一、表徵的理論基礎：
表徵的發展較早是以布魯納（Bruner）（1964）的認知表徵理論為基礎，之 後 Paivio（1991）將人類的表徵系統分為語文的（verbal）及非語文的（nonverbal）
兩種，並根據這兩種表徵系統發展出二元編碼論（dual coding theory），以下分別 就認知表徵理論與二元編碼論整理說明：
（一）認知表徵理論
張春興（1997）指出布魯納（Bruner）（1964）認為人類對其環境周遭的事 物，經由知覺而將外在物體或事件轉換為內在心理事件的過程，稱為認知表徵
（cognitive representation），布魯納將認知表徵的發展，分為以下三個階段：
1. 動作表徵期（enactive representation）：動作表徵是指個體經由實物操作或動 作與週遭事物產生連結，亦即透過身體的動作來認知、了解周圍的世界，進 而獲得知識。
2. 形象表徵期（iconic representation）：這種表徵主要是依靠視覺運用簡單的影 像來了解世界，此時期的兒童可以藉由照片裡的圖像認知物體，也能對留在 記憶中的心像（mental image）加以回憶，進而獲得知識。故此時期人類進入 抽象思考的開始。
3. 符號表徵期（symbolic representation）：符號表徵是透過語言、文字及抽象符 號進行心理運思而獲得知識。故此時期是人類認知能力發展臻至成熟階段。
張春興、林清山（1982）指出，布魯納的認知表徵理論也被視為一種認
知學習的理論，可以用來描述人類學習的心理發展歷程。一般對於事物的學習程 序通常都會由具體的動作表徵而後在逐漸抽象至形象與符號表徵。
（二）二元編碼論
Paivio（1991，引自邱惠芬，2003）主張有兩個不同的認知表徵系統掌管人 類的記憶和認知，一為語言系統（verbal），處理和語言有關的刺激，在處理、編 碼後，儲存在文字記憶區中；二為非語言系統（nonverbal），處理視覺影像訊息、
嗅覺、觸覺或情感等，主要的功能在於分析外在的景象並且衍生內在的心理意 象，非語言系統將刺激進行處理、編碼後，儲存在圖像記憶區中。
當外界的訊息同時以語言和非語言系統共同進行編碼時，例如文字與圖像同 時呈現，會比單獨的使用語言系統或非語言系統進行編碼，更容易儲存至記憶 中。將訊息使用多種途徑的編碼方式，個體除了經由語言性刺激（文字）之外，
還可以經由非語言性刺激（圖像或動畫）來進行多方面的連結，當訊息間的相關 越多，那麼可提供的線索也越多，那麼記憶也會比較深刻。
在 Paivio 所定的二元編碼論中也提到了，語言系統或非語言系統的運作是 受單一的語言或非語言的刺激而引發，這種作用通常屬於知覺程度的處理。當相 關的訊息從記憶中提取以便進一步處理時，運作的功能便由一對一而提昇至系統 內或系統間的多對一或一對多的聯繫（林麗娟，1996）。而 Paivio（1990，引自 覃湘晴，2005）將學習者對語言性與非語言性訊息的聯繫方式分為三種：
1. 表徵性連結（representational connection）：指的是語言系統或非語言系統受 到外在刺激所產生的記憶表徵，而這種連結通常是外在刺激與個體記憶系統 之間最直接的作用方式。從個別的系統來看，在語言性系統中，個體自外界 接收到特定的語言性刺激（例如文字、語音），會在個體的記憶中引發特定 語意、定義的語言或語言性表徵的聯繫；在非語言性系統中，個體若自外界 接收到特定的非語言性刺激（例如圖像、動畫），就會再在個體的記憶中引
或聽到「艋舺」這個字詞，就會產生艋舺這個詞的語意表徵；相對的，當我 們看到艋舺的時候，也會產生艋舺的意象表徵。
2. 參照性連結（referential connection）：指的是語言系統和非語言系統間的聯 繫，而其中的非語言系統包括所有動態與靜態的視覺情境，具有時間與空間 的特質（林麗娟，1996）。雖然語言系統與非語言系統間的功能各自獨立，
但兩系統中的單位卻相互聯繫，這種參照性聯繫可以幫助學習者利用本身所 創造的意象元來對應文字元的聯想。例如：艋舺這個詞的意義可以使人聯想 到艋舺的意象；而艋舺的意象又能使人聯想到艋舺這個詞的意義。在多重表 徵教學的過程中，常常會使用多媒體教學，是希望可以提供學習者不同的表 徵，例如：聲音、文字、圖像、動畫等等，使學習者在提取訊息時，可以藉 由不同的感官經驗（視覺、聽覺）的非語言意象來提取對應的語言文字訊息。
3. 關聯性連結（associative connection）：指的是單獨的語言記憶系統或非語言 系統內記憶單元的聯繫，這表示個別的語言系統或非語言系統內的元素具有 關聯性聯繫，也就是說，特定的語意會引發某些語意的聯想；而特定的意象 會引發某些意象的聯想。舉例而言，在語言性的記憶系統中，「艋舺」這個 詞的語意可以引發「龍山寺」、「獨木舟」、「阮經天」等等語意的聯想，在非 語言性系統中，亦可以引發許多聯想的意象，例如「黑社會打鬥畫面」、「朋 友間重義氣」等等意象。而根據此原則，為了要幫助學習者連貫相關知識，
