而有效的教學模式，佘曉清提出「雙 重情境學習模式」。下圖 2.3.5 為雙重情境學習模式的作用機制：
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她認為概念改變必須根據學生所缺乏的心智架構去設計一系列由淺 入深、環環相扣的情境學習事件，每一學習事件必須架構在前一事件之 上，當學生對科學概念的信念被改變時，概念改變隨之發生。一方面造 成學習者認知的不協調，一方面提供其新的心智架構；一方面要激發學 習者概念改變的學習動機，一方面要挑戰學習者原本的科學信念；而科
圖 2.3.5 雙重情境學習模式作用機制
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發了，同時，也必定造成學習者認知的不協調，若於此時提供新的心智架構，
必可達概念改變之最大效果，此外，一系列由淺入深、環環相扣的衝突情境學 習事件，恰恰讓學生充滿了好奇心與激發探索，一個問題接著一個問題地解決，
使學生彷彿有玩線上電玩的感覺，需要一關一關地破，破了這關就想繼續破下 一關，樂此不疲！！
「雙重情境學習模式」具有下列特徵：
z 了解科學本質和學生對科學的信念
z 以學生已有的知識創造不和諧以引起學生的好奇心，同時挑戰其科學信念 z 新的心智架構需使學生能再建構
z 使學生有應用新的心智架構的機會
五、小結
Posner 等人的理論重視學生在學前的原有知識、自我建構的過程；
Chi、Thagard 等認知學派的理論著重概念本質的分析，解釋了概念改變為何 如此困難，但並未就教學的實務上，提供一套有效的教學策略。佘曉清則企 圖結合兩大學派的理論基礎優點，同時兼顧學生自身原有的概念以及概念本 質的分析，以期進行有效的概念改變。
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第四節 概念改變與教學
國內外有許多研究學者根據上述理論為基礎，設計各式概念改變的教學 策略，擇要列舉依序如下：Driver 和 Oldham 的五階段教學法、衝突圖教學 法、雙重情境學習模式(Dual Situation Learning Model)。
一、 Driver 和 Oldham 的五階段教學法
Driver 和 Oldham(1986)認為使自然科學的教學重新考慮的主要 因素有三點：(一)學習者對於自然現象在學前的原有知識；(二)學習者主 動建構的知識論；(三)學習乃是概念上的改變。因此他們發展出五階段 教學法，第一階段是幫助學習者找到探究的方向；第二階段是設法引導 出學習者的原有想法；第三階段是修正重組學習者的想法，使之接近科 學的概念；第四階段是讓學習者運用新形成的想法，來驗證其合理性進 而強化新的想法；第五階段則是讓學習者回想整個概念改變的過程，培 養其後設認知能力，下表 2.4.1 為 Driver 和 Oldham 的五階段教學法的 教學示例。
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表 2.4.1 Driver 和 Oldham 的五階段教學法的教學示例。
- (D 二、 衝突圖教學法：
2000 年蔡今中設計了「衝突圖」(conflict maps)的教學工具協助教 師進行概念改變教學。衝突圖基本上是依據 Posner 等人提出的概念改 變條件而設計，有下列幾個教學假設：1. 有意義的概念學習，需有相 關情境的感官支持。2. 在知識建構的過程中，學生以先存概念為基 礎，去了解新的概念。3. 有意義的學習，包含學生知識架構的整合。
衝突圖的教學步驟如下：
狀況一：設計矛盾情境，使學生的先存概念無法解決此事件而產 生不滿足。此時學生可能會設法扭曲所觀察到的現象，
使先存概念能合理化詮釋矛盾情境。
