POEC教學策略對八年級學生在反應速率單元概念之學習成效研究

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(1)國立臺灣師範大學化學系碩士論文. 指導教授：林如章博士. POEC 教學策略對八年級學生在反應速率單元概念之學習成效研究. A study of POEC teaching strategy on the achievements of “Reaction Rate” to eighth-grade students. 研究生：邱建富. 中華民國一〇三年八月.

(2) 誌謝辭終於完成論文了，一路上跌跌撞撞地，幸好有指導教授林如章老師耐心、細心的指導，以及口試委員林慶隆主任和李位仁老師在百忙之中仔細校閱本文，並提供寶貴意見，使本文能更加完整，在此致上最大的敬意。回首那四年暑假在師大進修的日子，班上的同學敦程、正強、明修、柏欽…大家一起為了報告、作業、考試而熬夜，交換讀書心得；也一起逛過師大夜市、公館夜市，吃吃喝喝，一起歡樂過。如今，雖然畢業了，但是朋友是一輩子的事，有機會還是可以一起回首話當年。另外，每個成就背後一定有個偉大的推手，瑋倫，我可愛的另一半，就是這論文最大的推手，她讓我無後顧之憂，可以全心投入。感謝的話不用多講，我願以行動回報我內心最誠摯的感恩。. 感謝大家！建富謹誌 2014 年 8 月.

(3) 中文摘要本研究旨在化學反應速率單元中，探討以 POEC(predictionobservation-explanation-conclusion)教學法對於八年級學生的學習成效之影響，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上之參考。本研究採準實驗研究法，以常態編班之八年級學生為研究對象，一個班(共 31 人)為實驗組，二個班(共 55 人)為對照組，分別實施前測後，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，而後實施後測，再經過三個月實施延宕測。由前測、後測、延宕測結果，以 SPSS 軟體分析學習成效。研究結果發現，兩種教學策略皆可以達到學習成效，且在間隔一段時間亦能維持一定的學習成效，但是採用 POEC 教學法的成效較佳。對於不同學習成就之學生，就高分組而言，可得到較佳的學習成效，間隔一段時間亦能維持較佳的學習成效。而對於中分組而言，採用 POEC 教學法，比傳統教學法更能達到學習成效與維持學習成效。對於不同性別之學生，不管是男生組或女生組，採用 POEC 教學法，皆比傳統教學法可得到較佳的學習成效與維持學習成效。關鍵字：POEC 教學策略、反應速率、二段式診斷測驗 I.

(4) Abstract This research analyses the effect of students’ comprehension toward the rate of chemical reactions through the teaching strategy of POEC (prediction-observation-explanation-conclusion).. We. adopted. quasi-experimental study by selecting 86 students of 8th grade in three classes for one class(31 students) as the experimental group and two classes(55 students in total) as the control group. Both pre-test and post-test are provided before and after different teaching methods of POEC and traditional method of the two groups. Moreover, three months later, a delayed post-test was accomplished. The result can be seen through the analysis of SPSS.. The result shows that both method can achieve the teaching goal, and maintain the effect for a period of time. However, better learning performances reveal when POEC method adopted. Even after a period of time more outstanding influence upheld. As for students of different levels, POEC provides a better attainment than the traditional teaching method. For students of both male and female, the superior result of POEC also displayed.. Key words：POEC teaching strategy, reaction rate, two-tier diagnosis instrument. II.

(5) 目錄中文摘要..................................................................................................... I Abstract ...................................................................................................... II 目錄...........................................................................................................III 表格目錄.................................................................................................. VI 圖表目錄.................................................................................................. IX 第一章緒論...............................................................................................1 第一節研究背景與研究動機 ...........................................................1 第二節研究目的與待答問題 ...........................................................3 第三節名詞解釋................................................................................4 POEC 教學策略 ...........................................................................4 化學反應速率 ...............................................................................5 學習成就高分組、中分組、低分組...........................................5 第四節研究限制................................................................................5 第二章文獻探討 ......................................................................................6 第一節反應速率................................................................................6 第二節 POEC 教學策略 ..................................................................13 第三節二段式診斷測驗..................................................................16 第三章研究方法與步驟 ........................................................................18 III.

(6) 第一節研究對象..............................................................................18 第二節研究工具..............................................................................19 第三節研究架構與流程..................................................................23 第四節資料收集與分析..................................................................26 第四章研究結果與討論 ........................................................................28 第一節 POEC 教學策略對學生在反應速率單元概念之學習成效影響 ....................................................................................................28 第二節 POEC 教學策略對不同學習成就學生之學習成效影響 ..31 第三節 POEC 教學策略對不同性別學生之學習成效影響 ..........36 第四節診斷工具中各題的答題情形 .............................................38 第五章結論與建議 ................................................................................51 第一節結論......................................................................................51 第二節建議......................................................................................53 參考文獻...................................................................................................55 附錄一國內 POE 相關教學策略研究論文 ...........................................62 附錄二實驗器材裝置照片 ....................................................................84 附錄三反應速率實驗紀錄 ....................................................................85 附錄四 (前)後測問卷 ..............................................................................90 附錄五延宕測問卷 ................................................................................94 IV.

(7) 附錄六反應速率教案 ............................................................................96 附錄七 POEC 教學與傳統講述教學對照表 .........................................97. V.

(8) 表格目錄表二-1：學生迷思概念表(周進洋，劉文雄 2001) ..............................7 表三-1：研究對象資料表 .....................................................................19 表三-2：學習成就分組人數表 .............................................................19 表四-1：實驗組、對照組前測成績獨立樣本 T 檢定 ........................28 表四-2：實驗組前測與後測成績成對樣本 T 檢定 ............................29 表四-3：對照組前測與後測成績成對樣本 T 檢定 ............................29 表四-4：實驗組、對照組後測成績獨立樣本 T 檢定 ........................29 表四-5：實驗組前測與延宕測成績成對樣本 T 檢定 ........................30 表四-6：對照組前測與延宕測成績成對樣本 T 檢定 ........................30 表四-7：實驗組、對照組延宕測成績獨立樣本 T 檢定 ....................31 表四-8：實驗組按不同學習成就分組前測總分與後測總分之成對樣本 T 檢定...................................................................................32 表四-9：對照組按不同學習成就分組前測總分與後測總分之成對樣本 T 檢定...................................................................................32 表四-10：實驗組按不同學習成就分組前測總分與延宕測總分之成對樣本 T 檢定...........................................................................34 表四-11：對照組按不同學習成就分組前測總分與延宕測總分之成對樣本 T 檢定...........................................................................34 VI.

(9) 表四-12：實驗組按不同性別分組前測總分與後測總分之 T 檢定 36 表四-13：對照組按不同性別分組前測總分與後測總分之 T 檢定 36 表四-14：實驗組按不同性別分組前測總分與延宕測總分之 T 檢定 ...................................................................................................37 表四-15：對照組按不同性別分組前測總分與延宕測總分之 T 檢定 ...................................................................................................37 表四-16：第 1 題實驗組和對照組前測、後測之成對樣本 T 檢定 38 表四-17：第 1 題實驗組、對照組各得分人數佔全體人數百分比 ...................................................................................................38 表四-18：第 2 題實驗組和對照組前測、後測之成對樣本 T 檢定 39 表四-19：第 2 題實驗組、對照組各得分人數佔全體人數百分比 ...................................................................................................39 表四-20：第 3 題實驗組和對照組前測、後測之成對樣本 T 檢定 40 表四-21：第 3 題實驗組、對照組各得分人數佔全體人數百分比 ...................................................................................................40 表四-22：第 4 題實驗組和對照組前測、後測之成對樣本 T 檢定 41 表四-23：第 4 題實驗組、對照組各得分人數佔全體人數百分比 ...................................................................................................42 表四-24：第 5 題實驗組和對照組前測、後測之成對樣本 T 檢定 43 表四-25：第 5 題實驗組、對照組各得分人數佔全體人數百分比 ...................................................................................................43 表四-26：第 6 題實驗組和對照組前測、後測之成對樣本 T 檢定 44. VII.

