第一節 研究設計
本研究試圖以臉部微表情辨識系統探討 POEC 教學法以及師生共構對學生 科學學習的學習成效與學習動機之影響，圖 3-1-1 為本研究之研究架構圖，其 中將本研究之架構主要分為「研究設計」與「研究工具」進行探討。
「研究設計」的部分又分為「教學設計」和「教材設計」兩部分，「教學設 計」中說明本研究將受測學生分為三組進行，三組分別命名為：「食譜組」、「POEC 組」和「(POEC)S/T組」，此三組間的差異來自於實驗影片教學中，POEC 教學以 及師生共構歷程之有無（見表 3-1-1），以下分別介紹三組之差異：
1. 食譜組：本組全名為「食譜式認知衝突實驗影片教學組」，簡稱「食譜組」， 本組實驗影片仿造一般市面上實驗影片之拍攝手法，有如食譜式實驗模 式，先給予實驗題目、介紹實驗器材並依照實驗步驟進行拍攝，最後加 入幻燈片式的教學解說實驗原理，整部影片過程中沒有使用 POEC 教學，
相較於 POEC 教學而言，本組主要減少了「P－預測」的步驟，且「E－
解釋」和「C－比較」兩步驟也內隱化，教師不會在過程中提及此二步 驟，但研究者認為受測學生在學習的歷程中會經歷此二步驟。另外，本 組教學過程中無任何師生共構歷程。
圖 3-1-1 研究架構圖
2. POEC 組：本組使用 POEC 教學，但無任何師生共構歷程，此組影片相 較於食譜組的影片之最大差異有三部分，第一部分是「P－預測」的步驟，
影片中將直接要求學生對於鐵粉倒出後會發生什麼現象進行預測，而預 測的投影片屬於二階段選項，第一階段會先要求學生預測鐵粉由高處往 下倒會發生什麼現象，第二階段再解釋原因；第二部分則會在學生觀察 到鐵粉自燃的現象後要求學生進行「E－解釋」的步驟解釋原因，解釋 步驟之投影片也與預測步驟之二階段選項雷同，第一階段先問學生看到 鐵粉往下倒發生什麼現象，再請學生進行解釋；第三部分要學生就其解 釋之原因和其預測之結果進行比較，即外顯化「C－比較」的步驟。
3. (POEC)S/T組：本組的實驗影片等同於 POEC 組之步驟，使用 POEC 教 學法，但在觀察實驗結果後的教學影片部分將以「師生共構」的方式呈 現，在影片中加入教師與學生的角色，前兩組的教學是以一般教學中常 使用的幻燈片式教學，本組加入此二角色後將以類似蘇格拉底式問答的 方式，讓教學影片部分中的教學目標在影片中教師和學生的問答中逐步 呈現。
「教材設計」中分為「實驗影片」和「教學影片」兩部分，本研究中三組受 測學生都將使用電腦輔助教學並使用 Powerpoint 投影片，投影片的內容將包含
「實驗影片」和「教學影片」兩部分。
「研究工具」主要以量化為主，包括「可燃的鐵概念問卷」、「臉部錄影資料」
和「臉部微表情辨識系統」三部分，研究者先對受測學生以「可燃的鐵概念問卷」
施以前測，並在學生的學習過程中全程錄影，臉部錄影資料之內容將以臉部微表 情辨識系統進行進一步分析，學習結束後再施以「可燃的鐵概念問卷」之後測，
並將對這些量化結果進行進一步分析比較。