POE 教學策略之研究

本研究的主要目的是為有效提升學生在理化科的學習，澄清「原子與分子」迷思 概念。因此學習的主體為學生，應站在學生的角度思考如何解決科學問題。在建構主義 思潮下，以學習者為主的學習方法，如概念圖（concept map）、類比（analogies）教學 模式、學習環（learning cycle）、POE 教學策略、衝突圖策略（conflict map）(吳穎沺，

2006)，均對迷思概念的研究與概念改變有很大的效果。本研究即嘗試以 POE 教學為策 略，現就 POE 之概況做一介紹

一、POE 教學策略

POE 教學策略原是由 Champagne、Klopfer 與 Anderson 所發展的 DOE

(Demonstration-Observation-Explanation)晤談策略。首先教師示範實驗讓學生觀察，再請 學生回答紙筆測驗問題並提出說明，以探討大一新生學習古典力學時，和傳統牛頓力學 的想法有無差異。之後 Gunstone 與 White 在研究中發現，若活動前先讓學生進行預測 (Prediction)，不但能夠了解學生的先備知識，同時也能引起學生的學習興趣。於是將 DOE 晤談策略，改良為預測-觀察-解釋(Predict-Observe-Explain)三步驟之 POE 教學策略，期 待能夠提升教學成效(White & Gunstone, 1992)。POE 教學策略實施三步驟為：

(一)預測：教學開始階段，教師先提出問題，要求學生針對問題情境中的事件或現 象進行預測及預測的理由，以了解學生原本的認知概念。此步驟是 POE 實施的關鍵，

因為迷思概念與情境有相當大的關聯性。

(二)觀察：進行觀察前先確定每一位同學都已經完成預測步驟。觀察同時學生必須 寫下他們所看到的現象與結果，不同學生觀察的重點會不一樣，即時記錄能避免學生事 後因聽到別人有不一樣的答案而改變自己的想法。

(三)解釋：當預測與觀察到的結果不一致時，學生要試著去協調觀察結果與預測結 果之間的差異。此步驟對學生來說是困難的，而教師應扮演引導的角色，鼓勵學生思考 各種可能性並加以說明，透過此過程將學生能逐漸發現自己概念理解的狀況，因此大幅 增加概念改變的機會(羅佩娟，2009)。

另外，實施 POE 時應遵守以下的原則

(一)事例選擇：問題情境要可預測，讓學生能以個人的先備知識進行理解推論，而 非無意義的猜測。再者活動設計應以提供與學生孰悉的真實性情境或生活化的問題，以 幫助學生順利進行活動；最後事例選擇要在學生理解範圍內，難度可稍微高一些，但不 要讓學生無法想像，例如對於國中生提出化學反應速率問題就不要以反應速率常數當事 例，這樣容易讓學生產生挫折感或降低學習興趣

(二)實施過程

1.預測時以學習單用選擇或開放式問答的方式進行填寫。2.預測前教師先展示教材，並 允許學生發問，以免因不理解實驗而產生不合理或無關的預測。且在觀察之前一定要先 完成預測以及預測理由說明。3.要觀察的結果最好是具體的、有明顯差異的，可讓學生 直接進行觀察，以避免觀察錯誤而產生迷思概念。4.觀察前教師應事先告知重點所在。

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5. 教師的支持及鼓勵，是學生開放思考、大膽假設的後盾。6. 每一個步驟都應預留充 分時間讓學生確實完成。

(三)教師角色：針對實施 POE 教學策略時的教師角色，提出以下建議：1. 事例敘 述應具體明確 2. 發揮發問技巧及適度的引導 3. 鼓勵學習者表達想法。表 2-2 為 POE 教 學策略教師與學生的任務表(陳沛瑩,2004,林嘉琦,2005,White & Gunstone,1992；

Bruce,2000)。

表 2- 2 POE 教學策略教師與學生的任務

預測(Prediction) 觀察(Observation) 解釋(Explanation) 教 生運用 POE 策略進行有意義的學習。例如 Liew & Treagust（1998）綜合採用 POE、個 別晤談以及班級討論，以診斷 11 年級學生包括水的膨脹、鹽的溶解度以及燈泡的功率 與電阻等概念，研究結果顯示 POE 除了能有效掌握學生的概念理解，也適合做為教學 活動之設計。Khathanvy, & Yuenyong, (2009)發現 POE 可增進學生在力學及運動學上的 心智模式；而許良榮和蔣盈姿（2005）以 POE 策略探究小學至高中學生對於物質之可 燃性的另有概念，研究結果除了發現學生普遍持有的另有概念之外，也發現學生缺乏科 學解釋的能力。綜合以上所述，POE 策略不僅能評估學生的理解內涵及原有概念，同 時也能深入探索學生如何進行自然現象的解釋與說明之價值。表 2-3 整理自 2000 年以 來有關 POE 教學策略的研究摘要：