(10) 表四-27：第 6 題實驗組、對照組各得分人數佔全體人數百分比 ...................................................................................................44 表四-28：第 7 題實驗組和對照組前測、後測之成對樣本 T 檢定 45 表四-29：第 7 題實驗組、對照組各得分人數佔全體人數百分比 ...................................................................................................45 表四-30：第 8 題實驗組和對照組前測、後測之成對樣本 T 檢定 46 表四-31：第 8 題實驗組、對照組各得分人數佔全體人數百分比 ...................................................................................................46 表四-32：第 9 題實驗組和對照組前測、後測之成對樣本 T 檢定 47 表四-33：第 9 題實驗組、對照組各得分人數佔全體人數百分比 ...................................................................................................47 表四-34：第 10 題實驗組和對照組前測、後測之成對樣本 T 檢定 ...................................................................................................48 表四-35：第 10 題實驗組、對照組各得分人數佔全體人數百分比 ...................................................................................................48 表四-36：第 11 題實驗組和對照組前測、後測之成對樣本 T 檢定 ...................................................................................................49 表四-37：第 11 題實驗組、對照組各得分人數佔全體人數百分比 ...................................................................................................49 表四-38：第 12 題實驗組和對照組前測、後測之成對樣本 T 檢定 ...................................................................................................50 表四-39：第 12 題實驗組、對照組各得分人數佔全體人數百分比 ...................................................................................................50. VIII.

(11) 圖表目錄圖三-1：研究架構圖 .............................................................................23 圖三-2：研究流程圖 .............................................................................25 圖三-3：前(後)測計分圖 ......................................................................26. IX.

(12) 第一章緒論本章共分四節，第一節就研究背景、研究動機加以描述。第二節就研究目的、待答問題加以描述。第三節為名詞解釋，第四節為研究限制。. 第一節研究背景與研究動機國中自然科學課程的教學，從 90 學年度開始逐年實施九年一貫課程，歷經 90 暫綱、92 課綱，乃至目前使用中的 97 課綱，雖然歷經多次修訂，但在條文中，實施要點提及教學實施與教學方法，均期望教師能廣泛運用各種教學策略，及適當的教學方法。另外，教學型式也不宜長期固定於某一種型式，可以視教學目標及實際情況而定，採取適當方法。而自 103 學年度開始實施十二年國民基本教育，其中關於課程與教學的具體作為，強調落實國民中小學教學正常化，促進教師有效教學；且教育部支持國中小進行各項教學創新，期望教師運用各種教學策略，並透過檢核來評估學生的學習是否達到教學目標。. 由上述所列教育改革的作為，我們不禁要反思，是不是多數站在教學第一線的教師們，上課仍是採用傳統的講述法？不然，課綱修訂多次，現在又實施十二年國民基本教育，而教育部卻還一再地呼籲教 1.

(13) 師們可以多採用各種教學策略，活化自然科的教學。這也代表了在現今國中教學現場，傳統的講述法是最簡單、省事的教學法之一。尤其，從九年一貫課程實施，再加上多元入學方案，不只學生必須參加多項活動，學校也必須舉辦更多活動來讓學生參加。而活動多，教師與學生就必須多花費心思去參與活動，而減少在學科上的付出，且在教學進度的壓力下，教師只好選擇簡單、省事的教學法。. 另一方面，教育部於 101 年起開始試辦「分組合作學習」，並於 103 年推動到各國中。希望藉此活化教師的教學，提昇學生的學習成效。不過，教學策略並不僅只此一種，若只推展單一教學法，也並非好事。. 以「反應速率」單元為例，國內相關研究論文提及的教學法有：數位環境情境學習模式(廖啟宏，2006)、5E 探究教學法(陳智忠，2007)、 POE(預測-觀察-解釋)教學策略(李柏欽，2013)…等。. 其中，數位環境情境學習模式雖然在學習成效的保留上有顯著性，但是其後測學習成效，就高分組同學而言，數位環境與課室環境皆達學習成效，而中、低分組同學皆未達學習成效。顯見不同教學環境未必是影響後測學習成效的主因。 2.

(14) 而 5E 探究教學法對反應速率概念並非全然達到學習成效，且在該研究中，採小組分工合作方式進行，多數學生僅負責探究過程中的某一部分，所學得的概念並不完整。. 而至於 POE 教學策略，李柏欽的研究結果無法論證 POE 教學策略優於傳統教學法。檢視原因，發現其教學程序並不符合 POE 教學策略。且突顯 POE 教學法若只探究各項概念，而無歸納整合出結論，那學習成效可能達不到預期。因此研究者選擇「反應速率」單元，針對其相關的概念，採用 POEC(預測-觀察-解釋-結論)教學策略，探討此一策略是否可以在兼顧教學進度下提昇學習成效？. 第二節研究目的與待答問題 POEC(預測-觀察-解釋-結論)教學策略是將 POE(預測-觀察-解釋) 教學策略再加上 C(結論)，讓學生在預測-觀察-解釋後，形成概念後，將所學得之概念，再進一步統整，作出結論，以形成完整性的概念。本研究以八年級的「反應速率」單元為例，採用 POEC 教學策略，探討是否可以提昇學生的學習成效？. 待答問題如下：POEC 教學策略與傳統式教學，在「反應速率」單元中， 3.

(15) 一、對八年級學生的學習成效影響為何？二、對不同學習成就的八年級學生之學習成效影響為何？三、對不同性別的八年級學生之學習成效影響為何？. 第三節名詞解釋 POEC 教學策略(predictionobservation- explanation- conclusion) POE 教學策略為 White 和 Gunstone 於 1992 年所提出，主要步驟有三：一、預測（prediction）：讓學生運用其原有知識、概念去針對一個情境去作結果的預測，其預測必須有其支持的理由。二、觀察（observation）：藉由實際操作讓學生去觀察，並描述所觀察到的結果。三、解釋（explanation）：針對觀察到的結果與學生原先預測的差異，由學生相互討論，並歸納、解釋其理由，提出推論。. 而 POEC 教學策略在 POE 教學策略，再加上結論（conclusion）。亦即在學生經預測-觀察-解釋並形成推論後，將各自的推論進一步地統整，形成完整性的科學概念再作出結論並加以應用。. 4.

(16) 化學反應速率化學反應速率指的是化學反應進行的快慢，而影響因素有：反應物的性質、濃度、接觸面積(顆粒大小)、溫度、催化劑…等。而在國中自然第四冊反應速率單元中，探討的影響因素為濃度、接觸面積(顆粒大小)、溫度、催化劑。. 學習成就高分組、中分組、低分組以該班自然科前六次月考成績加總排名順序分組，前 25%為高分組，後 25%為低分組，其餘者為中分組。. 第四節研究限制本研究僅對研究者所執教學校的三個班級， 86 位八年級學生在反應速率單元的學習成效之研究。因所採取樣本數量有限，研究結果僅能提供參考，不宜過度延伸。且應避免過度推論至其他單元作延伸。. 5.

(17) 第二章文獻探討本章共分三節，第一節探討反應速率之相關迷思概念，第二節探討 POEC 教學策略用於概念改變及其相關研究，第三節探討用於診斷學習成效的二段式診斷測驗。. 第一節反應速率在康軒版國中自然與生活科技 2 下第四章提到，化學反應的快慢可用反應速率來表示，而反應速率通常可用單位時間內反應物或生成物的變化量來表示。. 一般，我們所熟知的，影響反應速率的因素有：反應物的性質、接觸面積、濃度、溫度、催化劑…等。其中康軒版以簡短的一段文字敘述說明反應物的性質與反應速率的關係，其餘版本，如南一版、翰林版，皆於氧化還原單元中介紹反應物活性大小，而於本章節僅介紹接觸面積、濃度、溫度、催化劑等四項影響因素。故本研究探討的內容，將針對此四項影響因素及學生在該單元的迷思概念為主。. 簡單分析三個版本的內容，三個影響因素─接觸面積、濃度、溫度─皆以實驗或生活案例來切入主題，並以碰撞理論來解釋其原因。. 6.

