多重表徵向來被廣泛的應用於教學，多媒體的發展能夠結合更多種表徵類型，
如圖、語文、聲音、影片等等。隨著多媒體所帶來的可能性，吸引許多專家學者 投入研究，想了解何種表徵類型的結合對於學生學習最有利，然而目前的研究結 果尚無定論。在過去的教學現場中，教師不會只選用單一的圖像，或只用文字來 教導概念知識。現在，教師有更多的機會去善用動畫，合併使用圖、文的傳統表
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徵形式；然而根據邱惠芬（2003）整理自 1985 至 2000 年間，共十七筆研究結果，
其中單一表徵（文字、靜態表徵、動態表徵）的比較與兩種表徵呈現的同步與否 為主題的研究各有一筆，其餘十五筆研究皆在探討表徵的結合與否，或是何種表 徵的結合對於學習的影響。除了這份整合研究結果外，在其他的研究文獻中，也 少見到對於「表徵順序」的探討。由於同時呈現多重表徵，可能會增加學習者閱 讀、學習的負擔，因此 Ainsworth（2006）提出「如果不會把所有的表徵同時呈 現，順序（sequence）將會是表徵研究中探討的主題之一。」（頁 185）因此本 研究者認為現今表徵的討論議題，不需侷限於何種表徵的使用最為有效，也可以 開始著手於何種多重表徵呈現順序對於學習最有效的研究。過去探討表徵順序，
只針對圖與文兩種表徵的呈現順序（Verdi 等人，1997）；順應於多媒體發展的潮 流，現在應該將動態表徵（如動畫或模擬）加入順序的探究，改以探討動態與靜 態呈現順序的議題；很可惜，至今這樣的研究卻很少見。
若欲以表徵順序的角度切入，只是改變呈現順序，這些表徵所呈現的總資訊 量是相等的，但是不同的表徵具有不同的特性、功能、資訊，則學習者對於知識 概念的形塑很有可能受到表徵呈現順序的影響（Schnotz & Bannert, 2003）。下列 為 Ainsworth（1999）所提出的多重表徵的功能，如圖 2-3-1：
1. 補充的角色（complementary roles）：使用不同的表徵可以達到互補的優點，
互補有可能是資訊，或者是過程。互補資訊（complementary information）分為 兩種類型的表徵承載完全不相等（different information）或部份不相等資訊
（shared information）兩種。而互補過程（complementary processes）則是兩種 類型的表徵之間可補足整體事件發展的演變過程，即使各個表徵所擁有的資訊相 同，仍可藉由不同表徵的固有特性描述整體事件進行的過程，有效提供學習者不 同的推理層陎；為達到互補過程而使用多重表徵的原因有三種：
個別差異（individual differences）： 受到個人偏好、性別或是能力（如空 間能力）的影響，個別採用的表徵類型不同。
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任務（task）：為達到一個最終目的，可分成數個任務，但難以使用單一 表徵就可解決所有任務，需要數種表徵來交互補足的使用。
策略（strategy）：解決問題有好幾種策略可供選擇，不同的策略能夠補足 另一個策略的缺點。
2. 限制解釋（constrain interpretation）：指由一表徵限制另一表徵所承載的訊 息解釋。可分為由被熟悉表徵所限制（constrain by familiarity）與被內在特質所 限制（constrain by inherent properties）兩種：
被熟悉表徵所限制：利用較熟悉的表徵來理解、解釋較抽象不熟悉的表 徵，不提供新的資訊，而是要熟悉較陌生的表徵。
被內在特質所限制：利用特殊表徵本身擁有與承載特定訊息的性質，對 於較不利於描述某些訊息的表徵進行修正與改進（引自凌久原，2007），
第一個模棱兩可（ambiguous）表徵可被第二個明確的（specific）表徵所 限制。
3. 建立深層理解（construct deeper understanding）：透過多重表徵來達到對概 念有更深層的理解，可再細分為抽象（abstraction）、延伸（extension）、關係
（relations）三種（引自凌久原，2007）：
抽象：以新的行為、程序與觀念組織一個更高層次的架構，進而支援抽 象概念。可透過減少（subtraction）、本體改變（re-ontologisation）、具體 化（reification）三種方式達到抽象化。
延伸：擴充原始的表徵知識以解決所陎臨的新情境之問題，進而將其概 括化。
關係：使用多重表徵系統來教導學習者如何在各表徵系統之間尋找到相 對應的關係。
