POEC教學策略對八年級學生在水溶液單元之學習成效研究

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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水溶液單元之學習成效研究. 研究生：羅侑均. 中華民國一零五年一月.

(2) 中文摘要本研究旨在探討 POEC（Prediction – Observation – Explanation – Conclusion）教學模式，對國中八年級自然科「水溶液」單元學習成效的影響，以及實驗組學生接受結合 POEC 教學策略課程後的感受情形。本研究採準實驗研究法，研究對象為研究者任教學校之四個八年級班級，其中兩個班為實驗組，以結合 POEC 教學策略的模式進行教學；另外兩班為對照組，以傳統講述式教學法教學。教學單元為國中八年級上學期理化科第二章的水溶液單元。分別實施前測後進行教學活動，而後實施後測，再經過兩個月後實施延宕後測。由前測、後測、延宕後測結果，以 SPSS 軟體分析學習成效。研究結果發現：一、兩種教學策略皆可以達到學習成效，其中實驗組的進步分比對照組顯著，顯示採用 POEC 教學策略較傳統講述法有較佳的學習成效。二、對於不同學習成就之學生，POEC 教學策略皆可達到學習成效，其中以低分組學生進步的幅度最大。三、大部分的學生對於結合 POEC 教學策略的教學模式，抱持正面肯定的態度，且透過 POEC 教學策略可以提升學生的學習動機。. 關鍵字：POEC 教學策略、水溶液. I.

(3) Abstract The purpose of this study is to explore the influence of the teaching strategy of POEC(Prediction – Observation – Explanation – Conclusion) for the unit “Aqueous solution “ on eight graders’ learning effects, and the attitude of students in the experimental group toward this teaching model. The quasi-experimental method was adopted, with subjects comprising four classes of eighth graders in the junior high school where the researcher teaches. Two classes are used as the experimental group, undergoing the POEC teaching strategy, while the other two classes is designated as the control group with the traditional teaching method. The teaching unit is Unit Two “Aqueous solution” of the physics-chemistry course for the first semester of the eighth grade in junior high school. Both pre-test and post-test were provided before and after different teaching methods of POEC and tranditional method of two groups. Moreover, after two months, a delayed post-test was accomplished. The result can be seen through the analysis of SPSS. The results show that both method can achieve the teaching goal, but the progress in the experimental group is better than the control group; that is, students who use POEC teaching strategies have better learning effectiveness than the ones who use traditional methods. As for students of different levels, POEC teaching strategy can achieve the teaching goal, especially the low scores group. Most of the students hold a positive attitude with the POEC teaching strategies, and enhance their motivation while learning through POEC teaching strategy.. Key words: POEC teaching strategy, Aqueous solution. II.

(4) 目錄. 中文摘要 .................................................................................................. I Abstract ................................................................................................... II 目錄 ........................................................................................................ III 表目錄 .....................................................................................................V 圖目錄 ....................................................................................................VI 第一章緒論 ........................................................................................... 1 第一節研究背景及動機..................................................................... 1 第二節研究目的與研究問題 ............................................................. 4 第三節名詞解釋 ................................................................................ 5 第四節研究範圍與限制..................................................................... 6 第二章文獻探討 ................................................................................... 7 第一節 POE 與 POEC 教學策略及相關研究 ..................................... 7 第二節分析水溶液相關概念與研究 ............................................... 22 第三節水溶液的教材分析 ............................................................... 26 第三章研究方法與步驟 ...................................................................... 31 第一節研究流程 .............................................................................. 31 III.

(5) 第二節研究對象 .............................................................................. 33 第三節研究工具 .............................................................................. 34 第四節資料收集與分析................................................................... 40 第四章研究結果與討論 ...................................................................... 41 第一節 POEC 教學策略對學生在「水溶液」單元學習成效的影響 . 41 第二節 POEC 教學策略對不同學習成就學生在「水溶液」單元學習成效的影響 ............................................................................................ 54. 第三節「POEC 教學策略」學生參與度量表分析......................... 57 第五章結論與建議 ............................................................................. 61 第一節結論 ...................................................................................... 61 第二節建議 ...................................................................................... 64 參考文獻 ............................................................................................... 65 附錄一實驗組教案（結合 POEC 教學策略） .................................. 69 附錄二課堂學習單 ............................................................................. 72 附錄三前後測問卷 ............................................................................. 75 附錄四延宕測驗問卷.......................................................................... 77 附錄五國中生對「POEC 教學策略」參與感受問卷 ........................ 79 IV.

(6) 表目錄表 2-1 DOE 與 POE 的比較表 ........................................................................... 8 表 2-2 國內 POE 及 POEC 教學策略的相關研究 ............................................ 17 表 2-3「水溶液單元」的相關相關概念 ........................................................... 27 表 3-1 研究對象資料表 ...................................................................................... 33 表 3-2 不同學習成就分組人數資料表 .............................................................. 34 表 3- 3 「水溶液單元」前、後測各題對應的概念及授課節次對照表 ......... 38 表 3- 4. 研究問題與分析方法對照表 ............................................................... 40. 表 4-1 「水溶液」單元前、後測 Shapiro-Wilk 常態性檢定結果 ................. 42 表 4-2 實驗組與對照組學生同質性考驗 ....................................................... 43 表 4-3 實驗組與對照組前、後測成績成對樣本 t 檢定 ................................ 43 表 4-4 實驗組與對照組前、後測成績同質性考驗 ......................................... 44 表 4-5 實驗組與對照組前、後測成績獨立樣本 t 檢定 ................................ 44 表 4-6 實驗組與對照組不同節次之後測成績同質性考驗 ........................... 46 表 4-7 實驗組與對照組不同節次之後測成績獨立樣本 t 檢定 .................... 46 表 4-8 實驗組與對照組高成就學生答題狀況獨立樣本 t 檢定 .................... 49 表 4-9 實驗組與對照組中成就學生答題狀況獨立樣本 t 檢定 .................... 50 表 4-10 實驗組與對照組低成就學生答題狀況獨立樣本 t 檢定 .................. 51 表 4-11 實驗組與對照組前測與延宕測驗成績成對樣本 t 檢定 ................. 53 表 4-12 實驗組中不同學習成就分組前、後測分數成對樣本 t 檢定 .......... 54 表 4-13 實驗組中不同學習成就分組前、後測分數提升比較 ....................... 55 表 4-14 實驗組不同學習成就分組前測、延宕測分數成對樣本 t 檢定 ........ 56 表 4-15 學生在「POEC 教學策略」感受問卷填答結果統計 .......................... 57. V.

(7) 圖目錄. 圖 2-1 「水溶液單元」的概念結構圖 ............................................... 27 圖 2-2 水溶液單元課文文本授課內容編排順序圖 ........................... 28 圖 2-3 水溶液單元以「POEC 教學策略」授課內容編排順序圖 .... 28 圖 3-1 研究流程圖 .............................................................................. 32 圖 3-2 水溶液單元「POEC 教學策略」授課內容與節次對照圖 .... 37. VI.

(8) 第一章緒論本章共分為四個小節，第一節為研究背景及動機，第二節說明研究目的與研究問題，第三節為名詞解釋，第四節說明研究範圍與限制。. 第一節研究背景及動機在自然科方面，國中階段的理化科往往被學生視為不感興趣，也是學習上較為困難的科目。我國從 2004 年起全面施行的九年一貫課程綱要中指出「自然與生活科技之學習應以學習者的活動為主體，以探究和實作的方式來進行，強調手腦並用、活動導向、設計與製作兼顧及知能與態度並重」。隨著十二年國民教育的推行，預計於 107 學年度起實施的十二年國民基本教育自然科學領域課程綱要中，新課程所釐訂之三個面向：「核心概念」、「探究能力」、「科學的態度與本質」，以及高中課程中新規劃一門「自然科學探究與實作」，其目的不外乎都是將教學的主體從教師回歸到學生身上。十二年國民教育自然科學核心素養的重要目標，為培養學生在面對問題時擁有科學思辨的能力，能解答生活中的疑惑、進而解決問題。為達成此目標，擬定自然科學核心素養的內涵包含有三：一、提供學 1.

