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2.4 多元表徵

2.4.2 表徵的分類

不 同 的 學 者 用 不 同 的 觀 點 來 詮 釋 表 徵 , 因 此 產 生 了 多 種 不 盡 相 同 的 分 類 。 以 下 將 就 Bruner 在 發 現 學 習 論 (Discovery Learning Theory)中 , 對 人 類 認 知 表 徵 (Cognitive Representation)的 解 釋 來 說 明 。 Bruner 以 「 運 思 」 的 觀 點 , 認 為 表 徵 為 經 知 覺 而 將 外 在 物 體 或 事 件 轉 換 為 內 在 心 理 事 件 的 過 程 , 意 指 人 類 經 由 認 知 表 徵 的 過 程 獲 得 知 識 。 Bruner 認 為 人 類 的 認 知 表 徵 方 式 是 隨 年 齡 而 發 展 的 , 分 述 如 下 :

(一 )動 作 表 徵 (En activ e Rep resent atio n)

動 作 表 徵 是 指 靠 動 作 來 獲 得 知 識 , 與 Pi aget 所 說 的 感 覺 動 作 期 頗 為 類 似。例 如:教 練 在 教 導 學 生 游 泳 時,一 定 會 要 求 學 員 依 照 示 範 動 作 親 身 體 驗 , 此 外 , 在 數 學 學 習 上 , 以 教 導「 小 明 有 7 顆 糖 果 、 小 花 有 5 顆 糖 果 ,

請 問 小 明 與 小 花 共 有 幾 顆 糖 果 ? 」為 例,在 動 作 表 徵 下,教 師 會 教 導 學 童 實 際 操 作 7 個 花 片 和 5 個 花 片 , 並 把 他 們 合 在 一 起 , 以 得 知 結 果 為 12。

(二 )圖 像 表 徵 ( Iconi c Repres ent atio n)

圖 像 表 徵 又 稱 形 像 表 徵 , 與 Piaget 所 說 的 具 體 運 思 期 頗 為 類 似 。 指 利 用 對 物 體 知 覺 留 在 記 憶 中 的 心 像,即 可 獲 得 知 識,當 具 體 物 消 失 時,兒 童 仍 能 依 照 腦 中 實 物 的 影 像,來 進 行 內 在 的 運 思 活 動。例 如:以「 蘋 果 是 藍 色還 是 紅 色 的 ? 」為 例 , 在 圖 像 表 徵 下 , 學 生 只 要 憑 想 像 就 可 以 回 答 , 無 須 拿 出 真 實 的 蘋 果 供 其 操 作 觀 察,此 外,在 數 學 學 習 上,以 教 導「 小 明 有 7 顆 糖 果 、 小 花 有 5 顆 糖 果 , 請 問 小 明 與 小 花 共 有 幾 顆 糖 果 ? 」 為 例 , 在 圖 像 表 徵 是 下 , 學 童 以 圖 形 取 代 實 際 操 作 花 片 , 得 知 結 果 為 12。

(三 )符 號 表 徵 (S ym bo lic Rep resent atio n)

符 號 表 徵 又 稱 為 象 徵 表 徵 , 與 Pi aget 所 說 的 形 式 運 思 期 頗 為 類 似 。 學 生 僅 需 按 照 邏 輯 推 論,運 用 符 號、語 言 文 字 為 依 據 便 可 進 行 學 習,以「 小 明 有 7 顆 糖 果、小 花 有 5 顆 糖 果,請 問 小 明 與 小 花 共 有 幾 顆 糖 果 ? 」為 例,

在 符 號 表 徵 下 , 學 生 只 要 在 心 裡 運 算 或 以 算 式「 7+ 5= 12」即 可 。 此 外 , 在 國 中 生 學 習 二 元 一 次 方 程 式 時,也 先 引 導 學 生 學 習 以 符 號 代 表 數,使 其 能 夠 以 x、 y 等 符 號 方 式 思 考 , 例 如 x> y 且 y > z , 則 可 推 知 x> y 。

