以認(rèn)知架構(gòu)為基礎(chǔ)的教學(xué)模式

1、以認(rèn)知架構(gòu)為基礎(chǔ)的教學(xué)模式進(jìn)行國(guó)小學(xué)童水溶液概念改變之研究黃萬(wàn)居1 葉欣儒2 張萬(wàn)居31臺(tái)北市立教育大學(xué) 2臺(tái)北縣樹林國(guó)小 3臺(tái)北縣江翠國(guó)小 （投稿日期：94年11月21日；修正日期：94年12月5日；接受日期：94年12月6 日）摘要本研究旨在探討以認(rèn)知架構(gòu)為基礎(chǔ)的教學(xué)模式對(duì)：（1）國(guó)小學(xué)童水溶液相關(guān)概念本體樹的差異；（2）國(guó)小學(xué)童水溶液相關(guān)概念本體樹的改變；（3）國(guó)小學(xué)童水溶液相關(guān)概念學(xué)習(xí)成就的影響。本研究採(cǎi)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究法，實(shí)驗(yàn)組接受以認(rèn)知架構(gòu)為基礎(chǔ)的教學(xué)模式，而對(duì)照組則接受一般的教學(xué)模式，教學(xué)時(shí)間為期三週，在教學(xué)前一週進(jìn)行前測(cè)，教學(xué)後一週進(jìn)行後測(cè)與晤談。研究對(duì)象為臺(tái)北縣樹林市某國(guó)民小學(xué)三年

2、級(jí)的學(xué)生實(shí)驗(yàn)組學(xué)生32人，控制組學(xué)生32人。研究工具包括水溶液概念二階段診斷式測(cè)驗(yàn)問(wèn)卷與水溶液概念半結(jié)構(gòu)式訪談問(wèn)卷兩種，並輔以述詞分析探討學(xué)生概念改變的情況。進(jìn)行時(shí)以質(zhì)的研究為主，量的研究為輔。在質(zhì)的方面，以臨床晤談36位學(xué)生，進(jìn)行述詞的分析，進(jìn)而探究?jī)和芤焊拍畋倔w樹的改變情形。在量的方面，依據(jù)兒童水溶液概念二階段診斷式測(cè)驗(yàn)問(wèn)卷進(jìn)行實(shí)驗(yàn)組之前、後測(cè)比較。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：(1)以認(rèn)知架構(gòu)為基礎(chǔ)的教學(xué)模式有助於學(xué)童發(fā)展出更豐富的事件本體樹與以限制條件為主的交互作用本體樹；(2)以認(rèn)知架構(gòu)為基礎(chǔ)的教學(xué)模式能使學(xué)童產(chǎn)生跨越本體類別的概念改變；(3)以認(rèn)知架構(gòu)為基礎(chǔ)的教學(xué)模式有助於提昇學(xué)童水溶液概念的

3、學(xué)習(xí)成效。關(guān)鍵詞：概念改變、水溶液概念、本體樹壹、研究背景與重要性學(xué)生在進(jìn)入學(xué)習(xí)前，就已經(jīng)有自己的想法，這些想法在科學(xué)學(xué)習(xí)中，扮演相當(dāng)重要的地位和角色。若這些想法不被科學(xué)家或教師所接受時(shí)，我們稱之為迷思概念（misconception）（Driver Oldham, 1986）。這些想法的來(lái)源很多，主要來(lái)自於日常生活中的經(jīng)驗(yàn)，例如學(xué)生會(huì)相信如果不經(jīng)攪拌，方糖就很難溶解、物質(zhì)加入水中會(huì)變輕、食鹽溶解的量並沒(méi)有一定的限度等想法（陳淮璋，2002、鄭一亭，2003），這些迷思概念自成一個(gè)系統(tǒng)，學(xué)童或許可以運(yùn)用這些想法解釋部分日常生活中遇到的現(xiàn)象，但卻無(wú)法解釋全部的現(xiàn)象，這將會(huì)影響日後兒童的科學(xué)學(xué)習(xí)。

4、依建構(gòu)主義觀點(diǎn)，學(xué)童在學(xué)習(xí)之前並非一張白紙，而是透過(guò)學(xué)習(xí)活動(dòng)將所得的新知自我統(tǒng)整於原先的架構(gòu)之中， 如此不斷的精緻、豐富其原先的概念架構(gòu)和知識(shí)體系。 認(rèn)知心理學(xué)派的學(xué)者認(rèn)為，人類知識(shí)的取得，是認(rèn)知主體主動(dòng)建立的過(guò)程。其中Piaget認(rèn)為，當(dāng)兒童發(fā)現(xiàn)外在的客觀知識(shí)，和其認(rèn)知結(jié)構(gòu)不同時(shí)，其認(rèn)知狀態(tài)會(huì)失去平衡，為了恢復(fù)平衡，認(rèn)知結(jié)構(gòu)會(huì)進(jìn)行同化與調(diào)適兩種作用，若同化、調(diào)適成功則會(huì)學(xué)得新知識(shí)，若失敗則無(wú)法學(xué)會(huì)。Ausubel（1968）認(rèn)為兒童會(huì)運(yùn)用自己原有的要領(lǐng)概念去核對(duì)面對(duì)的新事物，並試圖納入自己的認(rèn)知架構(gòu)中，同化成為自己的知識(shí)（引自張春興，1994）。所以了解學(xué)生已有的概念、想法，是教師在教學(xué)前所

5、應(yīng)具備的條件之一，察覺(jué)學(xué)生先前真正的想法，也才能加以適當(dāng)?shù)膯l(fā)，使教學(xué)事半功倍的最佳途徑（鄭一亭，2003）。 與生命息息相關(guān)的水，是生活中不可缺少的物質(zhì)，它提供了日常飲用與使用，兒童在未接受正式教學(xué)前即常常接觸水溶液的概念；如果汁、汽水、湯汁、牛奶的飲用、用肥皂水清洗、以食鹽水漱口等。教育部（1993）所頒布的國(guó)民小學(xué)自然課程標(biāo)準(zhǔn)中，針對(duì)水的探討學(xué)習(xí)主題，提到因水溶解其他物質(zhì)所引發(fā)出的相關(guān)概念，例如：水能溶解一些物質(zhì)、物質(zhì)的溶解速率、溫度與溶解量的關(guān)係、溶液的濃度與重量、溶液的導(dǎo)電性、酸鹼性、水污染的檢驗(yàn)與防止。在教育部（2003）國(guó)民中小學(xué)九年一貫課程自然與生活科技學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程綱要中，針對(duì)

6、溶液主題的學(xué)習(xí)內(nèi)容，亦佔(zhàn)有很重要的份量。是故瞭解學(xué)童對(duì)物質(zhì)溶解後的概念，有其重要性與必要性。目前已經(jīng)有學(xué)者、專家，針對(duì)兒童有關(guān)水溶液的迷思概念進(jìn)行研究，也有相當(dāng)豐碩的成果與發(fā)現(xiàn)，而針對(duì)水溶液概念改變的教學(xué)模式之研究並不多（江新合、洪良玉，1992；黃萬(wàn)居，1996；黃寶鈿，1996）。研究者將兒童有關(guān)水溶液的概念本質(zhì)依據(jù)Chi（1992）的本體論觀點(diǎn)加以分類，發(fā)現(xiàn)大部分兒童的迷思概念皆停留在物質(zhì)類別的本體樹中，而溶解的概念應(yīng)屬於過(guò)程類別。Chi指出若要從物質(zhì)類別的本體樹中跨越到過(guò)程類別的本體樹中，稱為根本的概念改變，而這種概念改變是難以發(fā)生的，所以必須直接告訴學(xué)生有些物理概念屬於不同的本體類別