許多教材的設計都會運用文字性或圖示性的類比與比喻以建立關聯性聯繫。
就二元編碼論而言，學習者若能同時使用語言系統與非語言系統來有效處理 訊習，並促進此三種聯繫的建立，使得語言性訊息和非語言性訊息產生強而有力 的連結，才能輔助學習者有效的提昇其學習成效（徐易稜，2001）。
二、表徵的意義：
表徵（representation）指的是將外在現實世界的事物以另外一種較為抽象或 符號化的形式來代表的歷程，而在認知心理學的訊息處理上，則是指訊息處理過
程中，將訊息譯碼而轉換成另一種形式，以便儲存或表達的歷程（張春興，1989）。 由於我們見不到知識結構的內涵，所以只能根據知識呈現在外的形式，即表徵
（representation）的方式，間接去推論得知（余民寧，1999；引自陳盈吉，2004）。
表徵又分成兩個面向（陳婉茹，2004；陳盈吉，2004；鍾曉蘭，2006）：
（一）內在表徵（internal representation）：
人類心智系統或在長期記憶區中，一個特定的知識結構，在某些情形下稱為 概念，是個體內的活動。內在表徵只能從學習者在處理概念、解決問題的某種表 現中來推斷其輪廓。
（二）外顯表徵（external representation）：
模式化各種心智過程時所使用的符號系統，如圖表、曲線圖、文字等等，是 個體對概念的外顯動作。
Boulter 和 Buckley（2000）提出以表徵的方式和表徵的屬性兩個不同的維度 來分類及解釋模型（引自鍾曉蘭，2006）：
1. 表徵的方式：分為五種－具體的（concrete）、言語的（verbal）、視覺的（visual）、 數學的（mathematical）、動作的（gestural），而這五種表徵方式可以單獨存 在或是互相搭配形成混合的表徵方式。
2. 表徵的屬性：分為量化或質性、動態或靜態、決定的或隨機的。
由於科學概念多為抽象且難以用肉眼觀察到的，所以學生容易有迷思概念，
以致於在學習上常常遇到困難。以本研究的主題-酸鹼鹽單元為例，因為有些概 念是屬於微觀現象，所以在教學上常會使用多種表徵來教學，例如影片、動畫、
圖片、文字以及實驗等多種不同的表徵方式來教導同一概念，也就是說，當單一 表徵無法解釋與呈現一個概念時，去使用多種表徵來解釋與呈現該概念，使其概 念更清楚且容易理解，這就是多重表徵的重要意義與價值。
三、多重表徵：
（一）多重表徵的意義：
多重表徵的意義為用不同的表徵方式去呈現及建構同一概念（左台益，
2001），例如：同時展現文字與圖樣時，則可稱為「多重表徵」（Multiple
representations）。多重表徵與概念學習的關係相當密切，因為一個概念是多面向 的，單一表徵往往只能呈現觀念或概念結構的一部份而已，而此一觀念或概念的 其他部分，單一表徵可能無法顯現出這些性質。
在教科書中最常以單一文字表徵來表示，往往只能表達某一概念或概念的一 部份，但是如果在單一表徵中加入其他的表徵如圖形或動畫，如此，運用數個表 徵可以彌補單一表徵不足的地方。而學習者也可以由較豐富的知識表徵中增進理 解，進一步的在表徵與表徵間做連結而獲得正確概念。以康軒版第四冊第二章 2-5 酸與鹼的反應為例：
1. 文字表徵：
鹽酸中含有氯化氫解離出的 H＋與 Cl－，氫氧化鈉水溶液中含有氫氧化鈉解離出的 Na＋與 OH－，當鹽酸中加入少量的氫氧化鈉水溶液，H＋會與加入的 OH－反應生成水，所以混合
後溶液中的 H＋數量減少，也表示混合液的酸性減弱。如果加入的氫氧化鈉與鹽酸的莫耳
數一樣多時，鹽酸解離出的 H＋數目與氫氧化鈉解離出的 OH－數則混合液呈中性。若此時
加入更多量的氫氧化鈉水溶液時，溶液中的 OH－數目將大於 H＋數目，而使混合液呈鹼性。
（摘自康軒版自然與生活科技課本第四冊 P.54）
2. 若以圖畫表徵：
圖 2-1-1 酸鹼滴定圖（摘自康軒版自然與生活科技課本第四冊 P.54）
若課文中同時以文字、圖畫兩種表徵呈現時，可以提供學習者更多的資訊來 建構相關概念，如果以文字表徵再加上動畫表徵呈現，對於學習者在概念與現象 中的連結與文字表徵加上圖畫表徵會有所不同。
（二）多重表徵的功能：
Ainsworth（1999）將多重表徵主分類為三種功能：互補角色功能、限制詮 釋功能與建構深層理解功能，其中此處所指的多重表徵皆為外在表徵（Multiple external representations)簡稱 MERs，說明如下：
1. 互補角色：
（1）互補資訊：當單一表徵無法包含概念的所有面向，此時多重表徵就能夠藉 由提供概念的不同面向以發揮互補不同資訊的角色。
（2）互補過程：互補過程是指對資訊處理能力的互補。例如：透過表格可以讓
（2）互補過程：互補過程是指對資訊處理能力的互補。例如：透過表格可以讓