概念遷移和應用的認知支持情境設計

移(transfer)是指將概念從一個問題或情境遷移到新的問題或情境 中(Byrnes, 1996)

種

就是學習者在對稱概念的形成學習中或概念達成的學習後 可遷

圖32 概念遷移和應用的情境 設計觀點：

概念的遷

。然而從先前的學習或問題中所獲得的知識，可能有助於解決的 新問題，但也可能會變成新問題解決方案的阻礙。因此，遷移可能帶來受人歡迎 的效果(正遷移 positive transfer)，也可能導致不受歡迎的結果(負遷移 negative transfer)。一般教學者都期待學習發生正遷移，但心理學家研究了遷移發生的條 件卻發現，正遷移很難發生，這其中的原因乃是因為學習是情境化的與特定的情 境緊密相關，因此很難發生正遷移。例如採「認知師徒制」的情境學習(Situated learning)，同樣因獲得的技能很難適用於不同脈絡的狀況也仍有遷移的問題 (Collins, 1994)。基於此，Gick 和 Holyoak 提議在給人們提供更多的關於前一 知識內在原理的例子情況下，應明確告訴它們需要這種知識遷移到新的情境中，

這時正遷移才有可能發生(引自 Sternberg & Williams, 2002)。另外一種方式是儘 可能將學要學的知識與學習者已有的、使用最多的知識建立起聯結(有意義的學 習)，當它們瞭解到前一概念對它們有很大的重要性時，它們就會更努力的去學 習這一概念(有意學習)。換言之，概念遷移需要在有意義的學習情境和有意的學 習情境下，才最有可能發生。

認知支持工具設計：

圖32 中所顯示的

移的情境，包括以對稱概念反向理解兩相對稱圖形合併後所產生的圖形關 係，以對稱圖形所分割出新圖形的意義，從對稱圖形中反向建立垂直平分的概 念，應用對稱概念解撞球反彈的路徑，應用對稱概念繪製藝術裝飾的紋飾、製作 重複圖形或從中深入理解對稱所產生的均衡性，由對稱點、線幾何描述轉換到代 數描述等。

鷹架功能：

一般傳統課堂的課程設計皆以單螺旋的課程組織，將同一概念分段到各學習 階段的現象，這種課程設計是基於線性和封閉式環境的做法，這種做法導致同一 概念被割離分散至不同時間學習和減弱概念聯結的後果，並產生學不易遷移、應 用概念的學習情形。改善這種學習可能造成偏差的有效方案，就是以核心概念為 基礎，並創設有效的認知支持環境，將對稱概念相關主題以模組組織的方式，安 排在接近的幾個單元活動中進行。這種安排可改進垂直聯結和橫向聯結的功能，

也可促進學習者順利移轉其概念能力

而上的學習方式是基於知識層次結構的學習觀點，且隱含著學習者

圖33 概念遷移和應用的情境示例 案例說明：

圖 33 是概念遷移和應用情境中的一個例子，學習者在這種情境下可先玩撞 球活動，而後將問題帶至對稱概念的學習活動中，也可在對稱概念學習活動結束 後，進行解撞球路徑的問題，或交互進行兩種學習活動。圖 33 紅色母球撞藍色

。再則這種安排也可改變一般由下而上的學 習方式，由下

是空白接受知識的容器，但這種觀點是適合學習最終狀態的組織方式，但不一定 適合學習過程中可能的交互模式或由上而下的模式，也不一定適合大腦學習的方 式。事實上某些概念活動中將整體認知構圖先予學生接觸，並使學習者清楚概念 整體的面貌和框架，對學習者反而更有利。而這種先將以後可能碰到的問題或以 後需要學得的整體目標學習預先讓學習者知道的學習安排，也更有利於學習者概 念的轉化、遷移和應用。因此，如菱形、箏形、等腰三角形等圖形概念的建立可 透過對稱圖形組合和分割的方式而建立，且不需一定得在圖形單元中建立。又如 垂直平分線的概念，可在對稱圖形的分割和對稱圖的移動中建立，不一定先要建 立垂直平分線的概念，而後才可去理解對稱概念的屬性。

色球的滾動路線中，綠 色球的鏡像點，學習 者可透過紅色、綠色、藍色、黃色四點的相關連線覺察到對稱性中反射與鏡射的 關係。這些關係既是建立概念的活動，也是應用概念的活動，而此也讓學習活動

，此亦相映於大腦平行處理和複雜運作的學習狀態。因此，這類的學 習活動以及學習安排，對學習者理解對稱概念都具有非常大的鷹架效果，也具有 移轉概念學習的功能。

上述有關學習動機、真實性模擬、創設實例、多重表徵、多重聯結和概念類 化與遷移的情境設計中，分別或交互、單一或多重應用了以腦為基礎(Brain-based learning)的「放鬆的警覺、浸潤狀態、積極加工」學習三大要素和十二條學習原 則來設計（如圖34）。圖34 四個視窗圖示由左而右、由上而下顯示不同階段中，

