為了解學生的成影概念、推理類型及過程，本研究採用White 和 Gunstone（1992）在 Probe Understanding 一書中：如何探究學生理解的問 題，其中「預測-觀察-解釋」的方法，簡稱 POE 策略，提供一個理解學 生概念和推理的有效方法，評量學生如何應用自己的知識來推理解決問 題，而且很直接的可以展現學生對事件的理解。
POE策略起源於美國 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，原先是先對學生實施紙筆測驗，了解原有的概念，然後教師示範實驗活 動讓學生仔細觀察，最後學生必需回答測驗問題，並提出說明（Champagne, Klofer & Anderson, 1980）。Gunstone 和 White（1981）研究學生學習理解和 評量學生認知時發現讓學生進行「預測」的活動，可以反映出學生原本的認 知結構，對於瞭解學生概念及學習理解有很大幫助，便將DOE策略改良為
「POE」（Predict-Observe-Explain）策略。他們要學生完成三個任務：
（一）預測：首先是要他們預測一個事件的結果並提出理由。
（二）觀察：其次是要學生描述自己看見什麼事情發生。
（三）解釋：最後是要他們設法調和預測和觀察可能的衝突。
利用這三個步驟及其中過程的變化，不但可以了解學生的概念改變，
更可以運用在教學上，成為增進學生學習效益的有力工具（Gunstone &
White，1992）。
二、
POE 的目的
POE 策略目的在於讓學生學習如何應用他們所得到的資訊去解釋事 件和經驗，學生通常被要求就某個概念、現象或情境舉例或提出解釋，本 是針對這種知識應用能力的評量方法。但除了強調「預測」外，POE 還有 一項關鍵特徵，就是學生必須進行何種推理（White & Gunstone，1992）。
在預測-觀察-解釋的過程中，學生經常用日常經驗和信念來支持他們的預 測，或者應用跟科學家相異的觀念去解釋現象，所以POE 最重要的關鍵就 是讓學生應用所學的知識來推理並提出解釋來調和預測和觀察結果的不 同，所以 POE 比一般的策略更能夠獲知學生用來解釋真實事件的信念，並 且顯示出在證據之下，如何將結果同化為自己的知識的過程。
三、
POE 策略的實施
邱美虹等人（2005）提出 POE 實施步驟如下：
（一）向學生說明實驗裝置與實驗程序，請學生預測將會發生的結果，並寫 下預測的理由（也可以利用小組討論，讓他們分享彼此的看法）。
（二）進行實驗，並請學生觀察現象是否與預測的情形符合。
（三）無論是否符合，請學生應提出解釋的理由。
此外，尚可加入第四步驟：再將所觀察的現象與之前的預測做「比較」，以 便下結論。
要進行 POE 策略前，最重要的一件事就讓學生都清楚知道他們要預測 的情境，所以在這時可以允許學生詢問各種問題，以便次讓他們在預測活動 進行之前瞭解狀況。接下來的重點是：讓學生指出他們的預測以及支持預測 的理由，這可以在準備好的活動單進行，或用開放的形式讓學生用自己的話 自由發揮；在開始觀察之前，務必要讓學生做好這些工作。有兩個理由說明 為何學生要在觀察前完成此工作：
（一）每個學生都要明白表達自己採用何種適當的知識立場，並加以運用，
可以讓教師了解其原先的概念和自我構念的原理。
（二）預測可以幫助學生聚焦於問題上，使每個學生都不會錯失對事件的觀 察（學生可能處在思考或書寫狀態中而無法自拔）。
然後當進行實驗觀察，此步驟要求學生寫下他們觀察到的現象。White 和 Gunstone（1992）指出：根據經驗，即使相同的活動，不同的學生常會看見 不一樣的結果，如果沒有要求學生即時寫下他們所看到的現象，他們很可能 因為別人的說法而改變自己的看法；最後是讓學生提出解釋，也是對自己的 預測和觀察做出評估，學生必須調和在預測與觀察到現之間的差異，對於學 生來說這很困難，所以教師這時候的工作就是鼓勵學生思考各種的可能。鼓 勵是很重要的技巧，這時候學生提供的說明通常都透露許多他們的瞭解狀 況。
