學習理論及教學法

本 節 就 影 響 學 生 進 行 奈 米 科 技 概 念 知 識 學 習 及 創 造 力 啟 發 教 學 時 ， 對 教 材 發 展 與 教 學 法 建 構 所 引 用 之 相 關 學 習 理 論 分 別 論 述 之 。

壹 、 學 習 理 論

教 學 的 形 態 雖 然 改 變 ， 但 教 育 的 本 質 和 學 習 的 原 理 並 未 改 變 ， 要 成 功 的 發 展 數 位 化 教 學 ， 必 須 以 學 習 理 論 為 指 導 原 則 ， 運 用 數 位 教 材、網 際 網 路 及 系 統 工 具 的 特 性，來 發 展 學 習 工 具、

建 置 學 習 環 境、開 發 教 材 內 容、設 計 學 習 活 動、組 織 學 習 社 群 ， 才 能 達 到 透 過 網 路 傳 遞 知 識 給 學 習 者 及 提 升 教 學 效 能 的 目 的 。 與 數 位 化 教 學 有 關 的 重 要 學 習 理 論 有 建 構 主 義 、 鷹 架 學 習 理 論 及 雙 碼 理 論 （ 施 文 玲 ，2007）， 茲 就 各 理 論 要 義 分 述 如 後 。

一 、 建 構 主 義

建 構 主 義 之 理 論 基 礎 乃 以 Piaget 的 認 知 發 展 論 (cognitive theory of development) 與 Vygotsky 的 社 會 建 構 論 (society constructivism)為 主，其 論 點 有 別 於 傳 統「 行 為 主 義 」主 張 學 習 是 刺 激 和 反 應 相 互 聯 結 的 歷 程 的 論 點（ 施 文 玲，2007）。建 構 主 義 強 調 個 體 的 認 知 活 動 及 心 靈 發 展 ， 乃 受 到 個 體 的 先 備 知 識 、 所 處 文 化 環 境、社 會 主 流 價 值 觀 等 因 素 相 互 間 的 影 響（ 施 文 玲，

2007）。 建 構 主 義 主 張 「 知 識 」 (knowledge)乃 透 過 個 人 心 智 而 主 動 建 構 的 ， 再 經 由 社 會 、 文 化 、 語 言 、 人 際 互 動 等 外 在 環 境 交 互 作 用 的 歷 程 而 形 成（ 施 文 玲，2007）。個 體 會 依 據 本 身 的 先 備 知 識(prior knowledge)與 過 去 的 經 驗 (experience)，透 過 和 環 境 的 互 動 而 漸 漸 被 同 化(assimilation)、 調 適 (accommodation)與 組

織(organization)， 藉 以 發 展 成 為 個 體 的 新 知 識 或 新 智 慧 （ 溫 嘉 榮 、 施 文 玲 ，2002、 2007; Bodner， 1996; Fosnot， 1996; Van Glaserfeld， 1989）。 顯 見 個 人 知 識 的 發 展 與 創 新 ， 與 環 境 的 影 響 息 息 相 關 。

而 數 位 化 教 學 乃 以 建 構 主 義 為 理 論 基 礎 ， 其 觀 點 認 為 學 習 者 非 經 主 動 學 習 否 則 無 法 建 構 知 識 ， 故 應 採 取 以 學 習 者 為 中 心 的 教 學 策 略 ； 又 知 識 結 構(knowledge structure)乃 透 過 大 腦 內 的 基 模(schema)連 結 而 成 之 網 絡 ， 藉 以 驅 使 認 知 內 化 或 多 元 化 ， 俾 利 學 習 者 有 獨 立 判 斷 與 邏 輯 思 考 能 力 的 機 會(Moates &

