類比的相關研究

在我們日常生活中，即經常使用類比來當作與他人溝通的方式（Dagher, 1998），以 增進彼此對所欲談論的事物的了解。類比就像是一個過程，一個用來連結與確認兩個不 同概念之間，其相似之處的過程（Glynn, 1991）。在學校的教學過程中，教師也經常運 用類比來當作教學工具，以促進學生學習的效果。利用類比來簡化某些較困難的概念，

把某些較為熟悉的事物與較不熟悉、較抽象的事物相互比較，使較不熟悉、較抽象的概 念，得以具體化（Dagher, 1998）。從許多研究中發現，類比的應用在科學的發展與演進 上，扮演著極為重要的角色，並且無時無刻都存在於我們的腦海之中（王美芬與熊召弟，

1995）。Duit, Roth, Komorek, & Wilbers (2001)指出使用一個已知的科學概念或事物當作 類比物（Analogy），來類比一個未知的科學概念或事物，以增進學習者的理解，而將此 未知的概念或事物當作標的物（Target）（見圖2-1-1）。如果類比物與標的物之間的性質，

存在著相同處或相似處時，則兩者之間即可被用來進行類比的連接（Glynn, 1991）。反 觀，若類比物與標的物之間，具有一些不相似的性質或關係時，則很有可能會造成類比 的預測與結論產生錯誤（Dagher, 1998）。因此，教師在使用類比進行教學時，必須謹慎 小心的選擇類比物，以避免類比教學可能造成的錯誤概念。Pittman（1999）指出在類 比的使用上常造成失敗的兩個因素：（1）學生對於類比沒有徹底的了解；（2）學生無法 正確描述類比物的意思。因此，一個好的類比的使用，主要是以學生所熟悉的事物為依 據（王美芬與熊召弟，1995）。因此，教師應當對學生的先備知識有所了解，在選擇所 欲使用的類比物時，才能適切的選用，以幫助學生的學習。

---背景（context）--- 類比關係（analogical relation）

類比物（analogy）Í==========================Î標的物（target）

---背景（context）--- 圖2-1-1 類比物與標的物之間的關係

二、類比教學模式

在科學教育上，類比是經常被使用的教學技巧之一。在眾多科教學者的研究之下，

已經發展出許多種類比教學的模式，以協助學生的學習（Dagher, 1998）。被應用在科學 學科教學中的類比教學模式，大致可分為七種教學模式，分述如下：

1.一般類比教學模式(The general model of analogy teaching, GMAT)是 Zeitoun

（1984）根據 Rumelhart 和 Norman 的理論所提出，其主要的教學步驟為：(1)測量學 生的特質、(2)評估與學習內容相關的先備知識、(3)分析欲學習的教材、(4)判斷類比的 適切性、(5)決定類比的特性、(6)選擇教學策略與媒介、(7)將類比物呈現給學生、(8)評 估類比的效果、(9)修訂教學模式的步驟。此教學模式包含了許多教學上所需注意的要 點，但也由於其教學步驟較多，導致在施行上顯得比較麻煩，因而易於忽略理論的嚴謹 性。

2. 類 比 模 式 的 教 學 (Teaching with analogies model, TWA) 是 Glynn, Britton, Semrud-Clikeman, & Muth（1989）以建構主義為基礎所提出的教學模式，其主要的教學 步驟為：(1)介紹欲學習的科學概念、(2)回憶類比的概念、(3)找出概念間的相似特質、

(4)比對概念間的相似特質、(5)形成概念的結論、(6)指出類比物與標的物的相異處。此 教學模式比一般教學模式簡略許多，因此在施行上較為便利，並能有效減少另有概念的 產生，以及促進學生科學概念的學習（Metsala & Glynn, 1996）。

3.銜接類比模式(Bridging analogies model)是由 Brown & Clement（1989）(1)呈現定 錨類比(Anchor analogy)、(2)呈現標的物並與定錨類比物進行比較、(3)提供類比橋以拉

(anchoring conception)的使用，讓學生看到類比物與標的物之間的相關性，促使學生連 接類比物與標的物，並認為合理，進而願意接受它。

4.多元類比模式(Multiple analogies model)是由 Spiro, Feltovich, Coulson, & Anderson

（1989）所提出的教學模式，其主要的教學步驟為：(1)漸進式的提供學生相關概念的 類比；(2)每個類比都依附在前一個類比之上；(3)在學習的過程中，對前一個類比概念 不斷進行修飾。此教學模式可減少將複雜概念過於簡單化的疑慮，並有效減少偏見 (Reductive bias)的產生。

