本研究所使用之工具包括：POE 活動設計、POE 活動單、色光活動實驗裝置，
主要參考王玉龍（2005）研究國小六年級學生之色光概念及概念改變歷程中之研究 工具，並加以修改審定，介紹如下：
一、POE 活動設計
POE 活動中最重要的是讓受試教師說明預測以及支持預測的理由，藉由活動單 或以開放的形式可獲取資料，而此活動必須在觀察之前進行（White & Gunstone, 1992），因此本研究將整個POE 活動分為「前預測」階段及「再預測」階段二部分，
研究的整個POE 活動的主要實施程序詳述如下（圖3-3-1）：
（一）先讓受試教師瞭解整個POE 活動的流程，並告知本活動的目的在於蒐集 他們對色光概念的想法，而非進行評分，活動中，鼓勵受試教師能說出 自己的想法。
（二）發下POE 活動單，說明題意及填答順序，並強調答案沒有對錯之分，請 受試教師儘量寫出自己的想法，活動中亦允許受試教師詢問相關的問題 並予以回應。
（三）在「前預測」階段，共計六個「預測─解釋」活動，請受試教師根據舊 經驗或所學的知識，判斷各色玻璃紙放入狹縫再經三稜鏡色散，會看到 何種色光，並解釋其依據的理由為何，最後請受試教師說明「前預測」
活動中所持之色光活動的概念，以獲知受試教師的先前概念。上述各色 玻璃紙為紅、橙、黃、綠、藍、紫等六種顏色的玻璃紙，選擇這六種顏 色的玻璃紙係因受試教師使用接觸的機會多，且容易於生活週遭取得。
（四）「前預測」階段結束後，介紹實驗裝置，讓受試教師觀察尚未放入玻璃 紙，白光色散的光譜為紅、橙、黃、綠、藍、紫等顏色，若受試教師為 色覺缺陷或色盲則列為無效樣本，並另尋受試對象。
（五）「再預測」階段，請受試教師再次預測紅色玻璃紙放入狹縫後，會看到 何種色散的光譜，並說明再預測的理由是否跟前預測的理由相同，若不 同請受試教師再說明原因為何。
（六）於「觀察」階段，研究者操作實驗，將紅色玻璃紙放入狹縫中，請受試
教師仔細觀察色散的情形，並記錄白色屏幕上所見之光譜顏色。
（七）於「解釋」階段，請受試教師檢視「再預測」的答案和所「觀察」到的 結果是否一致，再針對實驗結果提出解釋及說明。
（八）重複活動（五）到（六）以完成六種顏色的玻璃紙活動，最後請受試教 師說明在經過「再預測」階段後，對整個色光活動的疑問及整體概念。
（九）最後請受試教師將填寫完畢的活動單交回，以便研究者整理分析，並感 謝受試教師的配合與協助。
此外，研究者亦需掌握其要領，在各階段應適時給予受試教師協助；在「P -預 測」階段，引導受試教師經由推理、大膽預測；中間在「O -觀察」階段，提醒受試 教師觀察重點、隨即記錄；最後在「E -解釋」階段，鼓勵受試教師多方思考、應用 所學，並提出合理的解釋。
圖 3-3-1 POE 活動流程圖（以紅色玻璃紙為例）
二、POE 活動單
為配合前述POE 活動之「前預測」及「再預測」階段，研究參考王玉龍（2005）
所編製之二份研究工具，分別為「國小六年級學生色光概念前預測活動單」及「以 POE 略探究國小六年級學生色光概念活動單」，一為POE 活動的「前預測」題目，
意欲探求研究對象對色光所持有之概念為何；一為POE 活動的「再預測」題目，並 根據POE 策略原則、活動目標及教材內容等，將之修訂為適合本研究所使用之「國 小自然科教師色光概念前預測活動單」及「國小自然科教師色光概念再預測活動 單」，意欲評測受試教師對色光概念的想法及解釋對色散現象的理解。活動單各有 六個活動項目，透過活動單的記錄，受試教師可以清楚明白的呈現內心想法，研究 者藉此得以大量蒐集研究對象持有的色光概念，進而探知受試教師的概念特徵與概 念與所觀察之現象產生衝突之情形。問卷在初步定案之時，已請國小自然科老師審 視其可讀性，將疑義部分修正以進行預試並修改。就內容加以修訂增改以增加本研 究工具之內容效度，列述如下：
（一）將POE 活動單加以修訂為適合國小自然科教師之內容敘述，並增加一「實 驗裝置圖」，期使命題陳述能讓受試教師清楚明白問題的用意。
（二）為探求受試教師在POE 活動中的整體概念，在「前預測」及「再預測」
階段，各在活動單最後，增加一題目請受試教師解釋或說明對色光的整 個概念所依據的原理為何，以了解受試教師的「前預測」及經過POE 活 動的「再預測」階段所持之色光概念，以作為受試教師概念改變的參考 資料。
（三）POE 活動單初步完稿後，徵詢專家及資深自然科教師意見後，始成為初 探研究使用的活動單，並經初探研究的試驗，對於POE 活動單做二次修 正，始為正式研究之用。
