科技促進學習的理論探討

戴爾（Edgar Dale）1954 年提出經驗金字塔（Cone of Experience）理論，如 圖 2-1，說明人類的知識，來自直接與間接的經驗，直接的經驗是由個人透過感 官親身參與各項活動所獲得，運用此經驗的學習，最容易理解，效果也最好，記 憶保留的時間也最長；相對的，間接的經驗為抽象的體會，最不容易理解，效果 也較差，學習後記憶保留的時間也較短；因此藉由中間層次的替代性經驗，可以 提供學習的輔助，除了可以提升學習的刺激，也有助於提升學習的轉化。

B. S. Bloom 建議教學時最好由直接的經驗到圖像描述的經驗，再到象徵性 的描述，教學過程中各種經驗的獲得是由下而上，由直接到間接，由具體到抽象，

以達到學習的效果（李文瑞等，2002）。

圖 2-1 Dale 的經驗金字塔 資料來源：李文瑞等（2002:8）

口述 符號 視覺符號 錄音、廣播、靜畫

電影 電視 展覽 參觀 示範

設計經驗 演劇經驗

直接而有目的的經驗

抽象符號

形象或替代性經驗

具體而直 接的經驗

最抽象 Bruner 的概念層次

最不抽象

根據戴爾的理論，替代性經驗包括電視、電影、錄音、廣播、靜畫，可視為 科技產品，運用科技融入教學過程中，促進學生的學習效果，是我們所期望達到 的目標。地理學的內涵包括地表上一切事物，以研究地表各種現象的空間分布、

相互關係和區域特性，但學生生活經驗有限，缺乏直接具體的經驗，尤其台東縣 的中學生普遍缺乏環境體驗，所見所聞受到很大的侷限，面對地理課程教材內 容，常常陷入抽象的想像，也因此無法建構深刻的概念，學習效果欠佳，記憶也 不容易保留，這樣的結果反應在成績上，極易造成學生學習意願低落。因此如何 應用科技促進學習，正是研究者想深入探討的。以下分別從認知理論、動機理論、

情境學習理論來探討科技促進學習的理論基礎。

壹、認知理論

認知是學習的基礎，也是有效學習的關鍵，關於認知的建構，有下列三位代 表的學者：

一、皮亞傑（Piaget）的認知發展論

皮亞傑是研究兒童認知發展的先驅者，經由實徵的觀察實驗提出了認知發展 論，解釋人在適應生存環境時，會憑藉天賦或基模來認知外在環境，個體進行認 知時，會透過同化與調整作用，來建構適應環境的知識。隨著年齡增加，這個歷 程是不斷同化與調整，這整個歷程也造成認知結構的重組。個體之間的認知發 展，一般經過四個程序性的階段（張春興，1996）：

（一）感覺動作期：0～2 歲，靠感覺獲取經驗，模仿、物體恆存概念。

（二）前運思期：2～7 歲，已經能使用語言及符號等表徵外在事物，具體、

自我中心，且不可逆。

（三）具體運思期：7～11 歲，能使用具體物之操作來協助思考，去中心化、

具邏輯觀念。

（四）形式運思期：11 歲以上，開始會類推，具抽象、演繹及意識型態，

有計畫性。

進一步分析皮亞傑的認知發展論，應用在教育上則有四點建議：

（一）按學習者的思維方式來決定何種教學策略才是最適當的。

（二）依循學習者的認知發展順序來進行課程設計。

（三）針對學習者的個別差異，對其因材施教。

（四）以促進學習者心智發展之功能為目的。

二、維高斯基（Lev Vygotsky）的認知發展論

維高斯基是俄國著名的心理學家，他自認其思想受到馬克斯社會理論與恩格 斯辯證方法論的影響很大（Vygotsky，1978；轉引自沈中偉，2005），因此他採 取文化歷史法（或有人稱為社會文化法）的觀點探討人類的認知發展，他的認知 發展理論有下列三點（張春興，1996；沈中偉，2005）：

（一）社會文化是影響認知發展的要素：維高斯基認為人類的認知發展是在 社會學習的歷程中進行，亦即「社會化」，在此歷程中心智發展由基 本的心智功能逐漸轉變為高層次的心智能力。

（二）認知思維與語言發展有密切關係：維高斯基認為人類使用語言傳播思 想，並且引導我們的思考與行為，語言同時是社會與文化的現象，而 社會文化建構認知能力，因此他強調語言影響人類高層次思考能力的 發展。

（三）潛在發展區（zone of proximal development）理論：潛在發展區是指

「個體獨立解決問題之實際發展層次，與在成人指導下或與能力較好 之同儕合作下而解決問題之潛在發展層次之間的差距。」

（Vygotsky，1978；轉引自沈中偉，2005）也就是說，自己能力所及 的水平與別人幫助後所能達到的水平，這二種水平之間的差距，即為 潛在發展區。對教學而言，潛在發展區是很值得發揮的區塊，也因此 衍生出教學策略，如鷹架理論、交互教學法與合作學習。

Bruner （1987）認為維高斯基的認知發展理論不僅重視個體的認知發展與 潛能發展，同時也注重人類歷史與文化發展；因此學者也稱維高斯基的理論為「社 會歷史心理學」（沈中偉，2005）。