7、，若是讓他們自己去發(fā)現(xiàn)是相當(dāng)困難的。所以，在教學(xué)前，教師可以先瞭解學(xué)生的先前概念及知識(shí)背景，並以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)教學(xué)情境，進(jìn)行問(wèn)題的探究，以澄清學(xué)生的迷思概念，再以新的概念擴(kuò)展學(xué)生的知識(shí)架構(gòu)並加強(qiáng)知識(shí)連結(jié)，應(yīng)該能達(dá)到概念改變的目的。 基於上述的研究背景與重要性，本研究的目的有三項(xiàng)：(1)接受不同教學(xué)模式，學(xué)童水溶液相關(guān)概念本體樹的差異；(2)探討以認(rèn)知架構(gòu)為基礎(chǔ)的教學(xué)模式，對(duì)國(guó)小學(xué)童水溶液概念本體樹改變的情形；(3)探討以認(rèn)知架構(gòu)為基礎(chǔ)的教學(xué)模式，對(duì)國(guó)小學(xué)童水溶液概念學(xué)習(xí)成就的影響。貳、文獻(xiàn)探討本節(jié)分別就認(rèn)知結(jié)構(gòu)的探究、迷思概念與概念改變、概念改變的教學(xué)策略、以認(rèn)知架構(gòu)為基礎(chǔ)的教學(xué)模式、水溶液相關(guān)

8、迷思概念之研究，依序說(shuō)明如下：一、認(rèn)知架構(gòu)的探究在認(rèn)知心理學(xué)的理論方面，Piaget著重於智能或思考能力的發(fā)展。Piaget（1964）以臨床診斷法研究特殊年齡兒童的認(rèn)知能力，該理論的精義有兩點(diǎn)：（1）個(gè)體內(nèi)在認(rèn)知的發(fā)展是由具體到形式，可以劃分為若干階段，由感覺(jué)動(dòng)作期、前操作期、具體操作期至形式運(yùn)思期，顯現(xiàn)出循序漸進(jìn)的現(xiàn)象；因此兒童智能的發(fā)展並非數(shù)量上的增加，而是在智能行為品質(zhì)上的改變（引自張春興、林清山，1982）。（2）個(gè)體是依其內(nèi)在基模所感覺(jué)的外在認(rèn)知素材進(jìn)行組織、建設(shè)與操作，使個(gè)體能在環(huán)境中適應(yīng)。認(rèn)知在本質(zhì)上，即是一種建構(gòu)作用，不時(shí)地在進(jìn)行組織的一種作用，故要實(shí)施以學(xué)生為主的教學(xué)活動(dòng)，

9、讓學(xué)生充分的和環(huán)境中的事物互動(dòng)，透過(guò)對(duì)經(jīng)驗(yàn)的同化與適應(yīng)，使心智成長(zhǎng)更結(jié)實(shí)（引自郭丁熒，1995）。 在建構(gòu)主義的教學(xué)模式方面，深深受到Piaget的理論影響，Wheatly (1991)曾提出一貼切的論述，認(rèn)為知識(shí)是由個(gè)體組織、統(tǒng)整後，建構(gòu)至內(nèi)在認(rèn)知架構(gòu)中。每個(gè)個(gè)體均有一套屬於自己建構(gòu)的方法，個(gè)體會(huì)基於自己的先備概念及生活經(jīng)驗(yàn)，主動(dòng)的建構(gòu)新知識(shí)，在這建構(gòu)過(guò)程中經(jīng)過(guò)了同化、調(diào)適作用，而在認(rèn)知結(jié)構(gòu)中達(dá)到平衡的狀態(tài)。Piaget認(rèn)為學(xué)習(xí)者需透過(guò)原有認(rèn)知架構(gòu)與事實(shí)間相互調(diào)整而取得平衡，才能獲得知識(shí)。建構(gòu)主義是奠基在下列兩個(gè)主要的原理：（1）知識(shí)並非被動(dòng)的接受，而是由具有認(rèn)知能力的個(gè)體所主動(dòng)建構(gòu)出來(lái)的。

10、（2）認(rèn)知的功能是具有適應(yīng)性的，其作用是把我們所經(jīng)歷的事物加以組織，而不是去發(fā)現(xiàn)客觀存在的現(xiàn)實(shí)世界（王美芬、熊召弟，1995）。依Piaget認(rèn)知發(fā)展論的觀點(diǎn)來(lái)看，個(gè)人內(nèi)在有其認(rèn)知基模（scheme），在個(gè)體與外在進(jìn)行的認(rèn)知作用中，其認(rèn)知基模會(huì)和外在認(rèn)知素材進(jìn)行組織、作用和建構(gòu)，而形成一認(rèn)知架構(gòu)，藉著此種作用，使個(gè)體能在環(huán)境中適應(yīng)。認(rèn)知結(jié)構(gòu)的內(nèi)在機(jī)制（mechanism），可以簡(jiǎn)單的說(shuō)是從不平衡狀態(tài)到平衡狀態(tài)，而涉及到同化和順應(yīng)作用的一連串歷程。對(duì)教師而言，瞭解學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)有下列好處（吳穎沺，2002）：（1）瞭解學(xué)生的先備知識(shí)，以利教學(xué)的安排：建構(gòu)主義強(qiáng)調(diào)知識(shí)是學(xué)習(xí)者主動(dòng)建構(gòu)的，學(xué)習(xí)者的先

11、備知識(shí)會(huì)影響後續(xù)學(xué)習(xí)，先備知識(shí)會(huì)支配學(xué)習(xí)者對(duì)於知識(shí)的再建構(gòu)及外來(lái)刺激的訊息處理（Tsai, 2001），換言之，每一個(gè)學(xué)習(xí)者都有不同的方式去表徵、組織、理解及提取知識(shí)，而學(xué)習(xí)者所建構(gòu)的知識(shí)具有個(gè)別性（Anderson & Demetrius，1993）。因此，透過(guò)瞭解學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，教師可以瞭解學(xué)生的起點(diǎn)行為，給予個(gè)別化、適性化的方式引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。（2）可以用以評(píng)量學(xué)生的學(xué)習(xí)成效：建構(gòu)主義者認(rèn)為傳統(tǒng)的紙筆測(cè)驗(yàn)無(wú)法真正評(píng)量出學(xué)生的學(xué)習(xí)成效，應(yīng)該採(cǎi)用多元評(píng)量（multiple assessment）的方式。Shavelson等人認(rèn)為評(píng)量應(yīng)該要提供兩個(gè)效標(biāo)（valid indicator）:認(rèn)知正確

12、性（cognitive fidelity）和過(guò)程關(guān)聯(lián)性（process relevance），認(rèn)知正確性和概念理解的一致性有關(guān)，而過(guò)程關(guān)聯(lián)性則評(píng)量學(xué)生如何在日常生活中應(yīng)用所學(xué)到的概念或技巧，他們認(rèn)為認(rèn)知結(jié)構(gòu)的評(píng)量也是多元評(píng)量的一種方式（引自Tsai & Huang, 2002）。Tsai 與 Huang (2002)也認(rèn)為認(rèn)知結(jié)構(gòu)的評(píng)量比傳統(tǒng)的紙筆測(cè)驗(yàn)?zāi)芴峁└嗪蜕鲜鰞煞N效標(biāo)有關(guān)的訊息。（3）作為改進(jìn)教學(xué)策略的參考：透過(guò)評(píng)量學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，教師可以檢視自己使用教學(xué)策略的成效，以達(dá)到自我省思，作為改善教學(xué)策略促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的參考。而學(xué)生也可以透過(guò)評(píng)量認(rèn)知結(jié)構(gòu)的過(guò)程，監(jiān)控自己的學(xué)習(xí)成果，透過(guò)這樣

13、的過(guò)程可以增進(jìn)自我後設(shè)認(rèn)知（metacognition）的能力。 Stewart（ 1980）曾就評(píng)估認(rèn)知結(jié)構(gòu)的方法加以分類，將其分為臨床性晤談（clinical interview）的方法、評(píng)估陳述性知識(shí)（declarative knowledge）的方法及評(píng)估程序性知識(shí)（procedural knowledge）的方法三類。 由以上認(rèn)知心理學(xué)理論及評(píng)估認(rèn)知架構(gòu)的實(shí)務(wù)可知，每位學(xué)生的認(rèn)知架構(gòu)會(huì)因日常經(jīng)驗(yàn)的不同而有所不同，因此，本研究進(jìn)行半結(jié)構(gòu)式晤談，以探究學(xué)生對(duì)水溶液概念存在的迷思概念。二、迷思概念與概念改變（一）迷思概念與科學(xué)學(xué)習(xí)在概念學(xué)習(xí)中，如果有迷思概念，會(huì)妨礙正確學(xué)習(xí)的進(jìn)展。若要改變

