類比聯想解決問題、學習遷移的理論基礎

上述「形成策略」或是「發展出解決環境問題的新技術或其它解決方案」，乃 是同時擬構多種的解題策略，而類比設計即是解決問題的其中一種方法。類比是兩 個不同領域的知識系統，藉由彼此間「某種關係」的相似性，由已知的知識系統推 導到欲知的知識系統，從而獲得或理解知識乃至於解決問題的過程(Duit,1991)。問 題解決取向的類比推理是以兩個需要解決的問題情境呈現出來，受試者必須從不同 的問題情境中，類推出相同的問題解決基模。以 Gentner(1988)的結構對應理論 (structure mapping theory) 和 Holyoak and Koh (1984) 的 基 模 歸 納 理 論 (schema induction theory)為主要的依據。由於本研究採用的是仿生設計取向的類比教學，所 以文獻探討的重點放在問題解決取向的類比推理，包括結構對應理論和基模歸納理 論，兩者理論之比較如(表2-2)所示。

45 表 2-2 基模歸納理論與結構對應理論之比較

Gentner 結構對應理論 Holyoak 基模歸納理論

目的 解決問題 解決問題

研究觀點 外觀相似(mere appearance) 關係相似(relational similarity) 實質相似(literal similarity)

將已有知識遷移到另一新的情境 院學報-數理科技教育類，18(1)，87-116。

1. 基模歸納理論(schema induction theory)

Holyoak(1984)的基模歸納理論(schema induction theory)是認為人們在日常生 活中，我們經常使用以往學過的例子來解決新問題，這種能力可稱為類比問題解決 (analogical problem solving)或類比遷移(analogical transfer)。利用類比(analogy)來解 決新問題的過程是由「來源」遷移到「標的」的類比遷移要藉助對應(mapping)的 的線索，注意並提取潛在可用的類比。Gick 和 Holyoak(1980)發現，使用類比的最 大障礙是解題者無法主動注意到來源與標的問題的關係。所以解題者大多依賴別人

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的提示，才能注意到兩問題間的相似。(3)解題者知覺到來源與標的問題的類比關 係，並在兩問題的要素間進行對應(mapping)。此時，有兩種相似會影響類比問題 解決的過程，一是表面相似(surface 或 superficial similarity)，另一種是結構相似 (structural similarity)等。

2. 結構對應理論(structure- mapping theory)

Gentner(1988) 他 依 據 過 去 從 類 比 研 究 發 展 出 的 結 構 對 應 理 論 (structure- mapping theory)的觀念，他認為基模是由經驗歸納而來的抽象化階層組織，其提供 了一個概念架構，使得某一特殊事例能夠透過例示與預測而進行遷移。他所提出的 結構對應理論強調的關係相似性，用以描述人類解釋類比與相似性的模型。其核心 概念乃是從某個領域(domain)到另一個領域的知識對應。此種觀點與衍生的擷取、

對應、推論與評估方法是一個操作性頗高的應用模式，其主要是以領域系統中的「屬 性」與「關係」作為對照的基礎，也就是運用兩事物之間的相似性，包括外觀相似、

關係結構的相似、實質相似等三種相似性的解釋：

(1)外觀相似(mere appearance)：外在特質的比較，即兩事物表面上具有相似的 特徵。亦即者有屬性相似，但之間並沒有關係相似，所以內容對讀者來說淺顯、直 接，不需反覆推敲即可理解。Gentner(1988)表示「太陽與太陽花」之間具有外觀的 相似，卻沒有邏輯關聯性。(2)關係相似(relational similarity)：是指在物件與物件、

屬性與屬性、關係與關係之間具有邏輯關聯性。人們必須對兩個概念有相當的瞭解，

才能順利的找到邏輯關聯性的相似。他舉「太陽系與原子」來解釋關係相似，而這 可輕易在「恆星太陽之於原子的原子核」、「太陽系行星之於原子的電子」、「行 星圍繞太陽之於電子圍繞原子核」的關係中，發現之間具有邏輯關聯性。但是在外 觀方面，由於太陽具備熱能、引力和氣體的特徵，而原子核是由質子和中子所構成，

因此兩者不具備相似的外觀，所以屬於關係相似。(3)實質相似(literal similarity)：

兼具外觀和關係相似的性質。Gentner接續以太「陽系與銀河系星系」為例，兩者 在外觀上有引力、熱和氣體能量特徵，且有行星環繞，具邏輯關聯性，故具實質相

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似的特性。

Gentner(1988)將自發類比學習的過程分為以下五個步驟：(1)存取目標物系統。

(2)對應目標物和類比物。(3)評估對應。(4)儲存推論在目標物中。(5)提取共通性原 則。若只注意到類比表面的相似性可能會產生錯誤的遷移，因此除了考慮訊息處理 的程序外，由日常生活經驗與知識建構而成的知識基模，亦將會影響類比聯想的方 向。類比學習強調類比物和目標物相似結構的角色，與特別著重於遷移後學生對於 目標物的概念學習和改變。

