第一章 緒論
第一節 研究背景與動機
研究者個人在自然科教學的經驗中，所遇到認為學習是「輕而 易舉」的學生，可說是少之又少。學生在學習上總會碰到一些困難
，或是發生一些問題，因而阻礙了進一步的學習，並且會削弱學生 對於這個科目，甚至對於學習本身的興趣；而探究這些困難與問題 的來源，其中大部份都來自於「在前面的學習階段中，沒有紮實的 學習」。例如：若學生未熟記元素中文名稱和對應的「元素符號」，
接著在學習「化學式」時就有困難，而到了「化學反應方程式」的 單元，可能常會發生整節課沒幾句話聽得懂的窘況。
教育是開展學生潛能，培養學生適應與改善生活環境的學習 歷程（陳文典，2003）；由認知心理學之瞭解，學習須發自當事人 的心思，並非由外塑可形成的，也就是「學習者是學習行為的主人
」，而教師的教學則是在營造一種優良的環境，使學生的學習行為 得以發生。故應該提倡一種「能使學生處於自主、自動及自信地 從事探究的心態，成為自己學習的主人」之教學（陳文典，2001）
，具有這種特質的教學，就是最近在教育界倍受矚目與提倡的
「創意教學」；但是缺少了由時間、知識累積而得到的經驗和能力，
創意是無法憑空產生的。所以有效的教學，應該先使學習者有穩固 的知識和能力作為學習的基礎，再給予他們發揮觀察能力和創意的 空間。故學習是否紮實，就顯得格外的重要。
不紮實的學習，會有什麼影響？「學習」，是在原有的知識框架
、概念模式和能力等基礎上，逐漸擴充、增大、加高，最後終能形成 雄偉而穩固的體系。而Reigeluth 和 Beatty(2003)指出學生在學校 學習時成就落後，有四個主要原因；其中缺乏學習的基礎，是指 學生缺少學習所需要或是能促進學習的知識（技能、理解或資訊）。
前面學得不紮實，也就是缺乏名詞涵義、定義，科學定律，或先前 概念等「背景知識」的基礎，將會造成如：接受新知識時，不易理解
、記憶；學習相關概念或操作過程時，因為「知其然，不知其所以 然」，而不易形成、穩固，為了通過各項測驗，只能囫圇吞棗的以 硬記、死背等方法處理新資訊；面對新事物時，無法藉著經驗的 累積，提昇觀察、思考的面向和觀點，進而發現事物的新特徵或 特質，容易淪入「人云亦云」的境況。因此當學生新的學習發生 阻礙，自然無法在原有基礎上形成紮實的新架構，如此日積月累，
會遇到、產生更多學習上的困難，心理上持續受到「負增強」， 對於學習的動機和興趣就會逐漸下降，甚至放棄學習！
「學習」不只在獲得知識，更重要的是能力的培養、獲得。
九年一貫課程以培養國民所需的「基本能力」為課程目標，那麼
「知識」和「能力」有何相關？畢竟個人若沒有知識，則能力也 可能不會太高；但知道很多知識，若不能融會貫通，其能力亦未必 高。因此，知識的認知應該是「能力」的一環，學到的知識，也要 能自然、純熟無礙的運用於生活中（陳文典，2001）。在九年一貫 課程綱要中，自然與生活科技學習領域的「分段能力指標」提及：
『過程技能』包含觀察、比較分類、組織關連、歸納研判推斷、
傳達等能力，而『思考智能』包含綜合統整、演繹推論、批判創造
、解決問題等能力。要能夠培養、建立這些能力，「能知，然後 能用」，當然得先具備穩固、完整的相關背景知識、概念作為基礎，
並藉著練習來產生腦中的快速連結，使這些能力變得像常識般自然
，並能運用自如；但如果這些背景知識、概念的學習不紮實，則 培養能力的過程缺失了最為基礎的一環，即使花再多時間或練習 再多次，在沒有背景基礎的情形下，都無法達到「培養能力」的 學習目標。
那麼哪些原因會造成不紮實的學習？當然學習者本身的學習 態度不佳、缺乏學習動機，及學習所需的能力不足，都會影響學習
的成效；而外在環境包括課表時數的規劃、課程教材的內容等因素
，也有不小的影響。目前課程時間在學校考量多方面因素下，常將 各科實施時間切割為一節一節的小時段（約 45 分鐘），且以每一節 一門科目的方式排課。這樣固然有其優點，但是課程進行須包含 引起動機、引入主題、介紹內容、相關活動等教學步驟，在短短 一節課的時間內，常難以完整實施；尤其是需要長時間操作的課程
，如美術的繪畫、塑造，生科的工藝實作等，扣除來回專科教室的 交通時間後，更不易實施。而科學概念因其具有抽象、複雜的特性
（邱美虹，2000），要使學生建立完整的概念，需要理論的介紹、
團體討論及推論，也應有實際動手操作的時間；如果課程分散，則 學生的學習不易深入，只能對每堂課留下匆匆一瞥的印象，沒有 充足的實施期程來形成穩固的概念。在這樣的現實環境下，學生 形成的概念常是零碎而不完整的；此時教學者必須以測驗卷、示範 實驗、多媒體介入或畫圖等方法，作為補強的因應之道，來促使 學習者聚焦（集中注意），並加深其印象。
在「九年一貫」之前的「課程精簡」，是教育界和家長團體所 做的努力；為了減少國中小學生的學習負擔，將原先的課程內容 加以簡化、減少。而為了使「創意教學」得以實現，在現行九年
一貫課程，其精神和制度的基本原則，是「給教師教學的主導空間」
、「給學生學習的創造空間」，也就是教學自由化（陳文典，2001），
給予學校、教師相當大的彈性，目的也是和之前相同的；具體做法 上包括：在綱要中只列出科學核心概念（自然與生科領域），教材 方面採行「一綱多本」的方式，以多元教材提供各校自行考量、
