本研究試圖藉由臉部微表情辨識技術對學生的實驗影片教學學習歷程進行 分析與討論，而在本研究中三組學生都使用能夠使學生產生認知衝突情境的認知 衝突實驗影片為主軸進行教學。三組研究工具各有不同的差異，食譜組和 POEC 組的差別主要在於教學影片中觀察認知衝突實驗影片前 P（預測）步驟的投影片 和觀察認知衝突實驗後 E（解釋）投影片的有無，換言之，即食譜組沒有 P 和 E 步驟的投影片，POEC 組有 P 和 E 的投影片。另外 POEC 組和(POEC)S/T組都包 含著以 POEC 為主軸的教學法，兩組間最大的差異在於教學步驟中研究者所給予 施測學生的教學影片的內容，(POEC)S/T組的內容包含師生共構歷程，教學影片 中多了教師與學生的角色並以師生對話的方式呈現，但(POEC)S/T組和其他兩組 的教學影片中所要帶給學生的教學內容是完全一樣的，只是加入了師生共構歷程。
然而在先前的分析中，三組學生的概念問卷前後測結果並無顯著差異，但這三組 學生在學習歷程中，臉部微表情變化及概念改變學習歷程皆有些微差異，由以下 分析便可窺知一二。
本研究於施測過程中對所有的受測學生都有進行臉部錄影，並將錄影結果以 FaceReader 5.0 臉部微表情辨識軟體進行學習歷程臉部微表情分析。由於軟硬體 的限制，進行臉部微表情分析時必須注意學生的坐姿、教室的採光或是臉部面對 電腦螢幕的角度…等相關的環境因素，因此在樣本的收集上有一定的困難度。而 本研究中一共對 115 位學生進行施測，而經過分析後一共有 93 個樣本成功分析，
這些成功的樣本在關鍵取樣時間中並無明顯無法判斷之表情變化（Unknown），
研究中取樣成功率高達 80.9%（詳見表 4-2-1），若扣除研究者之人為操作問題，
單就環境因素而言，取樣成功率應可達九成。先前的研究經驗中，大樣本施測取 樣成功率從未有本研究的高成功率，會有如此的高成功率，其中最主要的因素還 是要感謝邱美虹教授研究團隊進行國科會人臉計畫累積下來大量的研究經驗，讓
也是取樣成功率成長的原因之一。
表 4-2-1 臉部微表情資料取樣成功百分率(%)
組別 成功樣本數 總樣本數 取樣成功率
傳統教學 31 39 79.5
POEC 31 39 79.5
(POEC)S/T 31 37 83.8
總和 93 115 80.9
一、各組受測學生學習歷程分析
由於本研究強調使用能夠產生認知衝突情境的認知衝突實驗影片進行教學，
在對學生進行學習歷程分析中，最重要的取樣片段就是觀察認知衝突實驗影片的 步驟，在可燃的鐵實驗研究設計中，最能使學生達到認知衝突情境的片段就屬鐵 粉由高處往下倒並燃燒的影片，此影片全長 1 分 3 秒，但整個影片中「鐵粉由高 處往下倒」的動作重播了一次，因此若不包括慢動作重播的部分，「鐵粉由高處 往下倒」的影片片段一共有 26 秒，而研究者希望受測學生能在此 26 秒鐘有達到 表情變化（例如：由中性轉變為快樂或是由驚訝轉變為生氣），研究者假設學生 若產生表情變化，就是代表學生在這段時間相較於先前觀賞實驗準備步驟時來的 更為專注，也代表著學生內在嘗試著對鐵粉往下倒且開始燃燒的現象進行解釋，
若受測學生有產生表情變化代表有受到認知衝突實驗影片的刺激，經歷了認知衝 突情境，試圖使學生們達到 Posner, Strike, Hewson 和 Gertzog(1982)概念改變四個 條件中的第一個條件「學習者不滿意其原有概念」。
圖 4-2-1 至圖 4-3-6 為研究者仿照 Chiu et al. (2014)的分析方式，依照不同的 分析需求所區分出的學習歷程分析圖，這些歷程分析圖分別代表著食譜組、POEC 組和(POEC)S/T組的受測學生在整個施測流程中的表現，在進行歷程分析
前研究者事先篩選並剔除了一些受測學生，這些受測學生於概念問卷後測第 27 題鐵粉掉落是否會燃燒的問題未能答對，研究者認為這些受測學生屬於無效樣 本。
首先，圖 4-2-1 的學習歷程分析圖代表著食譜組在學習歷程中的變化，整組 31 位受測學生，在觀察實驗結果影片後分別有部分學生有表情變化、有部分未 產生表情變化，而這些學生在概念問卷前後測分別有不同的結果。研究者首先發 現在學習歷程分析圖的最底層中，觀察實驗影片時有表情變化且可燃的鐵問卷前 後測有進步的學生，占所有觀察實驗影片有表情變化學生的 93.3%；而觀察實驗 影片無表情變化但可燃的鐵問卷前後測也有進步的學生，占所有無表情變化學生 中的 78.6%。相較起來有表情變化的學生較容易在可燃的鐵問卷前後測達進步。
此一結果與 Chiu et al. (2014)所得到的結果類似，由臉部微表情變化能夠偵 測學習者是否意識到認知衝突，並進一步的產生學習的效應，在本研究中有表情 變化的學生較容易在可燃的鐵問卷前後測達到進步便可說明此事，而不單單在食 譜組可以見到此結果，POEC 組和(POEC)S/T組的學生學習歷程分析圖中也可以 見到相同的結果（見圖 4-2-3、圖 4-2-4），也因此本研究可再次得到臉部微表情 變化能夠偵測學習者是否意識到認知衝突，且經歷認知衝突情境的學生較容易產 生概念改變。