14、迷思概念，必須花費(fèi)極大的力氣，而且仍不能確定是否會(huì)成功。迷思概念會(huì)阻礙科學(xué)學(xué)習(xí)，然而學(xué)生是很難放棄原有的概念，因?yàn)樗麄兂?huì)使用防衛(wèi)機(jī)制來(lái)維護(hù)自身的認(rèn)知平衡，對(duì)於自己的想法總認(rèn)為是對(duì)的，因此亦常造成學(xué)生在科學(xué)概念學(xué)習(xí)的困難（鄭一亭，2003）。（二）概念改變的理論在科學(xué)教育中有關(guān)概念改變的理論，最為大家熟知的是Posner, Strike, Hewson和Gertzog（1982）所提出的概念改變模式（conceptual change model, CCM），他們嘗試說(shuō)明兒童的概念是如何進(jìn)行改變的，提出學(xué)童的概念改變必須滿足下列條件：(1)要對(duì)自己原有的概念覺(jué)得不滿意；(2)新概念必須是可理解

15、的；(3)新概念必須是合理的；(4)新概念必須是可廣泛應(yīng)用的。要符合上述四條件，並且透過(guò)調(diào)適的過(guò)程，才能使概念重組而達(dá)到概念改變的目的。Chi、Slotta和deLeeuw(1994)曾經(jīng)從本體論的觀點(diǎn)來(lái)探討概念改變的內(nèi)涵，提出了本體樹的組織架構(gòu)。指出所有實(shí)體（entity）可分為三種類別：物質(zhì)(matter)、過(guò)程(process)和心智狀態(tài)(mental state)。所謂物質(zhì)是指所有含有特定屬性的東西，如紅色的太陽(yáng)、有生命的東西和固體等。所謂過(guò)程指的是事件的發(fā)生，可能有序列性、及因果關(guān)係，也可能是機(jī)率問(wèn)題。所謂心智狀態(tài)，則指情意的部分。Chi（1998）指出概念改變可分為兩種：（1）本體

16、類別內(nèi)的改變(with ontological conceptual change)是指概念改變的發(fā)生是在於同一本體樹內(nèi)概念上下的轉(zhuǎn)變，而不是跨越本體樹的概念改變；這種改變可視為信念修正(belief revision)。（2）跨越本體類別間的概念改變(across ontological conceptual change)，這種類別間的轉(zhuǎn)移才可稱為根本之概念改變，學(xué)習(xí)者必須跨越本體類別才能學(xué)習(xí)到正確的科學(xué)知識(shí)。但是跨越本體間的概念改變是難以發(fā)生的，在Chi的相關(guān)研究中指出，在過(guò)程類別中有兩個(gè)重要的觀念：一般事件（event）與限制條件為主的交互作用(constrain-based inte

17、raction, CBI)。事件具有明顯的起點(diǎn)與終點(diǎn)、明確的行動(dòng)，而CBI則沒(méi)有一般事件所具有的特質(zhì)，它無(wú)起點(diǎn)也無(wú)終點(diǎn)，是一不斷進(jìn)行之活動(dòng)。概念若在本體類別內(nèi)做上下的轉(zhuǎn)移，這對(duì)學(xué)生而言僅是信念之修正，且較容易發(fā)生。但概念若牽涉到跨越本體類別之改變，是一個(gè)概念由原先指定類別轉(zhuǎn)移到另一新的指定類別，其改變機(jī)制和結(jié)果將和前者不同。故Chi（1998）類別間的概念改變過(guò)程是概念在兩不相容的樹中逐漸發(fā)展，但發(fā)展的結(jié)果可能是突然的。若我們可以將CBI之本體論的類別運(yùn)用於教學(xué)上，以澄清學(xué)生之相關(guān)類別的概念，再以新的類別概念進(jìn)行學(xué)習(xí)，應(yīng)該能達(dá)到概念改變的目的。三、概念改變的教學(xué)策略建構(gòu)主義之教學(xué)理念，能充分的

18、提供概念衝突的情境，以促使學(xué)生進(jìn)行概念的澄清與重組。雖然建構(gòu)主義之教學(xué)理念，能充分的提供概念衝突的情境，以促使學(xué)生進(jìn)行概念的澄清與重組，但仍有少部分的概念，仍無(wú)法被學(xué)生完全接受以取代既有的迷思概念?？赡苡幸韵略颍?、 每位學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)、學(xué)習(xí)方法不盡相同，所以各擁有獨(dú)特的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，而且有些概念過(guò)於抽象，並不適合讓學(xué)生自行建構(gòu)。2、 抽象的概念雖然適合用類比進(jìn)行教學(xué)，但基於類比並非具備有完全一對(duì)一的關(guān)係，在加上學(xué)生會(huì)私下使用自認(rèn)為適當(dāng)?shù)念惐?，而造成迷思概念（邱美虹?993）。3、 教學(xué)者視建構(gòu)理念之教學(xué)活動(dòng)為唯一的教學(xué)方法，而導(dǎo)致教學(xué)不易具有明顯的效果。Clement設(shè)計(jì)了搭橋類比的方式，協(xié)

19、助學(xué)生瞭解力的概念，他提出類比是幫助學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)概念的有效途徑，但是若輔以蘇格拉底的討論法，其效果將更加顯著（引自張川木，1996）。另外，劉純興、林建隆與徐順益（1999）以小組討論的類比學(xué)習(xí)進(jìn)行物理概念轉(zhuǎn)變的研究，發(fā)現(xiàn)強(qiáng)討論小組的概念改變情形比弱討論小組來(lái)得明顯。可見(jiàn)，若能融合多種策略於建構(gòu)理念的教學(xué)模式中，應(yīng)能提升概念改變教學(xué)之成效。4、 學(xué)生的認(rèn)知架構(gòu)因年齡而有異，故使用概念構(gòu)圖的教學(xué)模式時(shí)，宜考慮兒童的認(rèn)知發(fā)展，所以若對(duì)較低年級(jí)的學(xué)生進(jìn)行概念構(gòu)圖之活動(dòng)時(shí)，宜多加注意。楊龍立（1998）提出，當(dāng)建構(gòu)教學(xué)是眾多教學(xué)法當(dāng)中之一種，可以由教師自由選擇使用時(shí)，可以發(fā)揮其正面功效。但是當(dāng)建構(gòu)主義

20、被視為唯一的教學(xué)理念或教學(xué)方法時(shí)，則容易產(chǎn)生後遺癥。他認(rèn)為建構(gòu)主義被視為一種認(rèn)知的理論是不恰當(dāng)?shù)?，因?yàn)樾掳l(fā)展的知識(shí)可視為主動(dòng)建構(gòu)，但許多時(shí)候我們?cè)S多的看法是取自於別人智慧的結(jié)晶（經(jīng)深思後才接受），此時(shí)是別人為我們建構(gòu)了知識(shí)概念，而我們也輕易的接受了，亦即被動(dòng)接受與主動(dòng)建構(gòu)都是認(rèn)知的方式。經(jīng)對(duì)以上研究的分析，研究者發(fā)現(xiàn)，雖然以此理念進(jìn)行教學(xué)能有不錯(cuò)的成效，但仍有少部分的概念，仍無(wú)法被學(xué)生完全接受以取代既有的迷思概念?；蛟S是因?yàn)槊课粚W(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)、學(xué)習(xí)方法不盡相同，所以各擁有獨(dú)特的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，而且有些概念過(guò)於抽象，並不適合讓學(xué)生自行建構(gòu)，故擬以認(rèn)知結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的教學(xué)模式進(jìn)行概念改變的教學(xué)，在此教學(xué)模式