選擇，而課程設計上以領域為單位、彈性時數、本位課程等都賦予 了也有很大的自由；希望在降低學生課業壓力的同時，能培養、
達到各項能力指標。但目前所看到的現象為：大多數學生的程度和 能力下降了，那麼在哪個環節發生了問題？首先，不諱言許多家長 擔心不同版本間的差異，會影響學生在升學測驗的表現，所以想盡 辦法另外補充，希望能「面面俱到」，結果學習資料更繁雜，增加 了學生的學習負擔。
此外近年來「建構式教學」的風行與使用上的誤解，使得部份 教師從觀念引入、理解，到實際演練、課後練習，一律使用建構的 方式；我們期待學生能將龐雜的教材內容作歸納、統整，自己發現 規則、找出重點，但是這樣的能力，其培養與建立，需要教師的 規劃、引導，在沒有教師的帶領下，教材內容對於大多數的學習者 而言，是不知從何下手的。而且在概念、做法建構好之後，思考和
解題時也不需一再使用建構的方式，如此反而會降低處理的效率，
造成學生的學習困擾。
總結以上所言，學生產生不紮實學習的主要原因，是學習內容 的「雜」、「亂」，以及無法使已學習的內容「穩固留存」。因此教師 在學生能否紮實學習上，也扮演了重要的角色；身為教導的實行者，
教師除了必須「營造出適切的教學情境、建立良好的師生互動，以 提高學生的學習意願、維持學習動機，使學生有較好的學習態度」
之外，在課程設計上，更應針對教材內容作詳細的規劃，再依此 設計出循序漸進的教學引導模式，以去蕪存菁，並一步步使概念 逐漸穩固。
九年一貫課程中，自然與生活科技學習領域之特質有：經由
「實做活動去體驗」來學習；科學具有可質疑、可創設、可更改的 開放性質，而另一方面又是一種有邏輯的、可推論的、講證據、
重信實的知識體系；自然現象或科技應用…是一種可立即應用於 生活的知識與能力（陳文典，2003）。因此「科學」並非是支微 細節的記憶或旁支末節的推敲，而是提綱拏領的使用；抓到重點，
問題就可迎刃而解。故想要讓學生學好科學，首要在於由「雜」、
「亂」的課程內容中找到精要之處，也就是「核心概念」和「精要
知識」，此步驟可稱之為「精」；並且在將「核心概念」建立或形成 後，以各種方式將其加以穩固，這一步驟可謂之「熟」。經過「精」
、「熟」之後，此部份的課程內容已建立為紮實的基礎架構，可以 應用到日常生活、測驗中所遇到的各種問題，也能夠用來支持之後 的學習；同時藉著在既存的基礎上增添相關知識，於是概念的豐盛 度增加了，也逐漸促成概念的轉變，由一般人的「心智模型」， 逐步接近科學理論的「概念模型」。
那麼，怎樣的「精」、「熟」策略才合於科學學習的要求？在 二十世紀六十年代，美國教育學者 Bloom 提出「精熟學習」(
mastery learning)的教學與學習理論(Guskey,1985)，並依此發展出 教學上的「精熟策略」－將教材分割為小單元，並加以組織，找出 核心的部分；針對教學目標設計「精熟試題」，以學生能正確達成 80﹪∼90﹪為標準；在測驗後，針對未達到標準的學生，給予額外 時間「訂正」加強，並一再確認能否通過，直到全體同學達到要求 的標準，才進行下一單元的教學；而已達成測驗標準者，則給予 其加深、加廣的材料作為「充實教學」，以擴大其知識範圍或提昇 學習能力(Guskey,1985)。在 Bloom 之後，陸續有許多學者針對
「精熟學習」作相關研究，並且得到各種改進後的策略；而在
之後認知心理學的發展成果方面，也獲得了此種學習理論上的支持 論據。
本研究希望經由在教學時使用類似的精熟學習策略，使學生可 減輕學習的負擔，因為每次只需要專注在單一單元、經由規劃所挑出 的精要部分的內容上；並且在「精熟測驗－訂正」的練習中，逐漸將 已了解但未穩定的「核心概念」穩固下來，在原來的腦中架構上，
形成紮實、深廣的基礎，進而能對之後每個階段的相關概念之學習與 發展有所幫助，自然就能提昇學生學習科學的情況，使他們不再視 學習科學為畏途！
第二節 研究目的與問題
由前述研究背景與動機，為了培養能力與知識，使得創意教學 的施行變得可能並流暢，研究者在本研究中欲達成的主要目的為：
設計能夠使學生形成穩固知識、能力基礎，並且在實際教學進度的 情形下可行之「精熟學習策略」；因此須執行以下工作－
1.「精」－由教材龐雜的內容中，挑選出重要的、有先導作用的 部分（精要的、核心的概念和知識）來做「精熟」。
2.「熟」－發展能使概念穩固的相關「精熟」策略，並研究如何在 觀念、思想上產生改變，形成細緻、嚴謹的心智思考習慣。
3.度量在自然科教學上實施此「精熟策略」的成效。
並由此得出以下的待答問題：
1.擁有較多的背景知識和概念，是否有助於未來的學習或發展？
2.課程內容中，哪些是真正精要、具有「精熟」價值的部分？
以何種原則挑選？
3.如何正確地引入要「精熟」的課程內容，而不會產生因為精熟 而導致的思路過度僵化？
4.如何將「錯誤的，但已被精熟之概念」加以打破，並重新精熟？
5.實施「精熟學習」的學生（實驗組），和未實施的學生（對照組）
來比較－
(1)學習成就是否有所進步？
(2)是否能將重要概念或知識留存較久？
