電腦模擬軟體輔助技術教學之學後保留度研究

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(1)第一章緒論. 本章共分成五節，分別就研究動機、研究目的、研究假設、研究範圍與限制、名詞解釋五部分予以論述如下。. 第一節研究動機. 在教育改革與資訊科技發達的時代，傳統講述式教學(didactic instruction)模式似乎已無法滿足學生對學習的需求(Chuang,2005)。當今學習者在數位世界快速成長、多重的工作與在家上網期望和在學校有相同的學習經驗，同時也將面對畢業後增加入學及求職的全球競爭力(McCoog, 2008)，如何掌握時代的脈動，適當使用科技可有效增進學習與教學(Namwar & Rastgoo, 2008)，將電腦多媒體融入傳統教學課程中，來提昇教學品質，是專業教師一項重要的課題。因此，資訊融入教學已是近一波教育的潮流（鐘建坪，2005）。同時，網路的發達也造就網路學習 (Web- based Learning, WBL)的興起造成一股潮流，這股潮流能讓學習者依據自己的學習需求進行學習進修（藍皓華，2004）。記憶是一項奇妙的心理歷程，往往我們會保留所學，亦會遺忘所學。例如我們可能記得學習駕駛訓練上路技巧，但筆試測驗的內容可能已印象模糊。同樣的，學生準備期末考試，可能書中的論點、定理、公式及大綱均能熟記的滾瓜爛熟，但是很多人共同經驗是，事過三日則遺忘許多，三個月後學後保留所剩無幾。因此，探討學後保留是一項很有趣的研究議題，它是最能直接測出教學成效及回饋效果(吳明清，2007)。而運用以電腦為基礎的學習（computer- based learning，簡稱 CBL）、電腦輔助教學（computer assisted instruction，簡稱 CAI）、電腦模擬軟體輔助教學(computer simulation software assisted instruction，簡稱 CSSAI ) 或是網路學習(web- based learning, 簡稱 WBL)是否可以提昇學後保留，以及加上動手實 1.

(2) 作配合電腦模擬軟體的輔助是否有更多技術學習的學後保留，均是值得探討的問題。由於國內外探討認知教學的學後保留及學習成效之文獻很多，但對於探討技術教學的學後保留的研究卻是很少，且在探討技術教學的學後保留度與學習遷移相關性上有不同的研究結果。是否技術教學的學後保留度會隨著學習結束與時間的增長而遞減？是否技術教學的學後保留度與學習成效在實作與模擬情境的學習環境中互有差異？這些疑問激發了研究者在教學實境中，選擇對於利用電腦模擬軟體輔助技術教學的學後保留情形產生好奇，而觸發了研究者對於本研究的動機。由於目前市面上的 CAI 軟體，絕大部份屬於認知領域的學習，關於技術學習的 CAI 軟體則相當少見。尤其是複雜度較高的數位電路技術學習的 CAI 軟體更顯不足，其原因乃在將硬體訊息轉換成課程軟體可以讀取的困難度高(莊謙本， 2003)。美國 Lab-Volt 公司曾開發了一套數位電子故障檢修課程軟體，配合實體電路實施教學，其 F.A.C.E.T.(faults assisted circuit for electronic training)系統曾獲得全美教具比賽銀牌獎，但其電子零件的位置均固定在一塊電路板上，學習者無法作任何變動，而只能學到少數零件特性(Lab-Volt Co., 1992)。 1994 年美國 DesignSoft Inc.公司研發了一套電腦輔助的數位電子學習系統，稱之 TINA(toolkit for interactive network analysis)，係針對電子電路的特性、分析與測量的電腦模擬軟體，在 Windows 作業系統下使用下拉式選單(menu-driven)及滑鼠操作，人機界面之親和力及互動性較 F.A.C.E.T 系統進步。其教學內容包括數位電子的認知、操作、分析及設計、模擬、量測(virtual/real-time 模式)以及線性／非線性之類比式、數位式數位電子之故障診斷(詹高樹，2008)。由於「TINA 互動式電路分析系統」能讓學習者直接在抽象的電路圖上模擬真實的電子情境，同時將其實驗結果顯示在螢幕上，因此「TINA 互動式電路分析系統」非常適合技術教學。且隨著電腦軟體的更新與操作介面的簡易化，此套軟體已更新為「TINA Pro 電路設計及模擬」的版本(以下簡稱 TINA Pro)，並廣泛在電子電路領域中使用。此外，在純模擬的教學上，由台灣樹德科技大學與知行文化事業股份有限公司所開發的「數位麵包板」數位電子模擬軟體教材，亦係針對數位電路特性，提 2.

(3) 升科技教學的實用模擬軟體，在模擬傳統麵包板的零件安置及配線等操作功能，更能具體模擬傳統麵包板電路教學的情境，亦被廣泛使用在國內高工、技術學院、科技大學的電子科系，惟其效果尚待評估，且未有相關之研究。因此，本研究欲探究使用不同電腦模擬軟體輔助技術教學之學後保留度，將實驗對象分為傳統組、實驗組一與實驗組二共三組進行教學實驗。使用「傳統教學」方式的學生做為實驗教學的傳統組；實驗組一使用「TINA Pro」設計輔助教材而實施實驗教學，觀察學生學習數位電路技術以電路符號操作的過程中，對於實體數位電路技術的學習成效、學後滿意度及學後保留度進行探究；而實驗組二學生使用「數位麵包板」在模擬麵包板軟體上接線裝配進行相同內容的教學，將其結果與傳統組和實驗組一的學生進行比較，找出其差異性，並且進行學後保留度分析，包括認知評量與技能評量二部分，以探究較佳的數位電路教學模式，提供相關技術教學領域之研究及參考。. 3.

(4) 第二節研究目的. 本研究根據研究動機旨在探討電腦模擬軟體輔助技術教學之學後保留度，針對不同的電腦模擬軟體輔助技術教學方式，分成不同三組進行教學實驗。一組為使用「傳統教學」方式的學生做為實驗教學的傳統組，一組為使用「TINA Pro」輔助教學方式的學生做為實驗組一(本研究組別名稱訂為 TINA 組)，另一組為使用「數位麵包板」輔助教學方式的學生做為實驗組二(本研究組別名稱訂為 DB 組，取 Digital Breadboard 字母縮寫)；三組教學單元內容均相同，TINA 組與 DB 組除提供模擬軟體供學生進行學習外，尚要求學生實際在麵包板上練習電路設計及操作與傳統組相同，且最終技能部分之學後評量及學後保留評量皆以實際在麵包板上練習操作評分。經過第一次、第二次及第三次(每次間隔十四天)後分別記錄學後保留度。本研究之研究目的如下：一、探討不同組別(傳統組、TINA 組及 DB 組)學生進行實驗教學之學習成效差異情形。二、探討不同組別(傳統組、TINA 組及 DB 組)學生進行實驗教學之學後滿意度差異情形。三、探討不同組別(傳統組、TINA 組及 DB 組)學生進行實驗教學之學後保留度差異情形。. 4.

(5) 第三節研究假設. 本研究為達研究目的，研擬考驗之虛無假設（null hypotheses）如下：研究假設一、不同組別學生在學後評量總成績無顯著差異。假設 1-1.不同組別(傳統組、TINA 組及 DB 組)學生在學後認知評量成績無顯著差異。假設 1-2.不同組別(傳統組、TINA 組及 DB 組)學生在學後技能評量成績無顯著差異。. 研究假設二、不同組別學生在學後滿意程度無顯著差異。假設 2-1.在教材的設計方面，不同組別(傳統組、TINA 組及 DB 組)學生之滿意程度無顯著差異。假設 2-2.在教材內容的興趣方面，不同組別(傳統組、TINA 組及 DB 組)學生之滿意程度無顯著差異。假設 2-3.在教材內容份量的多寡方面，不同組別(傳統組、TINA 組及 DB 組) 學生之滿意程度無顯著差異。假設 2-4.在教材的難易度方面，不同組別(傳統組、TINA 組及 DB 組)學生之滿意程度無顯著差異。假設 2-5.在教材的編輯呈現方面，不同組別(傳統組、TINA 組及 DB 組)學生之滿意程度無顯著差異。假設 2-6.在明白學習目標方面，不同組別(傳統組、TINA 組及 DB 組)學生之滿意程度無顯著差異。假設 2-7.在終點行為達成方面，不同組別(傳統組、TINA 組及 DB 組)學生之滿意程度無顯著差異。假設 2-8.在注重個別學習差異方面，不同組別(傳統組、TINA 組及 DB 組)學生. 5.

