多重表徵的分類

「分類」是學習者處理大量知識訊息的關鍵過程，當表徵作為學習的媒介時，

表徵的分類尤為重要(Boulter & Buckley, 2000)。各家學者對表徵的分類方式及向 度不盡相同，Boulter與Buckley(2000)提出以表徵的方式(modes)和表徵的屬性 (attributes)兩個不同的維度來分類模型；Johnstone (1991, 2000)提出在學習化學有 三個層次的表徵：巨觀(macro)，次微觀(sub-micro)，和符號(Symbol)；Gilbert和 Treagust（2009）認為化學表徵分為現象、模型與符號三種形式。不同學者對於 多重表徵的分類方式與多重表徵對教學的影響分述如下：

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(一) 具體、語言、視覺、符號與動作

Gilbert 等人提出以表徵的方式(modes)和表徵的屬性(attributes)兩個不同的 維度來分類及解釋模型，表徵的方式主要分為五種－具體的(concrete)、語言的 (verbal)、視覺的(visual)、符號的(symbolic)、動作的(gestural)，又可細分為單一 或混合的表徵方式(Gilbert, 2005)；表徵的屬性則分為量化或質性、動態或靜態、

決定的或隨機的(Boulter & Buckley, 2000)。說明見圖 2-1-1。

五種不同的表徵方式說明如下(Gilbert, 2005)：

1. 具體的(concrete)：可觸知的實體，如地球儀、球-棍式的食鹽晶體模型等。

2. 語言的(verbal)：可聽或可讀的陳述、解釋、論點、類比及譬喻，如原子模型 像行星模型。

3. 視覺的(visual)：可被觀察到的圖片、動畫、模擬、影片，如模擬微觀反應的電 池動畫等。

4. 符號的(symbolic)：被化約為數學型式的公式、化學反應式及符號的表達形式，

如行星運動軌跡的方程式、拉午耳定律、尤拉公式等。

5. 動作的(gestural)：以肢體動作表達的形式，如學生角色扮演粒子，說明有效碰 撞的過程。

六種不同的表徵屬性說明如下(Boulter & Buckley, 2000)：

1. 量化(quantitative) vs.質性(qualitative)：若說明物件或變因之間的數學關係式、

關係圖或化學帄衡方程式，屬於量化的表徵屬性，如亨利定律的公式 m=kP，

可說明氣體溶於溶劑中，溶解的質量與氣體分壓之間的量化關係。反之僅說 明物件或變因之間的性質並未涉及量化的關係，屬於質性的表徵屬性，如說 明化學反應中氫氣與氧氣燃燒生成水的現象。

2. 動態(dynamic) vs.靜態(static)：表徵的屬性是動態的動畫或肢體動作，另一種 屬於靜態的文字或實體模型。

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3. 決定的(deterministic) vs.隨機的(stochastic，或稱為 randomly)：將動態屬性的 表徵再細分為決定的或隨機的，若現象行為表徵的再現性(reproducibility)是 相同的結果，其屬性是決定的(deterministic)，如血液循環中血液的移動有一 定的方向；反之行為表徵的再現性是隨機的結果，其屬性是隨機的(stochastic)，

如未通電時，水中離子的運動方向即為隨機運動，並沒有一定的方向。

有些表徵的呈現並非單一方式，而是結合兩種以上的表徵方式與屬性，藉以 補足單一表徵各自的限制，讓學習者更能了解現象的過程或原因。舉例說明，查 理定律以數學關係式呈現 V=KT，並加上文字解說就可以分類為數學與語文的混 合模型，而表徵的屬性則歸類為量化－靜態－決定的；讓學生以角色扮演的方式 說明原子之間鍵結的情形，並輔以教師詳細解說的課室活動就可以歸類為動作的 混合模型，而表徵的屬性則可歸類為質性－動態－決定的。

13 (Modes of Representation) 單一方式 (Single Mode)

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混合方式 (Mixed Mode)

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(二) 巨觀、次微觀與符號

Johnstone (1991)提出在學習化學有三個層次的表徵：巨觀(macro)，次微 觀(sub-micro)，和符號(Symbol)，三種化學表徵如圖 2-1-2 所示。化學上的巨 觀表徵是視覺可直接觀察的日常現象；次微觀表徵則藉由粒子的移動或交互 作用來說明，是無法被感知到的；而符號表徵則藉由數字、符號等來表示，

如電子組態，這類型的表徵抽象而難以被學生覺察。Johnstone (1991, 1993, 2000)也強調學生在表徵之間所做的連結與轉換，則可有效提升概念的深層理 解。然而連結三層次之間的認知活動，在課室中應如何進行，是值得探討的 議題之一。

圖 2-1-2 化學表徵中的巨觀、次微觀及符號表徵的關係 (引自 Johnstone, 1991)

相似於Johnstone的分類方式，Gilbert 和Treagust（2009）則認為在化學教 育的表徵形式，有主要三種形式：1.現象形式（phenomenological type）：當詴 著解釋或操弄自然世界時，科學家會尋求範例現象的建立，此層次包括了實 體性質的表徵，如固體、液體、氣體等，這些性質在化學實驗室是可察覺到 的，並且可觀測（如質量、密度、濃度、pH 值等）；2.模型形式（model type）：

對於現象的解釋，我們通常會使用利用實體模型來描述原子、離子和分子，

這些描述通常是以可視覺的表徵來呈現，如示意圖、圖片或物質模型（如球-棍模型）；3.符號形式（symbolic type）：此層次包括利用符號（symbol）去表 徵原子，或利用記號（sign）去表徵電荷，或是利用下標的方式顯示原子的數

巨觀 (macro)

次微觀 (sub-micro)

符號 (Symbol)

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目，如H₂O 表示2 個氫原子。