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圖 2-3-1 Ainsworth（1999，頁 134）多重表徵的功能類別
根據 Verdi 等人（1997）的研究結果顯示：當多重表徵為圖像與文字兩種時，
先看圖像再閱讀文字之表徵順序的學習成就優於先閱讀文字再看圖像的順序；因 為前者順序能節省工作記憶（working memory）而更有利於學習。由此推知，同 一個表徵在不同的多重表徵順序下，可能扮演不同的功能，故相同的多重表徵在 不同的表徵順序下才會產生不同的結果。
本研究依據多位學者提出的理論與觀點，設計本研究的表徵順序，如表 2-3-1 所示。首先為支持先使用靜態，再閱讀動態順序（簡稱靜動組）的理論：Giunchiglia 和 Walsh（1992）提出採用去除旁枝細節的學習方式，能將概念抽象化，Ainsworth
（2006）進而指出此抽象化可有助於概念的深層理解。對應於本研究中的靜態所 呈現的內容較廣泛且細節多（如：人體呼吸運動運用的原理，詳細內容請參閱第 三章），動畫則是單純呈現人體呼吸運動時，胸腔內的變化；故呈現順序應先靜 態再動態。學習者最常接觸的是含有圖像與文字表徵的教科書來學習，若將
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Ainsworth 提出「被熟悉表徵所限制」之限制解釋理論對應於本研究中，則是以 熟悉的靜態表徵，來幫助理解不熟悉的動態表徵的資訊。最後為 Lowe（2003）
提出的認知負荷，Lowe 認為動畫具有隨時間改變、以及同時數個動作改變的特 性，這些特性需要學習者具有良好的記憶力以能記得前後的變化，並需同時注意 不同物件的動作，故低先備知識的學生若一開始就先閱讀動畫，對他們而言是一 種負擔，因此支持學習應先呈現靜態而後動態表徵。
然而也有些理論支持表徵呈現順序，應該先閱讀動態，再看靜態表徵（簡稱 動靜組）的理論，本研究同樣由三位學者的理論作為依據：首先為布魯納提出的 學習理論：布魯納認為學習的歷程應該由具體到抽象（張春興，2006），本研究 的動態能將人體呼吸運動過程具現化，讓學習者直接看到人體呼吸運動的改變；
而靜態呈現的呼吸運動的原理則屬於抽象的，只能以文字與圖片來說明；因此應 先動態再使用靜態。其次為 Ainsworth（1999）提出「被內在特質所限制」之限 制解釋：動態的動畫主要展示的為呼吸時，胸腔內的動作變化，而這樣的動畫內 容可能造成低空間能力者與低先備知識者，較難專注在某個片段下，胸腔內各器 官位置等資訊；而靜態的呈現特性能提供學習者專注於某一狀態下，進而限制解 釋動畫的單一動作資訊。依據「被內在特質所限制」的定義：第一個模棱兩可
（ambiguous）表徵可被第二個明確的（specific）表徵所限制；呈現的表徵順序 應先動態後靜態。最後，Schnotz（2003）的研究發現，使用不適當的表徵，將 與高先備知識所建立的心智模式造成衝突，導致學習成果差。於本研究中，若先 使用靜態，看靜止的圖片與文字描述人體呼吸時的動作，讓高先備知識者在心中 產生人體呼吸運動的畫陎；才閱讀動態；當動態展示的動作與高先備知識者自行 先形成的心中畫陎不符、產生衝突，可能造成學習成果差。為避免產生此情形，
故應先使用動態，直接先建立高先備知識者心中之人體呼吸運動的動作變化後；
才閱讀靜態的詳細說明。
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由於兩組的表徵數目與內容相等，唯有順序的差異，故兩種表徵順序皆有達 到互補資訊的功能。理論上，在對應於問題回答（前、後測與晤談）中，相同的 表徵在不同的順序下，也能滿足互補過程中的任務與策略的功能。故本研究主要 想聚焦於資訊量相等的情況下，不同的表徵順序，是否會影響學習者對於知識概 念的學習效果？而空間能力差異、先備知識不同的學生，在不同表徵順序下，學 習成果是否也會有所差異？
表 2-3-1 本研究之表徵順序所對應的理論
表徵順序 所對應的理論 適用對象
靜態→動態
（靜動組）
Giunchiglia 和 Walsh（1992）－抽象化
Ainsworth（1999）－「被熟悉表徵所限制」
之限制解釋
Lowe（2003）－認知負荷
- 所有學習者
- 所有學習者
- 低先備知識
動態→靜態
（動靜組）
布魯納－學習理論：由具體到抽象
Ainsworth（1999）－「被內在特質所限制」
之限制解釋
Schnotz （2003）－心智模式衝突
- 低空間能力
- 低空間能力、
低先備知識
- 高先備知識
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