幼兒科學學習的認知理論

以往學校的科學課程傳承方式，大都需要倚靠背誦與記憶，使大部份的人無 法有系統地解釋科學現象的形成架構，導致對科學領域的忽視（陳素蓉，2002）。

就如同哲學家盧梭在其代表作「愛彌兒」一書中所言：「兒童在建構知識上，有 他自己一套觀察、思考、感覺的方法」。因而在近年來，科學教育的逐漸受到重 視，但一般教育工作者知其重要性，卻不知如何引導學習者除了靠記憶以外，進 入科學議題轉化成系統概念之方法？是故身為教育工作者的我們，更應對科學概 念形成有所瞭解，以減輕學習者對科學學習的排斥感及提昇科學學習的興趣。而 欲探討科學概念的學習，首要之務是瞭解知識建構的歷程。美國國家科學教師組 織（NSTA）認為，幼兒科學教育要明瞭幼兒發展的過程和學習經驗，如此才能

知道幼兒有效學習的需要。為更清楚說明幼兒的科學學習特性，以下研究者將以 影響科學教學最深之皮亞傑認知理論、維高斯基理論及布魯納理論為探究重點，

最後探討訊息處理理論，以瞭解幼兒在接收學習訊息轉化成知識的歷程。

一、皮亞傑（Piaget）之認知發展論

皮亞傑（Piaget）是瑞士的教育心理學家，他所提出之認知發展論是近代認 知心理學中最重要的理論之一。他認為兒童的學習有一定的成長順序，受生理成 熟影響，強調物理經驗與人際關係的交互作用，需要提供學習者自主學習的機 會。其所提出的重要理論，幫助世人更瞭解兒童的認知發展。

（一）認知學習歷程

皮亞傑從他研究發現生物體為了生存、因應環境的變動而建構出所需的特定 的生物結構，與後期研究針對兒童的認知結構（基模），會隨著個體與外在環境 的互動而不斷的改變，相互呼應。當個體發現外在環境與其內在的認知結構有所 不同，而產生失去平衡（equilibration）的心理狀態時，則會利用同化（assimilation）

即是將新的知識融入、整合在個體既有的認知結構之中，或調適（accommodation）

即是調整既有的認知結構以適應新的知識；而同化與調適間亦有不斷地自發性地 調整的「平衡作用」，其最終目的是使個體建構新知識（王文科，1996；吳幸宜，

2001）。

（二）認知發展階段理論

皮亞傑的認知發展階段理論注重個人的發展，他認為兒童來於自然世界的想 法，是經歷一系列變換的階段。他將孩童認知發展分為四個階段：第一階段是感 覺動作期：自出生到二歲幼兒，發展出物體恆存的概念並由本能的反射動作行為 獲得感覺，進而認識周圍的世界。第二階段是運思預備期：自二歲至七歲的兒童，

開始使用語言、符號來思維但不合邏輯，此階段以自我為中心，表現不具保留概 念與可逆性。第三階段是具體運思期：自七歲至十一歲的兒童，邏輯思考能力的 增進，能理解可逆性與守恆之道理，並根據具體操作經驗，以邏輯推理解決問題。

第四階段是形式運思期：自十一歲的兒童至成人，是最高形式運思，些階段已能 使用概念的、抽象的、純屬形式的邏輯方式進行推理，並能按假設驗證的科學法 則思考以解決問題。

整體而言，影響認知發展最主要有四個因素：包括物理環境、成熟、社會的 影響和平衡作用。皮亞傑認為個體與世界的互動是新知識的來源，所以與物理環 境接觸是不可或缺的，而兒童的神經系統成熟，使得兒童得順利地以與生活環境 的互動，獲得新的知識。可見成熟開啟了發展的可能，亦能使兒童自物理環境互 動經驗中獲得最大助益。第三個因素是社會環境的影響，包括語言和教育的角色 以及人際的接觸。而與人接觸的目的在使兒童知悉自身某些意念的錯誤，否則，

主觀上肯定自身信念的兒童不太可能採取改變不正確觀念所需的行動。最後平衡 作用的因素是整個發展過程中學習者自我調節與自我校正歷程，調節個體與環境 的特殊互動、社會經驗、物理經驗和身體發育的一種作用，使認知發展能以和諧 而有組織方式進行。（王文科，1996；吳幸宜，2001）

綜上所述，由皮亞傑各認知階段發展顯示，兒童隨著年齡的增加，其思考由 完全主觀變客觀，由接受動作或知覺的影響變為受理念的影響，由具體思考而變 為抽象思考，由呆板思考變為彈性思考，從無批評變為自我批評的人（魏明通，

2002）。兒童進入認知發展四個階段的時間或許有個別差異，但是四階段的發展 順序是不變的（溫武男，1999）。可見兒童的認知發展受到個體成熟度的影響而 非遺傳而來，是經由個體內發性主動的去探索環境，調適與同化，發展出兒童本 身的認知結構以適應週遭環境，並存在個別差異性，雖認知發展逐漸接近成人的 標準，但認知結構與運思方式都與成人不同。所以本研究所欲探討的斜面運動與 皮亞傑理論中，強調提供機會讓幼兒透過感官探索環境中各種事物，促使幼兒思 考出屬於自己的見解，幼兒才能不斷地建構自己的認知結構和知識之理念相輔。