高挑戰、低威 脅的放鬆學習狀態下，學習者可以有更大的機會進行概念的貫通，以及在貫通之 後產生出的創造性。再加上不同的情境安排，可以讓學習者充分接觸到不同的內 容以及其脈絡，並引發初學習者的不同經驗，使得學習者經過多元而具體的複雜 能進一步進行訊息與經驗的聯結、經驗與經驗間的聯結和經驗與意義間 的聯結。各種形式的聯結促成其建立關係網絡架構，產生整體的經驗，從而在其 中提煉出更深刻的理解，構成了有意義的學習。

圖34 認知支持設計與基於腦有意義學習的設計示例 色點是反彈點，而黃色標點則是藍色

具有多向性

5.5 對稱概念的認知支持設計與理論關聯的應用

學習者進行學習時所繪製的「全等對稱」畫面和進行的內容。在此

經歷後，

在上述有 聯結和概念 類化與遷移的情境設計中，每種認知支持設計也包含著多個學習原則於其過程，

並架構在覺察、發現、建構和應用的學習環中（如圖35）。圖 35 中四個視窗圖 示由左而右、由上而下分別顯示不同覺察關係、發現關聯、建構模型和應用概念 四個階段中，學習者進行學習時所接觸的畫面和進行的內容。學習者可以在每次 操弄不同架杆位置，觀察到母球碰撞點、反彈路徑與色球間的關係；經由逐步改 變撞擊點的過程，慢慢發現出母球和色球對稱點的連線與母球行徑路徑的夾角，

與反彈點和色球的連線與反彈路徑的夾角，有著一致性的變化；這一變化的規則 性到母球與色球對稱點連成一直線，同時色球點也出現在反彈路徑上時，學習者 即可建構出「當母球與色球對稱點成一直線與檯框邊的交點，即是母球選擇的撞 擊點」的模型；其後應用此模型檢驗不同母球位置與選擇的撞擊點，也都得到同 一的結果。這一理解過程，學習者需選擇出重要的訊息（母球、色球、色球的對 稱點及撞擊點），而後把它們間產生的關係連貫起來形成一個心理表徵（色球對 稱點是一個參照點），最後將連續操作過程中出現的訊息與產生的經驗、前幾次 獲得的經驗與現在形成的經驗、經驗表徵與生成的意義間整合起來。這樣的認知 支持情境設計與安排，即應用了Wittrock 的認知生成理論。

學習者在以理解為中心的四個學習階段進行概念的探討中，認知支持情境設 計也分別應用了Paivio 和 Snodgrass 記憶與編碼的表徵理論，包括：安排可讓學 習者從呈現的圖形和文字訊息中形成不同表徵的情境，透過不同表徵間的差異引

關學習動機、真實性模擬、創設實例、多重表徵、多重

圖35 認知支持設計與學習環的設計示例

發對整體概念情節的編碼，以及將新建構的表徵與其他表徵或既存經驗表徵，加 工整合成一個語義網絡的過程（如圖36）。圖 36 中四個視窗圖示由左而右、由 上而下分別顯示操作不同項目所產生的表徵形式。學習者從操作移動、擺動、旋 轉一邊圖形或移軸時，觀察到另一邊對稱圖形的伴隨、相映變化，在這變化過程 中需習者需對動作表徵、方向表徵、大小表徵、位置表徵、變化表徵以及旁邊文 字說明、提示等語言訊息的表徵進行各種的編碼，以形成適切的心理表徵。這些 編碼與表徵構成了不同的節點，節點與節點間的聯結網絡構成了一個語義網路，

換言之，操作不同選項過程中所出現或形成的動作表徵、方向表徵、大小表徵、

位置表徵、變化表徵以及文字表徵聯結成一「對稱概念」的語義網絡。學習者若 形成這樣的一個語義記憶，將來即可透過其中一個表徵喚起另一個或其他表徵，

或從一個表徵關聯出其他的表徵。

圖36 認知支持設計與編碼表徵的設計示例

總體而言，概念學習的最終意義是學習者完成了概念深層的理解和概念體系 的建構，深層理解是學習者從表面理解進入到更深刻意義內涵中的一種領悟和洞 察，而透過這種領悟與洞察又產生了新的創造與新的理解。其中深層理解所需的 情境除應用上述支各種理論及上述之學習動機的情境設計、真實性的模擬情境設 計、創設實例的情境設計、多重表徵和多重聯結的情境設計以及概念類化和遷移 的情境設計來達成外，有關概念生成過程中表徵生成與認知生成的顯明化、可視 化、動態化和互動性的情境支持，亦為重要的一環。這種生成過程可滿足學習者 在認知生成過程所需的顯明、可視、動態和互動的要求，此在學習者的概念認知

建構過程中，對概念深層理解和概念體系的建立可具有促進、強化和深刻的功

建構過程中，對概念深層理解和概念體系的建立可具有促進、強化和深刻的功