Schumacher, 1980)。 相 關 之 教 學 策 略 如 錨 式 情 境 教 學 (anchored instruction)、 專 題 導 向 式 學 習 (project based learning, PBL)、 合 作 學 習(cooperation learning)等，皆 能 達 到 訓 練 學 生 獨 立 判 斷 與 邏 輯 思 考 之 目 的（ 施 文 玲，2007）。再 者，學 習 乃 以 既 有 知 識 為 基 礎 ， 透 過 與 環 境 的 互 動 而 慢 慢 汲 取 新 知 ， 再 透 過 基 模 的 連 結 而 層 層 建 構 ， 遇 到 新 舊 知 識 相 衝 突 時 ， 認 知 系 統 會 反 覆 測 試 並 比 較 新 舊 知 識 間 的 差 異 ， 最 後 透 過 自 我 調 適(self-adaptive)融 合 新 舊 知 識 ， 以 完 成 學 習 的 目 的 （ 施 文 玲 ，2007； He, 2011）。

綜 上 所 述 ， 教 學 者 應 重 視 外 在 情 境 脈 絡 對 學 習 者 的 影 響 ， 尤 其 對 同 儕 、 老 師 等 學 習 社 群 其 所 處 之 學 習 情 境 的 互 動 更 應 重 視 。 所 以 ， 透 過 數 位 化 教 學 可 有 效 整 合 學 習 者 、 學 習 社 群 與 學 習 情 境 之 間 的 互 動 ， 對 學 生 獨 立 判 斷 與 邏 輯 思 考 能 力 的 培 養 具 有 積 極 協 助 之 效 。 就 本 研 究 而 言 ， 採 取 數 位 化 教 學 ， 乃 意 圖 在 透 過 數 位 多 媒 體 教 材 轉 化 人 類 肉 眼 不 可 見 之 奈 米 科 技 為 有 形 的 概 念 知 識，並 利 用 多 媒 體 的 聲 光 效 果 促 進 學 生 創 造 力 啟 發 思 考。

二 、 鷹 架 學 習 理 論

所 謂「 鷹 架 學 習 理 論 」，係 Vygotsky 提 出 之 人 類 發 展 理 論 中 所 指 的 「 近 側 發 展 區 」 (the zone of proximal development, ZPD)(Bruner, 1984; Daniels, 2005)。其 意 所 指 為 教 學 者 在 學 習 者 停 佇 在 某 一 認 知 層 次 時 ， 適 時 提 供 有 系 統 的 引 導 與 關 鍵 性 指 示 ， 讓 學 習 者 能 跨 越 原 有 的 認 知 層 次(Wood, Bruner & Ross, 1976)。在 教 學 情 境 下，教 師 正 是 提 供 學 生 學 習 支 持 的 角 色，好 比 高 樓 建 築 時 的 鷹 架 一 般 提 供 輔 助 ， 待 學 生 的 知 識 吸 收 與 技 能 達 到 要 求 之 後 ， 乃 逐 漸 撤 除 鷹 架 ， 意 即 將 學 習 的 責 任 漸 次 移 轉 由 學 習 者 承 擔(Palincsar, Brown & Campione, 1993)。

綜 此 ， 研 究 者 參 與 吳 明 雄 、 袁 宇 熙 （2010） 的 教 材 開 發 過 程 ， 研 究 團 隊 乃 以 鷹 架 學 習 理 論 為 實 驗 教 學 課 程 教 材 的 發 展 基 礎 ， 事 前 進 行 奈 米 科 技 概 念 知 識 與 創 造 力 啟 發 教 學 之 教 材 ， 作 為 學 生 學 習 之 鷹 架 ， 俾 利 實 施 學 習 活 動 時 ， 能 夠 透 過 事 先 建 後 好 的 教 材 以 及 具 備 電 腦 資 訊 設 備 的 教 學 環 境 之 協 助 ， 讓 學 習 者 能 夠 按 圖 索 驥 逐 步 學 習 ， 以 達 最 佳 的 學 習 效 果 。