由 上 可 知 Brun er 以 運 思 的 觀 點 , 將 運 思 材 料 分 為 動 作 、 圖 像 、 符 號 等 三 種 形 式 , 學 生 從 具 體 活 動 的 動 作 表 徵 及 以 心 像 思 考 的 圖 像 表 徵 中 了 解 抽 象 表 徵 的 意 義 , 因 此 符 號 表 徵 僅 需 以 與 實 物 無 任 何 相 關 的 符 號 表 示 即 可 作 為 運 思 的 材 料 。 Bruner 主 張 雖 然 人 類 的 認 知 表 徵 方 式 是 隨 年 齡 而 發 展 的 , 但 是 教 學 時 不 應 按 年 齡 或 年 級 來 選 擇 採 用 何 種 表 徵 模 式 , 應 該 配 合 學 生 身 心 發 展 , 採 用 不 同 的 表 徵 模 式 來 引 導 學 生 進 行 思 維 , 讓 學 生 從 中 組 織 屬 於 自 己 的 知 識 經 驗 , 當 學 習 者 可 以 在 多 重 表 徵 間 來 回 轉 譯 時 , 該 學 習 者 便 獲 得 完 整 概 念 的 學 習 。

2.5 認 知 負 荷 理 論 認 知 負 荷 理 論 認 知 負 荷 理 論 認 知 負 荷 理 論

本 節 將 探 討 認 知 負 荷 的 相 關 理 論 與 教 學 設 計 原 則 。

2.5.1 認 知 負 荷 的 意 義 認 知 負 荷 的 意 義 認 知 負 荷 的 意 義 認 知 負 荷 的 意 義

根 據 S wel ler(19 88)的 定 義 , 認 知 負 荷 (C o gni tiv e Lo ad )是 將 一 特 定 工 作 加 諸 於 學 習 的 認 知 系 統 時,所 產 生 的 負 荷,Paas則 指 出 認 知 負 荷 的 概 念 是 多 向 度 的 , 分 為 「 因 果 要 素 」 (Causal Factors) 與 「 評 估 要 素 」( Assessment Factors)。

因 果 要 素 是 認 知 負 荷 的 來 源 , 包 括 任 務 環 境 ( Tas k/ Envi ro nment Charact eristi cs )、 學 習 者 的 特 性 ( Su bj ect Ch aracteris tics) 及 任 務 與 學 習 者 的 交 互 作 用( Interactions)。任 務 環 境 例 如 是 教 材 本 身 結 構 的 複 雜 度、壓 力 、 噪 音、 溫 度 等 ; 而 學 習 者 的 特 性 則 如 年 齡 、 認 知 能 力 、 先 備 知 識 等 ; 至 於 任 務 與 學 習 者 的 交 互 作 用 如 績 效 、 動 機 等 , 也 會 影 響 認 知 負 荷 (Paas &

Merri ën bo er, 1 994 )。

評 估 要 素 可 以 用 來 評 估 個 體 的 認 知 負 荷 , 包 括 心 智 負 荷 ( M ent al Lo ad)、 心 智 努 力( Mental Effort)及 工 作 成 效( Performance)。「 心 智 負 荷 」 為 工 作 任 務 本 身 的 困 難 度 或 外 在 環 境 所 造 成 ,「 心 智 努 力 」則 為 個 體 為 了 完 成 任 務 而 付 出 的 努 力 所 造 成 , 若 個 體 對 於 學 習 內 容 所 感 受 到 的 困 難 度 越 大 , 或 者 在 心 智 上 需 付 出 的 努 力 越 多 , 則 認 知 負 荷 就 會 越 大 ; 而 「 工 作 成 效 」是 心 智 負 荷、心 智 努 力 融 合 因 果 要 素 所 呈 現 的 反 應 ( Paas & Merriënboer, 1994 )。 宋 曜 廷 (200 0 )認 為 認 知 負 荷 是 個 體 在 執 行 某 種 任 務 的 過 程 中 , 因 為 任 務 特 性 所 需 的 認 知 能 量( Capacit y)或 認 知 資 源( Resources)而 造 成 認 知 系 統 負 載 的 狀 態 。