(9) 生探究學習、問題解決的機會並養成相關知能的「探究能力」；二、養成應用科學思考與探究的習慣及瞭解科學知識產生方式的「科學的態度與本質」；三、學生學習科學知識的「核心概念」。藉由此三大內涵的實踐，完成十二年國民教育全人發展目標中的自然科學素養培育。除了學生以外，教師在角色定位及教學方法上也必須不斷地與時俱進，十二年國教課程發展的目標為：建置以「學生為主體」、「垂直連貫與橫向統整」、「培養核心素養」為核心理念之十二年國民基本教育課程體系，以多元適性發展為核心，培養學生的知識、能力、態度，提升學生學習成效，使其具有國民核心素養，以協助學生能獲得成功生活，進而建立功能健全的社會（教育部十二年國民教育網站）。十二年國教課綱預計於民國 107 年實施，屆時國中自然科可能會面對每周上課的堂數較現行課綱再減一至兩堂，若同樣的課程內容該如何用較少的節數教授，或在相同的授課節數中，發展出更有學習成效的教學模式，同時又讓學生保有能在課堂上充分思考、討論、表達、實作學習的機會，以培養「帶得走的能力」，勢必是接下來教師們必須面對的嚴峻課題。在教育改革的過程中，教學者為了讓課程更為生動豐富，開始嘗試不斷的在教學現場導入各種不同教學策略，除了原先的傳統講述法外，開放教育、建構式教學、探究式教學、5E 學習環教學、協同教 2.

(10) 學、活化教學、多元評量、合作學習、學習共同體、翻轉教室等，也都陸續被廣泛的應用於自然科教學中，但可惜的是，這麼多的教學法改革，很多時候最後都淪於形式。事實上，無論使用何種教學法，應該去思考如何將教學主體從「老師怎麼教」轉為「學生怎麼學」，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，唯有這樣才能成為終身自主學習的實踐者。因此，讓學生體會學習的樂趣與目的，才能達到有效的學習。想要達到有效的學習，必須讓學生感受到學習的目的，同時喚起學生求知、學習的意願，亦即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？」由此可知，課程中「引起動機的策略」與「適切提問的訣竅」便成為引導學生進入課程最重要的部分。因此教師在實際授課時，若能掌握「情境設計、精準提問、聆聽發言、串聯討論」，提供學生「思考、判斷、表達」的實作學習機會，才是自然與生活科技領域中真正的「有效學習」！研究者認為，眾多教學法中以「探究式教學法」中的 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，讓學生再次「從心感動」，再次感受學習的熱忱！. 3.

(11) 第二節研究目的與研究問題一、研究目的本研究的主要目的在於探討 POEC 教學策略是否能提升學生的學習成效，並探究不同學業成就的學生在利用 POEC 教學策略後，對「水溶液」單元的學習成效。二、研究問題依據上述研究目的，本研究提出下列待答問題：（一）使用 POEC 教學策略的教學模式，是否能提升學生的學習成效，達到有效教學？（二）使用 POEC 教學策略的教學模式，對不同學業成就的學生的學習成效如何？（三）使用 POEC 教學策略的教學模式，是否能提升學生的學習動機？. 4.

(12) 第三節名詞解釋一、 POEC 教學策略（Prediction – Observation – Explanation – Conclusion） 1992 年由 White & Gunstone 所發展出來的 POE 教學策略，主要三步驟如下：（一）預測（Prediction）：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。（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。（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。而 POEC 教學策略則是在 POE 教學策略的基礎上，最後再加入結論（Conclusion），也就是說學生經過預測－觀察－解釋後形成推論，接著將各自的推論進一步統整，由教師引導做出結論並加以應用。. 二、水溶液物質在水中溶解成小粒子後均勻的分散在水中，就稱為水溶液。而在國中自然第三冊水溶液單元中，分別介紹了水溶液的組成（溶質、 5.

(13) 溶劑與溶液）、濃度（重量百分濃度與體積百分濃度）、擴散現象、溶液的飽和（飽和溶液與未飽和溶液）、溶解度（影響溶解度的因素）。. 三、學習成就高分組、中分組、低分組實驗組學生以前測成績高低順序分組，前 25%為高分組，後 25% 為低分組，其餘學生為中分組。. 第四節研究範圍與限制本研究的研究範圍與限制如下：一、樣本選擇的限制：本研究是以研究者任教的新北市某公立國中八年級其中四個班級的學生作為研究對象，並非隨機取樣，故研究的結果僅能描述研究的樣本，無法推論母群體。二、教材內容的限制：本研究所使用的教材為研究者自編的水溶液單元教材，研究內容只限於水溶液單元，因此推廣範圍有限，結果不宜作過度推論，僅供類似研究情境時參考。. 6.

(14) 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 7.

(15) 策略改良為 POE 策略，希望能提高教學效益（翁靖婷，2012）。下表 2-1 為 DOE 研究工具與 POE 教學策略的整理與比較：表 2-1 DOE 與 POE 的比較表 DOE 研究工具. POE 教學策略. 設計／. Champagne , Klopfer & Anderson. 提倡者. （1980）. White & Gunstone (1992). 主要. 首先進行紙筆測驗，接著由教師. 讓學生針對某一事件做出預測，. 內容. 進行示範實驗，讓學生觀察，回. 接著進行實驗觀察，學生須各自. 答測驗裡的問題，並針對回答提. 將自己的觀察清楚地描述出來，. 出說明。有些問題會要求學生在. 最後他們必須調節預測與觀察之. 觀察之前即先行預測該示範實驗. 間的衝突。. 可能有的結果。兩者差異處. 1. DOE 是一種晤談的方法。. 1. POE 是一種教學策略。. 2. DOE 晤談適用於探究學生的. 2. POE 可用以找出學生的另有. 認知結構及另有概念。 3. 沒有強調學生預測的部分。. 概念、可監看學生概念改變的歷程。 3. 強調學生預測的部分。. （陳沛瑩，2004）. 二、POE 的意義與目的 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。 8.

(16) 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 9.

(17) 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 10.

(18) 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 11.

(19) 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 12.

(20) 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 13.

(21) 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。 14.

(22) 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，將觀察到的現象各自記錄下來。教師在學生操作實驗的期間需引導學生該聚焦觀察的方向，以免學生模糊焦點。 5. 討論（Discuss）：學生針對觀察到的實驗現象與其之前對現象的預測之間做出調整，然後對兩者之間做出分析、比較和對比，在小組內與同學互相討論彼此的想法。 15.

(23) 6. 解釋（Explain）：面對觀察與預測之間的差異，學習者必須嘗試解決所有的矛盾。 PDEODE 教學策略在處理現象的發生、實驗的演示、動手操作實驗以及其他許多問題時，能使學習過程更加強化與清晰（Savander – Ranne & Kolari，2003）。這是因為利用可看見的來詮釋抽象的可協助學生建立視覺影響的心智模型，以及將所要表達的概念用可被看見的形式詮釋出來，可看見的現象與學生之間的互動相互結合，就能形成良好的協同學習。若從概念改變的方向來看 PDEODE 教學策略，前半段 PDEO（預測－討論－解釋－觀察）是學習者對先備知識產生不滿足的階段，後半段 ODE（觀察－討論－解釋）是學習者對可理解與合理的新知識的接受，而整合起來，PDEODE 的過程能讓學習者豐富其知識的建構，也使之更有成效性（Coştu et al.，2010）。 PDEODE 教學策略與 POE 教學策略相比，前者在教學過程中增加了小組討論的環節（實驗操作前一次，實驗操作後一次，共兩次小組討論時間），同時在實驗觀察前增加了一次讓學生解釋理由的機會。因此，總結來說，PDEODE 教學策略與 POE 教學策略最大的差別在於學生是否擁有同學之間討論的機會。. 16.

