探究国中科学生物分

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1、探究國中科學生物分另有概之型與成因 以課室觀察及二階層試題為 姚宗威1、顏瓊芬2、邱玉枝3彰化縣私誠高級中學1靜宜大學生態系2彰化師範大學生物系3yaomail.cchs.chc.edu.tw1摘要 本研究旨在用課室觀察、二階層試題及半結構式晤談等方法，進入真實的教學現場，探究國中學生在科學生物分的主題上，部分另有概之型與成因。結果發現在單元課程結束後，學生仍舊持有豐富且固著的另有概，或是將課本中的科學概重組成另有概，也常運用直覺判斷科學問題，甚至將自己的另有概誤以為是自課本或師，以及無法將科學概內化為自發知，而將矛盾概並存於認知系統中。文後並探討造成教學成效彰的關鍵因素，並對未課程設計提出策

2、性的建議。 關鍵字：二階層試題、另有概、科學生物分、國中生物、課室觀察 1一、前言與文獻探討 瞭解並維護地球上的生物多樣性，是當今非常重要的保育課題之一。而科學生物分是認生物之美的有效且關鍵的途徑。當人們能感同身受生物多樣性迷人之處時，自然較容在保育上貢獻心，為後代子孫下美好的環境。 Piaget 等人指出，小孩但四歲就開始大用別引導他們的推過程，分認知結構同時也是發展運思輯的基礎(王文科譯，1982)。以科學學習的觀點而言，分也是科學探討過程中所需的重要能之一(Trowbridge & Mintzes, 1985)。 在生物學方面，學生缺乏科學生物分概或持有另有概，會對其他概，如生態學、演化

3、學的有意義學習造成妨礙或扭曲(Trowbridge & Mintzes, 1988)。如Adeniyi(1985)指出學生因為持有細菌、菌物及水生植物各分群的另有概，導致無法發展出食物鏈的概解。 國中生物第十章生物圈的生物共計36 頁，佔國中生物全部篇幅的1/6。雖然這是介紹美好有趣、處處人驚嘆的形形色色生物最適合過的單元。但卻一向也是教與學容順進的單元。國內外多項研究證實，學校正式課程對學生的概改變幾乎沒有幫助(姚宗威、顏瓊芬、邱玉枝，2002a、b；Bell, 1981；Trowbridge & Mintzes, 1985, 1988；Yen, 2001；Yen, Yao, & Chiou

4、, 2002)。甚至國內生物科職前教師的情況也人吃驚，如彰化師大生物系的學生，有46%將穿山甲歸在爬蟲，24%將娃娃魚歸在魚(陳柏棻，1993)。 從認知心學及建構主義的觀點而言，學生經由個人的認知程，建自己對自然現象的另有概系統。而科學家們經似的認知過程，建符合科學看法的概系統，除應用在各層面外，也被編製為課程，期望學生在教學過程中學習並日後能運用公認的科學概系統。但教學策是著重在呈現科學知，並要求學生進記憶及背誦，僅過程枯燥乏味，學生也無法經科學家的認知過程，以致於學生概轉變的效果十分有限。 藉此模式解，對生物分教學的認知為：學生認生物時，將個別物種與各種重要屬性建結，並在有需要時自由運用

5、。科學家則是選擇相對較客觀的屬性作為分依據。但重要的是，學生並知道科學生物分系統模式與一般簡單的分系統模式有何同。因此如果生物分課程的焦點是要求學生記憶一堆別人整好的，又多又雜的分依據及範物種。這種策能達到多少轉變學生概架構的目標呢？以上關係以下圖一表示： 圖一 生物分之學生概、科學概及教學過程關係圖 2綜合以上，國內外的研究已明確指出學生在科學生物分的概主題上持有豐富而多樣的另有概。另有概的項目與型，也在這些研究中清楚地被呈現出。但是鮮少有研究從認知心學及建構主義的角，探討學生為麼持有這麼多的另有概。因此本研究進入真實教學現場，探討學校的正式課程對學生相關概改變的影響。期望能從的層面去探究實

