類比推理的理論模式

關於類比推理的研究，已經有許多學者提出理論模式，試圖要對類比推理加以系統 化的解析。實際上，類比推理的心智運作歷程是非常複雜的，瞭解類比推理理論模式有 助於發展系統化的教學模式。

壹、Piaget 的認知結構階段論

Piaget 的認知結構階段論（structural stage model）將類比推理的發展階段區分為前 運思期（preoperational）、具體運思期（concrete operational）及形式運思期（formal operational）等三階段（張春興，2001）。Piaget 對於類比推理的研究，採用的是傳統的 研究取向，也就是讓受試者作答「A：B→C：D」的問題。他將 A 與 B 或 C 與 D 的關 係稱為「低階關係」，而A：B 與 C：D 的對應關係則稱為「高階關係」。

一、前運思期（約5~6 歲）

根據Piaget 的研究顯示，處於類比推理前運思期的兒童，進行類比推理時，常是以 自我中心為考量的依據，因此，常出現了許多奇異的類比關係。他們能夠將圖片成對地 排列，也就是能夠連結A 與 B 的關係及 C 與 D 的關係，但不知道 A：B 與 C：D 兩對 間的高階關係，而且每一位兒童對於他的排列關係的解釋都不一樣。例如：「鳥：羽毛

→狗：狗毛」的類比中，兒童的解釋可能是：狗把鳥吃掉，最後剩下羽毛，而不是像大 人所想的一樣。而此時期又可以分成兩個階段：

（一）階段a：即使是對於低階關係，兒童也是無法形成，需要藉助實驗者的幫助，

呈現出可能的答案讓他選擇。

（二）階段b：兒童能形成低階關係，但無法應用來建立高階關係的類比。例如對 於「鳥：羽毛→汽車：方向盤」的題目，階段 a 的兒童無法理解「鳥與羽毛」或「汽車 與方向盤」有何關連性，但階段b 的兒童已可掌握低階關係，但還無法找出高階關係。

二、具體運思期（約8~11 歲）

這時期的兒童已經能充分瞭解低階關係，但仍然無法從低階關係擴展到高階關係。

這時期也分為兩個階段：

（一）階段a：透過嘗試錯誤的方法，兒童有時可以建構出高階關係或形成類比，

但是如果實驗者提供錯誤的高階關係時，他們無法區辨出來。

（二）階段b：兒童能正確區辨實驗者所提供的高階關係是否正確，但尚未很穩定。

三、形式運思期（約11 歲以上）

這階段的兒童能進行抽象性的思考，完全的類比能力已經發展，他們可以充分掌握 高階關係，並且從其中分析出抽象的關係，以進行類推的工作。同時，他們也能明確地 陳述出類比推理觀念的基礎，可以做各種類型的類比推理。

綜觀Piaget 的認知階段發展模式，兒童的類比推理能力與其認知發展階段的認知能 力是有關連的，隨著年齡的增長，兒童能逐漸地建構低階關係，應用其種類型式建構類 比推論出高階關係。

貳、Sternberg 的類比推理成分理論

Sternberg 的類比推理成分理論（the components theory of analogical reasoning）係根 據訊息處理理論的觀點，且基於「A：B→C：D（？）」的模式。Sternberg 所謂的推論，

是將心理所呈現的兩個或兩個以上的特徵之關係，進行理解。在交互關係的學習方面，

即相關的推論，判斷特徵與關係之間的關聯性，並作推論（劉曼麗，2007）。在此類比 推理包含了六個運作部分：

一、編碼：編碼（encoding）即辨認類比問題中 A、B、C、D 的相關屬性，提取意 義，並儲存在短期記憶或工作記憶區中。

二、推論：推論（inference）係建立出 A 與 B 的各種關係，儲存在工作記憶中。

三、對應：對應（mapping）中發現 A 與 C 的各種可能的高階（連結）關係。

四、應用：應用（application）推論出的任何關係或原則，來對應出 C 與 D 的屬性 關係，找尋出正確的D 答案。

五、辨明：從所提供出的各種選項中進行辨明（justification），刪除跟 D 不相同的 答案。

六、準備/反應：準備（preparation）將解答反應（response）出來。

類比推理舉例：解決語文類比問題「蘋果（A）：吃（B）→牛奶（C）：（D）？」

時，選項「牛、甜的、喝、白色」，由上述的六個成分運作歷程為：

（一）先將呈現出的語詞編碼，並從記憶中提取每一個詞與類比相關的屬性。

（二）推論「蘋果」與「吃」的關係，再認知「吃蘋果」。

（三）對應前段的關係到後段，瞭解「蘋果」與「牛奶」皆是被操作處理的食物。

（四）應用從「蘋果」推論而得的關係，從待選的選項中選出一個詞與牛奶的關係 相似於「吃蘋果」的關係。

（五）將理想的語詞選出。

（六）將選擇的答案「喝」反應出來。

Sternberg 的類比推理成分雖然提出一系列的步驟來說明類比解題過程，但在訓練學 生使用類比推理的時候，對於如何檢索適當的來源領域對應至目標領域則未提及（Keane, 1988）。

