第貳章文獻探討

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第貳章文獻探討

本章旨在回顧與本研究相關的文獻及理論。全章共分五節：第一節為自我解釋，第二節是圖文學習之相關研究，第三節介紹認知負荷，

第四節為概念改變，第五節則為生殖相關的迷思概念。

第一節自我解釋

一、何謂自我解釋？

當人們閱讀一篇困難的文章時，可能會將已瞭解的部分用自己的話解釋給自己聽，以便連結那些未懂或難懂的部分。因此，自我解釋便是學習者在閱讀文章過程中，為澄清或補充句子的敘述所提出的推論，不論這些推論的大小、完整或正確與否，都算是自我解釋的一部份（ Chi, deLeeuw, Chiu, & LaVancher, 1991; Chi & VanLehen, 1991；

引自邱美虹，1994），而在進行自我解釋的同時，學習者仍須自我監控其理解程度為何，在根據先備知識及外得知識進行自我推論以克服理解上的問題（ Chi, Bassok, Lewis, Reiman, &Glaser, 1989）。而 Neuman, Leibowitz, 和 Schwarz (2000)也認為自我解釋除了包含學習者在學習新知識所持有的推論外，也包含在問題解決的過程中學習者對問題的澄清以及在進行解題活動時所持的理由。 Chi et al.,(1992，引自邱美虹， 1994）則認為自我解釋是知識建構的一種學習策略，它能整合新舊知識或從先前出現的句子中與新知識整合而產生新的、有用的知識。

由上述文獻對自我解釋的定義來看，自我解釋可算是一種自發性的自我產出活動，這與教學者提供的解釋或說明大不相同。由於自我

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解釋的進行，在學習者接觸新知識的過程中能自行加以內化，所以比外在所提供的學習內容更容易讓學習者吸收，此種學習效果可稱為學習的產出效益 (generation effect)，也就是學習者自我產生的學習內容會比外在所提供的內容更容易吸收及記憶（ Hirsh-man & Bjorj,1988;

引自林育聖，2002）。另外，在 Chi 等人一系列的研究中亦可以發現他們所稱為的「自我解釋的效益」（ self-explanation effect）也是如此，自我解釋除了能促進預先的理解外，它也算是一種主動建構的活動，而非被動的接受一些解釋或說明。再者，自我解釋還能將一些隱含的知識明顯化，以便能讓學習者檢驗或反思自己的學習過程。甚至可以此視作區分好的學習者和差的學習者的分野，或許有些自我解釋是錯誤的，但它們或許可以提供一些衝突情境，讓學習者面對它們而採取改進之策略。VanLehn、 Jones 和 Chi (1992)將 Chi 等人 (1989)研究對象的口語資料加以重新分析，發現好的和差的學習者主要有下面 4 點不同：

1.好的學習者在解題過程中會產生較多的自我解釋。

2.好的學習者在學習範例的過程中會出現較為正確的自我監控陳述。

3.在問題解決的過程中，好的學習者比較不會一直參考範例。 4.他們對範例的參考會採取有目的的參考。

而這四點就稱之為「自我解釋效益」。

二、自我解釋的功能

Chi、deLeeuw、 Chiu 和 LaVancher(1994)認為學生在進行自我解釋活動的過程中，自我解釋的三個過程特徵，或許可以解釋它為什麼是一個特別有效的學習活動，這 3 個特徵分別是：

1.自我解釋是一個建構性活動：

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此乃意謂著新的陳述性或程序性知識是被建構的。這麼説的原因是因為建構陳述性知識需直接由解釋的口語資料中所獲得，而建構程序性知識則可以其他非直接的方式來獲得，換句話說，自我解釋能促進發展一個循著規則作基礎的模式來解決問題，當這些規則被使用得很順暢，如此便可算是學習到一項程序性技能，對學習者而言，這樣的過程不是單單由直接地轉譯或是加快速度的教學就能達成的。舉例來說在物理學習上，自我解釋似乎提供了機會讓學習者們去建構規則，而隨後便能夠被使用來解決問題，在現行生物的研究中，自我解釋也提供了機會去建構知識的推理，使得學習者能夠回答更為複雜的問題。

2. 自我解釋鼓勵在已有知識下整合所學習的新知識：

人們通常會懷疑學生在未有完整領域知識時，他們是否能夠建構解釋。 Chi 等人 (1994)的研究結果顯示，至少有 30%的自我解釋是從整合舊有知識與新訊息所產生的。 Chi 等人對此有一個可能的詮釋：當學生持續地閱讀教科書中的句子時，他們可能會產生不正確的解釋，雖然教科書所提供均是正確的訊息，但可能與學生已有的知識相互衝突，如此便會產生不正確的自我解釋。由於自我解釋雖然包含了舊有知識與新知識的整合，但在學習新的知識系統時，也有可能會導致隨後的錯誤理解，而且相當難以改變。在此觀點下， Chi 等人認為雖然自我解釋是否能夠促進這些本體上不相容概念的理解依然是不清楚的。但至少在本體上相容的概念與系統，整合新訊息將可讓新訊息去修正最初有缺點的信念。

3 自我解釋是一種連續而且持續的零碎的過程：

自我解釋是連續的、進行的、零碎的，所以會導致部分性不完整的自我解釋產生，在此我們都已知道學習者會產生片斷和不完整的解釋。但是，藉由新的資訊的獲得，可以使其作進一步的修訂，以達到正確的概念或心智模式。

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總結來說，自我解釋是一種創造或修改新知模式的過程，它能產生很多機會讓學習者觀察自己本身的心智結構和真實論述間的不同，藉由之間的概念衝突和辨異，縱使學習者只是說出微小的（通常是很小的推論）、區域性的（只關於一些正在閱讀的資訊）、片段、或是不一定相關且不一定正確的自我解釋（邱美虹， 1996）都無妨，因為這些自我解釋的產生，都代表了學習者自行的產出，而非將教科書中的訊息照本宣科的一字不漏的記下來，如此在這樣的學習過程，學生已自行建構了屬於自己的知識系統，或許和正確的知識系統不盡相同，但當其發現其中相異之處時，也許正是學習者習得正確的科學概念之時。簡要的來說，自我解釋是新舊知識的整合的結果，或許會導致某一部份的知識不正確，然而產生不正確的自我解釋不一定會對學習有害，甚至可能提供學習經驗。因為，當學生有不正確的解釋後仍會繼續閱讀教材中接下來的內容，而在持續閱讀後，會呈現出正確的訊息；

這也許會和不正確的自我解釋相反，如此就會產生了一個自我修正來消除衝突，也就是說學習會在爭論、僵局或和傳統衝突時產生，處在這樣的學習過程，故而自我解釋能幫助學生學習，而對於學習者，這樣的學習方式或許才為較有意義的學習。