(18) 而另一影響因素的催化劑，僅翰林版以實驗切入主題，再利用道路捷徑來類比催化劑會提供另一條反應途徑，來改變化學反應的快慢。南一版、康軒版皆以實驗或生活案例來介紹催化劑的性質，對於為何催化劑會影響反應速率並無著墨。. 周進洋和劉文雄(2001)在「化學反應速率的迷思概念診斷工具之發展與診斷」的研究中，利用開放式與半開放式紙筆測驗，對高雄縣 499 位九年級學生作群測，將學生在化學反應速率二段式診斷工具中的作答，選項達 7%以上者為主要的迷思概念，依六個中心概念分類，整理如下表：. 表二-1：學生迷思概念表(周進洋，劉文雄 2001) 中心概念. 學生的迷思概念. 百分比. 濃度. 1.碰撞會使分子結構遭受破壞。. 21.2%. 2.濃度增加，將使能量增加。. 29.1%. 1.顆粒細，分子小，反應速率快是因移動快，與碰撞無關。. 19.6%. 2.分子碰撞會抵銷能量。. 15.6%. 3.粉狀反應物較易溶解。. 32.7%. 4.溶解後濃度增加。. 9.8%. 5.物質在液態比較容易混合。. 35.3%. 6.配成容易反應較不會太劇烈。. 25.1%. 7.分子愈小，相遇機率愈小。. 9.8%. 8.顆粒狀體積較大。. 7.8%. 1.食物在冰箱中保存較久，是因酵素在溫度低時活性較小。. 57.9%. 2.冰箱保存食物是防止水份散失。. 26.1%. 顆粒大小. 溫度. 7.

(19) 催化劑. 活性. 物質本性. 3.溫度不可同時促進正、逆反應速率。. 62.7%. 4.化學變化不能還原。. 35.9%. 5.反應不能向左。. 12.4%. 6.正、逆反應速率所需條件不同。. 30.3%. 1.催化劑未參與反應。. 13.2%. 2.沒有催化劑就不能反應。. 17.2%. 3.雙氧水中的氧比水多，所以才會自行分解。. 14.4%. 4.不知澱粉水解，稀酸是催化劑。. 7.8%. 5.酸性越高，酵素活性越大。. 9.4%. 6.酸有腐蝕性，所以澱粉水解較快。. 15.0%. 7.澱粉水解的酵素是鹼性。. 14.4%. 1.活性大，增加活動力，易破壞分子結構。. 27.9%. 2.活性小，反應慢是因沒有碰撞。. 14.2%. 3.活性大，能量大，不易產生碰撞。. 12.0%. 1.因汽油濃度小於柏油，所以較適合當燃料。. 21.4%. 2.汽油是因含天然氣較多，所以較適合當燃料。. 15.8%. 3.因汽油溫度比較容易上升，所以較適合當燃料。. 9.6%. 4.柏油比較耐高溫，故不適合當燃料。. 13.0%. 並且由學生在二段式診斷工具的作答中發現，在第一部份事實選項的部份，答對相當高，但是在第二層理由選項的部份，並不太理想。顯示國三學生在有關反應速率單元的概念並不完整，可能是學生只注重知識的記憶與背誦，故第一部份答對率高。但是，對反應速率的概念卻沒有作通盤的了解，以致於無法建構正確知識的架構與脈絡。. 廖啟宏(2006)在「國中學生在不同的〝雙重情境學習模式〞環境下其反應速率概念學習成效之研究」中，以 190 位八年級學生為對象，區分成數位環境與課室環境，進行化學反應雙重情境學習模式，針對 8.

(20) 下列八個概念，探討其對學習成效之影響：. 1.反應速率-產率與產量。 2.催化劑與反應速率。 3.放熱反應與反應速率。 4.體積與反應速率。 5.體積與表面積。 6.反應物狀態與反應速率。 7.反應速率-催化劑。 8.催化劑的量與反應速率。. 結果發現，對於高學業成就學生，數位環境與課室環境皆有較好的概念後測學習成效。而中、低學業成就的學生，不論數位環境與課室環境，其概念後測學習成效皆無顯著差異。但是，挑戰情境(學習保留)學習成效，不論是高學業成就學生、中學業成就學生、低學業成就學生，數位環境學習模式皆比課室環境學習模式有更顯著的進步。. 由上述研究結果，對於反應速率概念的學習，高學業成就學生都有較好的學習成效，而中低學業成就學生皆無顯著學習成效，代表數 9.

(21) 位環境與課室環境並不是影響學習成效的主因，僅能從挑戰情境的學習成效看出數位環境較能提昇一些進步。. 陳智忠(2007)在「5E 探究教學對八年級學生反應速率單元概念改變與學習動機之研究」中，利用 5E 探究教學活動，以中部地區五個班級的八年級學生為對象，對下列十一個概念進行研究：. 1.反應物的濃度會影響反應速率。 2.反應速率的快慢與生成物的量多寡無關。 3.溫度影響反應速率。 4.反應物的接觸面積會影響反應速率。 5.反應的容器大小不會影響反應速率。 6.反應物粉末的量會影響反應速率。 7.同濃度反應物的量不會影響反應速率。 8.加入催化劑會影響反應速率。 9.加入催化劑不會影響生成物的量。 10.催化劑的接觸面積會影響反應速率。 11.加入催化劑的量不會影響生成物的量。. 結果發現，學生對於上述第 1、2、4、5、8、9、11 個概念，呈 10.

(22) 現較明顯的學習成效。而在其餘的概念學習上，沒有達到學習成效。. 5E 探究教學法是利用：(1)引起參與(engagement)、(2)探索 (exploration)、(3)解釋(explanation)、(4)精緻化(elaboration)、(5)評量 (evaluation)等五個步驟進行教學活動，其中引起參與僅利用「提問」來引起動機，但此教學法對反應速率概念並非全然達到學習成效，且該研究採小組合作方式進行，多數學生分工會持續到全部報告結束，而每個學生僅負責探究過程中的某一部分，所學得的概念並不完整。. 而李柏欽(2013)在「POE 教學策略在國中八年級『反應速率』單元應用之研究」中，利用 POE 教學策略在反應速率單元，以新北市某國中 130 位學生分組趣味實驗教學。. 結果發現，雖然實驗組的前、後測達顯著差異，代表學習成效有所提昇。但是不管在後測、延宕測，實驗組與對照組之間皆未達顯著差異，代表採用 POE 教學策略並未優於傳統教學。. 而檢視該研究，發現其教學過程是先進行二節反應速率的教學後，才利用 10 個趣味實驗作為 POE 教學策略的學習。POE 教學策略的精神是引起學生先前概念，製造概念衝突的情境，來讓學生改變原有概 11.

(23) 念(詳見本章第二節 POEC 教學策略)。而該研究在進行 POE 策略前已先進行本單元的課堂教學，並不符合 POE 教學策略的精神，且在 10 個趣味實驗結束之後，雖然有讓學生進行解釋，但並未作整個單元概念的統整。. 故本研究以運用概念衝突的 POEC 教學策略，由預測與觀察結果間的異同，讓學生進行解釋，最後由教師作引導，協助學生歸納整個單元的概念，以加深學生的印象，希望能達到反應速率概念的學習成效。. 綜合上述，本研究統整成以下 12 個概念進行研究：. 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。 12.

(24) 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。. 探討比較 POEC 教學策略與傳統講述式教學，在反應速率單元，對學習成效之影響。. 第二節 POEC 教學策略關於概念的改變，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 13.

(25) 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 14.

(26) 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－ 15.

(27) 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 16.

(28) 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。. 17.

(29) 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。 18.

(30) 表三-1：研究對象資料表男生女生人數人數. 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 19.

(31) 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：. 20.

(32) 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。 21.

(33) 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。 22.

