從學習論談數位教材設計的考量

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從學習論談數位教材設計的考量

顏晴榮國立台北教育大學數學暨資訊教育系副教授一、數位學習與數位教材近年來，由於資訊科技的快速發展，使得社會上各行各業結合資訊科技的應用成為趨勢，教育上亦不例外。運用資訊科技開發學習教材、改善學習環境、擴展學習資源，已經成為當今各級學校教學上推展的重點。國內推動資訊教育的熱門話題從早期的電腦輔助教學、多媒體教學，乃至近期的遠距教學、資訊融入教學、數位學習等 ,由於資訊科技的進步 ,導致電腦硬體設施質與量的不斷提昇、網路頻寬增加、媒體傳播加速、資訊呈現方式多元等。儘管電腦網路科技及資訊內涵不斷的推陳出新；然而由於數位教材的設計理念深受學習理論影響，因此本文擬從學習理論談數位教材設計的考量因素。數位教材是指數位學習的內容。所謂數位學習(e-Learning)，是指以數位化方式,透過網際網路的學習活動(Zhang&Zhou,2003;Yi-Shun,2003)，具體言之，數位學習是指學習者，使用電腦為工具，透過網路取得數位教材，所進行的學習活動。其學習方式可以是同步(Synchronous)或非同步的(Asynchronous)。數位學習帶給師生最重要的改變在於提供彈性的學習環境(Flexible learning environment),使得課程更能符合學習者的個人需求(邱玉菁 ,2004;Bryant et al.,2003,Kinney,2001)。數位教材的意義廣義言之，網路上的課程敎材都可以稱為數位教材，這些教材內容是以多媒體的方式製作，並於網際網路上，讓使用者可以利用瀏覽器來進行學習。數位教材依其呈現的方式，可分網頁式、演講式、模擬式、視訊式、電子書等五種 (孫培真,2004)。二、學習派典對數位學習的影響從教育心理學的觀點而言，研究學習原理之目的有二：其一是了解個體如何學習；其二是建議教師如何教學(張春興，1989)。而數位學習通常牽涉到學習

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過程、學習者的成長與發展、教育心理學以及專業的教學方法，教材設計必須融合其學習理論與型態，方得以獲致實質的教學成效。一般學者皆認為，學習是經由練習並使個體在行為上發生改變的過程。因此，在心理學的研究領域中，學習理論不但能揭櫫教學與學習行為研究的指標，並為教學系統的設計和教材發展提供許多極有價值的參考(黃淑雅 ,2005) 。是以，學習理論在教學與教材發展研究上佔有舉足輕重的地位。鑑於學習理論對數位學習教材教法的重要性，因此，本節擬從學習理論談數位敎材設計的考量。學習理論主要受到三大派別影響：一為行為學派所提出的刺激反應聯結論；其二為完形學派所提出的認知論；其三為近代頗受教育學者重視的建構學習論與情境認知。茲將各種派典分述如下：三、行為主義學習論行為學派在二十世紀初成為心理學的主要派別，此學派至今仍受到當代心理學家的重視與青睞。較具代表性的行為學派如下：桑代克(E.L.Thorndikle)認為學習理論是使情景與行動反應之間構成聯結。主要是經嘗試與錯誤過程後，保留正確而有效的行為(黃政傑、李隆盛，1996)。桑氏經實驗得出學習的三大定律：即準備律(low of readiness)、練習律(low of exercise) 及效果律(low of effect)。準備律強調學習時要先引起動機，學習行為才有正面的反應。而練習律乃強調刺激與反應之間的聯結，認為學習的增進可經由不斷地練習而產生正確的反應，練習對學習相當重要。至於效果律是指：刺激與反應間的聯結如產生滿足，則學習有效果，亦即學習者得到了報酬與收穫，則較能提升學習者的興趣，進而反覆練習。就行為主義的學習理論，聯結論之學習法則，主要針對個體施與不斷的刺激與反應，並透過酬賞來保持學習的永恆性 (楊明恭， 1994) 。巴布洛夫(I.P.Pavlor)認為刺激和反應是自然發生的，巴氏認為制約刺激是受制約刺激學習所引起的反應，經由訓練之後，可引發反應的新刺激，以達到學習的目標。換言之，古典制約學習論是將已存在的學習反應，經由刺激替代的方式和新的刺激建立聯結。史金納(B.F.Skinner)的操作制約學習，認為學習歷程中非制約刺激與非制約反應之間並無必然的關係。操作性反應是個體自發的，並非由刺激引起，因此，