狀況二：設計關鍵事件，讓學生合理化的理由消失，學生認知到 先存概念真的無法解釋此事件，再提出可被學生理解的 目標概念，來合理詮釋關鍵事件。
狀況三：以相關的科學概念強化目標概念的合理性。
狀況四：設計支援目標概念的知覺活動或實驗，讓學生體驗目標 概念是合理可行的。
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三、 雙重情境學習模式(Dual Situation Learning Model)：
佘曉清(She,2002,2003,2004a,2005b)所發展出的概念改變教學模 式，此模式強調概念改變的成功與否必須植於科學概念的屬性和階層 性，以及學生對於科學概念的信念。此外，學習事件的設計強調不僅需 要造成學生另有概念的不平衡，同時提供學生所欠缺的心智架構，進而 修正舊有架構或重新建構新的概念。
DSLM 共分六個步驟，簡單說明如下：
階段一：分析科學概念屬性。它能提供建構此科學概念所需的心智架構 (mental sets)。
階段二：找出屬於此科學概念常見的另有概念。此階段需要了解學生的另有 概念、學生本身對於此概念的理解。
階段三：分析學生對於建構新的科學概念所缺少的心智狀態。藉由第一階段 和第二階段的資料做比較分析，可以找出學生對於建構新的科學概 念所缺乏的心智架構，來作為設計一連串情境學習事件的依據。
階段四：設計雙重情境學習事件。設計一連串衝突情境事件讓學生的另有概 念無法解決問題，產生不平衡、不滿足的認知狀態。接著找出學生 可能提出的想法解答，設計讓學生能親自體驗操作、思考驗證其答
- (D 生建構較接近科學概念的概念輪廓。
階段五：進行雙重情境學習模式的教學。每一情境事件皆以問題導引(依據 學生常見的迷思概念所設計)開始，再藉由設計好的活動事件，讓 學生能親自體驗、操作、思考辨證其答案的正確性，試著將學生缺 少的心智架構導入，慢慢讓學生建構較接近科學概念的概念輪廓。
為了解學生在教學活動中概念改變的過程，一次只出現一個問題，
且同樣的問題在事件開始與結束後都會提問一次，學生不得更改先 前的紀錄。
階段六：挑戰情境學習事件教學。檢驗學生是否真的在教學過程中獲的原來 缺少的心智架構，能運用新的概念來解決類似的情境學習事件。
下圖 2.3.7 DSLM 實施流程圖(引自李錦坤，2005) ，可一窺雙重情境學 習模式實施之流程與原則。
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圖 2.3.7 DSLM 實施流程圖(引自李錦坤，2005)
- (D 四、小結：
Driver 和 Oldham 的五階段教學法以及衝突圖教學法著重學生自我建構 的過程然而卻未顧及概念本身的階層性與複雜度，雙重情境學習模式不僅重 視學生本身的科學信念及建構過程亦重視概念本身的內涵，傳統講述模式與 雙重情境學習模式有許多相似之處，傳統講述模式之教學一包含科學概念屬 性的分析、另有概念的分析、學習者概念改變的動機的激發、學習者原本科 學信念的挑戰、引起學習者認知的不協調、新的心智架構的提供、檢驗學習 者新的心智架構，然而一般教師可能僅留意科學概念複雜度的分析，或是想 要了解學生的另有概念卻又缺乏直覺，倘若未大量閱讀相關另有概念文獻，
一般科學教師對於另有概念的了解應當相當粗淺，也因此，使學習者之概念 改變不易達成，而在一般的教學中，教師亦費盡心思地引起動機或是不斷地 提問，想要了解學習者概念改變之程度，教師往往僅能了解主動回答學生之 概念改變程度，而不了解大部分學習者之心智架構，而雙重情境則恰恰可彌 補這些缺點，教師深入了解另有概念，此外，透過每一個學習事件前後提問，
可使每一位學生確實地進行思考探索與概念之重整而教師亦可從學生寫出 來的想法，確實地了解每一位學生之概念發展程度，自然有助於每一位學生 概念改變之達成，因此研究者選擇此一教學模式進行概念改變之研究。
