POE 理論基礎與相關研究

第一節 第一節

第一節 POE 理論基礎與相關研究 理論基礎與相關研究 理論基礎與相關研究 理論基礎與相關研究

一一

一一、、、、POE策略起源與理論基礎策略起源與理論基礎策略起源與理論基礎 策略起源與理論基礎

POE 策略是 Gunstone 和 White 在 1981 年改良美國 Pittsburgh 大學 Champagne, Klopfer 和 Anderson 於 1980 年於所設計「DOE」(Demonstrate-Observe-Explain) 概念晤談教學策略的研究工具而來。DOE 概念晤談教學策略先是對學生實施紙筆 測驗，然後由教師示範實驗活動讓學生觀察，最後，學生需回答測驗的問題並提 出說明。Gunstone 和 White 認為學生預測才是教學重點，因此發展 POE 策略，

其主要內容是讓學生對某一事件、現象或活動進行預測，然後進行實驗觀察，學 生將自己觀察到的現象寫下來，最後由學生解釋先前預測與實驗觀察不一致的地 方。

Gunstone 和 White(1981)發現讓學生進行POE策略中「預測」的活動，除了 可以探知學生既有的認知結構外，另外也可以提升學生的學習動機，所以他們認 為POE策略中「預測」的活動有助於瞭解學生的既有概念及提升教學成效，基於 上述理由，將DOE策略改良為POE策略，以期提高教學效益。

White和Gunstone(1992)提出了POE策略的主要步驟有三：

（一）預測：學生運用其原有的知識去預測一個事件的結果，這個預測是要有理 由來支持的。

（二）觀察：觀察發生了什麼事，學生描述觀察到的現象。

（三）解釋：最後他們必須在預測與觀察間的矛盾處解釋，通常他會遇到困難，

教學者要鼓勵學生去考慮所有可能的因素；此時鼓勵是重要的，因為學生 在這個步驟中會展現出他們對於事件的理解。

Pallrand（1996）認為：「解釋」是科學教育的中心，學生展現對現象的瞭解，

以提供老師瞭解學生知識的組織，並瞭解學生的想法。

POE策略最重要的關鍵就是讓學生決定出最後的理由，在許多活動的經驗 中，學生經常用日常經驗去支持他們的理由，或者應用跟科學家不同的概念去解 釋現象，這說明了POE策略比一般的策略更能夠探測學生用來解釋現象的信念 (White & Gunstone，1992)。

研究者在設計 POE 策略時，參考 White 和 Gunstone (1992)所推廣的 POE 策 略，以學生觀點設計活動，讓學生的預測是有理論依據而非隨意猜測，在預測後，

要求學生寫出支持預測活動結果的理由；在觀察後，當預測與觀察不一致時，要 求學生調節預測及觀察間的矛盾現象。

二二

二二、、、、POE策略的實施策略的實施策略的實施 策略的實施

POE 策略可以用來探究學生應用既有概念到日常生活中或某一事件上的能 力，藉由所設計的混色光模組及 POE 策略三步驟來探究受試者的既有概念與推 理歷程。POE 策略有一個關鍵特性是學生必須決定他要應用的理由，也就是可以 運用 POE 策略來探知學生的推理歷程。POE 策略活動的觀察原則是，所要觀察 的現象，要是可以直接觀察的。POE 策略活動步驟如下：

（一）先對事件、實驗或活動的結果進行預測；

（二）描述實驗進行時，學生自己所觀察到的現象；

（三）當預測與實驗結果不一致時，學生必須調和實驗結果與預測之間的矛盾處。

在POE活動一開始時，最重要的是，要確定所有的學生都瞭解他們即將要預 測的狀況本質，所以學生如果有不明白的，學生可以提出問題。

接下來還有一個關鍵處，要讓每一個人都指出他們的預測及支持其預測的理 由。他們可以寫在事先準備好的活動單上，或用開放式的方法呈現（學生用自己 的話寫下他的預測）。學生在觀察之前必須完成這些工作的兩個理由是：(一)所 有的學生都必須表達出自己覺得應用哪一種知識比較適當，(二)學生不會錯失觀 察事件。

當活動開始進行的時候，要所有的學生寫下他們個別的觀察記錄，根據經 驗，不同的學生在同一實驗活動常會看到不一樣的現象。如果觀察記錄沒在他們 觀察的時候寫下來，有些學生會在聽到其他人的宣稱而修改自己的觀察記錄。

最後一步就是要學生協調預測跟觀察現象間的矛盾。通常會發現這個部份對 於學生來說很困難，教師這時候就是鼓勵他們盡力去想可以想到的所有可能性。

鼓勵是很重要的，學生這時候提供的說明通常都透露許多他們理解的狀況。

(White & Gunstone，1992)。在此階段中，學生檢視舊有概念以適用於現狀，教 師若能在此階段中適時的引導，這對學生的概念學習是有幫助的。

Bruce(2000)認為POE策略可以應用在幼稚園(利用繪畫與談話)到大學的科 學學習活動，然而，如果學生去預測他們很少經驗的主題時，學生可能只是純猜 測，而無依據，而且誤以為學習的目標就是要回答出老師們心中持有的答案，這 是需要特別注意的地方。所以，在設計POE活動時，要考慮學生的先備概念，使 學生有足夠的理論基礎可以運用來預測實驗、活動的結果，當學生所預測的現象 與所觀察到的現象不一致時，學生可以有足夠的能力去調節預測和觀察結果的不 一致現象。

