兒童的認知發展學習理論

教師在教學過程中，能夠了解學生學習的模式演變，有助於設計適切的教學 內容，增進學生的學習效果。而學生學習的模式大致可以用相關的學習理論來解 釋，而這其中最重要的學理當推認知學派及訊息處理理論。認知學派在探討知識 建立的方法，而訊息處理理論對於了解資訊科技融入教學的運用很有助益。因此 本節將依序說明此兩種學習理論。

一、建構主義的認知理論

建構主義認知理論，強調學習者在現實的學習環境中，透過舊經驗及新學習 經驗的交互作用來調適新訊息納入舊有經驗中以獲取知識。這是一種心智建造

（mental construction）的結果，也就是學習者把新的訊息融入舊知識中的過程。

建構主義的精髓在於把教學目標從精熟訊息內容漸漸轉變為理解及應用訊息。其 中的兩個重要代表人物及其學理分別是皮亞傑（Piaget）的認知發展論和維高斯 基（Vygotsky）的認知發展論。以下將就這兩人的論點做進一步的說明。

(一)皮亞傑（Piaget）的認知發展論

瑞士教育心理學家皮亞傑認為兒童出生便以基模的行為和思考的心理模式 與環境互動，這是一種想要了解環境的內在傾向。幼兒也會採行「適應（因應環 境、調整基模的歷程）」和「同化（依據現有的基模來了解新客體或事件）」及「調 適（當個體處理事物的舊方式無效時，兒童會根據新訊息或新經驗來修正現有基 模的歷程）」，這是一種現有理解與新經驗間恢復平衡的過程（張春興，2007）。

作業品質、作業寫作方式，學習方式，學習態度要求以及老師上課的方式及教學 策略等等，學生採行適應、同化及調適的快慢往往決定了其融入新班級運作的融 合程度高低及影響學習的成就好壞，也因此會產生適應良好及適應不良的極端對 比，當然這種現象隨著年級的增加，磨合調適的時間也會縮短。而皮亞傑的兒童 發展四階段論中，對於八、九歲中年級的兒童而言主要是歸於具體運思期（張春 興，1994）。教學的設計應以學生舊經驗為依據，鼓勵學生用自己的想法解決問 題，當學生有錯誤想法時，應引導其修正或重新建構舊有的體系，教師在教學的 過程中，應提供學生彼此間或學生與老師間互相討論及交換意見的時間，使學生 有機會體驗到自己想法的矛盾及參考別人不同的想法（杜祖貽，1998）。因為每 個人的學習會與情境中的人、事、物起作用，藉由基模的適應或同化，轉換建構 出新的知識結構。因此教學應先瞭解學童認知及思考的方式，也就是要先明白學 生的先備知識，以便提供適合學生學習的教學模式及情境，以利學童學習。本研 究的研究樣本為國小四年級學童，正好處於皮亞傑認知發展期中的具體運思期，

能根據具體經驗思維來解決問題，如果能以圖像、動畫來輔助學生結合舊經驗並 幫助學生建構幾何概念，強化其同化與調適的能力，讓學生對新知識更快取得平 衡，就能夠幫助學生對幾何角度的概念能更清晰。

(二)維高斯基（Vygotsky）的認知發展論

蘇俄心理學家維高斯基認為孩童智力發展深受其成長環境裡的符號系統影 響，而文化所創造的語言，書寫或計算系統，能幫助人們溝通、思考和解決問題。

維高斯基主張學習比發展先，兒童能在學習歷程中以「自我調整」的方式，透過 教學和來自別人的訊息來獲得符號。經由內化這些符號，使兒童逐漸能在無人幫 助的情況下，進行思考和解決問題。因此若能在教學過程中透過電腦提供學生學 習的輔助，可以幫助學生獲得符號的訊息以得到更有利的學習。