21、中可依學(xué)生的個(gè)別差異及欲教概念的本質(zhì)來(lái)選擇教學(xué)策略，以進(jìn)行概念改變的學(xué)習(xí)。四、以認(rèn)知架構(gòu)為基礎(chǔ)的教學(xué)模式 在認(rèn)知心理學(xué)的研究中發(fā)現(xiàn)：教學(xué)是透過(guò)改變學(xué)生思考、組織等方式來(lái)影響成就，即教導(dǎo)學(xué)生如何把訊息和其經(jīng)驗(yàn)知識(shí)相連結(jié)，進(jìn)而將這些訊息運(yùn)用到日常生活中。此處以認(rèn)知心理學(xué)為基礎(chǔ)所發(fā)展以學(xué)生認(rèn)知架構(gòu)為基礎(chǔ)的教學(xué)模式著重教學(xué)歷程中個(gè)體的認(rèn)知架構(gòu)，特別重視學(xué)生的先前經(jīng)驗(yàn)、形成迷思概念的成因，教師依此為基礎(chǔ)，對(duì)癥下藥，進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)，以達(dá)到概念改變的目的。國(guó)內(nèi)相關(guān)以認(rèn)知架構(gòu)為基礎(chǔ)之教學(xué)模式的文獻(xiàn)中，郭丁熒（1995）曾採(cǎi)Joyce等人所提的教學(xué)模式設(shè)計(jì)原理，設(shè)計(jì)以學(xué)生認(rèn)知架構(gòu)為基礎(chǔ)的教學(xué)模式，在此模式中共

22、包含了五個(gè)階段，分別為：確定學(xué)科的內(nèi)容知識(shí)結(jié)構(gòu)、評(píng)估學(xué)生的先前知識(shí)、設(shè)計(jì)情境、探究問(wèn)題及擴(kuò)展學(xué)生知識(shí)架構(gòu)與加強(qiáng)知識(shí)連結(jié)。由以上相關(guān)的認(rèn)知理論可知，因?yàn)槊课粚W(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)、學(xué)習(xí)方法不盡相同，所以各擁有獨(dú)特的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，而且有些概念過(guò)於抽象，並不適合讓學(xué)生自行建構(gòu)，在此教學(xué)模式中可依學(xué)生的個(gè)別差異及欲教概念的本質(zhì)來(lái)選擇教學(xué)策略或模組，並將已決定好的教學(xué)策略或模組融入此模式中。五、水溶液相關(guān)迷思概念之研究 為了進(jìn)一步瞭解學(xué)童的概念屬性，研究者擬以本體樹的觀點(diǎn)，採(cǎi)用述詞分析的方式，將學(xué)童的概念加以分類。藉由對(duì)兒童話語(yǔ)的分析，可以將其所述概念分類至所屬的本體類別內(nèi)，進(jìn)而探究教學(xué)前後概念類別改變的情形。茲分

23、別以本體論觀點(diǎn)整理水溶液概念相關(guān)之研究，並說(shuō)明如下。 （一）學(xué)童的相關(guān)概念（物質(zhì)類別）1.撞擊屬性：有學(xué)童認(rèn)為攪拌可以幫助溶解，因?yàn)樗恢毙D(zhuǎn)，就會(huì)一直撞擊鹽巴，鹽被撞擊就會(huì)一直變小，就會(huì)比較容易被吸收。2.包含屬性：Kruger & Summers（1989）的研究發(fā)現(xiàn)，小學(xué)教師認(rèn)為糖溶解於水是屬於化學(xué)變化，因?yàn)樗麄冋J(rèn)為在溶解過(guò)程中，糖分子會(huì)進(jìn)入水分子的空隙中，或是與水產(chǎn)生化學(xué)鍵。鄭一亭（2003）的研究當(dāng)中發(fā)現(xiàn)，兒童認(rèn)為水分子會(huì)將物質(zhì)包圍起來(lái)，水是氫氧，鹽會(huì)卡在氫氧中，所以就看不到了。3.休息屬性：Prieto、Blanco和Rodriguez 等人(1989)的研究中指出，20%30%

24、的六到八年級(jí)學(xué)生認(rèn)為溶質(zhì)在溶液中並未均勻的分佈，因?yàn)閷W(xué)生每天生活的經(jīng)驗(yàn)告訴他們，若是加入過(guò)多的溶質(zhì)於溶劑裡，則會(huì)有大部份的溶質(zhì)沈積在容器的底部，因此學(xué)生會(huì)認(rèn)為溶解後，因此溶質(zhì)也會(huì)沈積在容器的底部。鄭一亭（2003）的研究當(dāng)中發(fā)現(xiàn)，兒童認(rèn)為食鹽溶解後，幾乎大部分或全部的鹽會(huì)沈在水底下或浮在水面上。4.消耗屬性：大部分的學(xué)童會(huì)認(rèn)為，物質(zhì)溶解後就消失了，溶質(zhì)消失，所以重量也消失、物質(zhì)加入水中後，就消失不見(jiàn)了（黃寶鈿，1990、陳淮璋，2002、鄭一亭，2003）。5.吸收屬性：在鄭一亭（2003）的研究中指出，有學(xué)童認(rèn)為，不管加多少溶質(zhì)，都可以溶解。因?yàn)閿嚢瑁屗肿邮艿降拿姹容^大，可以吸收比較多的

25、溶質(zhì)。6.數(shù)量屬性：大部分的學(xué)童認(rèn)為，溶解後，溶質(zhì)重量會(huì)減輕，因?yàn)樗麄冋J(rèn)為溶解和燃燒一樣，在溶解過(guò)程會(huì)跑掉一些東西（黃寶鈿，1990、陳淮章，2002、鄭一亭，2003）。（二）科學(xué)家的相關(guān)概念（過(guò)程類別）1.事件屬性中明顯的行動(dòng)：即將溶解事件分成幾個(gè)次要構(gòu)成要素，對(duì)於個(gè)體而言，所受到的影響不一樣。將不同的物質(zhì)放於水中，並非每種物質(zhì)都會(huì)溶解。2.CBI屬性中不具有起點(diǎn)和終點(diǎn)：物質(zhì)溶於水後，因?yàn)槲镔|(zhì)變得非常小，所以看不見(jiàn)，並非物質(zhì)消失了，物質(zhì)仍然存在，溶解的行為持續(xù)在發(fā)生。3.事件屬性中的序列性的：事件中，要先發(fā)生某行動(dòng)，另一情境才有可能發(fā)生。例如食鹽溶於水中時(shí)，除非水蒸發(fā)掉，否則食鹽不會(huì)沈澱出

26、來(lái)。4.CBI屬性中非因果關(guān)係的：例如溶質(zhì)沒(méi)有攪拌還是會(huì)溶解。5.CBI屬性中非序列性的：CBI本身是同時(shí)發(fā)生的，在此情境能發(fā)生，在另一情也能發(fā)生。例如同時(shí)放入重量相同但是顆粒大小不同的方糖，會(huì)同時(shí)溶解，且待完全溶解後，甜味會(huì)相同。6.事件屬性中因果關(guān)係的：例如水量固定，能溶解的量也固定，及水量會(huì)影響溶解的量；在完全溶解的條件下，果糖放越多，溶液就越甜也越濃；溫度的升高可以增加糖在水中的溶解量。經(jīng)過(guò)以上的分析，我們可以發(fā)現(xiàn)學(xué)童溶解的相關(guān)概念，大多屬於物質(zhì)類別，而科學(xué)家的相關(guān)概念是屬於過(guò)程類別。而要使兒童產(chǎn)生概念改變，需使兒童溶解概念本體樹從物質(zhì)類別跨越到過(guò)程類別，概念若在本體類別內(nèi)做上下的轉(zhuǎn)移

27、，這對(duì)學(xué)生而言僅是信念之修正，且較容易發(fā)生。但概念若牽涉到跨越本體類別之改變，是一個(gè)概念由原先指定類別轉(zhuǎn)移到另一新的指定類別，其改變機(jī)制和結(jié)果將較前者困難且不易發(fā)生。參、研究方法本節(jié)分別就研究設(shè)計(jì)、研究對(duì)象、研究工具、研究程序、資料蒐集與分析、研究的效、信度依序說(shuō)明如下。一、研究設(shè)計(jì)本研究採(cǎi)取以質(zhì)為主，量為輔的研究方法進(jìn)行研究。在質(zhì)的方面，以臨床晤談的方法，進(jìn)行述詞的分析，以探究?jī)和芤焊拍畋倔w樹的改變情形。研究者依據(jù)兒童水溶液概念二階段診斷式測(cè)驗(yàn)問(wèn)卷前測(cè)得分情形，分為低、中、高三種程度，從每一程度中隨機(jī)選取12位（實(shí)驗(yàn)組、控制組各6位），共選取36位學(xué)童，進(jìn)行團(tuán)體焦點(diǎn)晤談，每組學(xué)童晤談時(shí)間