姚志宗（2006）以POE策略探六年級學生在「月相類比模型」中使用的推理 技巧、概念改變以及概念發展的歷程。發現學童在實驗中展現出歸納、演繹及類 比推理能力，並且將觀察到的現象和既有概念進行同化或調適，產生一個暫時性 的理論架構。學童也會運用這個暫時性的理論架構，去進行演繹或類比推理。學

童藉著觀察產生歸納，藉著再預測進行演繹，不斷驗證，修正自己的想法，逐漸 形成自己的思考模式。

由上述可知，POE策略除了可以探究學童的另有概念外，還可以運用在探究 學童的推理歷程。透過POE策略設計活動，學生在實際參與活動的歷程中，有更 多的機會可以思考，在預測及觀察結果產生矛盾時，學生要主動思考如何去解釋 這矛盾。Pallrand（1996）認為：解釋是科學教育的中心，學生展現對現象的瞭解，

以提供老師瞭解學生知識的組織，並瞭解學生的想法。所以，解釋在預測及觀察 結果上所產生矛盾，它可以提供研究者瞭解學生的概念與想法。在POE策略活動 中，學生不再是被動的學習，而是主動的思考與建構，教學者從學生在POE活動 中所呈現的預測及其支持的理由、觀察、解釋的活動單中，更能深入探究學生在 學習過程中所展現的推理歷程及另有概念。

三三

三三、、、、POE策略實施原則策略實施原則策略實施原則 策略實施原則

當選擇事例實施POE時，基本上要考慮下列原則(White ＆Gunstone，1992)：

（一）提供一個學童可以預測，而且能基於個人理解進行推理的情境或實驗，純 粹猜測是沒有價值的。

（二）提供真實情境與問題給學童，才有助於POE的效果；否則，至少要提供學 童一些支援的線索或說明。

（三）讓學童的觀察是直接可行的，也就是實驗結果是清晰可見、易於觀察的。

（四）可以用勾選的方式，提供幾種可能的情況讓學童預測，也可以用開放性的 回答方式，讓學童表達想法。

四 四 四

四、、、、POE策略的優點策略的優點策略的優點 策略的優點

POE策略要求學童根據自己的既有概念對一個現象進行預測，然後觀察實驗 活動，再對所觀察到的現象提出適當的解釋，當既有概念與科學現象不一致時，

必須重新調適與組織，以形成新的知識體系，達到概念改變，因此，POE策略具 備下列優點(White ＆ Gunstone，1992)：

（一）聚焦於特定的概念，可用來探究單一知識的本質。

（二）可以覺察學童本身既有的概念或信念。

（三）適合用來進行診斷性評量與形成性評量。

（四）可以了解學童對於現象與概念之間關係的認知。

（五）可以顯現學童面對認知衝突時，如何調適。

Bruce(2000)提出書寫POE活動單需要時間，所以它可以讓學生有時間去思 考。「預測」增加了學生對實驗的參與感，這讓大部分的學生對於實驗活動更有 興趣，特別是當學生自己的預測與多數人的預測不同的時候。

Fekete(1997)提出教師仍是傳統教學課室的中心，學生沒有機會對他們的既 有概念進行批判思考，應該營造一個可以進行批判思考的學習環境。所以Fekete 等人在課堂中加入了POE策略，結果發現POE能引起學生的學習動機與參與感，

也學習更多，在這樣的情境下，學生的學習動機提高，課堂上有更多的互動，學 生們更積極回答老師所提出的問題。

五 五 五

五、、、、POE與其相關理論與其相關理論與其相關理論 與其相關理論

（一）POE 策略與建構主義

建構主義的理論可以說是當今科學教育理論的主流(吳穎沺、蔡今中，

2005)。POE策略設計理念根植於建構主義精神，強調知識的學習要以學習者的 先備概念為基礎，透過同化、調適的歷程，由學習者主動建構。POE策略提供學 生更多的空間去建構自己的想法與理解，不僅有助於確認學生的先備概念，這些 探測想法的過程也可以提供學生學習的機會(Treagust，1988)。

(二)POE 與後設認知

後設認知技巧的發展通常是由要求學生反省及監視他們的學習表現而來

(Lin＆Lehman，1999)。後設認知的過程包括了解先備概念、評估這些概念、決 定是否重新建構概念(Gunstone & Mitchell，1998)。鍾聖校(1995)指出學習者完 成一項認知時，通常會覺知自己明白什麼，新資訊如何與先備概念結合，並檢視 過程，後設認知就是概括地指有關這歷程的知識及策略。鄭麗玉(1993)指出，教 師有必要幫助學生發展他們的後設認知能力，將後設認知策略融入活動中，使學 生發展並執行後設認知能力，幫助學生學習。

POE 策略融入後設認知的設計，敘述如下：

1、在預測的部份：

1、在預測的部份：