認知建構

古代希臘雅典的哲學家，在沒有科學儀器測量的時代，對自然和人類的身、

心、靈現象，提出了許多從生活觀察、反思而來的先驗理論，雖然後來隨著科技 的發達，古哲學家們提出的科學理論，被現代科技儀器或系統化科學檢驗後，部

則在原有基礎上加深加廣，精進了他們所提倡的科學哲學理論，此即孔恩

（Thomas Kuhn,1922-1996）所指出的「常態科學的問題，都是由一個理論所導 出。」(陳瑞麟，2010；程樹德、傅大為、王道還、錢永詳譯，1989)。人類認知 建構的歷程，也是如此的層層疊疊累積而成。例如雅典古哲學家安納薩格拉

（Anaxagoras 500-428 B.C.），是最早提出與認知有關「心智」概念的哲學家。安 納薩格拉認為，「心智」具有所有一切物質、知識控制的能力，既包含在萬物之 中，卻又不被混淆，擁有的力量在宇宙間可能是最強大的。後來的哲學家以安納 薩格拉的「心智」概念為基礎，繼續發掘「心智」存在與否；承接「心智」發展 論點的「近代哲學之父」笛卡兒（Rene Descartes, 1596-1650）他抱持「懷疑」的 論點來闡釋「心智」的存在，他所指的「我思故我在」，是一種自我意識感知， 驗下，一步步獲得證實，並且更擴大成為「認知神經科學」（Cognitive

Neuroscience），不過科學還未完全瞭解從「認知」到「行為」的交互作用結構以

認知發展研究的先驅皮亞傑（Jean Piaget,1896-1980），亦如安納薩格拉、笛 卡兒一樣，最初以哲學思辯的方式觀察、探究人們「如何獲得知識？」。他觀察 兒童在一個空間環境中的學習模式，是以各種感官系統接觸存在他身邊週遭實際 的物體，再透過「同化」（Assimilation）和「調適」（Accommodation），一個時 期接著一個時期，建構起個人的知識。皮亞傑的認知發展理論，是以「臨床式」

的觀察方法，長期觀察嬰、幼兒在自然環境中對各種學習作業操作的反應，於是

他將人類的認知發展分為「感覺動作期（0-2歲）」、「前運思期（2-7歲）」、「具體

維高斯基（Lev Semyonovich Vygotsky,1896-1934）的認知發展論，則是從 社會環境探討，較為中性的闡釋人類認知發展是受到「情境」因素影響。

維高斯基認為，兒童時間的認知發展包括兩個層次：「實際發展層次」（the actual developmental level）與「潛在發展層次」（the potential developmental le vel）。「實際發展層次」透過外在的「社會環境」以及「他人」的「鷹架」作用

「後形式運思期」(Post-formal operation)，也就是成年人知道「真實」可以因情 境的不同而有差別，問題解決也需要考量現實、合理的規則，同時情緒和主觀見 解也會影響個人的認知( 邱文彬，2002；邱文彬、林美珍，2001；Dolan, 2002;

Kramer, 1983)。歸納而言，「後形式運思期」是一種統整各種時期思維邏輯、情 境、情緒、知識的綜合性認知的發展。

（三）訊息處理

知發展在此時期達到顛峰。步入老年之後整體認知發展雖然會下降，但老年人仍 然能夠具有創造的能力，所產出的經驗和知識，可以讓下一代在每個領域的成長 階段，縮減達到成功的時程以及痛苦的程度(Bronfenbrenner, 1977; Fung & Lam, 2013; 林美珍等人，2007)。不過，要如何利用前人的智慧與經驗，幫助我們解 決生活或學習上的問題，此時就需要運用「訊息處理」(information process)，或 稱「訊息加工」的歷程導入我們的思考和行為之中。