(24) 五、POE 與 POEC 教學策略的相關研究在國內，已經有許多研究使用 POE 或 POEC 教學策略，表 2-2 為近年國內的相關研究。表 2-2 國內 POE 及 POEC 教學策略的相關研究研究者年分. 題目. 結論. 邱建富 2014. POEC 教學. 對於不同學習成就之學生，就高分組而言，可. 策略對八年. 得到較佳的學習成效，間隔一段時間亦能維持. 級學生在反. 較佳的學習成效。而對於中分組而言，採用. 應速率單元. POEC 教學法，比傳統教學法更能達到學習成效. 概念之學習. 與維持學習成效。對於不同性別之學生，不管. 成效研究. 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. 李柏欽 2013. POE 教學策. 一、本次實驗中 POE 趣味實驗的方法對實驗. 略在國中八. 組、控制組中，不論是高、中低分群，在前、. 年級「反應速後測中會干擾產生無效成果，建議可用學習、率」單元應用行為、認知等其它量表來做實驗，如此趣味實之研究. 驗才會成有效變數。二、POE 是可以有效訓練科學思考的能力，若可將『理解』以及『表達』視為同一件事，如此效果才好。三、若能長時間用 POE 教學策略應可將新、舊觀念連結，也使學習者更敢回答非選擇題型。 17.

(25) 翁靖婷 2011. POE 教學策. (1)不同學習成就的學生可能具有類似的迷思概. 略對國中學. 念。(2)POE 教學對於改善不同學習成就學生在. 生光學迷思. 光學單元的迷思概念均有顯著成效。（P＜.05）. 概念影響之. (3)本研究發現運 POE 策略讓學生本身對於某一. 研究. 現象，進行預測、觀察與解釋，在學生面臨預測與觀察的結果有所衝突時，會促使學生去思考原本概念的正確性，進而修正或改變原有的概念。POE 教學特別有助於將學生在日常生活累積的經驗而衍生出的迷思概念，轉變成正確的科學概念。. 李明修 2011. POE 教學策. 一、POE 教學能提升學生氧化還原單元的學習. 略在國中二. 成效。實驗組學生對 POE 教學持正向肯定的態. 年級「氧化還度。原」. 二、POE 教學對低分成就群學生的學習概念保留，達顯著差異。三、POE 教學對中分群和低分成就群男學生的學習成效，達顯著差異。. 紀薰順 2010. 以 POE 教學. POE 具有學習輕鬆、內容有趣、能動手做、印. 策略促進國. 象深刻、能激發學生主動思考、解決問題、對. 中學生理化. 科學學習有幫助、提高專注力與增加興趣等特. 學習成效之. 點，故 POE 很適合用於教學上。. 研究-以浮力單元為例. 18.

(26) 曾建城 2009. 小組論證融. 以 Chi 本體論概念分類，「小組論證融入 POE 教. 入 POE 教學. 學策略」針對改善較質樸的物質錯誤迷思，比. 策略對光學. 現行教學法來得有效。對於不論是同類別間或. 概念改變之. 跨類別間的迷思改善方面亦有較佳的效果。. 研究尤建捷 2008. POE 教學策. POE 教學對於學生學習凸透鏡成像的基本概念. 略對於九年. （透鏡性質、凸透鏡成像原理、光向四面八方. 級學生學習. 傳播），以及解決凸透鏡成像迷思概念均有顯著. 「凸透鏡成. 成效（P＜.05）. 像」概念改變之研究洪淑淩 2007. 以 POE 策略. 當受試教師面臨預測與觀察情況不符的概念衝. 探究國小自. 突時，會以相關的色光概念來說明，且改變理. 然科教師色. 由的情形有逐漸增加的趨勢，概念改變的歷程. 光概念及概. 中，產生弱修正最多、增加次之、強修正最少，. 念改變歷程. 顯示受試教師在 POE 活動之後，出現概念改變的情形。. 林士峰 2006. POE 教學策. （1）接受 POE 教學策略後，學生在「鐵生鏽的. 略對國小六. 二階層測驗評量診斷問卷」中「鐵生鏽的過. 年級學生鐵. 程」、「鐵與鐵鏽的物質性質」、「防止鐵生鏽的. 生鏽的物質. 方法」三方面，正確的答題比例上表現結果比. 性質概念改. 原先來得多。. 變之研究. （2）多數原有迷思概念的學生，經 POE 教學後，可修正轉變至正確的科學概念。. 19.

(27) 林嘉琦 2005. 應用 POE 教. 經過 POE 教學後，學生在溶液觀、擴散運動觀、. 學策略探討. 溶解度特性的概念都有所成長並提升思考層. 學習「溶解」次。從學生經過預測、觀察、解釋的概念連結單元概念改. 情形，發現到中、低成就個案在擴散運動和氣. 變之情形. 體溶解度部分還需要另外提供觀察條件才能達成有效地概念連結。. 蔣盈姿 2004. 以 POE 策略. 學生對物質可燃性的概念呈現多樣化、不一致. 探究中小學. 以及經驗導向的特徵，並具有概念競爭的現. 生對物質之. 象。研究也顯示多數的學生可以透過 POE 活動. 「可燃性」的調整其對於物質之可燃性的判斷，並試圖解釋另有概念. 其原因，而年級越高的學生，其物質可燃性概念受學校經驗影響有越明顯的傾向。. 張宗義 2003. POE 教學對. POE 教學對學生水溶液概念學習有明顯的助. 國小學生水. 益；不同成就學童經過 POE 教學後概念改變類. 溶液概念改. 型也不相同，依據類型可區分成：1.一連串的改. 變之研究. 變、2.完全改變、3.增加性的改變、4.雙重建構。低成就學生在 POE 教學後最易產生概念完全改變類型，顯示迷思概念越多，經過 POE 教學概念衝突的情形越明顯，改變原有的迷思概念越容易；中、高成就學生經過 POE 教學後最易產生概念增加性的改變類型，顯示中、高成就學童最能進行概念的再建構，而達到有意義的學習。. 20.

(28) 邱彥文 2001. 國中理化課. POE 不但可以幫助教師診斷學生的學習狀況，. 試行 POE 教. 從增加的活動中，可以進一步進行教學反省與. 學之個案研. 改進，幫助教師反思教學理論、促進教師的專. 究. 業成長，並落實於教學實務中。此外，學生對於 POE 的學習情境持正向的看法，他們喜歡這樣的活動，認為這樣的活動對理化的學習有幫助，並且可以刺激思考與學習的好奇心。. 根據以上的論文研究結果可知，POE 或 POEC 教學策略是一種有效的教學策略，在教學上確實能提升學生的正面學習成效，促進學生的思考能力。對於學習成就較低的學生，也能促進其學習動機，增加主動思考的機會，提升學習成效。. 21.