三 、 雙 碼 理 論

在 60 年 代 期 間 ， 開 始 出 現 與 認 知 訊 息 處 理 (cognitive and information process, CIP)相 關 的 各 種 研 究 ， 描 述 訊 息 被 編 碼 為 多 感 覺 刺 激 並 納 入 個 人 的 記 憶 模 型 當 中 ， 以 及 直 觀 訊 息 如 何 被 人 類 的 感 官 所 處 理，而 能 夠 儲 存 在 人 腦 內 的 存 儲 器 中(Peterson, Sampson & Reardon, 1991)。 雙 碼 理 論 (dual-coding theory, DCT) 主 張 人 類 的 心 智 結 構 與 資 訊 處 理 過 程 中 ， 包 含 有 文 字 表 達 (verbal representation)與 圖 像 表 達 (imaginal representation)二 種

不 同 類 型 之 資 訊(Paivio, 1971, 1986)。當 人 類 的 感 知 器 接 收 到 文 字 訊 息 後 ， 透 過 文 字 編 碼 過 程 ， 在 腦 中 的 工 作 記 憶 體 中 被 進 一 步 轉 換 為 文 字 系 統 的 心 智 表 達 ， 而 這 樣 的 過 程 即 建 立 文 字 表 達 聯 結 的 認 知(Mayer & Sims, 1994)。

另 一 方 面 ， 當 感 知 器 接 收 到 視 覺 資 訊 時 ， 則 經 由 視 覺 編 碼 過 程 ， 在 腦 中 的 工 作 記 憶 體 中 轉 換 為 視 覺 系 統 之 心 智 表 達 ， 而 建 立 視 覺 表 達 聯 結(Mayer & Sims, 1994)。 當 「 文 字 心 智 表 達 」 與「 視 覺 心 智 表 達 」建 立 之 後，兩 者 之 間 另 有「 對 照 聯 結 」，使 兩 者 產 生 相 互 關 聯 。 尤 其 「 文 字 心 智 表 達 」、「 視 覺 心 智 表 達 」 與 「 對 照 聯 結 」 三 者 之 間 的 聯 結 品 質 ， 將 直 接 影 響 學 習 者 的 學 習 成 效 （ 陳 明 溥 ，1998）。

綜 此 ， 研 究 團 隊 （ 吳 明 雄 、 袁 宇 熙 ，2010） 乃 以 雙 碼 理 論 的 訊 息 處 理 和 視 覺 資 訊 為 理 論 基 礎 ， 運 用 在 數 位 多 媒 體 教 材 之 研 發 ， 希 冀 藉 由 「 圖 片+文 字 」、「 圖 片 +影 像 」、「 影 像 +文 字 」 等 雙 重 訊 息 刺 激 方 式 ， 有 效 促 進 學 生 理 解 奈 米 科 技 概 念 知 識 與 創 造 力 啟 發 之 學 習 ， 繼 而 積 極 提 升 學 生 的 學 習 成 效 ， 研 究 者 乃 就 研 究 團 隊 研 發 之 數 位 多 媒 體 教 材 進 行 實 驗 教 學 之 教 材 。

貳 、 教 學 模 式

教 學 活 動 同 時 牽 涉 到 老 師 的 教 學 及 學 生 的 參 與 ， 在 形 式 上 有 親 自 教 授 ， 也 有 遠 距 教 學 。 一 般 普 遍 認 為 教 學 是 教 師 單 方 面 的 講 解 和 說 明 活 動，如 講 述 教 學 法（ 林 寶 山，2001、2003），也 有 倡 議 應 是 以 學 生 為 主 的 學 習 活 動（Spencer & Jordan, 1993; 教 育 部，1998），當 然 更 有 觀 點 認 為 是 教 師 有 組 織 的 指 導 學 生 學 習 的 活 動 安 排 （ 江 世 豪 、 郭 重 吉 ，2004）。

近 幾 年 由 於 社 會 建 構 主 義 觀 念 成 為 主 流 ， 而 逐 漸 擺 脫 傳 統 講 述 式 教 學 法 的 偏 頗 ， 進 而 引 導 科 學 教 育 觀 點 導 向 以 引 導 學 生 的 學 習 活 動 為 主 ， 不 再 拘 泥 於 僅 限 師 生 上 對 下 問 答 式 的 學 習