(6) 之滿意程度無顯著差異。假設 2-9.在促進主動學習方面，不同組別(傳統組、TINA 組及 DB 組)學生之滿意程度無顯著差異。假設 2-10.在依自己的學習速度學習方面，不同組別(傳統組、TINA 組及 DB 組)學生之滿意程度無顯著差異。假設 2-11. 在學習回饋方面，不同組別(傳統組、TINA 組及 DB 組)學生之滿意程度無顯著差異。. 研究假設三、不同組別學生之學後保留度無顯著差異。假設 3-1.不同組別學生之學後認知保留度無顯著差異。假設 3-1-1.不同組別(傳統組、TINA 組及 DB 組)學生在相隔二週(十四日) 後之學後認知保留度無顯著差假設 3-1-2.不同組別(傳統組、TINA 組及 DB 組)學生在相隔四週(二十八日) 後之學後認知保留度無顯著差異。假設 3-1-3.不同組別(傳統組、TINA 組及 DB 組)學生在相隔六週(四十二日) 後之學後認知保留度無顯著差異。假設 3-2.不同組別學生之學後技能保留度無顯著差異。假設 3-2-1.不同組別(傳統組、TINA 組及 DB 組)學生在相隔二週(十四日) 後之學後技能保留度無顯著差異。假設 3-2-2.不同組別(傳統組、TINA 組及 DB 組)學生在相隔四週(二十八日) 後之學後技能保留度無顯著差異。假設 3-2-3.不同組別(傳統組、TINA 組及 DB 組)學生在相隔六週(四十二日) 後之學後技能保留度無顯著差異。. 6.

(7) 第四節研究範圍與限制. 本研究為教學實驗，針對上述的研究目的，就本研究之研究範圍及限制如下：壹、就研究對象而言為了確實顯現教學實驗的成效，並考慮研究設備的安排及得到較佳的行政支援，本實驗選取台北市立內湖高工控制科二年級學生為實驗對象，故研究結果的推論只限於與實驗對象同質性之學習者。. 貳、就研究時間而言本研究實驗教學時間為期約四個月，於九十七學年度下學期二月開學配合高工現行課程進行每次連續六小時之技術教學，上課時間為隔週(亦即每次上課時間間隔相距十四天)上課一次。實驗課程結束後隨即整理統計資料及撰寫研究報告，並於九十八年六月完成本研究。. 參、就研究內容而言本研究內容所謂之「數位電路技術」係以教育部頒訂(95)課程標準高工二年級之「電子電路實習」課程內之「數位邏輯」單元進行編製，單元內容包含「組合邏輯」與「序向邏輯」兩部分的理論與應用之實習。而「TINA Pro」與「數位麵包板」皆為適用於數位電路技術之電腦模擬軟體，因此配合實驗對象之教學進度，除按照正常學校實習工場動手裝配電路外，並選取上述兩套軟體做為輔助教學教材進行教學實驗。. 肆、就研究發展而言本研究使用之電腦模擬軟體「TINA Pro」輔助技術教學為單機及網路版本；「數位麵包板」為單機版本，因此學生可在家中或在上網環境中自行學習相關之技術. 7.

(8) 教學課程，較不受時間、地點的環境因素限制，且可以依據軟體選項配合其他課程實驗，有助於相關研究議題之進一步參酌及發展。. 8.

(9) 第五節名詞解釋. 壹、電腦模擬軟體輔助技術教學 (computer simulation software assisted technical instruction, 簡稱 CSSATI) 本研究所謂之電腦模擬軟體輔助技術教學係藉由不同的電腦模擬軟體(本研究採用 TINA Pro 及數位麵包板)進行輔助性質的技術教學。而「技術教學」(technical instruction)係指一種教學活動能把某種技術傳授給學習者。它的教學活動包括知識(或認知)與技能的練習，藉著有系統的科學規畫使學生在思想與操作上切配合，而學得處理某種產品的程序，它不是「純知識」也不是「純技能」的教學，乃是融和「知識」輿「技能」的教學，而有較大的比例在「操作性技能」（manipulative skills）的學習(莊謙本，1998a)。. 貳、學習成效( learning effect）學習成效是指學習者參與學習活動一段期間後，在某種形式之評量上的表現。就學習成效的指標而言，可能是成就測驗上的得分或學業成績，也可能是某種行為上的改變。一般所謂學習成效，即某種學習活動一段期間後，對參與學習者所進行某種型式的評量及學習活動所達成的效果（鄭明韋，1999）。本研究所謂之學習成效依據實驗目的其內涵包括了二部分：一為認知 (knowledge)的學習成效；二為技能(skill)的學習成效，分別在實驗教學結束後實施立即的評量，以及分別於實驗教學結束後十四日、二十八日及四十二日實施評量，以檢視學習者不同時間之學習成效結果。. 參、學後保留度( learning retention）學後保留度係指學習活動過後經過一段時間，在未經重複練習情形下，個體仍能表現其學得行為的現象。保留與學習大同小異，都表示對所學經驗的記憶，. 9.

(10) 惟學習偏於只練習之後的立即記憶，保留則偏於只練習後過一段時間的記憶（張春興，2006）。本研究之學後保留度乃採用上述學後保留之內涵，對於練習後過一段時間的記憶(或學習成效)對於練習後立即的記憶(或學習成效)之比值。而界定記憶多寡 (或學習成效)係以學後評量分數表示之，亦即：學後保留度＝練習後過一段時間的學習成效 ÷ 練習後立即的學習成效。. 肆、TINA Pro (toolkit for interactive network analysis professional edition) TINA Pro 為一具有硬體電路實作與電腦連線，並可做即時量測的電子電路套裝模擬軟體。兼顧軟體及硬體，且可以做故障診斷及技術測驗，更可接成教學網路，供老師與學生互通訊息，為一實驗室教學的整合型教學系統。本研究中使用「TINA Pro」做為電腦模擬軟體輔助技術教學之工具，提供「TINA 組」學生操作練習使用，軟體版本為 TINA Pro 中文版第六版。. 伍、數位麵包板 (digital breadboard) 數位麵包板係由台灣樹德科技大學與知行文化事業股份有限公司所開發的數位電路套裝軟體，為一純模擬式數位電子編輯軟體，專供數位電路教學與訓練教材之編輯與模擬軟體，作為取代電子實習技術操作之麵包板實體練習之用。本研究中使用「數位麵包板」做為電腦模擬軟體輔助技術教學之工具，提供「DB 組」學生操作練習使用。. 10.

(11) 第二章文獻探討. 本章共分成五節，分別就學習理論、認知理論、學後保留的理論、數位電路技術教學、電腦模擬軟體輔助教學五部分予以論述如下。. 第一節學習理論. 壹、學習理論的探討學習理論是教育學和教育心理學的一門分支學科，描述或說明人類和動物學習的類型、過程，以及有效學習的條件(張春興，2006)。當代教學心理學的研究是以學習心理學為依據，有多位學者對學生學習提出著名理論，茲概述歸納如下 (李珀，2008)。一、行為心理學派的制約學習理論主要主張： (一)增強(enhancing) Skinner (1968)的增強理論中主張：立即的酬償效果一定比延遲的好，但連續性的效果不如間歇性，是指給予增強物的時機，也就是『部分增強』行為維持的效果較佳。如果一個增強物在確定每次行為出現後都有，那麼只要預期到行為出現後不會有增強物，那麼行為出現的可能性就降低了，這就是連續性增強地行為容易被削弱的原因；但若不確定行為出現後會不會有增強物，一旦行為之後增強物未出現，那麼不一定代表以後增強物不會再出現，也就是可以再做出這些行為試試看，所以行為也比較不容易被削弱。其增強效果可分為： 1.正增強：正向增強以加強正向的後果來加強行為。 2.負增強：負向增強以停止或撤退負向的後果來加強行為。 (二)行為塑成(building and shaping) 11.

(12) 行為塑成的過程中一個是『鼓勵』特定行為，另一是『消除』不必要的行為。『鼓勵』特定行為正如增強所描述的行為；『消除』行為是指不增強員工某些行為發生，也就是要避免增強產生，員工遲到寫悔過書是『處罰』而不是『增強』，因此該做的是鼓勵員工準時到，因為員工準時上班就不會『遲到』了，這樣的安排就避免了員工出現不當出現的行為。行為塑成增強學習教學效果五步驟如下： 1.分析起點行為 2.確定目標行為(終點行為) 3.選擇適當的增強物 4.採漸進方式來改善 5.隨時分析及平衡行為改變之情形二、認知發展理論主要主張： Piaget(1970)從對自己孩子的自然觀察與使用臨床法探索兒童在遊戲規則和物理定律之間的理解，認為兒童要知道某事，必須自己建構該知識，包括同化和調整： (一)同化―原有結構未改變。 (二)調整―自身發生改變。三、認知發展與發現式學習主要主張： Bruner(1960)認知發展與發現式學習主張有二： (一)學習者主動建構發現找出原理。 (二)引導性學習和自主式發現學習。四、有意義學習理論主要主張： Ausbel(1963)有意義學習理論主張有二： (一)新學習內容和舊知識有所關連。 (二)前導組體： 1.提供統整性較高的概念。 12.