(29) 第二節分析水溶液相關概念與研究「溶液」在自然科課程中是一個基本且重要的概念，學習溶液的相關概念時受日常生活的影響很大，學生因此也很容易產生錯誤概念（Blanco & Prieto，1997）。「溶液」在化學領域上也是非常的重要的，因為許多反應都是在溶液中進行的，舉凡電解質溶液的導電、電化電池的反應、化學反應等都與物質溶解後形成水溶液有關（林嘉琦， 2005）。從國內外學者的研究中可以發現到學生對於水溶液單元仍存有許多迷思概念，可以提供給教育工作者在教學上之參考，做為改進教學設計之依據。以下將分為：國內外針對溶液部份存在的迷思概念相關研究，以及關於溶液概念教學策略的相關研究兩個部份分別介紹。. 一、國內外針對溶液部份存在的迷思概念相關研究 Prieto 等人（1989）以開放性問題與繪圖題研究西班牙地區 11~14 歲的學生對溶液基本概念的認知情形，研究發現有 20~30%的學生認為溶質並不是均勻的。有 60%以上的 11~14 歲學生持有連續性物質的概念，缺乏粒子觀點。對於溶解過程，溶質扮演的角色比溶劑還重要，也就是學生的注意力主要集中在溶質，他們也認為溶解是一種化學變化，會產生新的物質。 22.

(30) 黃寶鈿（1990）研究發現：1.學生認為糖的溶解是指糖分布在水的空隙中，而水分子之空隙原先是空氣；2.糖溶化後，固體本身會變液體，所以糖溶解後就變成糖水了；3.糖水溶液一定是越底部粒子越多；4.糖溶解在水中，糖粒子就不見了，所以沒有重量。 Abraham 等人（1994）針對國中、高中與大學學生對五個化學概念的認知，研究發現有部分學生認為糖會沉到杯底而不是均勻混合，這可能是歸因於在日常生活中喝完麥片或飲料，糖會留在底部而導致的錯誤觀念，沒有學生能以粒子混合的概念來說明溶解。有 27%學生認為糖溶解會破裂，然後跟水產生新物質，所以是一種化學反應。另外還有學生認為溶解過程中，糖晶體結構沒有裂開，也沒有產稱均勻混合。劉元生（1994）針對國中學生所做的研究中發現，部分國三學生認為溶液靜置一段時間後，溶質一定會沉澱下來，而使溶液底部具有較大的濃度，以及認為底部沉澱溶質的多寡會影響飽和溶液的濃度。 Erickson 等人（1996）利用個別面談的方式診斷高二學生溶解度的概念，研究發現對於溶解現象，學生傾向於解釋溶質是由固體轉變為液體的物理變化，以及溶質與溶劑的化學變化。林嘉琦（2005）發現到學生在溶解單元的迷思概念有：1.當溫度下降，飽和溶液中不會有溶質結晶析出來。2.同溫下，飽和溶液中的 23.

(31) 溶質沉澱量越多，表示濃度越大。3.將溫度提高，飽和溶液中的溶質無法再溶解。4.全部固體物質在越高溫的水中溶解越快。從以上的文獻可以發現，學生對於溶液有許多錯誤觀念，如果要改變日常生活中的概念，需要把微觀的概念和巨觀的觀察做連結，這對學生來說是很困難的。因此，Blanco & Prieto（1997）就建議教學時以粒子模型（包括粒子的運動及粒子間的作用力）來解釋溶解現象，才能有效幫助學生了解微觀抽象的概念。. 二、關於溶液概念教學策略及不同教學法的相關研究國內外也有許多關於溶液概念教學策略與不同教學法的研究，如 Ebenzer（2001）利用多媒體來幫助學生學習溶液相關概念，結果顯示動畫可以使學生了解「融化」和「溶解」的不同。楊純珠（1999）則是以多媒體電腦輔助學習系統協助國三學生學習「溶液」概念，研究結果顯示學生在多數的迷思概念有顯著改善；另外學生對於多媒體電腦輔助學習系統在幫助學習「溶液」概念上給予正面的肯定。黃寶鈿（1996）對於溶液概念的教學則是從認知衝突的角度來進行，提供以實驗活動為主的認知衝突教學策略，學生可經由特殊設計之操作實驗中獲得具體的經驗，並可對於抽象概念有自我協調的機會， 24.

(32) 研究結果發現實驗組學生經過教學後，對溶液相關概念的了解情況有顯著的成長。楊勝安（2003）以學習環之教學策略針對溶液相關概念設計教學活動，藉以幫助學生學習與導正學生既有的錯誤概念，研究結果發現對於實驗組學生溶液相關概念的學習具有正面的幫助，尤其在溶質的粒子觀點以及溶質粒子守恆概念的進步幅度最大。林嘉琦（2005）應用 POE 教學策略探討學習「溶解」單元概念改變之情形，研究結果顯示：經過 POE 教學後，學生在溶液觀、擴散運動觀、溶解度特性的概念都有所成長並提升思考層次。從學生經過預測、觀察、解釋的概念連結情形，發現到中、低成就個案在「擴散運動」和「氣體溶解度」部分還需要另外提供觀察條件才能達成有效地概念連結。在 POE 情境中學生預測的理由會以生活經驗為主，也可能是隨意猜測，因此對預測的理由也無法解釋清楚。學生喜歡動手操作實驗，解釋時會與同儕討論，但較少使用科學名詞來說明原理，可見對科學名詞認知不足。從以上的文獻可以發現，學生喜歡觀察及動手操作實驗，若要學生把微觀的概念和巨觀的觀察做連結，需要教師在旁做適時的引導。. 25.

(33) 第三節水溶液的教材分析本節將針對「水溶液單元」的教材進行分析，將分成下列兩個部分討論：第一部分包含概念架構圖及相關概念，第二部分介紹課文文本分析。. 一、「水溶液單元」概念架構圖及相關概念在國中階段，學生在「水溶液單元」所需學習的概念可以分成四個部分，分別是水溶液的組成、溶解與擴散現象、水溶液的濃度、飽和與未飽和的概念。其中，溶液的組成在介紹溶質、溶劑、溶液的定義；濃度分成了重量百分濃度以及體積百分濃度，而體積莫耳濃度會在八年級下學期學習化學劑量時，介紹莫耳概念才一起介紹；飽和與未飽和溶液除了介紹定義外，還有溶解度的意義、影響的因素、以及溶解度曲線。若將「水溶液單元」的概念畫成架構圖，可以得到如圖 2-1 的概念架構圖；而學生在「水溶液單元」的相關概念，如下表 2-3 所示：. 26.

(34) 圖 2-1 「水溶液單元」的概念結構圖. 表 2-3「水溶液單元」的相關相關概念相關概念 120-4b. 了解擴散現象是粒子由高濃度往低濃度運動的現象。. 120-4c. 了解物質變化的平衡現象是動態的。認識實驗中物質的變化（如三態、沉澱、顏色與溫度的. 218-4b. 變化）。能了解溶液是由溶質與溶劑所組成，以及濃度的意義與. 224-4b. 日常生活的應用，並藉由實驗了解飽和溶液的意義與配置。 27.

(35) 二、「水溶液單元」課文文本分析. 圖 2-2 水溶液單元課文文本授課內容編排順序圖. 圖 2-3 水溶液單元以「POEC 教學策略」授課內容編排順序圖. 28.

