前導組織體與工作範例

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第三節 前導組織體與工作範例

提供良好的前導組織體與工作範例，將有機會降低學習的認知負荷。Ausubel

（1960）提出有意義的學習能加速並整合新的知識與教材進入學習者個別的認知 結構中。Ausubel（1968）認為前導組織體的特徵是具有摘要性（abstractness）、

普遍性（generality）及全面性（inclusiveness），又林寶山（1990）前導組織體 幫助學習者將新教材融入既有的經驗中，是扮演新、舊知識間的橋梁，減少學習 者的認知負荷，協助並加速新知識的學習。另外，認知負荷的學者提出幫助學生 建構適切的基模以及基模的自動化（Paas, Renkl, & Sweller, 2004; Sweller, 1994）與複雜化，可以採用工作範例教學方式，工作範例是用來降低外在認知負 荷與工作記憶負荷。本小節將探討前導組織體與工作範例對適性化教學與學習的 相關文獻，數位教材對學習者作有意義的認知引導，讓引導的前導組體與工作範 例貼近學生既有的認知基模與學習風格。如此，越適當的前導組體或工作範例，

就可能越有機會降低學習者的認知負荷，越有機會提升學生對學習內容的認知與 理解。因此，在數位教材呈現中，如何區辨並設計出有助於學生理解數位內容的 教材就越顯得根本而重要了。

一、前導組織體

Ausubel（1960）提出因為學習需要將新的訊息統合進入習者的認知基 模結構，為了提升學習者有意義的學習與認知結構的統合時，新知識與概念 的教材必需與學習者個別的認知結構配合。如果教材組織與呈現方式適當，

足以讓學習者產生更多的理解與記憶。Ausubel 將新、舊概念結合成為有利 於學習的教學，稱之為前導組織體（advance organizer）（張春興，民83），

Ausubel, Novak, & Hanesian（1978） 提出前導組織體可在學習中溝通與

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橋介學習者與教材，換句話說適性化程度越高，前導組織體便越趨重要。

Ausubel 強調透過前導組織體的觀念架構，進行教學與學習，可以增進學生 對學科知識的完整與統合，並促進學習遷移，以利學科知識的運用（謝繼仁，

民 93）。使學習者對於即將學習的較細節性和較分化性的教材，能更穩固的 加以結合和保持（Ausubel,1968）。Ausubel, Novak, & Hanesian （1978) 提出前導組織體溝通與橋介學習者已經知道與所必須知道的橋樑，而且 Ausubel相信有意義的學習能加速並整合新的知識與教材進入學習者個別的 認知結構中，亦即教學時提供前導組織體給學習者所能知覺到的新的教材內 容、表徵或知識可以和學習者大腦中認知結構的既有知識與技能有關，並由 前導組織將新舊知識加以連結，加以學習後內化成為學習者認知結構的一部 分（張新仁，2002）。此外，前導組織體具有提示學生去注意到新教材中，發 現已經存在的定錨觀念（anchoringideas）；前導組織體還具有引導方向

（orienting）、引起注意（alerting）的功能。因此，在教學前提出「前導組 織體」主要的目的在於協助學生注意到教材的知識結構，並且利用此知識結 構接續的未來的學習（徐毓慧，2002）。

二、 工作範例

認知負荷理論（cognitive load theory） (Sweller, 1988, 1994, Sweller et al., 1998; Paas, Renkl, & Sweller, 2003; Sweller, 1999, 2003, 2004;

Sweller & Sweller, 2006; Clark, Nguyen, & Sweller, 2006;) 中，重視認知 的過程和學習者的經驗，將對學習產生重要的影響。認知負荷是心理學的一 種構念（construct），它是指個體從事特定工作時，加諸於個體認知系統

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（Sweller, van Merrienboer, & Paas, 1998），由此，如何幫助學生建構適 切的基模以及基模的自動化（Paas, Renkl, & Sweller, 2004; Sweller, 1994）

與複雜化，認知負荷理論的學者提出採用工作範例教學方式。

Sweller 提出四個基本的原則：1)工作記憶的大小是受到有限的且受到 個人的認知經驗而有所不同； 2)長期記憶的大小基本上是無限資源；3)學習 是發生在工作記憶中的過程。認知活動中感知、理解、分析、推理、運用……

等複雜的工作，並提供資訊操作互動的暫存區後，進行編碼存入長期記憶區。

4)當工作記憶區的資源不足以處理認知活動時，這時便成為無效的認知活動。

在認知負荷理論中, 認知的負荷包括內部（intrinsic）、外部（extraneous）、

衍生（germane）型的認知負荷 。內部認知負荷（intrinsic cognitive load）

指的是每一個教材物件或學習教材中內部的元素量與元素互動量，而認知負 荷大小，除了受元素量與元素互動量的影響外，將同時受個人的知識和經驗 所影響。外部認知負荷（extraneous cognitive load）就屬相關於教學的設 計（Sweller, 2007）、教學的邏輯、知識的呈現以及概念的連結。當教材物件 被設計成一種不利於的教學與學習的過程時，將會增加學習者在學習歷程中 的外在認知負荷。而衍生型認知負荷（germane cognitive load）是建立在 基模的形成以及基模的自動化知上，換言之，學習效能可能被適切的衍生型 認知負荷所改善，在學習歷程增加適切的衍生型認知負荷，並降低外部的認 知負荷時，這時候學習效能將大為提升。