人類的「訊息處理」(information process)，是從生理到心理的反應，包含刺 激、知覺、思考、反應、回饋五個循環的歷程。首先，個體的外在感覺器官，會 接受到外來的「刺激」，接受到的「刺激」可能是圖像、可能是聲音也可能是觸 覺，此過程是「知覺」階段；接著，個體會將知覺到的訊息，進入大腦中的工作 記憶暫存、思考、決策，接著再選擇反應與否，或是存入長期記憶中，提供未來 需要時再提取進行反應，至此為「思考」階段；最後當人們以個人生命歷程中接 收到「社會文化」和「生長環境因素」參與思考階段之後，決定要採取「反應」

作為，訊息會再「回饋」到外在感覺器官，轉變成為外顯的行為，然後又再產生 一次訊息處理的循環歷程(陳烜之，2007)。（見圖2-2）

圖2 -2 人類訊息處理模式。（研究者整理）

上圖人類訊息處理模型，是介於皮亞傑的「認知階段論」與維高斯基的「社 會情境論」的產物。如今，訊息處理模式的認知架構，已普偏成為運用科技學習

的教學設計基礎(沈中偉，2008；Fung, & Lam, 2013)。

（四）認知發展的新「跡」

無論是認知發展階段論或是社會情境論，亦或是訊息處理的認知發展，在現 代均受到科技以及社會環境的變遷影響，無法單一的採用個別的論點進行研究，

而是採用融合的觀點繼續研究人類的認知發展。例如，1990 年代興起以「模糊 痕跡理論」（fuzzy-trace theory）進行研究人類認知發展的 Brainerd 和 Reyna 等 人發現，人類的認知是基於「直覺」的。「直覺」發生的過程包含「階段論」、「社 會互動論」以及「訊息處理」在內，是一種模糊並不是清晰的「概要」（gist），

人們當「概要」出現，會依據個別的能力、經驗、記憶等，存在於個人生命中的

「模糊痕跡」去搜尋解題的方法(陳烜之，2007；Brainerd & Reyna, 1990; Wolfe, Reyna, & Brainerd, 2005)。「模糊痕跡」理論，即表示人類的認知發展是「有跡」

可尋，但還無法精確發現其中的脈絡。

相較於認知心理學，以偏重觀察方法研究人類認知發展，認知神經科學家，

是致力於運用科學儀器來探測人類的大腦認知發展。大腦掃描的研究，已經描繪 出了大腦的「認知地圖」（Cognitive Map）做為認知發展的脈絡，尤其是大腦的

「額葉」，這是與人類認知發展非常密切的大腦細胞區，Diamond 已經發現，現 代的兒童和早期的兒童，他們在同一年齡階段，在額皮質和其他輔助的大腦細胞 的成熟度不同，認知發展的程度上也不相同(陳烜之，2007)。例如皮亞傑認為七 歲前的兒童，無法以他人的角度看待問題，或是將自己的信念遷移至他人身上；

但後來的研究者卻以實驗觀察，發現一歲半的兒童，可以利用自己玩具隱藏位置 的信念，也就是經驗，去推測其他兒童，應該會如何尋找被隱藏玩具正確位置的 信念與行動(Onishi & Baillargeon, 2005)。這樣的發現，似乎以生物衍化的觀點來 看人類認知發展，人類的認知有時代的差異，認知有進化的因子存在，換言之，

人類的認知發展是隨著時代在改變。

新興的認知與行為發展，正在以觀察方法和大腦掃描技術，研究人類的大腦 是否有「預測」（Prediction）的機制存在，也就是說，前人所留下的「經驗」，

能否成為後人的「預測」機制？這裡所稱的「預測」，指的是一種汲取前人經驗，

形成「多層次的思考」（multiple thinking）的機制，利用教學或是文本紀錄，成 為後人的「背景知識」或是「先備知識」，然後運用這樣的知識，來解決現在或 將來可能面臨的問題(Barsalou, 2010; Clark, 2013)，而這也類似「專家」知識的形 成，並提供給後來的人們，依據先人留下的「痕跡」，可以循跡快速的達成所欲 達到的學習目標。