叁、Gentner 的結構對應理論

Gentner（1988）依據事物間具有的屬性和共有的結構關係之相似性，提出了結構對 應理論（structure mapping theory，簡稱 SMT），同時指出類比是由來源領域知識對應 到目標領域知識的結構關係。在類比對應時，各個不同物體或事物之間的對應應捨棄物 體或事物間的表面屬性，主要是藉由內部蘊含的共同結構關係來做對應。一組互有關聯 的關係結構遠比單一獨立的關係更具有對應能力，即遵循系統性原則，兩者結構間的相 似性愈大，愈容易做對應。此點說明了系統性原則在類比對應過程中是一個相當重要的 因素（高淑芬、邱美虹，1998）。實施類比時，學習者是否能察覺來源領域和目標領域 之間的共同結構高階關係，而忽略、捨棄兩領域之間不相關的表面屬性低階關係，是類 比成敗的關鍵。依據系統性原則作為兩領域間之對應，較容易達成類比推理或解題的任 務。

在這結構對應中，自發性的類比學習須歷經五個階段：

一、接觸來源領域（accessing the base system）。

二、來源領域和目標領域間的對應（performing the mapping between base and target）。類比時從來源問題的知識，對應到另一個目標問題的層面。

三、評量配對（evaluating the match）。從這兩個層面中找尋出一對一的對應關係，

並且獲得最大的結構相配。

四、儲存對目標領域所得的推論（storing inferences in the target）。

五、抽取共同性（extracting the commonalities）。注意來源與目標問題間的對應系 統，找尋出兩者間的共同關係，並且將兩者各自所包含的非共同關係之外的屬性特徵，

獨立在外，然後去做高階的預測。

類比推理舉例：某人已有太陽系的先備知識，要去解決「太陽：原子→行星：電子」

的類比題，他的思考步驟可能如下：

一、設定兩層面的一對一對應：太陽對應原子，行星對應電子。

二、放棄物體的屬性，譬如放棄「太陽是黃色的」概念。

三、注意來源層面的系統化原則，並且將它保留作為高階的關係。例如「太陽比行 星大」及「太陽吸引行星」的關係。

四、將「太陽比行星大」及「太陽吸引行星」的關係對應到目標領域的「原子」，

而成為「原子吸引電子」的結論。

Gentner 認為來源與目標兩個系統的實體，不一定要完全一樣，對應的重心在於高 階關係的配對，也就是「系統化原則」。當來源領域及目標領域之間在表面相似性有高 度相關時，較容易使解題者注意到可以類比的關係，對應就愈容易正確。

肆、Gick 和 Holyoak 的基模歸納理論

Gick 和 Holyoak（1987）等人認為，類比推理基本上是包含兩組命題的對應。命題 是根據其對應關係的相似性去配對。所謂相似性，就是並非要完全地同形或相同，只要 具有相當程度地滿足部份對應關係的準同形，使得兩組命題能夠達成部分的對應與遷移 即可推理。而且，人類記憶的搜尋是靠語言線索目標導向的，當來源問題跟目標問題皆 是來自於不同的系統領域時（即來源與目標問題間缺乏相對應的特徵時），潛存在這類 比題中的基模就是重要的中介角色，人們可以應用基模分析兩個的問題結構，注意、趨 近並提取高層次的知識表徵，進而導引出適當的結論（高淑芬、邱美虹，1998）。

Gick 和 Holyoak 等人的研究，就是設計兩組問題情境，讓受試者注意並應用來源 問題的關係，對應到目標問題，而進行類比推理。其基模歸納理論（schema induction theory）的重要論點說明如下：

一、類比推理過程分為四個基本歷程：

（一）檢索或選擇可能有用的來源類比物（the retrieval or selection of a plausibly useful source analog）。

（二）對應：對來源問題與目標問題進行比對（mapping）的工作。

（三）類比的推論或遷移（analogical inference or transfer）。

（四）後續的學習與應用：擴展對應中所產生的解決方案，進行學習與應用

（subsequent learning）。

二、注意並且選擇重要的成分表徵，是類比解題能否成功的重要步驟。

推理者常從來源問題中自發性地提取可以類比的特徵，並根據來源與目標問題之間 的相似性去判斷，包括了相似的目標或者限制。如果推理者只注意到誤導的表面相似，

就可能會導致錯誤的趨近與負向遷移。

三、抽象的問題表徵是類比遷移的媒介。

Gick 和 Holyoak 就指出，抽象問題的表徵係儲存於記憶系統的心智表徵，包含知 識內容在記憶中所建構的形式與知識結構的表徵，最普遍的問題是觀念以及程序。

觀念，指的是各種類屬性或者特殊事例。例如：河流、動物或數字等。程序：指的 是應用在處理特殊目標時的操作步驟，其表徵的形式可以條件－行動規則的方式來編 碼。由此可知，基模是由日常生活中的經驗及知識建構而成，其品質的良窳也將會影響 推理的判斷。

伍、Novick 的類比解題思考歷程理論（analogical solving of thinking processing theory）

Novick（1988）在探討生手與專家在類比解題的策略時，提出了類比解題應具備四 個過程，又稱為類比解題思考歷程理論（analogical solving of thinking processing theory）：

一、問題表徵（representation）。

二、搜索/檢索（research/retrieval）。

三、對應（mapping）。

四、適應（adaptation）。

Novick 將問題表徵列為首要步驟，先呈現問題表徵再去檢索適當的源問題類比物以 進行之後的步驟。

陸、類比學習環理論

國內學者徐順益（1999）綜合 Sternberg 所提的類比推理成分理論和 Novick 的類比

國內學者徐順益（1999）綜合 Sternberg 所提的類比推理成分理論和 Novick 的類比