三、自我解釋對學習的影響

Chi 等人 (1989,1990,1991,1994)在一系列的研究中，以自我解釋作為研究主題，分別以不同科目的概念探討學習者使用自我解釋的學習策略後其學習成效為何。

最初，Chi 等人 (1989)要求大學生以自我解釋的學習策略進行力學的範例學習，進而探討自我解釋對物理解題的影響。結果發現，好的解題者不僅能對範例的解題原理及步驟提供較多的評論外，同時也產生較多的自我解釋。相反地，差的解題者很少對自己說明範例中每一個不同的意義與關聯性；此外好的解題者能正確地判斷自己是否瞭解，然而差的解題者卻不然，再來好的解題者和差的解題者在使用範

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例上迥然不同，不論是使用的方式或目的皆不盡相同。同時研究者們亦發現若能自動提出大量解釋的學生，其後測成績幾乎比那些產生少量解釋的學生好 2 倍。

之後 Chi 等人（ 1994）以生物課程中的心肺循環內容作為研究單元，把研究對象（八年級學生）分為 2 組，一組對教材內容進行自我解釋，另一組則只有大聲閱讀文本 2 次；由兩組的後測成績來看，高成就者比低成就者產生了較多自我解釋，此外自我解釋組的學習成效也比較好。從 Chi 等人對自我解釋一系列的研究中，可以發現學生學習成就與自我解釋的多寡成正比的相關，其中在閱讀過程中有作自我解釋的學生其學習成效較佳，最後高與中能力的學生都受益於 ”自我解釋 ”的學習策略（引自邱美虹， 1994）。

除了 Chi 等人發現高、中能力的學生皆受益於 ”自我解釋 ”的學習策略以外，從邱美虹與陳英嫻（ 1995）的研究結果也可得到驗證。在對學生月相盈虧的研究中其指出，雖然採用「自我解釋」的學生表現較傳統學習者為佳，但只對高成就組的學生有效，因其產生的推論大都較為正確，故能形成較完整的心智模式。然而此法對低成就組的學生不見得有效，因低成就者缺乏學科相關知識，故多為不正確的推論，因而影響其對概念的理解。雖然不正確的推論有時亦可提供認知衝突的機會，但低成就組的學生通常後設認知的能力亦較弱，因此也無法產生如預期中自我解釋有助於學習的效果。

對於僅有高、中能力者受益於自我解釋的學習情形， McNamara (2004)以 SERT 訓練的方式，發現此法也可幫助低程度的閱讀者從中獲益，SERT 即為 Self-explanation Reading Training 的簡稱，這個訓練主要是教導如何閱讀文章以瞭解其內容為何及給予自我解釋的練習。在該研究中，研究對象共有 42 名，一半接受自我解釋的閱讀訓練，另一半則無，只有在閱讀時大聲的將教材內容念出來而已。兩組學生皆有 4 篇科學文章供其閱讀，之後一同閱讀有關細胞有絲分裂的文本並

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皆作自我解釋並比較其理解測驗後的得分。結果發現接受訓練的學生不僅自我解釋的質較佳，在理解測驗的得分也較高，且由口語分析看來，自我解釋的閱讀訓練幫助了學習者去使用邏輯及領域相關的知識，而非領域特定的知識去瞭解教材內容。最重要的是這樣的訓練對低程度的閱讀者較有所助益，雖然只對教材相關的問題有較大的幫助，但因為這樣的訓練能幫助他們瞭解文章內容以成功地建構有意義的知識而使得他們對此文章較為融會貫通。相較之下，控制組的低程度閱讀者在理解測驗得分上，表現大大不如實驗組，因此 SERT 確實能幫助低程度的閱讀者。

此外，自我解釋的效益除了在年紀較大的學習者顯現以外， 4-5 歲的孩子亦有相同效果，在 Pillow, Mash 及 Hill(2002)的研究中，研究對象為 90 名 4-5 歲的小孩子，男女皆有，當中接受自我解釋訓練的孩子們， Pillow 等人 (2002)發現成就測驗得分多寡和自我解釋有效數目出現的頻率呈顯著正相關。而 Pillow 等人也在研究中發現不論孩童的認知監控是如何完成的，監控的促進就認知過程而言都可以提升知識的發展。而 Calin- Jageman 和 Ratner (2005)的研究，其研究對象為 27 名的幼稚園小朋友仍舊有相同的效果。由此可證實不論受試者年齡大小在學習過程中進行自我解釋皆確實可以增進學習的理解。

從以上研究觀之，自我解釋的有效性確實可由各學科得到驗證，如物理科 (Chi et al., 1989)、數學科的問題解決 (Renkl, 1997)乃至於生物科 (Chi et al., 1994)、地球科學 (邱美虹和陳英嫻， 1995)等學科。 Chi 等人 (1989)提及的自我解釋效果在物理及機械領域上已得到驗證，而 Pirolli 和 Recker(1994)也發現在程式設計這個領域亦有相同的效果。此外除了以人為方式促發自我解釋外，也有些研究是以電腦環境促發受試者的自我解釋，如 Renkl(1997)的研究，便是將大一新生 36 位，透過電腦螢幕研讀有關機率運算的訓練範例， 4 個幕（滑鼠按四次）為完整一題，每題均有時間紀錄。先施行前測，之後再教導機率原理，整個流程約 11.5 分，再來作範例，所有範例皆有固定時間，最

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多只能花 25 分鐘，在此段期間需作放聲思考，隨即後測，共 15 題。從學生的表現來看，自我解釋並不是明顯的依靠學生們的先備知識，此點和 Chi 及 VanLehn (1991)相同，此外自我解釋造成較好的學習效果不會因時間受限與否而影響，由於在 Chi 等人的研究中，學習者的學習時間均無限定，因此 Renkl (1997)的研究中便將任務執行的時間加以控制，結果發現學習的效果依然可由自我解釋的數量加以預測。

再來 Aleven 和 Koedinger (2002)在研究中使用了 Cognitive tutor 這個軟體幫助學生在問題解決階段解釋他們自己的解題步驟，發現有解釋解題步驟的組別較未解釋的表現來得好，此外解釋較佳者在遷移題的表現也較好。為什麼會這樣呢？ Aleven 和 Koedinger 認為藉由解釋，學生能獲得結合較佳的 (better- intergrated)圖像及文字口語的敘述性知識，也可獲得較深層的程序性知識。而在此過程中，學生需集中較多的注意力對問題解決步驟提出適當的陳述，而口語的提示又能幫助學生們聚焦於圖像的特徵，故學生有較佳的表現。

國內的研究方面，林育聖（ 2002）主要是探討自我解釋以及先備知識對程式語言 IF 敘述學習成效的影響，研究樣本為普通高中二年級 117 位學生。在教學實驗中，依據不同的自我解釋學習活動分為自我解釋問題引導、自我解釋原則提示、與不實施自我解釋 (為控制組 )等三組；先備知識則依先備知識測驗分為高先備知識與低先備知識二組。