6、務上遭到困境的原因，所呈現的資也可提供未有興趣改進本單元教學的教學模組設計者之用。 二、研究方法 本研究用人種誌學的與觀察技術進入與研究的班級，進為期週、18 節課的課室觀察。單元課程結束後，再請全班學生進二階層(Two-tiers)試題(Treagust, 1988, 1995)施測，並選擇11 位學生進半結構式晤談。 共同與研究的班級共有28 位同學，男各半。以段考為判斷標準，全班的學業成就在該校約在中等偏下程，但生物科稍佳。 在課室觀察期間，研究者的角色是被動的與觀察者 ，除在課餘時間會與同學有輕鬆的對話與互動，上課時間則只在教室後面觀察與紀，與任何課間活動。課室觀察期間所收集的資，包括

7、二台攝影機全程影、一台音機音、現場筆記(field note)、相機所拍攝的課程活動照片、每節課後與任課師的簡短晤談。所有的影音檔案轉為文字以供分析。 分析資時，先形成主題及暫時性假設，再持續以同資源進交叉比較進三角校正，在好建構的資基礎上，從中擷取對本研究有價值的內涵形成主張。 課室觀察結束後所用的二階層試題，是研究團隊在先前相關研究中所研發(慶等人，2002；姚宗威等人，2002a)，在本研究中作為課後概診斷之用。施測後則請任課師意取樣，選擇學科能中等程的5 位同學及6 位男同學進晤談。 三、結果與討 以下就二階層試題施測、晤談結果及其他相關佐證資，建構出五項結果並討之。 （一）學生在課後

8、仍然持有豐富的另有概 由二階層試題施測及晤談所得結果，可以確認與研究班級的同學，在課程結束之後仍然持有豐富且多樣的另有概。下表一為與研究班級各題二層選項答對的答對統計結果。 表一 與研究班級的二階層試題答對（） (n=28) 企鵝 土雞、飛鼠 蠵、鱷魚毛毛蟲蝸牛 鯨魚 章魚 答對 46.4 42.9 46.4 39.3 78.6 71.4 42.9 蜘蛛 珊瑚 酵母菌 乳酸菌種的定義 針菇、木耳 學名 答對 25 28.6 3.6 10.7 25 32.1 10.7 由上表可以看出，全班答對超過50%的只有蝸牛是軟體動物以及鯨魚是哺乳3題。其中蝸牛是軟體動物這題的答對，與國內外相關研究相符(慶

9、等人，2002；姚宗威等人，2002 a；Trowbridge, Mintzes, 1985)。 在酵母菌是細菌一題中，學生所呈現出的另有概型，是引用微生物與人的關係 ，作為判斷微生物所屬分群時的依據。如建興同學提到： 細菌可以吃，所以酵母菌是細菌。(02-06-10-s-b1) 在乳酸菌屬於細菌一題中，則反映出學生根據生物或分群的名詞本身，作為判斷根據的另有概型。如美惠同學提到： 因為它的名字就有一個菌字，那乳酸菌就是菌物啊。(02-06-11-s-g5)這種起因自語言因素的另有概的型或成因，在多項國內外的研究中(姚宗威，顏瓊芬，2001；Hashweh, 1986；Ryman, 1974；

10、Trowbridge, Mintzes, 1988)有似的發現及探討。 在土雞屬於鳥，但飛鼠屬於鳥 、 珊瑚屬於動物以及毛毛蟲屬於昆蟲這三題，部分學生呈現出用運動方式作為分依據的另有概型。如俊宏同學提到： 因為毛毛蟲是靠身體蠕動前進，所以是爬蟲。(02-06-11-s-b5)這種錯誤引用運動方式作為分依據的另有概型。姚宗威、顏瓊芬(2001)及Trowbridge & Mintzes(1988)也曾提出，無是台灣或美國，從國小到大學有部分學生持有以運動方式作為分依據的限制性看法。 在蠵與鱷魚屬於爬蟲這一題，全班的答對接近五成，超過一半接受晤談的同學提到在任課師設計的討活動中下深刻印象，所以可以