(34) 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的論文，因而確立研究方向。 2.文獻探討與分析：蒐集關於 POE 教學法、化學反應速率概念的相關. 23.

(35) 論文資料並分析。 3.擬定研究計畫：設計教學活動，與指導教授討論相關內容，並與學校同事討論活動進行的細節。 4.發展研究工具：由文獻探討，擬定合適之學習成效診斷工具(前、後測)，並配合學校既定政策以複習考作為延宕測。 5.實施前測：於 2012 年 3 月進行前測。 6.實施教學活動：實驗組由研究者實施 POEC 教學法(教案詳見附錄六 -反應速率教案)，對照組由校內其他教師實施傳統講述教學，上課節數皆為 5 節課，兩種教學流程之對照詳見附錄七- POEC 教學與傳統講述教學對照表。 7.實施後測：在教學活動結束後(2012 年 5 月)，進行後測。 8.實施延宕測：在學生升上三年級時，暑假結束後，第一次段考前(2012 年 9 月)，以全校複習考卷(範圍：化學反應速率與化學平衡)作為延宕測。 9.資料統整與分析：收集前測、後測、延宕測結果，以 EXCEL 軟體進行資料統整，再以 SPSS19 中文版進行資料分析。 10.撰寫論文：依所得結果，與指導教授討論，撰寫論文。. 24.

(36) 圖三-2：研究流程圖. 25.

(37) 第四節資料收集與分析一、資料的收集本研究前、後測採二段式診斷工具，計分方法如圖三-3 所示：. 圖三-3：前(後)測計分圖. 而理由概念的完整與否判定，是以清楚提及概念的關鍵概念詞，或其他與概念關鍵詞有相同意思的詞句。其他，若是採猜測語氣回答、或僅重述命題內容或選項，卻無明確的說明，皆視為概念不完整。. 延宕測為三年級複習考卷，範圍包含反應速率及化學平衡，僅計算反應速率概念的答對題數，再乘上 24/22，使滿分為 24 分，以利後續資料分析。 26.

(38) 二、資料的分析在資料的分析，研究者利用 Excel 及 SPSS 19 中文版軟體，整理及分析資料。以前測總分，對實驗組及對照組作獨立樣本 T 檢定，判定兩組起始情形。再以各組前測、後測、延宕測的總分作成對樣本 T 檢定，判定各組的學習成效。並以各組前測、後測的單題得分作成對樣本 T 檢定，判定各組在單題概念的學習成效。並分別以性別、學習成就分組，檢視在不同性別，不同學習成就下，學生對於化學反應速率的學習成效。. 27.

(39) 第四章研究結果與討論第一節 POEC 教學策略對學生在反應速率單元概念之學習成效影響本節將以實驗組及對照組的前測總分、後測總分、延宕測總分來探討不同組別學生的學習成效。. 一、教學前的差異情形本實驗以兩組前測成績之獨立樣本 T 檢定來判別兩組學生在實施不同教學法之前，學習成效有無明顯差異？檢定結果如表四-1：. 表四-1：實驗組、對照組前測成績獨立樣本 T 檢定組別. 人數. 平均數. 實驗組對照組. 31 55. 13.45 11.24. 標準差. t值. p值. 5.347 1.693 .094 6.077 *p<.05，**p<.01，***p<.001. 由上表可知，P 值=.094 大於.05，顯示兩組學生在教學前並無明顯差異。. 二、教學後的學習成效本實驗以兩組前測、後測成績成對樣本 T 檢定來判別兩組學生在實施不同教學法後，有無達到學習成效？檢定結果如表四-2、 28.

(40) 表四-3：. 表四-2：實驗組前測與後測成績成對樣本 T 檢定平均數(標準差) 前測總分後測總分. t值. 13.45 (5.347) 19.29 (3.217). -7.015*** *p<.05，**p<.01，***p<.001. 表四-3：對照組前測與後測成績成對樣本 T 檢定平均數(標準差). t值. 11.24 (6.077) 14.47 (5.402). -4.449***. 前測總分後測總分. *p<.05，**p<.01，***p<.001. 由表四-2、表四-3 中，兩組前後測顯著水準 P 值皆小於.001，可知兩組學生在教學後，皆有達到學習成效，即學生成績皆有所提昇。但是，實驗組在分數的提昇上比對照組為佳。此外，標準差的大小代表大部分的數值與平均值間的差異大小，實驗組前後測成績的標準差變小 2.130，而對照組只變小 0.675，代表實驗組內學生成績差異變小。故以兩組後測成績之獨立樣本 T 檢定來判別兩組學習成效有無明顯差異？檢定結果如表四-4：. 表四-4：實驗組、對照組後測成績獨立樣本 T 檢定組別人數平均數標準差實驗組對照組. 31 55. 19.29 14.47. 3.217 5.402. t值. p值. 5.182***. .000. *p<.05，**p<.01，***p<.001. 29.

(41) 由上表可知，顯著水準 P 值小於.001，且實驗組平均成績比對照組多 4.82 分，表示 POEC 教學法比傳統教學法有更好的學習成效。. 三、學習成效的維持本實驗以兩組前測、延宕測成績成對樣本 T 檢定來判別兩組學生在實施不同教學法後，學習成效是否維持？檢定結果如表四-5、表四 -6：. 表四-5：實驗組前測與延宕測成績成對樣本 T 檢定平均數(標準差) 前測總分延宕測總分. 13.45 (5.347) 19.85 (2.573). t值 -7.797***. *p<.05，**p<.01，***p<.001 表四-6：對照組前測與延宕測成績成對樣本 T 檢定平均數(標準差) 前測總分延宕測總分. 11.24 (6.077) 14.34 (5.932). t值 -4.985***. *p<.05，**p<.01，***p<.001. 由表四-5、表四-6 中，兩組前測與延宕測顯著水準 P 值皆小於.001，可知兩組學生在間隔一段時間後，皆可維持一定的學習成效。但是，實驗組在分數的提昇上比對照組為佳。而由標準差的變化，實驗組標準差變小 2.774，對照組變小 0.145，再與前述後測結果作對照，可看出實驗組內成績差異延宕測與後測皆比前測小的多，代表實驗組在間. 30.

(42) 隔一段時間後，學生成績間的差異仍維持較小差異。故以兩組延宕測成績之獨立樣本 T 檢定來判別兩組學習成效的維持有無明顯差異？檢定結果如表四-7：. 表四-7：實驗組、對照組延宕測成績獨立樣本 T 檢定組別人數平均數標準差實驗組. 31. 19.85. 2.573. 對照組. 55. 14.34. 5.932. t值. p值. 5.961***. .000. *p<.05，**p<.01，***p<.001. 由上表可知，P 值小於.001，且實驗組平均成績比對照組多 5.51 分，表示 POEC 教學法比傳統教學法在間隔一段時間後，仍保持有更好的學習成效。. 第二節 POEC 教學策略對不同學習成就學生之學習成效影響本節將以實驗組及對照組的前測總分、後測總分、延宕測總分按不同學習成就來分組，以探討不同學習成就學生的學習成效。. 將高分組、中分組、低分組的前測總分與後測總分以成對樣本 T 檢定處理，結果如表四-8、表四-9：. 31.