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個體自發性的反應與反應後產生的刺激互為因果，只要個體有反應，刺激才會有出現，如此才能有學習；若個體無反應，則刺激不會出現，故無法進行學習(張春興，1989)。史金納的操作制約學習論，乃調和了工具制約與古典制約理論，而提出學習的基本要素，認為行為可用反應增加率來表示，亦即行為只要經過新的經驗反應不斷出現就可達成學習的結果(楊明恭，1994)。史金納對於學習主張，提出了編序學習(programmed learning )的論點，編序教學乃植基於刺激反應(S-R) 論，在教學中提出一問題(刺激)，讓學生回答(反應)，然後回饋，並以報酬使學生產生正增強。編序教學的特點是將教材細分成許多小步驟，以小序目讓學生不斷地學習，前一序目引導後一序目，並以立即回饋的方式增強學習，學習速度亦可自行控制，並可重複學習，此種學習方式對數位學習提供了的相當有力的理論依據。行為理論在數位教材設計的考量如下: 1. 版面設計考慮美觀,藉以引起學習動機 2. 運用增強原則,建立學習者之信心 3. 設計教材時,考量教材由淺入深,循序漸進 4. 因應教學策略,提供個別化教學 5. 提供良好的使用介面讓學習者操作自如，激發學習興趣 6. 教材能提供適性學習，以適應個別差異 7. 因應教學目標及課程需求,提供反覆練習，直至精熟學習為止 8. 適度運用立即回饋的評量技巧 9. 擬訂明確可評量的教學目標四、認知學習論行為主義所強調的：教學是一種教師所準備的刺激(教材)與學習者對刺激所產生的反應(回饋)。對於此一定義，認知心理學家提出完全不同的主張，他們認為：「學習」是個別化的經歷，所有外在的刺激必須經由引發學習者原有的想法，將所選擇注意的知覺嘗試與長期記憶產生關聯，再經有意義的理解程序儲存於個體的記憶中。所以在這個學習的過程中，學習者必須是主動積極的行為者，而非被動的接受者。

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由於行為主義對個體的行為是如何發生沒有交待，且將動物實驗推論於人類行為，乃受到強烈批判，因而才有認知心理學的蹶起。認知心理學家將學習的行為改變解釋為認知的歷程，認為學習的必要條件是個體對環境中事物的認識與了解，此即稱為認知論(cognitive theory)，認知論源於完形心理學( gestalt psycholog y)，主張頓悟學習(insight)，即學習者忽然瞭解問題情境中各個因素間的關係。頓悟學習特別強調學習者的頓悟能力、新舊經驗的交互影響、頓悟情境的安排等。完形心理學強調抽象觀念，其關心的是知覺和思考的本質，主張較複雜的推理思考、概念或原理原則的學習(黃政傑、李隆盛，1996)。認知心理學認為學習的達成端視新情境與舊經驗符合的程度而定，即認為學習情境的刺激較多時，有助於學習的認知與瞭解。此外，學習的建立並非零碎的經驗，而是以舊經驗為基礎來吸收新經驗。認知論強調主動學習，視學習為個別化歷程，任何外在刺激，須經由引發學習者的原有想法，將選擇注意的知覺嘗試與長期記憶產生關聯，再經由理解程序儲存記憶。因此，在整個學習過程中，學習者一直處於主動而非被動。整體而言，認知學派將教學活動視為學習導向的事件，有異於行為學派的教學導向事件。綜合認知論對數位教材設計的考量因素如下： 1. 教材設計應考慮新經驗與舊經驗的聯結 2. 適度提供學習者主動參與的教學策略 3. 畫面的呈現應考量記憶能力，一個畫面呈現一個概念為主 4. 每個畫面學習的時間應予適度的控制 5. 教材的呈現應考量學習者長短期記憶能力的限制 6. 教材的呈現速度不宜過快 7. 畫面設計應包含功能鍵及選單五、建構學習論與情境認知 (一)建構主義建構主義(constructionism)是一種源於哲學、心理學與社會學的知識論(周崇儒 ,2000)。在哲學方面，Bruner與Jonassen均認為植基於康得的批判主義，在心理學方面，則起源於Jean Piaget的發生認識論及Bruner的認知心理學(Perkins，1991)。