(13) 2.連結低層次涵蓋性較小的教材。五、學習理論主要主張： Gagne (1977)學習理論主張引起學習的條件包括兩類： (一)內在學習條件―學習者的先備知識及學習意願。 (二)外在學習條件―學習的環境；教授者的教學活動設計。六、社會學習理論主要主張： Bandura(1986)提出社會學習理論如下： (一)模仿模仿的定義是： 1. 人類學習是觀察與模仿他人的功能。 2. 我們會模仿是因為增強的關係。 3. 有時候模仿可以藉由操作制約來解釋。模仿學習的過程：注意→在記憶中編碼→在記憶中保留→採取肢體動作 →動機。 (二)觀察學習：注意、保留、複製動作、增強與動機。 (三)觀察對象：環境、個人、行為。七、潛能發展區(zone of proximal development，ZPD）主要主張： Vygotsky(1978) 主張學習可促動發展的歷程，謂之「潛能發展區」或「近側發展區」的觀點。Vygotsky 認為兒童心智發展可分為二個層次： (一)自己實力達成的表現。 (二)別人協助後達成的表現。即實際發展水準及潛在發展水準。所謂實際發展水準是指兒童不藉由他人的協助而能獨立完成作業的能力，而所謂潛在發展水準則是指兒童在他人協助下所能完成的作業能力。根據 Vygotsky 的定義，近側發展區乃是指：「兒童獨立解題層次和經由成人引導或同儕合作所提升層次之間的距離。」上述理論係學者對學生學習所提出的學說，若以不同學派探討則敘述如下。 13.

(14) 一、行為學派的學習原則認為學習的歷程是一種剌激和反應的聯結，在行為形成的過程中注重行為的分析、塑造和增強的應用。重要的學習包括： (一) 由簡入繁、循序漸進教材經過分析後(task analysis) 找出彼此垂直與水平的關係，學習者欲達到某一學習目標，須先精通低層次的教材內容，然後往高層次的目標邁進。 (二) 背誦與練習許多基本的能力，如讀、寫、算均需要不斷的重複練習而習得，透過多次的練習，學習成為一種習慣，因此可以迅速的反應。 (三) 增强原理的使用增強學習效果五步驟: 1.分析起點行為； 2.確定目標行為(終點行為)； 3. 選擇適當的增強物； 4.採漸進方式來改善； 5.隨時分析及平衡行為改變之情形。二、認知學派的學習原則重視學習者整體學習的重要性，注意學習內容的結構或隱義，運用學習策略和後設認知的歷程，綜合事物之間的關係。他們重視教材的內容，了解教材之間彼此的關連，運用不同的認知策略，充分的利用文字和影像的訊息處理歷程，將舊知識與新知識的聯結以促進最佳的學習效果。Resnick & Klopfer (1989) 對認知心理學的教學觀做了扼要的整理，他認為教學是一種介入學生知識建構的歷程，必須提供訊息，鼓勵並指導學生，主動去建構知識。因此，在教學前要注意： (一) 要先引出學生的舊經驗(prior knowledge)。 (二) 透過師生對談、討論、比較、類化的方式將抽象的概念具體化。 (三) 注意認知動機、情緒以及個人文化背景之間的互動關係。 (四) 注意教科書之內容及呈現的方式。 (五) 重視學習原理原則的遷移與類化。 14.

(15) (六) 重視歷程評量：卷宗評量、檔案評量。 (七) 重視學習策略及認知層次的評量。 (八) 重視評量後的結果，以進行補救教學。三、Vygotsky 理論基本觀點。 Vygotsky 對人類思考、語言、心理工具論、認知發展階段等提出了特別之見解。同時，他提出了潛能發展區(ZPD)、鷹架(scaffolding)及交互教學(reciprocal teaching) 的應用心理學，受到教育界高度的認同。Vygotsky(1978 )的理論主要建立在醫學、語言學和馬克斯(K.Max)思想上，他認為個人思想模式(thinking pattern)或心智能力(intellectual skills) 並不是天生的而是透過個人所生長的環境中塑造的。 Vygotsky 解釋潛能發展區是個人獨立發展層次及透過他人協助、教導、互動可能潛在發展層次之空間，也就是可以經由教育之歷程，協助學生發展之空間，如圖 2-1-1 所示。. Performance with Assistance(協助表現). ZPD. Performance on Own (獨立表現) 圖 2-1-1 潛在可能發展區(ZPD) (李珀，2008). (一)潛能發展區(ZPD) Vygotsky 研究發現孩子有兩個發展水準。一個是「實際的發展水準」，即未經協助下所能表現的水準，另一個是「可能的發展水準」，即在協助下所能表現的水準。 15.

(16) 實際的發展水準和可能的發展水準之間的區域，就是「潛能發展區」。在這個區域內，表現的技巧和行為是動態和持續改變的，教師可以利用各種方式促進孩子發展，以幫助孩子從「協助表現」進步到「獨立表現」。ZPD 意味著兒童在成人或有能力的同儕協助下，認知能力成長的空間及限度，也就是透過外界的協助，以語言等符號或工具為媒介，所能輔助兒童發展潛能的範圍(Slivan, 1986)。協助表現會改變孩子的發展與成長，它是孩子目前能夠表現的最高水準。但不是沒有限制的 (Bodrova & Leong, 1996)。 (二)鷹架 Vygotsky 的教學理論以鷹架、社會互動論強調對話的功能以及合作學習為主。意指兒童的內在的心理能力之成長有賴於成人的協助，而這些協助應建立在學習者當時的認知基礎上，當成人有系統的給予指導時，學習者較易超越原來的層次。 Wertsch(1991)對父母與子女共同完成拚圖之互動觀察指出，孩子在認知功能改變提昇有五個因素：(一)孩子認知的準備度；(二) 父母將責任轉移給孩子的意願；(三)回饋之方式；(四)大人指導的明確度；(五) 父母與孩子對作業接合性定義。 (三) 鷹架之功能 Wood, Brunner & Ross (1976) 指出了六種鷹架之功能： 1.引發參與，在學習過程中引發參與的動機及持續學習之意願。 2.經由教學內容之系統組織化，減輕孩子學習的負擔。 3.明確的學習目標，引導孩子專注在學習目標上而不分心。 4.指出關鍵性的重點。 5.挫折的控制，並給予成功之經驗。 6.示範所學。 (四)鷹架理論在教學上運用 1.在教學前要知道學生的舊經驗，他們已具備了那些能力，知道學習的起點，在開始教學時，要以學生已有的能力做起點，老師們必須仔細的觀 16.

(17) 察學生已學會了的範圍，已具備了那些能力。 2.現有能力與期望學生具備能力間的差異四、社會互動論由於 Vygotsky 認為教育功能在透過特殊的社會語言以提昇心智發展，因此在學校教學情境中出現師生及同學間之對話顯得相當的重要，社會教學模式是根據 Vygotsky 的觀點所發展出來，目的是協助老師利用學習對話以增進學生閱讀理解的自我調整運思(李咏吟，1998)。老師與學生輪流擔任討論活動的領導者，透過對話的活動，共同建構文章的意義，以促進閱讀理解。四個步驟：預測、提問、摘要、澄清，做為小組互動的方法。例﹕在將教材的某一段落，為上課的主題，可以先分小組，選出小組長帶領討論，小組成員閱讀內容後，小組長可摘要內容重點再提問，討論時可適時澄清不清楚的概念，並預測未來學習之方向，可輪流做小組長。透過這種相互對話，教導及鷹架的歷程，將可促進理解能力及後設認知之運用(Palincsar & Brown,1984) 。同儕相互指導法（Reciproacal Peer Tutoring）由同學共同學習，相互指導，分享及討論意見，以紓解學習壓力，促進學習效果的方法。五、有意義學習理論 Ausbel(1963)熱衷於探討的主題為知識(課程的內容)的組識的因素，學習者的腦處理新訊息(學習)的過程及老師呈現新的教材給學生時，是如何運用已習得之概念加上與新教材的關連。有意義的學習條件有三：第一、要了解學生的舊經驗(先備知識)prior knowledge)：也就是學習所必備的相關知識或概念，老師要先了解釐清學生學習新知識之前的舊經驗(先備知識)，教學設計要配合己經學過的先備知識，學習者才能舉一反三，進入學習情境，產生有意義的學習。第二、教材(learning material)：教材要配合先備知識所產生有實質性的意義相同的連結架構外，更重要是學習材料是否以有意義的方式(圖片、文字…)呈現，連結其知識的架構的潛力。第三、有意義的學習準備(meaningful learning set)：老師在上課時，讓學 17.

(18) 生做好學習的準備，主動搜尋新知識和個人既有概念結構之間的連結，使舊知識產生有意義的認知，新學習內容和舊知識得以產生聯結。 (一)有意義學習的類型：學習內容經由教師有系統的組織後，再教給學生，這種學習方式稱為接受式學習，是目前學校教學主要形式。 (二)有意義的學習：採學習認知系統論有意義的學習以 Piaget(1965)的發展理論相類似認知同化論為基礎，指出有意義的學習訊息是存在相關聯的事件或是基模內，新訊息透過同化和調適的歷程，加以吸收到原先的基模內。新的學習材料與先前知識的認知結構有關連，將會產生有意義的學習。如教師能將知識結構化，並清楚而明確地呈現知識，學習者經由對學習材料的想要學的動機 (motivation)，到引起學習者的注意(attention)，學習者認知系統對新舊知識記憶的內外聯結找到學習的意義，學習行為才可能產生，如圖 2-1-2 所示。. 建立內在聯結. 學習材料引起注意. 記憶感知. 短期記憶. 學習表現. 選擇建立外在聯結. 儲存結果. 長期記憶(擁有先備知識) 圖 2-1-2 新舊知識記憶的內外聯結(李珀，2008). (三)前導組體(advanced organizer)教學策略如表 2-1-1 所示為前導組體(advanced organizer)是認知地圖，做為學生學習的橋樑，提供觀念構成的鷹架，使新教材和已經存在於學生腦中的抽象概 18.

