研究流程 研究流程 研究流程 研究流程

本研究目的在於探討POE策略融入科學玩具原理探究教學活動歷程中，學生 對「磁性手寫板」科學原理的探究過程以及在探究過程中概念改變的歷程，並探 討這樣的教學方式對於學生在科學學習興趣與信心上的影響，因此，整個研究流 程將以POE的「磁性手寫板」原理探究教學活動為架構，並藉由「磁性手寫板原 理前測問卷」、「POE教學活動單」、「學生感受問卷」以及「半結構式晤談」

等工具進行資料蒐集，再參考相關的研究文獻，逐步分析探討以達上述之研究目 的。

整個研究流程擬分為準備階段、發展階段、主要研究階段與分析階段四個階 段，如圖3-4-1所示，詳細內容說明如下：

第一階段：準備階段

研究者在日常生活中觀察發現，孩童經常會全神貫注的投入某些玩具的操弄 活動，當被父母聲聲催促著回家而結束玩具遊戲離開之際，臉上都還掛著依依眷 戀的神情。反觀孩童在一般科學課堂上的學習表現，其投入的程度真是天差地 遠。然而，在孩童專注於玩具的操弄過程中，他們是否會針對玩具的原理進行思

考呢？教師是否能夠透過適當的教學策略來引導孩童進行玩具原理的探究？而 這樣的探究活動是否能對孩童的科學學習有所裨益？

研究者在參閱相關文獻之後發現，從科學玩具操弄的過程中，所得的經驗與 探究的結果，就可以建構科學概念與瞭解基本原理（張淑慧，2003）。教師如果 能配合經過設計的科學玩具進行教學，使科學原理應用在科學實驗和自然科學習 上，有助於兒童建構科學概念，將科學玩具與教學活動結合，而達到寓教於樂的 效果，不但可以滿足兒童學習與娛樂的慾望，對於培養兒童學習自然科學的興趣 也是非常有益的（楊忠樵，2001）。而且在探究活動過程中，不但可以培養學生 高層次思考能力和問題解決能力，促進學生科學概念之理解，亦能提高學生的學 習 表 現 以 及 增 進 學 生 科 學 過 程 技 能 （ Anderson,1983 ； Mattheis ＆ Nakayama, 1997；楊龍立，2002；蔡綺文，2003）。

因此，經過文獻的整理探討以及與指導教授充分的討論之後，本研究決定嘗 試透過預測-觀察-解釋 (Predict-Observe-Explain, POE）探究的教學策略，結合兒 童對玩具的喜好、興趣，以科學玩具原理探究來設計教學活動，引導學生透過操 作科學玩具來進行科學原理的學習，以探討在使用POE教學策略的科學玩具原理 探究教學活動歷程中，學生「磁性手寫板」科學原理的探究過程以及在探究過程 中概念改變的歷程，並探討這樣的教學方式對於學生在科學學習興趣與信心上的 影響。

第二階段：發展階段

在POE磁性手寫板原理探究教學活動設計部分，經過準備階段的文獻探討之 後，研究者參考了White 和 Gunstone(1992)、Liew 和 Treagust（1998）、Bruce

（2000）、許良榮和劉政華（2004）、洪淑淩（2006）以及許嘉珍（2008）等學 者對於POE教學策略設計與實施的觀點與建議，設計「POE磁性手寫板原理探究 教學活動」來引導學生進行磁性手寫板原理的探究活動。

在研究工具設計部分，研究者依據「磁性手寫板」原理以及POE教學策略的 內容編擬了「磁性手寫板原理前測問卷」，作為檢測學童對於「磁性手寫板」原

理已經具備的概念或想法的工具。根據POE教學策略原則、活動目標以及「磁性 手寫板」科學原理等，自行編擬「POE教學活動單」，藉由活動單的記錄，以了 解學生的想法與探究過程，並藉此蒐集學生持有的概念以及這些概念在科學原理 的探究過程中運用的情形，進而探究學生概念發展的情形。此外，編擬「學習感 受問卷」作為蒐集學生在學習興趣與信心上的的工具，以探討運用這樣的教學方 式對學生在學習興趣與信心上的影響。同時初擬晤談大綱，期望藉由半結構式的 晤談獲取質性晤談資料作為互補，能對學生「磁性手寫板」科學原理的探究過程 以及在探究過程中概念改變的歷程，有更深入的了解。

為增進與確保本研究工具的內容效度，初擬完成的POE磁性手寫板原理探究 教學活動設計、「磁性手寫板原理前測問卷」、「POE教學活動單」、「學習感 受問卷」以及晤談大綱，研究者除了與一位具備五年以上教學資歷的自然科教師 針對問卷內容加以審視與討論，以進行第一次的修訂之外，同時也依據試探性研 究預試的結果，並徵詢指導教授的意見進行再次的修訂。以確認POE探究教學活 動與各項研究工具。