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（comparison）」步驟，此一改變主要是為了凸顯 White 與 Gunstone（1992）所提到 POE 教學策略中「對具爭議的觀察結果進行討論將使學習更有價值」而增，因此將策略中學 生須對預測的推理與觀察結果，其中衝突的部分進行比較與討論，增加「比較」步驟而 成。POEC 模式強調問題情境與觀察現象之間的互動，針對爭議之處再思考，以達成概 念的一致（邱美虹等人，2005）。其實施程序如下：

P（Prediction，預測）：向學生說明實驗裝置與實驗程序，請學生填寫預測的實驗結果，

並寫下預測的理由（也可以利用小組的討論，讓他們分享彼此的看法）。

O（Observation，觀察）：進行實驗，請學生觀察並詳細紀錄觀察現象，判斷是否與預測 的情形符合。

E（Explanation，解釋）：無論是否符合，請學生再次提出解釋的理由。

C（Comparison，比較）：再將所觀察的現象與之前的預測做一比較，填寫學習單，再做 學習總結討論，比較原先預測與觀察之間的現象與前後解釋的異同。

由於個人先備知識及理解程度差異，對於 POEC 中的「比較」步驟可能會產生截 然不同的結果，教師若無法立即關照每一位學生，就很容易產生學習的落差。所以另一 項由臺灣師範大學化學系林如章副教授所推廣之 POEC 新式教案，就比較適合使用在大 班教學。林如章老師乃參考 POE 教學策略以及日本多種新式教案，並在國內進行長期 實施推廣後綜合而成，其 POEC 新式教案與 POEC 教學策略之差別在於 C 的不同，邱美 虹等人所提出的 POEC 教學策略的 C 為「comparison（比較）」，而林如章老師所提倡的 POEC 新式教案的 C 為「conclusion（結論）」(謝秉桓，2014)。POEC 以學生的學習為主 體，反省教師教學策略非在花俏的教學技巧，而是喚起學生學習動機，樂在追求真理。

學生是「困」而後學，在科學學習的領域中，遭遇與先備知識相違背的事實，動搖根深 蒂固的觀念，因此而困惑，並引起學生想要追根究底，追尋事實真相的學習動機，也就 是「探究」學習的精神。在教案發展過程中，剛開始實是以老師覺得「需要教」的知識，

引導學生「想要學」，依照學生先備知識，並利用電腦多媒體製作學習平台，提供個別 化的學習(林子譯，2003)。而後學習輔助平台進展到以 Flash 軟體製作，具有「學習重 點」、「展開一」、「展開二」、「結論」，此時教材媒介已具有「四格」的雛形(謝志庚，2011)。

自 2012 年起，林老師在各縣市自然科教師輔導團的研習，以及教育學程實習學生教授 課程中，帶入 POEC 四格教案模式，並不斷改進修正，以期能更貼近教師的需求，給予 學生開放且有意義的學習。POEC 以探究做為學習的轉捩點，但過程中雖然是以學生作 為學習的主體，實際串連引導至科學概念中心卻是教師必須負起的責任，教師進行教學 前後，設計的教案與執行教學內容，往往是以教師本身為出發點，站在教師的立場思考 如何教學才能將自身所學傳達給學生；而非站在學生的立場，思考如何學習才能。四格 教案提供一個簡潔、明確、可掌握教學流程的模組，讓教師在一節課的時間內將一個重 要的概內建立起來，此教案的形式如圖 2-3 所示：

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圖 2- 3P(預測)-O(觀察)-E(解釋)-C(結論)新式教案範例

此一教案格式的優點在於能夠以四格的方式將整節課的內容簡單且清楚的表達，

在每節教學最後階段加入教師對課程內容整理的「C（結論）」步驟，猶如作文中起承轉 合的「合」，同時也補足了 POE 教學策略中較為忽略的「教學介入」之步驟(謝秉桓，

2014)。

以上述之教學單元為例：P 步驟讓學生「預測」鎂帶能否在二氧化碳中燃燒並說明 理由；O 步驟「觀察」點燃的鎂帶放入二氧化碳中的結果；E 步驟先引導學生自行「解 釋」實驗結果，教師再從給予正確的解釋；最後的 C 步驟，教師對整個實驗及教學內容 進行「結論」，也可用剩餘的時間對學生進行形成性評量並給予回饋。

23 的教學方式，可以啟發學生的多元智能。Kuhn、Toulmin 和 Lakatos 等科學哲學家均認 為建構主義主要是針對十九世紀哲學主流的「實證主義」（Positivism）主張「科學的實

實證主義（Positivism） 建構主義（Constructivism）

論述重心 認知的「客體」－知識的內容 認知的「主體」－人