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再者，雙重情境學習模式強調學生「心智架構」之分析，「心智架構」
可解釋為學生解決問題的能力，即雙重情境學習模式非僅有「概念」的探討，
而是研究更廣泛的「心智架構」。
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第五節 循環系統迷思概念
許多國內外研究認為學生在人體循環系統的學習上具有困難及另有概念。
(邱耀德和耿正屏,1994 ; 許朝貴和耿正屏,1995 ; 莊崑泉和耿正屏,1995 ; 黃 柏蒼, 2003 ; 劉寶元,2003 ;楊涵瑜 ,2004；鄭湧涇,2001 ；Catherall, 1982 ; Arnaudin 和 Mintzes, 1985 ; Chi, deLeew, Chiu 和 Lavancher, 1994 ; Sungur, Tekkaya 和 Geban, 2001)茲將國內外相關研究分述如下
一、國外相關研究
Catherall (1982)以改良之皮亞傑晤談研究 7-14 歲兒童，發現學生會以自身有 過的經驗如：聽到心跳聲 、看到受傷流血等，發展各種直觀的解釋來解釋他們 的身體現象。
Arnaudin 和 Mintzes（1985）進行跨年級的研究，發現國小所產生的迷思概 念仍會保留到國中甚至大學階段。
而 Arnaudin 和 Mintzes（1986）持續以五年級和八年級學生進行研究，整理 學生迷思概念如下表 2.5.1
- (D 表 2.5.1 Arnaudin 整理之血液循環迷思概念類型表
概念 迷思概念
循環的途徑與功能
1. 血液循環只是單一的循環系統。
2. 空氣進入身體之後由空氣的導管運送到身體各 處
3. 血液循環是一個開放的系統或是半開放的系統
心臟的結構與功能
1. 心臟具有三個或兩個腔室
2. 心臟的功能有清潔、過濾、製造、儲存血液。
3. 心臟是一單一 pump
血液的結構與功能
1. 紅色的液體
2. 細胞懸浮在紅色的液體上。
3. 紅色細胞缺乏細胞間的液體。
Chi (1991) 以國小國中學生為對象進行研究，以心智模式的觀點探討學生血 液循環的學習情形，研究發現如下：學生學習物理和生物的科學觀點是不相同 的，除了科學史上的迷思概念之外，每位學生所持有的迷思概念都不相同。
Chi, deLeew, Chiu 和 Lavancher (1994)
以自我解釋來分析 24 位學生的閱讀理解對學習血液循環概念之心智模式的影 響。教學前僅有 1 位學生具有雙循環的概念，教學後大大提升為 17 位學生具有 雙循環的概念，由於血液循環屬 Chi 所提出的類別內的概念改變，較容易改變。
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Sungur, Tekkaya 和 Geban.(2001)以概念圖的方式探討十年級學生的循環迷 思概念，發現學生在學習物理化學時對壓力、流速原本就存有迷思概念，所以 對血壓、血流速度自然會有迷思概念，Sungur, Tekkaya 和 Geban.(2001).等人所 整理的迷思概念如下表 2.5.2。
表 2.5.2 Sungur, Tekkaya 和 Geban.(2001)整理之血液循環迷思概念類型表
概念 迷思概念
循環的途徑與功能
1. 循環系統中，動脈、微血管、靜脈的血液體積比 率是一樣的。
2. 在系統的循環中，動脈、微血管的血液體積是一 樣的，而且比靜脈多。
3. 在系統的循環中，動脈的血液最多，靜脈的血液 最少。
心臟的結構與功能
1. 心臟的跳動是反射的。
2. 當我們呼吸的時候心臟發生跳動。
3. 心室充滿血液大多發生在心房收縮期間。
4. 心室充滿血液大多發生在心室排出血液期間。
