心理學家對認知行為的研究，主要是在探討三方面的問題：(1)認知行為究竟 指那些行為？對此問題一般的答案是，認知行為主要包括知覺、記憶、想像、辨 識 、 思 考 、 推 理 、 創 造 等 較 有 組 織 的 複 雜 行 為 。 (2) 認 知 的 活 動 就 是 「 知 」
（knowing），個體在生活環境中究竟如何「獲知」，知之後在必要時又如何「用知」？
(3)認知是心理活動，是內在的歷程，在方法上應如何去研究個體內在的「知之歷 程」（knowing process）？故認知心理係指個體接受訊息、貯存訊息以及運用訊息 的訊息處理（information processing）歷程(張春興，2006)，是探究學生學習的重 要因素之一。另外，近年來一些腦神經專家的研究都明確的指出，每次當我們學 習（思考）的時候，我們的腦子就產生了變化。學習的環境及情緒都會改變我們 腦子的功能，豐富的學習環境及良好的情緒反應以及正確的學習方法，有助於教 學的效果，因此專家學者提出「與人腦相容的學習理論」，因為人腦是主要的學習 器官，如果我們能夠針對人腦的運作模式來設計與其相融的課程與教學，將有助 於學習者的學習（Nagel,1996;Brandt, 1997）。
因此，當我們愈能了解我們的腦子是如何學習的時候，我們的教學及學生的 學習，就愈能成功（Nagel,1996; Brandt, 1997）。此種思維是屬於認知科學的一門 學門，是從多方位探究人腦或心智工作機制的前沿性交叉學科。故本節分為認知 心理學與認知科學二部分，分別對於學生的學習行為進行探究。
壹、認知心理學
一、認知心理學的意義
「認知」簡單的說就是知識的獲得和使用，這牽涉到兩個層面的問題：一 是知識在我們的記憶中是如何貯存的，以及貯存什麼的記憶內容問題；一是知 識是如何被使用或處理的歷程問題。前者強調的是「心智結構」，後者強調的
是「心智歷程」。 以上這兩個問題就是認知心理學研討的兩大方向，因此「認 知心理學」可以定義為：為了解人類行為，而對人類心智歷程及結構所作的科 學分析。亦指對人類的記憶、知覺、語言、理解、推理、決策、思考、問題解 決及學習等的科學研究(張春興，2004)。
二、認知心理學的內涵
認知心理學的內涵包含三個重要部分(李賢輝，2008)： (一)科學分析
認知心理學必須使用科學的方法研究。科學分析要使用客觀而且可以重 複驗證的方法，在相同的程序之下，即使不同的人來測試，也可以獲得相同 的答案。所以認知心理學家必須發明精確的分析工具來間接觀察心智的活動。
(二)心智歷程和結構
心智歷程和結構是認知心理學所探討的兩大內容。心智歷程探討的是我 們在從事某工作時，如何使用或處理知識，而心智結構是我們如何貯存知識 及貯存什麼知識於記憶。有些研究者偏好探討心智結構，有些人偏好歷程，
但是兩者同屬人類的心智活動，實為互補，很難劃分。因此，往往只是強調 程度的不同。
(三)了解人類行為
凡是心理學，最終目的都可說是了解人類行為。而認知心理學的目的是 藉著精確分析內在的認知事件及知識，以期更加了解和預測人類行為。譬如 我們分析一個人在解答數學題目時的內在心智歷程，就能了解和預測為什麼 有些人能夠順利解題，而有些人則不能。
三、認知心理學的主要理論架構
認知心理學的主要理論架構是「訊息處理模式」。這個模式視人類為主動 的訊息處理者，探討人類憑感官接受訊息、貯存訊息以及提取、運用訊息等不 同階段所發生的事，所以認知心理學也常被稱做「訊息處理心理學」。
訊息處理模式假設認知可以分解為一系列的階段，每一階段表示一種假設
的存在。輸入的信息就在這些階段中進行某些獨特的操作。最後的反應就被假 設為這些階段和操作系列﹝如知覺、信息編碼、從記憶中提取信息、形成概念、
判斷和產生語言﹞的結果。每一階段都從前面的階段接受信息，然後發揮自己 本身的獨特作用。由於訊息處理模式的所有成分在某種程度上都與其他成分有 關，因而要確認一個開始階段是很困難的。為了方便，我們可把整個程序看作 是從輸入刺激開始。
「訊息處理模式」所包含的不同階段及其前後關係如圖 2-2-1 所示、
┌─┐ ┌─┐ ┌─┐ ┌─┐ ┌─┐ ┌─┐
輸 │感│ │注│ │圖│ │選│ │短│ │長│
入 →│官│→│ │→│樣│→│ │→│期│→│期│
刺 │貯│ │ │ │辨│ │ │ │記│ │記│
激 │存│ │意│ │識│ │擇│ │憶│ │憶│
└─┘ └─┘ └─┘ └─┘ └─┘ └─┘
↓ 反 應
圖 2-2-1 「訊息處理模式」所包含的不同階段及其前後關係(李賢輝，2008)
(一) 感官貯存