3. 學習遷移與類化理論(learning transfer & generalization theory)

學習遷移一般是指先前情境所學習獲得的知識、技能和態度，能影響另一個相 似情境或新情境的學習的現象。事實上，在學習過程中遷移是不可避免的現象。學 習遷移(transfer of learning)是指先前所習得的知識和技能，對新知識和技能學習的 影響(張春興，2007)。而類化(generalization)，乃是心理學家Judd對學習遷移的觀點，

提出類化原則理論(generalization theory)。是指個體能利用已習得的知識、經驗或 技能，橫跨對象、時間、地點和事物，以解決問題或適應環境的能力。兩者雖然在 名稱上有所差異，但其概念和性質實屬同類，均是指學習者能夠應用舊知識的能力 (張春興，2007)。

Perkins & Salomon(1996)若視新問題解決情境與舊學習情境之間的相似程度，區 分為近遷移(near transfer)與遠遷移(far transfer)。近遷移被定義為發生在兩種「相類 似情境下」所發生的遷移。而遠遷移則是指在兩種「極不相同的情境下」所發生的 遷移。因此，近遷移通常指例行性(routine)、一致性的問題解決，只要照著原學習 的作法，不用過多的思索便可解決的問題。而遠遷移則多屬於非例行的問題解決行 為，其行為須表現出較複雜的分析與判斷。具體而言，若新問題情境與舊學習知識 相似，且不需在解決問題過程重新學習、判斷、組織或思考，可運用過去的問題解 決程序便可解決新問題者，此類(水平遷移、低階遷移、特定性遷移)與近遷移的觀 點相似。反之，若新問題情境與舊學習情境差異很大，且為了解決新問題，需要進

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一步學習、思考、組織新的問題解決方法者，此類(垂直遷移遠遷移、高階遷移、

非特定性遷移)則與遠遷移的觀點相似。

類化原則理論強調在經驗中學到的原理原則，才是造成以後學習遷移的主要原 因。在教學的過程中教師能設計相似的問題，幫助學生作類似的推理，有助於學生 產生學習遷移(張春興，2007)。反之，如果將以往所學習之原則，運用在不恰當之 情境，反而會形成負移轉而對學習新事物造成干擾。故教學時除了教學生技術操作，

也要包含原理原則的講解。此外，學習遷移並不是習得行為的重複表現，而是將習 得的經驗擴大或重組。在學習時，所獲得的原理原則若是由自己領悟而來，其學習 遷移的效果就較大。因此，教師在教學時，應盡量提供學生自我學習的機會，並鼓 勵學生學到概念，形成原理原則，如此方能使學生產生更多的學習遷移，亦即同理 類推的能力，或者是說舉一反三、觸類旁通的能力。

有關影響學習遷移因素，Mayer(1998)過去的研究中歸納出認知技能(cognitive skill)、後設認知技能(metacognitive skill)與動機技能(motivational skill)等三種技能會 影響成功問題解決遷移(problem solving transfer)的能力。Bransford 及Brown(1999) 也認為學習者本身的特質，學習遷移發生前的學習任務、學習情境的安排等，皆有 可能影響學習遷移。而在學習者本身的特質上，學習者本身是否具有解決問題的基 本知識與後設認知能力也會是影響學習遷移。

歸納Mayer(1998)、Bransford 及Brown(1999)學習遷移與類化學習策略在教學 的應用，諸如：(1)有變化的訓練過程(train loosely)，教學的過程需要有彈性及變化，

透過提供不同的刺激提示，引導學生能在不同的提示下，做出相同的正確反應。如 此才能順利將習得技能轉移至類化情境使用。 (2)使用足夠的範例(the use of sufficient examples)，使用足夠的範例是促進類化的重要教學策略。當學生已經習 得一項技能或行為後，繼續在不同的情境中進行教學訓練，使其能將習得的技能和 行為類化到其他的情境中，亦即在不同的情境下教導相同的技能或行為。(3)運用 案例教學(using the case method)，當學生學會某類行為中的某些工作或技能後，便

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比較能夠在此類行為中的其他類似工作中正確地反應。(4)使用自然而然的增強(use contingencies that are maintained naturally)，進行教學時以眼神表情、豎起大拇指、

口頭稱讚、社會性增強等，做為教學的增強，使學生能在自然情境的控制下表現出 習得的技能和行為。(5)選擇共同的刺激(choose common stimuli)，將學生在課堂中 的刺激帶入實際情境，以減少習得的技能從情境類化到其他情境的困難。(6)教導 自我管理技巧(teach self-management skills)，透過學生內在的認知過程，來影響外 在的行為表現，主要透過自我監控(self-monitoring)使學生在面臨某種問題和情境時，

能運用發自內心的話語，指導自我解決問題和適應新情境。

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