（Newman, 1992; Yerrick, 2000; 江 世 豪、郭 重 吉，2004），高 廣 孚 （1988） 也 認 為 教 學 活 動 乃 是 教 師 經 由 詳 細 的 計 畫 和 設 計 ， 運 用 適 當 的 技 術 和 方 法 ， 指 導 鼓 勵 及 激 發 學 生 進 行 自 動 的 學 習 ， 來 獲 得 生 活 上 的 知 識 。 黃 光 雄 （1996） 提 出 在 教 育 上 的 教 學 ， 還 要 符 合 意 圖 正 當 、 目 的 可 預 、 內 容 價 值 和 方 法 合 理 等 四 項 標 準 。 以 下 茲 就 相 關 教 學 法 分 別 加 以 論 述 之 。

一 、 傳 統 講 述 式 教 學 模 式

許 多 學 者 認 為 傳 統 講 述 式 教 學 法 偏 向 單 向 施 教 的 教 學 模 式 ， 在 傳 統 式 的 學 習 環 境 ， 主 要 是 由 教 師 主 導 課 程 的 進 行 ， 以 教 室 為 主 要 授 課 場 所 ， 教 學 的 過 程 中 較 偏 於 教 師 講 解 、 學 生 聆 聽 的 情 況 ， 唯 一 學 習 的 資 料 來 源 是 教 師 或 是 教 學 的 教 材 ， 在 此 學 習 環 境 學 生 的 學 習 會 比 較 封 閉 且 缺 乏 彈 性（Farivar, 1985；廖 遠 光 ，1999， 盧 秋 如 、 石 國 棟 、 陳 嘉 弘 、 何 國 龍 ， 2006； 陳 招 池 ，2001）。

一 般 教 學 方 法 總 共 分 為 五 大 類 別 ， 分 別 是 認 知 性 方 面 、 情 意 性 方 面 、 技 能 性 方 面 、 適 應 性 方 面 與 科 技 性 方 面 。 其 中 以 講 述 教 學 法 進 行 認 知 性 教 學 ， 是 最 古 老 的 教 學 法 而 且 是 最 為 廣 泛 使 用 的 教 學 法（ 林 炎 旦，2000）。毛 連 塭、陳 麗 華（ 1987）提 及 傳 統 講 述 式 教 學 是 依 循 固 定 教 學 形 式 進 行 教 學 活 動 ， 該 教 學 法 是 選 定 某 特 定 主 題 為 中 心 ， 以 系 統 性 、 組 織 性 的 口 頭 講 授 方 式 進 行 教 學，但 由 於 教 學 方 式 採 單 向 溝 通，較 難 保 持 學 生 專 注 力，

使 教 學 成 效 受 到 限 制 。 林 麗 華 、 林 炎 瑩 （2004） 認 為 傳 統 講 授

教 學 法 的 限 制 ， 在 科 技 技 術 發 達 、 知 識 意 義 複 雜 多 元 的 今 日 ， 已 逐 漸 不 敷 學 習 者 與 教 學 者 雙 方 的 需 求 ， 故 應 用 高 科 技 來 提 高 教 學 品 質 以 促 進 學 習 者 學 習 效 率 ， 已 成 為 教 學 模 式 發 展 主 軸 。

雖 然 講 述 教 學 法 由 來 已 久 ， 但 Hoover (1982)認 為 應 當 有 一 套 固 定 程 序 與 步 驟 ， 因 此 提 出 三 階 段 法 ：(1) 揭 示 綱 要 (initial summary)： 為 講 述 教 學 前 的 準 備 工 作 ， 包 含 確 認 教 學 目 標 、 教 材 蒐 集 與 整 理 、 教 案 擬 定 與 學 生 特 性 分 析 等 ；(2) 詳 述 內 容 (detailed information)： 意 在 激 發 學 生 的 學 習 動 機 、 歸 納 簡 明 學 習 觀 念 、 配 合 授 課 內 容 進 行 講 述 、 完 成 講 述 教 學 活 動 ；(3)綜 述 要 點(final summary)： 綜 合 講 述 教 學 內 容 之 重 點 與 摘 要 、 運 用 教 學 評 量 以 了 解 學 生 學 習 成 效 、 提 示 下 一 課 程 之 準 備 活 動 等 。