控制組的學生以瀏覽教材的方式進行線上學習，學習系統不會要求或提醒學習者進行自我解釋。「自我解釋原則提示組」可利用學習系統的五項自我解釋原則將閱讀教材時產生的想法、心得或是疑問，記錄在實驗人員所提供的思考紀錄表中，而「自我解釋問題引導組」則可藉由回答學習系統所引導的問題逐步地將閱讀教材所產生的想法、心得或是疑問，記錄在思考紀錄表中。「自我解釋問題引導組」和「自我解釋原則提示組」兩組不同的是在於引導問題是針對各網頁內容並針對自我解釋原則設計而成，因此較自我解釋原則提示更加具體而明確。

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研究結果發現：在程式設計問題上，「自我解釋問題引導組」顯著優於「自我解釋原則提示組」及控制組，高先備知識組顯著優於低先備知識組。在自我解釋數量上，「自我解釋問題引導組」顯著優於

「自我解釋原則提示組」，先備知識對自我解釋數量沒有顯著影響。這點和 Renkl(1997)及 Chi 和 VanLehn(1991)相同；再來在學習態度方面，自我解釋問題引導組對自我解釋學習活動的接納程度以及對自我解釋學習活動學習成效的看法上，皆顯著高於自我解釋原則提示組；兩組對自我解釋學習活動難度的看法無顯著差異。

此外也有一些較間接的證據，包括 Webb (1989；引自 Chi et al., 1994)的發現，由 19 個有關於學數學和電子計算機科學的研究中發現，當學習者將自己所知傳遞給他人時，必須先思考如何將其以新面貌呈現與人，如使用他人能理解的詞彙以連結他人的先備知識使其了解，或是產生新的範例以求讓他人了解，最後 Webb 也發現產生解釋與個人的學習成就呈現正相關，反觀接受解釋的方式則否。此外 Russel 和 Kelley (1991；引自 Chi et al., 1994)也發現，在老師訓練教學設計時，若是能夠要求學生解釋他們發現到的概念或結果，會對他們瞭解教材內容有相當顯著的成效。

縱使許多研究者認為自我解釋對學習而言多有助益，但 Renkl(2002)認為自我解釋對於學生在學習上仍舊有其限制，限制的面向為以下三個方面：

1.正確性 (Correctness)：自我解釋通常只有部分是正確的，甚至有些時候會全然錯誤，而此時有可能導致學習者建構了不正確的知識，嚴重的話更可能妨害日後的學習（ Conati, 1999; Conati &

VanLehn, 1999; 引自 Renkl, 2002）。

2.解決理解性的問題 (Solving comprehension problems)：當學習者在面對新的知識時，常常會陷入理解的死胡同裡，讓他們無法靠自

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己解決這類的問題。這時額外的協助使其了解是有其必要的。

3.理解與否的監控力 (Comprehension monitoring)：學習者常常會有後設認知的問題，誤以為自己懂了，其實只是自以為了解的假象，

隨之便草草帶過而無法達成有效的學習。

雖然上述所言，確為自我解釋的侷限之處，但 McNamara(2004) 提出了一個疑問：在學習的過程中，錯誤可否完全避免呢？或者錯誤對學習的過程而言是必須的組成成分，傳統的學習導向很清楚的指出錯誤應該避免，但建構式的學習導向卻剛好相反，在之前提及

McNamara 的研究中，的確，從學習者的表現來看，不正確的複述教材內容對理解而言是負面的，但若是不正確的解釋卻已經使用了詳盡複雜的敘述（ elaboration）或是用到了邏輯的推理，對理解而言都有正向加分的效果。簡言之，接受 SERT 訓練的學習者不正確使用邏輯的次數遠比控制組來得多，但就學習成效而言卻比較好。從這樣的結果顯示出若在處理問題的過程中，縱使有一些錯誤不見得會對理解有害，總括來說，錯誤就主動學習而言應為必要的一環。

Aleven 和 Koedinger (2002)曾提過許多研究顯示自我解釋是一個有效的後設認知策略，可以幫助學習者對學習的教材發展較深入的瞭解，Chi 等人 (1989)也提出自我解釋可有效地增進問題解決的技能。除了 Chi 等人的研究外， Pirolli 和 Recker (1994)， Ferguson-Hessler 和 de Jong (1990)以及 Nathan， Mertz 和 Ryan (1994)的例子，這些研究也都發現自我解釋的數目與問題解決的成功呈相關。簡而言之，自我解釋對學習的功效，確實是不容忽視的！

四、自我解釋的促進策略

在學習的過程中，不論是自行產出的自我解釋或是由外界所促發的，都可以使學習者的學習效果有所提升，此外學生除了可藉由人們

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(Chi et al., 1994)或是電腦 (林育聖， 2002； Aleven & Koedinger, 2002;

Renkl, 1997)所促發的自我解釋而獲益外，自我解釋的技巧也是可以被教授的（ Bielaczyc, Pirolli 和 Brown ,1995）。因此研究人員為了促使學習者產生自我解釋，而提出了一些方法以求減少學習者以自我解釋方式學習時所感到的困難度。以下即為各研究者促進自我解釋的方式：

1.Chi 等人 (1994)在生物循環系統的教學中，曾以 3 種不同的提示要求學生在閱讀的過程中進行解釋，詳述如下：

（ 1）閱讀教材前的提示：此提示以文字書寫的方式讓學習者瞭解，其必須將閱讀教材時的心得、想法、疑問、學習策略及文章隱含的意義說出來。

（ 2）教材提供的引導問題：引導問題置於每頁教材的最下方，當學習者將自行產出的自我解釋說出後，再根據這些問題整合剛才所學的內容加以回答。

（ 3）研究人員的從旁提示：學習者在自我解釋學習的過程中，有可能解釋不夠詳盡或者停了好長一段時間仍不發一語，此時研究人員會以口語的提示方式，要求其解釋得更為詳盡或是督促其進行自我解釋。

2.Bielaczyc , Pirolli 和 Brown (1995)：在進行自我解釋活動前，施以自我解釋策略的訓練，其將教材所呈現的方式分為文本、範例、文本和範例三個類別，然後依各類別分別加以訓練：

（ 1）文本：當學習者看到文本的形式時，訓練他們去定義並且找出文本的主要概念，再來闡明概念與概念間的相互關係，這樣的訓練目的是希望能促進學習者對文本的理解程度。

（ 2）範例：當學習者看到教材以範例的形式呈現時，訓練學習者確定範例的架構為何並且找出範例想表達的是什麼；這樣的訓練目的希望能幫助學習者熟悉範例特徵及潛在目的。

（ 3）文本和範例：當教材以文本和範例呈現時，訓練學習者將文本的

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概念和範例作連結，訓練的目的也是希望能提昇學習者對範例的理解程度。