(36) 從圖 2-2 可以看出，按照課文文本內容的編排，是由溶液的組成以及名詞定義開始切入課程，接著把重量百分濃度及體積百分濃度的公式列出、介紹擴散現象，再由飽和溶液與不飽和溶液帶出溶解度以及溶解度曲線，最後結束在影響不同狀態物質溶解度的因素。研究者認為，課程的一開始就從定義切入，對教學者而言是變成為了教而教，對學生而言沒有生活經驗的連結，和先備知識的關聯性也不大，無法引起教學上的共鳴。若想讓學生感受到學習的目的，必須讓學生從教學活動中喚起學生求知的意願，讓學生去思考「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？」從前一節「水溶液相關概念與研究」中，發現學習「溶解」單元可運用許多種教學法，例如：以多媒體電腦輔助學習系統協助國三學生學習「溶液」概念，改善學生多數的迷思概念（楊純珠，1999）；以實驗活動為主的認知衝突教學策略，學生可經由特殊設計之操作實驗中獲得具體的經驗（黃寶鈿，1996）；以學習環之教學策略針對溶液相關概念設計教學活動，可幫助學生學習與導正學生既有的錯誤概念（楊勝安，2003）等。其中，應用 POE 教學策略教學，學生在溶液觀、擴散運動觀、溶解度特性的概念都有所成長並提升思考層次；但中、低成就個案在「擴 29.

(37) 散運動」和「氣體溶解度」部分還需要另外提供觀察條件才能達成有效地概念連結（林嘉琦，2005）。因此，將整個水溶液單元概念重新整併，如圖 2-3 所示，透過 POEC 教學策略將課程設計成符合「情境設計、精準提問、聆聽發言、串聯討論」，提供學生「思考、判斷、表達」的實作學習機會，更針對「擴散運動」和「氣體溶解度」部分設計預測的活動，讓學生能夠以實際所見，繼而體會學習的樂趣與目的，並達到有效的學習（詳見研究工具說明及附錄一）。透過結合 POEC 教學策略的課程，將教學主體從「老師怎麼教」轉變為「學生怎麼學」，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。. 30.

(38) 第三章研究方法與步驟本研究以水溶液單元為例，探討結合 POEC 教學策略對八年級學生學習成效之影響，並針對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，分別以結合 POEC 教學策略(實驗組)與傳統講述式教學(對照組)進行水溶液單元的教學活動，然後實施後測。由前測、後測之結果，以 SPSS 軟體分析學習成效。本章共分四節，第一節介紹研究流程，第二節介紹研究對象，第三節介紹研究工具，第四節介紹資料收集與分析。. 第一節研究流程如圖 3-1 所示，分為下列階段： 1、. 確立研究方向：蒐集 POE 及 POEC 教學法在理化科中各種主題的論文，發現水溶液單元相較其他單元較少探討。再比較其他教學法探討水溶液單元的論文，確立研究方向。. 2、. 文獻探討與分析：蒐集關於 POE 及 POEC 教學法、水溶液概念的相關論文資料並分析。. 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 31.

(39) 與學校同事討論教學活動進行的細節。 4、. 發展研究工具：由文獻探討，擬定合適的學習成效診斷工具。. 5、. 實施前測. 6、. 實施教學活動：實驗組由研究者實施結合 POEC 教學策略，對照組由研究者實施傳統講述法，上課節數皆為 4 節課。. 7、. 實施後測. 8、. 資料統整與分析：收集前、後測的結果，以 EXCEL 軟體進行資料統整，再以 SPSS 20 中文版進行資料分析。. 9、. 撰寫論文：依所得結果，與指導教授討論，撰寫論文。. 確定研究方向. 文獻探討與分析. 擬定研究計畫. 發展研究工具. 實施前測. 實施教學活動. 實施後測. 資料統整與分析. 撰寫論文. 圖 3-1 研究流程圖. 32.

(40) 第二節研究對象本實驗採準實驗研究法，以研究者本身任教的學校，位於新北市某國中(總班級數 24 班)之八年級學生為研究對象。由於研究者共任教四個班級，故實驗組從四個班中挑選兩個班，男生 20 人、女生 25 人，共計 45 人；對照組則為另外兩個班，男生 20 人、女生 25 人，共計 45 人。相關資料整理如下表 3-1：表 3-1 研究對象資料表男生人數. 女生人數. 總人數. 9. 13. 22. 教學法. 實驗組 (A 班) 結合 POEC 教學策略實驗組 11. 12. 23. 10. 12. 22. (B 班) 對照組 (C 班) 傳統講述式教學對照組 10. 13. 23. (D 班). 而將實驗組、對照組前測結果，以單因子變異數分析(One-Way ANOVA)分析發現顯著性為 0.467，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。. 33.

(41) 另外，不同學習成就分組則是以學生前測成績分組，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 3-2：表 3-2 不同學習成就分組人數資料表. 實驗組. 高分組. 中分組. 低分組. 合計. 11 人. 23 人. 11 人. 45 人. 第三節研究工具研究者根據文獻探討及欲探討之研究問題發展出下列研究工具，分別為：結合 POEC 教學策略之教案、前後測試題、延宕測驗試題、以及國中生對「結合 POEC 教學策略課程」參與感受問卷，說明如下：一、將「水溶液單元」課程內容以「POEC 教學策略」編排順序後，規劃為三節課的授課進度（如圖 3-2 所示），對照組按照課本所編排的課程內容順序，使用傳統講述法教學；實驗組則使用 POEC 教學策略進行教學，透過 POEC 教學策略將課程設計成符合「情境設計、精準提問、聆聽發言、串聯討論」，提供學生「思考、判斷、表達」的實作學習機會。從教案（如附件一）中會發現，研究者將課程順序稍作調整，讓學生先從較有生活經驗連結的擴散現象、濃度、最後才進到溶解度曲線，學生才 34.

(42) 有辦法理解自己在學什麼以及為什麼學。這是由於若是在課程的一開始就從定義切入，對教學者而言是變成為了教而教，對學生而言沒有生活經驗的連結，和先備知識的關聯性也不大，無法引起教學上的共鳴。另外，林嘉琦（2005）應用 POE 教學策略探討學習「溶解」單元概念改變之情形，發現中、低成就個案在「擴散運動」和「氣體溶解度」部分還需要另外提供觀察條件才能達成有效地概念連結。因此，針對「擴散運動」（第一節課的預測活動）和「氣體溶解度」（第三節課的預測活動）兩個概念，讓學生能夠以實際所見，繼而體會學習的樂趣與目的，並達到有效的學習。因此課程的一開始，透過學習單（附錄二）引導，由教師提問：「將一個紅茶包丟入水中【情境設計】，請試著預測水杯中的變化？【精準提問】」並請學生以圖示預測【聆聽發言】，請兩到三位學生上台將自己的預測畫在黑板上，針對上台學生發表的預測作概念統整【串聯討論】。將學生的意見整合後，實際讓學生利用燒杯裝水放入茶包，觀察茶包顏色擴散的變化，讓學生達成有效地概念連結（其餘詳見附錄一）。將課程按照中文文章中常見的「起、承、轉、合」透過 POEC 教學策略設計成符合「情境設計、精準提問、聆聽發言、串聯 35.

(43) 討論」，將教學主體從「老師怎麼教」轉變為「學生怎麼學」，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。. 36.

(44) 圖 3-2 水溶液單元「POEC 教學策略」授課內容與節次對照圖. 37.

(45) 二、前後測試題為單階層題型設計（如附件三），可判斷學生概念學習是否正確。試題為研究者依據教學目標所設計之試題，為提高試題效度，本試題編妥後，特請另外兩位理化科教師審查，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。另外，本試題在正式施行前測前，以研究者學校另外的兩個班學生（共 48 人）施行預測，經分析後 Cronbach's α 值 = 0.853，表示本試題具有良好的信度。另外，比較實驗組與對照組學生，在「水溶液單元」前、後測中，對於每一題的答對百分比率以及對應到的課程概念，以詳細檢討各節課所教授的課程概念學生是否確實吸收。表 3-3 為「水溶液單元」前、後測中各題所對應的概念及授課節次。. 表 3- 3 「水溶液單元」前、後測各題對應的概念及授課節次對照表節. 第一節. 次. 第二節. 第三節. 擴概. 散. 溶液的組成. 濃度. 現. 念. 飽和與未飽. 溶解度與影響溶解度的. 和溶液. 因素. 溶解度曲線. 象題 1. 號. 2. 3. 4. 7. 5. 6. 8. 1. 1. 1. 2. 1. 1. 1. 2. 1. 1. 1. 1. 2. 2. 2. 2. 2. 0. 1. 9. 5. 2. 3. 4. 4. 5. 6. 7. 8. 1. 2. 3. 0. 6. 9. 38.

