一、 職前教師色光概念「前預測」活動單（附錄一）
「前預測」有別於 POE 活動中的「再預測」活動，在受試者進行 POE 活動前，可能已經存有色光的科學概念或是另有概念，而經色光活動裝置 之介紹後，科學概念或是另有概念也可能因此改變。本研究的目的除了探 究職前教師的色光概念之外，更要探究職前教師色光概念的改變歷程，從
「前預測」開始到 POE 活動結束的這段時間，職前教師色光概念如何變 化？是研究者想瞭解的問題之一。王玉龍（2006）認為在一般的 POE 活動 中，學生預測完即進行觀察，對於學生的解釋是否與觀察符合？學生能不 能從實地的觀察中歸納出科學原理？學生能不能應用觀察的結果進行其 他情境的推論？這些問題無法用傳統的 POE 活動探究。
有鑑於此，研究者參考王玉龍（2006）之研究，發展出符合職前教師 所使用之「職前教師色光概念前預測活動單」，來蒐集職前教師的先前概 念，並在職前教師觀察每一個色光活動後，讓他們對下一個活動進行「再 預測」，研究者從職前教師的「前預測」與「再預測」的答案與理由中，
可以瞭解受試者的概念改變歷程。活動單初步設計後，研究者商請台中教 育大學語文教育研究所 3 位碩士班二年級研究生，協助修訂文句與措辭，
並請台中教育大學自科所受過科學教育相關課程訓練之研究生 10 名給予
意見，整理並修訂後請指導教授確認完成。
本研究之職前教師色光概念「前預測」活動單與王玉龍（2006）所設 計之「國小六年級學生色光概念前預測活動單」不同之處，在於本研究之 受試者為職前教師，他們皆已經修習過光與色光相關課程，因此研究者在 引言部分不以兒童能懂之用語呈現，而是將其修改成職前教師能瞭解之用 語。
二、 職前教師色光概念 POE 活動單（附錄二）
本研究之 POE 活動單設計內容係根據 White 和 Gunstone（1992）所使 用之 POE（預測-觀察-解釋）策略為研究活動基礎，同時參考王玉龍（2006）
所設計之「國小六年級學生色光概念 POE 活動單」發展出「職前教師色光 概念 POE 活動單」，為了方便受試者預測，設計表格讓受試者勾選，另一 方面在表格的下方留下空間讓受試者填寫「再預測」的理由。而觀察的部 分也是以表格勾選代替，請受試者將所觀察到的色光，勾選在表格當中，
並在下方留一個空格，給予受試者填寫「再預測」與觀察到的色光不同時 的解釋。表格內有七個選項，分別為紅色、橙色、黃色、綠色、藍色、紫 色與「其他」，設置「其他」空格的原因是，受試者中有幾位認為所觀察 到的色光皆非在這六個顏色之中，為了想瞭解受試者這方面的看法，設計
「其他」的選項，在實驗的進行中如發現受試者勾選「其他」選項，會在
「你的想法」這個地方寫出所預測或是觀察到的色光為何。
POE 活動單完成之後，如同「前預測」活動單之作法，商請台中教育 大學語文教育研究所 3 位碩士班研究生，和 10 名自科所碩士班研究生協 助修訂，最後請指導教授確認完成。POE 活動單的設計，目標是將 POE 活動完整記錄，讓受試者將色光相關的概念充分呈現，以使研究者蒐集豐 富而完整的色光概念，以及概念改變歷程的資料，進而能歸納整理受試者 的想法。
三、 裝置介紹
為了蒐集職前教師色光概念及概念改變歷程，研究者設計了一套色光 活動裝置。初期是以手電筒為光源，搭配邊長一公分、高五公分（正三角 柱）材質為壓克力之三稜鏡作為分光工具，但是經過實際操作之後，其所 呈現之色光色散光譜寬度大約只有一公分，這樣的效果受試者不易從中分 辨出紅色、橙色、黃色、綠色、藍色、紫色等六種色光。為了改善此種情 形，研究者從光源和三稜鏡著手，並配合整體安全上之考量，試圖設計出 較為完整的活動裝置（如圖 3-2-1），使色光 POE 活動更具有效度和信度，
分述如下：
1. 底座及燈箱：為了使設備能夠穩固，研究者以 0.7 公分厚之木夾板 為底部結構。燈箱部分因為 500 W 鹵素燈管溫度極高，考量到安全 因素，木板厚度增加至大約 1 公分，並在燈箱上部以木條隔出間隔 以利散熱之用。另外考量攜帶之便利性，把活動裝置設計成箱子之 形狀，並在箱子寬邊部分加一個把手以方便攜帶。