2.5.2 認 知 負 荷 的 基 本 假 定 認 知 負 荷 的 基 本 假 定 認 知 負 荷 的 基 本 假 定 認 知 負 荷 的 基 本 假 定

認 知 負 荷 理 論 對 人 類 認 知 結 構( C o gniti ve Architect ure)有 四 項 基 本 假 定 , 分 述 如 下 ( Sweller, Van Merriënboer, & Paas, 1998)

(一 )工 作 記 憶 區 的 容 量 有 限

一 般 人 的 工 作 記 憶 區 ( Wo rki n g M emor y) 容 量 是 有 限 且 很 小 的 , 進 行 記 憶 時,必 須 利 用 工 作 記 憶 區 將 訊 息 加 以 處 理 後 方 能 轉 化 為 長 期 記 憶。工 作 記 憶 區 的 容 量 平 均 能 儲 存 七 個 元 素 (Elements), 且 訊 息 在 工 作 記 憶 區 所

停 留的 時 間 極 為 短 暫 。 (二 )長 期 記 憶 區 的 容 量 無 限

工 作 記 憶 中 的 訊 息 經 過 處 理 後 會 進 入 長 期 記 憶 區 (Lo n g-term

Memo r y), 長 期 記 憶 區 的 儲 存 量 不 但 無 限 , 同 時 也 是 永 久 的 (張 春 興 , 1996 )。 專 家 在 長 期 記 憶 中 存 有 大 量 的 問 題 與 解 決 方 法 , 因 此 在 面 對 問 題 時,可 以 立 刻 從 長 期 記 憶 中 提 取 較 好 的 解 決 策 略,而 生 手 並 未 在 長 期 記 憶 中 建 立 相 對 應 的 基 模,因 此 當 生 手 面 對 問 題 時,僅 能 靠 在 工 作 記 憶 區 中 不 斷 的 推 理 以 尋 找 解 決 之 道,如 此 一 來 會 耗 費 大 量 的 工 作 記 憶 容 量,且 增 加 了 認 知 負 荷 量 。

(三 )知 識 和 技 能 是 以 基 模 ( S ch em a) 的 型 態 儲 存 於 長 期 記 憶 區 中

知 識 經 簡 單 到 複 雜 、 粗 糙 到 精 緻 的 過 程 才 得 以 基 模 的 形 式 存 在 長 期 記 憶中,此 過 程 也 是 專 門 知 識 的 發 展 歷 程。因 此,基 模 在 長 期 記 憶 中 具 有 組 織 與 儲 存 訊 息 的 功 能,透 過 工 作 記 憶 區 的 運 作,能 將 眾 多 訊 息 融 成 一 個 複 雜 的 高 階 基 模,成 為 一 個 單 一 的 處 理 單 位,如 此 一 來,可 使 工 作 記 憶 區 釋 放 出 更 多 的 資 源 空 間 , 進 而 達 到 降 低 工 作 記 憶 區 的 認 知 負 荷 。

(四 )基 模 運 作 自 動 化 是 基 模 建 構 的 重 要 過 程

基 模 運 作 自 動 化 (Sch em a Aut om atio n)是 基 模 建 構 過 程 的 重 要 階 段 , 人 類 在 訊 息 處 理 的 方 式 分 成 控 制 式 ( Controlled Processing) 和 自 動 式

( Automatic Processing)。控 制 處 理 在 工 作 記 憶 區 中 進 行,受 意 識 所 控 制 , 運 作 時 會 佔 據 許 多 工 作 記 憶 區 容 量;而 自 動 化 處 理 則 是 藉 由 練 習 將 基 模 運 作 自 動 化,不 太 需 要 意 識 監 控,因 此 能 節 省 工 作 記 憶 的 認 知 資 源,繼 而 降 低 工 作 記 憶 的 認 知 負 荷 (Sweller, 1988)。