28、為15-20分鐘。 在量的研究，採(cǎi)取準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究法，將兩組學(xué)童在瑞文氏標(biāo)準(zhǔn)圖形推理測(cè)驗(yàn)之平均數(shù)，進(jìn)行單因子變異數(shù)分析（one-way ANOVA）考驗(yàn)，以進(jìn)一步確認(rèn)兩組受試者程度上的一致性。在教學(xué)前一週，兩組皆進(jìn)行前測(cè)，並以前測(cè)成績(jī)?yōu)楣沧償?shù)，進(jìn)行共變數(shù)分析，以去除前測(cè)效應(yīng)，再輔以晤談，以瞭解學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)與先前概念；接著進(jìn)行為期三週的教學(xué)活動(dòng)。最後，在教學(xué)後一週進(jìn)行後測(cè)與晤談，以深入瞭解兒童水溶液概念的認(rèn)知結(jié)構(gòu)與概念改變的情形，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如表3-1：表3-1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表組別前測(cè)實(shí)驗(yàn)處理後測(cè)實(shí)驗(yàn)組Y1以認(rèn)知架構(gòu)為基礎(chǔ)的教學(xué)模式Y(jié)2控制組Y1一般教學(xué)模式Y(jié)2施行時(shí)間教學(xué)前一週共三週教學(xué)後一週二、研究對(duì)

29、象本研究對(duì)象是臺(tái)北縣樹林市某國(guó)民小學(xué)之三年級(jí)學(xué)童，從三年級(jí)十三個(gè)班級(jí)，選取兩個(gè)班級(jí)，隨機(jī)分派一班為實(shí)驗(yàn)組32位，另外一班為控制組亦為32位，實(shí)驗(yàn)組接受以認(rèn)知架構(gòu)為基礎(chǔ)之教學(xué)模式；控制組則接受一般的教學(xué)模式。晤談對(duì)象的選取則依據(jù)兒童水溶液概念二階段診斷式測(cè)驗(yàn)問(wèn)卷前測(cè)得分情形，分為低、中、高三種程度，從每一程度中隨機(jī)選取12位（實(shí)驗(yàn)組、控制組各6位），共選取36位學(xué)童，進(jìn)行半結(jié)構(gòu)式晤談，以探討學(xué)童經(jīng)過(guò)教學(xué)後之水溶液概念本體樹述詞使用之情形。研究學(xué)校位於工、商、住宅混和區(qū)內(nèi)，校齡104年，全校班級(jí)數(shù)為74班。三、研究工具 本研究的研究工具主要分為以下兩種：(一)水溶液概念二階段診斷式測(cè)驗(yàn)問(wèn)卷由於本研

30、究主要針對(duì)水溶液迷思概念之改變情形進(jìn)行探究，對(duì)迷思概念之成因採(cǎi)鄭一亭（2003）所發(fā)展的水溶液概念三階段診斷式測(cè)驗(yàn)電腦線上試題但改為水溶液概念二階段診斷式測(cè)驗(yàn)問(wèn)卷，對(duì)三年級(jí)的學(xué)童進(jìn)行預(yù)試和晤談，以蒐集學(xué)童的想法，再蒐集相關(guān)文獻(xiàn)並與專家進(jìn)行討論，修改後的工具，在信度方面，N63，庫(kù)李信度（KR20）為0.65。(二)水溶液概念半結(jié)構(gòu)式問(wèn)卷本研究使用的晤談工具為水溶液概念半結(jié)構(gòu)式問(wèn)卷(修改自鄭一亭，2003），此問(wèn)卷內(nèi)容的設(shè)計(jì)主要以水溶液概念二階段診斷式測(cè)驗(yàn)問(wèn)卷的次概念的命題陳述為主，主要採(cǎi)取半結(jié)構(gòu)式晤談。四、研究程序本研究主要分為三個(gè)階段，即準(zhǔn)備階段、實(shí)驗(yàn)階段與報(bào)告撰寫階段，主要的工作內(nèi)容如下：

31、(一)準(zhǔn)備階段在此階段中，首先確認(rèn)研究的主題，在閱讀相關(guān)文獻(xiàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)科學(xué)概念的學(xué)習(xí)乃是科學(xué)學(xué)習(xí)的重點(diǎn)之一，而國(guó)內(nèi)外有許多研究針對(duì)兒童水溶液迷思概念的類型與成因進(jìn)行探究，但國(guó)內(nèi)學(xué)童仍舊對(duì)水溶液概念存有許多迷思概念。因此研究者希望能以這些研究為基礎(chǔ)，進(jìn)行概念改變教學(xué)之研究。並選用適合的研究工具與教學(xué)模式，以確保研究工具的信、效度。(二)實(shí)施階段選取臺(tái)北縣樹林市某國(guó)民小學(xué)之三年級(jí)兩個(gè)班的學(xué)童，實(shí)施水溶液概念二階段診斷式測(cè)驗(yàn)問(wèn)卷之前測(cè)，將學(xué)童問(wèn)卷作答的情形進(jìn)行分析並進(jìn)行晤談，以深入探討學(xué)童迷思概念的類型，作為修正教學(xué)模式的依據(jù)，接著進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)，之後再進(jìn)行後測(cè)與晤談。五、資料蒐集與分析本研究所蒐集的資

32、料有兩種，分別為水溶液概念二階段診斷式測(cè)驗(yàn)問(wèn)卷及個(gè)別晤談資料，分別說(shuō)明如下：(一)晤談資料本研究晤談的資料來(lái)自於水溶液概念半結(jié)構(gòu)式問(wèn)卷，將晤談內(nèi)容轉(zhuǎn)錄成逐字稿，為了求其客觀性，晤談後的資料經(jīng)研究者轉(zhuǎn)錄後，均再請(qǐng)求兩位自然科專任教師進(jìn)行晤談資料的檢視，以提高其客觀性。其資料分析要點(diǎn)如下所述：1、晤談資料的述詞分析依據(jù)述詞分析技術(shù)，將學(xué)童晤談時(shí)所說(shuō)過(guò)的每一句話，逐一分析，找出學(xué)生的想法，並找出其想法的屬性，將其歸類。研究者依據(jù)Chi, Slotta, and deLeeuw（1994）; Ferrari and Chi（1998）發(fā)展之述詞分析技術(shù)，製作本體類別屬性說(shuō)明與舉例表格，如表3-2、表3

33、-3、表3-4所示：表3-2 物質(zhì)類別屬性說(shuō)明與舉例代碼物質(zhì)屬性述詞範(fàn)例說(shuō)明實(shí)例Bk撞擊(block)彈回、碰撞、中止、阻止物質(zhì)可以互相碰撞、擠壓、或反彈水分子和鹽巴相互碰撞Ct包含(contain)儲(chǔ)存、不出外、包含物質(zhì)內(nèi)可以包含其他物質(zhì)水分子會(huì)把鹽巴包起來(lái)Mo移動(dòng)(move)流動(dòng)、來(lái)、去、離開物質(zhì)可以由甲地移動(dòng)到乙地鹽巴分子會(huì)由最底部移動(dòng)到頂部Re休息(rest)停止、停留、位於物質(zhì)是停留在某一地方的鹽巴分子一直停留在容器底部Cs消耗(consume)用完、耗盡物質(zhì)是會(huì)被消耗掉的鹽巴分子溶解是因?yàn)楸幌牡?，而消失了As吸收(absorb)接受、吸引物質(zhì)間是可以相互吸收、吸引的鹽巴能力弱，被

