ACT-R 的生成規則

本節將針對 ACT-R 理論及其生成規則進行說明。

壹、ACT-R 理論

ACT-R（Adaptive Control of Thought-Rational）理論是美國人工 智慧及心理學專家 John R. Anderson 等人整合多項認知理論所提出，其 理論的基本觀點是認為複雜認知（complex cognition）是須由相對簡單 的知識單元（knowledge units）組成，而知識單元則是由另些更簡單的 原理（principles）所獲得的；即，相信人們的知識是由許多的信息塊

（chunks）所聯結而成的，當人們須學習或再認時，假如已擁有較多相

R. , 2001；李素卿，2003；Steven Ritte , 2007）

其也認同當人們在解決問題時，會先對問題空間進行搜索，以便找 到一條由問題的起始狀態到目標狀態的通路，也就是說要找到一定的運 算序列，搜索或選擇運算則要靠策略的引導；一個問題可用多種不同的 策略來解決，採用哪種策略除了依賴問題的性質和內容來選取，也依賴 人們的知識和經驗。（Koedinger, K. R. & Terao, A. , 2002；王甦、

汪安聖，2004）不論採用的策略為何，這個產生過程可以是外顯的，也 可以是內隱的。（Anderson, J. R. , 1982 , 1993 , 1995 , 1996；Anderson, J. R., & Schunn, C.D. , 2000；Anderson, J. R. et al., 2004；Steven Ritte , 2007）

ACT-R 理論還提出兩個假設（Assumptions）—操作假設（performance assumptions）和學習假設（learning assumptions），認為人們是運用 已知的知識或經由學習，轉換陳述性知識和程序性知識，來獲得新知；

也提出兩個水準（level）—符號水準（symbolic level）和子符號水準

（sub-symbolic level），解釋陳述性知識信息塊的提取效率與程序性知 識生成規則的應用功效。（Anderson, J. R. , 1982 , 1993 , 1995 , 1996；

Anderson, J. R., & Schunn, C.D. , 2000；Anderson, J. R. et al.,

2004；Steven Ritte , 2007）

貳、生成規則（production rules）

ACT-R 理論的優點是包含了各種知識的表徵，有陳述性知識的命題網 絡表徵、物體的心像及相對應的空間關係和時間次序等，也有程序性知 識的產出系 統表徵 ，其對訊息 的處理 方式是採以 逐一處 理（ serial processing）的觀點，透過工作分析（task analysis）來呈現其認知過 程。（Anderson, J. R. , 1982 , 1993 , 1995 , 1996；Anderson, J. R.,

& Schunn, C.D. , 2000；Rittle-Johnson, B. & Koedinger, K. R. , 2001；

Anderson, J. R. et al., 2004；李素卿，2003；鄭麗玉，2006；Steven Ritte , 2007）

ACT-R 理論認為當遇到問題時，會先搜尋以前遇過的類似問題進行類 比機制作用，以形成能解決新問題的新生成規則；舉例來說，當學童在 解數學題時，會根據之前所教導的陳述性知識來產出一些次要目標，透 過這些次目標的產生，以「If-Then」的形式表現出，建立一個新的生成 規則。而，生成規則的獲得可分為如下三個階段：

一、解釋性階段（interpretive procedures）：此階段是將特定領域的 陳述性知識應用於一些非特定領域的生成規則上，例如，先將目標 分解或逆向推理等方式來解決問題。

二、知識編輯階段（knowledge compilation）：此階段是將陳述性知識 推展到使用程序性知識的過程，其具有程序化（proceduraliazat-

& Schunn, C.D. , 2000；Rittle-Johnson, B. et al. , 2001；Anderson, J. R. et al., 2004；李素卿，2003；鄭麗玉，2006；Steven Ritte , 2007）

本次研究即採取了生成規則的形式來解譯學生解決問題的過程，期 望藉由此生成規則的觀點來評估問題解決方式，分析每一步驟，評估出 錯的問題點，尋找可能的解決方式，或許可用來解決學生在操作橫式多 步驟加法與直式加法算則時所遇到的問題。