第二章 文獻探討
第一節 概念構圖
第二章 文獻探討
本章共分兩節，第一節先介紹概念構圖的理論基礎與相關實證研究，第二節 討論鷹架作用理論基礎及其與概念構圖結合之相關實證研究。
第一節 概念構圖
一、概念構圖的理論基礎概念構圖的策略讓學習者嘗試建構自己的知識脈絡，加強概念與概念之間的 連結，不僅可以具體表現學習者的知識建構過程，促進有效教學及有意義的學習 (耿筱曾，1997)，更可以幫助學習者認知自己的概念架構或釐清迷思概念，所以 概念構圖亦被視為一種後設認知工具或後設學習策略(陳嘉誠，1998)。
概念構圖其實指的是繪製概念圖的的歷程，學習者須將文章或教材中的概念
找出來，並以一個核心概念為主題，圍繞此一核心概念，學習者將其所理解的有 關概念組織起來，並以聯結語來說明概念與概念之間的關係。所以概念構圖的主 要精神在於有意義的學習與體現學習者主動建構的過程(林達森，2005)，並從學 習者建構的概念圖幫助學習者反思自己的概念架構及迷思概念，因此概念構圖符 合認知理論、建構理論與後設認知理論，以下就這些理論分別論述之。
(一) Ausubel 的認知學習理論
近代的認知心理學主張，人類為主動的訊息處理者，知識是由許多命題 以有組織，有系統、有層次的方式結合而產生的。認知心理學家 Ausubel 更 認為「影響學習最重要的因素是學生已知的內容」，只有學生把課程內容和 他們自己原有的認知結構聯繫起來才能產生有意義的學習，因此要形成有意 義的學習必須符合三種主要條件(Novak, 1998)：
1. 有意義的材料：新的學習內容本身是有意義的概念和命題，而且可 以納入已有的認知結構。
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2. 相關的先備知識：學習者須具備相關的知識或概念，用以聯結到新 的知識、吸收新的想法。
3. 學習者必須表現有意義學習的心向：也就是學習者願意主動將新知 識與已有之概念架構做聯結，建立有意義的理解。
Ausubel 認為死記硬背的學習雖然有記憶的效用，但並沒有和原有的認 知結構做相關聯結，因此容易被遺忘甚至產生錯誤的理解。因此 Ausubel 以
「同化」作為有意義學習的心理機制，將學科的各種概念按照其包容性、概 括性程度，組織有層次的、互相關聯的系統，先呈現最一般的、包容性最廣 的概念，然後逐漸呈現更具體的概念，使前面學到的知識可以成為後面學習 知識的固定點，以便產生新舊知識的同化。
所以有意義的學習便是學習者在基本的認知架構上將新訊息納入，此即 所謂的含攝學習，在含攝學習後學習者再根據已有的認知架構去做新訊息中 的概念連結，則新的概念便產生「漸進分化」，在漸進分化過程中，學習者 常產生概念意義之間的衝突，當這些概念間的意義能被學習者澄清，則概念 間即能產生「統整調合」。
根據 Ausubel 的理論，Novak 發展出概念構圖以幫助學習者做有意義的 學習，讓學習者學習從已知的概念聯結到新學習的概念，並產生一個有上下 階層及平行的概念聯結關係，形成有意義的知識架構，幫助學習者做有效的 學習。
(二) 建構主義
建構主義是一種知識的理論，也是一種認知學習的理論，建構主義認 為，「學習就是知識的建構，是使舊經驗和新知識產生意義的過程」，新知識 的產生乃是一種人類主動建立的過程，是對個人經驗的合理化、意義化，且 其具有發展性與演化性(楊龍立，1997)，並強調學習者才是學習活動中的主 角，知識必須靠學習者去主動建構，而所謂「建構」，即是由學習者在學習
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情境中，與本身的先備知識交互影響下，架設出自己的知識系統(Matthews, 1994)，但知識系統和概念架構只是暫時性的，它會不斷的被修正和成長。
建構主義強調學習的過程，不同於傳統教學只注重結果，建構主義注重 學習者的個別差異，強調認知的主體性與個體的主動性。因此從建構主義的 觀點來看，知識無法灌輸，教學者的角色不再是訊息的傳達者而是知識的協 助者，透過安排適當的教學情境，多聽學習者的想法與理由，發展出適合的 教學方法或學習策略，讓學習者能主動學習與參與，藉由學習歷程幫助學習 者建構自己的認知，並於過程中產生認知的失衡、調適、平衡以建立新的結 構。
按照建構主義的觀點，學習活動是一種意義賦予的過程，也就是使新的 學習材料在學習者腦中獲得特定的意義，使新的學習材料與個體已有的知識 架構建立實質的聯繫，從而建構出新的認知架構(陳育琳，2007)。而概念圖 的繪製具體的將學習者建構知識的過程與知識間的聯結表現出來，Novak 等 人認為概念構圖不僅可以了解學習者既有的知識結構，更可以從前後的概念 構圖中看出學習者知識結構的變化，發現其學習過程中概念調整的歷程，更 可幫助學習者辨識自己的認知架構，有助於概念的整合或釐清。
(三) 後設認知理論
後設認知(metacognition)即「人類對其認知的認知」，也就是指個人對自 己認知歷程的認知。從學習心理學的觀點來看，後設認知有兩個層面 (Flavell, 1976)：