5. 心室血液充滿血液大多發生在心房與心室間的 瓣膜收縮期間。
6. 心臟的收縮是幫助血液回到心臟的因素之一。
血管的結構與功能
1. 厚且富有彈性的動脈管壁，幫助維持高的血壓、
幫助防止熱的散失。
2. 厚且富有彈性的動脈管壁是在高壓力下傳送血 液。
3. 微血管中的葡萄糖主要是藉由擴散作用穿越內
- (D 到較少的養分。
5. 如果微血管中的血壓增加超過正常值，二氧化碳 會累積在細胞。
6. 如果微血管中的血壓增加超過正常值，氧從微血 管中擴散的量會增加。
7. 靜脈與其他血管比較起來血壓最低，因為靜脈有 最細的管壁。
8. 靜脈與其他血管比較起來血壓最低，因為重力妨 礙血流。
9. 靜脈與其他血管比較起來血壓最低，因為在靜脈 中血流速度是最低的。
10. 在靜脈中藉由瓣膜的擠壓是幫助血液回到心臟 的因素之一。
11. 因為微血管的管徑小，在微血管中血液流速低 12. 因為物質交換穿過微血管，在微血管中血液流
速低。
13. 因為從心臟到微血管的距離長，所以在微血管 中血液流速低。
血液的結構與功能
1. 在血漿中找不到脂肪、維他命、尿酸。
2. 在一般細胞生理的狀況下，所有的血漿蛋白在遍 及各處的微血管內幫助物質傳送。
3. 紅血球細胞的形狀允許它們具有較多的血紅素 以及和身體細胞能有密切接觸，並且較容易通過 微血管壁。
4. 血清是補充到病人血漿中必須的養分。
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二、國內相關研究
陳瑞鴻、耿正屏和黃世傑（1992）對 946 位來自不同國中的國中生進行研究，
包含國一、國二、國三學生，發現國一學生在教學前已具有心臟、脈搏、血小 板等概念；國二學生對血液組成的概念較完備；國三學生對將血漿、循環途徑 等概念的學習仍有困難，而學生形成人體運輸概念的次序為：心臟、血液、血 管、血液流動途徑。此外，學生對人體運輸概念較植物運輸概念熟悉，而學生 的概念發展是由生活上的概念而至課本知識，在課本知識中是由名詞記憶，經 圖形整合，最後到抽象的原理。
邱耀德和耿正屏（1994）以半開放式紙筆測驗，對 432 位國二生進行研究並 深入晤談 40 位學生，發現多數學生會有類似迷思概念。如：紅血球有運送養分 和廢物的功能；白血球可儲存抗體；以血管的厚薄粗細來判斷血管彈性的大小；
血流沒有一定的方向，不受瓣膜的限制；動脈氧氣較多，靜脈氧氣較少。下表 2.5.3 為邱耀德和耿正屏統整之迷思概念表。
- (D 表 2.5.3 邱耀德和耿正屏統整之迷思概念類型表
概念 迷思概念
血液的結構與功能
1. 紅血球可以攜帶氧氣、廢物和養分。
2. 白血球產生抗體，存在白血球或血紅素中。
3. 白血球以擴散或滲透的方式離開微血管。
心臟的結構與功能
1. 心臟內血流方向沒有一定的規範，不受循環構造 的限制。
2. 心臟的兩心房、心室內都是充氧血。
循環的途徑與功能
1. 左右心房及心室的含氧量不了解。
2. 無法正確指出心房和心室所連接的血管
3. 大小循環的血液流動順序錯誤；分不清大小循環 的結構。
4. 越接近肺部的血管都屬小循環或充氧血。
5. 小循環都是充氧血，大循環都是缺氧血。
血管的結構與功能
1. 血管的注射只考慮到循環路徑，不考慮到血管的 結構及安全。
2. 血液流動的動力來自血管的收縮 3. 動脈均是充氧血；靜脈均是缺氧血
4. 以血管的厚薄來判定血管的彈性大小。如：動脈 厚，彈性差。
莊崑泉和耿正屏（1995）以學習環的教學方式，教導國中循環系統發現學生 在心臟、血管、血液的迷思概念減少，然而對血液循環概念改變的成效不佳。
許朝貴和耿正屏（1995）探討國一學生血液循環路徑的研究，發現學生對血 液循環的學習成效最差，且 62%的學生認為血液循環單元有學習困難，下表 2.5.4