三、蓋聶（Robert Mills Gagne）的訊息處理論

蓋聶是美國著名的教育心理學家，他所提出的訊息處理論主要分析人類內在 認知結構和認知歷程的運作，將個體視為處理資訊的有機體，而人類靠著記憶組 織來選擇處理外界的訊息，有助於我們了解學習者學習與記憶的流程 （張新仁，

1990）。蓋聶 （1985）發展的訊息處理模式，如圖 2-2，主要可分為感覺登錄、

短期記憶、長期記憶及反應四個階段，以及期望和執行控制二項影響因素。

圖 2-2 蓋聶的訊息處理模式 資料來源：Gagne（1985:71）

（一）感覺登錄

環境給予的刺激經由學習者的感受器所接收，這些刺激進入大腦中樞的感覺 登錄器之後轉換成神經中樞的訊息，作極為短暫的停留，隨後那些引起學習者注 意的訊息（但僅有部份會被注意）會進入短期記憶中，未進入短期記憶的訊息則 會消失。

執行控制 期 望

反應形成器

長期記憶 短期記憶

動作器

感受器 感覺登錄器 環

境

（二）短期記憶（Short-term Memory）

訊息經由「選擇性知覺」的歷程，儲存在短期記憶區，蓋聶指出短期記憶的 存留時間約 20 秒，在短期記憶系統，有些訊息會遺忘掉，有些則經由複誦得以 保存下來。短期記憶內的訊息需要進一步經過編碼的過程，轉換成語意，然後與 個人舊有的知識結合後，才儲存在長期記憶內。

（三）長期記憶（Long-term Memory）

長期記憶有著無限的儲存容量，可永久性的儲存資料。當個人需提取長期記 憶區內的訊息時，需藉助某種回憶線索之協助，在長期記憶區內檢索出相關的資 料，再將資料送回短期記憶區內，即所謂的工作記憶（Working Memory），最 後再視需要從事轉換與整合。

（四）反應

從長期記憶區提取出的訊息，立即被送進反應形成器，而組成口語、文字或 動作等反應系列，最後引導動作器如手、腳、口等，對外界環境輸出反應，也可 直接由短期記憶區送至反應形成器。整個資訊處理過程中，記憶與檢索是最重要 的角色。

蓋聶在一般訊息處理模式上加上期望和執行控制兩種因素。「期望」是指學 習者想要完成目標的一種特別動機；「執行控制」則是學習者選擇在學習過程中 如何去收錄訊息、檢索等控制歷程（Gagne，1985；林寶山，1988）。

因此，教學時要呈現訊息給學生，如何在一開始吸引其注意，並幫助學生記 憶與整合，以產生動作對外界反應；依據訊息處理論，蓋聶同時提出「學習條件 論」的「九項教學事件」以作對應，如表 2-1。簡單來說，教師教學活動設計的 目的在促進學生內在學習歷程的運作。

表 2-1 內在學習歷程與其相對應的外在教學活動

內在學習歷程 外在教學事件 活動實例

1.注意力警覺 引起注意 使用突然的刺激（如問問題、使用

媒體）

2.期望 告知學生學習目標 告知學生在學習後能做什麼

3.檢索至工作記憶 喚起舊知識 要學生回想過去所學的知識與技能

4.選擇性知覺 呈現學習教材 顯示具有明顯特徵的內容

5.語意編碼 提供學習輔導 提出有意義的組織架構

6.反應 引發行為表現 要求學生參與討論

7.增強 提供回饋 給予訊息性回饋

8.線索恢復 評量行為表現 評量學生表現

9.類化 加強學習保留與遷移 設計類似情境做練習或複習本單元

資料來源：沈中偉 （2005:81）

貳、動機理論

動機是學習的原動力，學習動機往往影響學習的成效，因之教師在教學時首 先就是要引起學生的學習動機。許繼德 （2002）指出學習動機為引起學習活動、

維持學習活動並導引該學習活動達到目標之內在心理歷程，因此學習動機包含三 種意義：第一是「引起」，第二是「維持」，第三是「趨向目標」。學習動機理 論首推美國學者凱勒（John M. Keller）在 1983 年所提出的 ARCS 動機模式，他 認為學習者的動機與期望是相並存在，並且會影響學習內容的注意程度及努力程 度，這些都是促成學習成功的因素，而最後的學習結果及對學習結果的歸因，又 將影響學習者往後的學習動機；其關係如圖 2-3：

圖 2-3 個人、環境、教學設計與學習成果關係圖 資料來源：改自張靜儀 （2005:193）

凱勒（1983）檢視當前系統化教學模式，將心理學有關動機理論的研究結果 與教學設計模式整合起來，提出學習動機、教學設計與學習成果的關係，建立了 ARCS 動機模式，四個要素分別為：Attention（引起注意）、Relevance（切身相 關）、Confidence（建立信心）、Satisfaction（感到滿足）。並且為每一項要素，

各提出三項激發學習動機的可行策略，如表 2-2：

表 2-2 ARCS 動機要素與教學策略

資料來源：沈中偉（2005:74）

Keller（1987）進一步指出學生的動機過高和動機不足都將不利於學習，動 機過高可能會因為壓力或自負，造成高錯誤率和低效率；因此，在考慮動機策略

Keller（1987）進一步指出學生的動機過高和動機不足都將不利於學習，動 機過高可能會因為壓力或自負，造成高錯誤率和低效率；因此，在考慮動機策略