(46) 三、延宕測驗試題為歷屆基測及會考與「水溶液」相關的試題（試題為基測及會考原試題）（如附件四），將重複概念的試題刪選後，最後共九題作為延宕測驗的試卷，讓實驗組學生於教學後兩個月接受延宕測驗。四、國中生對「結合 POEC 教學策略課程」參與感受問卷（如附件五），以四格勾選方式作答，每個題目根據同意程度可分為「①」至「④」四個等級：「選項①」表示「非常不同意」「選項②」表示「部分不同意」「選項③」表示「部分同意」「選項④」表示「非常同意」。，內容包含四部分：(一)「結合 POEC 教學策略課程」的學習效益(二)兩種不同教學模式喜好程度的比較 (三)「結合 POEC 教學策略課程」的學習態度(四)「結合 POEC 教學策略課程」過程中的單元活動喜好度，以了解學生對此模式之學習狀況及態度。. 39.

(47) 第四節資料收集與分析本研究所收集的資料包含：「水溶液」單元前、後測分數，實驗組延宕測分數，及學生對「結合 POEC 教學策略課程」感受問卷，以量化方式分析兩組學生在實施不同的教學法後，對於「水溶液」單元科學概念建立程度情形。茲將研究資料的分析方法說明：將資料收集完後進行批改，建立 Excel 檔，然後以 SPSS 20.0 軟體進行分析。所有統計分析的顯著水準(α)皆訂為 0.05。其研究問題與分析方法之對照，如表 3-4 所示：. 表 3- 4 研究問題與分析方法對照表研究問題. 統計分析方法. 比較實驗組與對照組學生，在進行實驗單因子變異數分析(One-Way ANOVA) 前的起始行為是否一致？比較實驗組與對照組學生，在「水溶液」成對樣本 t 檢定單元學習整體表現差異如何？. 獨立樣本 t 檢定. 比較實驗組中不同學業成就的學生，在成對樣本 t 檢定「水溶液」單元的學習成效如何？探討學生在實施「結合 POEC 教學策描述性統計略」課程後感受如何？. 質性分析. 40.

(48) 第四章研究結果與討論實施本研究設計之 POEC 教學策略前後，收集實驗組與對照組學生在「水溶液」單元前、後測分數，實驗組延宕測驗分數，以及學生對「POEC 教學策略」參與度量表。教學的學生樣本包含實驗組 52 位，對照組 52 位，經刪除無效樣本後，實驗組學生計有 45 位，對照組學生 45 位，共計 90 位，均為八年級學生。前、後測以及延宕測驗分數為答題數，分析中之平均數即為平均答對題數，總題數為 26 題。. 第一節 POEC 教學策略對學生在「水溶液」單元學習成效的影響. 針對本節所探討之不同教學方法對學生在「水溶液」，提出虛無假設與對立假設：虛無假設（H0）：POEC 教學策略與講述式教學法對學生在「水溶液」單元學習成效提升沒有顯著差異。對立假設（H1）：POEC 教學策略與講述式教學法對學生在「水溶液」單元學習成效提升有顯著差異。. 41.

(49) 一、實驗組與對照組在「水溶液」單元教學前的差異情形進行分析前，先將實驗組與對照組學生在「水溶液」單元前、後測成績進行常態性檢定。由於本研究每組人數均少於 50 人，故進行 S-W 檢定(Shapiro-Wilk normal test) (吳明隆，2008)，檢定結果如表 4-1 所示。通過常態性檢定後，可繼續進行母數分析，若沒有通過常態性檢定，則改採用無母數分析。本研究所有統計分析的顯著水準(α)皆訂為 0.05。依據表 4-1 常態性檢定結果得知：實驗組與對照組前測及後測之 S-W 檢定 p 值皆大於 0.05，均未達顯著水準，表示通過常態性檢定，故樣本皆採用有母數統計分析。表 4-1 「水溶液」單元前、後測 Shapiro-Wilk 常態性檢定結果前測. 組別. 後測. S-W. p. S-W. p. 實驗組. N=45. .959. .113. .970. .299. 對照組. N=45. .958. .104. .955. .079. 確定兩組樣本均通過常態性檢定後，接著確定變異數同質性：由表 4-2 檢定結果可知，在 Levene 變異數同質性考驗中，以前一學期學期末的自然科期末考成績進行分析，p 值大於 0.05，未達顯著水準， 42.

(50) 接受虛無假設，表示實驗組與對照組的前測及後測分數都具有同質性，顯示實驗組與對照組兩組學生在教學前並無明顯差異。. 表 4-2 實驗組與對照組學生同質性考驗 Levene 統計量. 分子自由度. 分母自由度. 顯著性. 0.209. 3. 94. 0.809. 二、實驗組與對照組在「水溶液」單元教學後的學習成效本實驗利用實驗組與對照組學生的前、後測成績進行成對樣本 t 檢定，來檢驗兩組學生實施不同的教學法後，是否有達到學習成效。檢定結果如表 4-3 所示：. 表 4-3 實驗組與對照組前、後測成績成對樣本 t 檢定平均數. t值. 顯著性. 前測. 11.91. -5.769. .000. 後測. 16.96. 前測. 11.76. -10.204. .000. 後測. 14.96. 實驗組. 對照組. 43.

(51) 由表 4-3 檢定結果可知，實驗組與對照組的學生在經過 POEC 教學策略以及傳統講述式教學兩種不同的教學法後，在「水溶液」單元的學習成績均有提升，實驗組平均分數增加 5.04 分，對照組增加 3.20 分。不論是實驗組或對照組的 p 值皆小於 0.05 ，表示兩組學生的學習成效皆達顯著差異表 4-4 實驗組與對照組前、後測成績同質性考驗變異數相等的 Levene 檢定 F 檢定. 顯著性. 前測. .347. .557. 後測. .185. .668. 後-前. 1.205. .275. 表 4-5 實驗組與對照組前、後測成績獨立樣本 t 檢定. t. 自由度. 顯著性 (雙尾). 平均差異. 標準誤差異. 差異的 95% 信賴區間下界. 上界. 假設變異 -.19. 88. .848. -.156. .81. -1.758. 1.447. -.19. 87.84. .848. -.156. .81. -1.758. 1.447. 數相等前測不假設變異數相等. 44.

(52) 假設變異 -1.78. 88. .079. -2.00. 1.13. -4.237. .237. -1.78. 87.79. .079. -2.00. 1.13. -4.237. .237. -2.48. 88. .015. -1.84. .74. -3.321. -.368. -2.48. 86.86. .015. -1.84. .74. -3.321. -.368. 數相等後測不假設變異數相等假設變異數相等後-前不假設變異數相等. 接著進行獨立樣本 t 檢定，以了解實驗組和對照組學生在「水溶液」單元前、後測表現有無差異。由表 4-4 以及表 4-5 檢定結果可知，首先，已知兩組前測皆具有同質性，所以 t 檢定表採用假設變異數相等列，其 t 值為 0.193，df=88，顯著性 p=0.85＞0.05，未達顯著水準，接受虛無假設，表示兩組前測無顯著差異。後測中，兩組具有同質性，故 t 檢定表採用假設變異數相等列，其 t 值為 1.78，df=88，顯著性 p=0.079＞0.05，未達顯著水準，接受虛無假設，表示兩組後測成績無顯著差異。至於兩組前後測分數差因具有同質性，所以 t 檢定表採用假設變異數相等列，其 t 值為 2.482，df=88，顯著性 p=0.015＜0.05，達顯著水準，拒絕虛無假設，表示實驗組前後測成績差比起對照組前後測成績差有顯著差異，因此，實施 POEC 教學策略比講述式教學法更能提 45.

