第一章 緒論
不論是在國內還是國外，教科書始終是整個教學過程中相當重要 的依據。國內於西元 2001 年開始實施九年一貫，推動各項改革，教 材全面開放就是其中之一。即使如此，教科書在課程當中的地位仍無 法取代。教學最主要就是希望能達到教學目標，在科學領域當中，「基 礎知識的學習」一直是基本且必要的目標，在這個前提之下，讓學生 能學會基本的科學知識就成為大家所期盼的。
Posner, Strike, Hewson 和 Gertzog（1982）提出概念生態的觀念，
他們認為學習者所處的外在環境和本身的內在環境影響了學生概念 的學習。同時，他們也認為表徵的提供有助於命題或圖像，甚至是整 個概念網路（包含命題和/或圖像）的形成。這和 Gilbert（2003）所 提的「以模式為基礎的學習」的想法不謀而合，支持「以模式為基礎 的學習」理論的學者認為，提供多樣的知識表徵，能和學生腦中的心 智模式產生互動，對學生心智模型的形成是有幫助的。
從前面的敘述可以得知，教學的目的之一就是希望學生能學習到 我們想讓他學到的知識，而教科書又是教學中十分重要的一環，那 麼，教科書內所敘述科學知識的方式也應該要讓學生能夠產生有意義 的學習，而教科書怎樣的呈現方式對於學生有意義的學習才是有益的 呢？現行的教科書實際呈現出來的狀況又是如何？這是本研究想要 探討的重點。本章將針對此次研究的背景與重要性先做介紹，再提出 研究目的與問題以及名詞的釋義，最後會對本研究的研究限制做簡單 的說明。
第一節 研究背景與重要性
教科書始終是教學的重要來源。「上課了！各位同學請把課本拿 出來，翻到第Ｘ頁…」，相信大家都有過這樣的經歷，在學生時代每 天聽這句話不知有多少次。從小學到高中幾乎每一堂課，老師都會以 這句話當作開場白，由此可見教科書在中小學期間扮演了十分重要的 角色，國外相關的研究也指出，美國中小學生平均一個上學日有 70%
是在學校教室，其中 90-95%的時間是與教科書進行交互作用，而花 費在家庭作業的時間，也有 90%用於教科書（Armstrong & Bray, 1986）。Harms 和 Yager（1981）針對科學科目方面進行研究，也有類 似的結果。結果顯示，超過 90%的科學教師在整個教學過程中，有 95%的時間都在使用教科書。正因為如此，它品質的優劣和教學成效 有著密切的關係，這造成不管是世界上那一個國家，只要發生課程改 革，「教科書」一定是被拿來檢討的首要對象（藍順德，1999）。
近年來，台灣致力於教育改革，教科書也面臨前所未有轉變。以 往的教科書都是由國立編譯館統一出版的，全國上下每一位學生都接 收同樣的知識內容，但從西元 1996 年九月開始，國民小學各科教科 書全面開放為審定本，由民間出版社招募各領育的專家學者編寫教科 書，再由國立編譯館擔任審定的工作，可是，為了確保教科書供應不 虞匱乏，所以，國立編譯館編輯的國編版也和其他民間版本同時並 存，至此，教科書的選擇呈現多元化，老師和學生有了不同的選擇。
九年一貫課程於西元 2001 年九月開始實施，其強調學校本位，給予 學校更多彈性自主的空間，因此，具備多元化的教科書有其必要性。
國民中學各科的教科書也配合九年一貫的實施，全面開放成為審定本 的制度。
國中「自然與生活科技」教科書版本的呈現多元化，使得教科書 的分析格外重要。科學教育重視學生科學素養的培養，強調全民應具 有基本的科學知識，能利用科學邏輯的思考方式來處理事情、解決問 題，九年一貫課程中的「自然與生活科技」學習領域就是就是以此為 目標，訂出了課程的分段能力指標，進而影響了教材內容的編輯。在 九年一貫課程實施之前，教科書只有一種版本，全國學生都面對相同 的文本內容；在實施之後，自然科教科書有不同的版本，學生的選擇 增多，因此，對於教科書內容的分析更是刻不容緩的事。
