建構主義

壹、 建構主義的理論基礎

在傳統的西方文化裡，「實證主義」（Positivism）曾經是哲學、心理學、教育等領域 探究的重心。實證主義的學派認為，知識的本身和學習者，是獨立的兩個主體，將知識 看成是一種真實世界的反映，主張利用科學實驗或方法，來驗證所學習到的知識。建構 主義即是在這種環境下萌芽，強調以「人」為本體的知識建構，重視學習者主動學習及 相關的學習歷程，是一種以「人」為本體的知識論，這種的想法對於近代的科學與教育，

有相當的影響，甚至可以說建構主義理論，為現今科學教育界的潮流（吳穎沺，2003）。

影響建構主義的先驅，首先要談到皮亞傑（Jean Piaget）。皮亞傑研究幼童的成長過 程，觀察孩童學習發展各階段中質的變化，他認為兒童是研究人類認知發展最好的來 源，因為幼孩在學習時，就像在一張白紙上去紀錄資訊一樣；皮亞傑專長的領域包括生 物學、心理與哲學，所主張的認知心理學，認為每一個人學習行程的發展，是因人而異，

這種觀點，影響建構主義發展甚鉅（吳穎沺，2003）。

皮亞傑以生物學的觀點和語言，來解釋個體的學習，他觀察生物在自然界中的適應 的模式，來比喻學習者認知的發展，提到幾個重要觀念：「衝突」、「調適」、「同化」和

「適應」。皮亞傑強調學習的發生在於學習者發生認知上的衝突（cognitive conflict）。當 學習者接觸到與自己現在認知不合的知識或想法時，將衝擊到學習者的認知結構（mental

organization），也有人稱之為基模（schema），而這種衝突（contradiction）的發生，會讓 學習者產生認知上的不平衡（disequilibrium），將引發學習者的兩種反應，一種是學習 者調適（accommodate）自己舊有認知架構，來接收新的資訊，另一種是將新的知識同 化（assimilation）或修正成為一種自己內在瞭解認知與環境狀態的平衡（equilibrium），

而這種平衡的認知狀態，或許未必正確，但是，卻能讓學習者處於一個內在結構，與外 在環境都和諧的狀態。

舉例來說，嬰兒經常喜歡抓取嘎嘎作響的玩具，然後放入嘴裡，當他看到爸爸的零 錢硬幣，嬰兒使用之前的概念，會馬上抓取錢幣，然後放入嘴中，這是對抓東西放嘴中 概念的同化（assimilation）；如果換了一種大一點的物體，如籃球，嬰兒會試圖去擠壓 球體，但因為球太大，無法被抓取後放入嘴裡，所以嬰兒以流口水的方式，來調適

（accommodate）之前抓東西放嘴裡的舊有基模，上述的「同化」與「調適」，是適應

（adaptation）的兩面，透過這兩面的互動，學習的個體得以如天平般的平衡其認知學習。

所以，皮亞傑認為，知識是協助個體來適應（adaptation）所經驗的世界，而不應該只是 對真實世界的一種複製。

幼童在學習和成長的過程中，先備知識（prior knowledge）會影響後續連串的學習

（Tsai, 2000），甚至有學者認為先備知識是影響學習最重要的因子（Ausubel, 1968; 引自 吳穎沺，2003）；但是學習者的先備知識（prior knowledge）是如何去形成與發展，另一 位影響性的學者 Vygotsky，提出他對認知發展的論述。

Vygotsky 舉出「最近發展區理論」（zone of proximal development），指出學習者由技 能成熟的成人引導或同儕的社群合作學習，所達到的學習水平，遠比學習者單獨解決的 學習水平要來的高。這兩者之間的差距，稱之為最近發展區（Z.P.D.）。換句話說，孩子 在學習的過程，由其他成年輔助者（老師、父母、管護者或相關領域先學者）介入，並 提供學習幫助，稱之為鷹架作用（scaffolding）；這種作用可以是一種教學、策略或工具，

來激發學習者潛在的能力，讓其達到主動學習，建構知識。

根據 Vygotsky 的主張，孩童先備知識的來源，一為經由正式教育產生，如學校的教

學活動等，學科的知識是被目前的社會大眾或各領域認同，且具有權威性；另一種來自 於孩童和其家庭、周遭社群的互動；換言之，這種知識，是個體受社會的文化、語言以 及其他影響所獲得。

Vygotsky 的社會認知發展論主張，在任何年齡的學習者，必須要有與社會的互動

（interaction），才能達到完整的認知發展。他不單重視個體的學習，更將研究範圍投注 到個人與所處社群的文化、習俗、語言、互動的影響上，將社會經驗或意義轉變為個人 內在知識，強調外在社會脈絡對學習的影響，也就是所謂的社會建構論（social

constructivism）。

貳、 建構主義取向的學習

根據建構主義的理論，教師如何在學習上，誘導學習者產生概念轉變，甚至引發概 念衝突，是一項重要的議題。不少學者利用各種教學或模式，企圖達到此一目的，如：

Tsai (2000)曾使用概念衝突圖（conflict maps），讓教師引導學生學習，並可以藉此瞭解 學生的科學觀念。

建構思想的觀點，也廣泛被應用在現今許多領域，如科學、哲學和心理學及教學等

（Tsai, 1998）。所以，若要符合以建構取向的學習模式，依照 Vygotsky 的理論，在教學 上，隨著學習者的年齡越小，教師應該給學習者更多的學習機會，更多元的學習方式，