3. Renkl 和 Atkinson (2002)認為促進自我解釋的方式可分為 2 種：

（ 1）第一種是直接介入（ direct intervention）：如 Renkl, Stark, Gruber, and Mandl(1998, 引自 Renkl and Atkinson,2002)就曾在其研究過程中，提供一小段的訓練，經此短時間的訓練後，在之後的學習階段可提升自我解釋的數量。

（ 2）第二種為間接介入 (indirect intervention)：這種方式並不是採直接訓練的方式，而是將學習教材以結構化的方式呈現以促發學習者產生自我解釋，像提供工作範例便是一種。自我解釋可以提升學習成效，所以 Renkl 和 Atkinson 認為教材若能促使學生產生自我解釋才算是好的教材。

但 Renkl et al.,(1998)和 Stark(1999, 引自 Renkl and Atkinson,2002) 皆提過自我解釋不論如何有效的提昇或訓練仍有其限制，如學習者完全依賴自我解釋學習，但有時他們可能提出錯誤的自我解釋而無法瞭解教材中那些是重要的部分。為此，Renkl 在 2001 年提出了一些準則，

可以讓教材促發學習者在學習時產生自我解釋，指導解釋此時可算是有所幫助的，指導解釋可有效的支援學習者在知識的建構，所以此時對研究對象有趣的挑戰乃為如何在自我解釋的過程中與指導解釋結合，使兩者截長補短，促進學生的自我解釋，但指導解釋的表現方式仍需要注意一些要點，要點如下：

1.指導解釋 (instructional explanation)需以學習者的需求優先考量。 2.指導解釋需以最簡單的形式寫成。

3.假如最簡單的指導解釋寫得不夠充分、漸進的（如更廣大範圍的）幫助是有其必要的。

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Renkl 認為指導解釋需以低先備知識者的需求來設計，但為何要促進學習者頻繁使用指導解釋呢？ Atkinson 和 Renkl (2001)認為它可以幫助學習者在對內容缺乏瞭解時收集到一些指示，另外還可以洞察由這些指導解釋的指示代表的意思為何？其實 Renkl 提到的指導解釋類似大學聯考時，試卷會提供的公式，讓這些公式引導受試者往正確的方向思考，如在 Renkl(2001)的研究中，教學單元為機率的計算，當該範例要算兩個獨立事件的機率時，便會出現 ” P(A) + P(B)

=P(A)*P(B)” 的指導解釋去引導學習者。由於本研究的學習單元為生物科探討動植物的生殖概念，不似 Renkl(2001)的研究單元，故於本研究中不採取提供指導解釋的策略，改採 Chi 等人 (1994)的 3 項促進方式。

五、自我解釋的編碼類型

當研究人員對受試者的口語資料要作自我解釋的編碼時，如何將其分類對研究而言是十分重要的，因為分類的類別及單位都會影響研究的結果，因此於下概述學者們編碼的方式及類型：

1. Bielaczyc, Pirolli 和 Brown (1995)：首先， Bielaczyc 等人先定義屬於自我解釋的敘述並非是讀範例或是教材內容的語句。有了這樣的共識後，便將學習者的口語資料分為以下幾個類別加以記錄：

（ 1）領域陳述：表示學習者已明瞭該如何使用有關此領域的知識去解題或說明，如本研究是以程式設計作為教學單元，若學習者說出：「這個功能鍵可以大大的簡化。」或是「這個值將會隨著左側的列表值不同而有所更動。」等都是。

（ 2）監控陳述：學習者能自行說出自己瞭解與否的句子均屬之。如：「我瞭解了！」或「這樣的說法對我來講比較容易瞭解。」

（ 3）策略性陳述：學習者說出他要採取什麼樣的作法來幫助他自

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己瞭解內容在說什麼。如：「我要先來看看我比較不懂的部分。」或是「等等，我先來瞭解一下這個範例在說什麼。」

（ 4）學習活動陳述：學習者談及有關教材或是有關解題方面的任務。如：「如果它（教材）能先以這個範例作開頭就好了。」或「這個段落太長了！」

（ 5）複述陳述：學習者自己將教材或範例內容再重複說一次。

（ 6）不完整陳述：學習者沒有將句子說完也沒有繼續加以說明的均屬之。如：「而且它加了 … 」

2. Renkl (1997)的分類系統是改自於 Chi 等人 (1989)，並加上微幅的調整，主要是希望能加廣 Chi 等人 (1989)所提及的各類型之定義，其將自我解釋分為以下數類：

（ 1）以理論為基礎的自我解釋（ Principle-based explanation）：此類型的自我解釋為受試者提及該領域的深層理論，在教材中並無出現，但受試者會自行和所知或以前所學加以整合。如本研究是以機率運算作為教學單元，當學習者說出：「這需要相乘，因為這 2 個事件是獨立的。」即是。

（ 2）算符目標的自我解釋 (Goal-operator explanation)：此類型的自我解釋為受試者清楚的提出該計算符號的運算目標或次目標為何。

如：「藉由乘號，我們可以得到磁磚顏色和樣式瑕疵的機率。」此類別和 Chi 等人 (1989)編碼「提及某一行為的目標或目的」相同。

（ 3）預先的理解 (Anticipative reasoning)：假如學習者能事先算出該題的正確答案，而沒有參閱範例的解法或有參閱範例，但在未完

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全看完範例前就已經知道答案並正確說出則屬之。

（ 4）情境精緻的自我解釋 (Elaboration of problem situation)：此類型的自我解釋為受試者精緻了所讀課文的情境，或是使用其他例子、參考其他資訊說明教材所提供的內容，如使用隱喻和類比的說法來解釋教材。如：「假設第一個皮球消氣了，那所有皮球的數目應該要減掉他。」此類別同 Chi 等人 (1989) 編碼「精鍊或是擴大詳述某一行為的狀態」。

（ 5）注意連貫性的自我解釋 (Noticing coherence)：此類型的自我解釋為受試者對於自己在講述教材的內容時，會注意到自己的陳述有無連貫性。如：「這和那個飛機題是屬於同一類型的題目。」

（ 6）負向監控的自我解釋 (Monitoring-negative)：此類型的自我解釋為受試者表示不理解教材內容。如：「這段在講什麼我不知道。」

（ 7）正向監控的自我解釋 (Monitoring-positive)：此類型的自我解釋為受試者表示他已理解教材內容。如：「這段我知道是什麼意思。」

最後兩項的監控類別亦分別被使用於 Chi 等人 (1989)的分類系統。

像 Ainsworth 及 Loizou(2003)的研究就採用上述的分類系統，但是由於該研究單元和問題解決較無關連，因此將第 3 類「預先的理解」予以剔除。第 2 類別稍加調整，變為「目標導向的自我解釋（ Goal-driven explanation）」， Ainsworth 及 Loizou 對其定義為 : 此類型的自我解釋是當受試者提及某一行為或動作是有其目標或目的才予以進行的。如：血液被帶至肺，所以他才能氧化，再度充滿氧氣（該研究單元為心肺循環）。

