第二章 第二章
第二章 文獻探討 文獻探討 文獻探討 文獻探討
基於研究目的與問題，本章共分為四節探討理論基礎與相關文 獻。第一節為「認知心理學：訊息與知識系統」，第二節為「科學知 識的語言表徵」，第三節為「概念知識結構的改變與學習」，以及第四 節為「遺傳學概念教學的研究」。
第一節 第一節第一節
第一節 認知心理學認知心理學認知心理學：認知心理學：：訊息與知識：訊息與知識訊息與知識訊息與知識系統系統系統系統 一
一 一
一、、、、認知心理學的哲學基礎認知心理學的哲學基礎認知心理學的哲學基礎認知心理學的哲學基礎
人類文化的發展與科學的推進，是人類對外界探索，進行認知心 智運作的成果。當代認知心理學承接哲學的認識論（epistemology）
兩方面的影響：第一方面是對於人類如何探知外在世界的事物，進行 知識與經驗的分析；第二方面是探究個人的觀念、思想、心像、見識、
記憶、創造以及其他的心智能力等的本質，進行人類心智內容與結構 的分析（鄭昭明，2010）。
認識論對知識本質的探討可遠溯至希臘時代，衍生出兩個主要派 別：理性主義（rationalism）與經驗主義（empiricism）。柏拉圖（Plato, 427-347 B.C.）認為知識是天賦的，與經驗無關，經由人類心智的活 動 能 重 新 獲 得 知 識 ， 此 屬 於 理 性 主 義 的 觀 點 ， 又 稱 為 先 天 論
是所有知識的基礎，不是與生俱來的，被稱為經驗主義（施良方，
1996；Olson & Hergenhahn, 2009）。
柏拉圖的認識論主張，物質世界中的每一實體都有與其對應的抽 象「理念」或「形相」，譬如對「椅子」的抽象理念。這些事物的抽 象理念是獨立於物質，超脫世界的且永遠不變的；當我們經由感官經 驗事物時，譬如對「椅子」的抽象理念和實體進行交互作用，而產生 了我們叫它做椅子的東西；但是在事物由理念被轉換成物質的過程 中，會喪失某種東西，所以我們將會混淆而被誤導，使心靈無法回憶 起與生俱來的知識。因此，經由感官而來的資訊只能提供意見，抽象 理念本身才是真正知識的本體，必須排除主觀感受。柏拉圖並提出知 識回憶論（reminiscence theory of knowledge），認為知識在人一出生 時即存在於心靈中，由於會受到感官訊息的「干擾」，必須從經驗中，
進行內省或自我分析等推理過程，才可回憶而重新獲得知識。理性主 義哲學家強調遺傳的心智運作機制，認為認識或學習的能力是先天決 定的，獨立於經驗之外，這個機制積極地將雜亂的感官訊息進行推 理，加以組織並作出反應（施良方，1996；Olson & Hergenhahn, 2009；
Thagard, 1992）。
亞 里 斯多 德 的 認 識 論 則 否 定 柏 拉 圖 對 概 念 永 遠 不 變 的 想 法
（Thagard, 1992）。他極為重視感官經驗（sensory experience），不過
並未摒棄理性。他認為感官經驗僅是知識的起源，必須經由心靈主動 的理性思考才得以發現主宰實證世界的定律法則；因此知識是得自於 感官經驗和理性思考。亞里斯多德並提出聯想的三個原則，來解釋某 個經驗如何引發和其相關的觀念，觀念之間如何產生關連，成為後來 所稱的聯想律（laws of association）：（1）相似原則：對一件事物的經 驗或回憶，常會引發與該事物相似之事情的回憶；（2）對比原則：引 發與該事物相對之事情的回憶；（3）鄰近原則：兩件事物在時間上或 空間上越是鄰近地出現，則其中一件的經驗或回憶愈可能引發第二件 的回憶（施良方，1996；Olson & Hergenhahn, 2009）。洛克﹙John Locke, 1632-1704﹚將物體分為原質特徵，如大小、重量、形狀、移動性等，
以及次質特徵，如感官經驗的顏色、氣味和嗜好等；原質能做客觀的 分析，次質則純粹是主觀認知。洛克並主張人類生下來毫無經驗，如 同一塊白板（tabula rasa）一樣。對於外界的事物，需要經由親身的 感官經驗「寫」在白板上面，產生感官印象（sensory impression），