訊息處理模式的第一階段是感官信號的貯存。凡是來自環境中的訊 息，以感覺刺激的形式經由感官接收，皆會在感官上做短暫的停留。這個階 段因為保留訊息的原始形式，也就是信號(signal)，被稱為感官信號(sensory signal)貯存的階段。感覺刺激在這個階段，必須達到一定的刺激量，信號才 能夠被知覺到。假如信號沒有引起個體的注意，很快就會消失。
感官信號的貯存方式，包括視像儲存(iconic storage)和回聲儲存(echoic storage)兩種。視像儲存保留了視覺輸入，回聲儲存則保留了聽覺輸入。通常
人的眼球常常急速跳動，在跳動之間有短暫停留，是為眼球固定。眼球跳動 時並不吸收訊息，只有當眼球固定，視線停留在某點時，才吸收訊息。由此 可知，「閱讀」並不是平穩地掃瞄一行課文，而是從一個注視點跳躍到另一 個注視點。「閱讀」發生在注視點上，而不是在跳躍時的一瞬間。因此，在 坊間看到的眾多多媒體產品所呈現的閃爍圖像或文字，其作用應該在於使讀 者注意到它的存在，而非幫肋讀者閱讀方便(李賢輝，2008)。
早期有許多關於視覺訊息處理的研究，想要了解人類依次可看多少。
因為眼球固定不動的時間大約是 250 毫秒﹝一毫秒= 1/1000 秒, ms﹞，所以 這些研究將感覺刺激設定在這個時間，然後再移去，要受試者報告看到什 麼。經由這些研究，我們知到一般受試者能正確報告三、四、五，最多九頂。
這短暫的視像儲存又稱視像記憶(iconic memory)。電影、卡通就是利用這視 覺暫留的原理設計的。假如沒有視像記憶，我們可能就無法進一步處理稍縱 即逝的訊息。
以上研究結果讓我們了解，在眼球固定不動的時間中，人類視像儲存 的容量，最多可以接受九項信號。和視覺訊息儲存一樣，也有聽覺訊息儲存。
研究者稱之為回聲記憶(echoic memory)。因為有這樣的回聲記憶，我們才有 可能處理許多語言訊息。譬如我們在學習外語的例子說明：「不是 zip，是 sip。」， 假如我們不能保留「Z」的音跟「S」音相比較，那麼我們就無法 從這些訊息中學習語言。
關於感官記憶的研究，顯示感官記憶可貯存大量的訊息，只是如果不 注意，訊息很快就失去。所以要進一步「注意」，進行「圖樣辨識」，選擇 需要的感官信號做進一步的處理。
(二) 注意力
「過濾」和「選擇」階段是有關注意力的兩種理論。「過濾」的理論 是認為注意力像過濾器，限制了一次可辨認的訊息量，其發生在型態辨認階 段之前。「選擇」的理論是認為所有的訊息都被辨認，只是某些重要的訊息
才被注意或被選擇作進一步處理，進入下一階段的記憶。此兩種理論視情況 各有其正確性。一般來說，感覺刺激很少作為單一的感覺事件被感知的，而 是作為有更多意義的圖樣(pattern)的一部份為人們所感受到，並且從記憶中 識別之。從感覺刺激被感知到被識別的過程稱為「圖樣辨識」(pattern recognition)，是在很短的時間內完成。由於人們處理「圖樣辨識」的能力無 論在感覺或知覺的層面上都受到自然的限制，故必須先將外來的感覺刺激以
「注意力」( attention)加以過濾選擇，否則會因信息「超載」使接受感覺刺 激的能力減低。
「注意力」的理論有「瓶頸理論」和「容量理論」。瓶頸理論包含「過 濾模式」、「減弱模式」、「選擇模式」；而容量理論包含「容量模式」、
「多元模式」。
1. 瓶頸理論 (1)過濾模式
過濾模式中「注意」只被充當一個過濾器，只讓有限的訊息通過，
所以不受注意的訊息完全被「過濾器」排除在外，沒有處理。不被注 意的訊息，只有在從感官記憶中消失之前獲得注意，才有可能被認出。
(2)減弱模式
「減弱模式」認為過濾器並不完全將不受注意的訊息排除在外，
而是將其減弱。因此有些詞句因容易辨認，即使訊息很弱，也能夠被 辨識。例如：一個人自己的名字，或者如危險信號的「火」。
(3)選擇模式
「選擇模式」認為「注意」是發生於對兩組訊息的知覺分析之後，
然後選擇重要的訊息做進一步處理。「注意」相當於訊息的選擇階段，
是發生於知覺分析之後。也就是兩組訊息都被聽到，只是不重要的訊 息很快就被忘掉。
2.容量理論
(1)容量模式
容量模式主張注意力的容量有限，是非常有限的心理資源，而人 類是以這有限的資源處理訊息。人類對於不同的心理活動需要不同的 注意力，有些工作需要較少的心理資源，有些工作則需要較多資源。
所以我們常依工作的難易分配這些資源，較難的工作需要全神貫注，
花費較多的資源，故很難有餘力作其他事；而較熟悉、容易的工作不 需耗費太多資源，故有多餘資源同時作其他事。例如：熟練的駕駛可 以一面聊天，一面開車；而新手開車卻必須全神貫注，不可分心講話。
還有讀書時聽音樂，若讀的資料是熟悉的、容易的，則有餘力欣賞音 樂；但是若讀的資料是不熟悉的、困難的，則覺得音樂很吵，不能專 心，必須把音樂關掉，因為沒有剩餘資源去聽音樂。
由容量理論得知，一個程序(或工作)需要多少注意力，端視其熟練
由容量理論得知，一個程序(或工作)需要多少注意力，端視其熟練