11、回答出正確的答案。但仍有部分同學呈現出用棲地屬性作為分依據的另有概型。如嘉同學認為因為它們可以一下子在水，然後一下子在地上，所以是生動物。(02-06-10-s-g1)在許多相關文獻中，提出棲地屬性是許多學生最常引用的分依據型之一(陳柏棻 ， 1993； 姚宗威等人 ， 2002a、 b； Bell, 1981；Trowbridge & Mintzes, 1985, 1988；Yen, 2001；Yen, Yao, & Chiou, 2002)。其中在姚宗威等人(2002b)的文章中，發現學生最常也最先引用棲地屬性，作為個人動物分系統的分依據。 在教科書中有一段課文意圖直接呈現並澄清這項另有概

12、。但由 鯨魚 、 土雞與飛鼠 、 珊瑚 、 毛毛蟲及蠵與鱷魚這幾題的施測及晤談結果，可以發現學生僅從課文中所舉的範物種，知道鯨魚是哺乳，是魚 ，但是並沒有建構出課文內容所要展現的概，那就是科學家引用多種客觀的生物屬性，作為分依據，而是用運動方式、明顯的外形或棲地等這些較客觀的屬性。 Posner 等學者指出，概轉變能只是單純由師單方面教，學生就可以接收新概或拋棄舊概。有意義的概衝突情境，才是學生概轉變成功與否的關鍵因素 (Posner et al., 1982)。 教科書雖然想要提供概衝突的機會，但這種直接告訴學生結果的第三人稱文字敘述，無法實質提供以學生為主體的概衝突情境。因此對許多學生而言

13、，這段文字中只是提供某些知，沒有發生概建構或轉變的效果。 （二）學生常以直覺作為判斷的根據 4研究者在晤談中詢問學生所運用的知與概源時，發現多位學生是根據科學知或證據，而是憑藉沒有具體根據的直覺 ，作為支持個人看法的由，僅運用自如，也自覺有何妥。以下舉雅芳同學的晤談為： 研究者：改你的答案嗎？ 雅芳：要，那是第一時間直覺的啊！對啊！所以要改。 研究者：所以你相信 雅芳：第一直覺。(02-06-10-s-g2) 這種人處問題常用，被稱之為直覺的策，在認知心學中是指個人可以運用自如，但無法具體出解決問題的知源(彭聃齡、張必隱，2000)。這些同學雖然沒有在課室中學到或建構出科學生物分知或概，但在需

14、要判斷相關科學問題時，並在意是否運用適當的科學知或概作為根據，而是運用這種平日作各種判斷時常用的策處科學問題，也沒有自我察覺到有任何妥之處。 （三）學生將課本中的科學概重組成另有概 在種的定義：虎與花豹因為同種，所以可以交配並產下有生殖的後代一題，28位同學中只有7 位(25%)答對。而11 位接受晤談的同學中，有6 位肯定地認為：因為虎與花豹很像或為同生物，所以可以交配並產下有生殖的後代。再詳細檢視晤談結果，可以發現雖然科學上同種生物的定義，就是檢核個生物是否為同種的標準。但對學生而言，檢核標準是隨意引用的個人想法，而且只要被學生判斷為 同種 ，那這個生物就具有課本中 同種生物 的 屬性 。

15、也就是，答錯的同學並非忘記這項師上課教的定義，而是將這項檢核標準 ，轉變為屬性 。這種另有概的型，在前人的研究中，從未被發現或提出。以下舉雅芳同學的晤談對話為： 研究者：哈.那母花豹遇到公虎可以生後代嗎？ 雅芳：可以啊。 研究者：為麼？ 雅芳：因為個長得很似啊，而且啊.而且它們.我是選一( 1 同科就可以交配，產出的後代也有生殖能。)對對？ 研究者：對。 雅芳：因為它們同科可以交配啊，對啊，沒錯啊，而且它們的後代生出一定也會很相似。 研究者：這麼有把握？ 雅芳：嗯。(02-06-10-s-g2) 由晤談資中可以發現，雅芬認為花豹與虎因為長得很似 ，所以是同科 ，因此5但可以交配 ，而且後代生出一定也會很相似 。此外，雅芬對晤談者試探性的詢問，毫猶豫地再確認自己的看法，是顯示出其另有概的固著。 課本或師想傳達的同種定義概，與學生另有概間的差，在此以下圖二及