(43) 表四-8：實驗組按不同學習成就分組前測總分與後測總分之成對樣本 T 檢定高分組. 平均數(標準差). t值. 前測總分後測總分. 16.00 (5.976) 21.63 (2.264). -3.534 *. 中分組. 平均數(標準差). t值. 前測總分後測總分. 12.93 (4.511) 19.67 (2.193). -5.080 ***. 低分組. 平均數(標準差). t值. 前測總分後測總分. 11.88 (5.939) 16.25 (3.536). -3.212 * *p<.05，**p<.01，***p<.001. 表四-9：對照組按不同學習成就分組前測總分與後測總分之成對樣本 T 檢定高分組平均數(標準差) t值前測總分後測總分. 15.79 (4.807) 19.00 (3.305). -2.882 *. 中分組. 平均數(標準差). t值. 前測總分後測總分. 12.04 (4.840) 14.52 (3.906). -2.652 *. 低分組. 平均數(標準差). t值. 前測總分後測總分. 5.14 (4.452) 9.86 (5.895). -2.430 * *p<.05，**p<.01，***p<.001. 由表四-8、表四-9 可知，實驗組與對照組在高、中、低分組的前後測成對樣本 T 檢定皆達顯著差異(P 值皆小於.05)，代表 POEC 教學法與傳統教學法對於不同學習成就的學生皆可提昇學習成效。. 在高分組方面：實驗組與對照組顯著水準 P 值皆小於.05，但實驗組成績提昇 5.63 分，對照組成績提昇 3.21 分。且實驗組標準差變小 3.712，對照組變小 1.502，代表實驗組後測成績差異較小。因此 32.

(44) POEC 教學法提昇效果稍微好一點。. 在中分組方面：實驗組顯著水準 P 值小於.001，較對照組顯著水準為佳，且實驗組成績提昇 6.74 分，對照組成績提昇 2.48 分，另外實驗組標準差變小 2.318，對照組標準差變小 0.934，代表實驗組內成績差異變小較對照組為多。亦可證明 POEC 教學法對於中分組在學習成效的提昇，比傳統教學法而言，是相當有效的。. 在低分組方面：由前測成績可看出實驗組與對照組在平均成績的差異極大，顯示兩低分組的起點行為已然不同，故無法推論 POEC 教學法對於低分組在學習成效的提昇上是否較傳統教學法為佳。但兩教學法在低分組皆達顯著差異，表示皆可提昇低分組的學習成效。. 將高分組、中分組、低分組的前測總分與延宕測總分以成對樣本 T 檢定處理，結果如表四-10、表四-11：. 33.

(45) 表四-10：實驗組按不同學習成就分組前測總分與延宕測總分之成對樣本 T 檢定高分組. 平均數(標準差). t值. 前測總分延宕測總分. 16.00 (5.976) 20.86 (1.360). -2.495 *. 中分組. 平均數(標準差). t值. 前測總分延宕測總分. 12.93 (4.511) 20.07 (1.788). -6.627 ***. 低分組. 平均數(標準差). t值. 前測總分. 11.88 (5.939). -4.102 **. 延宕測總分. 18.41 (4.058) *p<.05，**p<.01，***p<.001. 表四-11：對照組按不同學習成就分組前測總分與延宕測總分之成對樣本 T 檢定高分組平均數(標準差) t值前測總分延宕測總分. 15.79 (4.807) 20.26 (1.851). -3.207 **. 中分組. 平均數(標準差). t值. 前測總分. 12.04 (4.840). -2.876 **. 延宕測總分. 14.46 (4.949). 低分組. 平均數(標準差). t值. 前測總分延宕測總分. 5.14 (4.452) 8.18 (3.892). -2.551 * *p<.05，**p<.01，***p<.001. 由表四-10、表四-11 中，實驗組與對照組在高、中、低分組的前測與延宕測成對樣本 T 檢定皆達顯著差異(P 值皆小於.05)，代表在學習成效的維持，兩種教學法皆有一定的成效。. 在高分組方面：兩種教學法的學習成效維持皆達顯著差異，而實. 34.

(46) 驗組、對照組的平均成績亦相差不多，表示兩種教學法對於高分組皆可維持學習成效。. 在中分組方面：實驗組顯著水準 P 值小於.001，較對照組顯著水準為佳，且平均成績的提昇，實驗組為 7.14 分，對照組為 2.42 分， POEC 教學法幾乎是傳統教學法的 3 倍。另外實驗組標準差變小 2.723，而對照組不僅沒變小，還增加 0.109，代表實驗組內成績差異變小，但對照組內成績差異變大。顯示 POEC 教學法於對於中分組在學習成效的維持比傳統教學法效果更好。. 在低分組方面：由於實驗組、對照組的前測成績差異太大，故無法有效推論 POEC 教學法一定比傳統教學法更好。但是以成對樣本 T 檢定的顯著程度而言，兩種教學法皆可維持一定的學習成效。. 總結來講，對於高分組的同學而言，資質較優，不管何種教學法，都可以提昇學習成效。而 POEC 教學法對於中分組在學習成效的提昇及維持上，皆比傳統教學法效果為佳。但低分組由於實驗組、對照組的前測成績差異，故無法有效推論是因教學法差異而使實驗組表現較對照組為佳，亦或是兩組的低分組同學資質差異所造成。. 35.

(47) 第三節 POEC 教學策略對不同性別學生之學習成效影響本節將以實驗組及對照組的前測總分、後測總分、延宕測總分按不同性別來分組，以探討不同性別學生的學習成效。. 將男生組、女生組的前測總分與後測總分以成對樣本 T 檢定處理，結果如表四-12、表四-13：. 表四-12：實驗組按不同性別分組前測總分與後測總分之 T 檢定男生組. 平均數(標準差). t值. 前測總分後測總分. 14.20(5.017) 20.80(2.042). -5.418 ***. 女生組. 平均數(標準差). t值. 前測總分後測總分. 12.75(5.710) 17.88(3.519). -4.468 *** *p<.05，**p<.01，***p<.001. 表四-13：對照組按不同性別分組前測總分與後測總分之 T 檢定男生組平均數(標準差) t值前測總分後測總分. 11.42(5.484) 14.54(6.318). -2.874 **. 女生組. 平均數(標準差). t值. 前測總分後測總分. 11.10(6.585) 14.42(4.682). -3.343 ** *p<.05，**p<.01，***p<.001. 將男生組、女生組的前測總分與延宕測總分以成對樣本 T 檢定處理，結果如表四-14、表四-15：. 36.

(48) 表四-14：實驗組按不同性別分組前測總分與延宕測總分之 T 檢定男生組. 平均數(標準差). t值. 前測總分延宕測總分. 14.20(5.017) 20.36(1.963). -5.682 ***. 女生組. 平均數(標準差). t值. 前測總分延宕測總分. 12.75(5.710) 19.36(3.021). -5.276 *** *p<.05，**p<.01，***p<.001. 表四-15：對照組按不同性別分組前測總分與延宕測總分之 T 檢定男生組. 平均數(標準差). t值. 前測總分延宕測總分. 11.42(5.484) 14.77(5.754). -3.478 **. 女生組. 平均數(標準差). t值. 前測總分延宕測總分. 11.10(6.585) 14.01(6.140). -3.521 ** *p<.05，**p<.01，***p<.001. 由表四-12、表四-13、表四-14 表四-15 中，不管是男生或女生組，在後測或延宕測 T 檢定結果中，實驗組顯著水準 P 值皆小於.001，較對照組顯著水準為佳。另外，就成績提昇而言，實驗組後測男生組提昇 6.60 分，女生組提昇 5.13 分；實驗組延宕測男生組提昇 6.16 分，女生組提昇 6.61 分。而對照組後測男生組提昇 3.12 分，女生組提昇 3.32 分；對照組延宕測男生組提昇 3.35 分，女生組提昇 2.91 分。採 POEC 教學法，平均成績的提昇皆是傳統教學法的 2 倍左右，故不管是男生或女生，採 POEC 教學法在學習成效的提昇與維持皆比傳統教學法為佳。. 37.