於心靈產生簡單觀念（simple thought），再組成複雜觀念；因此觀念 來自於經驗，心靈是由觀念組成；聯想律能用來解釋觀念的組合（施 良 方 ， 1996 ； Olson & Hergenhahn, 2009 ）。 休 謨 （ David Hume, 1711-1776）區分出直接透過感官經驗所獲得的「事實」（matters of fact）
及藉由心靈思索感官經驗所得想法後產生的「想法關係」（relations of
ideas）（Thagard, 1992）。休謨並進一步論證人類是間接透過觀念來體 驗世界，甚至所謂的自然法則，譬如因果的觀念是「觀念的習慣性次 序」，並非存在於自然之中（Olson & Hergenhahn, 2009）。米爾（John Stuart Mill, 1806-1873）修正了複雜觀念只是簡單觀念的組合之論 點，他認為，數個單一的觀念組合會融合轉變成新的整體觀念，和原 來的部分已不盡相同了（Olson & Hergenhahn, 2009）。
康德（Immanuel Kant, 1724-1804）意圖調和理性主義和經驗主義 兩者的觀點。他認為有十二種的天賦官能，譬如統一性、整體性、真 實性、存在、必然性、相互性和因果觀念等，這些不是我們感官經驗 的一部分，也不是由感官經驗衍生而來，應該是屬於天賦的思考範疇
（innate category of thought）。因為心靈有這些天賦的心理官能，使我 們能在感官經驗上，由心靈主動的賦予感官經驗產生組織結構和意 義。所以，康德以理性主義的先天論觀點，認同心靈是知識的來源，
將感知經驗組織並賦予意義，也接受以後天感官經驗來探求知識
（Olson & Hergenhahn, 2009）。
在經驗主義的影響下，心理學的結構學派（structuralism）、芝加 哥功能學派（functionalism）以及行為主義學派（behaviorism），都強 調環境與後天經驗對人類心智發展的重要性（鄭昭明，2010）。繼承 理性主義的心理學派有：完形心理學（gestalt psychology）、認知發展
論（theory of cognitive development）與語法結構理論（syntactic structure） 等， 認為 人類 對世 界的 知覺 （perception ）詮釋 和關 係
（relation）的統合是天生的（鄭昭明，2010）。當代認知心理學在哲 學上，兼容並蓄經驗主義和理性主義兩種主義的看法，此外也融合生 理學的研究、信號理論、計算機科學和人工智慧的概念，發展出訊息 處理的研究取向（information-processing approach）（余民寧，1997；
鄭昭明，2010；施良方，1996）。
二二
二二、、、、人類的認知系統人類的認知系統人類的認知系統人類的認知系統
艾賓豪斯（Hermann Ebbinghaus, 1850-1909）以實驗方法研究記 憶和學習，聚焦在影響聯想律的發展條件，使得心理學從哲學分離出 來，成為實驗科學（Olson & Hergenhahn, 2009）。近來認知心理學普 遍以資訊處理的觀點來探討人類的認知系統（cognitive system），大 多以阿特金森—希弗林提出的模式（the Atkinison-Shiffring Model）為 基礎，將人類訊息傳遞與處理系統分為三個部分：（1）感覺登錄；（2）
短期記憶；（3）長期記憶（施良方，1996）。進一步將人類在接收外 在環境的刺激，到個人的學習、認知等反應，所經過一個相當複雜的 認知系統，分為四個子系統：（1）有限容量的訊息傳遞與處理系統；
（2）知識的系統；（3）認知策略的系統與（4）認知的自我監控系統。
