遺傳教學活動

三 三、 、 、 、遺傳教學活動 遺傳教學活動 遺傳教學活動 遺傳教學活動

黃台珠（1994）等人提出，使用具體的教具，將染色體、減數分裂等抽象過 程概念具體化，幫助學生學習。郭人仲（1995）利用筷子與分麵包等類比物教學，

發現類比對形式操作期和具體操作期的學生有顯著成就。何秋萱（2005）使用 Flash 動畫進行遺傳學教學，發現以動態模擬減數分裂過程，可以幫助學習者對物體做 直覺的瞭解，使學習者更容易明白此概念，降低學習者抽象思考的層次。

第二節 第二節 第二節

第二節 皮亞傑的認知發展理論 皮亞傑的認知發展理論 皮亞傑的認知發展理論 皮亞傑的認知發展理論

皮亞傑（J. Piaget）根據他對兒童的長期觀察，認為兒童的認知發展可依照感 官動作期（sensory motor period）、前操作期（preoperational period）具體操作期

（concrete operation period）和形式操作期（formal operation period）循序發展而來 的。

operation），而無法直接進行抽象思考，因此稱為具體操作期。這個時期的孩童能 能進行抽象思考（abstract thinking），可以不借助具體的物象進行複雜的心智操作，

因此稱之為形式操作期。在思考能力的發展方面，尚能進行相當複雜的邏輯推理，

例如演繹推理、命題推理、比例推理、反射思考，以及變因控制等。此時期的孩 童也發展了建立假說的能力，因此，能夠作「解決問題」的判斷與推理。

根據皮亞傑的理論，十三歲到至十五歲的國中生應已形式操作期，但實際上 此階段學童的認知發展並未真如理論所述可達形式操作期，有些學童的認知發 展，會介於具體操作期與形式操作期之間，此稱之為過渡期（transitional stage）。

根據 Lawson 和 Renner 的研究以及 Novak 的研究，大約有 40%～75% 的中學

概念應該配合學童的推理能力。幫助學生做有意義的學習，協助發展學習遷移，

進一步消除可能的假學習。

鄭湧涇（1981）指出許多中小學生學習困難的原因，即是因其本身的認知層 次，不及現行中小學數理科教材的內容所需。因此了解學生的認知發展狀況，為 生物科教學重要的一環。

此外，在教材與內容呈現上，由於對象大多是具體思考者，因此在講述形式 操作學生才具備的抽象推理、演繹推理、反射推理、形成假說和變因控制等內容 時，應該以適當的、具體的教學媒體或模式來呈現，將抽象複雜的概念，具體的 表現出來，幫助學生完成推理思考。

第三節

關於人類如何記憶，Atkinson 與 Shiffrin（1968）認為當我們透過感官接受到 外界的刺激之後，會將訊息儲存為屬於短期記憶的感官記憶（sensory memory）， 這些訊息可能透過編碼、儲存為長期記憶，也可能遺忘。這種建立在短期記憶與 長期記憶的記憶模式假說稱為雙重記憶模式 (dual-store model of memory)，也稱為 訊息處理理論。這種記憶模式主張學習是將重要訊息從感官記憶轉移部分進入短

資訊在工作記憶中組織成連貫一致的心理表徵；（3）整合：將新資訊與學習者已 有的相關知識聯繫起來 (Mayer, 2009)。

學習者在處理資訊的過程中，可能會因為資訊的難度、複雜程度或是呈現方 式，而感覺到心智負荷（mental load）與心智努力（mental effect）的負載。這種在 執行工作、作業或任務的過程中產生的負載稱為認知負荷（cognitive load）。若是 個體對於學習內容所知覺的困難度越大，或是個體在心智上需要越多努力，則認 知負荷就會越大。因此工作任務太過困難，或是需要投注極大的心智努力，都會 造成認知負荷過重。

認知負荷根據來源可區分為以下三種：（1）內在認知負荷（intrinsic cognitive load）：來自教材本身的困難度與複雜程度；（2）外在認知負荷（extraneous cognitive load）：來自教材內容的呈現方式；（3）增生認知負荷（extraneous cognitive load）：

來自教材的表達方式與教學活動 (Sweller, 2005)。

圖像、（4）解釋圖像、（5）轉換圖像 (Levin, 1981)。裝飾圖像和教學內容沒有太 織材料，此稱為一致性原則 (coherence principle)。且在文字方面，一個有效的多 媒體文字摘要，應該使用簡單的言詞 (Mayer, Bove, Bryman, Mars, & Tapangco, 1996)。

為了引導學生組織圖像和文字的心理模型，教材呈現時應該併用文字和圖像 兩種媒體。許多實證研究發現透過文字與圖像並用的媒體，會比僅呈現文字的媒 體，學習效果要好，此稱之為多媒體原則 (multimedia principle)。因為文字和圖像 共同呈現時，學生有機會形成文字與圖像的心理模型，並在兩者之間建立關聯。

形式呈現時，聽覺通道處於閒置狀態，而視覺通道則過度負荷。當文字以聽覺形 過度負荷。Mayer（2009）提出的多餘原則 (redundancy principle) 指出學習者從具 有動畫與解說的教材比具有動畫加解說再加字幕的教材能得到更好的學習效果，

因為圖像和文字都以視覺的形式呈現時，視覺通道會超過負荷。Sweller（2005）

也認為，當教材內容有相同資訊以不同形式進入同感官通道，會同時佔用工作記 憶，導致增加認知負荷。例如教材中的圖片本身已經能提供足夠的訊息，若是再 增加敘述文字，由於兩者都屬於視覺通道接收的訊息，因此將導致多餘效應 (redundancy effect) 干擾學習。因此教材呈現時，若有視覺呈現的圖片時，應將說 明的文字排除或以聲音呈現，以免產生多餘效應。