有 鑑 於 傳 統 講 述 法 對 於 奈 米 科 技 概 念 知 識 傳 授 之 拘 限 性 ， 加 上 目 前 的 學 生 較 習 慣 多 媒 體 給 予 的 聲 光 刺 激 （ 吳 瑞 源 、 吳 慧 敏，2008），且 在 課 程 內 容 上 較 為 活 潑（ 翁 榮 源、莊 坤 鴻，2008），

因 此 ， 乃 以 數 位 多 媒 體 教 材 輔 助 傳 統 講 述 法 之 不 足 。

二 、 融 入 式 教 學 模 式

學 校 教 育 身 負 培 育 教 育 未 來 人 才 之 重 任 ， 當 然 必 須 隨 著 時 代 潮 流 的 更 迭 來 調 整 焦 點（ 黃 惠 君、葉 玉 珠，2008）。Sternberg 與 Lubart(1996)認 為 應 該 以 傳 統 學 校 教 育 措 施 為 基 礎 ， 進 一 步 營 造 一 個 有 利 於 創 造 力 發 展 的 環 境 ， 以 突 破 固 有 守 舊 、 封 閉 、 過 度 強 調 規 矩 與 學 業 的 傳 統 學 校 氣 氛 。 在 固 有 的 課 程 模 式 不 敷 現 代 教 育 學 習 的 需 求 情 況 之 下 ， 而 產 生 了 幾 種 不 同 的 課 程 模 式 ， 而 融 合 課 程(fused curriculum)即 為 其 中 之 一 ， 這 種 課 程 規 劃 係 將 有 關 的 科 目 合 併 成 為 一 個 新 的 學 科 ， 在 合 併 後 原 來 科 目

不 再 單 獨 存 在 ， 這 和 相 關 課 程 的 作 法 不 同(Ben-Peretz, 1975)。

另 一 種 方 式 為 「 課 程 融 入 」(infuse into the curriculum)教 學 模 式 ， 其 主 旨 在 將 相 關 科 目 融 入 在 學 生 修 習 的 課 程 中 ， 實 施 融 入 式 教 學 ， 但 保 留 各 專 業 課 程 的 學 科 身 分 （ 李 子 建 、 黃 顯 華 ， 2002；顏 佩 如，2008）。戴 淑 敏（ 2004）認 為 融 入 式 課 程 是 一 種 經 由 教 學 者 反 思 後 ， 轉 換 、 變 化 而 成 的 統 整 課 程 。 融 入 式 教 學 大 多 應 用 資 訊 科 技 在 各 學 習 領 域 （ 徐 新 逸 ，2003 ； 潘 淑 琦 ，

另 一 種 方 式 為 「 課 程 融 入 」(infuse into the curriculum)教 學 模 式 ， 其 主 旨 在 將 相 關 科 目 融 入 在 學 生 修 習 的 課 程 中 ， 實 施 融 入 式 教 學 ， 但 保 留 各 專 業 課 程 的 學 科 身 分 （ 李 子 建 、 黃 顯 華 ， 2002；顏 佩 如，2008）。戴 淑 敏（ 2004）認 為 融 入 式 課 程 是 一 種 經 由 教 學 者 反 思 後 ， 轉 換 、 變 化 而 成 的 統 整 課 程 。 融 入 式 教 學 大 多 應 用 資 訊 科 技 在 各 學 習 領 域 （ 徐 新 逸 ，2003 ； 潘 淑 琦 ，