Bruce（2000）的研究顯示，POE 策略它可以幫助我們思考幾個方向：
（一）書寫 POE 活動單需要時間，所以它可以讓學生放慢腳步去思考，他 們正在做什麼、想什麼？因為學生必須去思考這些有趣的現象與可能 的理論來加以解釋，如同Keys（1994）所說的學生從事科學寫作可促 進其報告行文的科學推理技能的一般效能。
（二）「預測」會增加學生的參與感，這讓大部分的學生對於真實的實驗現 象更有興趣，特別是當學生自己的預測與多數人的預測不同的時候。
（三）POE 策略提供科學課程或課堂討論一個很好的導引，尤其在對於共
同有興趣的學習材料上。
（四）POE 策略的相關教學活動可以成為學生進一步探索科學原理的基 礎，例如觀察到的現象有何差異？實驗可以提供哪些解釋？
（五）POE 可以呈現學生活動的歷程，作為進一步研究、改進寫作能力或 形成性評量的基礎。
另一方面，Bruce（2000）也提到如果學生去預測他們很少經驗的主題，
學生可能會任意猜測來迎合老師，學生會誤以為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。White 和 Gunstone（1992）也 認為，學生純粹的猜測是沒有意義的，所以教師要設計一個學生可以預測的 情境來提供學生做出有意義的預測。
四、
POE 的原則和優點
White 和 Gunstone（1992）指出選擇事例實施 POE 時，基本上要考慮 下列原則：
（一）要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，若純粹只是猜測是沒有價值的。
（二）要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）要讓學童的觀察是直接可行的，亦即觀察的實驗結果是清晰可見的。
（四）可以選擇勾選的方式，提供幾種可能的情況讓學童做預測，用開放的 反應模式，讓學童自己表達想法。
POE 的策略要求學童根據自己原有的科學知識對一個科學現象進行預 測，然後觀察實驗之進行，再對所觀察到的結果提出適當的解釋，過程中激 發學生面對個人原有知識架構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。此外，邱美虹（2000）
認為：「預測－觀察－解釋」是晤談策略的一種延伸，是用以探測兒童應用 知識能力的測量工具，藉由對研究對象完成此三步驟的過程來探究受試者對 概念的想法與概念改變的歷程。
所以近十年來，許出國內、外利用POE策略的相關研究大都與迷思概念 或概念改變有關，皆屬於描述性知識；但是對於應用於程序性知識的科學推 理的部份極少，基於上述理由，研究者發現 POE 策略對於探究學生概念及 推理過程，應是一種有效的方法，本研究即欲探究學生在「色光」相關的概 念及概念改變，故研究者採用 POE 策略，作為研究的主軸。
五、 國內外POE 的實徵研究
研究者將國內、外數篇有關 POE 研究進行統整與歸納於表2-2-1，從 POE 策略在科學教育上的運用情形來看，可發現國內、外的研究有的是將 POE 策略融入教學中，以提升教學成效，促進學生的概念學習理解；有的 則是將POE策略配合晤談工具，以探測學生的迷思概念或概念改變歷程，
惟少數國外的研究在探測學生的概念時，會將 POE 策略與資訊科技相結 合。
綜觀表2-2-1的相關研究，可得知「POE 策略」能幫助研究者探知學 生之科學概念的理解情形，以及概念改變的過程，只是這些研究皆未能與 實境實驗操作或資訊相結合，協助學生運用進行有意義的學習，因此，本 研究旨在結合 POE 策略、實境實驗操作及推理三者元素，深入探討國小 六年級生在實境實驗操作下的概念及推理過程，期望在於科學教學品質的 改善與提升及探測學生對科學概念之理解程度方面，能有所貢獻。
表2-2- 1 POE 策略於科學教育上之應用一覽表
第三節 概念發展與改變