由 以 上 探 討 可 知 , 因 為 工 作 記 憶 的 容 量 有 限 且 保 留 的 時 間 十 分 短 暫 , 因 此 教 學 者 須 於 工 作 記 憶 的 限 制 下 設 計 創 新 的 教 學 方 法 來 協 助 學 習 者 吸 收, 另 認 知 負 荷 是 可 以 運 用 策 略 管 理 與 掌 控 的 (郭 秀 緞 , 2006), 因 此 教 師 應 注 意 教 學 歷 程 中 學 習 者 認 知 資 源 的 分 配 情 形 。 此 外 , 知 識 是 以 基 模 型 態 存 於 長 期 記 憶 中 , 且 長 期 記 憶 的 容 量 無 限 , 故 教 學 者 應 運 用 各 種 方 式 幫 助 學 習 者 形 成 並 穩 固 概 念 、 知 識 、 技 能 等 基 礎 , 以 便 將 訊 息 轉 化 為 基 模 儲 存 於 長 期 記 憶 中 。 基 模 自 動 化 後 便 可 減 少 工 作 記 憶 空 間 耗 損 , 因 此 教 學 者 應 協 助 學 習 者 透 過 練 習,將 學 得 的 知 識、運 算 技 能 等 自 動 化,以 降 低 認 知 負 荷 。

2.5.3 認 知 負 荷 的 類 型 認 知 負 荷 的 類 型 認 知 負 荷 的 類 型 認 知 負 荷 的 類 型

Sw ell er 等 人 就 教 學 設 計 以 及 訊 息 在 工 作 記 憶 區 中 處 理 的 難 度 和 負 荷 感 的 來 源,將 認 知 負 荷 分 為 三 種:內 在 認 知 負 荷( Intrinsic Cognitive Load)、

外 在 認 知 負 荷 ( Extraneous Cognitive Lo ad)、 有 效 認 知 負 荷 ( Germane Co gniti ve Lo ad), 以 下 分 別 敘 述 :

(一 )內 在 認 知 負 荷 ( In trinsi c Co gniti ve Lo ad )

內 在 認 知 負 荷 主 要 受 教 材 的 複 雜 性 、 學 習 者 本 身 的 程 度 以 及 兩 者 交 互 作 用 的 影 響。教 材 的 複 雜 度 即 教 材 本 身 元 素 之 間 相 互 關 聯 的 程 度,當 學 習 者 在 面 對 元 素 間 相 互 關 連 程 度 較 低 的 教 材 時 , 其 內 在 認 知 負 荷 較 低 , 反 之,當 面 對 元 素 間 相 互 關 連 程 度 較 高 的 教 材 時,其 內 在 認 知 負 荷 較 高。除 了 教 材 外,學 習 者 本 身 的 程 度 也 影 響 著 內 在 認 知 負 荷,例 如:學 習 者 的 專 門 知 能、先 備 知 識 等。高 先 備 知 識 者 因 為 擁 有 自 動 化 的 高 階 基 模,因 此 可 以 降 低 工 作 記 憶 的 認 知 負 荷,反 之 低 先 備 知 識 者 缺 少 相 關 基 模,所 以 會 有 較 高 的 認 知 負 荷 (van Merriënboer & Sweller, 2005)。