(53) 升學生在「水溶液」單元的學習成效。最後，研究者想比較在相同的授課範圍內，實驗組與對照組的成績是否有顯著差異，因此利用實驗組與對照組學生的後測成績，依序按照不同節次分成三個部分（節次與題號對照表，如表 3-4 ），分別進行獨立樣本 t 檢定，來檢驗兩組學生實施不同的教學法後，學習成效是否有顯著差異。檢定結果如表 4-6 以及表 4-7 所示：. 表 4-6 實驗組與對照組不同節次之後測成績同質性考驗變異數相等的 Levene 檢定 F 檢定. 顯著性. 第一節. 8.230. .005. 第二節. .731. .395. 第三節. .053. .818. 表 4-7 實驗組與對照組不同節次之後測成績獨立樣本 t 檢定. t. 第. 假設變異. 一. 數相等. -.784. 自由度. 88. 顯著性 (雙尾). .44. 46. 平均差異. -.40. 標準誤差異. .51. 差異的 95% 信賴區間下界. -1.415. 上界. .614.

(54) 節. 不假設變 -.784. 79.97. .44. -.40. .51. -1.415. .615. -2.00. 88. .049. -.76. .38. -1.508. -.003. -2.00. 86.71. .049. -.76. .38. -1.508. -.003. -2.15. 88. .034. -.84. .39. -1.623. -.065. -2.15. 87.70. .034. -.84. .39. -1.623. -.065. 異數相等假設變異第數相等二不假設變節異數相等假設變異第數相等三不假設變節異數相等. 由表 4-6 以及表 4-7 檢定結果可知，首先，已知兩組第一節課具有同質性，所以 t 檢定表採用假設變異數相等列，其 t 值為 0.784， df=88，顯著性 p=0.44＞0.05，未達顯著水準，接受虛無假設，表示兩組在第一節授課時，學習成效無顯著差異。第二節授課中，兩組具有同質性，故 t 檢定表採用假設變異數相等列，其 t 值為 2.00，df=88，顯著性 p=0.049＜0.05，達顯著水準，拒絕虛無假設，表示兩組在第二節授課時，學習成效有顯著差異。第三節授課中，兩組具有同質性，故 t 檢定表採用假設變異數相等列，其 t 值為 2.15，df=88，顯著性 p=0.034＜0.05，達顯著水準，拒絕虛無假設，表示兩組在第三節授課時，學習成效有顯著差異。由上述結果可知，實驗組的課程結合 POEC 教學策略，在屬於第 47.

(55) 二節與第三節授課內容的後測表現，與對照組相比，皆有顯著差異，表示實施 POEC 教學策略比講述式教學法更能提升學生在「水溶液」單元的學習成效。至於第一節授課內容的後測表現，與對照組無顯著差異，研究者推測是由於第一節授課內容與生活經驗較易連結，如「擴散現象」及「濃度」，無論是使用 POEC 教學策略抑或單純講述法，只要在課程中讓學生有好的連結，都可以達到好的學習成效，故統計上無法有顯著差異。另外，研究者想了解不同學習成就學生在使用「傳統講述法」及「POEC 教學策略」兩種不同的授課方法，水溶液單元中不同概念的學習成效差異，透過分析不同概念所對應的後測題目（表 3-3 「水溶液單元」前、後測各題對應的概念及授課節次對照表），將不同概念的答題狀況分別進行獨立樣本 t 檢定，來檢驗兩組不同學習成就學生實施不同的教學法後，學習成效是否有顯著差異。檢定結果如表 4-8、表 4-9 以及表 4-10 所示：. 48.

(56) 表 4-8 實驗組與對照組高成就學生答題狀況獨立樣本 t 檢定概念. 平均數. 顯著性. 實驗組. 4.7. .660. 對照組. 4.6. 實驗組. 1.9. 對照組. 1.6. 實驗組. 5.6. 對照組. 5.0. 實驗組. 3.5. 對照組. 2.7. 溶解度與. 實驗組. 5.6. 影響溶解度的因素. 對照組. 5.5. 實驗組. 1.8. 對照組. 1.6. 溶液的組成. .138. 擴散現象. .151. 濃度. .032. 飽和與未飽和溶液. .809. .449. 溶解度曲線. 由表 4-8 檢定結果可知，高成就學生在水溶液單元中六個概念的答題狀況分析，僅有「飽和與未飽和溶液」概念的 p 值小於 0.05，達到顯著差異。雖然其他五個概念並未達分析上的顯著差異，但觀察答題平均數會發現「實驗組的平均數皆高於對照組」，顯示透過「POEC 49.

(57) 教學策略」教學後，實驗組的高成就學生可以有較好的學習成效。. 表 4-9 實驗組與對照組中成就學生答題狀況獨立樣本 t 檢定概念. 平均數. 顯著性. 實驗組. 3.75. .787. 對照組. 3.83. 實驗組. 1.58. 對照組. 1.42. 實驗組. 3.45. 對照組. 3.66. 實驗組. 2.25. 對照組. 1.92. 溶解度與. 實驗組. 4.0. 影響溶解度的因素. 對照組. 3.2. 實驗組. 1.29. 對照組. 0.83. 溶液的組成. .357. 擴散現象. .626. 濃度. .148. 飽和與未飽和溶液. .072. .027. 溶解度曲線. 由表 4-9 檢定結果可知，中成就學生在水溶液單元中六個概念的答題狀況分析，僅有「溶解度曲線」概念的 p 值小於 0.05，達到顯著 50.

(58) 差異，其他五個概念並未達到分析上的顯著差異。觀察答題平均數會發現在「擴散現象」、「飽和與未飽和溶液」、「溶解度與影響溶解度的因素」、與「溶解度曲線」這四個概念實驗組的平均數高於對照組，但「溶液的組成」與「濃度」這兩個概念實驗組的平均數則是略低於對照組，顯示透過「POEC 教學策略」教學後，實驗組的中成就學生在大部分的概念可以有較好的學習成效，但有在「溶液的組成」與「濃度」這兩個偏重記憶與計算的概念沒有達到預期的學習成效。研究者認為，有可能是在課程中在濃度的公式及計算沒有讓學生有充分的時間練習與應用，導致實驗組的中成就學生對濃度概念較為生疏。. 表 4-10 實驗組與對照組低成就學生答題狀況獨立樣本 t 檢定概念. 平均數. 顯著性. 實驗組. 3.18. .232. 對照組. 2.45. 實驗組. 1.36. 對照組. 0.82. 實驗組. 2.81. 對照組. 1.64. 溶液的組成. .059. 擴散現象. 濃度. 51. .020.