(19) 念得以堅固結合和保留，可以幫助學生有意義的學習。表 2-1-1 前導組體教學模式第一階段. 第二階段. 第三階段. 呈現前導組體. 提供學習課業或材料. 增強認知結構. 呈現課程目的. 呈現材料. 運用綜合貫通的原則. 呈現組體. 保持關注. 促進主動的接受學習. ■. 鑑別特徵的意義. 說明內容的組織. 喚起批判學科知識的取向. ■. 舉例. 說明學習材料的邏輯順序. 闡明認知結構. ■. 提供前後脈絡. ■. 重複. 喚起學習者知識和經驗. 在學習上的應用，前導組體策略的發展是銜接「知」和「未知」隙縫的重要橋樑。教師使用前導組體時應注意到學科的先備知識、學生起點行為、認知結構和前導組體的相似、差異、關連和延伸等性質，其內容有：1.提供統整性較高的概念； 2.連結低層次涵蓋性較小的學習材料。因此在課程上， Ausubel 提出前導組體的原則：1.漸進分化(progressive differentiation)可以先從大原則到小細節，如普遍性概念→次要性概念→細節性概念，或由具體簡單到抽象複雜(困難)（由簡入繁）；2.統整協調(integrative reconciliation)，新觀念應該有意義地與舊經驗連結起來。(新舊經驗聯結)，在教導課程內的單元時明確指出新知識與舊經驗相關概念之差異性，以協助學習者清楚的辨識比較異同並能統整課程知識的相關性。老師事前妥善的準備，能讓學生能穩定獲得課程內的概念。六、教學理論本研究主要參酌 Bruner (1960) 的教學理論如下所述： (一)基本概念 1.結構（structure） 19.

(20) 強調學科結構的重要性，認為真正的學習須由學生主動的學習，以形成學科知識之組織結構，作為個人進一步發現學習的基礎。而教師宜善用實例，提供問題情境，激發學生質問、深思與實驗的歷程，直到發現其相互關係（學科之組織結構）為止。 2.發現（discovery）學習是探究發現，教師扮演的是引導的角色，教師不講解教材，只鼓勵學生主動發現知識中所隱藏的原則。 3.學習準備度（readiness）任何學科的主要概念都能以某種明智、真實(honest)的方式，教給任何不同發展階段的兒童。兒童的心智發展是有階段性的，不同的階段有完全不同的思考特徵，若以兒童思考模式相去甚遠的邏輯方式來教導，必將徒勞無功。 (二)教學理論四項特徵： 1.意向：安排學習環境，激發學習動機。學習的內在動機包括： • 好奇心(curiosity)：教師宜安排適度的不明確性以引發學生的好奇。 • 求成慾(desire of procuration)：配合兒童能力妥善安排活動，建立自信。 • 模仿慾(desire of imitation)：加強認同，以他人作為模範的強烈傾向。 • 互惠慾(desire of reciprocation)：為某一共同目標而結合在一起的傾向與隸屬感。 • 動機原則(principle of motivation)：學習要有動機(motivation)，兒童必須先喜歡學習，願意學習，而後教學才有效果。 2.知識的結構結構將複雜事物間的關連性以簡單的方式來表達，使變化不定的複雜變項變的簡單而可預料，而事物間的關連性即結構。知識的結構化的三個特徵：. 20.

(21) • 表徵的模式認知發展階段論(動作、影像、符號)。 • 經濟性：符號系統具有最大簡化作用。 • 效能：結構化知識中產生的價值，有助類化、學習。 3.適宜的教學順序適宜的教學順序應以以下三原則進行安排： • 結構原則(principle of structure)：結構是指教材組織而言，Brunner 認為，任何知識的傳授，只要在教材組織結構上能配合兒童學習心理，都可以達到教學的良好效果。 • 順序原則(principle of sequence)：按 Bruner 的說法，順序有兩種意義：其一是「準備」的意思，教學之初必須考慮兒童的動機與興趣，進而引起他們的動機，維持他們的興趣，有了準備，自然易於學習。另一個意思是「教材教法的使用」，一方面配合兒童智力發展的順序，另一方面配合教材學科的性質，由具體到抽象，由簡單到複雜，由動作表徵到符號表徵，如此，既可配合兒童年齡能力，又可使新經驗與舊經驗銜接，學習效果自可事半功倍，如圖 2-1-3 螺旋式課程架構所示。 • 適宜的教學順序：教學順序安排最重要要使學生掌握基本概念，達成最大之正向遷移效果。. 21.

(22) 圖 2-1-3 Bruner 螺旋式課程架構 (李珀，2008). 4.獎賞與懲罰的性質與步驟承認「增強」在學習上扮演的角色，將「外在賞罰」的重要性降低，外在增強只能促發某種動作使此一動作重複發生而已。教師應引導學生由外在賞罰的學習轉向內在賞罰的學習，才能養成學生主動探索的能力。Brunner 所說的增強原則不是外控的，而是內發的，他主張教學時宜採啟發方式，讓兒童在學習活動中自己發現原理原則，因認知理解而自我滿足，自然會使學習活動產生增強作用(學得好，會更願意學)。. 貳、相關學習理論之比較近代學習理論的基礎是由心理學發展而來，而近代心理學與學習理論的發展. 22.

(23) 以 1950 年代區分，茲分述比較如下(吳幸宜，1994)：一、1950 年前的心理學 1950 年前的心理學發展可分為：行為學派與完形心理學派，茲將二者列述如下。 (一)行為學派 1.古典制約學習－ Pavlov (1927)狗的實驗，分成非制約學習和制約學習。 2.行為主義學習－ Watson(1913 )：行為主義眼中的心理學，心理學應成為客觀可驗證的科學。 3. Thorndike (1901)的連結論： • 工具性制約：刺激與自主反應之連結學習的定律。 • 效果律：反應滿意強化連結，反之消弱。 • 練習律：重複會提高正確反應的可能性。 • 準備律：主宰「滿足」或「痛苦」狀態的條件，能的到回應即滿足，受到抑制即痛苦。 • 學習的次要定律：多重反應。 • 影響學習之條件－態度、性情或狀態（情境因素）。 • 藉由類比同化。 • 連結性變遷。 4.霍爾的行為系統－以生物性需求與需求之滿足為中心，提出驅力、增強、誘因等行為觀念。 (二)完形心理學派：認知取向 1.提倡者： Max Wertheimer, Kurt Koffka, Wolfgang Kohler 為代表。 2.基本主張：完形特質，形樣所賦於之特質，例如不同調演奏同一曲，音符不同，但整體旋律知覺一樣。Christian von Ehrenfels 認為想要了解一項經驗，必須了解感官外之經驗特質。 3.完形心理學基本假設 23.

(24) • 研究應注重巨觀的整體行為，非微觀的局部行為。 • 有機體會對個別感官的整體做反應。 • 知覺的重要性導致於地理環境和行為環境的差異。例如：風雪中騎馬越過大片薄冰的故事。地理環境為一片薄冰，行為環境為一片平原；又例如：星星看似某種形狀被賦於名稱，雲的形狀似人臉等。 • 感官組織是一動態歷程。 • 知覺組織的法則：pragnanz 原理，最具支配力的為最廣泛而穩定者。相關法則為每個元素呈現其特質必須視其整體結構或情境而定。 • 對學習最著名的貢獻－頓悟和有意義學習。－頓悟：刺激，組織，對組織結果的反應。－有意義學習：有意義的結構不應以無意義或記誦的方式學習。以上所述為行為學派和完形學派的所代表的主張，茲將二者比較如表 2-1-2 所示。表 2-1-2 行為學派和完形學派間的比較 (吳幸宜，1994). 行為學派. 完形學派. 主要特點行為主義. 完形理論個體對有意義的整體做反應，學習涉及. 基本假設學習乃元素間之連結形成. 典型實驗. 感官的重組。. 嘗試錯誤：老鼠跑迷津. 重組實驗：給不同條件（不同地點或不. 情緒或反射反應：刺激配對反應同酬賞），動物需重建情境，尋求解答。. 學習法則刺激－反應－酬賞. 刺激－組織－反應的組合. 二、1950 年後之心理學 1950 年後之心理學以認知心理學的發展最為蓬勃，尤其約在 1975 年代之心理學－認知心理學的發展，奠基於以下主要三要項： 24.

(25) (一)二次大戰的溝通研究：認知和訊息處理。 (二)高速計算機的發展。 (三)了解認知的進展：有多位學者所提代表主張如：Donald Broadbent:記憶包括－感官記錄，短期記憶，長期記憶；Miller 短期記憶的運作限制；Ulric Neisser. (1967) 認知心理學；Newell & Simon(1972)電腦與問題解決的研究，進一步改變心理學和教育間之關係，促進學習之認知歷程的研究及認知策略、後設認知。. 參、近代各家學習理論與心理學之關係茲將近代各家學習理論學說的要點分述如下(吳幸宜，1994)：一、Skinner 的操作制約學習 (一)操作制約學習理論 Skinner (1968)的操作制約學習屬於行為主義，強調環境條件與事件對行為改變的影響，焦點在於對學習行為的安排。例如：嬰兒搖鈴鼓、孩童拿風車跑、科學家操作粒子迴旋加速器，這些行為一切都被其結果所強化。而對於其操作制約學習的理論，敘述如下： 1.基本假設 • 操作制約學習理論認為學習是一種行為，行為的變化是環境事件和條. 件的函數，且可由反應之頻率表示。 • 學習的定義是以反應頻率之增加來界定行為之改變。 • 許多學習理論被視為是行為改變、認知結構改變或內在歷程改變，操. 作制約學習被視為行為改變，故屬於行為主義學說。 2.學習的要素與其關係學習的要素與其關係為：辨別性刺激－反應－增強刺激。 3.學習要素如何安排以達成複雜學習？例如：解決問題以達成複雜學習。 25.