Vygotsky（1978）心理發展理論的重要概念「可能發展區」（Zone of Proximal Development，簡稱 ZPD），主要是探討學習與發展間的關係。此區是指兒童自己 實力所能達到的水平，與透過別人幫助後達到的水平之間的差距。也就是指學習 者的學習能力以內，但暫時未能理解的知識區域。這個差距是由學習者的獨立解 題能力及其潛在發展水平而決定的。維高斯基認為好的教學，就是要提供適當的

讓學童獲取最佳學習效果（張春興，1995）。維高斯基的理論在現今教育現場上 最常用的就是鷹架理論的施行。鷹架是促使學生學習成長的基本動力，可以激發 學生的學習動力與持續力，讓教學與學習緊密結合，增加學習歷程的確定性。研 究者認為以 MathPS 融入教學進行說明、講解、搭鷹架、撤鷹架、學生實際獨力 完成、進行評量的模式進行，對學生的解題程序建構及思考能力的提升理論上會 有很大的幫助。

二、訊息處理理論

訊息處理理論在解釋學生是透過什麼歷程來記憶訊息，也就是教學者在教授 學生學習和問題解決能力時，應該特別注意學習者的內在處理過程。當學習者經 由感官感應到外在刺激而產生短暫記憶（三秒鐘以下），這種記憶有可能被遺忘 或經過初步處理進入記憶系統的短期記憶，再經由複習及編碼的工作記憶運作而 進入長期記憶（張春興，1995）。長期記憶分為情節記憶（生活情節的實況記憶）、 語意記憶（語文所表達之意義的記憶）和程序性記憶（指知道如何做的記憶）。

情節記憶是用影像來儲存訊息，語意記憶是以觀念網絡的形式來組織，程序記憶 是以刺激反應的配對來儲存訊息。訊息處理理論提供幫助學習者學習的重要理論 依據。隨之而來的後設認知理論提供了如何幫助學生學習的一些方法。後設認知

（Metacognition）是指個人對自己學習歷程的認知（張春興，1995）。利用這種 現象，我們可以用於學習策略，讓學生瞭解這是一種個人控制及引導心智歷程的 現象。教師可以教導學生一些學習策略，如作業與練習、目標或訂契約、自我質 問，使學生能評量自己了解的歷程，評估自己學習事務的時間，以便能選擇有效 的計畫來讀書或解決問題。尤其教師給予學生知識圖可以增進他們對內容的記憶

（Nesbit & Adescope, 2006）。教師在教學時使用教學策略來幫助學生啟發前導組 織藉以連結新經驗和舊經驗，藉由有計畫的集中或分散練習，來幫助學生將訊息 由短期記憶轉移至長期記憶中。此外，此理論也提供許多能夠反覆練習的電腦軟 體設計概念，幫助學生透過編碼及複習將新的訊息儲存在長期記憶中。這種教學 方式有一定的運作程序，可以確保課程達到所預期的教學目標（楊坤原，2000）。

Jones 與 Plass（2002）根據 Mayer（2002）的文字、聲音、圖片、動畫的多媒體 輔助教學定義的研究中指出，圖像與文字結合的動畫學習內容，能使學習者主動

以動畫方式將圖像結合生活舊經驗，透過電腦動畫指引學生反覆練習，加強學童 實物表徵、圖形表徵、具體操作物表徵、符號表徵與語言表徵間的交互作用來進 行數學解題。把學習的內容做適當的編排，讓低成就學生在學習的過程中，能夠 提高學習興趣，以增進學習效果，加深其長期記憶的成效。

總結以上所述的理論，因為國小中年級學童正好處於皮亞傑認知發展期中的 具體運思期，能根據具體經驗來解決問題，研究者以圖像、動畫並將圖像結合生 活舊經驗呈現教材，希望透過重複觀看與反覆操作來幫助學生建立並加深具體的 角度概念。研究者運用數學簡報系統設計課程，來進行角度觀念的教學說明，藉 此幫助學生搭起學習的鷹架，再透過課後學習單的練習讓學生實際獨力完成，以 期學生達到潛能發展區，並將正確具體的角度觀念轉化為長期記憶中的訊息。