第三階段：主要研究階段

在POE的磁性手寫板原理探究教學活動進行教學前，先以「磁性手寫板原理 前測問卷」檢測學童對於「磁性手寫板」原理已經具備的概念或想法，請受試學 生根據舊經驗與所學的知識或概念，在「磁性手寫板原理前測問卷」共計六個題 目中作答，藉此了解學生是否玩過「磁性手寫板」這個玩具，以及在他們動手操 作的過程中，是否會嘗試著運用所學或經驗去觀察、實驗以思考玩具其中所包含 的科學原理，同時也透過學生對於「磁性手寫板」原理與元件材質的「預測─解 釋」，亦能了解學生對於「手寫筆頭」、「板中粉末」、「清除刷」、「板面細 紋構造」乃至於整個「磁性手寫板」原理所持有的先前概念或想法，以了解學生 在教學前的起始點。

接著進行預定之POE的磁性手寫板原理探究教學活動，探究教學活動一開 始，教師提供學生「POE教學活動單」、「磁性手寫板」以及木頭、鐵、沙子、

白板筆芯、塑膠、玻璃、磁鐵、棉布、鉛筆芯等測試物件，並針對探究活動的步 驟、目的以及「POE活動單」的答題方式提供清楚明確的說明，在探究活動的過 程中，教師則依照「POE教學活動指引」循序的引導學生進行「磁性手寫板」原理 的探究活動以及「POE教學活動單」的記錄與作答。透過「POE教學活動單」的 答題過程，不但能夠引導學生循序的進行探究活動，同時亦提供學生可以將自己 的觀察結果與解釋清楚表達的機會，而藉由這些答題的資料，研究者亦能從中了 解學童在探究活動之後對於「磁性手寫板」原理所獲得的概念或想法，以及整個 探究的過程。

在POE的磁性手寫板原理探究教學活動結束之後，研究者請受試學生根據自 己在整個探究教學活動中的真實感覺或想法，進行「學習感受問卷」的填寫，藉 此了解運用這樣的教學方式對學生在學習興趣與信心上的影響情形。最後再依據 學生在「磁性手寫板原理前測問卷」、「POE教學活動單」與「學習感受問卷」

的回答情形，針對每位學生進行一對一的「半結構式晤談」，期盼能以晤談質性 資料作為進行學生探究過程、概念改變歷程以及學習興趣與信心的分析探討的補 充，進而呈現在POE教學策略的「磁性手寫板」科學原理探究教學活動歷程中，

學生的探究過程與概念改變歷程以及運用這樣的教學方式對學生在學習興趣與 信心上的影響。

第四階段：分析階段

研究者將POE策略的磁性手寫板原理探究教學活動前，教學活動過程中以及 教學活動之後施測的「磁性手寫板原理前測問卷」、「POE教學活動單」、「學 習感受問卷」與「半結構式晤談」所蒐集的資料進行編碼、分析與探討，並針對 編碼、分析與探討的結果進行一致性的評估與協商，以確認編碼、分析結果的客 觀性。

在學生「磁性手寫板」科學原理的探究過程部分，將「磁性手寫板原理前測 問卷」、「POE教學活動單」與「半結構式晤談」所蒐集的資料進行分析、歸類 與探討，作為描述學生探究過程的依據。

在學生概念改變歷程部分，以學童在「磁性手寫板原理前測問卷」、「POE 教學活動單」與「半結構式晤談」中知識內容與抽象概念的運用與發展作為描述 學生概念改變歷程的基礎，並以此資料進行分析、歸類與探討，進而呈現在POE 策略的磁性手寫板原理探究教學活動前後學生概念的發展與改變情形。

此外，在學生學習感受部分，研究者嘗試從「學習感受問卷」與「半結構式 晤談」所蒐集的資料，探討透過POE策略的磁性手寫板原理探究教學活動，對學 生在科學學習興趣與信心這兩個向度上有何影響。

研究者經由上述學生「磁性手寫板」科學原理的探究過程、概念改變歷程以 及科學學習興趣與信心的分析，最後整理提出結論並完成研究報告之撰寫。

圖 3-4-1 研究流程圖 確定研究主題及目的

文獻探討

專家審查與修訂

磁性手寫板原理前測

進行 POE「磁性手寫板」原理探究教學活動

編擬POE探

究教學活動 編擬研

究工具

試探性研究與修訂

確認教學活動 與研究工具

磁性手寫板原理前測問卷 POE活動單 學習感受問卷

晤談大綱

資料蒐集與轉錄

資料分析與研判

提出結論與撰寫報告

編碼 一致性協商

準備階段發展階段主要研究階段分析階段

POE「磁性 手寫板」原 理探究教 學活動

磁性手寫板原理前測 POE活動單 學習感受問卷 半結構式晤談