學生的科學來源當中，以教師的科學、課本的科學以及兒童的科 學對學生有直接的影響。Roth 就曾經說過：科學教科書經常成為中 學教學活動的主幹（引自 Groves, 1995）。可以想見，科學教學對教科 書依賴的程度了。那麼國內的情況呢？是否有相同的情形呢？每一個 人都上過小學、中學、甚至高中，對於這樣的問題應該都會產生會心
的一笑。然而，有人會問：現在的情況是否有所不同呢？這個問題的 答案其實從每天觀察在路上穿梭的學生就可以略知一二。事實上，我 國學生學習科學，通常會帶著課本上學，許多學生是從課本的文字與 圖示學習科學知識（王靜如，2003）。由此可知，國內科學課程對於 教科書使用的真實情況究竟是如何了。
學生的科學學習和科學教科書的關係是如此密切，因此，學生在 學校所學的，也就是學生的學習結果和他們對教科書的理解程度有很 大的關係，不僅如此，而且學生對於教科書內的課文閱讀理解能力能 夠預測學生的科學學習成就（Wood & Wood, 1988）。換句話說，教科 書裡的內容影響了學生的科學學習，因此，學生擁有一本對自己有益 的科學教科書是很重要的。林顯輝和許國忠（1998）曾經整理過有關 分析教科書的文獻，其中，針對科學教科書的分析方面，他們認為大 致上可以歸納為四大類，分別是物理屬性、出版屬性、內容屬性和教 學屬性。這些教科書分析的研究不外乎是針對是否達到課程的教育目 標來設計。這些固然重要，但是，首要之務還是必須要讓學生對教科 書內的科學知識能夠產生課文閱讀理解。
要讓學生產生有意義的學習，必須使用廣泛的語言才能促進科學 知識的瞭解。這些語言包括圖形表徵、數學符號等等（Hand et al, 2003）。當學生接收到不同的知識表徵，就會影響到他腦中所形成的 心智模型（Coll & Treagust, 2002），換言之，環境中傳達訊息的形式 深深影響了學生對於科學知識的瞭解。
既然如此，同樣的，教科書內知識表徵的呈現方式也會深深影響 學生對於教科書內所敘述的科學知識之課文閱讀理解。但是，可惜的 是，在科學教科書分析的範疇內，針對教科書內容知識表徵的形式對 學生的課文閱讀理解相關的研究並不多（Kesidou & Roseman, 2002）。
生物這門學科常常被認為是由一些事實（facts）所組合而成的片 段知識，學生單單只需要靠記憶、背誦就能夠學會，但是，其實不然。
生物知識本身是由許多小概念所組成，這些小概念彼此之間都具有關 連性，因而形成了一個知識系統。所以，我們可以說：生物知識充滿 了複雜性、統整性和抽象性。由於這些特性，使得「生物」成為一門 學生並不容易學習的科目，造成很多研究者不斷探討如何讓學生有效
學習生物知識的方法。既然學生所接觸到的知識表徵影響了他們科學 知識的學習，而且，科學教科書又是科學學習過程中最重要的知識來 源，學生對教科書的課文閱讀理解也和他們學習成就有很大的關係。
基於上面這些因素，可以想見教科書內敘述生物知識的形式深深影響 了學生對於教科書內生物知識的課文閱讀理解，也可以說影響了他們 生物知識的學習。
綜合上面所述，教科書在整個科學課程中佔了很重要的地位，而 且教科書內所呈現內容的方式對學生的課文閱讀理解產生莫大的影 響，進而影響學生的學習，再加上現在因為配合九年一貫的實施，全 國教科書已經全面開放，「自然與生活科技」領域的教科書亦是如此。
本研究基於此，想要探討現行自然與生活科技教科書關於生物知識的 部分，其知識表徵的組成到底為何，並且，進一步想要瞭解這些知識 表徵的差異，對於學生的課文閱讀理解到底有什麼影響。藉由此研究 以期有助於教師在教學前能瞭解教科書內知識表徵的情形以及它們 對學生的影響，以便在教學時能配合教科書，更加有效的運用這些表 徵，以幫助學生學習生物知識。
第二節 研究目的與待答問題
基於上述的這些觀點，本研究的目的主要是想探討現行各版本