外在的刺激訊息，進入容量有限的第一個訊息傳遞與處理子系統當 中，經過感覺的登錄（sensory register）、注意（attention）、辨識
（recognition）、短期與長期的事件記憶（short-term and long-term episodic memories）等階段，才有機會能成為知識與經驗，整合到第 二個個人知識子系統或第三個認知策略子系統的一部分。除了對外在 刺激的認知之外，人類還發展出對此認知進行自我監督與控制的後設 認知能力，也就是第四個子系統（鄭昭明，2010）。
然而，並不是只有外界的刺激訊息從周邊的器官傳至中央的大 腦，這種被動接受訊息的「上行處理」（bottom-up processing）方式。
另外，個人既有的知識與經驗會被加以利用，來主動詮釋外界的刺激 訊息，達到辨識的目的，使刺激訊息具有意義，能夠傳遞與記憶，這 種為「下行處理」（top-down processing）方式。任何一種心智的表現，
極少是單由其中的一種訊息處理就可完成的，往往是「上行」與「下 行」兩種處理方式交互作用，才產生各種不同的心智。由此可知，個 人的心智能力與新知識的學習，會受到既存知識與經驗的影響，必須 建立起「新知識」與既存的先前知識的連結（鄭昭明，2010）。
余民寧（1997）根據訊息處理觀點對人類行為所作的詮釋，認為 在教育涵義上有三點值得予以重視：（1）感覺器官的發育與先前的學 習經驗，是直接影響感官記憶發展與對感官訊息學習能力的主要因
素；（2）學習適當的分段技巧與組織訊息的策略或方法，以增進短期 記憶能力；（3）學習有系統、有組織、有意義化的將新訊息統整於既 存長期記憶中的知識裡，以使新訊息能長久保留。
三三
三三、、、、知識的類型知識的類型知識的類型知識的類型
對於學生學習的知識，在認知心理學的分類類型主要有：（1）敍 述性知識（declarative knowledge）或語意知識（semantic knowledge）： 描述我們對外在世界中事實、事件、概念、理論的知識，例如正方形 的定義、南北戰爭、氮循環、經濟理論（鄭昭明，2010; Mayer, 1987;
Gagńe, Yekovich, & Yekovich, 1993）；（2）程序性知識（procedural knowledge）：描述我們要如何做事情（knowing how to do），如何在一 個條件下，人為執行一個特定的動作，包括動作技能、認知技能，以 及認知策略等，例如騎自行車、操作實驗、計算數學問題、使用目錄 和索引、達成目標的步驟安排（鄭昭明，2010; Gagńe et al,, 1993）。
其 中 的 認知 策略， 有 些 學者 則另外 分 成 第三 類型─ ─ 策 略知 識
（strategic knowledge）（Mayer, 1987）。
在教育學上的Bloom教育目標分類，認知領域的知識向度目前被 修訂成四類（Anderson & Krathwohl, 2001）：（1）事實知識（factual knowledge）：包括專門術語的知識，或是進行問題解決時的細節和要
要素；（2）概念知識（conceptual knowledge）：由共同屬性歸納成的 知識，包括分類和類別知識、原理和原則、複雜現象的理論／模式／
結構；（3）程序知識（procedural knowledge）：如何做某事的步驟、
流程及時機，包括特定學科的技能和演算知識、特定學科的技術和方 法 知 識 、 運 用 規 準 的 知 識 ；（ 四 ） 後 設 認 知 知 識 （ metacognitive knowledge）：對認知的認知以及對自我知識的認知和覺察，包括策略
流程及時機，包括特定學科的技能和演算知識、特定學科的技術和方 法 知 識 、 運 用 規 準 的 知 識 ；（ 四 ） 後 設 認 知 知 識 （ metacognitive knowledge）：對認知的認知以及對自我知識的認知和覺察，包括策略