34、水吸收了Qt數(shù)量(quantity)一些、很多、很少、完全沒(méi)有物質(zhì)的數(shù)量是會(huì)改變的鹽巴分子溶於水後，數(shù)量變少了，所以看不見(jiàn)Ac增加顏色(color add)紅加藍(lán)變成紫色、就像畫畫一樣物質(zhì)的顏色會(huì)改變鹽巴溶於水，水會(huì)便白色Am累積(accumulate)被填滿、增加、使增大物質(zhì)可以加成鹽巴溶解後，被水吸收，水分子變多了Sp供給(supply)發(fā)散、提供、來(lái)自物質(zhì)可以提供能量給別的物質(zhì)攪拌時(shí)，水分子給鹽巴能量，讓它融化Ea等量(equivalent amounts)平均分配、電池的能量是會(huì)很平均的傳遞的物質(zhì)是可以平均分配到各個(gè)空間的鹽巴分子會(huì)被切割成好幾等分，再溶解表3-3事件類別屬性說(shuō)明與舉例

35、代碼事件屬性說(shuō)明實(shí)例Da明顯的行動(dòng)(distinct actions)將事件分成幾個(gè)次要構(gòu)成要素，對(duì)於個(gè)體而言，所受到的影響不一樣不同的物質(zhì)放入水中，並非每種物質(zhì)都會(huì)溶解Bo有界線的(bounded)事件本身是有終點(diǎn)和起點(diǎn)的，當(dāng)達(dá)到了終點(diǎn)，則所有行動(dòng)就停止了溶解的過(guò)程，溶質(zhì)沈到容器底部，溶解行為就不再進(jìn)行了Tm終止的(terminate)事件本身是可以停止的溶解的活動(dòng)是會(huì)停止的Sq序列性的(sequential)事件的次要構(gòu)成要素是有序列性的發(fā)生的，要先發(fā)生某行動(dòng)，另一情境才有可能發(fā)生溶質(zhì)會(huì)先從和水分子相接觸的表面先溶解Ca因果關(guān)係的(causal)事件本身有一連串的條件限制或因果關(guān)係顆粒大小

36、會(huì)影響溶解的快慢Gd目的導(dǎo)向(goal-directed)事件的進(jìn)行是有特定目標(biāo)的溶質(zhì)會(huì)想從濃的地方到淡的地方研究者與一位自然科專任教師，一起逐題分析兒童使用述詞的情況，分析後進(jìn)行比對(duì)。例如分析第一題時(shí)，研究者認(rèn)為，該位兒童的想法屬於物質(zhì)類別，之後和自然科教師進(jìn)行比對(duì)，若發(fā)現(xiàn)兩者分析的結(jié)果皆相同，則確認(rèn)該生的想法確實(shí)為物質(zhì)屬性；若分析結(jié)果不符合，二人進(jìn)行討論，最後再請(qǐng)專家逐題檢視。表3-4限制條件為主（CBI）類別屬性說(shuō)明與舉例代碼CBI屬性說(shuō)明實(shí)例Nda不具有明顯的行動(dòng)(distinct actions)，他是一致性的CBI沒(méi)有可以分解的次要構(gòu)成要素，對(duì)於個(gè)體而言，所受到的影響是相同的任何一

37、種溶質(zhì)都會(huì)因?yàn)闇囟鹊纳叨绊懭芙獾牧縉bo不具有起點(diǎn)(beginning)、終點(diǎn)(end)CBI是有沒(méi)有終點(diǎn)和起點(diǎn)的，不會(huì)因?yàn)樾袆?dòng)的結(jié)束而停止內(nèi)部的活動(dòng)即便是看不到溶質(zhì)，溶質(zhì)仍然存在，且溶解仍在進(jìn)行中Ntm他是不斷進(jìn)行的(ongoing)CBI本身是持續(xù)進(jìn)行的溶解的行為是持續(xù)不斷在進(jìn)行的Nsq它不是序列性(sequential)，而是同時(shí)發(fā)生的（simultaneous）CBI本身是同時(shí)發(fā)生的，行動(dòng)能在此情境發(fā)生，在另一情境也能同時(shí)發(fā)生同時(shí)放入不同的溶質(zhì)，兩種溶質(zhì)會(huì)同時(shí)溶解Nca它不是因果關(guān)係的(causal)，而是隨機(jī)的（random） CBI本身沒(méi)有因果關(guān)係而是隨機(jī)發(fā)生的溶質(zhì)不會(huì)因?yàn)闆](méi)攪

38、拌而不溶解Ngd它不是目的導(dǎo)向(goal-directed)，而是淨(jìng)效應(yīng)(net effect)CBI的進(jìn)行是沒(méi)有特定目標(biāo)的，而是所有行動(dòng)的總和，顯示出一個(gè)整體的方向溶質(zhì)溶解時(shí)會(huì)均勻的擴(kuò)散，是分子不斷運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的一個(gè)結(jié)果2、晤談資料述詞的計(jì)算方法在晤談過(guò)程中，將兒童的想法依照不同本體類別的屬性加以分類，並將其使用述詞的次數(shù)記錄在述詞記錄表中。為了瞭解接受不同教學(xué)模式的兒童之水溶液概念本體樹的差異情形，運(yùn)用述詞記錄表進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。由於樣本資料是屬於次序變數(shù)時(shí)，可使用曼-惠特尼U考驗(yàn)(Mann-Whitney U test)，相當(dāng)於考驗(yàn)兩個(gè)獨(dú)立樣本平均數(shù)差異的t考驗(yàn)（林清山，1992）。故將兒童使用述詞

39、的次數(shù)，用曼-惠特尼檢定，以探究?jī)山M之水溶液概念本體樹是否有顯著差異。研究者進(jìn)行前後測(cè)逐題之分析，將晤談過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)組與控制組的兒童可能呈現(xiàn)物質(zhì)類別中的11個(gè)屬性、事件類別中的6個(gè)屬性和限制條件為主（CBI）子類別中的6個(gè)屬性，以百分比的方式呈現(xiàn)出來(lái)，以比較兩組間的差異。 本體樹改變的情形可能會(huì)有下列情況，第一種是同類別內(nèi)的改變，例如，前測(cè)時(shí)的述詞屬於物質(zhì)類別，後測(cè)時(shí)仍屬於物質(zhì)類別；第二種是不同類別間的改變，包括了物質(zhì)類別到事件類別的改變、物質(zhì)類別到CBI類別的改變、事件類別到CBI類別的改變。研究者，將針對(duì)參加晤談之36位學(xué)童，進(jìn)行逐題分析，並分析進(jìn)行同類別內(nèi)的改變、物質(zhì)類別到事件類別的改變

40、、物質(zhì)類別到CBI類別的改變和事件類別到CBI類別改變的人數(shù)分佈情形，進(jìn)而比較接受不同教學(xué)模式的學(xué)童，水溶液概念本體樹改變的情形。 (二)水溶液概念二階段診斷式測(cè)驗(yàn)問(wèn)卷 水溶液概念二階段診斷式測(cè)驗(yàn)問(wèn)卷的測(cè)驗(yàn)題目中共有十一題，每一題二分，滿分為22分。每一題的第一層是單一選擇題的形式，第二層是理由或想法陳述的選項(xiàng)，兩層皆答對(duì)得二分，若第一層答對(duì)而第二層的理由選錯(cuò)則得一分，若第一層答錯(cuò)而第二層的理由選對(duì)則該題不算分。將其測(cè)驗(yàn)結(jié)果的得分情形，以SPSS11.0進(jìn)行量化資料的分析。採(cǎi)用共變數(shù)分析（ANCOVA），用以比較學(xué)童在不同的教學(xué)模式下，其水溶液概念二階段診斷式測(cè)驗(yàn)問(wèn)卷的得分情形。六、以認(rèn)知架構(gòu)

41、為基礎(chǔ)的教學(xué)模式 根據(jù)Piaget的認(rèn)知發(fā)展理論，在教學(xué)上應(yīng)該要配合學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的順序，使用適合學(xué)生的教學(xué)策略，並提供適合學(xué)生學(xué)習(xí)的情境。教師藉由營(yíng)造適當(dāng)?shù)拇碳で榫?，刺激學(xué)生進(jìn)行主動(dòng)學(xué)習(xí)；配合教學(xué)活動(dòng)之操作或示範(fàn)，讓兒童進(jìn)行像科學(xué)家探究的活動(dòng)，經(jīng)由此探究過(guò)程，可將學(xué)習(xí)到的知識(shí)納入自己的認(rèn)知基模中，這樣就能將知識(shí)遷移到其他的問(wèn)題情境中；讓兒童經(jīng)由合作學(xué)習(xí)或小組磋商的過(guò)程進(jìn)行學(xué)習(xí)，並修正自己原有的認(rèn)知基模以達(dá)到概念改變的目的。研究者參考郭丁熒（1995）所提出以認(rèn)知結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的教學(xué)模式的教學(xué)模式於水溶液概念改變的教學(xué)中，在探究問(wèn)題後進(jìn)行概念的澄清與重組活動(dòng)，期能有助於迷思概念的改變而成為正統(tǒng)的科學(xué)