- (D 為許朝貴整理學生血液循環的迷思概念。
表 2.5.4 許朝貴統整之血液循環迷思概念類型表
概念 迷思概念
血液的結構與功能
1. 血液是身體的活力來源。
2. 富含二氧化碳的血液呈藍黑色 3. 氧氣在血液中主要由血漿運送
心臟的結構與功能 左右心房心室之間存有孔隙，血液可直接在左右 心間流動
循環的途徑與功能 1. 心房與動脈相連接，心室與靜脈相連接 2. 動脈與靜脈直接相連候再接微血管
血管的結構與功能
1. 脈搏指的是靜脈管或微血管的跳動
2. 脈搏搏動的力量來自肺臟或肌肉的擴張收縮 3. 肺動脈執行主動脈的功能
4. 肺靜脈將富含氧氣、養分的血液由心臟輸送到全 身組織
5. 肺靜脈將富含二氧化碳、廢物的血液由組織輸送 到心臟
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鄭湧涇(2001)的國科會三年計畫，先以晤談的方式發展出二階層診斷式測驗 以及單一選擇題型式的研究工具，探討 300 多位國一學生的生物概念，分別由 參與研究的五位國中資深生物教師所教導，研究顯示學生在血液循環相關概念 上所持有的迷思概念如下表 2.5.5。
表 2.5.5 鄭湧涇整理學生人體血液循環迷思概念
概念 迷思概念
循環的途徑與功能
1. 胃吸收了養分，直接進到血液中，運送到全身供 身體各部位使用。
2. 血流速度和心跳快慢有關，有時動脈血流較快，
有時靜脈血流較快。
3. 流到左右腳的血液並不是同一個循環，左半邊的 循環由左邊心臟出發，流到左腳，右半邊的循環 由右半邊心臟出發，流到右腳。
4. 血液由心臟的右邊出發，所以會先流到右腳，再 循環到左腳。
5. 因為人類的心臟靠左，所以血液會先流到左腳，
再循環到右腳。
6. 血液繞行身體一週，最後回到心臟，頭部比較重 要，所以血液先流到頭部，依序是心臟、肩部、
腹部、腳再回到心臟。
7. 心臟分為四個房間，左半部的房間負責左半邊的 血液循環，右半部的房間負責右半邊的血液循 環，兩個循環同時進行。
8. 心臟分為四個房間，上半部的房間負責心臟以上 的血液循環，下半部的房間負責心臟以下的血液 循環，兩者循環同時進行。
心臟的結構與功能 1. 心臟左邊有左邊的循環，右邊有右邊的循環，左 邊心臟的血液比較乾淨，右邊心臟的血液含有較
- (D 多的二氧化碳。
2. 心臟左邊有左邊的循環，右邊有右邊的循環，左 邊心臟含有較多的二氧化碳，右邊心臟的血液含 比較乾淨。
3. 心臟左邊有左邊的循環，右邊有右邊的循環，左 邊循環將血液送到身體的左半邊，右邊循環將血 液送到身體的右半邊。
4. 心臟左邊有左邊的循環，右邊有右邊的循環，左 邊走的是大循環，右邊走的是小循環。
5. 心臟儲存了養分，血液中的養分用完後，便流回 到心臟來補充養分。
血管的結構與功能
1. 動脈的血液流得比靜脈快，因為動脈會跳動，而 靜脈的血液靜靜的流，所以比較慢。
2. 動脈血流比較快，因為動脈比靜脈粗，所以血流 速度比靜脈快。
3. 靜脈血液流得比動脈快，因為靜脈管徑大，所以 血流速度比較快。
4. 動脈的血液流得比靜脈快，因為動脈較有彈性，
所以血流速度快。
5. 動脈和靜脈血流的速度何者較快要看血管的粗 細而定，粗的血管血流較快，故粗的靜脈血流速 度可能比細得動脈血流流得快。
6. 動脈和靜脈的差別最大的區別在粗細不同，動脈 如果破裂，血液會噴出來，所以動脈比較粗，靜 脈比較細。
7. 動脈和靜脈最大的差異在血液流動的方向不 同，動脈由心臟出發，所以一定運送乾淨的血出 去，而靜脈則送髒的血液回到心臟。
8. 動脈和靜脈最大的區別在運送的血液是否乾 淨，動脈的血液是鮮紅色，靜脈的血液是暗紅 色，所以動脈運送的是較乾淨的血。
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可以攜帶比較多的氧，使人的抵抗力增加。