1. 後設認知知識(metacognitive knowledge)：指學習者理解自己所學知識 的性質與內容，並且知道知識所蘊含的意義及原理原則。
2. 後設認知技能(metacognitive skill)：指的是學習者在活動中對自己的行 動做適當策略監控的心理歷程。
所以，後設認知所指的是個人對學習活動的認知有所理解，且自身能採
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取適當的策略來監控學習。Novak 等人設計出的概念構圖可以清晰呈現出學 習者的概念架構，學習者在建構過程中須不斷的思辨及反省方能將概念做正 確的聯結，並隨時做修正或重建以納入新知，因此概念構圖除了刺激學習者 的後設認知覺察外，也幫助學習者做自我監控以習得知識。
根據以上所述，概念構圖主要是以 Ausubel 的認知同化理論為基礎，重 視學生的先備知識與有意義的學習，在教學或學習上則注重學習者建構知識 的過程與建構後的檢視與反思，透過學習者的主動思考與建構幫助其理解知 識的結構，讓學習變得有意義，因此概念構圖不僅是一種教學策略，更是學 習策略。
二、概念構圖的發展
概念構圖是美國康乃爾大學學者 J.D.Novak 等人根據美國認知心理學家 Ausubel 的有意義學習理論為基礎，並受知識建構論的影響所發展出來可作為教 學、學習、研究及評量的工具，主要用來追蹤學生學習科學概念的演變歷程，後 來逐漸發展將概念構圖融入各領域的教學、學習與評量或課程設計中。
概念構圖是一種圖示策略，用以將各種概念以命題架構方式做有意義的聯結 與呈現，顯示出概念與概念之間的關係(Novak & Gowin, 1984)。概念構圖的組成有 概念節點(concept nodes)和概念間的聯結語(relation links)，兩個概念節點和節點間 的聯結語則形成命題(proposition)。例如「胃液的主要組成為酵素和鹽酸」為一命 題，其中「胃液」和「酵素」、「鹽酸」為概念節點，「組成」就是聯結語。概念 在概念圖中以階層(hierarchy)的關係存在，屬於一般性、概括性的概念會在上層，
而一些較特定、較具體的概念則在下層，處在最下層的則是最具體的範例，如圖 1。
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圖 1：概念構圖的階層關係
有關概念構圖的研究主要有兩個系統，一個是學者 Novak 所發展的概念構
圖，主要著重在概念的教學；另一個是學者 Dansereau 發展的 TCU(Texas Christian University)系統，較強調聯結語的訓練技巧，而這兩者都屬於階層式的概念構圖。
表 1 為兩者的比較：
表 1
Novak 系統與 TCU 系統的比較
Novak 系統 TCU 系統
組成 概念─關係─概念 節點─聯結─節點
繪圖重點 強調概念的上下關係 強調概念的聯結
相異點 聯結線 沒有箭頭
(交叉聯結除外)
有箭頭聯結語 較自由 較有系統
相同點
1.
兩者皆是二為階層結構圖2.都是以命題形式表徵在空間的一種學習策略
資料來源：研究者自行整理此兩種系統在知識建構的歷程中大致有兩種教學策略：
(一) 繪製概念構圖策略
此策略主要是讓學習者根據學習主題，主動建構屬於自己的概念圖，並 釐清概念間的關係和結構，幫助學習者監控自己的學習或發現知識結構中矛 盾的地方。
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(二) 閱讀概念構圖策略
閱讀概念構圖是指由專家(教師)提供概念圖作為前導組織或單元回顧資 料，用來幫助學生獲得知識的結構。
此兩種策略各有其優缺點，繪製概念構圖雖可以清楚呈現學習者的概念 架構，幫助學習者了解自己的知識理解程度，讓教學者發現學習者知識矛盾 的部分，讓迷思概念得以澄清，但是概念構圖的繪製並不是一件容易的事，
對中後段的學習者更不容易(全中平，1992；余民寧，1997；黃萬居，
1993)。
閱讀概念構圖相對於繪製概念構圖來說是較為輕鬆簡單的，閱讀的概念 構圖由專家所提供，其知識結構通常較為明確，教學上也較省時輕鬆，但其 限制是學習者容易流於單純的記憶背誦，反而忽略了概念間的連結關係，也 不容易反思或建構自己的知識架構(Osborne & Wittrock, 1985；引自吳裕聖，
2007)，因此在作為教學或學習的策略上，如何利用概念構圖達成有效學習 是值得探討的問題。
三、概念構圖在自然科的實徵研究
概念構圖科學教學模式，能藉由增進學生主動思考、發現概念未知關係與重 組概念架構來提升生物概念學習成效(林達森，2004)，因此從概念構圖發展以來 國內研究者眾，且遍及各大知識領域，多數學生對此教學策略顯現正向肯定的態
概念構圖科學教學模式，能藉由增進學生主動思考、發現概念未知關係與重 組概念架構來提升生物概念學習成效(林達森，2004)，因此從概念構圖發展以來 國內研究者眾，且遍及各大知識領域，多數學生對此教學策略顯現正向肯定的態