受到空間、教材等因素的影響，本研究的研究範圍與限制如下：
一、樣本選擇的限制：
本研究的研究對象為台北市都會區某國中九年級的兩個班級學 生，並非隨機取樣，故研究的結果僅能描述研究的樣本，無法推 論母群體。
二、教材內容的限制：
本研究所使用的教材為研究者自編的光學教材，研究內容只限於 光學單元，因此推廣範圍有限，結果不宜作過度推論，僅供類似 研究情境時之參考。
第貳章 文獻探討
本章分為三節：第一節為 POE 教學策略及相關研究，第二節為 迷思概念與概念改變，第三節為國內外光學迷思概念的文獻分析。
第一節為 POE 教學策略及相關研究 一、POE 的由來
由White & Gunstone(1992)所發展出來的POE 教學策略，是源自 於Pittsburgh大學，當初為了探討大學一年級學生學習古典力學時，
對於物體運動(motions)所持有的原有想法，Champagne, Klopfer和 Anderson設計了DOE（Demonstration-Observation-Explanation）(示 範-觀察-解釋)研究工具(陳志偉，2004)，其過程是先對學生進行紙 筆測驗，接著教師示範實驗讓學生觀察，觀察後請學生描述他們的觀 察及回答測驗裡的問題並針對回答提出解釋。在DOE研究工具中，主 要著重在教師示範與學生解釋上；但是White & Gunstone(1992) 發 現在活動中讓學生先進行「預測」（Prediction），可以探究學生原 本的認知結構，也可提高學生的學習動機，因此強調，在實驗前先要 求學生進行預測的步驟，於是將DOE策略改良為POE
（Predict-Observe-Explain）策略，希望能提高教學效益。
表 2-1 是由陳沛瑩(2004)整理王淑琴、郭重吉(1994)對 DOE 晤談所 歸納的幾項重點與 Gunstone and White (1981)所推廣的 POE 教學策
略做一簡單整理及比較：
Champagne, Klopfer, &
Anderson (1980)
Gunstone and White (1981)
主 要 之間的衝突（White & Gunstone, 1992）。
在課堂中提問是一種常見的策略，其目的就是要檢視學生概念了 解的程度，而POE教學策略則是另一種對概念了解程度的測量。教師 在提問時，常常在問題之中就有答案的暗示，或是學生未經思考便以
課文中的概念來回答，這時候學生僅是重複的解釋現象，並沒有應用 到思考，要真正了解學生的理解狀況，應是評量學生是否能應用概念 於簡單可觀察的物理現象中（Goldberg & McDermott,1987）。因此 跟問問題相比，「預測」更能貼切地讓學生運用知識去推理出一個解 釋，也更能夠評估知識在真實情境的應用情形（邱彥文，2000）。
在POE中，學生必須決定他在預測及解釋活動所抱持的理由，這 是POE教學策略的重要關鍵，學生經常基於日常生活經驗與信念來做 預測，而這些零星、片斷、不完全，甚至相互矛盾的知識經由POE教 學策略而真實的呈現出來，其有助於教學者了解學習者如何利用這些 信念來解釋他們所處世界中的真實事件（葉辰楨，2000）。
White與Gunstone（1992）指出運用POE策略的目的，是藉由某一 真實情境來探究學生的認知結構與應用知識的能力，可以了解學生如 何應用相關的概念來預測和解釋所看到的現象。因為POE教學策略強 調學生對事件的預測及預測的理由，和一般的測驗相比，比較少去強 調正確答案與評分的問題，而是要學生表達他們真實的想法，讓學生 去說明他們所支持的理由。許多POE的研究顯示，學生常常以日常生 活的經驗去支持他們的理由，或是應用和科學原理不同的觀點去解釋 自然界的現象。所以運用POE教學策略能有效的鼓勵學生用自己原有 的知識來進行推理與解釋，也能探測出在真實情境中，學生原有的認
知結構與應用知識的情形。
Bruce（2000）的研究指出從幼稚園階段到大學前後的課程，POE 教學策略都可以成功地進行，它可幫助我們去思考下列面向：
（一）當學生寫字、討論都需要時間，所以它促使學生放慢腳步去思 考自己正在做什麼？想什麼？來解釋這些現象。
（二）進行預測這個動作提升學生參與的感受，這讓大部分的學生對 即將發生的真實事件更感到興趣，尤其是當自己的預測與其他 人不一致時。
（三）POE教學策略提供課堂討論一個很好的引導。
（四）POE的相關活動可做為學生作為進一步探究的基礎，例如觀察 到的結果有何差異？實驗可以提供哪些思考？。
（五）可以呈現學生活動歷程的記錄，以作為進一步研究、改進寫作 能力或做為非形式評量的基礎。
三、POE的實施
POE的實施包含三個步驟（White & Gunstone, 1992）：
(一)預測（Prediction）：要開始實施POE教學之前，先要確認學生 都明白所要預測的情境，在教師說明活動後，允許學生詢問各種 相關的問題，好讓他 們在預測活動之前能充分了解狀況。接下 來，採用學習單或開放式口語問答的形式，讓學生提出對事件的
預測並說明理由。POE教學策略強調：在進行觀察之前，務必要 讓學生完成好預測活動，是基於以下兩個理由