(49) 第四節診斷工具中各題的答題情形第 1 題：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 50 mL 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。表四-16：第 1 題實驗組和對照組前測、後測之成對樣本 T 檢定平均數(標準差). 平均數(標準差). 實驗組. 對照組. 前測. 後測. 前測. 後測. 全組. .58(.923)***. 1.74(.682)***. .65(.886)***. 1.31(.960)***. 男生組女生組. .80(1.104)** .38(.806)***. 1.87(.516)** 1.63(.806)***. .58(.881)** .71(.902). 1.50(.885)** 1.16(1.003). 高分組中分組低分組. 1.00 (1.069)* .53 (.915)** .25 (.707)*. 2.00 (.000)* 1.87 (.516)** 1.25 (1.035)*. .50 (.760)*** 1.86 (.535)*** 1.00 (.961) 1.41 (.931) .14 (.535) .57 (.938) *p<.05，**p<.01，***p<.001. 表四-17：第 1 題實驗組、對照組各得分人數佔全體人數百分比實驗組各得分人數百分比前測後測. 2 分(%). 1 分(%). 0 分(%). 29 87.1. 0 0. 71 12.9. 對照組各得分人數百分比前測後測. 2 分(%). 1 分(%). 0 分(%). 27.3 65.5. 10.9 0. 61.8 34.5. 此題所要探討的概念為反應物的顆粒大小(接觸面積)對反應速率的影響，在生活上有許多實例可驗證，對於學生而言，屬於較淺顯易懂的概念，故整體而言，實驗組與對照組前後測之成對樣本 T 檢定皆達顯著差異(P 值皆小於.001)。不過，相較之下，實驗組不管在高分組、中分組、低分組，皆達顯著差異(P 值皆小於.05)，但對照組在 38.

(50) 中、低分組未達顯著差異，表示採 POEC 教學法更能讓學生加強學習效果，尤其是中低學習成就的學生。. 第 2 題：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 50 mL 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。表四-18：第 2 題實驗組和對照組前測、後測之成對樣本 T 檢定平均數(標準差). 平均數(標準差). 實驗組. 對照組. 前測. 後測. 前測. 後測. 全組. 1.55(.850)*. 1.94(.359)*. 1.40(.894). 1.35(.947). 男生組女生組. 1.60(.828) 1.50(.894). 2.00(.000) 1.88 (.500). 1.54(.833) 1.29(.938). 1.25(.989) 1.42(.923). 高分組. 1.75 (.707). 2.00 (.000). 1.86 (.535). 1.86 (.535). 中分組低分組. 1.47 (.915)* 1.50 (.926). 2.00 (.000)* 1.75 (.707). 1.41 (.888) 1.41 (.931) .93 (.997) .71 (.994) *p<.05，**p<.01，***p<.001. 表四-19：第 2 題實驗組、對照組各得分人數佔全體人數百分比實驗組各得分人數百分比前測後測. 2 分(%). 1 分(%). 0 分(%). 77.4 96.8. 0 0. 22.6 3.2. 對照組各得分人數百分比前測後測. 2 分(%). 1 分(%). 0 分(%). 67.3 67.3. 5.5 0. 27.3 32.7. 此題所要探討的概念為反應物的顆粒大小(接觸面積)對生成物產量的影響，由於課本中在本章節並無特別強調此一概念，而是在「化學反應」一章中會提及此概念。但是，學生在上完化學反應速率後， 39.

(51) 常會造成混淆，產生迷思概念。例如，對照組在前測部份答對的同學，後測卻答錯了(1 分前測佔 5.5%，後測卻佔 0%；而 0 分前測佔 27.3%，後測增為 32.7%)。不過，實驗組在高分組及中分組的後測平均成績為 2 分，代表高分組和中分組後測皆完全答對，代表採 POEC 教學法在此題概念的釐清上，非常有效。. 第 3 題：在 20 mL 的濃鹽酸和 20 mL 的稀鹽酸中，分別加入碳酸鈣粉末 20 公克，則哪一杯中的二氧化碳產生較快？ (A)濃鹽酸 (B) 稀鹽酸 (C)都一樣 (D)不一定。. 表四-20：第 3 題實驗組和對照組前測、後測之成對樣本 T 檢定平均數(標準差). 平均數(標準差). 實驗組. 對照組. 前測. 後測. 前測. 後測. 全組. .84(1.003)***. 1.90(.396)***. 1.16(.977)***. 1.78(.599)***. 男生組女生組. 1.07(1.033)** .63(.957)***. 2.00(.000)** 1.81(.544)***. 1.25(.944)* 1.10(1.012)**. 1.75(.676)* 1.81(.543)**. 高分組中分組低分組. 1.00 (1.069)* .93 (1.033)** .50 (.926)*. 2.00 (.000)* 2.00 (.000)** 1.63 (.744)*. 1.07 (.997)* 1.93 (.267)* 1.22 (.974)** 1.85 (.534)** 1.14 (1.027) 1.50 (.855) *p<.05，**p<.01，***p<.001. 表四-21：第 3 題實驗組、對照組各得分人數佔全體人數百分比實驗組各得分人數百分比前測後測. 2 分(%). 1 分(%). 0 分(%). 41.9 93.5. 0 3.2. 58.1 3.2. 對照組各得分人數百分比前測後測. 40. 2 分(%). 1 分(%). 0 分(%). 56.4 87.3. 3.6 3.6. 40 9.1.

(52) 此題所要探討的概念為反應物的濃度對反應速率的影響，實驗組與對照組皆達顯著差異(P 值皆小於.001)。原因應是此題概念在日常生活的例子多，且易理解，故兩組的高分組與中分組成績皆達顯著差異，且幾乎接近全對。不過，在低分組方面，僅實驗組達顯著差異(P 值小於.05)，代表 POEC 教學法在此一概念上，對低分組而言，較傳統教學法有效。. 第 4 題：在 20 mL 的濃鹽酸和 20 mL 的稀鹽酸中，分別加入碳酸鈣粉末 20 公克，直到兩杯反應都結束後，若兩杯中碳酸鈣皆有剩下，則哪一杯中二氧化碳產生的量較多？ (A)濃鹽酸 (B)稀鹽酸 (C) 都一樣 (D)不一定。表四-22：第 4 題實驗組和對照組前測、後測之成對樣本 T 檢定平均數(標準差). 平均數(標準差). 實驗組. 對照組. 前測. 後測. 前測. 後測. 全組. .55(.888). .84(.969). .42 (.762). .36 (.589). 男生組女生組. .67(.976) .44(.814). 1.13(.990) .56(.892). .46(.779) .39(.761). .54(.721) .23(.425). 高分組. .75 (1.035)*. 1.50 (.756)*. .71 (.994). .71 (.825). 中分組低分組. .53 (.915) .38 (.744). .67 (.976) .50 (.926). 41. .41 (.747) .19 (.396) .14 (.363) .36 (.497) *p<.05，**p<.01，***p<.001.

(53) 表四-23：第 4 題實驗組、對照組各得分人數佔全體人數百分比實驗組各得分人數百分比前測後測. 2 分(%). 1 分(%). 0 分(%). 25.8 38.7. 3.2 6.5. 71 54.8. 對照組各得分人數百分比前測後測. 2 分(%). 1 分(%). 0 分(%). 16.4 5.5. 9.1 25.5. 74.5 69.1. 此題所要探討的概念為反應物的濃度對生成物產量的影響，此題正確概念為同體積的兩鹽酸溶液，濃度高則所含溶質的量較多，在反應後碳酸鈣有剩下的情形下，鹽酸的量較多者，即濃度高者，產生二氧化碳的量較多。但是，有許多學生會單純以濃度高，所以生成物的量就多作解釋。如同在前幾題中的回答，以為「反應快，產生的量就多」，以相同的迷思概念來回答此題。這在實驗組與對照組皆發現此一情形，但是從成對樣本 T 檢定中，可看出實驗組在高分組前後測仍達顯著差異(P 值小於.05)，代表 POEC 教學法在此一概念在高分組方面較傳統教學法為佳。. 第 5 題：取相同濃度的鹽酸，一杯 100 mL，另一杯 50 mL，分別加入碳酸鈣粉末 10 公克，則哪一杯中的二氧化碳產生較快？ (A) 100 mL (B) 50 mL (C)都一樣 (D)不一定。. 42.