(26) (二)操作制約教學原理 Skinner (1968)的操作制約教學原理，亦有其基本假設如下： 1.基本假設 • 行為之實驗分析可應用到教室。 • 教室行為可經由設計方案，逐步養成。 • 必須輔以工具（媒體）來提供行為養成的增強。. 2.教學要素（主要課題）－學習要素和教學要素之關係為下列三點： • 刺激的選擇（區辨刺激，類化刺激，和控制之遷移）。 • 增強之提供（自然增強物和設計增強物）和時效。 • 嫌惡刺激（處罰）之避免。. 3.發展複雜技能之教學有下列三點考量： • 行為之逐步養成 • 利用教學機和電腦 • 刺激－反應－增強序列的設計，來發展複雜反應. (三) Skinner 操作制約教育上之應用 1.教室的課題－狀態分析、教室情境分析、個別化教學材料 • 學習者的特質：個別差異、動機 • 認知歷程與教育. 認知歷程與教育包含：學習遷移、學習如何學習、問題解決三部分。 • 學習的社會情境. 2.教學策略之發展 • 發展正向班級氣氛. 發展正向班級氣氛包含：分析目前班級環境（分析行為受挫、協助、關注）；列出可能之正增強物（偏好活動）；施行之行為順序（區辨刺激和增強物包括）記錄各種發生事件、修改順序。 • 編序教學 26.

(27) 編序教學包含：明訂目標、發展教材架構順序、檢討架構重新安排、施行教材，進行修改。 3. Skinner (1968)操作制約教學應用實例 • 電腦編序教學 • 電腦呈現 • 學生選擇正確答案 • 電腦對正確或錯誤答案的反應. (四)理論的缺失 1.人類複雜行為之分析尚不夠完整，增強原則之個別差異仍待探討。 2.對複雜行為而言，反應頻率不足作為評量學習的指標。 (五)主要貢獻 1.分析動機的條件和行為，有助於找出行為原因。 2.以區辨刺激、反應、和增強來分析教室內互動，對矯治教室常規的問題很有幫助。 3.編序教材若能設計合宜，將可滿足個別差異之需求。二、Gagne 的學習條件論 Gagne (1977)的學習條件論屬於互動理論，強調學習者之認知歷程與環境中學習相關事件的互動，焦點在對學習的任務與教學的關係，主張各式各樣的人類技能、喜好和推理、以及人類的希望、抱負、態度和價值之發展，均有賴於所謂的學習。茲將其學習條件論之學習（發展）原理敘述如下。 (一) Gagne (1977)學習條件論之學習（發展）原理 1.基本假設 (1)對學習提出之假設人類學習之一般性質： • 發展是學習的累進效果。 • 學習有多樣性，非單一理論能涵蓋。 27.

(28) • 學習的定義－學習是將外在刺激轉化為習得之新能力所需之數個. 訊息處理階段。 (2)學習歷程的特殊性質學習的要素與其關係有下列幾項： • 五種不同學習層：語文、心智技能、認知策略、態度、及動作技能。 • 內在條件：先備技能。 • 學習的認知歷程（九個訊息處理階段）：注意、確定學習目標、提. 取相關訊息至工作記憶、選擇性知覺、語意編碼、訊息提取與反應、增強、提示線索、類化。 • 外在條件：教學事件。. 2.學習要素如何安排以達成複雜學習，例如：解決問題。 (1)程序。 (2)學習階層。 (二) Gagne 學習條件論之教學原理： 1.基本假設該如何教的假設？可以下二點考慮： (1)教學的定義 (2)教學設計的性質 2.教學要素學習要素和教學要素之關係為以下三點： (1)確認將學習之能力（實作表現的目標）。 (2)適當教學事件之選擇（九個訊息處理階段）。 (3)累進學習之作業分析。 3.發展複雜技能之教學：提供教學事件，確定程序與學習階層中各技能順序。 4.學習條件論之教育上之應用 28.

(29) (1)教室的課題 • 確認累進學習之心理歷程。 • 說明人類學習之多樣性。 • 教學與訊息處理歷程相結合。. (2)教學策略之發展教學策略之發展以系統設計模式進行規畫。 5.學習條件論之實例學生能夠指認代表短篇文章主旨的敘述及教學活動： (1)引起注意，教師請學生說出他們最喜歡的電視劇情或故事名稱。 (2)告知學習目標，老師說明要大家學習的是找出故事的主旨，以便告訴別人故事內容。 (3)刺激對先前所學的回憶，要求學生回想故事的主題。 (4)呈現明顯之刺激特徵，教師說明（用教學媒體）為什麼該敘述是主旨。 (5)提供學習指導，團體討論，老師和學生討論並說明理由。 (6)提供學習指導，利用遊戲或競賽讓學生分辨主旨。 (7)誘發表現，呈現給學生一些情境，讓學生選擇。 (8)提供回饋，討論答案。 (9)評鑑表現，給學生數篇短文和選項，請學生選出正確主旨。 (10)提供保留和遷移，教師設計一些主旨選項，學生團體討論做出決定，選出主旨。 (三)學習條件論之理論缺失對未受過訓練之教師而言，較難實施此類教學。 (四)主要貢獻 1.提供由簡而繁之教學設計。 2.界定累進學習之心理歷程。 3.說明人類學習之多樣性。 29.

(30) 4.將教學階段與訊息處理之特定階段做連結。三、訊息處理論(Wittrock,1978) 訊息處理論以完形心理學的認知角度，解釋訊息被處理的歷程，焦點在獲得訊息、記憶、以及問題解決的歷程。強調大腦並不是被動的訊息消費者，我們的認知系統中的記憶和訊息處理策略與得自環境的感覺訊息互動，經選擇注意的訊息和記憶連結，並賦與意義。 (一) 訊息處理論之學習（發展）原理 1.基本假設 (1)該理論對學習提出之假設有以下二點： • 人的記憶性質：是個複雜而主動的訊息處理器，可將學習轉化為新. 的認知結構。 • 知識的表徵方式：二元符碼（語文和視覺）；基模網路。. (2)學習的定義：將來自環境的訊息轉化成認知結構的歷程。 (3)學習被視為是行為改變、認知結構改變、或內在歷程改變，訊息處理論以為學習的結果被認為是認知結構改變和內在歷程改變。 2.學習的要素與其關係學習的要素為知覺、編碼、及儲存於長期記憶的歷程；解決問題。 3.學習要素如何安排以達成複雜學習，例如解決問題。 (1)解決問題的方法。 (2)解題專家：新手和專家之差異。 (二)訊息處理論之教學原理 1.基本假設 (1)成功的教學必須與學習者舊有知識基礎相連結，然後擴展並豐富其儲存之知識。 (2)教學必須活化基模。. 30.

(31) 2.教學要素：學習要素和教學要素之關係為教導學生問題解決的策略（如有系統的問題陳述、手段－目的之分析、次目標之應用）。 3.發展複雜技能之教學：將新學習和原基模相連結，在教材理解和問題解決上提供訊息處理的援助。 4.訊息處理論之實例：（不是在找標準答案，而在培養學習者分析複雜抽象技能。）處理步驟如下： (1)提出待解決問題。 (2)確定適用對象。 (3)問題的性質。 (4)問題解決步驟。 (5)初學者解題特徵：缺乏知識基礎，無法以整體性方式處理問題；傾向於注意問題細節而忽略概觀，對提出之解決方案無法提供合理的支持。 (6)教室策略：將學生分組討論解決問題，老師引導，討論結束後分享。 (7)策略的目的：討論解決方案的關鍵。 (8)與專家答案比較。 (三)訊息處理論之理論缺失 1.理論在教育上之應用是間接之推斷。 2.認知歷程之電腦模式，其正確性尚須研究證實。 (四)主要貢獻 1.確認在新訊息學習和問題解決模式之發展中的主動性歷程。 2.確認教學事件在認知歷程的重要性。四、Piaget 認知發展論之學習（發展）原理 Piaget (1970)認知發展論之學習（發展）原理認為界定人類數理邏輯思考本質，及發展到最高層次所需之歷程，焦點在嬰兒至成人智能的發展。要建立. 31.