(15)

最後要說明的是，對於自我解釋的斷句或是編碼，常需要花費很多時間整理，細究其因乃是因為「單位的大小」實在是沒有一個固定的準則（ Renkl, 1997）。有時一個詞「瞭解」，也可被視為是一句，因為它的意思已充分讓研究人員瞭解到受試者懂了。而當受試者去說明某題的解法時，雖說有可能該句為很長的句子，但仍舊被視為是一個句子或一個單位，所以關於口語資料的分析，著實需要編碼者與協助研究的人員對碼作一詳實的檢驗，以求所有參與研究的人員對於碼的定義及單位有一定程度的認知。在 Bielaczyc 等人的分類系統，一致性為 83％；而在 Renkl 的研究中，其一致性則為 89.3％；Ainsworth 及 Loizou (2003)為 91％。

就學習者在自我解釋的表現情形上，Chi 等人 (1989)就提到物理範例的學習效果可由自我解釋的質看出來。而且好的學習者多半能詳盡闡述應用的情境或計算符號的目的，此外也會多次提及有關此領域的概念 (以理論為基礎的解釋 )，也不會只知其一、不知其二，並會投入較多的時間學習。

就自我解釋的類型， Renkl(1997，引自 Renkl,2002)發現優秀的學習者自我解釋以兩種型態為主，一種是「以理論為基礎的自我解釋」，

他們著重於算符的意義，但不常預先想下一步的解法。另外一種則是

「預先的解釋」者，他們則和前一種相反，喜歡先預想下一個解題步驟是什麼，此外就自我解釋的類型來看，成功的學習者會比較傾向產生以原則或理論為基礎的解釋、目標導向的結合及預期的理解。若是學習不佳者也可分為兩群，一群是只有被動的參與解釋，另一種是只作了表面的解釋。第一種 Renkl 認為之所以會有不良的學習成效，導因於學習者只有低層次的自我解釋活動。第二種是學習者只花很少的時間在閱讀範例上，這點和 Chi 等人 (1989)所提到的學習成效較差的學生都有相同的情形。

(16)

六、圖文與自我解釋

Aleven 及 Koedinger（ 2002）曾提到若就問題解決這部份的研究來看，生手會倚賴圖形或圖表上的資訊進行幾何的問題解決，但他們僅有片段的視覺和文字的陳述性知識，而自我解釋於此時便可幫助這些學習者延伸文字的陳述性知識及整合視覺的圖像知識，所以自我解釋對多元表徵（ multi- representational）的瞭解在實質上扮演了十分重要的角色。由於圖像的表徵保有了幾何和局部的資訊，而文字僅能和呈現之物表現一抽象關係（ Larkin & Simon, 1987; Schnotz, 2002），換句話說，自我解釋除了可以幫助學習者整合圖像與文字上的知識外，圖形的表徵也可對抽象性知識的理解加以侷限，也就是提供了學習者在了解事實上較鮮明且生動的回應 (feedback)。當然不光是在問題解決的研究上，就一般學科而言，在提供文字的教材中，有時會附上圖片，此時我們也可發現圖表或圖解也有著促進自我解釋的效果 ( Cox, 1999）。

因此，擁有不同表徵和只有一種表徵的教材，在相互比較之下，包含多重表徵的教材不僅可引導學生擁有較為充分的瞭解 (Cox, 1999)。更甚者，由於圖形的示現，學習者能藉由圖形了解字詞間抽象的含意。或許有時學生能藉由圖形在自我解釋時多有類比的情形產生，因此自我解釋的效果亦可藉由類比和他們所學的知識做一銜接的橋樑 (VanLehn & Jones, 1993)。

在圖文與自我解釋的研究中， Ainsworth 及 Loizou(2003)發現圖形組的學生平均較文字組學生多擁有 4 個正確觀念，而文字組的學生雖然比圖形組學生說出較多的字，但主要都是重新將語詞替換再說一遍，因此自我解釋的數量則減少許多。此外 Ainsworth 及 Loizou 也發現產生較多自我解釋數量的學生在後測成績表現較佳，且兩者為顯著相關。從這樣的結果來看，圖形對學習者產生自我解釋來說可算有幫助、加分的效果。從該研究，可以發現若教材含有圖形的組別，表現

(17)

確實比沒含圖形的好，而且自我解釋的數量也比較多，但為何圖形能引導學生產生較多的自我解釋呢？研究者們認為原因有下列 3 項：

1.降低記憶的負擔及認知負荷：幫助學生瞭解整個情境的限制，降低了文字所描述的抽象性。

2.數幅的圖形鼓勵了學生做因果關係的解釋：可以讓學生產生心像

（ mental images）進而鼓勵學生整合成新的資訊。

3.情意的理由：給圖較易吸引學生學習進而想從圖中搜尋更多的資訊，因此促進了學生主動的學習。

縱使圖形的表徵比較能夠促使學生產生自我解釋， Ainsworth 和 Loizou 最後仍提到任何概念的陳述都少不了文字，所以該研究並非強調圖形具有所向無敵的功效，而是建議表徵應和所呈現的資訊結構相符，如此才能收事半功倍之效。

另外， Scaife 及 Rogers(1996)也提到圖形的表徵可由計算的簡便、表徵的再現、圖像的限制三方面來看其對學習者的助益：

1.計算的簡便：因為圖形外在呈現的表徵可以減少解決算式問題所需的認知負荷，例如 Larkin 和 Simon（ 1987）的研究中顯示，

圖形表徵在尋找過程（ search process）中是如何的有效率提供認知的增進（ perceptual enhancement），反觀文字表徵通常在描述計算的過程中需耗費較高的認知負荷。

2.表徵的再現：意指圖形外在表徵的呈現能提供較多的資訊供學習者查知，因為其能將相同抽象的構造轉化為有效的意象呈現。如 Zhang 及 Norman (1994)河內塔的例子。

(18)

3.圖像的限制：對想要呈現的概念之推論（ inference）有一定的限制範圍。 Stenning 及 Oberlander(1995)提出文字僅能予人抽象性的描述，然而圖片卻不然，而也因此使圖片成為在學習目標明確（ determinate）的問題時提供了較為有效的解決方法。