圖 4-2-2 則是 POEC 組和(POEC)S/T組兩組學生之學習歷程分析圖，這兩組學 生都是使用 POEC 教學法，為一的差別在教學影片上，因此將此兩組學生合併進 行學習歷程分析。圖 4-2-2 中，兩組學生一共 54 位，其中的 50 位 92.6%在 POEC 教學中的 P 步驟（預測）中，對可燃的鐵實驗中鐵粉往下倒提出了錯誤的預測（鐵 粉結塊或不會改變），九成以上的受測學生對可燃的鐵實驗預測錯誤，代表「可 燃的鐵」實驗對學生來說的確是一個極佳的認知衝突實驗。
另外，圖 4-2-2 的最底層為預測錯誤學生觀察實驗影片後的臉部微表情變化 情形，又由於本研究主要探討學生「學習」的歷程，所以若學生在預測鐵粉的步
圖 4-2-2 POEC 和(POEC)S/T組之受測學生實驗預測及臉部微表情學習歷程分析圖 觀察實驗結果影片
POEC 組與(POEC)S/T 組
學生對於鐵粉由高處落下可否燃燒之預測：
現在將試管中的鐵粉倒出來後，請預測接下來會發生 什麼情況？（54 名學生）
預測正確
鐵粉燃燒
（4 名學生，7.4%）
預測錯誤
不會改變、鐵粉結塊
（50 名學生，92.6%）
無表情變化
當播放鐵粉燃燒結果 影片時無表情變化
（13 名學生，26.0%）
有表情變化
當播放鐵粉燃燒結果 影片時有表情變化
（37 名學生，74.0%）
圖 4-2-3 POEC 組之受測學生實驗預測、臉部微表情及前後測成績學習歷程分析
圖 4-2-4 (POEC)S/T組之受測學生實驗預測、臉部微表情及前後測成績學習歷程分
(POEC)S/T組的受測學生有表情變化的占了 74.0%，無表情變化占了 26.0%。另外，
由圖 4-2-1 還可發現在食譜組的學生其觀察實驗結果影片時，有表情變化的學生 和無表情變化的學生比例幾乎是一比一（有表情變化：51.7%；無表情變化：
48.3%）。比對圖 4-2-1 和圖 4-2-2 的結果即可發現：在實驗影片教學中加入「預 測」步驟，受測學生有表情變化的比例較高。
根據邱美虹等人（2005）的研究指出，學生應該對觀察到的現象和預測做比 較，才能達到學生在學習的過程中，針對衝突的知識進行思考的目的。而本研究 提供了受測學生認知衝突實驗影片，因此在實驗影片教學中加入預測的步驟發現 有較多學生有表情變化可證明「預測」的確能使學生在學習的過程中針對衝突的 知識進行思考，也較容易使學生歷經認知衝突情境，因此研究者認為教師在教學 現場不論是實驗課或是在課室中使用演示實驗進行教學時，應該都要加入預測的 步驟。
圖 4-2-1 至圖 4-2-4 的學習歷程分析之資料分析方法主要仿效 Chiu et al.
(2014)研究中的分析方法，依照施測前後的順序性進行學習歷程分析，由學生對 認知衝突實驗的預測步驟開始，記錄學生預測正確與否後，在記錄學生在觀察認 知衝突實驗影片時有無表情變化，最後再記錄學生們的概念問卷前後測答題情形，
以觀察學生們概念改變光譜。但在本研究進行研究設計時發現，從記錄學生觀察 認知衝突實驗影片到學生概念問卷前後測結果之間，若視為由觀察實驗影片到後 測結果兩步驟間其實是經歷非常多步驟的，學生或許會在這段期間學習歷程產生 改變，若研究者無法在這段期間觀察到學習歷程的改變是非常可惜的。因此，研 究者在設計 POEC 組和(POEC)S/T組教學投影片時，特別在學生們觀察完認知衝 突實驗影片後加入 POEC 教學法中 E（解釋）步驟的投影片，事實上 White &
Gunstone (1992) 提出的 POE 教學策略和邱美虹等人（2005）提出的 POEC 教學 法中，解釋的步驟都可視為必然會發生的，且通常都會將教學法的重點放在 P（預 測）上，但在本研究中希望能夠觀察學生在 O（觀察）步驟後概念有無產生改變，
因此在投影片的設計中加入了 E（解釋）步驟的投影片，要求受測學生對在 O（觀察）步驟觀察到的結果進行解釋，以觀察學生在觀察完認知衝突實驗影片 後有無對其概念直接產生變化。另外，在教學投影片設計中，經過 E（解釋）步 驟後就直接進入教學影片，也因此在學習歷程分析中加入 E（解釋）步驟分析，
也可間接的使最後的概念結果分析完整的呈現出教學影片對學生的影響。
圖 4-2-5 和圖 4-2-6 為 POEC 組和(POEC)S/T組概念問卷前後測結果與表情變 化關係圖，圖 4-2-1 至圖 4-2-4 皆為依照施測流程順序之學習歷程分析圖，但若
圖 4-2-5 和圖 4-2-6 為 POEC 組和(POEC)S/T組概念問卷前後測結果與表情變 化關係圖，圖 4-2-1 至圖 4-2-4 皆為依照施測流程順序之學習歷程分析圖，但若