第壹章 緒論
本章旨在描述研究之動機、目的及問題。因此本章第一節將針對 本研究之動機加以描述，第二節將就本研究之目的作討論並界定待答 問題，第三節將界定本研究的研究範圍及限制，第四節將解釋本研究 所使用的名詞。
第一節、研究動機
學習一個新的知識，即是一連串概念改變的過程，因此瞭解學生 原有的概念結構，對教學是很重要的。依照皮亞傑(Jean Piaget, 1896-1980)的理論，學習便是為了平衡新的概念形成時，所產生的同 化與調適的過程，不論是增加新的基模或是修正原來的基模，都會改 變原有的認知結構，這種改變也就是概念的改變。而有許多研究都指 出學生原有概念是很堅固並難以改變的（Anderson & Smith, 1986;
Eaton et al, 1983;Gilbert et al, 1982；Hewson & Thorley, 1989；
Wandersee、Mintzes & Novak, 1994）。因此身為一個教育工作者，
如果希望學生學習新的知識，最基本的就是要瞭解學生原有的概念結 構為何？
學生原有的概念，對學習是很有影響力的。若在學習之前或學習 的過程中存有與學習相關的迷思概念(misconception)，則會對學習 產生干擾，甚至產生負作用（Andersson & Karrqvist, 1983; Anderson
& Smith, 1986; Stead & Osborne, 1980; Bendall et al., 1993 ; Eaton et al, 1986; Shapiro, 1989）。耿正屏等人(民 80)將概念的 發展過程區分為四個階段：即 1.以原先所具有的概念為基礎。2.接 受外來的刺激。3.內在的統整。4.新概念的形成。因此，概念的學習 或改變，必須以個體原有的概念為基礎，才能同化與調適新的學習經
驗。由此可見原有的概念對學習重要的影響力。
但是，學生的原有概念，並不一定與科學的概念相符合，而這些 迷思概念很難加以改變，往往造成學習的困難。根據科學教育學者的 研究指出：個人所擁有的原有概念，並不一定與科學的概念相符合，
有時是不完整、甚至完全是錯誤的(郭重吉，民 77)。Mohapatra, J.K.(1988)也指出：學生使用不正確的歸納來學習概念，則此概念可 能是他們獨特且不同於正式概念的；也就是說學生使用不正確的歸納 來學習這個過程，可能是造成學生有集體迷思概念的普遍原因。而根 據 Novak(1988)研究指出：現今科學教育學者對學生的學習大致均同 意下列四個論點：1.在生命早期即有概念的獲得。2.迷思概念很早就 已存在，且對日後的修正會發生抵抗的情況。3.在學習前原有的知 識，會影響新知識的學習。4.人類處理知識的容量是有限的。綜合來 說，迷思概念一旦產生之後，往往會根深蒂固，很難加以改變，因而 造成日後學習的困難。
由於在生活中處處都是光的現象，學生因而自動地建構他們對光 的天然概念（naive concept），這些天然概念常有不正確的地方，而 阻礙了正常學習。對於人類而言，在所有感覺之中，視覺是最重要的，
因為它提供了人類一半以上的訊息來源(Galili & Hazan, 2000)；而 視覺的產生又依賴著光，所以說「光」是與我們日常生活中最息息相 關的科學議題並不為過。Eaton 等人（1986）也提到在我們生活中無 處不是光的現象，因此，當人們去知覺外在世界的時候，經常會對於 許多光學的現象自動地建構他們的天然概念。陳文典（民 83）指出：
許多天然概念，雖然在解釋某類事件時尚為可用，可是常有不周延或 相互矛盾的情形發生，而當事人並不自覺。也因為如此，這些不正確 的第一印象，往往會阻礙了日後的正常學習。
光學的重要性也反映在課程的編排上，並且多數學生所學到的光
學知識僅到高中為止。根據教育部在民國九十一年頒佈的「國民教育 九年一貫課程課程綱要」中，自然科學教材之內容要項裡關於光學的 部分有：一、二年級的「光的傳播與影像」及「色光與顏色」、三、