雖然一些學者認為圖形有助於學生產生較多的自我解釋，但是 Wilkin (1997)卻提出了相左的看法，其研究流程是先給予 10 位受試者前測，包含了 15 個問題，在於瞭解受試者對物理概念的先備知識。之後由研究者進行自我解釋的示範，然後讓學生練習，再開始教授簡單的物理運動力學概念，之後施以後測，後測共分為 10 題同型題（ iso- morphic questions）和 6 題遷移題，受試者均以口語回答，且邊回答邊畫出 2 維的運動力圖以避免在分析口語資料時所產生的模糊性

（ ambiguity），作者根據受試的結果將受試者分為低受益（ low-benefit）

和高受益 (high- benefit)學習者 2 種，結果發現這 2 種學習者所產生的自我解釋數量相近，此外作者假設圖形的相似性會使得特徵的可辨識性被模糊掉，而低受益學習者會因為無法分辨相近的圖形特徵而無法由自我解釋中習得任何知識。從這樣的研究過程， Wilkin 認為圖表或圖解可能會抑制自我解釋的效果，因為自我解釋容易促發學生熟悉但錯誤的知識，此舉如同鼓勵學生產生不正確的自我解釋。再來研究者認為學習者在學習的過程中，不一定能由圖形的特徵來獲取新資訊，因為學習者可能會不加選擇的使用它們，而作者也由研究結果認為自我解釋的成效可能只限於極度侷限的學習環境。

六、小結

Pirolli 和 Recker(1994)在其研究結果中，發現了一個有趣的觀點：量多的自我解釋可能會變成重複的或轉移隱含於解題方法的核心概念，但這並不是說多餘的闡述或說明具有促進學習的功效。從許多文獻來看，引發自我解釋很明顯地可以提高學習以及許多一致性新知

(19)

識的理解，儘管是比較有給提示與未給提示者所產生的自我解釋數量；或是比較高度解釋者與低解釋者所學習的數量，每一種產生大量的自我解釋推論可以幫助學習。況且自我解釋也可以提高對教材的內容有深入的了解，高解釋能力者也可以回答比較複雜的問題（ Chi et al., 1994）。當學生使用愈多自我解釋，理解就會越深入；所以，許多陳述性知識的學習不再只是已存在的知識的舉例說明，也不是知識的直接編譯。反之，學習是將已存在的知識與新的知識相結合來產生更新的知識，而這也是自我解釋的目的，當學習者產生自我解釋時可以促進知識整合，此時便能把新資訊整合到個人現有的知識裡。

過去自我解釋的研究顯示（ Chi et al., 1989; 1990; 1991），當在做範例時可以增進並獲得解題技巧：而 Chi 等人（ 1994）延伸這個發現，

從本研究中顯示若學習者從說明的教材學習敘述性知識的內容時 (生物科 )，只要明確的引起因子，也是可以促進自我解釋的發生的。

而在自我解釋類型上，Renkl(1997)認為好的和較差的學習者相異之處就是好的學習者較常提及以理論為基礎的自我解釋，也慣於定義算符的目的為何，此外也慣於想出下一步的解題方法（預先的理解）而不像差的學習者只以查閱範例代替或是只能產生表面但不深入的自我解釋，在閱讀範例的時間平均來說也比好的學習者少。在 Chi 等人一系列的研究中也認為好的學習者在解題過程中會產生較多的自我解釋，並且也會在學習範例的過程中出現較為正確的自我監控陳述，當處於問題解決的過程中，好的學習者比較不會一直參考範例，並且範例的參考會採取有目的的參考。這些對於學習者而言就稱之為「自我解釋效益」。

最後研究者認為若能在教學新知識時，不論是陳述性的或是程序性的知識，都能利用到個人現有的知識整合新資訊，要求學生主動建構自己所學習到的，以促進新資訊的整合，如此一來才能讓學習真正的深入，有朝一日學生才能學以致用。

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第二節圖文學習之相關研究

一、圖文訊息的認知模式

（一）雙元編碼論（Dual coding theory）

Paivio(1971, 1986, 1991)認為人類的認知系統包含 2 個子系統，一為語文系統，二為非語文系統，也就是意象系統；前者負責了文字的處理和儲存，處理單位稱作語文元（logogens），偏向以個別的、序列的或語法的方式來處理文字訊息，而後者主要負責非語文的訊息，如視覺影像、嗅覺、

聽覺等接收而來的訊息，它所反應的乃是整個物體或物體的一部份，而其處理單位為意象元（imagens）。這兩個系統的功能是獨立的，但藉由參照性連結可以互相連接，因此有時一個系統的運作會引發另一個系統的運作，當然也可以只有其中一個系統在運作，或兩者平行的運作。

由於在此兩系統中的表徵是互相連接的，所以當我們要將某一物體與其名稱間的關係連結起來時，存於這兩個系統中的表徵便會相互連結，而使得個體能輕易地理解該物的性質及聯想起該物之名，兩大系統結構圖如下圖 2-2-1 所示，而兩大系統的連結方式主要有以下三種：

1.表徵性連結（Representational Connection）：指個體接觸到外界刺激時，直接引起的表徵作用，如語文刺激進入記憶系統後，會被編為特定的語文碼而啟動相對應的語文表徵；同樣地，非語文刺激進入記憶系統後，也會被編為特定的意象碼而啟動相對應的意象表徵。

2.參照性連結（Referential Connection）：語文系統及非語文系統之間的元素，藉由相互參照而產生連結，如語文可以激發意象，意象亦可能激發語意。此外，Paivio(1986)認為資訊若能以語文及非語文兩種形式編入長期記憶中，日後回憶的成效可大為增進。

3.關聯性連結（Associative Connection）：指同一系統中，擁有相同屬性

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的元素間所形成的連結關係。譬如我們可能會依物體的性質、型態、

種類、特徵或其他分類原則，將互為關聯的元素組織在一起。

感官系統

語文刺激非語文刺激

意象元

語文系統非語文系統

語文元

關聯性連結

表徵性連結表徵性連結

參照性連結

語文回應非語文回應

圖 2-2-1 雙元編碼論之系統結構圖（譯自 Paivio, 1986）

當一個概念同時儲存於兩種系統中，就叫做雙重編碼（Levie, 1987）。

由於圖形較文字容易被雙重編碼，因此對於圖形的記憶及回憶上較文字為佳（Paivio, 1978；引自 Levie, 1987）。

（二）單元編碼論（Single coding theory）

由 Pylyshyn 於 1973 年提出，其反對有不同的表徵存在，認為不論從文本或圖形獲得的資訊都以抽象命題的方式被編碼，而後儲存於記憶系統中。心像也只是一個表面的特徵而已，在其內部應有一個更深層的單位 (Kieras, 1978)，而這個深層的單位便是抽象命題。當然單元編碼論並不是

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反對心像的存在，只是認為每一個心像的背後，都存在了一個更抽像的命題，而它們便控制了對於此心像的抽取及回憶（Anderson, 1978；引自張欣怡，1997)。