二、 認知對學習的影響

知識透過學習取得，學習則是人類的認知活動。從亞理斯多德

（Aristotle,384-322 B.C.）「實在論」（Realism）來看「知識論」的學習觀，亞理 斯多德固然同意柏拉圖（Plato, 427-347 B.C.）提倡超越感覺，以理性發掘「真理」

論性」的知識，歸納言之，人類之所以能夠衍化發展，使社會以及人類的生活和

「建構」（construct）的歷程生產知識，不過認知學派也主張在情境（context）

中學習，也就是知識生產的歷程，週遭的環境會影響學習的效果(李純慧、黃英 哲，2007；李樹涵，2011；Dolan, 2002; Reigeluth & Moore, 2001; Schnaitter, 1987)。

從上述的比較中可發現，無論行為學派或認知學派，都認為學習需要在某種

2008；Ertmer, & Newby, 2013; Miller, 2003; Schnaitter, 1987)。

關於人類如何學習的研究，現在進入了大腦神經科學的研究領域，對於瞭解 學習是個體由外而內的作用，還是由內而外，亦或是內外循環的歷程，目前有許 多的研究都在關注大腦與學習的機制(Atherton, Zhuang, Bart, Hu, & He, 2003;

Barsalou, 2010; Clark, 2013)。

（一） 老鼠的啟示

斯金納（B.F. Skinner，1904-1990）是行為學派最具影響力的學者，他從老 鼠的行為實驗觀察，於1938 年提出「操作制約論」（operant conditioning），這是 經由他設計的Skinner Box，一個透明的箱子，在裡面安裝控制供應食物或水的 拉桿，然後放進一隻老鼠，觀察牠的行為發現的。這個實驗一開始，老鼠原本不 知道壓下拉桿會獲得食物，結果誤壓拉桿之後掉下了食物，幾次之後，這隻老鼠 學習到壓拉桿有食物可以吃，行為發生改變；把食物換成電擊時，老鼠的行為，

就會避開壓拉桿的行為，即使這隻老鼠離開過這個箱子，又被再度放進來，牠仍 然知道壓拉桿會產生的作用。這是行為學派從「刺激─反應」（stimulus-response）

的反射動作學習取向，轉變為給予食物（正增強）、電擊（負增強）條件的「操 作行為」、「後效強化」學習取向(王明傑、陳玉玲，2002；周甘逢、劉冠麟譯，

2003)。因此，行為學派的學習取向，認為學習可以透過適當的刺激，並且給予 增強物，就能有好的學習表現。

行為學派的學習原理，現在還是教學現場的一種教學策略運用，不過行為學 派並沒有討論大腦的記憶功能和作用，以及環境因素的影響；但現在的認知神經 科學研究發現了大腦內的記憶和環境因素，對於學習有密切的關聯。Pilly &

Grossberg (2012)利用老鼠進行一項「內嗅網格細胞」（Entorhinal Grid Cells）和

「海馬迴場所細胞」（Hippocampal Place Cells）的協同學習行為實驗。Pilly &

Grossberg 利用「網格細胞場所地圖」（GRIDSPlaceMap）模型，設計了一個 100 平方公方的空間，在空間內每20 公分處裝置一個發聲的感應器，再放進一隻在 身上裝有感應器和腦部掃描器的老鼠，讓牠在這個空間內運動十分鐘，觀察牠的 運動軌跡以及大腦細胞的反應。Pilly 和 Grossberg 觀察發現（圖 2-3），老鼠（A）

運動的方向原本呈近乎S 型不規則的路線（a），但在此行進路線中，當老鼠碰到 發聲感應器時，發出的聲音牠會記憶下來，然後調整牠的行動路徑，下一次會朝 著感應器所在的空間位置運動，也就是產生自我組織圖Pk（D）的路線行進；同

運動的方向原本呈近乎S 型不規則的路線（a），但在此行進路線中，當老鼠碰到 發聲感應器時，發出的聲音牠會記憶下來，然後調整牠的行動路徑，下一次會朝 著感應器所在的空間位置運動，也就是產生自我組織圖Pk（D）的路線行進；同