第二章 文獻探討
第一節 POE 與 POEC 教學策略及相關研究
第二章 文獻探討
本章分為三節：第一節為 POE 及 POEC 教學策略及相關研究，第 二節為水溶液的錯誤概念，第三節為水溶液的教材分析。
第一節 POE 與 POEC 教學策略及相關研究
一、POE 教學策略的由來
White & Gunstone (1992)所發展出來的預測—觀察－解釋
（Prediction – Observation – Explanation）策略，簡稱 POE 教學策略，
是源自於 Pittsburgh 大學，當初為了探討大學一年級學生學習古典力 學時，對於物體運動（motions）所持有的原有想法，由 Champagne、
Klopfer 及 Anderson 設計了 DOE（Demonstration – Observation - Explanation）（示範—觀察—解釋）研究工具（陳志偉，2004），其步 驟是先對學生進行紙筆測驗，接著教師示範實驗讓學生觀察，觀察後 請學生描述他們的觀察及回答測驗裡的問題，並針對回答提出自己的 解釋。在 DOE 研究工具中，主要著重在教師示範與學生解釋上；但 是 White & Gunstone (1992)發現在活動中讓學生先進行「預測」
（Prediction），可以探究學生原本的認知結構，也可提高學生的學習 動機，因此強調在實驗前先要求學生進行預測的步驟，於是將 DOE
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POE 是一種教學策略，藉由「預測（Prediction）、觀察（Observation）、
解釋（Explanation）」三個步驟，來探究學生對科學概念的了解情形。
DOE 研究工具 POE 教學策略 設計／
提倡者
Champagne , Klopfer & Anderson
（1980）
White & Gunstone (1992)
主要
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一開始要求學生對科學現象進行預測並提出理由，然後進行觀察實驗，
再對所觀察的實驗結果提出解釋，最後學生必須試圖調解在預測與觀 察之間的衝突，設法使兩者達到一致（White & Gunstone，1992）。
為了檢視學生對概念的了解程度，在課堂中提問便是一種常見的 策略，而 POE 策略又是另一種對概念了解程度的測量。教師往往在 提問時，在問題之中就已經有答案的提示，或是學生沒有經過思考，
便以課文中的概念來回答，此時學生僅是重複的解釋現象，並沒有應 用到思考能力，若是想要真正了解學生的理解情形，應評量學生是否 能應用概念於簡單而且可觀察的物理現象中（Goldberg & McDermott，
1987）。因此和「提問」相比，「預測」更能貼切地讓學生運用自身知 識去推理出一個解釋，也更能夠評估知識再真實情境的應用情形（邱 彥文，2000）。
在 POE 教學策略中，學生必須決定他在預測及解釋活動所抱持的 理由，這是 POE 策略的重要關鍵。學生經常基於日常生活經驗與信 念來做預測，而這些零星、片斷、不完全，甚至相互矛盾的知識概念，
經由 POE 教學策略真實的呈現出來，如此一來，有助於教學者了解 學習者如何利用這些信念來解釋他們所處世界中的真實事件（葉辰楨，
2000）。
White & Gunstone (1992) 指出運用 POE 教學策略的目的，是藉由
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某一真實情境來探究學生的認知結構與應用知識的能力，可以了解學 生如何應用相關的概念來預測及解釋所看到的現象。因為 POE 策略 強調學生對事件的預測及其理由，和其他一般的測驗相比較，少去強 調正確答案與評分的問題，而是要學生表達他們真實的想法，並讓學 生去說明他們所支持的理由。許多 POE 策略的研究顯示，學生時常 以日常生活的經驗去支持他們的理由，或是應用和科學原理不同的觀 點去解釋自然界的現象。因此，運用 POE 教學策略能有效地鼓勵學 生用自己原有的知識來進行推理與解釋，也能探測出在真實情境中，
學生原有的認知結構與應用知識的情形（翁靖婷，2012）。
Bruce（2000）的研究則指出，從幼稚園階段到大學前後的課程，
POE 教學策略大都能成功地進行，並且能幫助教學者思考下列面向：
（一） 當學生寫字、討論時都需要時間，因此 POE 策略促使 學生放慢腳步去思考自己正在做甚麼？想什麼？來解 釋這些現象。
（二） 進行預測時可以提升學生對課程的參與感，大部分的 學生對即將發生的事件感到興趣，尤其是自己的預測 與其他人不一致的時候。
（三） POE 教學策略的相關活動可以作為學生進一步探究的 基礎，例如：經過觀察到的結果和自己的預測是否有
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差異？為什麼？
（四） 可以呈現學生活動歷程的紀錄，並作為進一步研究、
改進寫作能力，或是非形式評量的基礎。
三、POE 教學策略的實施
POE 教學策略的實施包含了三個步驟（White & Gunstone，
1992）：
（一） 預測（Prediction）：在開始實施 POE 教學前，必須先確認學生 都明白要預測的情境，由教師說明活動後，允許學生詢問各種 相關的問題，好讓學生在預測活動之前能充分了解狀況。接下 來，採用學習單或開放式口頭問答的形式，讓學生提出對事件 的預測，並說明理由。POE 教學策略強調：在進行觀察之前，
務必要讓學生都完成預測活動，其理由如下：（1）每個學生都 要表明自己是採取哪一種知識立場，好讓教師了解其原有的知 識與概念。（2）學生可能會錯失對事件的觀察，因為若是學生 還處於思考或書寫狀態中，將會影響後續觀察活動的進行