由 於 認 知 負 荷 理 論 在 近 年 來 蓬 勃 地 發 展 , 因 此 原 先 不 易 透 過 教 學 設 計 而 改 變 的 內 在 認 知 負 荷,開 始 朝 向 有 效 管 理 內 在 認 知 負 荷 來 提 出 教 學 策 略 (K al yu ga, 200 9), 例 如 將 龐 大 且 複 雜 的 運 算 切 割 為 多 個 基 礎 的 運 算 , 以 阻 隔 內 在 元 素 互 動 的 策 略 讓 學 習 者 從 同 時 處 理 多 個 運 算 變 成 一 次 處 理 一 個 運 算,如 此 能 有 效 降 低 初 學 者 的 認 知 負 荷 並 提 高 學 習 成 效。因 此 教 學 者 在 進 行 教 學 設 計 時,應 將 教 材 的 資 訊 量、組 織 結 構、難 易 度、學 習 者 的 先 備 知 識 等 一 併 納 入 考 量 。

(二 )外 在 認 知 負 荷 ( Ex tran eou s Co gniti v e lo ad)

外 在 認 知 負 荷 主 要 來 自 不 良 的 教 材 呈 現 方 式 、 教 學 方 法 及 教 學 設 計 等 所 影 響 。 Clark 等 人 認 為 外 在 認 知 負 荷 是 指 學 習 者 所 感 受 到 的 心 智 負 荷 , 但 卻 不 適 合 學 習 目 標 且 浪 費 有 限 的 認 知 資 源 的 認 知 負 荷 (Clark, et al., 2006 )。 由 於 此 種 負 荷 是 受 外 在 環 境 所 影 響 , 因 此 可 以 透 過 修 改 訊 息 呈 現 方 式 及 訊 息 組 織 等 教 學 設 計 而 改 變 。

(三 )有 效 認 知 負 荷 ( G erman e C o gni tiv e Lo a d)

有 效 認 知 負 荷 與 外 在 認 知 負 荷 有 關 , 也 與 基 模 建 構 有 關 。 有 效 認 知 負 荷 是 指 透 過 有 助 於 教 學 目 標 的 教 學 活 動 或 設 計 以 吸 引 學 習 者 的 注 意 力,使 其 因 為 專 注 於 學 習 內 容 的 認 知 過 程 或 基 模 建 構 而 造 成 的 認 知 負 荷 感。此 種

壓 力 雖 會 造 成 學 習 者 的 負 荷,但 卻 是 學 習 知 識 時 必 要 的 負 荷,因 此 教 學 者 應 在 不 超 過 學 習 者 總 認 知 負 荷 量 的 情 況 下,盡 可 能 地 降 低 學 習 者 的 外 在 認 知 負 荷 並 增 加 有 效 認 知 負 荷 。

總 歸 上 述 三 類 認 知 負 荷 可 知 , 個 體 在 學 習 時 , 整 體 認 知 負 荷 總 和 不 可 超過 工 作 記 憶 負 荷 的 限 制 (Brünken, Plass, & Leutner, 2003); 內 在 認 知 負 荷 可 經 由 簡 化 教 材 的 內 在 元 素 關 聯 程 度 , 或 是 藉 由 基 模 的 獲 得 與 自 動 化 來 降 低 (Paas, Tuovinen, Tabbers, & van Gerven, 2003); 外 在 認 知 負 荷 則 可 透 過 優 良 的 教 學 設 計 來 降 低 , 尤 其 當 內 在 認 知 負 荷 高 時 , 外 在 認 知 負 荷 的 控 制 就

總 歸 上 述 三 類 認 知 負 荷 可 知 , 個 體 在 學 習 時 , 整 體 認 知 負 荷 總 和 不 可 超過 工 作 記 憶 負 荷 的 限 制 (Brünken, Plass, & Leutner, 2003); 內 在 認 知 負 荷 可 經 由 簡 化 教 材 的 內 在 元 素 關 聯 程 度 , 或 是 藉 由 基 模 的 獲 得 與 自 動 化 來 降 低 (Paas, Tuovinen, Tabbers, & van Gerven, 2003); 外 在 認 知 負 荷 則 可 透 過 優 良 的 教 學 設 計 來 降 低 , 尤 其 當 內 在 認 知 負 荷 高 時 , 外 在 認 知 負 荷 的 控 制 就