（mental effort），將注意力分散以搜尋相關訊息，這種搜尋會耗去工作記憶的容 量，使學習成就無法達成預定目標。如此一來，學習者就不太可能將兩者同時收 錄進短期記憶中。Mayer（2009）稱為空間接近原則（spatial contiguity principle），

而 Sweller（2005）稱為分散注意力效應（split-attention effect）。

文字和圖像除了應該在空間中接近，也應該在呈現的時間上互相接近。Mayer 提出的時間接近原則（temporal contiguity principle）指出，與圖像對應的文字，同 時呈現比接續呈現的學習效果好。當對應的解說文字和動畫同時呈現時，學習者 可以在短期記憶中同時保持兩者的心理表徵，因此可在言語表徵和視覺表徵之間

建立心理聯繫；若對應的解說和動畫在時間上是接續呈現時，學習者不太可能在 (legibility) 和可閱讀性 (readability)，可辨識性是指閱讀少量文字的容易程度，例 如閱讀標題；可閱讀性是指閱讀多段文本、長篇的文本，或是整頁文本的容易程 度 (Williams, 1994)。此外還必須考慮到是否可以引導學生注意力。。

在文字的可辨識性上，Williams與 Tollett（1998）建議在教材呈現上，可使用 無襯線字體 (sans-serif) 來增加可辨識性。無襯線字則是筆劃線條粗細一致的字 型，例如中黑體、細圓體、英文的 Arial 等，由於無襯線字線條較粗，不適合用 在長串文字上，但很適合用在標題；而在內文的呈現上，則可使用襯線字 (serif) ， 例如細明體或標楷體等，以增加可閱讀性（游梓翔， 2000）。

而字體的大小，Heinich、Molenda與Russell（1993） 建議英文字體的大小應 該由最遠的聽眾距離來判斷，每增加 10 英呎，字體大小要增加 1/2 英吋，約等

使用低對比度的顏色匹配或使用同色調顏色匹配。這樣的設計可以讓學習者順利 (Sternberg, 2003)。因此研究者建議，若是要利用文字變化來引導注意力，應該避 免使用過多的特徵，以免造成反效果。 mapping)（3）預設用途 (affordance)。

易視性是指可以正確操作的地方應該要明顯，並且提供使用者正確的資訊，

置。數位教材中的按鈕除了可以用位置來配對以外，也可以使用顏色作為引導的

始加入標題 (heading) ，讓學習者了解目前教材進行至何處。在數位媒體上，整體 的概念亦可直接呈現在畫面中，例如在側欄中使用視覺提示，標明目前處在課程 的什麼位置。這些做法和 Mayer（2009）提出的事先訓練原則 (pre-training principle) 互相對應，當學習者能夠事先知道主要概念的名字和特徵，則能獲得較佳的學習 效果。

此外，在整個教材頁面區塊的安排，還需要考慮學習者的閱讀順序， Fleming 與 Levie（1993）認為，如果圖像中沒有任何的線段用來組織訊息，讀者會用原有 的閱讀順序來解讀圖像。因此設計者應該把最重要的資訊放在左上角，第二重要 條、箭號、對比來導引注意力的方向。Fleming 與 Levie（1993）認為粗線比細線 的效果更好，加上箭號有更強的關係。

在螢幕上加入手指的圖示，指出圖像的某個部分；將圖像中其餘部位淡化，以強 調主體 (Mayer, 2009)。

注 意 力 引 導 的 概 念 ， 如 同 完 形 理 論 (Gastalt theory) 的 主 體 - 背 景 原 則 (figure-ground) 。注意力引導是將需要注意的焦點主體，和不需注意的背景分開。

讓視覺聚焦在重要的部份，其他的部分變得較不明顯，因此不會讓主體和背景互 相競爭注意力的資源 (Sternberg, 2003)，進而就能減輕認知負荷。

而除了視覺的導引之外，教學者也必須注意聽覺上的導引，課堂授課的媒體 應該盡量一致，避免讓學習者的注意力來回於黑板（或銀幕）與書本之間，如果 不可避免一定要在兩個媒體上轉移注意力時，教師必須在指引口語中給予提示。

例如在轉移場景時，告訴學生：「我們現在看黑板這裡」，並稍作停頓，等待學生 全部將注意力放在黑板上。

此外在給予聽覺提示時，也要盡量單純，例如將「看第 10 頁的圖」的指引 口語改成「「看左頁的圖」。因為學生在搜尋「第 10 頁」的時候，是先去找出第 10 頁的位置，然後再上移到教師指示的圖，但直接給予「找左頁的圖」就只要直接 將視覺焦點往左就行了。

（ （ （

（十 十 十） 十 ） ） ） 分段步驟化 分段步驟化 分段步驟化 分段步驟化

當課程的完整訊息進入感官記憶後，學習者要從這些訊息之中，找出有意義 的訊息，將會感到認知負荷。因此我們需要將訊息做有意義的分段。針對此一情 況， Mayer 提出了分段原則 (segmenting principle) ，他認為當多媒體教材被分割 成數個小片段，並且能讓使用者自己控制片段的呈現，會比連續播放的方式，學 習效果較佳。

然而在課堂授課為導向的環境中，並無法讓學習者自行控制教材的速度。雖 然如此，但分段原則應也能應用於課堂授課的環境，透過教學者將教材分段之後，

再步驟化呈現給學習者，幫助他們學習。

當教材分段步驟化呈現之後，教材本身的認知負荷會因為量的減少而降低。

當教材分段步驟化呈現之後，教材本身的認知負荷會因為量的減少而降低。