第四章 研究結果與討論
第二節 POEC 教學策略對不同學習成就學生之學習成效影響
關於概念的改變，Posner, Strike, Hewson, Gertzog (1982) 提出四 個條件：
1.必須讓學生不滿足於現有的概念
2.對於新的概念，必須讓學生可以理解。
3.新的概念必須是合理的。
4.新的概念必須能解釋更多現象。
此種利用引起學生先前概念，製造概念衝突的情境，來讓學生改 變原有概念的策略有很多種。具備預測(Prediction)-觀察(Observation)-解釋(Explanation)的 POE 教學策略即是其中一種。此一策略源自於
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Champagne、Klopfer、Anderson(1980)所發展設計的 DOE 策略 (Demonstration-Observation-Explanation)，用於探討學生對於古典力學 的想法，首先讓學生進行紙筆測驗，接著由教師進行示範實驗
(Demonstration)，並讓學生進行觀察(Observation)，最後讓學生回答測 驗的問題並提出解釋(Explanation)。
而 Gunstone 和 White(1981)研究發現，若讓學生在觀察活動之前 先進行預測(Prediction)，不僅可以呈現學生的認知結構，又可以提昇 學生的學習動機，因此將 DOE 策略改良為 POE 教學策略，其主要步 驟有三：
1.預測：由教師提供一個情境給學生，讓學生運用原有的知識背景進 行預測，並寫下預測結果及其理由根據。
2.觀察：進行實驗操作，讓學生從操作中觀察，並將實驗結果記錄下 來。
3.解釋：讓學生就先前預測的結果與觀察到的結果，比較異同提出看 法並解釋。
而 POE 教學策略的進行，必須在活動之前，先讓所有學生都了 解接下來要進行的預測活動，並且可以讓學生詢問問題，以確保學生
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了解活動狀況。接著再提出問題，讓學生對於情境進行預測，並寫下 預測結果及其理由根據。而觀察活動中，必須讓學生即時寫下自己的 觀察結果，以免因為每個學生觀察的差異而相互影響，導致改變自己 的想法與觀察。最後，在比較、解釋預測與觀察的差異時，此步驟對 學生較為困難，教師可以多鼓勵讓學生思考各種可能性，並讓學生記 錄下來，提出其解釋。
國內外對於 POE 教學策略的研究論文相當多，針對部份國內相 關研究論文整理如附錄一。
由相關論文中，不少學者對 POE 教學教策略提出修改，例如：
許良榮(2005)提出序列性 POE(S-POE: Sequential
Predict-Observe-Explain)實驗設計，即是以 POE 教學教策為基礎，設 計一連串具有相關性的實驗，每次實驗只改變一個變因，以相同的科 學概念涵蓋其現象的解釋，以達到學生科學解釋融貫性的目標。本研 究即採此精神，由研究者自行設計實驗裝置與器材(詳見附錄二-實驗 器材裝置照片，附錄三-反應速率實驗紀錄)，利用同一套裝置，改變 操縱變因以探討影響反應速率的各項變因。
邱美虹(2005)提出 POEC(Prediction 預測－Observation 觀察－
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Explanation 解釋－Comparison 比較)教學模式，提倡學生在實驗觀察 後，不管實驗結果是否與預測相同，皆請學生提出解釋，之後再將觀 察結果與先前之預測作一比較，然後作出結論。但是，本研究認為此
「比較」的過程可在預測、觀察後，提出解釋前，就可進行。
而李柏欽(2013)運用 POE 教學策略在化學反應速率單元上，其結 果卻未優於傳統教學法。檢視其研究，除了其教學過程不太符合 POE 教學策略的精神外，該研究以 10 個趣味化學實驗逐一探究各迷思概 念，雖然趣味化學實驗可提高學生學習興趣，但是在 POE 教學後並 無歸納整合出完整的概念。