學習者能夠在這種具備豐富且多表現機會的環境，逐步主動地增進自己的知識，才符合 建構取向的學習，而不是單方向的由教師一味地教導；Tsai(2001)也提到，如果知識的 建構，只是和學習者內在認知結構有關的過程，那與傳統發現式的學習就沒什麼差別 了。換句話說，學習必須由學習者主動來建構，教師們若能夠提供相關的輔助，來誘發 或刺激學生的概念，引起學生主動追求探索的動力，都將符合建構學習的方式。

雖然建構主義在各領域，一直是備受爭議的議題，近年來，建構主義確實對於教學、

科學課程與教育發展等方面，都有重大深遠的影響（吳穎沺，2003）。

參、 建構主義式的科學學習模式、策略

既然，學習者的「先備知識」是這麼重要，且對於學習有重要的影響，在學習者進 如學習環境後，教師如何去連結這些已經具備能力與的知識，將會影響學習者在這個環 境中的建構和學習。

Black & McClintock(1996)曾提出「建構詮釋的教學設計模式」，又稱 ICON

（Interpretation Construction Design Model），Tsai(2001)進一步指出，網路可以提供更寬 廣內容和空間，比傳統教學能提供學生更多的合作學習機會，而提出以網際網路為主的 ICON 建構式模型之課程討論，摘述如下：

一、透過真實的活動觀察（observations in authentic activities）：

許多科學的知識，只不過表達出來一堆事實與真理，和我們每天的現實生活，

相距太遠，所以，學習者若沒有透過現實生活上的活動，來觀察、實作，所學 習的知識，將會成為事實的背誦或記憶。

透過網際網路的技術（如：JAVA、虛擬實境 Virtual Reality 等），網路可展示動 畫、音效等更豐富的真實內容，來探索科學的知識。

二、學習者建構屬於自己概念解釋（interpretation construction）：

建構主義主要的哲學主張：「知識應由學習者依照所認知的主題主動去建立，

而不是被動吸收」，學習者在瞭解觀察之後，將可以「創造」出自己的想法與 解釋。

網路的教學可以提供學生自主地詮釋一些現象，更進一步，老師可以鼓勵學生 去瀏覽指引的連結（nodes），由此，學生可以建構自己的學習路徑，而老師亦 可以透過網路的機制來監督學生瀏覽的過程。

三、情境化學習者的先備知識（contextualizing prior knowledge）：

學生的先備知識（prior knowledge）可能包含不同的另有概念（alternative conceptions），而這些概念將影響後續的學習。教師在教學時，若無法挑戰學生

的另有概念，引起學生認知衝突時，則學生容易在學習過後，重回到他們的另 有概念，教師應該提供不同種類教材、策略，來連結學習者先備知識的情境脈 絡。

在台灣國立交通大學曾經作過一項關於二層式測驗（two-tier tests）系統研究，

這種雙層式測驗曾經被用來探討學生在科學教育中的另有概念(alternative conceptions)，二層式的第一層測驗，在評估學生對於現象的敘述性知識，第二 層則在探討學生在第一層所選擇答案的理由。藉由回饋與建議指引的機制，這 系統希望協助學生改正其另有迷思概念，實現有影響且能個別化的指導。

四、促學習者發生認知衝突（cognitive conflict）：

教師若能引起學習者在認知上的矛盾或例外，可讓學生有機會改變他們的另有 概念，不少學者也認為「認知衝突」是促使學習者觀念改變不可缺的必要條件，

但是，只是引發學習者認知的衝突，並無法改變其迷思概念。

Tsai(2000)曾經提出衝突圖（conflict map）理論，來讓教師促進學生概念的轉 變，並鼓勵參與教師經由網路，交換想法與共同合作設計認知衝突活動。

五、認知見習（cognitive apprenticeship）：

雖然學習是個體在學習知識的建構，但是，此教學模式原則強調，由教師所引 導的見習，可讓學習者透過見習的過程，來學習如何觀察、實作，進而提出自 己的看法來處理習得的知識。

強調建構取向的課程不能忽視科學教師扮演的角色，經由教師提供在網路上的 認知學習會變得更有用。

六、合作學習（collaboration）：

學生透過與老師、同儕或其他人的討論、爭辯或協商等社群內的學習，學習者 可以獲得自己有意義知識建構；所以學習者與社群的合作關係與共識，是相當 重要。

交大曾使用 CORAL(cooperative remotely accessible learning)系統，此系統提供 類似 BBS 分享記事本、聊天室、電子白版、線上語音討論和視訊會議等功能，

來鼓勵同儕或老師與學生間的交流（Chou & Sun, 1996; 引自 Tsai, 2001）。

另一種學生合作的模式，則是本研究所作的同儕互評，藉由電腦的輔助，同儕 互評的學習模式，在教育界脫穎而出。（Topping, 1998; 引自 Tsai, 2001）

七、多元詮釋（multiple interpretations）：

對於同一事物，學習者應該有不同的詮釋，教師可以提供各種角度或方式給學

對於同一事物，學習者應該有不同的詮釋，教師可以提供各種角度或方式給學