5.學生產生類比模式(Student-generated analogies model)是由 Zeitoun（1984）所提出 的教學模式，其主要的教學步驟為：(1)解釋科學現象、(2)建立自己的類比、(3)找出類 比的相似與相異處、(4)討論類比的適切程度（Wong, 1993a, 1993b）。經由學生憑其直覺 主動建構出的類比，學生對於此類比會較具有擁有權，而教師所扮演的角色為知識的提 供者，協助學生進行討論。

6.故事性類比模式(Narrative analogies model)於 Dagher（1995）所提出的教學模式，

其主要的教學步驟為：(1)找出主題的重要性、(2)提出二元的相反物、(3)內容以故事的 形式組織化、(4)形成概念的結論、(5)評量學習的效果。隱含在故事中的科學邏輯論述，

能夠較為容易被學生所理解，以提升科學概念的學習。

7.以實例為基礎的推論模式(Case-base reasoning model)於 Kolodner（1997）所提出 的教學模式，其主要的教學步驟為：(1)依據個人經驗設計類比推論、(2)找出欲瞭解的 議題、(3)檢視概念的形成、(4)評估自己形成方法的效果。此推論模式主要是由學生依 據自己或他人的經歷，所設計出來的方法，對於解決問題會有較佳的成效。

綜觀各式不同的類比教學模式，在類比教學學習的歷程上，大致可歸納出下列五個 主要步驟：(1)存取已知的類比物概念；(2)將類比物與標的物進行比對；(3)評估類比物 與標的物的吻合度；(4)儲存類比物與標的物比對的推理結果；(5)找出類比物與標的物 的共同性（Clement, 1981；Gentner, 1988；Gentner, 1989）。教師若能了解學生的學習方 式，將有助於在教學時類比使用的效果，進而與其他教學方式進行整合，以提升學生學 習科學的動機，並增強學習時的興趣與投入度（Dagher, 1998）。

三、類比的學習機制

在類比的架構方面，依據Gentner（1988, 1989）指出主要可以區分為兩個極端，純 粹比對類比與傳達屬性類比，其中純粹比對類比的架構是指就學習者而言，對於類比物 (Analogy)的系統有基礎的瞭解，而對於標的物的系統有些微的瞭解，重點在於將兩者 之間相同的屬性結構進行配對，並對標的物建立較完整的理解，以促進概念的學習

（Gentner, 1989）；另外，傳達屬性類比的架構是指對學習者而言，在類比物的系統有 些微的瞭解，但是對於標的物的系統只有些微或甚至沒有概念，重點在於藉由用類比將 類比物與標的物之間的相關性比對的歷程，並可從中對於類比物產生新的理解，進而將 此新的特質也轉入標的物，以學習新的概念知識（Gentner, 1989）。

在類比的相似性方面，Gentner（1988, 1989）針對類比物與標的物之間，表面的屬 性(Attributes)與內部的結構關係(Relations)的相似程度，區分出五種不同的類比種類，

如表2-1-1 所示。Gentner（1989）認為相似性是影響類比學習可否遷移的重要因素，並 將類比的相似性分為「表面的相似性」，即依據類比物與標的物在表面的性質或特質上 的相似，把類比物的性質轉移到標的物；「結構的相似性，即依據類比物與標的物之間 相關結構的相似性，從類比物去推論與瞭解欲學習的標的物。然而，Vosniadou（1989）

對於相似性則提出不同的看法，將類比的相似性區分為「表面的相似性」與「較深的相 似性」，並認為只要類比物與標的物兩系統之間具有顯著性的相似特性，無論此特性是 表面特質或相關結構皆能有效的促進學習。

純粹比對類比與傳達屬性類比這兩種架構的類比，在科學教學上的運用各具有其優 勢，但對於科學概念建構的成效上，究竟是哪一種類比架構的效果會比較好呢？是個值 得深入探討的議題。另外，依據研究顯示類比物與標的物之間的相似性與顯著性，對於 類比推理能否有效的遷移，可能都是重要的影響因素。因此，類比的相似性與顯著性，

對學生類比學習所可能造成的影響，也是我們在設計類比教材時，所應該深入思考的重 點。有鑑於此，本研究將朝著類比的架構、相似性與顯著性的方向去設計，依據純粹比 對與傳達屬性的理論架構為主軸，針對同樣的科學概念來設計類比教學課程。以深入探

力與類比學習歷程的影響。

表2-1-1 類比的種類(引自 Gentner,1989)

種類 表面的屬性(Attributes) 結構關係(Relations) 文字的相似性(Literal similarity) 多 多

類比(Analogy) 少 多

抽象的概念(Abstraction) 少 多

異常的相似(Abnormal) 少 少

純粹外觀相似(Mere-appearance) 多 少

第二節 類比教學與科學概念學習