知識結構分析

知識的本質是概念結構，人類在學習知識與技能的同時，大腦依據其 認知歷程，將數個單一概念進行組織，形成一個有意義的統整架構。而知 識結構是指在某個特定學科領域中，由該學科的概念和原則所形成相互連 結的知識系統。因此，在不同的學科領域，如數學、寫作、自然科學等學 科知識，各有其不同的知識結構 (林原宏，1996)。學習是經由理解舊知識 以作為新概念的學習基礎，若個體在學習過程中不能夠有效的組織和分析 所學到的知識，則無法達成有效的學習，其關鍵即在於個體的認知結構 (cognitive structure)。

評量可使教學者瞭解學習者的學習成效及作為在教學策略上的改進 方向，透過測驗即可獲得評量的回饋訊息，此訊息可作為診斷學習者學習 狀況的指標依據，且有助於教學者進行補救教學以達成教學目標。但傳統 使用紙筆測驗做為評量工具的方式，使得教學者往往只以總分高低作為學 習者能力值高低的推測依據，而忽略學習者所得分數背後的意涵，原因在 於此種評量方式只能測量出學習者的測驗表現程度，而無法得知學習者腦 中所組織的概念認知結構訊息，使得教學者對於補救教學的方向往往無所 適從。因此，在教育領域上，認知心理學把諸多焦點放在人類知識結構 (knowledge structure) 或概念結構 (concept structure) 上，其探討學習者對 於知識如何獲得的學習過程，幫助學習者找出迷失或迷思概念，以提高學 習的成效，成為認知心理學的重要研究方向。本節將介紹五種知識結構分 析方法的理論內涵及相關研究，包括：概念構圖 (concept mapping)、徑路 搜 尋 (pathfinder) 、 次 序 理 論 (ordering theory) 、 試 題 關 聯 結 構 (item relational structure)、學生問題表 (student-problem chart)，其說明如下。

壹、概念構圖

一、概念構圖的內涵

概念構圖是由 Novak and Gowin (1984) 所發展，主要是依據 Ausubel (1968) 學習理論中「有意義的學習」 (meaningful learning) 為基礎理論，

其理念為學習者在學習新概念時，有意識地主動調適或重新建構新概念，

使其與舊有概念相互連結，進而產生新的統整即可達成有意義的學習。而 概念構圖即是建構概念圖 (concept map) 的歷程，其以概念節點為基本單 位，主要概念置於概念圖上方，次要或較細部的概念則置於下方或兩側，

透過思考後，以標記聯結語的聯結線將存在關聯性的概念節點之間相互連 結，完成具有階層關聯性的網狀結構圖 (Novak & Gowin, 1984; Novak, 1998)，所建構出的概念圖主要以命題表徵為基礎，將教材的概念、關係與 結構，以二維度的圖形呈現，其強調概念的階層性、概念間的命題以及交 叉連接等特性，可作為評量與研究學習者概念結構的依據 (Novak &

Musonda, 1991)。

二、概念構圖評量

從應用的觀點而言，概念構圖可作為一種評量工具，大致可分為兩個 方向進行評量 (宋德忠、陳淑芬、張國恩，1998)：將學習者的概念圖與專 家的概念圖作比較，找出異同之處並進行診斷；或是利用概念構圖進一步 了解學生學習時，其知識結構的變化情形。而概念構圖的計分原則可將學 習者的概念圖分成以下六個評量項目進行，各項目說明如下 (余民寧，

1997b)。

1. 關係 (relationships)

主要是指兩個概念聯結成一道命題的聯結關係。其中，聯結線和聯結 語必須表達出此兩個概念間有效且有意義的聯結關係。進行計分時，針對 此種聯結關係給予一分。而對於模糊或錯誤的聯結關係則不予評分。

2. 階層 (hierarchies)

主要是指概念圖中所呈現的階層個數。其中的每一個附屬關係概念對 於其上階層概念應更具有特殊性，亦即圖形中概念的排列應以階層性呈

現。當進行計分時，對於此種有效的階層關係，給予每個階層五分。

3. 交叉聯結 (cross-links)

主要是指概念圖中某階層概念與另一個階層的部分概念呈現有意義 的聯結關係，其代表經過統整後，兩個概念階層間的有效聯結，可視為學 習者表達創造力的指標。進行計分時，針對每一個重要且有意義的交叉聯 結給予十分，亦可給予額外加分或特別認可；除此之外，對於每一個有效 但無法指出相關概念組成的交叉聯結則給予二分。

4. 舉例 (examples)

主要是指學習者基於本身對概念的理解，舉出具代表性或特殊的例 子。其中，學習者所舉的例子必須是將知識統整後，以特定的事物或物件 作為例子才行。根據學習者所舉例子的特性，一般情況下，教學者可一目 了然地知道學習者是否真正掌握正確的概念。進行計分時，對於學習者所 舉出的例子，若能標明出其概念的關係，除非學習者能舉出特殊的例子，

