在國小自然與生活科技課程中，包含在光學課程的成影概念通常被認為 是相當簡單的學習單元。在我國國小課程中，影子單元安排在小學中、低年 級，包括踩影子遊戲、竿影等活動。然而，很多研究顯示，絕大多數的中小 學生，對影子的成因、影子的大小、影子的深淺及影子的顏色等相關問題都 有很多的迷思概念（邱韻如，1998）。
Piaget（1930）晤談了 17 位五至九歲兒童，發現影概念的發展有四個 階段。第一階段大約五歲左右，兒童認為影子是內在（物體放射出來）與 外在（樹、夜晚、角落）因素共同作用，所以無法預測影子投射的方向。
第二階段大約六至七歲，兒童認為影子純粹由物體製造，由物體發射出，
所以影子沒有特定方向。第三階段大約在八歲，兒童能預測影子方向，也 能說出沒有光和太陽時也會有影子，也許兒童還認為影子是由實體發射出 來的，第四階段大約在九歲左右，兒童能正確解釋影子的發生。
Guesne（2000）比較十、十一歲和十三、十四歲兒童解釋：「影子是什 麼？」、「影子是如何形成的？」，結果顯示十、十一歲的兒童大都只提到光
源而十三、十四歲兒童比較多同時提到光源和障礙物。
子是光激發物體所生；（4）影子是暗光。
唐明（2001）以團體紙筆測驗兼採部份訪談，研究國小五年級對影子 形成的看法，結果發現兒童對影子形成的迷思概念包括：光對物體作用產 生影子、影子是物體的複製，具有和物體相同的形狀和紋路、影子的長短 和物體的高低有關。
張靜儀（2000）與三位國小教師設計概念訪談題綱並配合相關圖片對 65 位 4-6 年級國小學童進行深度訪談，發現學童在影部份之迷思概念有：
（1）光源強弱會影響投影的大小和投影的遠近；（2）影子是一種反射、暗 色光，是太陽的相對產物，只要有太陽就有影子；（3）光找到物體就有影 子，所以影子的形狀與物體相同。
張靜儀和李采懷（2004）以圖畫情境的紙筆測驗方式，探究國小三至 六年級學童之光迷思概念，研究顯示：學童有關影子形成的迷思概念有：「透 明物沒有影子，或為深色黑影」、「影子是由物體反射陽光而生」、「黑暗中 依然會有影子」等。
從文獻中發現國小學童對於成影過程或影子存有許多迷思概念，研究 者本身也發現，在國小自然與生活科技的課程單元中，並沒有單獨探討成 影概念的單元，或許這是許多學生存在迷思概念的原因之一，本研究設計 一系統影子變色推理實驗，目的除了在了解學生成影概念外，也希望利用 推理的設計讓學生能建構出符合科學的成影概念活動，做為教學活動設計 的參考。
第參章、 研究設計
本研究主要在於透過一系列推理活動設計搭配POE 策略，探討在「影 子變色或變化」下，國小六年級學生對影子現象的成影概念和推理過程。
本研究並將配合半結構式晤談，來了解國小六年級學生對影子變色現象下 學生的想法。本章共分成七節，依序為：第一節介紹研究工具發展與設計，
第二節詳述研究流程進行方式，第三節說明研究取樣和未來研究對象的選 取，第四節描述研究情境佈置，第五節界定研究者本身理念與角色，第六 節說明資料蒐集分析方法，第七節闡明研究信效度的問題。