(59) 實驗組. 1.55. 對照組. 1.18. 溶解度與. 實驗組. 2.91. 影響溶解度的因素. 對照組. 2.55. 實驗組. 1.18. 對照組. 0.73. .408. 飽和與未飽和溶液. .530. .181. 溶解度曲線. 由表 4-10 檢定結果可知，低成就學生在水溶液單元中六個概念的答題狀況分析，僅有「濃度」概念的 p 值小於 0.05，達到顯著差異。雖然其他五個概念並未達分析上的顯著差異，但觀察答題平均數會發現「實驗組的平均數皆高於對照組」，顯示透過「POEC 教學策略」教學後，實驗組的低成就學生有較好的學習成效. 綜合表 4-8、表 4-9 以及表 4-10 的檢定結果，可以得知透過「POEC 教學策略」教學後，實驗組中不同學習成就的學生都可以有好的學習成效。其中，又以高成就學生在「飽和與未飽和溶液」概念、中成就學生在「溶解度曲線」概念、低成就學生在「濃度」概念，有較好的學習成效。. 52.

(60) 三、實驗組與對照組在「水溶液」單元教學後學習成效的維持本實驗以實驗組與對照組前測及延宕測驗成績進行成對樣本 t 檢定來判斷兩組學生在實施不同教學法後，是否能在八週後維持其學習成效，檢定結果如表 4-11 所示：. 表 4-11 實驗組與對照組前測與延宕測驗成績成對樣本 t 檢定平均數. t值. 顯著性. 前測. 11.91. -1.474. .147. 延宕測驗. 13.02. 前測. 11.76. .000. 1.000. 延宕測驗. 11.76. 實驗組. 對照組. 由表 4-11 檢定結果可知，實驗組及對照組前測與延宕測驗的 p 值皆大於 0.05，可知兩組學生在間隔一段時間後，皆無法維持學習成效，但是，實驗組在分數提升上較對照組為佳。. 53.

(61) 第二節 POEC 教學策略對不同學習成就學生在「水溶液」單元學習成效的影響本節將實驗組的學生（45 人），按照前測的分數將學生分為不同學習成就的組別，以探討不同學習成就學生的學習成效。根據前測分數，將實驗組的學生分為高分組、中分組、低分組。將高分組、中分組、低分組的前測分數與後測分數以成對樣本 t 檢定進行檢驗，藉以判斷實驗組中不同學習成就的學生，同樣實施 POEC 教學策略後，學習成效是否有差異，檢定結果如表 4-12 所示：. 表 4-12 實驗組中不同學習成就分組前、後測分數成對樣本 t 檢定平均數. t值. 前測. 17.45. -7.008***. 後測. 22.45. 前測. 11.39. 後測. 16.22. 前測. 7.45. 後測. 13.00. 高分組. -6.153***. 中分組. -5.478***. 低分組. *p<.05，**p<.01，***p<.001 54.

(62) 由表 4-12 檢定結果可知，實驗組中在高、中、低分組的前、後測成對樣本 t 檢定皆達顯著差異，代表 POEC 教學策略對於不同學習成就的學生皆可提升學習成效。若以平均數比較不同學習成就學生的分數提升情形，則低分組的分數提升最為顯著，如表 4-13 所示：. 表 4-13 實驗組中不同學習成就分組前、後測分數提升比較平均數（後測－前測）高分組. +5.00. 中分組. +4.83. 低分組. +5.55. 再著，將高分組、中分組、低分組的前測分數與延宕後測分數以成對樣本 t 檢定進行檢驗，藉以判斷實驗組中不同學習成就的學生，同樣實施 POEC 教學策略後，學習成效的維持是否有差異，檢定結果如表 4-14 所示：. 55.

(63) 表 4-14 實驗組不同學習成就分組前測、延宕測分數成對樣本 t 檢定實驗組. 平均數. t值. 前測. 17.45. -.162. 延宕測驗. 17.73. 前測. 11.39. 延宕測驗. 12.22. 前測. 7.45. 延宕測驗. 10.00. 高分組. -.828. 中分組. -1.605. 低分組. 由表 4-14 檢定結果可知，實驗組中在高、中、低分組的前測及延宕測驗的成對樣本 t 檢定皆未達顯著差異，代表 POEC 教學策略對於不同學習成就的學生，在間隔一段時間後，學習成效無法達到統計上的顯著差異。此外，由於延宕測驗的試題為歷屆基本學力測驗之試題，對學生而言題目敘述較長，且同一題中容易包含兩個或兩個以上的觀念，若學生無法靜下心來判讀題目就容易失誤；也較不容易立刻判斷出正確答案。. 56.

(64) 第三節「POEC 教學策略」學生參與度量表分析關於「POEC 教學策略」學生參與感受問卷量表填答結果之描述性統計，整理如表 4-15 所示。學生填答得分越高表示學生對該題的反應越為正向，定義本問卷每題大於等於 3 分者，即表示對「POEC 教學策略」有正向評價；反之，小於等於 2 分者，表示對「POEC 教學策略」有負向評價。. 表 4-15 學生在「POEC 教學策略」感受問卷填答結果統計. 非常部分部分非常不同不同同意同意意意 ① ② ③ ④ 選擇個數. 問題項目. 第一部分「POEC 教學策略」的學習效益 1. 新的教學方法，更能引起我學習的興趣 2. 新的教學方法，更能讓我認真思考老師的提問 3. 新的教學方法，讓我更有機會表達意見 4. 新的教學方法，讓我的學習更加深刻有效率，且成績進步第二部分兩種不同教學模式喜好程度的比較 5. 新教學法增加思考問題的機會，所以我較喜歡 6. 新教學法讓我不斷思考判斷問題，在課堂上較能專心，不易分神 7. 新教學法讓我接受同學不同的意見與觀點，讓我學得更多、更深入 57. 平均數. 標準偏差. 0. 1. 18. 26. 3.556. 0.546. 0. 0. 23. 22. 3.489. 0.506. 0. 2. 25. 18. 3.356. 0.570. 0. 0. 24. 21. 3.467. 0.505. 0. 0. 23. 22. 3.489. 0.506. 0. 0. 26. 19. 3.422. 0.499. 0. 0. 24. 21. 3.467. 0.505.

(65) 新教學法透過同學相互討論試題，讓我更容易理解，解答困惑第三部分「POEC 教學策略」的學習態度 9. 我能認真參與問題的討論 8.. 0. 1. 25. 19. 3.400. 0.539. 0. 2. 21. 22. 3.444. 0.586. 10. 我有機會發表個人意見及看法. 0. 2. 19. 24. 3.489. 0.589. 11. 我能尊重其他人的意見表達 12. 為了提升小組成績，能有優異表現，因此我更加積極參與學習第四部分「POEC 教學策略」過程中的單元活動喜好度 13. 我喜歡課程中「問題預測」的部分. 0. 0. 19. 26. 3.578. 0.499. 0. 1. 19. 25. 3.533. 0.548. 0. 3. 20. 22. 3.422. 0.621. 14. 我喜歡課程中「觀察現象」的部分. 0. 0. 16. 29. 3.644. 0.484. 15. 我喜歡課程中「現象解釋」的部分. 0. 1. 21. 23. 3.489. 0.549. 16. 我喜歡課程中「統整結論」的部分. 0. 3. 16. 26. 3.511. 0.626. 由表 4-15 可知，學生對於「POEC 教學策略」普遍抱持正面肯定態度，本問卷因皆為正向題目，故直接分析內容：. 第一部分「POEC 教學策略」的學習效益：第1題「新的教學方法，更能引起我學習的興趣」平均數為 3.556，是該部分最高得分題，顯示在自然科原有課程中結合「POEC 教學策略」可以提升學生的學習動機；而第 3 題「新的教學方法，讓我更有機會表達意見」平均數為 3.356，是該部分最低得分題，也是整份問卷中最低得分題，顯示研究者在教學過程中，給予學生表達意見的時間可能還不夠，因此有少部分學生不太認同此題。. 第二部分兩種不同教學模式喜好程度的比較： 58.