(32) 適當的學習理論，首先必須解釋個體如何設法建構與發明，而不僅是重複和模仿。其理論探討如下： (一) Piaget 認知發展論之學習（發展）原理 1.基本假設 (1)該理論對學習提出之假設有下列幾點： • 智能與生物系統一樣，逐步建構其運作所需之結構。 • 心智建構運作所需之構念。 • 知識是學習者與環境間互動的歷程。 • 智能之成長受四個因素影響（物理環境、社會環境、成熟與平衡作. 用）。 (2)學習的定義：學習是認知的發展，即由嬰兒期到成人之邏輯思考的成長。 (3)學習被視為是行為改變、認知結構改變、或內在歷程改變，認知發展的結果是由先前結構來建構新的結構。 2.學習的要素與其關係受平衡調節之同化與調適，物理經驗和數理邏輯經驗。 3.學習要素如何安排以達成複雜學習，例如解決問題。 (二)教學原理 1.基本假設：教學要素與學習要素之關係為提供物理實體實驗機會，以及來自同儕互動與來自教師之協助。 3.發展複雜技能之教學：以維持兒童與教育間之雙向關係；避免直接教學和直接糾正兒童的錯誤。 4.實例：指數 (1)先前活動：已學過的，教師常規（教師提出問題，學生將臆測答案和. 名字寫於黑板，要修正則須說出並說明理由），所有學生都以計算機準備平方表。 32.

(33) (2)建構知識：教師要學生審視數目表中最後一位數，找出規則，提出學. 生盡可能之答案 (3)進行討論：要學生說明其主張，及其可能之假設，並說明自己思考上. 之修正。 (三)理論缺失基本術語和定義難以理解－如將智能和知識視為歷程，過去一般人難以理解理論摒除邏輯思考與課程要素（如閱讀寫字）間之關連，實施上有困難。 (四)主要貢獻由兒童觀點描述世界；指出當前教育課程之問題；運用發現式學習。五、Vygotsky 的社會歷史論 Vygotsky 的社會歷史論主張界定人類文化中之符號影響學習的歷程，焦點在文化對高層次思考所扮演的角色。認為文化創造特殊之行為模式，在歷史發展的歷程中，社會價值會改變其行為模式，將天生的本能與功能加以轉化，提升且創造新的行為形式。 (一)學習（發展）原理 1.基本假設 (1) 社會歷史論對學習提出之假設認為人類行為與動物行為之差異，如同人類歷史發展與動物進化之差異。人類心智發展的歷程是歷史發展的一部分。人類心智發展的顯著特徵，在於自己創造刺激（外在刺激除外）。心理歷程不是靜態，而應被視為轉變中的歷程。 (2)學習的定義：學習是認知的發展，其不僅運用外在的刺激，也運用創造出來的刺激。 (3)學習被視為是內在歷程改變。 2.學習的要素與其關係：人際間行動的內化，精熟文化中的符號與記號，並學習使用以掌握自身行為。. 33.

(34) 3.學習要素如何安排以達成複雜學習，例如解決問題，透過與他人互動，精煉文化中符號與記號的歷程，並學習運用符號以引導並管理自身行為。 4.學習（認知）發展的結果：複雜心理功能，包括自我調節注意力，類別性知覺、概念性思考、及邏輯性記憶。 (二)教學原理 1.基本假設：包含教學要素－學習要素和教學要素之關係。 2.發展複雜技能之教學：透過與見聞廣博之成人互動，建立彼此共通的符號與意義；建立教學中潛在發展區域。 3.實例：學生有基本讀字能力但無法理解文意。闡明鷹架概念，及將責任轉移給學生。 (1)老師與學生共同默念一段文章，教師並示範自我檢驗理解的技能。 (2)老師與學生還是共同默念，教師要求學生提出問題。 (3)教師與學生共同檢驗問題與答案。 (4)要學生提出問題及檢視答案。 (三)理論缺失：系統有欠完整，缺乏施行之具體方針。 (四)貢獻 1.被創造之刺激在認知發展過程之重要性。 2.社會性互動與合作之重要性。六、Bandura 的社會認知論 Bandura (1986)的社會認知論強調環境、個人因素及行為間之互動，焦點在對示範行為之觀察與內在處理歷程。在任何時刻，影響行為之諸多線索中，最常見的莫過於他人的行為。 (一)學習（發展）原理 1.基本假設 (1)社會認知論主張學習是環境、個人因素及行為間之互動，其中牽涉學 34.

(35) 習者之認知歷程。 (2)學習的定義：界定人類文化中之符號影響學習的歷程，焦點在文化對高層次思考所扮演的角色。. (3)學習被視為內在歷程改變。 2.學習的要素與其關係 (1)模範行為、直接、替代與自我增強，以及學習者之認知歷程。 (2)學習要素如何安排以達成複雜學習，例如解決問題。 3.學習的結果：語文符碼或視覺符碼，日後可能會、也可能不會表現出來。 (二)教學原理 1.基本假設：教學要素－學習要素和教學要素之關係提供楷模、增強、和演練；發展學習者之效能和自我調節。 2.發展複雜技能之教學：除了基本技能外，培養學習者的效能感和自我調節系統。 3.教學設計的主要課題：先做心理演練，需要增強或懲罰時，不可忽略，但避免過度懲罰。 4.實例：示範做筆記。 (1)教師示範從書面文章做筆記的策略。 (2)舉出兩個例子練習。 (3)學生記下要領。 (4)要求學生練習。 (5)改用傾聽方式做筆記。 (6)發展良好回憶線索和筆記。 (7)提供回饋。 (三)理論缺失 1.在教室中難以將自我效能與自我調節所需連同教學要務施行。 2.沒有深入探討教師常用之學習方式。 (四)貢獻：社會情境中之示範學習作用、大眾媒體之影響，以及對利社會和反社會之分析。 35.

(36) 七、Weiner 的歸因理論 Weiner (1979)的歸因理論主張個體的認知及對成敗的情緒性反應，焦點在學習者的成敗信念對與成就相關行為之影響。歸因理論的中心假設在於追求了解是一種基本的行動泉源。 (一)學習（發展）原理 1.基本假設 (1)追尋了解是主要動機。 (2)歸因是對事件結果的複雜來源。 (3)未來行為有部分來自先前結果。 2.學習的定義 (1)動機－預期、自尊、從事成就性活動之傾向，皆受到歸因結果的影響。 (2)歸因歷程－先界定結果為成功或失敗，在導出原因。結果的性質、特定之歸因，及歸因之向度，皆對後續情緒和期望有所影響。 3.學習被視為是認知結構改變。 4.學習的要素與其關係：預期與自尊受到六大歸因（能力、努力、作業難度、心情或健康、運氣、他人）及其向度（Locus of causality, stability, controlability)之影響。 (二)教學原理 1.基本假設教學要素－學習要素和教學要素之關係： (1)教師與教室環境所傳遞之歸因。 (2)助人行為之角色。 (3)發展複雜技能之教學：減除習得之無力感，發展方案，將失敗歸因由缺乏能力轉為缺乏努力。 2.教學設計主要課題： (1)對歸因所造成之影響。 36.

(37) (2)所傳遞之歸因線索。 (3)影響自尊與努力之歸因。 3.實例：學習遊戲－策略(遊戲代幣) (三)理論缺失：無明確之實施程序。 (四)貢獻 1.確認教室內造成失敗之事件。 2.信念與行為。 3.教室活動與兒童自我信念間的心理性連結。 4.確認存在學習之競爭性本質中的問題。 5.提供對教室情緒事件的研究和分析架構。綜合以上所述將近代心理學及學習理論的演進，歸納整理如表 2-1-3 所示。並將制約學習理論，整理如表 2-1-4 所示，以及古典制約與操作制約的比較表及增強作用：制約學習理論在教育上的應用，分別整理如表 2-1-5 及表 2-1-6 所示。. 37.

(38) 表 2-1-3 近代心理學及學習理論的演進二十世紀中葉(1950 年代以前) 心理學模式. 學習理論. 代表性人物. 強調重點. 行為主義取向. 古典制約. Ivan Petrovich Pavlov (1840). 非制約和制約. 連結論. Thorndike (1901). 工具性制約，刺激與自主反應之連結，行為的改變是反應。. 功能心理學. Dewey. 互動論. 結構主義認知論. 從做中學習. 結構與功能間有密切的關係，結構是功能 Claude Levi-Strauss 的基礎，功能使結構變成具體的存在。人 (1908）類的一切活動都是模擬自然界中種種關係的結果，是主觀賦予客觀現象的結果。 Max Wertheimer. 完形心理學. Kurt Koffka Wolfgang Kohler. 頓悟和有意義學習頓悟：刺激，組織，對組織結果的反應有意義學習：有意義的結構不應以無意義或記誦的方式學習. 二十世紀後葉(1950 年代以後). Skinner (1968). 行為主義，強調環境條件與事件對行為改變的影響，焦點在對學習行為的安排. Wittrock(1990). 完形心理學的認知角度，解釋訊息被處理的歷程，焦點在獲得訊息、記憶、以及問題解決的歷程. Gagne (1977). 互動理論，學習者之認知歷程與環境中學習相關事件的互動，焦點在對學習的任務與教學的關係. Piaget (1970). 界定人類數理邏輯思考本質，及發展到最高層次所需之歷程，焦點在嬰兒至成人智能的發展. 社會歷史論. Vygotsky (1978). 界定人類文化中之符號影響學習的歷程，焦點在文化對高層次思考所扮演的角色。. 社會認知論. Bandura (1986). 強調環境、個人因素及行為間之互動，焦點在對示範行為之觀察與內在處理歷程. Weiner (1979). 個體的認知及對成敗的情緒性反應，焦點在學習者的成敗信念對與成就相關行為之影響. 操作制約訊息處理論學習歷程論. 學習條件論認知發展論認知發展論. 社會情境論歸因理論. 38.

