學習環

國內學者吳鐵雄（民 81）提出以電腦輔助學習（CAL）一詞來取代電腦輔助 教學（CAI），因為他認為電腦輔助學習的意涵較為廣泛，包含了電腦輔助教學、

電腦引導教學（Computer­Directed Instruction，CDI）及電腦加強教學

（Computer­Enhanced Instruction，CEI）。在電腦輔助學習軟體中，要依據學習理 論將教學理論嵌入其中。計惠卿（民 84）提出 CAL 的十大特質中的第六項，即 指出合宜的教學策略，在電腦輔助學習上是很重要的。

楊龍立（民 87）認為建構教學有多種的教學模式，在步驟和重點上雖然有不 同，但大體上都把握四個要素：學生為主體，而教師立於輔助地位、學生有較具 體的經驗、學生經歷認知失調和反省、新建構之知識概念有運用與評量的機會，

所以，三段式學習環也是屬於建構主義教學的模式的一種。而學習環的步驟與  Nussbaum 和 Novak 提出的找出學生另有架構、造成概念衝突、鼓勵學生認知調 適等步驟，皆符合建構主義的觀點（郭重吉，民 81）。

一、學習環的發展

學習環的教學模式是由加州大學的理論物理學教授 Karplus 於 1967 年發展出 來的。Karplus 的子女於 1957 年進入小學就讀，因此開始關心小學的科學課程。 

Karplus 在美國國家科學基金會（NSF）的支持下，與一群志同道合的小學科學教 師，以布魯納的發現教學理論為基礎，發展出一套名為「學習環」（learning cycle）

的三階段教學步驟，這套模式後來被廣泛引用。雖然被不同專家略做修改或更 名，其情形如表 2-3-1，但其基本觀念不變。

表 2-3-1 學習環階階段演變發展說明表

Lawson 等 

Novick＆ 

Nussbaum 

Renner  等 

Good  Lawson  等 

Bybee＆ 

Landes 

Hackett  Westbrook 

＆Rogers 

Karplus 首創作

（predic tion）階 的認知心理學，但學習環現在的結構，還是要歸功於 Karplus 和發展 SCIS （Science  Curriculum Improvement Study）課程的人。學習環的基本模式如圖 2-3-1。學習 環的前提是，在發展概念的理解時，三個不同的階段都是必經的階段，而且三個

階段有一定的順序，每一個階段也有一定的形式或結構 （Renner, Abraham & Birnie, 1988）。

圖 2-3-1 學習環的三階段教學模式圖

（一）、探究

在第一個階段，學生在設計之下使用具體的材料，提供一個發展特殊概念的 經驗基礎。教師可以呈現一個問題或任務給學生，這項挑戰是開放性的、學生有 興趣的，它允許學生使用不同的策略去解題或完成任務，然而，教師必須提供某 些特定的方向給學生（Barman, 1992）。

在探究的階段，不一定是要手動的 （hands­on），也可以是心動的 （minds­on）， 研究顯示，心動的方式或師生的的互相對話方式，也獲得成功（Scharmann, 1991）。

（二）、名詞引介

在探究活動之後，學生將發現的某些形式（pattern），提出來和同學及教師討 論。當學生用自己的話說出某些概念時，教師就可將科學用的名詞介紹給學生，

學生在探究所獲得的概念，就有了一個科學的名詞，並因而產生連結。 

1.  探究

（學生親自操作） 

2.  名詞引介

（概念形成及命名） 

3.  概念應用

（應用概念於新情境）

科學名詞的介紹，除了教師的引介之外，還可經由教科書、影片、或其它媒 體的引介（Lawson, Abraham & Renner, 1989）。

（三）、概念應用

學生運用新的科學名詞或思考形式到多個情境，以加廣運用所建構的概念。

如果沒有經歷概念應用的階段，學生的概念意義會停留在探究階段的例子上，因 而無法一般化（generalize）以應用到其它情況（Lawson, Abraham & Renner,  1989）。

除了將新的概念運用到多個情境之外，學生也可提出問題，嘗試是否能運用 新概念解決，如果不能，就可產生一個新的學習環。

三、學習環與電腦輔助學習

小學在科學方法的學習上，經常產生困難，是由於學生對於教學和學習模式 擁有較少的經驗，而解決此一問題的方式，就是使用學習環，使用學習環可使科 學內容和方法得以整合（Francis, Hill & Redden,  1991）。除了在教學可以使用學 習環之外，在電腦輔助學習教材的設計也可使用學習環的教學策略。

吳坤璋（民 89）在結合學習環策略與電腦網路於國小自然科教學之行動研 究，得到結論： （一） 、以學習環策略來形成教學活動主軸，以網頁教材畫面呈現 探究問題情境、概念應用問題。學生對自然科教學的感受，表示喜歡自己動手做 實驗、自己想答案、上課愈來愈有趣，但是有二成學生不喜歡寫學習單。（二）

參與網路教學的學生比一般講述式教學的學生在自然科學成就測驗有顯著差 異；（三）學生們能在小組討論區、意見發表區提出課程的疑難問題；喜歡利用 網路與其他同學討論，但是學生在提出問題之後沒有針對問題持續性的關注，此 外學生在學期初使用教學網站與學期末在電腦態度量表之焦慮、信心、喜歡分量 表上皆有正向之結果。

邱瓊慧、張鈺玟、李建樹（民 89）使用探索型學習環來設計電腦輔助學習軟

體，發現依據探索型學習環設計的電腦輔助學習軟體，對大多數學童大部分另有 概念的改變，具有值得肯定的正面效果。

四、小結

從上面的探討中，可以發現學習環的教學模式，應用了 Piaget 的發展理論、

布魯納的發現教學理論等學習與教學理論。也使建構主義的主動、適應、發展的 三項原則，隱含在內。這也是本研究的電腦輔助學習教材設計時，所倚賴的教學 理論。