本研究並針對POE 活動單內之問題陳述進行訪談，整個晤談過程採一對一方式
同時進行活動及訪談，實施時間約為三十至五十分鐘不等，視受試教師答題狀況作 調整，訪談過程在徵得受試教師同意後使用錄音協助記錄，並筆記關鍵語句；為確 實知道受試教師的想法，避免受試教師所呈現出的概念與研究者所解讀的產生誤 差，研究者依受試教師在活動單上的答題情況及施測時反應提出問題，期以「放聲 思考法」，鼓勵受試教師直接表達心中的想法，研究者覆述並再次確認受試教師答 題的理由及解釋為何。晤談重點在於瞭解受試教師於活動單上所述的色光概念，倘 若晤談中覺察受試教師前後回答有不清楚或矛盾之處，則就其概念與所觀察之現象 產生衝突之處直接發問加以深入了解和澄清，直至確認受試教師存在的真正想法。
研究者除了隨時紀錄受試教師所提之色光相關概念，並針對受試教師所填答之活動 單中的色光概念進行深入晤談，冀望能以口語回答補充文字敘述之不足，豐富資料 的蒐集作為事後研究分析之用，最後將錄音內容轉譯為逐字檔案，從中找出受試教 師的概念以便進行歸類及探討。
三、色光活動實驗裝置
本研究旨在透過活動設計搭配POE 策略，探究國小自然科教師所持之「色光」
概念及其概念改變歷程。為有效的收集研究所需的資料，本研究參考王玉龍（2005）
所發展之色光活動裝置加以修改後（表3-3-1），修改要項詳述如下：
（一）選擇亮度較高的光源，由220V 550W 改為110V 550W 燈管，並選取較 接近白光之光源。
（二）光源通過的狹縫過寬，讓過多的光通過，使得色散光譜的觀察不易，因 此調整狹縫，寛度由2 cm改為1 cm。
（三）燈管的溫度過高散熱不易，易發生危險，因此加裝風扇予以散熱。
（四）玻璃紙遇熱時會皺折，因此調整光源和玻璃紙之間的距離，由10 cm增為 15 cm，以避免玻璃紙太接近光源。
（五）通過三稜鏡後的色散光譜應盡量明顯，主要方法為加大三稜鏡的大小，
邊長由2 cm增為5 cm，以增加色散光譜的寬度（7 cm）。
（六）所有實驗器材攜帶不易，因此設計一掀蓋式外殼，打開可作為底座，蓋 上後則將所有實驗器材收納於內，保護內部器材並方便研究者攜帶。
（七）以紙板遮蓋上方光線，使色散效果更明顯，眼睛不受刺激，以利於受試 教師的觀察。
凸透鏡 三稜鏡
白色屏幕
玻璃紙插槽 風扇
遮光紙板
光源
18cm 10cm
15cm
12cm
16cm
圖3-3-2 色光活動實驗裝置
表 3-3-1 本研究之活動裝置修改要項
四、研究工具之信效度
研究者除以廣泛的蒐集資料作為POE 活動內容的基礎，再加上與指導教授、2 位國小自然科資深教師（任教年資10年以上）及2 位自然科學教育所研究生共同商 討、擬定出來的核心問題為：「不同顏色的玻璃紙經過三稜鏡色散後，會產生何種 顏色的色光」，進一步設計出本研究POE 活動之研究工具：
（一）國小自然科教師色光概念前預測活動單；
（二）國小自然科教師色光概念再預測活動單；
（三）色散活動實驗裝置。
研究者在初期經過反覆測試，並在初探研究中記錄四位教師的回饋反應，以蒐 集活動單資料進行初步分析，從初探研究中所得到的結果，進行二次修正始成為式 研究使用，以下為POE 活動實施時應注意事項及初探研究的：
（一）活動單題目的陳述應清楚，使用的語句應清楚明白，以利受試教師回答。
（二）步驟應事先讓受試教師有大略的瞭解，才能順利達成每個階段的任務。
（三）進行實驗前，需向受試教師解說實驗裝置和情境，讓受試教師清楚明白 實驗的流程與觀察重點，避免實驗結果的誤差。
（四）各階段所需時間要分配妥當，並預留彈性時間，讓受試教師在填寫學習 單時能有充裕時間思考並作答，回饋的結果也會較充實和理想。
（五）研究者在回答受試教師的疑問或提示活動重點時，為避免給予受試教師 太多暗示、引導而干擾其原有想法，改以「為什麼、您的原因、您的解 釋」來詢問受試教師。
（六）除了探究一般POE 活動中預測與觀察之間的解釋外，同時探究受試教師 在正式受訪前的先前預測，和面對觀察活動後的再預測之間有何變化。
（七）將國小自然科教師在POE 活動結束後，所提出的建議及問題作為研究修 改的參考，並於研究結果之綜合討論詳細列出。
（八）對自然科教師的提問盡可能不影響其色光概念下予以回答。
在POE 活動中，研究工具是十分重要的一環，實驗工具本身的製作及改良亦是
在POE 活動中，研究工具是十分重要的一環，實驗工具本身的製作及改良亦是