二、維高斯基（Vygotsky）之社會互動學習理論

維高斯基受到馬克斯主義的影響，於解釋個體心理發展時，著重於社會文化 脈絡對發展的影響，不同於皮亞傑認為個體是經由發展學習逐漸社會化的觀點

（陳淑敏，2001）。

（一）兒童的心理發展能力

維高斯基認為社會文化是影響認知發展的要素，因為人類自甫出生的嬰兒開 始，就生長在屬於人的社會體系中，隨著年齡的成長，經兒童期、青少年期、成 年期，都無法脫離人的社會，社會中的一切，如風俗習慣、宗教信仰、社會制度、

行為規範等，影響成人的行為，也影響成長中的兒童（張春興，1997）。他將心 理發展的能力分為二個層次：一個是低層次的心理能力，由生物遺傳而來；另一 個是經由社會文化影響產生的高級心理能力。此高級心理能力之轉換會在個體發 展過程出現二個不同層面，先是社會層面，就是人與人互動而來的；再來是個人 內在的心理層面，並強調認知思維與語言發展有密切關係，語言是社會互動與個 人心智功能之間的重要思考工具，個體使用語言改變心智功能的運作，使思考的 層級從低層次轉變到高層次。在成人和兒童的互動中，成人的表現或示範成為兒 童學習的對象，兒童在學習的歷程中，將其內化成為高層次心理功能歷程的主要 仲介（陳淑敏，2001）。

（二）最近發展區（Zone of Proximal Develompment，ZPD）理論

維高斯基並將發展分為「實際的發展層次」與「潛在的發展層次」二個層次，

「實際的發展層次」是個體能獨立解決問題的層次，「潛在的發展層次」是指在 成人的引導下或與能力較佳的同儕合作才能解決問題的層次；這兩個層次之間的 差距，即是「最近發展區」（Zone of Proximal Develompment，ZPD），是維高斯 基提出的理論中重要的一環，（簡淑真，1998；陳淑敏，2001；陳玉真，2004）。 並強調在這個區域內應提供兒童多元的學習經驗，讓兒童多方面的嚐試、探究中 建構新的行為結構，尤其在教學環境中，教師應根據孩子認知發展能力的情形，

作為教學過程中引導與互動的依據，師生應緊密的合作，孩子才能享受學習的過 程，提昇心智發展的目標，並同時將新舊知識統整，形成新階段的認知結構亦成 為下一個最近發展區的基礎（陳淑敏，1995）。兒童在成人的協助輔助下，在最 近發展區內從事新知識的學習外，更在面對新的認知思維方式，而啓發兒童的智 力。在此種情形下他人所提供兒童的協助，即稱為鷹架作用（scaffolding）。鷹架 主要是提供在教育上的支援，以作為一種工具、拓展學習者的範圍，使原本不可 能完成的事情成為可能，且必要時選擇性的運用，其最主要是減少學習初期犯錯 的機率和失敗的經驗（吳幸宜，2001；張春興，1996）。

維高斯基認為：概念可依性質分為二類：一為自發的概念（spontaneous concept）來自於日常生活的經驗，藉由感官探索事物現象與變化而獲得，是孩子 在和大人互動的過程中，依個人的知覺和事物的功能而發展出來的概念，不需成 人教授即可學到。另一類為科學概念（scientific concept）此概念則需藉由個人先

備之自發概念為基礎，經過內在的分析、歸納、推理而獲得。這類概念需由成人 教導，一代傳給一代，也是經由正式的學校教學而發展出來。在個體發展中，因 這二類概念的交互作用，促使個體更精確完整地掌握、瞭解事物間的關係（陳淑 敏，1996；游麗卿，1996）。因此教師必須具備對兒童能力的高敏感度以及建構 使兒童發揮潛能的作業能力（谷瑞勉，1999）。換言之，孩子是以生活中的自發 性概念為仲介，促使科學概念逐漸邁成熟與有系統之路發展，教師則必須瞭解幼 兒的自發性概念與最近發展區，為其搭設學習的鷹架，以提昇其認知發展層次（周 淑惠，2002）。

由此可知，維高斯基強調社會互動的最近發展區理論，強調幼兒概念的形 成，將建立於幼兒原有之舊經驗上並產生連結作用，而將幫助幼兒建立知識的鷹 架，可見對幼兒發展有相當程度的影響。從維高斯基對概念發展的說明，在社會 體系中與同儕或成人互動，可瞭解社會互動對於幼兒心理發展的重要性。與本研 究斜面活動中，所要探究教師如何引導幼兒主動的參與活動、或利用同儕合作學 習，對幼兒建立新的科學認知及概念之影響相互呼應。

三、布魯納（Jerome Bruner）之發現式學習理論

美國心理學家布魯納是研究認知學習論和發展心理學的專家，其所提倡之

美國心理學家布魯納是研究認知學習論和發展心理學的專家，其所提倡之