四年級的「光的折射」、五、六年級的「影像與視覺」、七、八、九年 級的「色光與顏色」及「影與像的形成」等項（教育部，民 91）。而 在高中基礎物理中，各版本也都將「光」獨立成一個單元，其中，南 一版在「光」這個單元中，包括的概念有：「人類對光的認識」、「光 的傳播」 、「針孔成像」、「光的反射」、「光的折射」、 「光的三原色」 以 及「光與生活」（南一書局，民 91）。龍騰版包括的概念有：「人類對 光的認識」、「針孔成像」、「光的傳播」、「光的反射」、「折射現象」、「平 面鏡的成像」、「光與生活」、「顏色」（龍騰文化，民 91）。由上述可 知，一個學生從國民教育到高中教育，已經學習到基本且完整的光學 知識。而且根據目前台灣高中分流制度來說，學生到了高二旋即要分 為自然組與社會組，這對許多人而言，這一生中從學校教育所學到最 深的光學知識也僅止於此。
不過，即使學生已學習過相當程度的知識，但仍存有許多迷思概 念。國外有許多針對大學學生或是職前教師的光學迷思概念研究指 出，這些人所持有的迷思概念並不會與孩童有太大差距（Bendall et al., 1993; Feher & Rice, 1988; Galili et al., 1991; Galili &
Goldberg, 1993; Goldberg & McDermott, 1983; Saxena, 1991）。
而國內也有陳忠志（民 77）、黃湘武與黃寶鈿（民 80）等人研究大學 學生的光學概念架構及發展，同樣也都發現各年齡群的學生對物理現 象的解釋，常存有「自發性模型」(spontaneous models)的推理型態，
這些推理型態常與正統科學有所出入，而形成學習障礙。由此可見，
即使學生已學習過相當程度的知識，但迷思概念仍舊普遍存在。
會產生這種學生的迷思概念在學習後仍普遍存在情形，往往是因
學家所使用的科學理論經常是與感官脫節的，然而學生卻是試著去發 展一套與他們生活相關並且可知覺的經驗的理論；而要學生去承認他 們的理論是不正確或不完整的，並且要接受一些不可感知的新理論，
這個過程是很難的。陳文典（民 90）也指出：由於自然科學課程在 學校裡有「學院化」的傾向；強調學門知識的嚴謹性、科學概念則以 理想狀況下精準性來陳述，教學則以邏輯的嚴密性來講授，此種傾向 使科學的學習與日常生活所遭遇的經驗和需求逐漸疏離。為了補償這 種缺失，於是有「從實做中學習」的教學運動，隨後又覺得只是動手 還是不夠的，因此又加入了「用心學習」，並因此引發一系列有關迷 思概念、概念的另有架構、概念轉移等的研究。
所以對從事教育工作者而言，研究學生認知現況對教學是相當重 要的；又由於「光」的現象在生活中是一直存在，但卻難以解釋的，
所以學生必定在學習之前，就會對「光」的現象有許多想法。基於上 述的討論，研究者認為有必要探討現今高中學生的迷思概念，而本研 究選擇以光學的迷思概念作為研究主題，藉以瞭解現今高中學生在光 學概念上的學習問題。
第二節、研究目的與待答問題
本研究的目的為探討高中學生在光學部分會產生哪些迷思概念 類型，以及迷思概念的模式為何。
依研究目的，本研究的待答問題有下列三項：
一、我國高中學生的光學迷思概念有哪些類型？
二、我國高中學生的光學迷思概念有哪些模式？
三、我國高中不同年級、組別學生在光學的迷思概念有無不同？
第三節、研究限制
一、本研究討論的主題僅限於基礎物理科之光學部分「光與視 覺」 、「針孔成像」、「光的反射」、「光的折射」、「顏色」和「成像」
概念。
二、由於本研究對象僅限於台北縣三所高級中學學生、基於研究 樣本的範圍，若考慮到不同學區及不同班級型態之學生，本研究之結 果僅適合作為類似樣本的推論，不宜將其過度引伸。
三、對於由不同年級的比較而探討其迷思概念對學習的影響方 面，應以同一研究對象，觀察其學習前後的影響為佳；但本研究基於 時間、人力及物力等因素而無法實行，也因此無法作較深入的比較，
希望將來研究者能考慮此因素。
第四節、名詞解釋 一、高中學生：
在本研究中所指的高中學生為台北縣高級中學學生，並希望藉由 不同年級學生在光學概念診斷測驗卷上的表現，以瞭解目前高中學生 在學習光學單元前後的認知情況。因此，一年級學生為尚未學過高一 基礎物理光學單元之學生，二年級學生則學過高一基礎物理光學單 元，三年級自然組學生正好學到高三的物理光學部分。
二、光學：
在本研究中所指的光學為基礎物理科之光學部分「光與視覺」 、
「針孔成像」、「光的反射」、「光的折射」、「顏色」和「成像」概念。
三、迷思概念：
在本研究中所指的迷思概念的意義就是學生因為過去的生活經 驗或學校的學習，對於某些自然科學的現象有其獨特的想法或解釋或 對某一概念的誤解、混淆，並且此一概念或命題的知識，是和所接受 與科學定義是不同的，而這些概念通常並不完整，甚至是自相矛盾 的，則稱為「迷思概念」。
