認知靈活理論(cognitive flexible theory)是由Spiro等人(1988)所提出。他的焦 點是複雜和弱結構領域中學習的本質問題。他們指出：「所謂認知靈活性，意指 以多種方式同時重建自己的知識，以便對發生根本變化的情境領域做出適宜的反 應。這既是知識表徵方式(超越單一概念維度的多維度表徵)的功能，又是作用於 心理表徵的各種加工過程(不僅是對完形的修復，而且是對一整套基模的加工過 程)的功能」。Spiro屬訊息加工建構主義者，他對客觀主義採取了徹底的批判，
繼承了認知主義的可取之處，也接受了建構主義有關學習是學習者主動建構內部 心理表徵的過程之基本觀點，但與極端建構主義相比他採較為折中的觀點。Spiro 既反對傳統機械式教學對知識做預先限定(prespecification)，讓學生被動的接受知 識；同時也反對極端建構主義只強調學習中的非結構的一面，而忽視了概念的重 要性。他主張一方面要提供建構理解所需的基礎，另一方面也要留給學生廣闊的 建構空間，讓他們針對具體情境採取適當策略。
又認知靈活理論認為許多教學系統的失敗有著共同的原因，主要是源於教學 設計中的根本性偏見和假設，脫離了現實的複雜性。這些偏見包括了：過份簡化 傾向(oversimplification)，這其中包括了加法傾向(additivity bias)、離散性傾向 (discreteness bias)和分割性傾向(compartmentalization bias)。加法傾向指即將複雜 內容的各個部分單獨學習，當各個部分合併回去成為一個整體時，它們還會保留 原來的特點；離散性傾向指將連續性的屬性極點化，連續性的過程被分割為具體 的步驟；分割性傾向是指將現實中高度相依的概念要素孤立的去對待。其次是這 些過份簡單化傾向所產生的可能性疊加效果，導致大範圍或長期性的錯誤概念。
三是過份簡單化影響了心理表徵的認知策略和教學方法，以及學習過程中的所有 因素。這些問題需要透過審視知識的複雜性和弱結構知識領域的高級學習方式，
才能有效解決學習的失敗問題。
認知靈活性理論把學習分為「初級學習」和「高級學習」兩種（見圖8）。
初級學習是指學習中所涉及的知識是強結構領域(well-structured domain)，這個領 域的知識特點是：結構系統、聯結緊密的知識領域，學生可以只知道重要的概念 和知識，並能夠原樣提取，學習目標是為了記憶概念和事實，並為掌握概念複雜 性而準備。高級學習則涉及弱結構領域(ill-structured domain)，這個領域的知識具 有：概念的複雜性(conceptual complexity)(即知識應用的每個案例中，都包含著許 多廣泛的概念結構，如多種基模、觀點、組織原則和交互作用，且每個概念結構 的本身也是複雜的)，和案例交叉性的不規則性(across-case irregularity)(即名義上
同類的案例之間，概念應用和交互作用的方式有著實質上的不同)。
圖8 Spiro 的初級學習與高級學習（本文作者整理）
基於弱結構領域中高級學習的缺失，Spiro 等人提出了「隨機通達教學」
(random access instruction)(見圖 9)。由於高級知識的複雜性和案例的差異性，人 們在運用知識解決實際問題時，任何對事物的簡單的理解都會漏掉事物的某些資 訊，而這些方面在另一個情境中或是從另一個角度看時可能是非常重要的。因 此，學習過程中對於資訊意義的建構可以從不同的角度入手，從而獲得對不同方 面的理解。隨機通達教學的核心觀點是，要達到獲得高級知識的目標(即把握複 雜性和為遷移而準備)，必須在不同時間、在不同安排的情境脈絡中、為了不同 意圖，從不同的角度重新多次造訪相同的材料。Spiro 等人把這一種方式稱為「縱 橫交織形」(crisscrossed landscape)，用它來類比隨機通達教學。這意謂著在教學 中，對複雜主題要在不同的場合、從不同的方向，通過非線性的多維度流覽方式，
在不同場合又返回到概念圖形的同一地方。通過不同的方式交叉流覽結構不良知 識領域，能使學習者認識到知識應用的多樣性，並可揭示知識的多種關聯性以及 對情景的信賴性，也使學習者認知到從不同角度考慮知識的複雜性是非常重要 的。
又教學時要避免只用抽象講解概念的方式說明其一般如何的運用，而是要把 概念放入到具體的案例中，並與具體情景聯結起來。每個概念的教學都要涵蓋充 分的案例，分別用於說明不同方面的含義，而且各案例都可能同時涉及到其他概 念。在這種教學中，學生可以形成對概念的多角度理解，並與具體情景聯結起來，
形成背景性經驗。這就能提高他們針對具體情境的需要從記憶中選取知識加以重 新組裝，建構意義的能力。在這種教學觀念支持下，Spiro 等人認為超文本學習
環境可以很好的實現隨機通達教學，提高結構不良領域認知靈活性。
圖9 Spiro 的隨機通達教學(Random Access Instruction) （本文作者整理）