2. 光源：光源起初設計是以 50 W 的鎢絲燈泡為主，但其亮度不足，
光線無法完全穿透三稜鏡，致使色光色散情形不如研究者預期；之 後研究者再嘗試 100 W 鎢絲燈泡、150 W 鹵素燈管、300 W 鹵素燈 管等，但其光線經過三稜鏡之後所色散出之光譜，還不能讓受試者 清楚分辨六種色光；最後，研究者使用 500 W 之鹵素燈，白光通過 三稜鏡後色散之光譜寬度達到約 6 公分，這樣的效果已達到研究者 所設定之要求。在使用此種鹵素燈管時，必須注意燈管上是否有灰 塵或是油漬，如果有必須要以乾淨的布擦拭乾淨，以延長鹵素燈管 的使用壽命。
3. 排風扇：本活動裝置所使用的 500 W 鹵素燈管，在使用的同時會產 生高溫，為了能夠長時間使用，在燈箱側面底部設置一組 110 V 的 小型排風扇，體積為 8cm×8cm×3cm。研究者將光源電源與排風扇
電源並聯成同一插頭，當插頭置於插座時，光源和排風扇會同時運 作，讓空氣能夠產生對流以減少鹵素燈管本身所造成的高溫現象，
研究者曾做過連續使用兩小時的測試，其功能仍可正常運作。
4. 細縫：為了有效的使光線通過玻璃紙，且不使其他的光影響到色 散，在光源與玻璃紙插槽之間設計一個細縫，其材質為瓦楞紙。細 縫高 19 公分、寬 3 公分。
5. 玻璃紙插槽：配合玻璃紙紙卡（7cm×20cm），研究者以瓦楞紙為材 料製作一座中空的凹槽，以利 POE 活動進行時更換玻璃紙紙卡。
6. 凸透鏡：為了讓光線更集中通過三稜鏡，研究者在三稜鏡之前放置 一個直徑 5 英吋、材質為玻璃之凸透鏡以增加聚光量。
7. 三稜鏡：本研究所使用的三稜鏡是以壓克力為材質，是邊長 6 公 分、高 3 公分之透明正三角柱。
8. 色光呈現板：研究者將色光活動裝置對邊之木夾板，設計成活動式 可以自由抽取，並且在木夾板上貼上純白色的紙張，以方便受試者 觀察。
9. 玻璃紙：本研究所使用之玻璃紙為同一家書局所購買，在進行色光 POE 活動時，在每個顏色之色光活動中，只用單一顏色之玻璃紙一 張，本研究並不探討同顏色之玻璃紙兩張或兩張以上重疊，或是不 同顏色玻璃紙混合之情況。
圖 3-2-1 色光 POE 活動裝置
色光活動裝置的配置經過研究者多次的嘗試，找出最符合本研究需求 的裝置配置位置（如圖 3-2-2），光源至玻璃紙插槽距離約 17 公分；玻璃紙 插槽至凸透鏡距離約為 20 公分；凸透鏡至三稜鏡距離約為 18 公分，光源、
玻璃紙插槽、凸透鏡與三稜鏡四者皆在同一直線上，三稜鏡與色光呈現版 距離約為 30 公分。整個色光 POE 活動裝置中，三稜鏡和色光呈現板為活 動式，研究者考量每一位受試者對於色光的感受程度不同，如果受試者對 於研究者所調整之色光無法清楚看到，還可以進行微調的動作，以達到受 試者能完整清楚看到紅光、橙光、黃光、綠光、藍光和紫光為止。
裝置配置位置並非只有研究者所提這種方式而已，還有很多種不同的 組合方式，皆能夠呈現完整的色光光譜，但是如果擺放的位置不佳，色光 光譜也可能無法清晰的呈現出來，重點是要能使色散光譜聚焦成像。研究 者考量如果能將色光活動裝置方便攜帶，那麼色光 POE 活動就能避免受到 場地上的限制，並且也能配合受試者所在的地方，方便受試者進行色光 POE 活動，因此，研究者選擇此種配置方式。
本研究之色光 POE 活動裝置，研究者從規劃、施工、測試、修改總共 費時六個月的時間，在整個活動裝置發展的過程中，遭遇到最大的困難在
於光源與三稜鏡。在光源部分，必須考慮到燈具所發出之色光是否能產生 連續光譜，亦即需能依序產生紅光、橙光、黃光、綠光、藍光和紫光，不 能缺少任何一個色光，研究者測試 50 W 及 100 W 鎢絲燈泡、LED 白光燈、
日光燈、300 W 及 500 W 鹵素燈管，發現日光燈無法產生連續性光譜，而 其他光源以 500 W 鹵素燈管搭配本活動之三稜鏡，能產生寬度大約 6 公分 之連續光譜效果最佳，此光譜經過研究所同儕 5 人測試，確定每人皆能清 楚的辨認出紅色、橙色、黃色、綠色、藍色、紫色等六種色光，故本研究 採用 500 W 鹵素燈為光源。
圖 3-2-2 色光 POE 活動裝置配置圖
玻璃紙 光源
三稜鏡 色光呈現板 凸透鏡
第三節 研究對象