本研究的研究工具為測驗卷及學習教材；測驗卷為「光學概念二 層式測驗」；學習教材包含「POE教學設計」與「POE實驗活動學習單」。
分別說明如下:
一、光學概念二層式測驗卷
光學概念二層式測驗卷主要是為了瞭解：在實施 POE 教學策略 前、後，學生關於光學相關概念改變的情形，作為前、後測的評量工 具。
(一)發展過程
測驗卷題目的選取範圍主要是南一版九十九學年度國中八年級
『自然與生活科技』第三冊第四章「光與色的世界」的課本內容，並 參考國立編譯館的高中教材後，取相關的概念，將此單元加深加廣後 編製而成。再根據文獻、自身教學經驗以及和同科老師交流討論彙整 出國中學生常出現的光學迷思概念，依據迷思概念設計測驗題目。初 稿完成後，經由三位學生預試，以確定題目的文句流暢、題意清楚，
閱覽無礙。並請兩位理化老師審查改正，再發展成光學概念二層式測 驗卷題正式版本（如附錄一），做為教學前、後測之用。其中，第一、
三、四、六、七、八題為研究者自編，第二、九題是改編黃可欣的碩 士論文，第五、十、十一題是取自陳忠志老師的研究。
(二)測驗卷內容
測驗卷總共有十一題，每一題的題型皆為二層式試題，第一層與 答案有關，第二層則為第一層作答的理由，兩層皆為單一選擇題，學 生必須「答案」及「理由」二層都正確才給分，詳細內容請見附錄一。
測驗卷每一題的內容依研究者所蒐集到的迷思概念來設計題目，例 如，測驗卷第一題：
你站在一間沒有窗戶、門和地板之間也沒有任何縫隙的密室裡，整 間密室的光線只來自於前方牆上的一盞燈。將燈光打開，你看見牆 上掛了一幅畫；現在請你閉上眼睛，並關上電燈，二分鐘後將眼睛 睜開，請問你還能看見牆上的那一幅畫嗎？
（A）可以
（B）不可以
你選擇該答案的理由是下列哪一個：
(1)人的眼睛與生俱來的視覺功能，會主動去查覺物體的存在。
(2)即使處在黑暗中，只要過個幾分鐘讓眼睛適應黑暗後，就可以看 見東西。
(3)沒有光線照到畫，畫就沒有反射光線進入眼睛，所以看不到這一 燈 圖畫
幅畫。 在平面鏡上 Fetherstonhaugh(1987)。
2.平面鏡的成像是在鏡上或鏡前(黃 湘武、黃寶鈿，1989；黃子晏，2004) 3.人的眼睛會產生視覺去看到物體
視網膜，刺激視神經所造 成的視覺。
Fetherstonhaugh(1987)。
三
2003；蔡明儒，2004；黃子晏，2004)。
3.油滴、金屬或是具有金屬光澤的物
1997；黃鴻達，2002)。
2.平面鏡成像位置在物體發出的光線 經平面鏡反射時的反射點，也就是鏡 面上。
3.平面鏡的成像是物體在鏡面上的影 子。
六 像愈小(Goldberg ＆ McDermott，
1986)。
一 無法通過透鏡時，則無法描繪出成 像，即表示無法成像(尤建捷，2007)。
二、學習教材 (一)POE教學設計
本研究運用POE教學策略，並藉此研究學生關於光學迷思概念改 變的情形。因此，所有的教學活動由研究者自編，其編製是參考南一 版教科書內容、高中國立編譯館物理實驗手冊第三冊和光學迷思概念 相關文獻後，依據POE教學策略設計而成。教學活動包含十六個實驗、
即實驗1-1、1-2、2-1、2-2、3-1、3-2、4-1、4-2、4-3、4-4、5-1、5-2、
5-3、6-1、6-2、6-3。每個實驗均由老師說明與示範，學生在一旁參 與預測和觀察的活動。