3. 紅血球可以防止細菌入侵
4. 白血球可以攜帶養分，養分多抵抗力就強 5. 血小板促進血液凝固，所以和抵抗力有關 6. 血小板會包圍病菌，以防止病菌侵入人體
黃柏蒼（2003）探討類比對學生基模建構的影響，發現類比教學可促進學生 建立良好的知識基模，以促進理解人體血液循環系統概念、解決相似科學問題。
劉寶元（2003）發現學生對心臟、血管結構的不了解是引起其循環路徑迷思 概念的主因，在教學中提供適當的表達模式，可協助學生心像模式的精練
蔡佩貞（2003）以準實驗研究法研究改進圖形與提問的教學策略對國小六年 級學生學習的影響，發現改進圖形與提問的教學策略皆可以促進血液循環概念 的學習。
楊涵瑜(2004)發現心像操弄能力越佳的學生，其運用在血液循環概念學習的 心像操弄能力越佳，而循環概念抽象，較難以知覺經驗到，故學習過後傾向記 憶課本的圖片。
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綜合以上文獻資料，茲將人體循環系統迷思概念簡要歸納如下：
一、血液的組成與功能：
1. 無法釐清血球和血漿的差異 2. 紅血球可運輸「養分」
3. 白血球可儲存抗體 4. 血漿是紅色的
二、血管的結構與功能
1. 無法區分動脈和靜脈的異同
2. 以大小或厚薄或顏色區分動脈和靜脈 三、心臟的構造與功能
1. 心臟內的血液可左右交流 2. 心臟內血流方向不一定 3. 無法理解瓣膜的功能
4. 心臟可清潔、過濾、製造血液
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第六節 各版本教科書「循環系統單元」內容分析
茲簡單比較分析多數學校選用之教科書版本，依序是國立教育研究 院版、南一版、康軒版、翰林版
一、 95 學年度國立教育研究院版
1、 教材順序：血液→血管→心臟→血液循環 2、 靜脈以藍色標示
3、 多了微血管分佈示意圖
4、 整合消化作用、呼吸系統、排泄與循環的概念
圖 2.6.1 國立教育研究院版之人體血液循環系統示意圖
圖 2.6.1 靜脈以藍 色顯示，易使學生 產生迷思概念。
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圖 2.6.2 國立教育研究院版之血球示意圖
圖 2.6.3 國立教育研究院版之血管示意圖
圖 2.6.2 可使學生 對血球較具有立 體概念。
圖 2.6.3 此圖標示血 流方向，可協助學生 建立正確觀念。
圖 2.6.4 心臟剖面示 意圖，與其他版本剖 面圖類似。
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圖 2.6.5 國立教育研究院版之人體微血管分佈示意圖
圖 2.6.6 國立教育研究院版之微血管與小腸絨毛交換圖
圖 2.6.5 人體微血管 分佈示意圖為本版 本特有。
圖 2.6.6 此圖為本版 本特有，可協助學生 整合消化系統與循 環系統的概念。
圖 2.6.7 此圖將血漿 畫成紅色，易使學生 產生迷思概念。
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圖 2.6.8 國立教育研究院版之微血管與細胞的物質交換圖
圖 2.6.9 國立教育研究院版之微血管與細胞的物質交換圖
圖 2.6.8 微血管與細 胞的物質交換圖
圖 2.6.9 此圖為本版本特 有，可協助學生整合消化 系統、排泄系統、呼吸系 統、循環系統的概念。
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二、 95 學年度南一版
1、 教材順序：心臟→血管→血液→血液循環→淋巴循環
2、 靜 脈 以 藍 色 標 示 運 用 類 比
圖 2.6.10 南一版之心臟剖面圖