到後來也有一些學者（Anderson, 1978；引自張欣怡，1997；Kieras, 1978；

Pylyshyn, 1983）提出了關於上述兩者的中庸看法:他們認為可能有不同的模組處理不同的訊息表徵，但最後任何形式的資訊皆以命題的方式儲存。圖 2-2-2 便為三種圖文訊息處理理論之比較圖（Molitor et al.,1989；修改自許良榮，1996）。

課文圖形課文圖形課文圖形

中庸看法單元編碼論

中央處理

知覺處理

雙元編碼論

圖 2-2-2 三種圖文訊息處理理論：雙元編碼理論、中庸看法和單元編碼理論之比較圖（Molitor et al.,1989；修改自許良榮，1996）

（三）多媒體衍生學習理論（Generative theory of multimedia learning）

Mayer(1997)提出，將 Paivio 的雙元編碼論及 Wittrock 的衍生學習理論

（Generative theory of learning）兩相結合。對學習者來說，多媒體的圖文訊息在學習者的學習過程中，需經過 3 個過程—選擇、組織、整合。例如讀

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者從文章中選擇了相關的文字訊息，然後形成以文字表徵為基礎的資料庫，當然也可能一開始就選擇插圖，然後以圖像表徵為主的資料庫進行組織。總之，一旦選擇了資料庫，便開始在該工作記憶區組織資料庫，此階段便如同 Paivio 所稱的建立連結結構，Mayer 則稱為情境模式（situational modal，可分為語言模式及視覺模式）。再來，當學習者建立了情境模式後，

最後則將 2 資料庫的訊息加以連結並整合，即 Paivio 所稱的建立參照性連結。最後這三個過程（選擇、組織及整合）都發生在工作記憶區內，因此皆受制於工作記憶區的容量，其多媒體衍生學習理論示意圖如下圖 2-2-3 所示。

文章文章資料庫

影像資料庫插圖

語言模式

視覺模式

選擇組織

影像影像

文字文字

整合

圖 2-2-3 多媒體衍生學習理論示意圖（譯自 Mayer, 1997）

（四）小結

對於圖文訊息的認知處理模式上，雙元編碼論認為代表文字的表徵與代表圖形的表徵各有不同，分別是語文元和意象元，這兩種內在表徵除了在本質上不同，處理訊息的方式也不同以外，乃至更上一層的結構也不同，

但兩大系統可藉由參照性連結將位於不同系統的表徵加以連結。另外雙元編碼論也認為圖形的訊息處理較文字為快，原因乃為圖形較文字能被雙重編碼，因此有較好的效果，而單元編碼論則認為有意義的圖形才佔優勢，

而此僅表示其在記憶系統中能有較佳的活化，但不論何種訊息進入，皆以抽象命題的形式儲存。但 Paivio(1986)對此看法則提出了反駁，因為 Paivio

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認為內在的表徵具多模性(multimodal)，亦即在結構及功能上會有所改變，

不論是否為相同或相異輸入、輸出的方式，不可能都以同樣的處理模式處理。

再來，對於上述兩者的中庸看法則是認為有不同的模組處理不同的訊息表徵，但最後任何形式的資訊皆以命題的方式儲存。最後由 Mayer 所提出的多媒體衍生學習理論的觀點來看圖文訊息的認知，其認為可藉由選擇、組織及整合的三個過程，完成關於圖文訊息的理解。下表 2-2-1 乃為四種圖文認知模式之綜合比較。

表 2-2-1 圖文訊息認知模式綜合比較

圖文認知模式處理系統處理單位處理方式

雙元編碼論語文系統

非語文（意象）系統

語文元意象元

表徵性連結參照性連結關聯性連結

單元編碼論單一系統抽象命題皆以抽象命

題方式儲存中庸看法語文模組

非語文（意象）模組抽象命題皆以抽象命題方式儲存多媒體衍生論文字資料庫

影像資料庫

文字表徵

圖像表徵選擇Æ組織Æ整合

二、圖形的功能

在現在的科學教科書中，正文之後伴隨圖形的情形是十分常見的

（Holliday, 1975 ; 引自 Holliday, 1977）。根據 Holliday（1977）對圖形的定義，其認為圖形乃是將正文中所描述的資訊簡化成一系列的符號並以科學的路徑或週期來呈現。而姚伊美和羅綸新（1994）則認為廣義的圖形可以包括一切以表格、圖畫、漫畫、符號及照片來表達的資訊均屬之；Szabo 和 Poohaky（1995；引自邱月玲，2002）認為圖形就是一個物件、觀念或過程，不是透過字母或數字呈現，而是能由眼睛去察覺的一種呈現方式。

綜觀圖形在各家學者的定義之下皆有不同；但到底圖形在學習上，具有哪

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些功能呢？

關於圖形的功能，Levin (1982)認為在學習上，圖形有五個主要功能，

茲概述如下：

1.裝飾功能：圖片和教學內容無關聯，只為刺激買氣，吸引或維持學生注意力。

2.表徵功能：圖片內容和課文重疊，可將抽象的教學內容以圖形呈現。

3.組織功能：圖片將課文中鬆散部分加以組合，以結構性或步驟性圖形呈現，可提供教學內容中巨觀的訊息。

4.解釋功能：圖片以類推或比喻的圖解方式，解說不熟悉或難懂的概念。

5.移轉功能：將教學文字轉化為具體且易記的圖片形式以提高學習效果。

後來 Levin、Anglin 及 Carney(1987)收集了 150 篇有關於研究一般人理解圖形的文獻來作後設分析（meta-analysis），文獻中總共包含了 147 張不同的圖片，再針對這五種不同功能的圖形，比較其學習效果的平均有效程度，從中發現若依照學習效果而言，這五類不同功能的圖形之學習效果有效程度由上至下越來越高（表 2-2-2），意即裝飾功能的圖形效果最低（接近 0），而具移轉功能的圖形，學習效果最佳（約 1.37）。

表 2-2-2 各種圖形功能對學習的幫助程度

圖形功能有效程度學習效果

裝飾功能～0

表現功能 .50

組織功能 .75

解釋功能 .80

移轉功能 1.37

最少

最多

類似 Levin 的分法，還有 Reid(1990)的功能分類，他認為圖片可依功能性質分為三大項，第一項為「知覺性功能」的圖片：這類圖片有吸引、指導、引發動機等特性；第二項為「認知性功能」的圖片：如具有表徵、組

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織、解釋、移轉等功能圖片均屬之；再來第三項則為「教育性功能」的圖片：如強調補救性功能的圖片。