(39) 表 2-1-4 制約學習理論 (國立教育資料館，2008). 一、制約學習理論 (1)古典制約學習理論概述：(Sawrey&Telford,1968) 理論. 原則. 主要內容. 代表學者. 古典制約學習接近律在原有刺激與反應間形成一中性相近的刺激過程 Pavlov ［制約前］狗見食物可引起唾液分泌，鈴聲是中性刺激，只能引起與實驗無關的反應. ［制約後］狗由鈴聲單獨所引發的唾液分泌反應成為制約反應. 古典制約反應能學得接近的反應，訓練前後狗的行為顯然發生改變。制約刺激（鈴聲）代替了非制約刺激（食物）引起原來的反應，因此古典制約學習也稱為「古典交替學習」. 說明. (2)操作制約學習理論概述：理論. 原則. 主要內容. 代表學者. 操作制約學習. 效果律. 形成習慣或使刺激與反應間建立另一新聯結的過程. Thorndike Skinner. ［Thorndike］ (A) 試誤學習：將餓貓放入問題箱（Puzzle box），若貓偶爾發出正確反應時可得食物的報酬﹔而在練習的過程中，貓逐漸將錯誤的反應淘汰並將正確的反應保留，終於學會此行為。 (B) 學習是刺激與反應的聯結，聯結的強弱受到三個原則支配：練習率（Law of exercise）－練習次數愈多，聯結愈強準備率（Law of readiness）－心理若有準備反應，則反應時能感到滿足效果率（Law of effect）－反應後若個體獲得滿足的結果，則聯結增強［Skinner］（A）操作制約學習：將餓鼠放入實驗箱（備有槓桿），若老鼠偶爾發出正確反應（壓桿），則可得食物的報酬﹔久而久之壓桿以得食物的習慣已經養成，老鼠將會主動發出反應以操作環境而獲得滿足的結果。（B）由於練習的結果，制約前後的行為形成了一種新習慣，而刺激（槓桿的存在）已獲得控制個體行為（壓桿）的力量。. 說明. Thorndike：刺激與反應間聯結的強弱視反應後所得結果而定，而反應後的效果是影響學習的重要因素。因此若要使個體形成某行為，則需在行為出現後給予「報酬」﹔反之則給予「懲罰」。 Skinner：若個體表現一種行為之後能導致一種後果（Consequence），則此種後果足以影響他未. 39.

(40) 表 2-1-5 古典制約與操作制約的比較 (國立教育資料館，2008) 古典制約被動的. 操作制約主動的. 利用環境刺激來操縱受試者，使發生反應由受試者自行發生反應，或操作周圍環境根據接近率，以新聯結代替舊聯結. 根據效果率，以報酬或反應後的效果來形成新聯結. 表 2-1-6 增強作用：制約學習理論在教育上的應用原. 理. 操作制約學習理論（漸次接近法）學生在進行學習時是以起點行為做為基礎，學生於學習過程中可立即核對，並於獲得回饋後再繼續學習，此為立即增強比延宕增強的效果更佳。. 教學方法設定編序教學法（Programmed instruction）原. 則. 將複雜的行為組型儘量分析為最簡單的元素，然後選擇並依合理的系統加以安排以自動作控制系統或類似的方式呈現這些細心安排的行為元素或細目. 內. 容. 教學計畫：應編制編序教材，使增強次數達到最多教學實施：應利用教學機（Teaching Machine）或類似的方式來呈現編序教材，以確保教材能依預定次序出現，並使增強的出現時間達到最快的速度。. 影. 響. 電腦輔助教學系統（Computer-assisted instruction system, CAI）：編序教學可送入電腦，利用電腦可得到符號、文字、畫面，且可立即決定學生反應是否正確個別化教學（Individualized instruction）：由 CAI 發展而來. 肆、情境學習理論一、情境學習的來源與意義「情境學習」係由 Brown, Collins, & Dugid（1989）等人所提出。不過在此之前，Suchman（1987）對專門行業執業人員學習模式的研究、Suchman 觀察人們操作影印機之人機互動現象、以及 Lave（1991）對傳統技藝學徒學習歷程的俗名誌研究，已蘊含了情境學習的概念（鍾邦友，1994）。 Suchman 指出許多專門行業的知識、技能、行規或術語，無法完全用文字或語言一一加以詳述。欲習得該專業技能，以及「大師」的風範氣質，唯有進入專業情境，成為一名學徒，親自親察和參與，才能有所收獲。故 Suchman 提出了「在行動中求知」（knowing in action）及「在行動中反省」（reflection in. 40.

(41) action）的學習概念，即是情境學習理論的重要內涵之一（鍾邦友，1994）。 Suchman 觀察人們操作影印機時發現，大部分的人並非先閱讀完使用者手冊後再操作機器，而是在使用過程中遇到困難時，再查閱說明書或直接請教有經驗的人。所以 Suchman 提出了「情境行動」（sitiuated action）的觀點，強調知識若脫離使用情境，則學習就變成玩抽象符號的遊戲（邱貴發， 1996）。況且，知識中的許多概念及規則必須透過實際的經驗來揣模，由實際行動中才能理解其真正的含意（Suchman, 1987；鄭晉昌，1993）。 Lave & Wenger (1991)對學習和日常活動的俗名誌研究發現，一些專門行業的老百姓（如屠夫、助產士、裁縫師、操舵手等），雖然只是從一個小小的學徒做起，並未像專家一樣接受完整的教育或正式的訓練，思考及行動也與完全依賴理論法則行事的學生截然不同。但面對專業上各種複雜的疑難雜症，依然有令人滿意的表現，甚至更懂得一些訣竅，知道如何直接利用環境資源解決陌生的問題（Lave & Wenger, 1991）。由此可知，儘管不同的學者從不同的立場及研究經驗加以論述，主張情境學習的學者一致強調知識如同工具，是學習者與環境互動的產物，且本質上受活動與文化脈絡的影響（Brown, Collins, & Dugid, 1989）。二、情境學習對現代教學的啟示情境學習對現代教學有以下六項啟示： (一)所有的知識，如同語言，都是情境活動的產物。許多不同領域，如物理概念的學習（李美瑜，1993； Aufshnaiter & Welzel, 1997）、數學解題能力的培養（Schoenfeld, 1985；Lampert, 1986；鍾邦友， 1994），以及地圖認知能力的訓練（Griffin, 1995）等實證研究的結果均一致支持：知識的意義必須透過使用的脈絡來加以傳承。 (二)知識如同生活中的工具，必須透過使用才能瞭解它們。因此，學習應強調主動操作探究，教學內容宜取材於現實生活中。知識除了具有情境特性之外，還包括透過真實活動而逐漸發展的特性 41.

(42) （Brown, Collins, & Dugid, 1989）。知識和工具有許多共通的特徵，只有藉著使用它們，才能充份瞭解它們。換句話說，在生活中工具本身不代表任何意義，也沒有任何用處，除非工具能在對個人有意義的情境派得上用場。同樣地，學生可能有足夠的能力擁有抽象的算則、公式，或通過複雜、困難的考試，但一旦遇到真實情況時卻束手無策。例如：考上駕照，不敢上路；紙筆測驗上擁有相當正確的沸點知識，然而野炊時卻無濟無事；學生學會熱漲冷縮的抽象概念，但遇到乒乓球被打扁了，或要把生雞蛋小心地放入（或取出）一個窄口瓶時，可能一點辦法也沒有。 (三)學習是一個涵化（enculturation）的歷程，教學應提供完備的範例，與在真實情境中使用該專業知識的機會，以滿足學生深入瞭解文化的需求。就某種意義而言，學習是一個涵化的歷程。學生，就如同學徒一樣。學習學科知識時，必須進入一個社群文化，在真實的活動中使用概念工具的機會。例如：利用超市購物時，學習「四則運算」、「分類」的概念；觀察廚房炒菜鍋、開水壺、隔熱墊的材質，探究固體傳熱的原理。這些歷程似乎不太正式，但卻提供活生生與真實的機會，讓學生受益無窮。而這些往往是教科書範例，以及口語說明無法做到的。 (四)知識具有社會共享（socially shared）與分配（distributed）的特性，提供異質性團體有助於形成「近側發展區」。 Vygotsky 的認知發展理論，讓我們瞭解到「學習社群」的重要意義。互動的對象，可以是老師，也可以是同儕。透過溝通、協調，才能讓學生產生有感覺的知識。Sturgeon & Walker (2009)指出 Facebook 裡有很多功能，跟普通部落格不同的是，有「社團」這個功能，可以加入所就讀過的學校的「網路社團」，在 Lee University in Cleveland, Ohio 已有許多「社團」成員使用 Facebook 進行教育活動做直接或間接的學習。Lave & Wenger（1991）也指出，認知是複雜的現象，學習活動是生手與專家產生社會互動、共同參與的過程。另外，Young（1993）強調情境認知的學習環境設計，應考慮「分配 42.

