Lesh(1987)提出表徵為溝通的媒介,數學表徵的五個型態為「實物情境」、「書 寫符號」、「口說語言」、「圖像模型」、「教具模型」。Lesh 並強調表徵之間的關係,
包含轉換及轉移。在複數的世界裡,我們使用「i」這個符號,來表示
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這個 數學概念。這個i 就是一種代數表徵,而且為所有數學社群所接受、所公認的表 徵形式。我們要學習複數的概念,跟別人溝通 1
這個數學概念,就必須用到i 這個表徵方式。同樣地,我們要進行乘法的運算,要表示「乘」的這個動作,就 需要用到「×」或「‧」這個符號,這也是表徵的形式。當然我們會發現,「i」與「‧」(或「×」)是不同類型的表徵形式。「i」是一種代數表徵,象徵的是一 次的建構情形,可以從他對此三個層次的表徵使用情形來分析。Kaput(1989) 提 出合適的教學應藉由使用表徵形式及結構來建立與表達數學意義。數學意義的建 立,主要有兩大部分:
一、不同表徵之間的轉移(translation):包含兩種不同的數學表徵系統之間的轉 移,及數學表徵系統與非數學表徵系統之間的轉移。
二、表徵之內的轉換(transformation):(一)藉由圖案與語法(程序性)結構的 學習,透過特定表徵內部記號的轉移及操作。(二)藉由心智元件的建立,
件,抽象化到心中認知的概念,進而形成個體的「基模」(Skema)。個體不斷地 接觸新事物,使用舊基模統整新知識,發展不同的表徵形式進行抽象化及內化,
進而學習到龐大而複雜的數學知識。
由 Lesh、Kaput 與 Goldin 等人的表徵理論來分析複數乘法知識,可知其具 有代數表徵形式及幾何表徵形式等多重表徵。學生學習複數乘法時,需透過表徵
Janvier(1987a, 1987b)提出的冰山理論:一個具有多重表徵的數學概念就如同 一座冰山,每個冰山的一個角就是一種表徵形式。學生學習複數乘法,必須在心
複數乘法可分為代數表徵(以下代號為 A)與幾何表徵(以下代號為 G)兩大類。
而代數表徵包含了一般式乘法((abi)(cdi)、代號 Ag)及極式乘法
(
r
1(cos
i sin
) r
2(cos
i sin
)
、代號 Ai),幾何表徵則為圖形上的旋轉與 伸縮。以下研究將表徵的轉換轉移分為四大類:代數轉為代數(A→A)、代數轉 為幾何(A→G)、幾何轉為代數(G→A)、幾何轉為幾何(G→G)。由冰山理論來看,學生處理複數乘法問題時,問題的本質可能只是呈現一
Hiebert(1986)提出程序性知識(procedural knowledge)有兩個面向:(一)它是 由數學的形式語言,或符號表徵系統所組成,其教學成效之考察,則在要求學習 者在一個可接受的「形式」中,對於文字符號及其文法規約操作是否熟練與覺察。
(二)它包含了完成數學作業所使用的算則或法則,也就是說,程序性知識是依 據一種執行步驟的指示之組合,教導吾人作業如何完成。其特徵是一種預先學定 的線性序列之操作。(洪萬生,民 94)
Hiebert 也提到概念性知識(conceptual knowledge)可以清楚地刻畫成富有關 係(式)的知識。這些關係(式)散佈在個別的事實與命題之中,以致於他們都 關連成為一個網絡。事實上,概念知識的一個單位,絕不可能是孤立的資訊片段;
按定義,一個資訊片段只有在它的擁有者認識到它與其他片段的關係時,才可能 是概念知識的一部份。(洪萬生,民 94)
David Tall、Eddie Gray…(1994, 2001)等人亦提出 Process-Concept-Procept 過 程概念理論。在符號數學的領域中(包含算術、代數、…),對符號靈活的使用,
可當成過程作運算(processes to do),抑或概念來思考(concepts to think)。好比擁 有轉軸一樣,可以在過程與概念中做切換(秦爾聰,1993)。例如
「(14i)(cos60isin60)」可視為乘法運算(計算其結果),或是積的概念(瞭 解為兩複數乘積,並非進行計算)。
一個新的數學符號,對初學者來說是陌生而複雜的表徵。典型傳統的符號數 學概念的發展,是由程序步驟(Procedure)進展到過程(Process),進而發展出過程 概念(Procept)(如圖 4)。學習者反覆練習一個步驟(例如極式乘法法則),可以