「自然與生活科技」教科書中有關生物知識的部分，其知識表徵的形 式；緊接著，根據教科書內的文本分析出來的結果，欲探究呈現出來 的知識表徵之差異對學生課文閱讀理解的影響。黃宣範（2002）引用 Popper 的多元互動知識論來說明「什麼是語言」，此理論認為個人的 語言能力與語料（文章）產生互動，而產生某一意識的現象，因此，
本研究也想進一步瞭解具有不同語文閱讀理解能力的人對於不同形 式的知識表徵，其課文閱讀理解的情形，並探討造成理解異同的因素。
根據本研究的目的，將針對以下的問題進行探討：
1. 現階段教科書知識表徵的分佈情況為何？
2. 不同閱讀理解能力的學生對於不同的知識表徵形式，其課文閱讀 理解情形為何？
（1） 語文表徵與視覺表徵理解的比較
（2） 各種語文表徵理解的比較
（3） 各種視覺表徵理解的比較
3. 造成學生對於教科書內不同知識表徵形式理解的可能因素為何？
（1） 學生對於語文表徵與視覺表徵理解異（同）的可能因素為何？
（2） 學生對於各種語文表徵理解異（同）的可能因素為何？
（3） 學生對於各種視覺表徵理解異（同）的可能因素為何？
第三節 名詞釋義
1. 知識表徵
知識表徵（knowledge representation）通常是指：在我們的長期記 憶和工作記憶中，訊息如何呈現的方式（Gagné, C. W. Yekovich &
F.R.Yekovich, 1993）。因為不管是內在表徵或外在表徵，都是人們 經由長期記憶和工作記憶相互運作所呈現出來的，所以，本研究中 所指的知識表徵特別是課本中所呈現的表徵。
2. 語文表徵
Gilbert（2003）認為知識表徵中語文的形式（verbal mode）是由各 個實體及其關係的描述所組合而成；它也可能是利用類比及比喻的 形式來呈現，此包含「說」和「寫」。本研究所指的語文表徵乃是 教科書文本當中以文字呈現的部分。
3. 視覺表徵
根據 Gilbert（2003）的說法，知識表徵中視覺的形式（visual mode）， 它是一種二向度（two-dimensional）的表徵，可能包括圖、表、流 程圖或者是動畫等。本研究所謂的視覺表徵是指教科書文本當中以 二維方式呈現出來的表徵稱之。
4. 構造性知識
根據 Fisher（2000）的說法，生物知識是由兩大元素所組成的，一 個是物體（objects），另一個是過程（process）。所謂的「物體」，
通常會被問及：它是由什麼組成？這些組成的元素是什麼？這些組 成元素的特性又為何？因此，本研究所指的構造性知識是指一知識 系統內結構組成的部分，各部分之間具有空間關係，通常是具體的 實體（entity）。
5. 功能性知識
Fisher（2000）將生物知識是分成兩大類，，一類是物體（objects）， 另一類是過程（process）。所謂的「過程」通常會針對：它的功能 是什麼？它會產生什麼？形成的過程為何？它在哪裡發生？等問 題找尋答案。基於此，本研究所謂的功能性知識乃是包括某一知識 所扮演的角色、一連串的步驟或改變、造成此行為的機制，這通常 是抽象的實體（entity）。
第四節 研究限制
本研究因為受限於人力、物力及時間等因素，因此，會產生下列 四方面的研究限制：
1. 教材部分
此次研究針對教科書內的文本分析，僅分析三個單元，所以，無法 做完整的比較。
2. 研究對象部分
在學生選取方面，正式施測樣本的抽取是選取台北縣新店地區共 290 位學生進行研究，因此，若要將研究結果推論至所有國小六年 級的學生，需相當謹慎。
3. 問卷設計
本次研究問卷的題目設計上，是按照知識表徵的差異來出題，無法 將每個版本的表徵都放進題目內分析比較。
4. 課文閱讀理解的定義
本研究所稱的課文閱讀理解是指學生在閱讀文本之後，自身感受 的理解。獲得此理解的方法包含問卷調查、晤談。因此，並非經 過學習成就測驗所得的理解。