故本研究認為，可將邱美虹(2005)所提出的 POEC(預測-觀察-解 釋-比較)中，將「比較」的程序併入「解釋」的程序中，而增加「結 論」的部份，在各個學生觀察解釋提出推論後，由教師引導歸納出結 論與完整的科學概念，故本研究將 POEC 教學策略的步驟訂為預測 (prediction)、觀察(observation)、解釋(explanation) 及結論
(conclusion)。
第三節 二段式診斷測驗
二段式診斷測驗工具(two-tier diagnosis instrument)為
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Treagust(1988，1995)所開發，每一道試題皆包含二個部份，第一部 為命題陳述所構成的題幹，二到四個答案可供選擇的選項，而第二部 份為選擇該答案的理由，可用選擇題型式或開放式題型。由於傳統紙 筆測驗中，只能測得學生對「現象」或「知識」的記憶，而無法再進 一步了解學生答題的想法，甚至學生對於不會的題目，常常以猜測方 式答題，因此為避免上述情形發生，對於學習成效的檢視，本研究採 用二段式診斷工具，以明確釐清學生的迷思概念，了解是否達到教學 目標。另外，在試題的第二部份，為避免學生使用答題策略，由第二 部份的選項來逆向推敲第一部份的正確答案，故本研究第二部份採用 開放式題型。
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第三章 研究方法與步驟
本研究以化學反應速率單元為例，探討 POEC 教學策略對八年級 學生學習成效之影響，並針對不同性別、不同學習成就學生進行分析，
以提供自然科教師教學之參考。本研究採準實驗研究法，對實驗組、
對照組實施前測之後，分別以 POEC 教學法(實驗組)與傳統講述式教 學(對照組)進行化學反應速率單元的教學活動，然後實施後測，再經 過三個月之後實施延宕測。由前測、後測、延宕測之結果，以 SPSS 軟體分析學習成效。本章共分四節，第一節介紹研究對象，第二節介 紹研究工具，第三節介紹研究架構與流程，第四節介紹資料收集與分 析。
第一節 研究對象
本研究採準實驗研究法，以研究者本身所任教的學校，位於原台 南縣郊區的一所國中(總班級數 24 班)之八年級學生為研究對象。由 於研究者本身兼任行政，因配課關係，僅任教一班八年級，故實驗組 為研究者本身任教的班級，男生 15 人、女生 16 人，共計 31 人；對 照組為其他專業理化科教師所任教的二個班，扣除無效前後測問卷後，
男生 24 人、女生 31 人，共計 55 人。研究者與對照組教師皆為理化 本科學系畢業，任教理化科年資皆超過 10 年。相關資料整理如下表。
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表 三-1：研究對象資料表 男生
人數
女生
人數 總人數 理化科教師 教學法
實驗組 15 16 31 研究者(理化本科學系畢業，
任教理化科年資超過 10 年) POEC 教學 對照組
(A 班) 12 14 26 教師 A(理化本科學系畢業，
任教理化科年資超過 10 年) 傳統講述法 對照組
(B 班) 12 17 29 教師 B(理化本科學系畢業，
任教理化科年資超過 10 年) 傳統講述法
而將實驗組、對照組前測結果，以獨立樣本 T 檢定分析發現，變 異數相等的 Levene 檢定為 0.221，大於 0.05，表示實驗組、對照組 在進行單元教學前並無明顯差異。
學習成就分組，以學生前六次自然科段考成績加總之排名順序分 組，前 25%為高分組，後 25%為低分組，其餘者為中分組，相關人 數如下表：
表 三-2：學習成就分組人數表
高分組 中分組 低分組
實驗組 8 人 15 人 8 人
對照組(二班加總) 14 人 27 人 14 人
第二節 研究工具
由文獻探討所述，本研究針對下列 12 個概念擬定診斷工具，探