實驗1-1的教學目標為：學生能了解光的反射定律，藉由巨觀的 觀察乒乓球反射途徑來類化抽象的光的反射定律；實驗1-2的教學目 標為：知道光與視覺的關係，透過模擬一個真實的環境來讓學生了解 視覺產生的原因。實驗2-1、2-2的教學目標：為學生能知道反射現象 的種類；實驗3-1、3-2的教學目標為：學生能知道反射面的性質與成 像的關係，藉由這四個實驗讓學生了解愈光滑的表面，反射光線的方 向愈一致，是鏡像反射，能像平面鏡一樣成像。反之，愈粗糙的表面，
反射光線的方向會向四面八方散開，是漫反射，無法清楚成像。實驗
都可以反射光線，藉由這四個實驗讓學生知道透明的物質也可以反射
任何物體的。 成的視覺。
霧面玻璃片，以單束雷射光射
度變暗。
教師在教學活動進行的過程中，請學生寫下預測的想法，詳細記 錄觀察到的情況。教學活動結束後，蒐集學生所寫的學習單，從這些 文字裡可以清楚地瞭解學生教學前、教學後的差異；可以探討學生概 念改變的發展過程；可以知道學生其他的另有概念；而教師也可以從 學生的學習狀況來修正自己的教學，讓學生能更有效率地獲得知識。
三、增加師生互動
實施POE教學活動時，每位學生都要表達自己的想法，教師應以 開放的心胸來聆聽學生的想法，鼓勵學生表達自己的意見，這樣的教 學策略可以刺激學生思考與學習，而學生也更嘗試說出自己的概念，
增加師生之間互動。
為配合POE教學活動的有效進行，研究者根據POE教學策略的原則 自編POE實驗活動學習單，每個實驗活動學習單的內容皆包含預測、
觀察、解釋三個部份。教師依照此順序進行教學，以實驗3-2的教學 為例，說明如下：
實驗 3-2
器材：平面鏡、米老鼠玩偶、捏皺的鋁箔紙
<
<
<
<預測活動預測活動預測活動預測活動>>>>
在桌上放置一平面鏡，於鏡前放置一個米老鼠玩偶，觀察者調 整視線的高度，使其於鏡前平視米老鼠玩偶，並能在鏡中看見
清楚的米老鼠玩偶的成像。
(1)若移去平面鏡，改放置光滑的鋁箔紙，你認為光滑的鋁箔紙是 不是也有類似平面鏡的作用，可以反射出米老鼠玩偶的成像呢 (2)你的理由是：
<
<
<
<觀察活動觀察活動觀察活動觀察活動>>>>
請詳細寫出做完實驗後，你觀察到的結果：
<
<
<
<解釋活動解釋活動解釋活動解釋活動>>>>
比較你所預測的結果和觀察到的實驗結果，兩者是否相符合？
□ 符合 □ 不符合
如果不符合，你的解釋是什麼？請寫在下面。
圖3-2 實驗3-2學習單
圖3-2，實驗3-2學習單，教師依據POE教學策略進行教學，步驟 如下：
1.預測活動：
在預測活動中，教師會放置好學習單所描述的真實情境：在桌上
放置一平面鏡，於鏡前放置一個米老鼠玩偶，觀察者調整視線的高 度，使其於鏡前平視米老鼠玩偶，並能在鏡中看見清楚的米老鼠玩偶 的成像。接著，教師示範問題情境：移去平面鏡，改放置光滑的鋁箔 紙，示範完畢並解說問題，確定學生了解後，請學生在學習單上回答 預測活動的問題，寫上答案及理由。
2.觀察活動：
學生回答完預測活動的問題後，教師示範觀察活動的實驗，並請 學生寫下觀察到的結果。
3.解釋：
觀察後部分學生會發現其預測與觀察到的結果不符合，這其中可 能就會產生認知衝突，學生需在解釋活動中寫下協調衝突的過程，教 師則在過程中扮演引導的角色，鼓勵學生思考各種可能並加以解釋。
第五節 資料蒐集與分析