42、概念，並以修改後的教學(xué)模式進(jìn)行概念改變的教學(xué)，此模式如表3-5。表3-5 認(rèn)知架構(gòu)為基礎(chǔ)的教學(xué)模式階段 階段名稱 活動(dòng)內(nèi)容重點(diǎn)階段一 評(píng)估學(xué)生的先備知識(shí) 經(jīng)由前測(cè)及晤談，瞭解學(xué)生的認(rèn)知架構(gòu)及迷思概念。階段二 設(shè)計(jì)情境 依據(jù)其迷思概念，選擇適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)策略並設(shè)計(jì)教學(xué)情境。階段三 探究問(wèn)題 以問(wèn)題為中心，讓學(xué)生進(jìn)行探究階段四 概念衝突 運(yùn)用教學(xué)策略，使學(xué)生產(chǎn)生矛盾，而開始懷疑自己的想法。階段五 概念重組 學(xué)生能親自操作、體驗(yàn)、思考驗(yàn)證並重新建構(gòu)自己的想法階段六 擴(kuò)展知識(shí)架構(gòu)與加強(qiáng)知識(shí)連結(jié) 將新想法應(yīng)用於其他現(xiàn)象（引自郭丁熒，1995）七、研究的效、信度（一）效度由於本研究著重於質(zhì)的研究，本部分主要說(shuō)

43、明如何增進(jìn)本研究的效、信度。1、內(nèi)在效度為了提升內(nèi)在效度，研究者將所蒐集的資料，包括測(cè)驗(yàn)結(jié)果、晤談資料、教學(xué)內(nèi)容，與研究者所屬研究小組成員互相討論，彼此交叉檢核，進(jìn)行三角校正。2、外在效度 為了提高本研究的外在效度，研究者提供：研究的對(duì)象、晤談對(duì)象、人數(shù)、抽樣的方法、晤談逐字稿、資料蒐集分析的方法等詳細(xì)的資料，並且力求兩組學(xué)童的同質(zhì)性、教學(xué)與施測(cè)環(huán)境一致，以避免干擾。另外為了摒除實(shí)驗(yàn)效應(yīng)造成之外在效度降低，學(xué)童在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中並不知道自己正在接受實(shí)驗(yàn)。二、信度為建立評(píng)分者信度，本研究將水溶液概念二階段診斷式測(cè)驗(yàn)之結(jié)果，交由同校兩位自然與生活科技領(lǐng)域教師檢查。另外，研究者也將教學(xué)過(guò)程以錄影方式做紀(jì)錄

44、，教學(xué)後進(jìn)行教案內(nèi)容與錄影內(nèi)容之比對(duì)與檢視，如果觀察一致性高，則信度高，力求教學(xué)過(guò)程符合以認(rèn)知架構(gòu)為基礎(chǔ)之教學(xué)模式的教學(xué)流程。為了提高述詞分析的信度，在進(jìn)行分析前，先和自然與生活科技領(lǐng)域?qū)Ｈ谓處熣f(shuō)明本體樹下各個(gè)屬性的意義和分類方法，並且從晤談資料中隨機(jī)抽取一樣本，進(jìn)行述詞分析，兩人一起進(jìn)行述詞訓(xùn)練若干回，直到分析結(jié)果之一致性達(dá)到.80，即兩人的評(píng)分者信度達(dá)到.80以上，才正式進(jìn)行述詞分析，以提高述詞分析結(jié)果的一致性。肆、結(jié)果與討論本節(jié)第一部分為接受不同教學(xué)模式之後，學(xué)童水溶液相關(guān)概念本體樹的差異；其次為接受不同教學(xué)模式對(duì)學(xué)童水溶液相關(guān)概念本體樹的改變；最後是接受不同教學(xué)模式對(duì)學(xué)童水溶液相關(guān)概念

45、學(xué)習(xí)成就的影響。一、接受不同教學(xué)模式，學(xué)童水溶液相關(guān)概念本體樹的差異為了探究接受不同教學(xué)模式之後，學(xué)童水溶液相關(guān)概念之本體樹是否有差異，本研究依據(jù)Chi, Slotta, and deLeeuw（1994）; Ferrari and Chi（1998）發(fā)展之述詞分析技術(shù)，分析36位學(xué)童水溶液概念半結(jié)構(gòu)式晤談問(wèn)卷述詞使用的情形，進(jìn)一步分析學(xué)童水溶液概念之本體樹。 （一）述詞使用次數(shù)及顯著性考驗(yàn)進(jìn)行水溶液概念之教學(xué)後，進(jìn)行水溶液概念半結(jié)構(gòu)式晤談問(wèn)卷的述詞分析，發(fā)現(xiàn)在物質(zhì)述詞的使用上，實(shí)驗(yàn)組18位學(xué)童使用了30個(gè)物質(zhì)述詞，控制組18個(gè)使用了44個(gè)；在事件述詞的使用上，實(shí)驗(yàn)組使用了109個(gè)，控制組使用

46、了68個(gè)；而在CBI述詞的使用上，實(shí)驗(yàn)組出現(xiàn)26個(gè)CBI述詞，控制組出現(xiàn)了9個(gè)，如表4-1。而且實(shí)驗(yàn)組18位學(xué)童水溶液概念半結(jié)構(gòu)式晤談問(wèn)卷述詞使用的情形，述詞總數(shù)為165次，大於控制組的121次，這說(shuō)明了實(shí)驗(yàn)組學(xué)童在晤談時(shí)，能用較多的述詞進(jìn)行其所觀察的現(xiàn)象或已知的概念。實(shí)驗(yàn)組學(xué)童在過(guò)程類別使用之述詞（事件述詞與CBI述詞）使用次數(shù)為135次，高於控制組學(xué)童在過(guò)程類別（事件述詞與CBI述詞）使用之述詞次數(shù)77次。但兩組學(xué)童水溶液概念半結(jié)構(gòu)式晤談問(wèn)卷述詞使用的次數(shù)是否達(dá)統(tǒng)計(jì)上的顯著差異，則需進(jìn)行曼-惠特尼檢定（Mann-Whitney U Test）。表4-1 水溶液概念半結(jié)構(gòu)式晤談問(wèn)卷的述詞次數(shù)

47、使用情形物質(zhì)述詞事件述詞CBI述詞合計(jì)實(shí)驗(yàn)組（N=18）述詞次數(shù)3010926165控制組（N=18）述詞次數(shù)44689121為了比較兩組共36位學(xué)童水溶液概念半結(jié)構(gòu)式晤談問(wèn)卷述詞使用的次數(shù)是否有差異，研究者以曼-惠特尼檢定（Mann-Whitney U Test），其檢定結(jié)果如表4-2。 表4-2 水溶液概念半結(jié)構(gòu)式晤談問(wèn)卷述詞使用的曼-惠特尼檢定組別人數(shù)Mean RankMann-Whitney UAsymp. Sig. (2-tailed)物質(zhì)述詞實(shí)驗(yàn)組1815.33105.062控制組1821.67事件述詞實(shí)驗(yàn)組1824.1460.5*.001控制組1812.86CBI述詞實(shí)驗(yàn)組182