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討比較學生在不同教學策略下的學習成效。
1.反應物的顆粒大小(接觸面積)對反應速率的影響。
2.反應物的顆粒大小(接觸面積)對生成物產量的影響。
3.反應物的濃度對反應速率的影響。
4.反應物的濃度對生成物產量的影響。
5.反應物的量(體積)對反應速率的影響。
6.反應物的量(體積)對生成物產量的影響。
7.反應物的溫度對反應速率的影響。
8.反應物的溫度對生成物產量的影響。
9.催化劑的有無對反應速率的影響。
10.催化劑的有無對生成物產量的影響。
11.催化劑的量(質量)對反應速率的影響。
12.催化劑的量(質量)對生成物產量的影響。
因此前測、後測皆就上述 12 個概念，訂出 12 題二段式診斷工具，
詳見附錄四-(前)後測問卷，節錄其中二題範例如下：
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題組一：在二氧化碳的製備實驗中，我們利用大理石(碳酸鈣)加鹽酸來製造 二氧化碳。已知「碳酸鈣和鹽酸反應會產生二氧化碳、水、氯化鈣」
(碳酸鈣＋鹽酸 → 二氧化碳 ↑＋水＋氯化鈣)，試回答 1 到 8 題：
( ) 1.如圖(一)，取碳酸鈣顆粒狀、粉末狀各 10 公克，分別加入兩杯相同濃 度的 50mL 鹽酸中，則哪一杯中的二氧化碳產生較快？ (A)顆粒狀 (B) 粉末狀 (C)都一樣 (D)不一定。
我的理由：
( ) 2.如圖(一)，取碳酸鈣顆粒狀、粉末狀各 10 公克，分別加入兩杯相同濃 度的 50mL 鹽酸中，直到兩杯反應都結束後，哪一杯中二氧化碳產生的 量較多？ (A)顆粒狀 (B)粉末狀 (C)都一樣 (D)不一定。
我的理由：
圖(一)
先以題幹說明問題中所提及的反應式，並用對照圖形標示出操縱 變因及控制變因。並以同一張圖探究同一個操縱變因對反應速率、及 生成物產量的影響，而形成 2 個題目。而每一題中，第一段命題以選 擇題方式，第二段則採開放式問題，以充分了解學生在概念的理解，
並且避免學生由第二段的選項來反推第一段命題的答案。
22 計分方式如下：
1.答對第一段，且於第二段完整寫出概念者，得 2 分。
2.答對第一段，且於第二段寫出部分概念者，得 1 分。
3.答對第一段，但第二段理由空白，或概念錯誤者，得 0 分。
4.第一段答錯者，得 0 分。
5.共 12 題，總分 24 分。
為提高試題效度，本試題編妥後，特請研究者學校三位理化科教 師(任教年資皆超過 15 年，且為相關研究所畢業)審查，彙整意見修 訂後，再請師大化學系教授鑑定，以建立專家效度。
而延宕測部分，係研究者學校九年級學生全校複習考之考卷，詳 見附錄五-延宕測問卷，測驗時間為國三上學期(2012 年 9 月)，範圍 為反應速率與化學平衡，刪除化學平衡題目後，保留反應速率題目共 22 題，將學生答對題數加權計分(乘以 24/22)，以便與前測、後測對 照分析。
SPSS 分析前測、後測、延宕測之內部一致性，得到 Cronbach's Alpha 值分別為 0.790、0.795、0.858，皆大於 0.7，表示信度良好。
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第三節 研究架構與流程
一、 本研究之架構圖 三-1：研究架構圖
如圖三-1 所示，在實驗研究前，於校內自然領域提出規劃，徵得 其他二位自然科教師同意後，進行前測，而後進行教學活動，再實施 後測。而在不耽誤正常教學進度下，為了更瞭解學習成效，利用歷年 來本校三年級共同複習考試的相同試題卷，分析實驗組、對照組學生 在升上三年級時，化學反應速率單元複習卷的答題情形作為延宕測。
二、本研究流程
如圖三-2 所示，分為下列階段：
1.確立研究方向：蒐集 POE 教學法在理化科各種主題的論文，發現化 學反應速率單元較少探討。再比較其他教學法探討化學反應速率單元
1.確立研究方向：蒐集 POE 教學法在理化科各種主題的論文，發現化 學反應速率單元較少探討。再比較其他教學法探討化學反應速率單元