（White & Gunstone，1992）。而葉辰楨（2000）的研究則指出，
由於在做「預測」時較少受到「什麼是正確答案？」的想法影 響，學習成就較為低落或個性稍微內向不善於表達的學生，較
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能在教師或同儕的鼓勵下發言，而且在此策略下，學生有較高 的投入程度。因此，將其運用於實驗活動以及教學單元中時，
可增進合作學習之教學成效及作為實驗教學的改進。
（二） 觀察（Observation）：請學生觀察實驗，並具體描述他們所看 到的現象及實驗結果。根據經驗，就算是相同的活動，不同的 學生所觀察到的現象也會有所差異，所以為了避免學生因為別 人的看法而改變自己的想法，需在觀察的同時，要求學生立即 寫下自己的想法。
（三） 解釋（Explanation）：當學生的預測與觀察到的結果有矛盾、
衝突之處時，學生要提出合理的解釋並試著去調和兩者之間的 差異。此時，教師要刺激學生多方面的思考，並鼓勵他們多發 言，因為學生在這個步驟中會呈現出他們對於事件的理解狀況 與概念改變的情形。
四、POEC 教學策略與 PDEODE 教學策略的介紹
邱美虹等人（2005）將 POE 教學策略修改為 POEC 教學策略，基 於原本 POE 教學策略三步驟「預測（Prediction）—觀察（Observation）
－解釋（Explanation）」，加入「比較（Comparison）」此一步驟。而 此變動主要是為了凸顯 White & Gunstone（1992）所提到 POE 策略
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中「對具爭議的觀察結果進行討論將使學習更有價值」，雖然書中有 提及對爭議進行討論，但並未外顯化此一步驟是十分可惜的。因此將 POE 教學策略中，學生須對其預測的推理與觀察結果中衝突的部分進 行比較和討論，外顯化為「比較」步驟成為 POEC 教學策略（謝秉桓，
2014）。因此結合原本的 POE 教學策略之步驟，POEC 策略實施程序 如下：
1. 預測（Prediction）：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）。
2. 觀察（Observation）：進行演示實驗，請學生觀察並詳細紀錄 現象，並判斷是否與預測的情形相符合。
3. 解釋（Explanation）：無論是否符合，請學生再次提出解釋的 理由。
4. 比較（Comparison）：再將所觀察的現象與之前的預測做比較，
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（鍾曉蘭，2014）。
在教學現場中使用 POEC「預測—觀察—解釋—比較」進行教學 時，會發現此一教學策略較容易使用在實驗教學中，並由於最後的「比 較」步驟屬於促進學生「個人」的後設認知學習，且每個學生的比較
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步驟或多或少都會有差異。因此在進行大班教學時（不限定實驗教學），
謝秉桓（2014）建議使用另一種類似的 POEC 教學策略，與先前的 POEC 教學策略只有些微差異，但較適合一般教室情境中使用。所謂 另一種類似的 POEC 教學策略，是由台灣師範大學化學系林如章教授 所提倡，與邱美虹等人（2005）的「比較（Comparison）」不同，新 式 POEC 教學策略的 C 步驟為「結論（Conclusion）」，猶如教學中時 常提及的課堂中的起承轉合的「合」步驟，同時也補足了 POE 教學 策略中較為忽略的「教學介入」之步驟。此外，雖然兩種 POEC 教學 策略的 E 步驟皆為「解釋」， 新式 POEC 教學策略除了學生自行解 釋外，也強調了「教師給予學生正確解釋」的教學功能。
此外，若想讓學生感受到學習的目的，同時喚起學生求知的意願，
必須讓學生從教學活動中，感受「為什麼要學？」、「學了什麼內容？」、
「這些內容怎麼學？」、以及「學了有什麼用？」，如此一來，勢必將 教學主體從「老師怎麼教」轉變為「學生怎麼學」，並重視培養學生 的思考能力，內化學習知識並且能在生活中靈活應用。眾多教學法中 以 POEC 教學策略，最有可能將課程設計成符合「情境設計、精準提 問、聆聽發言、串聯討論」精神，透過結合 POEC 教學策略的課程，
提供學生「思考、判斷、表達」的實作學習機會，讓學生體會學習的 樂趣與目的，並達到有效的學習。
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而 Savander – Ranne 和 Kolari（2003）將 POE 教學策略作部分修 改與添加，提出 PDEODE（Predict – Discuss – Explain – Observe – Discuss – Explain）教學策略，是一種透過預測、討論、解釋、觀察、
討論、解釋等六個步驟的教學策略，用以促進學習者對學習主題的概 念改變。PDEODE 教學策略以下列六個步驟來進行（Coştu et al.，
2010）：
1. 預測（Predict）：教師提出一個現象問題（設立一個情境），要 求學生預測可能發生的情形，並提出理由來證明。
2. 討論（Discuss）：學生進行小組討論，與組員討論和分享本身 的想法，期間教師需在小組間巡視並給予適當的引導和協助討 論。
3. 解釋（Explain）：各小組間對該現象的預測達成共識並做出結 論，於公開討論中相互分享各組的想法。
4. 觀察（Observe）：學生分別在組內進行實驗，將觀察到的現象
4. 觀察（Observe）：學生分別在組內進行實驗，將觀察到的現象