科學過程技能是科學家必備的技能也是代表處理與解決問題的能力，但近年來，許多 人為了準備評量與基本學力測驗的考試，往往忽略了科學過程技能的培養與重要性。蔣鳴 和（2005）指出數學及科學教學創新的本質是以知識體系為中心的科學結論教育變為以探 究為中心的科學過程教育。也帶動科學教育以探究為中心的教育理念。而依據教育部九十 三學年度起實施的國民中小學九年一貫課程綱要中，自然與生活科技領域的基本理念提 及：學習科學，讓我們學會如何去進行探究活動，學會觀察、詢問、規劃、實驗、歸納、
研判，也培養出批判、創造等各種能力，特別是實驗或實地觀察的方式去進行學習，使我 們獲得處理事務、解決問題的能力（教育部，1993）。因此我們了解到在科學教學當中，
如何引導學生進行探究是值得關切的議題之ㄧ。
楊榮祥（1994）針對我國學生參與國際數理教育評鑑（ International Assessment for Education Progress，簡稱 IAEP）的結果指出：我國學生似乎只重視知識的記憶而缺乏科 學方法的訓練，雖然成績名列前矛，卻不甚了解其中真正的原理，這是值得我們警惕的。
另一方面，在實作測驗中表現的觀察能力顯然缺乏訓練，其他各國學生通常能觀察許多項 目，而我國學生則只能觀察紀錄較顯著的一、二項，無法用五官做更深入的觀察與紀錄，
還有不少學生不會區別觀察和推論，在自創方法以及實作方法式的解決問題的能力不佳。
上述提醒我們，學生學習科學和教師的教學方式應更加著重科學方法來解決問題，除了重
視學習的結果也要強調過程的學習，讓學生對於科學知識能獲致真實且完整的了解。
甘漢銧、陳文典（2005）指出在從事科學性的探究活動中，為了確保所獲得的訊息真 確地如現象所顯示、為了使我們歸納或推理所得的想法不流於偏頗或曲解，我們必須在觀 測或度量的技術上有要求、在演繹推理的思維上有規範，這些執行探究的能力稱之為「科 學過程技能」。美國科學促進會（AAAS：American Association for the Advancement of Science）提出一套稱之為 SAPA（Science-A Process Approach）課程。在 SAPA 課程中，
「科學過程技能」和「科學知識」一樣都是列為學童所應學習的內容。SAPA 課程中的「科 學過程技能」共標示出：觀察、應用時空關係、分類、應用數字、測量、傳達、預測、推 理、控制變因、解釋資料、形成假設、下操作型定義、進行實驗等十三項技能。此十三項 過 程 技 能 中 所 包 含 的 解 釋 是 值 得 我 們 重 視 的 ， 例 如 Unsworth （ 2001 ） 提 出 解 釋
（explanation）是科學教育的核心。學生也可透過「解釋」的方式理解自然現象，黃毓 琪（2007）提出學生的科學解釋能力是科學學習成果的一項重要指標，因此培養學生具備 好的科學解釋能力是學生思考組織的再提升，讓學生將過程與想法有緊密的結合。由此知
「解釋」不僅是在學習科學過程技能，更可讓教師與研究者了解學生的想法與概念。但學 生要進行科學解釋時常出現一些問題，Driver, Guesue, 與 Tiberghien（1985）認為學童 進行科學解釋時，大多數會做出無法令人信服的解釋，因為學童在解釋時往往很少用到科 學證據。由上述可知科學解釋是值得我們注意的問題，Sandoval（2003）也提及科學解釋 對於科學理論來說是重要的，所以在科學教學上應讓學生經由科學定理來解釋科學現象。
讓學生進行科學的解釋的教學方法有很多種，POE（Prediction – Observation – Explanation）步驟是一種能引出學生先前概念與促進學生進行反省思考、討論的有效策 略（White & Gunstone,1992）。POE 的活動是使用「預測－觀察－解釋」的方式讓學生表 現出理解的脈絡，POE 的實施流程為：讓學生針對某一現象或事件進行預測，並且解釋其 現象的理由，接著再進行觀察，觀察後針對預測與觀察的不同處，提出合理的解釋，並修 正先前的概念。先前已有許多研究以及文獻，研究中的學者所採用的 POE 都是單一實驗或
是無關聯性的多次 POE，而文獻中其他研究，主要集中於迷思概念之探索（例如：李家銘，
2001；Gunstone & White,1981），或是當為教學策略（例如：葉辰楨，2000； Liew &
Treagust,1995）。
許良榮（2005）發展「序列性 POE」（Sequential Prediction-Observation-
Explanation；S-POE）。S-POE 的設計是利用前後具有關聯的現象或事件，讓學生針對此現 象或事件進行預測、觀察、解釋的活動。該研究初步發現大學生的解釋不僅混淆表面張力 的意義與作用，對於大氣壓力的角色與本質也不清楚，更重要的是提出的解釋經常流於片 段、缺乏邏輯關連性。顯示該設計可用來探討學生之科學解釋能力。
關於學生如何應用先備知識解釋現象，經常有許多的問題（例如：Roschelle,1995 ； diSessa,1982 ）。學生於解釋時經常運用日常所得知的訊息來進行解釋，缺乏科學理論的 支持。而劉月智（2007）發現大學生對於「大氣壓力」與「表面張力」所提出的解釋多為 描述現象，並非因果關係的解釋且以不完整、不恰當的解釋居多，理工背景學生會運用科 學術語來進行解釋，但解釋不一定恰當且容易出現誤用科學概念的情形；非理工背景學生 則傾向使用日常生活用語來進行解釋。但該研究未進行大量施測，而本研究為了了解大學 生普遍性的想法，將延續劉月智（2007）研究所得的結果，進行問卷的編製，期望以大量 施測的方式，探討學生對「大氣壓力」及「表面張力」的先備知識、科學解釋能力及先備 知識與科學解釋能力的關連性。
本研究所提及的大氣壓力概念及表面張力概念，是存在於我們四周且很容易由日常生 活中觀察到的，但學生對於其原理未必瞭解，因此將以這兩種概念為研究內容進行研究，
研究的結果也希望成為科學教師實施教學時的參考。