在認知負荷（Cognitive load theory）的理論下，提供在教材的切割、

設計、呈現與封裝上提供理論上的依據，細分出認知等價教材物件，在教材 呈 現 方 式 的 設 計 引 導 ， 藉 以 促 進 學 習 者 的 課 業 表 現(Sweller, van Merriënboer & Paas, 1998)。認知負荷理論關注在學習與教學歷程中，藉由 控制教材物件的負荷量，使學習者善用自身的認知資源_工作記憶區與認知

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基模等，以達到學習效果。而學習者本身對認知概念的基模的建構與自動化，

是呈目標的先決條件（Paas, Renkl, & Sweller, 2004; Sweller, 1994）。教 學物件封裝是將教學概念切割較小的子物件，並將各子物件間的關連性盡量 降低，如此不僅可以降低物件間的依賴與關連關係，一方面降低教學物件的 複雜度，讓教材物件的開發與維護更為精緻且容易使用。教學物件封裝的目 的既然是要「降低互相降低模組間依賴與關連性」，就牽涉到教學概念的內部 認知負荷。在認知負荷的觀點下，一個教學物件的內部認知負荷是不變的，

而影響教學與學習成效的部分則落在外在認知負荷與衍生認知負荷的控制 上。對於教材物件的切割，往往需要深思熟慮，特別是對於教材呈現所設計 的認知負荷來說，資訊呈現的聚焦，造成資訊效果不佳，可能會帶來相當多 負面效果。

Pollock, Chandler 和 Sweller（2002）的研究，採分段式的教學，發現 對初學者相當有助益。本實驗的教材設計即是以認知負荷理論為依據，將國 中數學中多項式乘法，依照概念的基本架構與元素間的互動關係，將教材作 適當的切割成較低複雜度的教材物件。然而，教材的呈現是一種立意取向的 設計（intention oriented design），亦即，教材的呈現是教材設計者所編纂。

例如，在一般的傳統教學中，教學的呈現多數由教師、教材與課本決定。相 似的，在數位學習與教學中，教學的方向往往由網頁的呈現決定，網頁的表 徵呈現決定認知引導策略，而網頁的內容、呈現的方式與鏈結則由教學者與 設計者擔任。隨著不同的教學設計者，有不同的立意與所企圖達到的目的。

所以，即便在相同的教學目標下，教材所呈現的設計必然存在相同、相似與 相異的特質。然而這些相同、相似與相異的設計模式，將影響著多元學習類 型的學習者之認知歷程、認知負荷與認知理解，進而產生不同的學習效能、

訊息遺漏與認知差異。如1) 教學的程序；2)概念邏輯的詮釋；3) 概念的鏈

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結與佈署；4) 認知概念的複雜度大小切割；5) 認知概念的呈現方式；6) 呈 現方式被正確解讀的機會；這些都會影響學習效能。值得探討的是依照教學 者與設計者的觀點與需求而進行設計的教材呈現，則往往容易造成教學效果 在初始設計中，所始料未及的結果（Chang, 2015）。所以教學物件在以設計 者的立意取樣向下，不一定達到設計者的預期效果。

米勒理論（Miller, 1956）是提出工作記憶的儲存容量，又 Hardman &

Cowan (2016)指出工作記憶是被用於高度存取狀況下的訊息儲存，且與認知 能力相關（Colom, Abad, Quiroga, Shih, & Flores-Mendoza, 2008）。因此，

工作記憶在對認知運作上扮演相當重要的角色，而對學習產生影響。廣泛的 證據指出，工作記憶與學習成效有密切的關係，例如，工作記憶較差的個體，

其閱讀將會產生障礙（Siegel & Ryan, 1989; Swanson, 2003）、產生數學學 習 的 困 難 （Gersten, Jordan, & Flojo, 2005 ）、 及 注 意 力 的 問 題

（Barkley,1997）等。由於學習者在有限的工作記憶下，將很難同時地同化 吸收複雜的元素量、元素互動量，進而進行自我的訊息詮釋。因為在高度元 素的互動下，所傳遞的訊息往往需要同時地被同化吸收，這樣才使教材物件 產生所預期的學習效果。由此，當學習教材有著高層次或高度的元素互動時，

沉重的認知負荷將是學習者所面臨的一種負擔，由此低學習效能與低動機，

也可能由此演化出。高層次的元素互動所產生的認知負荷，將可能被學習教 材物件的本質（大小與複雜度）和教材呈現的方法所造成。由此，推出研究 假設，教材呈現越能接近學習者的認知基模，則對學習者所產生的認知負荷 越低？又那些教材屬性是可以用來判斷數位化的教學物件設計並降低認知 負荷提升學成效？ 這些問題已成為在資訊科技發達的今日，希望達到適性 化教與學所必須面對的問題。因此，教材物件的設計，企圖引導並封裝每一 個單一的教學概念的呈現與設計。亦即藉由此呈現與設計的基模結構模式，

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進行控制並佈署教學物件的內容與範圍。如此，一方面降低教材物件的複雜 度；另一方則是降低認知負荷，換句話說是希望藉由提升學習物件的適切衍

進行控制並佈署教學物件的內容與範圍。如此，一方面降低教材物件的複雜 度；另一方則是降低認知負荷，換句話說是希望藉由提升學習物件的適切衍