(43) 式智慧」（distributed intelligence）的觀點。換言之，實用智力普遍存在於學習者、日常生活工具、媒體、教材與文化脈絡中。有鑑於此，常態編班是個良好的教育措施，不但將社會因素納入教學歷程中，而且學習者認知上的差異可以作為學習分組的依據（楊順南，1996）。而同儕彼此間的互動、觀摩，所製造的認知衝突，正是提升「近側發展區」的重要機制 (五)學習應從周邊參與（peripheral participation）開始，教師應善用故事、遊戲或實作等方式，讓學生進入文化脈絡中，透過對話以及參與活動產生有意義的學習。落實情境學習理念最佳的途徑就是透過「認知學徒制」，經由在社會情境脈絡的觀察，專家的示範、教導與支持的涵化過程，最後學習者能建立知識的信念系統。另外，Resnick（1988）指出：大部分人類的學習都是透過合作學習。傳統上認為學習應該都是互相競爭、直接教導，以及教學都是描述性的模式，是個落伍且嚴重錯誤的觀念。學習應該從周邊參與（peripheral participation）開始，讓學生進入文化脈絡中，觀察專家的表現，透過對話、模仿，以及實際參與的歷程，從生手變成專家。 (六)教學是一個知識溝通的過程，善用教育科技可豐富知識表徵，擴展學習深度。近年來，隨著科技日新月異的發展，多媒體已成為一個流行的新名詞，其應用於教學上最大的特色是解決昔日教師「黔驢技窮」的困擾；提供虛擬情境以縮短心智表徵與實際現象間的差距；藉著動畫、聲光的設計，激發學習動機；並且將單向的溝通管道改進為雙向的互動方式。無庸置疑地，科技知能在未來的教育改革中扮演不可或缺的重要角色，如何善用科技創造教學的量變與質變，是主張情境學習之學者所關心的。三、情境學習理論於現實教學中的缺失情境學習論此時的發展，就如同三十年前認知論剛剛起步的時候，心理學 43.

(44) 從被刺激－反應的觀點所主宰，突然轉向重視學習者內在認知歷程，所遭受的抗拒是非常明顯、強烈的。同樣地，情境學習的理念在國外許多學者的努力下，在教育論壇上已蔚成一股學術風潮，但無論是理論觀點或實際應用於教學實務上，也無可避免地產生一些懷疑或反對的聲浪，情境學習理論於現實教學中的缺失列舉如下： (一)情意教育目標的達成，是科技領域的一大挑戰。 (二)過多描述性的概念，教學設計如何具體化，尚待努力。 (三)缺乏另類評量的依據和實徵研究的支持。 (四)真實情境的學習，有助於近遷移，但對於遠遷移仍有困難。 (五)過於真實的情境是否阻礙高層次的學習，值得商榷。 (六)教師角色改變所帶來的衝擊與壓力，缺乏認知學徒制的指導。畢竟情境學習的教學取向在教學上的應用需要長時間的觀察、實踐社群經驗的交流，以及學校文化的配合，實際以認知學徒的方式，示範如何引導一個情境學習的歷程，以達成教師授課之教學目標。. 伍、結語綜合本節學習理論，用以瞭解學生之學習歷程與教師教學的原理原則，針對不同年齡的學生安排不同的教學策略進行教學。研究者主要參照上述 Bruner 的教學理論：1.結構；2.發現；3.學習準備度的學習理論做為本研究之教學理論依據，再輔以其他學者學說用以發覺不同理論間差異，避免在教學安排上產生干擾學生正確學習之情形，以達到本研究實驗教學之最終目的。因為就學生及教材而言，係屬於同年齡層、同科別、同課程規畫的教學情境，係符合 Bruner 的學習準備率及螺旋學習原則，並且強調本實驗教學之學科結構的重要性，鼓勵學生主動的學習，以形成學科知識之組織結構，作為個人進一步發現學習的基礎。. 44.

(45) 第二節認知理論. 心理學家對認知行為的研究，主要是在探討三方面的問題：(1)認知行為究竟指那些行為？對此問題一般的答案是，認知行為主要包括知覺、記憶、想像、辨識、思考、推理、創造等較有組織的複雜行為。 (2) 認知的活動就是「知」（knowing），個體在生活環境中究竟如何「獲知」，知之後在必要時又如何「用知」？ (3)認知是心理活動，是內在的歷程，在方法上應如何去研究個體內在的「知之歷程」（knowing process）？故認知心理係指個體接受訊息、貯存訊息以及運用訊息的訊息處理（information processing）歷程(張春興，2006)，是探究學生學習的重要因素之一。另外，近年來一些腦神經專家的研究都明確的指出，每次當我們學習（思考）的時候，我們的腦子就產生了變化。學習的環境及情緒都會改變我們腦子的功能，豐富的學習環境及良好的情緒反應以及正確的學習方法，有助於教學的效果，因此專家學者提出「與人腦相容的學習理論」，因為人腦是主要的學習器官，如果我們能夠針對人腦的運作模式來設計與其相融的課程與教學，將有助於學習者的學習（Nagel,1996;Brandt, 1997）。因此，當我們愈能了解我們的腦子是如何學習的時候，我們的教學及學生的學習，就愈能成功（Nagel,1996; Brandt, 1997）。此種思維是屬於認知科學的一門學門，是從多方位探究人腦或心智工作機制的前沿性交叉學科。故本節分為認知心理學與認知科學二部分，分別對於學生的學習行為進行探究。. 壹、認知心理學一、認知心理學的意義「認知」簡單的說就是知識的獲得和使用，這牽涉到兩個層面的問題：一是知識在我們的記憶中是如何貯存的，以及貯存什麼的記憶內容問題；一是知識是如何被使用或處理的歷程問題。前者強調的是「心智結構」，後者強調的. 45.

(46) 是「心智歷程」。以上這兩個問題就是認知心理學研討的兩大方向，因此「認知心理學」可以定義為：為了解人類行為，而對人類心智歷程及結構所作的科學分析。亦指對人類的記憶、知覺、語言、理解、推理、決策、思考、問題解決及學習等的科學研究(張春興，2004)。二、認知心理學的內涵認知心理學的內涵包含三個重要部分(李賢輝，2008)： (一)科學分析認知心理學必須使用科學的方法研究。科學分析要使用客觀而且可以重複驗證的方法，在相同的程序之下，即使不同的人來測試，也可以獲得相同的答案。所以認知心理學家必須發明精確的分析工具來間接觀察心智的活動。 (二)心智歷程和結構心智歷程和結構是認知心理學所探討的兩大內容。心智歷程探討的是我們在從事某工作時，如何使用或處理知識，而心智結構是我們如何貯存知識及貯存什麼知識於記憶。有些研究者偏好探討心智結構，有些人偏好歷程，但是兩者同屬人類的心智活動，實為互補，很難劃分。因此，往往只是強調程度的不同。 (三)了解人類行為凡是心理學，最終目的都可說是了解人類行為。而認知心理學的目的是藉著精確分析內在的認知事件及知識，以期更加了解和預測人類行為。譬如我們分析一個人在解答數學題目時的內在心智歷程，就能了解和預測為什麼有些人能夠順利解題，而有些人則不能。三、認知心理學的主要理論架構認知心理學的主要理論架構是「訊息處理模式」。這個模式視人類為主動的訊息處理者，探討人類憑感官接受訊息、貯存訊息以及提取、運用訊息等不同階段所發生的事，所以認知心理學也常被稱做「訊息處理心理學」。訊息處理模式假設認知可以分解為一系列的階段，每一階段表示一種假設 46.

(47) 的存在。輸入的信息就在這些階段中進行某些獨特的操作。最後的反應就被假設為這些階段和操作系列﹝如知覺、信息編碼、從記憶中提取信息、形成概念、判斷和產生語言﹞的結果。每一階段都從前面的階段接受信息，然後發揮自己本身的獨特作用。由於訊息處理模式的所有成分在某種程度上都與其他成分有關，因而要確認一個開始階段是很困難的。為了方便，我們可把整個程序看作是從輸入刺激開始。「訊息處理模式」所包含的不同階段及其前後關係如圖 2-2-1 所示、. 輸入. ┌─┐. ┌─┐. ┌─┐. ┌─┐. ┌─┐. ┌─┐. │感│. │注│. │圖│. │選│. │短│. │長│. →│官│→│. │→│樣│→│. │→│期│→│期│. 刺. │貯│. │. │. │辨│. │. │. │記│. │記│. 激. │存│. │意│. │識│. │擇│. │憶│. │憶│. └─┘. └─┘. └─┘. └─┘. └─┘. └─┘. ↓ 反應圖 2-2-1 「訊息處理模式」所包含的不同階段及其前後關係(李賢輝，2008). (一) 感官貯存訊息處理模式的第一階段是感官信號的貯存。凡是來自環境中的訊息，以感覺刺激的形式經由感官接收，皆會在感官上做短暫的停留。這個階段因為保留訊息的原始形式，也就是信號(signal)，被稱為感官信號(sensory signal)貯存的階段。感覺刺激在這個階段，必須達到一定的刺激量，信號才能夠被知覺到。假如信號沒有引起個體的注意，很快就會消失。感官信號的貯存方式，包括視像儲存(iconic storage)和回聲儲存(echoic storage)兩種。視像儲存保留了視覺輸入，回聲儲存則保留了聽覺輸入。通常 47.