超文本是一種基於電腦的文本，它採用一種網狀結構組織資訊，由資訊節點 和連線組成。節點間通過連線彼此相互聯結，讀者可以順著連線在超文本資訊網 路中自由移動。通常一個節點描述某一個概念或主題。在節點上可以包括不同類 型的資料：如文本、圖像、視訊、音訊、動畫等。超文本也可以是線性的，但更 多時是以非線性結構組織資訊，內容呈現沒有固定的順序，也不要求讀者必須按 照某種順序來閱讀。使用超文本代替線性文本來呈現知識，為學生提供一個有機 聯結各個知識點、構造精細的網狀學習環境，即超文本學習環境。超文本學習環 境的一般特點是和超文本的特點緊密相聯，同時具有靈活、非線性存取、隨機通 達各節點間資訊的特性。
認知靈活性要求教學要能夠不斷重組教學序列、以多種維度表徵知識以及揭 示知識之間的相互關聯性等。超文本學習環境的特性與這些要求正相吻合，便於 知識點之節點的縱橫交織流覽。然而，並非所有的超文本設計都是符合認知靈活 性理論的，也不要企圖要所有的學習都在相同的環境下完成。認知靈活性理論主 張的超文本必須是經過精心設計、提供豐富概念知識之間鏈結的。至於在超文本 環境的建置上他們提供了三個建議：內容從簡單到複雜排列、內容用多種複雜不 規則的例子來呈現、指導學習者用多種角度去分析思考這些不同的例子(即用縱 橫交織的學習內容進行排列)(Spiro, Feltovich, Jacobson, & Coulson, 1995)。
3.5 貫一設計理論
新的科技發展刺激了研究者和教育工作者去拓展學習的概念和學習環境的 設計。不同研究者各自去追求不同的認識論和發展出不同的科技方法，因此引發 了許多爭論，有的批評傳統教學法不能培養高級思維和解決問題的能力，只能培 養順從的和膚淺的理解，有的批評建構主義無法證實，而且理論性不強無法實 踐。Hannafin 等人(1997)認為我們不想去深入這些爭論而推波助瀾，而是要發展 一個更原則性的方法來連接教學、學習和科技。因此他們提出貫一學習環境 (grounded learning environment)的觀點和貫一設計(grounded design)的方法，並強 調貫一設計所考慮的就是理論與設計的內在一致性，而不是哪個理論優劣的問 題。
貫一設計(Grounded design)是「建立在已有的人類學習理論和研究基礎上的 過程和程序的系統執行」(Hannafin, 1997)。其本質內涵是強調核心基礎和假設的 精緻協調，強調方法與手段以與其認識論一致的方式相聯結。貫一設計並不提倡 和假設某種特定的認識論和方法論對設計具有內在的優先權，而是提供了一個框 架，將不同的設計實踐和相關思想系統的基本信條融合在一起。
心理學基礎、教學論基礎、科技基礎、文化基礎和實用基礎是建構主義學習 環境的核心要素(Hannafin & Land, 1997)。心理學基礎強調了與個體如何思考和 學習相關的理論和研究。例如，行為心理學和認知心理學為傳統的直接教學提供 了心理學基礎。行為主義者將刺激→反應→刺激→反應的聯結做為他們最主要的 觀念，學習就是行為相對持久的變化，這種變化與刺激、反應、強化的不斷聯結 相聯結。認知心理學家則認為，像基模、加工深度、心智模型、認知負荷等建構 物是學習的中心(Gagné & Glaser, 1987)。個體具有有限加工能力，基於有選擇的 感知而對外部刺激作出反應，把所選的刺激傳輸和解碼至工作記憶中 (Hannafin
& Rieber, 1999)。教學論基礎提出了環境的給養(affordance)和活動，這一基礎應 該與相應的心理學基礎相聯結。例如，與行為主義假設相一致的貫一教學策略，
反映了以客觀性為基礎的、階層式組織的、結構嚴謹的「反應——迴饋」的教學 活動。基於認知理論的教學論基礎，則可能反映出與蓋聶(Gagné, 1985)的內部教 學事件相關的外部策略 (提高對即將出現的資訊的警覺、突出關鍵術語和概念 等)。科技基礎影響到媒體如何支持、限制或加強學習環境。不同的媒體可以被 用來以不同的方式支援學習，但科技的貫一性應用與特定情況下的特定認識論框 架有關。在認知負荷限制存在時，科技可以控制資訊的速度和將資訊分成組塊 (chunk)；與之對照，在認為個體協商很重要時，它可以支援以學習者為導向的對
網際網路資源的獲取，支持對各種觀點加以操作。科技基礎決定了哪些在科技上 是可行的，但貫一的實踐要求確定如何開發能力。在貫一設計中，科技應用的方 式取決於它對特定認識論假設的適應性。文化基礎則反映了學習共同體的主導性 價值觀。例如，文化基礎可以反映特定的價值觀，如「回歸基礎」、「跨學科學
網際網路資源的獲取，支持對各種觀點加以操作。科技基礎決定了哪些在科技上 是可行的，但貫一的實踐要求確定如何開發能力。在貫一設計中，科技應用的方 式取決於它對特定認識論假設的適應性。文化基礎則反映了學習共同體的主導性 價值觀。例如，文化基礎可以反映特定的價值觀，如「回歸基礎」、「跨學科學