48、3.7567.5*.001控制組1813.25p*.05，在統(tǒng)計(jì)上未達(dá)顯著差異；在事件述詞U統(tǒng)計(jì)量，U60.5，p=.001.05，已達(dá)統(tǒng)計(jì)上的顯著差異；在CBI述詞U統(tǒng)計(jì)量，U67.5，p=.001.05，已達(dá)統(tǒng)計(jì)上的顯著差異。現(xiàn)歸納如下：（1）兩組學(xué)童水溶液概念半結(jié)構(gòu)式晤談問(wèn)卷述詞使用的情形，實(shí)驗(yàn)組學(xué)童在物質(zhì)述詞使用的次數(shù)與控制組學(xué)童並無(wú)顯著差異；（2）兩組學(xué)童水溶液概念半結(jié)構(gòu)式晤談問(wèn)卷述詞使用的情形，實(shí)驗(yàn)組學(xué)童在事件述詞使用的次數(shù)多於控制組學(xué)童；（3）兩組學(xué)童水溶液概念半結(jié)構(gòu)式晤談問(wèn)卷述詞使用的情形，實(shí)驗(yàn)組學(xué)童使用CBI述詞的次數(shù)多於控制組學(xué)童。 （二）兩組學(xué)童正確使用述詞的情形研究者除

49、了針對(duì)使用述詞的次數(shù)進(jìn)行探究外，更針對(duì)學(xué)童使用正確述詞與錯(cuò)誤述詞進(jìn)行百分比分析，分析結(jié)果如表4-3。由表4-3可看出，在物質(zhì)述詞方面，實(shí)驗(yàn)組與控制組學(xué)童出現(xiàn)錯(cuò)誤述詞的次數(shù)分別為8次與19次；使用正確述詞的次數(shù)分別為22次與25次。在事件述詞方面，實(shí)驗(yàn)組與控制組學(xué)童出現(xiàn)錯(cuò)誤述詞的次數(shù)均為3次；使用正確述詞的次數(shù)分別為106次與65次，在CBI述詞方面無(wú)錯(cuò)誤述詞的出現(xiàn)。表4-3水溶液概念半結(jié)構(gòu)式晤談問(wèn)卷的正確與錯(cuò)誤述詞使用次數(shù)與百分比物質(zhì)述詞事件述詞CBI述詞合計(jì)實(shí)驗(yàn)組正確述詞出現(xiàn)次數(shù)2210626154錯(cuò)誤述詞出現(xiàn)次數(shù)83011控制組正確述詞出現(xiàn)次數(shù)2565999錯(cuò)誤述詞出現(xiàn)次數(shù)193022由此

50、可知，控制組在物質(zhì)述詞的使用上雖然次數(shù)多於實(shí)驗(yàn)組，但並非完全使用正確的物質(zhì)述詞。而兩組學(xué)生在CBI述詞使用上，雖然少於物質(zhì)述詞與事件述詞，但卻能正確的使用CBI述詞。（三）次概念的述詞使用情形逐項(xiàng)討論為了瞭解接受不同教學(xué)模式之後，學(xué)童水溶液概念半結(jié)構(gòu)式晤談問(wèn)卷述詞使用的差異情形，研究者將36位學(xué)童水溶液概念半結(jié)構(gòu)式晤談問(wèn)卷在物質(zhì)述詞、事件述詞及在CBI述詞可能出現(xiàn)的屬性，以述詞百分比的方式呈現(xiàn)，例如要計(jì)算消耗的（Cs）述詞出現(xiàn)之百分比，即將消耗的（Cs）述詞出現(xiàn)的次數(shù)除以物質(zhì)類別述詞的總次數(shù)；要計(jì)算不具起點(diǎn)與終點(diǎn)（Nbo）述詞出現(xiàn)之百分比，即將不具起點(diǎn)與終點(diǎn)（Nbo）述詞出現(xiàn)的次數(shù)除以CBI類

51、別述詞的總次數(shù)。本研究之水溶液概念包括三個(gè)次概念分別為物質(zhì)溶於水後，溶質(zhì)的狀態(tài)與保留、物質(zhì)是否溶於水與影響物質(zhì)溶解速率和溶解量的因素，在此進(jìn)行逐項(xiàng)次概念之分析與討論，並將上述結(jié)果整理成表4-4、4-5與4-6。表4-4學(xué)童水溶液概念半結(jié)構(gòu)式晤談問(wèn)卷次概念13物質(zhì)述詞使用的情形物質(zhì)述詞（）BkCtMoReCsAsQtAcAmSpEa實(shí)驗(yàn)組次概念一0100206.73.323.36.720010次概念二00000000000次概念三00000000000控制組次概念一003.613.618.2034.15.85.83.63.6次概念二0005.90005.8000次概念三00000000000表4

52、-5學(xué)童水溶液概念半結(jié)構(gòu)式晤談問(wèn)卷次概念13事件述詞使用的情形事件述詞（）DaBoTmSqCaGd實(shí)驗(yàn)組次概念一000013.80次概念二16.500000次概念三00011.957.80控制組次概念一000000次概念二2500000次概念三0005.969.10表4-6學(xué)童水溶液概念半結(jié)構(gòu)式晤談問(wèn)卷次概念13CBI述詞使用的情形CBI述詞（）NdaNboNtmNsqNcaNgd實(shí)驗(yàn)組 次概念一11.561.50000 次概念二00003.90 次概念三23.100000控制組 次概念一01000000 次概念二000000次概念三000000在次概念一物質(zhì)溶於水後的狀態(tài)與保留，兩組學(xué)童皆有

53、使用物質(zhì)述詞、事件述詞與CBI述詞。在次概念二物質(zhì)是否溶於水中，實(shí)驗(yàn)組學(xué)童沒(méi)有使用物質(zhì)述詞，僅使用事件述詞與CBI述詞；控制組學(xué)童僅使用物質(zhì)述詞與事件述詞，完全沒(méi)有使用CBI述詞。在次概念三影響溶解量與溶解速度之因素中，實(shí)驗(yàn)組學(xué)童在教學(xué)後具有CBI子類別與事件子類別的概念，而控制組學(xué)童只具有事件子類別的概念。由上述結(jié)果可看出接受不同教學(xué)模式後，兩組學(xué)童在水溶液相關(guān)概念本體樹上：（1）在物質(zhì)述詞的使用上並沒(méi)有顯著差異；（2）在事件述詞與CBI述詞的使用上有顯著差異，而且實(shí)驗(yàn)組在事件述詞與CBI述詞的使用上顯著多於控制組。實(shí)驗(yàn)組學(xué)童與控制組學(xué)童在物質(zhì)述詞使用次數(shù)上沒(méi)有顯著的差異，探究其原因，研究者

54、推論可能是因?yàn)榇胃拍钜晃镔|(zhì)溶於水後的狀態(tài)與保留的概念，在本質(zhì)上大部分是屬於物質(zhì)類別，所以兩組學(xué)童皆容易出現(xiàn)物質(zhì)述詞，故兩組無(wú)顯著差異。二、接受不同教學(xué)模式，學(xué)童水溶液相關(guān)概念本體樹的改變?yōu)榱颂骄拷邮懿煌虒W(xué)模式之後，學(xué)童水溶液相關(guān)概念改變之歷程情形，本研究主要根據(jù)36位學(xué)童水溶液概念半結(jié)構(gòu)式晤談問(wèn)卷教學(xué)前與教學(xué)後訪談的結(jié)果，分析其概念本體樹改變之歷程。此部分依本研究所分之三項(xiàng)次概念進(jìn)行分析，研究者將概念本體樹改變的歷程分為本體類別內(nèi)的改變、跨越本體類別的改變與維持原想法之零改變。另外，也就學(xué)童概念改變的類型進(jìn)行分類，以深入探究學(xué)童概念改變的情形。（一）次概念一物質(zhì)溶於水後，溶質(zhì)的狀態(tài)與保留此部分主要根據(jù)學(xué)童對(duì)於次概念一的主問(wèn)題看不見(jiàn)食鹽，食鹽消失了嗎？之回答陳述進(jìn)行分析，實(shí)驗(yàn)組18為學(xué)童中，有2人是屬於本體類別內(nèi)的改變，7人則進(jìn)行跨越本體類別的改變，有8人維持原本正確的想法，1人則仍保持原本錯(cuò)誤的想法?？刂平M18位學(xué)童中，有1人是屬於本體類別內(nèi)的改變，2人則進(jìn)行跨越本體類別的改變，有7人維持原本正確的想法，8人則仍保持原本錯(cuò)誤的想法，如表4-7。此次概念主要是讓兒童瞭解物質(zhì)溶解於水後的狀態(tài)與保留