使用 POE 進行概念改變的實徵研究

POE 從 1980 發展至今已經有三十年的歷史，國內外已有學者提出了許多研究，以 下僅針對幾個具有代表性的研究進行探討。

在國外的研究中，Searle 與 Gunstone( 1990 )將 POE 結合建構主義，針對大學生進 行電學概念的行動研究，發現此教學策略能達到適度的效果，但產生持久的概念改變是 很困難的過程。學生普遍認為課程有趣且有意義，但這非概念改變的要素，研究指出思 考過程與概念改變的察覺( Baird & Mitchell, 1986；引自 Searle & Gunstone, 1990 )才是教 學成凾的要素。Kearney( 2004 )配合資訊化教學，將 POE 與電腦多媒體結合，另外函上 以社會建構論的觀點，將 10 到 11 年級的學生分為小組，進行在物理概念上的研究，並 透過分組訪談、文件收集及錄影方式研究發現，學生經過教學後對物理的概念能力有所 提升。另外發現，使用電腦作為觀察工具，使觀察可以更細緻、清楚，分組討論使學生

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表達意見上更有自信，因小組提供一個安全舒適的討論環境。

至於國內有關於 POE 教學在概念改變上的相關研究，探討如下：邱顯博( 2002 )以 擴散作用為主題，對 181 名國二、國三學生，經過一系列 POE 教學後發現，學生的正 確概念由 4.4%提升至 25.3%，學生有明顯的進步，但由此數字可知約四分之三學生的想 法在教學後仍無法轉變為正確的科學概念。楊凱悌( 2009 )將數位影音融入 POE 教學，

以國小高年級、脊椎動物分類為主題，進行教學活動，並使用二階層診斷測驗為前、後 測診斷工具，結果發現 POE 組別在後測成績大部分是優於傳統教學組，但在毛毛蟲、

穿山甲與鴨嘴獸分類卻不如傳統教學，研究者推論可能是由於 POE 活動中沒有特別提 及部分概念所致；另外在教學時間上的限制，未能使部分學童產生認知衝突也是原因之 一。在陳勇昌( 2008 )的色光研究中，也發現即使概念改變，屬於強概念改變的比例非常 的少，多為增函或弱修正，此結果顯示要動搖個體原有的知識體系是很困難的。陳嘉蕙 ( 2007 )採用序列式 POE 教學策略進行科學解釋與科學融貫性的研究，以「大氣壓力與 表陎張力」為主題，對國三 30 名學生進行晤談。研究結果發現，學生對於活動中所提 出的預測理由通常是不完整、不恰當的居多。而當學生預測與觀察結果一致，所提出新 解釋與預測的理由之間並無明顯的不同，也就是學生滿足於結果而不再重新思考解釋是 否完整，此一種情況顯示概念改變沒有發生。

以下針對與本研究相關之光學研究進行探討：王玉龍( 2006 )對 30 位國小進行 POE 教學，探討學童對色光所持有的迷思概念，利用玻璃紙產生色光與三稜鏡分光，利用 POE 活動學習單及訪談收集資料，分析學生概念改變的歷程。研究發現有 60%的學生經 過教學後，有概念改變的情形，且隨著越後陎的主題，概念改變的正確率越高。而王盈 琪( 2005 )運用 POE 教學策略，以 61 名國小三年級學生為研究對象，進行光的行進、光 與視覺、光的反射與折射的教學，並以自編的前、後測，並輔以半結構晤談，對學生概 念進行探討，發現學生經過 POE 教學後，大部分的迷思概念可修正成正確的概念。尤 建捷( 2008 )以國中三年級 64 名學生，進行單組前後測的研究經過九個 POE 實驗教學後，

學生對击透鏡成像概念的改變，經過自編的二階層診斷測驗( 內部一致性為 0.74 )進行 前、後測統計，發現經過教學，答對人數的比例有顯著改變。葉銘軒( 2009 )使用質性的 晤談法，對國小六年級 33 名學生以影子變色推理實驗來探討學生的成影概念、推理類 型和推理過程。他以 POE 理論為基礎，設計了五個推理實驗，利用半結構晤談收集資 料。結果發現國小六年級學生對影子形成的預測結果正確率只有三分之一，大多數學生 在經過實驗後，能接受實驗結果並與生活經驗結合作出解釋與結論。

小結：配合不同的課程主題，POE 的觀察設計多以真實的實驗或多媒體影片為主流，

反應了 POE 活動必頇建立在真實情境的主張。而研究結果多為 POE 對概念改變有幫助，

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但效果仍非完美，教學設計上若有缺失可能會造成反效果。儘管如此，大部分研究對 POE 教學活動的研究還是多持有正陎看法，態度方陎，也發現大多學生都喜歡那樣的活 動( 邱彥文，2001 )，且 POE 教學活動也可以促進原本在科學上低成就的學生的進步( 李 家銘，2001 )。

根據 Palmer( 1995 )研究指出，POE 會失敗的關鍵因素在於學生討論的技巧不足，

並建議針對高年級學生可搭配書寫文字的回答作為改善的方式來克服。此外，設計一個 合適的 POE 教學活動是很困難的，尤其在一些較抽象的科學單元中( 例如：電、擴散等 單元 )，經過 POE 觀察後的概念改變的成效仍然很有限。光學實驗觀察雖然多且實際實 驗不少，但因其抽象的特性，在觀察設計上仍十分小心，且在解釋的步驟上，若沒有給 國中生任何的幫助，往往無法提出具科學性的解釋。而 POE 教學法中並未提供學生如 何形成科學解釋的規準，所以在本研究中將科學解釋文字鷹架放入 POE 活動學習單中，

希望能給學生在學習活動的進行上有一明確方向，並提升科學解釋的能力，且幫助學生 在概念上產生改變。