可給予其較高計分之外，否則，一般給予每一個特定被舉出的事件或物件 例子一分。

5. 分支 (branch)

主要是指對於學習者有旁支概念從各概念群集中分支出來，且各分支 概念與上層概念之間具備有意義的聯結關係，則給予得分或加權計分。其 中，由第一階層開始，各分支的得分由上往下遞增。

6. 關鍵概念與命題增加量

主要是指學習者在進行概念構圖時，能夠舉出除了教學者所給定的特 定概念以外的概念，並能列出與概念構圖主題之有意義的聯結語及聯結關 係，則給予得分或加權計分。其中，對於新增的關鍵概念或命題，可分別 再給予額外的加分。

針對概念構圖的評量並無一定的規準，以上的計分原則僅作為研究者 的其中一種參考而已。對於不同的研究者亦可依其不同的研究目的採取

如：加權計分或是自行設計評分項目等分數評定方法 (余民寧、陳嘉成、

潘雅芳，1996; Markham, Mintzes, & Jones, 1994)。

三、概念構圖相關研究

鄭憲聰 (2006) 應用概念構圖法於國小生活科技的教學活動中，研究 結果指出教師在運用概念構圖法於教學前，應先指導學生使其具備足夠的 先備知識和概念，而當學生經過繪製概念圖後，不但能夠提升學生本身的 思考和統整的能力，還可以幫助學生更容易記住自己所要學習的內容。

江淑卿 (2001) 根據雙代碼理論與認知負荷理論，利用閱讀概念構 圖、圖示、結合概念構圖與圖示、文章等不同型式的教材，探討不同自然 學業能力的兒童，在閱讀不同表徵型式的教材後，其知識結構和理解能力 上的差異情形。研究結果發現：1. 不同自然學業能力的兒童，閱讀並結合 概念構圖與圖示後，在知識結構以及理解能力上有所差異。2.就低能力學 生而言，閱讀圖示後的知識結構和理解能力比僅閱讀文章者佳；閱讀結合 概念構圖與圖示後的理解能力，比僅閱讀文章佳。3.就中能力學生而言，

閱讀概念構圖、圖示、與結合形式的教材後，其知識結構和理解能力皆比 僅閱讀文章佳。4.閱讀不同型式教材之效果，對於高能力兒童而言，可能 因為教材的難度而有所差異。5.晤談後發現，低能力者對於搜尋概念構圖 的方式不熟練，因此降低學習興趣和信心。

邱垂昌 (2008) 運用概念構圖作為中級會計學補救教學與評量之輔助 工具，其研究結果發現概念構圖為進行中級會計學補救教學之良好輔助工 具，並可以概念圖評量法作為輔助中級會計學傳統評量之可行方法。此 外，對於會計教育而言，可利用著重在不同概念間之聯結關係的教學方法 來培養學生邏輯思考及推理能力，並消除傳統會計僅重視數字之迷思。

李文石、徐順益、林建隆 (2005) 探討高中學生運動學學習之研究，

研究結果指出融入概念構圖的教學確實能提升學生的學習成效。而運用概 念構圖的學習策略，並不會因為性別或學習成就的不同而有所差異。教師

可以在學生的思考討論過程中，修正其錯誤概念或對於相關主題進行延伸 探討，以增加學習的深度及廣度。

林達森 (2005) 的研究指出，概念構圖教學法不同的導入訓練方式，

影響著國小學童的學習成就表現與建構概念圖的能力，進而影響學童學習 概念構圖時的態度及意願。因此，其發展「鷹架式」、「案例式」兩種訓練 方式，透過實驗教學法與學習成就表現的交互效應分析，驗證了過去其他 相關研究指出，概念構圖法於概念學習的效果提升上，造成各研究結果不 一致的原因。其研究結果顯示：概念構圖教學法確實能提升概念學習成 效，且接受案例式教學學童的學習成就表現優於接受鷹架式教學的學童；

對於實驗對象而言，其認為概念構圖教學對於自然科學概念的學習是有所 助益，且一致認為案例式教學對學習的幫助較大。

Madrazo and Vidal (2002) 設計出網路化的概念構圖程式，學生利用共 同合作學習方式自行操作程式來建構概念圖，依指定主題完成構圖後再以 分組方式發表說明。研究結果顯示構圖程式易於操作和學習，因此有效地 促使學生們使用，並在積極討論的過程中，即可對所學習的知識及概念產 生理解。

由上述相關研究可知，概念構圖確實有助於學習者建立其知識結構，

並且不侷限於某些學科知識使用，顯示其應用層面廣泛。教學者可利用概 念圖讓教材的呈現更有條理，使學習者更能瞭解學習內容的概念分類與連 繫，並可透過學習者的概念圖瞭解其知識結構，指正其迷思概念或錯誤的 概念連結。由此可知，概念構圖可作為教學者在課程規劃、課後評量診斷 與實施補救教學的工具，亦可作為學習者結構化學習及組織化複習之學習 方式。

貳、徑路搜尋法 一、理論內涵

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