圖 2.6.11 南一版之血管示意圖
圖 2.6.10 心臟剖面示 意圖，與其他版本剖 面圖類似。
圖 2.6.11 血管示意 圖，靜脈以藍色表 示，易使學生產生迷 思概念，加上血流的 方向會更好！
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圖 2.6.12 南一版之血球示意圖
圖 2.6.13 南一版之類比示意圖
圖 2.6.14 靜脈以藍色 表示，易使學生產生迷 思概念。
圖 2.6.12 血球示意圖。
圖 2.6.13 類比示意 圖。類比的運用宜謹 慎，不當的運用反而易 使學生產生更多的迷 思概念
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圖 2.6.15 南一版之微血管與組織細胞氣體交換示意圖
圖 2.6.16 南一版之肺部氣體交換示意圖
圖 2.6.17 南一版之淋巴循環示意圖
圖 2.6.15 血漿以紅色 表示，易使學生產生迷 思概念。
圖 2.6.16 清楚明瞭！
圖 2.6.17 清楚明瞭！
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三、 95 學年度康軒版
1、 教材順序：心臟→血管→血液→血液循環→淋巴循環 2、 淋巴循環圖示清楚明瞭
圖 2.6.18 康軒版之心臟剖面示意圖
圖 2.6.19 康軒版之血管剖面示意圖
圖 2.6.18 清楚明瞭，多 了收縮及舒張的示意 圖，有助於學生概念的 形成，為本版本特有！
圖 2.6.19 清楚明瞭，突 顯出動脈與靜脈剖面 的不同，若能加上血流 的方向更好！！
圖 2.6.20 血液抹片圖
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圖 2.6.21 康軒版之血液循環示意圖
圖 2.6.22 康軒版之氣體交換示意圖
圖 2.6.23 康軒版之淋巴循環示意圖
圖 2.6.21 清楚明瞭。
圖 2.6.22 血漿以紅色表 示，易使學生產生迷思 概念。
圖 2.6.23 清楚明瞭！
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四、 95 學年度翰林版
1、 教材順序：心臟→血管→血液→血液循環→淋巴循環
2、 血管有標示血流的方向 3、 淋巴循環圖示不清楚
圖 2.6.24 心臟剖面和其 他版本類似，且多了冠 狀動脈、靜脈的介紹。
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圖 2.6.25 翰林版之血管示意圖
圖 2.6.26 翰林版之血液抹片圖
圖 2.6.26 清楚明瞭！
圖 2.6.25 強調血管分支 的概念及血流方向，有 助於學生概念的形成。
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圖 2.6.27 翰林版之物質交換與血液循環示意圖
圖 2.6.27 血液循環圖和 其他版本類似，然物質 交換示意圖將血漿畫成 紅色，易使學生產生迷 思概念。
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圖 2.6.28 翰林版之淋巴循環示意圖
小結：
綜合以上各版本分析，未來教科書編輯時，可以參考下述意見：
1、 增加心臟收縮及舒張示意圖、冠狀動靜脈示意圖及豬心剖面圖，以促進學 生對心臟結構與功能之理解。
2、 血管除了突顯動脈與靜脈結構上的差異外，仍需強調血流的方向。
3、 多數物質交換示意圖將血漿畫成紅色易使學生產生迷思概念，或是增加離 心分離後的血漿血球示意圖，使學生清楚的看到血漿真實的顏色。
4、 淋巴循環示意圖需清楚明瞭！！
圖 2.6.28 不清楚，無法 促學生之理解。