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建構主義強調知識並非個體被動的接受，而是主動的建構，並以為認知的功能僅是調適性的(adaptive)，認知用以組織經驗的世界。建構主義的學習觀認為「學習應在特定的脈絡(context)」中，經由經驗而主動建構知識。亦即，學習是一種認知建構的過程，知識是由個體主動操弄而非被動的獲得。經由主動獲得知識才是真正實用的知識。因而在學習過程中，個體應使用自己的學習策略，將既有的知識關聯組織，且重新建構(顏秉璵、沈中偉，1992)。由於建構主義應用於學習上，教師的教並不等於學習者的學，Merril(1991)主張教學活動並不應該為教而設計，而應該以學來考慮。因此，教師的角色應由主宰教學變為從旁指導。建構主義將知識論的重心，由教學內容轉向學習者，認為教學是學習的促使，亦即教學是學習者主動利用自己背景知識與經驗來建構學習知識(朱則剛，1996)。因此，教學設計模式應更具彈性、更動態、及更互動化。 (二)情境認知情境認知(situated cognition)理念，是在1989年由Brown、Collins，以及Duguid 三位學者所提出的，他們認為知識只有在它產生及應用的情境中去解釋才有意義。情境認知論與建構論的理念極為接近，主要認為學習者對知識學習應處於主動、積極的與環境交互作用。情境認知在強調知識應在情境中建構，知識的獲得應與環境互動，學生由觀察模仿中學習，從現實情境中發現困難、找尋線索、提出解答，情境認知學者認為學校教育僅是學習抽象觀念的場所，因此相當贊同學徒制(cognitive apprenticeship) 及錨式教學 (anchored instruction) 的實施。此外，若從知識遷移的角度分析，認知心理學家認為有利於知識遷移的因素包括： 1.學習情境近於實際情境。2.學習者投入在不同的知識應用情境裡。3.學習者有機會觀察不同專家對同一問題所進行解決方法的情境。知識遷移是學校教學的主要目標之一，然而現行學校的學習環境不利於學習遷移，學校將知識抽離實際情境，忽略了情境認知，無形中阻礙知識遷移(Brown，1992)。由於知識的意義表徵乃植基於學習者、知識及環境間的互動(Cunningham , 1992 ; Young & Kulikowich , 1992)。知識若被抽離於情境中，則其意義也就不同，所以多數專家已發現，學生在學校所學到的知識與技能，並無法應用於日常生活之中。由於情境教學強調的是逼真的教學，而學校要提供實際教學似乎不太可能，而且讓學生去探索、練習均需花費很長的時間，所以，在現實的教育體制與客觀環境裡，欲落實此一理

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念實有相當的困難。而數位學習之模擬教學頗符合情境學習的主張，數位教材可以設計逼真的學習情境，讓學習者以自我控制、互動、模仿、觀察等方式學習，由於模擬式教學結合了高科技與學習理論，以圖畫、聲音、動畫、文字等最逼真的情境，使學習者很清楚的學習到重要概念，且透過模擬的方式，可以將抽象概念轉變更加真實。模擬式的展現可以補充及強化學校教育方式，以逼真的情境來引發學生的學習動機，且亦能實現學習的主動性，並掌控與環境間的互動性。根據上述建構學習理論與情境認知，在數位教材設計的考量如下： 1. 適度提供學習者自行控制學習速度 2. 教學內涵強調運用情境模擬以利學習遷移 3. 善用數位化教學媒體的互動特性融入環境中學習 4. 敎材設計理念非以敎而應以學為主 5. 可適度融入合作學習的設計 6. 根據主題內容與特性,運用各種多媒體效果,融入教材中 7. 適度運用虛擬實境(Virtual Reality)設計學習活動 8. 善用媒體特性以角色扮演達到學習的效果 9. 應適度融入以問題解決策略的教學設計 10. 提供日常的生活情境為作為學習教材 11. 運用多媒體設計 ,將錨式教學法融入教材內容六、結語任何教學活動的進行 ,背後需有學習理論的支持，脫離學習理論的敎學活動或教材設計，無法迎合學習者需求，且難以達成教學目標。由於學習理論提供敎與學的規範，因此，任何數位教材的設計理念應以學習理論為基礎。儘管資訊科技的發展已經改變當今的教學型態 ;然而不管科技發展至何種地步，畢竟科技只是科技，就教育上而言，科技仍然是學習的工具。數位教材的設計，應結合此資訊科技的特性，以學習理論為主，科技多媒體特性為輔，由資訊科技來落實學習理論，並配合教學方法、教學策略、教學評量，整合所有教學資源，則必能順利達成教學目標。數位教材品質之優劣，攸關教學成敗，唯有妥善規畫教材，始

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