(54) 表四-24：第 5 題實驗組和對照組前測、後測之成對樣本 T 檢定平均數(標準差). 平均數(標準差). 實驗組. 對照組. 前測. 後測. 前測. 後測. 全組. 1.03 (.983). 1.23 (.990). .67 (.924). .64 (.930). 男生組女生組. 1.40(.910) .69(.946). 1.73(.704) .75(1.000). .71(.955) .65(.915). .67(.963) .61(.919). 高分組中分組低分組. 1.25 (1.035) 1.27 (.961) .38 (.744). 1.75 (.707) 1.33 (.976) .50 (.926). 1.29 (.994) 1.29 (.994) .56 (.892) .56 (.892) .29 (.611) .14 (.535) *p<.05，**p<.01，***p<.001. 表四-25：第 5 題實驗組、對照組各得分人數佔全體人數百分比實驗組各得分人數百分比前測後測. 2 分(%). 1 分(%). 0 分(%). 48.4 61.3. 6.5 0. 45.2 38.7. 對照組各得分人數百分比前測後測. 2 分(%). 1 分(%). 0 分(%). 30.9 30.9. 5.5 1.8. 63.6 67.3. 此題所要探討的概念為反應物的量(體積)對反應速率的影響，此一概念，教材中較無著墨，所以實驗組與對照組成績普遍不佳，僅由上表中可看出，實驗組的高分組、中分組、低分組平均成績皆有所提昇，但未達顯著差異。不過，對照組的高分組、中分組平均成績持平，低分組的平均成績甚至退步。. 第 6 題：取相同濃度的鹽酸，一杯 100 mL，另一杯 50 mL，分別加入碳酸鈣粉末 10 公克，直到兩杯反應都結束後，若兩杯中碳酸鈣皆有剩下，哪一杯中二氧化碳產生的量較多？ (A) 100 mL (B) 50 mL (C)都一樣 (D)不一定。 43.

(55) 表四-26：第 6 題實驗組和對照組前測、後測之成對樣本 T 檢定平均數(標準差). 平均數(標準差). 實驗組. 對照組. 前測. 後測. 前測. 後測. 全組. .87 (.991). 1.29 (.973). .69 (.940). .84 (.996). 男生組女生組. .80(1.014) .94(.998). 1.47(.915) 1.13(1.025). .96(.999) .48(.851). 1.08(1.018) .65(.950). 高分組中分組低分組. 1.25 (1.035) .60 (.910) 1.00 (1.069). 1.50 (.926) 1.33 (.976) 1.00 (1.069). 1.21 (.975) 1.43 (.938) .56 (.892) .52 (.893) .43 (.852) .86 (1.027) *p<.05，**p<.01，***p<.001. 表四-27：第 6 題實驗組、對照組各得分人數佔全體人數百分比實驗組各得分人數百分比前測後測. 2 分(%). 1 分(%). 0 分(%). 41.9 64.5. 3.2 0. 54.8 35.5. 對照組各得分人數百分比前測後測. 2 分(%). 1 分(%). 0 分(%). 32.7 41.8. 3.6 0. 63.6 58.2. 此題為延續上一題，希望進一步了解學生對於「反應物的量(體積)對生成物產量的影響」，但由上表可見學生成效不佳，猜測原因應是此題概念屬於「化學反應」一章，而本章對於反應物的量的影響較無著墨，因而「化學反應」中的概念無法與本章作釐清，故學習成效不佳。不過，就上表而言，可看出在中分組方面，實驗組的成績提昇較對照組為佳。. 第 7 題：取兩杯同體積、同濃度的鹽酸，將這兩杯分別放在室溫 (約 25 ℃)和加熱到 45 ℃後，分別加入 10 公克碳酸鈣粉末，則哪一杯中的二氧化碳產生較快？ (A)25 ℃ (B) 45 ℃ (C)都一樣 (D)不 44.

(56) 一定。. 表四-28：第 7 題實驗組和對照組前測、後測之成對樣本 T 檢定平均數(標準差). 平均數(標準差). 實驗組. 對照組. 前測. 後測. 前測. 後測. 全組. .65 (.950)***. 1.87 (.499)***. 1.02 (.991)**. 1.51 (.858)**. 男生組女生組. .40(.828)*** .88(1.025)*. 2.00(.000)*** 1.75(.683)*. 1.00(1.022) 1.03(.983)*. 1.50(.885) 1.52(.851)*. 高分組中分組低分組. .75 (1.035)* .27 (.704)*** 1.25 (1.035). 2.00 (.000)* 1.87 (.516)*** 1.75 (.707). 1.36 (.929) 1.86 (.535) 1.15 (.989) 1.56 (.847) .43 (.852)* 1.07 (.997)* *p<.05，**p<.01，***p<.001. 表四-29：第 7 題實驗組、對照組各得分人數佔全體人數百分比實驗組各得分人數百分比 2 分(%). 1 分(%). 0 分(%). 前測. 32.3. 0. 67.7. 後測. 93.5. 0. 6.5. 對照組各得分人數百分比 2 分(%). 1 分(%). 0 分(%). 前測. 49.1. 3.6. 47.3. 後測. 74.5. 1.8. 23.6. 此題所要探討的概念為反應物的溫度對反應速率的影響，由上表可看出除低分組外，在顯著性上，實驗組的學習成效皆比對照組為佳。雖然實驗組的低分組未達顯著差異，但在後測的平均成績也較對照組為佳。可知在此一概念，採 POEC 教學法較傳統教學法為佳。. 第 8 題：取兩杯同體積、同濃度的鹽酸，將這兩杯分別放在室溫 (約 25 ℃)和加熱到 45 ℃後，分別加入 10 公克碳酸鈣粉末，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) 25 ℃ (B) 45.

(57) 45 ℃ (C)都一樣 (D)不一定。表四-30：第 8 題實驗組和對照組前測、後測之成對樣本 T 檢定平均數(標準差). 平均數(標準差). 實驗組. 對照組. 前測. 後測. 前測. 後測. 全組. 1.23 (.956)*. 1.71 (.693)*. .87 (.982)*. 1.16 (.996)*. 男生組女生組. 1.07(1.033) 1.38(.885). 1.60(.828) 1.81(.544). .88(.992) .87(.991)*. .92(1.018) 1.35(.950)*. 高分組中分組低分組. 1.50 (.756) 1.07 (1.033) 1.25 (1.035). 1.75 (.707) 1.73 (.704) 1.63 (.744). 1.29 (.994) 1.57 (.852) 1.00 (1.000) 1.26 (.984) .21 (.579) .57 (.938) *p<.05，**p<.01，***p<.001. 表四-31：第 8 題實驗組、對照組各得分人數佔全體人數百分比實驗組各得分人數百分比前測後測. 2 分(%). 1 分(%). 0 分(%). 58.1 83.9. 6.5 3.2. 35.5 12.9. 對照組各得分人數百分比前測後測. 2 分(%). 1 分(%). 0 分(%). 41.8 58.2. 3.6 0. 54.5 41.8. 此題所要探討的概念為反應物的溫度對生成物產量的影響，由上表可看出實驗組與對照組皆達顯著差異，表示兩教學法在提昇此概念的成效皆有效果。不過，實驗組平均成績的提昇較對照組為佳，尤其是在中分組方面，實驗組與對照組的前測平均成績相差不多，但是後測的平均成績，實驗組成績提昇是對照組的 2 倍多，表示 POEC 教學法在此一概念較傳統教學法具學習成效。. 第 9 題：取兩杯同體積、同濃度的雙氧水，一杯有加入二氧化錳， 46.