（White & Gunstone,1992）：（1）每個學生都要表明自己是採 取哪一種知識立場，好讓教師了解其原有的知識、概念。（2）
學生不會錯失對事件的觀察，因為學生若仍處於思考或書寫狀態 中，將會影響後續觀察活動的進行。葉辰楨（2000）指出由於作 「預測」較少受到「什麼是正確答案？」的想法影響，學習成就 低落及個性較為內向不善於表達的學生較能在教師與同儕鼓勵 下發言，且在此策略下，學生有較高的投入程度，因而將此運用 於實驗活動以及教學單元中時，可增進合作學習之教學成效及作 為實驗教學的改進。
（2）觀察（Observation）：請學生觀察實驗，並具體描述他們所看 到的現象與實驗結果。根據經驗，就算是相同的活動，不同的學 生所觀察到的現象也會有所差異，為了避免學生因為別人的看 法，而改變自己的想法，故在觀察的同時，要求學生立即寫下自 己的想法。
（3）解釋（Explanation）：當學生的預測與觀察到的結果有矛盾、
衝突之處時，學生要提出合理的解釋並試著去調和這之間的差 異。此時，教師要刺激學生多方面的思考，並鼓勵他們多發言，
因為學生在這個步驟中會呈現出他們對於事件的理解狀況與概 念改變的情形。
四、POE 教學策略的相關研究
使用 POE教學策略對教學成效有所幫助，表 2-2-1 為近年內在教 學上的相關研究。
表 2-2 國內 POE 教學策略的相關研究 作者
（年代）
題目 研究結論 尤建捷
（2008）
POE 教學策略對於九年級學生學習「凸透鏡成像」概念 改變之研究
POE 教學後，學生在凸透鏡成像概念測驗得分、基本概 念題得分、迷思概念類型題得分皆有進步，達到顯著改 變（P＜.05），顯示 POE 教學對於凸透鏡成像的基本概 念，以及解決學生凸透鏡成像迷思概念均有明顯成效。
應用 POE教學策略探討學習「溶解」單元概念改變之情 形
林嘉琦
（2005）
經過 POE 教學後，學生在溶液觀、擴散運動觀、溶解度 特性的概念都有所成長並提升思考層次。從學生經過預 測、觀察、解釋的概念連結情形，發現到中、低成就個 案在擴散運動和氣體溶解度部分還需要另外提供觀察 條件才能達成有效地概念連結。
以 POE 策略探究國小職前科學教師色光概念及概念改 變歷程
陳勇昌
（2007）
本研究目的為運用 POE（Predict-Observe-Explain, POE）策略，探究 25 位國小職前科學教師的色光概念，
曾建城
（2009）
小組論證融入 POE 教學策略對光學概念改變之研究 以 Chi 本體論概念分類，「小組論證融入 POE 教學策略」
針對改善較質樸的物質錯誤迷思，比現行教學法來得有 效。對於不論是同類別間或跨類別間的迷思改善方面亦 有較佳的效果。
國中理化課試行 POE 教學之個案研究 邱彥文
(2001)
從訪談以及課室觀察的資料可以發現，POE 不但可以幫 助教師診斷學生的學習狀況，從增加的活動中，可以進 一步進行教學反省與改進，幫助教師反思教學理論、促 進教師的專業成長，並落實於教學實務中。此外，學生 對於 POE的學習情境持正向的看法，他們喜歡這樣的活 動，認為這樣的活動對理化的學習有幫助，並且可以刺 激思考與學習的好奇心。基於以上發現，研究者建議發 展適合國中課程的 POE 教學單元，透過參考、模仿或是 修改已開發的教學單元來推行 POE。此外，建立 POE 教 學資源庫，並利用工作坊等機會讓其他教師實作與檢 討，也是未來值得嘗試的方案。
利用 POE 策略探究國小學童毛細現象之概念 蘇育任
（2005）
本研究目的在運用策略，探究國小學童對「毛細現象」
所蘊含的可能想法，並瞭解不同年級學童的概念類型、
特徵以及差異情形。部份學童在 POE 活動之後，出現概 念改變的情形。
根據以上的論文研究顯示POE教學策略是一種有效的教 學策略，特別是對科學教育，有許多的教師對POE的教學持 正向的看法，認為POE策略可以幫助老師了解學生的先有概 念，進而對症下藥，有助於學生的概念改變。
第二節 迷思概念與概念改變 一、迷思概念
有關「迷思概念」一詞，因研究者所認定之理論觀點、研究方法 不同而有不同的稱呼方式， 在文獻中曾用過的名稱包括另有架構（郭 重吉、江武雄、謝志仁，民81）、另有概念（Alternative conception）
（Hewson& Hewson, 1983; Dykstra, et. al,1992; Sequeira
& Leite, 1991）、迷思概念（misconception）（Gussarsky & Gorodetsky, 1990; 王晉基、郭重吉，民81）、錯誤概念（黃寶鈿、黃湘武，民74，
黃寶鈿，陳世雄，民82；鍾聖校，民83）等等。雖然各個學者所使用 的名稱不同，但所指的意義是差不多的， 大致上來說，其意義是指 學童從出生後，便會觀察自然界的各種現象，他們運用自己的語言和 想法來解釋這些現象，如果這些解釋無法被目前的科學社群所認同，
黃寶鈿，陳世雄，民82；鍾聖校，民83）等等。雖然各個學者所使用 的名稱不同，但所指的意義是差不多的， 大致上來說，其意義是指 學童從出生後，便會觀察自然界的各種現象，他們運用自己的語言和 想法來解釋這些現象，如果這些解釋無法被目前的科學社群所認同，