(58) 另一杯沒有加入二氧化錳，則哪一杯中的氧氣產生較快？ (A)有加入二氧化錳 (B)沒有加入二氧化錳(C)都一樣 (D)不一定。. 表四-32：第 9 題實驗組和對照組前測、後測之成對樣本 T 檢定平均數(標準差). 平均數(標準差). 實驗組. 對照組. 前測. 後測. 前測. 後測. 全組. 1.87 (.499). 2.00 (.000). 1.47 (.879)*. 1.75 (.673)*. 男生組女生組. 1.87(.516) 1.88(.500). 2.00(.000) 2.00(.000). 1.50(.885) 1.45(.888)*. 1.67(.761) 1.81(.601)*. 高分組. 2.00 (.000). 2.00 (.000). 2.00 (.000). 2.00 (.000). 中分組低分組. 1.87 (.516) 1.75 (.707). 2.00 (.000) 2.00 (.000). 1.59 (.797) 1.78 (.641) .71 (.994)* 1.43 (.938)* *p<.05，**p<.01，***p<.001. 表四-33：第 9 題實驗組、對照組各得分人數佔全體人數百分比實驗組各得分人數百分比前測後測. 2 分(%). 1 分(%). 0 分(%). 93.5 100. 0 0. 6.5 0. 對照組各得分人數百分比前測後測. 2 分(%). 1 分(%). 0 分(%). 72.7 87.3. 1.8 0. 25.5 12.7. 此題所要探討的概念為催化劑的有無對反應速率的影響，而雙氧水的催化劑在國小課本就有提及，對於學生算是基本常識，即使在前測時答錯的學生，經過「反應速率」此一章節的教學，不管是何種教學法，皆能很快了解本概念。故實驗組後測是全對，而對照組也有 8 成多是全對。. 第 10 題：取兩杯同體積、同濃度的雙氧水，一杯有加入二氧化 47.

(59) 錳，另一杯沒有加入二氧化錳，直到兩杯反應都結束後，哪一杯中氧氣產生的量較多？(A)有加入二氧化錳 (B)沒有加入二氧化錳(C)都一樣 (D)不一定。. 表四-34：第 10 題實驗組和對照組前測、後測之成對樣本 T 檢定平均數(標準差). 平均數(標準差). 實驗組. 對照組. 前測. 後測. 前測. 後測. 全組. 1.84 (.454). 1.94 (.359). 1.13 (.982)**. 1.56 (.834)**. 男生組女生組. 1.93(.258) 1.75(.577). 2.00(.000) 1.88(.500). .96(.999)* 1.26(.965)*. 1.50(.885)* 1.61(.803)*. 高分組中分組低分組. 1.88 (.354) 1.93 (.258) 1.63 (.744). 2.00 (.000) 2.00 (.000) 1.75 (.707). 1.71 (.726) 1.86 (.535) 1.30 (.953) 1.63 (.792) .21 (.579)** 1.14 (1.027)** *p<.05，**p<.01，***p<.001. 表四-35：第 10 題實驗組、對照組各得分人數佔全體人數百分比實驗組各得分人數百分比前測後測. 2 分(%). 1 分(%). 0 分(%). 87.1 96.8. 9.7 0. 3.2 3.2. 對照組各得分人數百分比 2 分(%). 1 分(%). 0 分(%). 54.5 78.2. 3.6 0. 41.8 21.8. 前測後測. 此題所要探討的概念為催化劑的有無對生成物產量的影響，此題概念在「化學反應」與本章「反應速率」皆一再提及。故雖然對照組前後測達顯著差異(P 值小於.01)，但若比對平均成績可發現，實驗組的高分組、中分組皆為全對，而低分組也僅 1 人 0 分，其餘全對，表示此題概念對實驗組而言也算是基本常識。. 48.

(60) 第 11 題：取兩杯同體積、同濃度的雙氧水，一杯加入 5 公克的二氧化錳，另一杯加入 10 公克的二氧化錳，則哪一杯中的氧氣產生較快？ (A)加 5 公克的 (B)加 10 公克的 (C)都一樣 (D)不一定。. 表四-36：第 11 題實驗組和對照組前測、後測之成對樣本 T 檢定平均數(標準差). 平均數(標準差). 實驗組. 對照組. 前測. 後測. 前測. 後測. 全組. .68 (.599). .90 (.597). .69 (.540). .69 (.505). 男生組女生組. .80(.676) .56(.512). 1.00(.655) .81(.544). .63(.647) .74(.445). .75(.532) .65(.486). 高分組中分組低分組. 1.00 (.535) .67 (.617) .38 (.518). 1.13 (.641) .87 (.640) .75 (.463). 1.07 (.475) .79 (.579) .70 (.465) .74 (.447) .29 (.469) .50 (.519) *p<.05，**p<.01，***p<.001. 表四-37：第 11 題實驗組、對照組各得分人數佔全體人數百分比實驗組各得分人數百分比前測後測. 2 分(%). 1 分(%). 0 分(%). 6.5 12.9. 54.8 64.5. 38.7 22.6. 對照組各得分人數百分比前測後測. 2 分(%). 1 分(%). 0 分(%). 3.6 1.8. 61.8 65.5. 34.5 32.7. 此題所要探討的概念為催化劑的量(質量)對反應速率的影響，此題概念，國中課本並未提及，加入二氧化錳的量越多，可增加二氧化錳的的接觸面積，因而提高反應速率。多數學生在二段式答題時，大多以「二氧化錳多，所以反應就快」、或「二氧化錳多，濃度大，反應快」為理由，在實驗組與對照組皆佔 6 成多。而高分組方面，實驗組與對照組前測皆 2 人答對，但到後測，實驗組增為 4 人答對，而對 49.

(61) 照組僅剩 1 人答對。. 第 12 題：取兩杯同體積、同濃度的雙氧水，一杯加入 5 公克的二氧化錳，另一杯加入 10 公克的二氧化錳，直到兩杯反應都結束後，哪一杯中氧氣產生的量較多？ (A)加 5 公克的 (B)加 10 公克的 (C) 都一樣 (D)不一定。. 表四-38：第 12 題實驗組和對照組前測、後測之成對樣本 T 檢定平均數(標準差). 平均數(標準差). 實驗組. 對照組. 前測. 後測. 前測. 後測. 全組. 1.77 (.560). 1.94 (.359). 1.05 (.989)**. 1.53 (.858)**. 男生組女生組. 1.80(.561) 1.75(.577). 2.00(.000) 1.88(.500). .96(.999) 1.13(.991)*. 1.42(.999) 1.61(.803)*. 高分組中分組低分組. 1.88 (.354) 1.80 (.561) 1.63 (.744). 2.00 (.000) 2.00 (.000) 1.75 (.707). 1.71 (.726) 1.86 (.535) 1.15 (.989)* 1.63 (.792)* .21 (.579)* 1.00 (1.038)* *p<.05，**p<.01，***p<.001. 表四-39：第 12 題實驗組、對照組各得分人數佔全體人數百分比實驗組各得分人數百分比前測後測. 2 分(%). 1 分(%). 0 分(%). 83.9 96.8. 9.7 0. 6.5 3.2. 對照組各得分人數百分比前測後測. 2 分(%). 1 分(%). 0 分(%). 50.9 76.4. 3.6 0. 45.5 23.6. 此題所要探討的概念為催化劑的量(質量)對生成物產量的影響，此題的答題情形與第 10 題雷同，表示學生對於「催化劑不會影響生成物的產量」的概念，已算是基本常識。 50.

(62) 第五章結論與建議本章將本研究結果依待答問題作完整的整理，探討 POEC 教學法對於「反應速率」概念之學習成效，並依本研究之結論提出建議。本章分為二小節，第一節為本研究之結論，第二節為本研究之建議。. 第一節結論一、POEC 教學策略與傳統式教學，在「反應速率」單元中，對八年級學生影響學習成效為何？在進行不同教學策略之前，以獨立樣本 T 檢定判定兩組學生無顯著差異，而由後測及延宕測成績可知，兩教學策略皆可以達到學習成效，且在間隔一段時間亦能維持一定的學習成效，但是採用 POEC 教學法可得到較佳的學習成效，且在間隔一段時間後，亦能維持較佳的學習成效。. 二、POEC 教學策略與傳統式教學，在「反應速率」單元中，對不同學習成就之八年級學生影響學習成效為何？對於不同學習成就之學生，兩教學策略皆可達到學習成效，且在間隔一段時間亦能維持一定的學習成效。但是，採用 POEC 教學法，對於高分組的同學而言，可以得到較佳的學習成效，間隔一段時間亦 51.