就圖形配置於課文來說，為何會對學習有所助益呢？Steiner (1999) 認為以圖形替代文章，對學習者而言具有重複的效果，再者圖形能將課文組織起來並讓難懂的文字變得較為淺顯，此外有些圖片亦具有轉化功能，便使得課文中重要的訊息易於突顯。Winn(1993)也提到在正文中搜尋資訊和圖形搜尋資訊有兩點不同：正文多半為好幾頁，但文中的圖形卻往往是單頁的，因此在圖形中搜尋資訊時不需反覆的翻閱；另外圖形往往可藉由不同的表徵項目，如畫像、符號、不同的排列方向或不同的版面配置而傳達大量資訊。所以圖形的呈現有 3 個目的：一能幫助文章中推論性表徵的形成，二是對閱讀過的資訊提供記憶的輔助，三則是提供文章中未呈現的新資訊(Hegarty & Just, 1993)。不僅如此，Glenberg 和 Lanston（1992）以認知的角度來看圖形對學習的助益，其認為圖形可以協助管理「運作記憶」，亦即對於運作記憶再建構文字說明時，圖形的結構有助於對隱含於文章內的概念有「提示」作用，因此圖文合併所建立的表徵，將會比藉由純文字獲得的資訊更豐富、精緻，並有助於記憶與理解；而 Roth、Bowen 和 McGinn

（1999）也提及視覺圖像可以呈現數據、圖解抽象的概念、組織複雜的訊息，幫助新知識與舊知識的整合以促進訊息的保留，並能促成思考過程，

發展問題解決；換言之，圖片能促進認知功能的發展。

雖然上述學者的研究（Glenberg & Lanston, 1992; Hegarty & Just, 1993;

Roth et al., 1999; Steiner,1999; Winn, 1993）均指出圖形有助於學習或理解，

但有些學者也發現文字與圖形並呈的教材，對學習者而言並非一定有用，

如 Holliday (1976; 引自 Winn, 1980)發現若學生缺乏有效使用圖形的技巧，而其又相信文字中所獲得的資訊已足夠並相當有用，如此一來，便會使得學生們不論使用哪一種教材，學習效果皆同。更早之前的研究，如 Vernon(1950, 1951；引自藍雅齡，1998)也發現在文字教材中加入了曲線圖形後，就學生或是成人的學習效果而言，有些人無法正確的使用圖形，尤其是教育程度低的受試者更為明顯。會產生這樣的研究結果，Holliday 等人(1977)對此現象便提出了解釋，他們認為讀者不喜歡使用不熟悉的圖形來回答問題，因為這樣對習得新知來說較為吃力，因此反而喜歡用最熟悉

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的文字來進行學習，因為這樣的努力程度最低。當然課文與圖形對學習的影響，不只是不同訊息刺激的表面特性而已，而是圖、文所具備的認知功能以及學習者特性、作業性質甚或是學習情境皆有所相關(Salomon, 1989)，

所以在探討圖、文配置究竟對學習者有所幫助之時，Salomon 所言的這些面向，我們皆應有所考量才能予以斷定是否有所助益。

三、圖形與文字搭配的研究

圖片是教育學者們準備資料、分析教材及解釋觀念或現象上時常使用的工具，它可能同時也是視聽媒體當中最常被應用在教學上的一種（姚伊美、羅綸新，1994）；由於在教材中呈現的圖片常伴隨著各種形式的文字，

如圖片標題、圖片說明或是與圖片相關的課文(Fleming, 1987)，因此圖片和文字的關係就變得較為密切，從另外一個角度來看，當讀者在文章中尋找資訊時，必須從頭開始閱讀，直到找到可用的資訊後暫時存在記憶中再繼續閱讀，然後找到下一個資訊再記憶，如此循環下去直到所有想要的資訊全數找到與記憶完全為止，如此一來由文字搜尋資訊是費力且費時的；但是讀者在圖形中尋找資訊時，只要第一個有用的資訊被找到，就可以很容易發覺其他相關的資訊在附近的位置，因此不需太多的搜尋時間，而且不需先把資訊存在記憶中，所以圖形的搜尋相較於文字是省力又省時的 (Larkin & Simon, 1987)。

在比較圖文並呈和只呈現文字的研究中(Anglin ＆ Stevens, 1987，引自許良榮，1996；Holmes, 1987; Moore & Skinner, 1985; Winn, 1989)均可發現圖文並呈組表現較佳，不論是記憶效果、推論理解，甚至是整體的學習效果而言都比只用文字效果佳。Levie 和 Lentz(1982)並針對 1960 到 1980 年代的圖文整合研究進行回顧，透過 132 個圖文搭配效果的實驗比較，發現加入圖片的文章比沒有加入圖片的文章，可以提升約 0.55 個標準差的表現。

另外 Mayer、Bove、Bryman、Mars 及 Tapangco (1996)探討插圖和文字作為文章「摘要」工具的效果，該研究對象為低氣象知識的大學生，教學單元為「閃電的產生」之文章，在實驗一及實驗二的組別共有圖文摘要組

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（閱讀五幅說明閃電發生程序的註解插圖，每幅插圖約有 10-15 字的說明標題和解釋）、摘要加文章組（加讀一篇 600 字文章）及全文組（僅讀一篇 600 字文章），從回憶效果上，圖文摘要組的表現優於摘要加文章組和全文組，而後兩者在表現上則沒有差別。另外在遷移問題的解決上，則發現圖文摘要組和摘要加文章組在遷移問題解答的數目上沒有顯著的差異，

但均優於單獨閱讀全文組的受試者，成績約高出一倍。

從前兩個實驗結果似乎隱含了一個現象：文字說明的增加，似乎未必對讀者在教材所傳達的知識有更加助益的作用；因此研究者在實驗三中安排三種實驗處理：圖文摘要組（共約 50 字說明）、圖文摘要組再加 50 個文字的文字說明（共約 100 字說明），以及圖文摘要加上一個約 500 字的文章段落（共約 550 字說明）。實驗結果發現，在回憶訊息上，圖文摘要組優於 100 字說明組，後者又優於 550 字說明組。而在問題解決的遷移問題上，則是圖文摘要組與 100 字說明組一樣的，且兩者皆優於 550 字摘要組。

由 Mayer 等人（1996）的研究顯示，研究者認為有文字註解的插圖

（annotated illustration）可以導引讀者注意文章的相關訊息，因此若讀者閱讀有文字註解的插圖，或註解插圖加上文章段落，均會比閱讀全文組的讀者在回憶重要訊息上來得更好。此外，圖文的搭配若能符合文字精簡、說明連貫及圖文對應（coordinated）的原則，則遠比增加文字的效果來得好。

由上述的研究顯示，圖文相互對應有助於學習者學習，因此圖文之間的關聯性高低，是否會對學習者在學習時造成不同的影響，亦值得研究者加以探討：如 Hayes 和 Readence (1983)就選取 4 種與圖片有不同相依程度的的課文，分別為高度相依、中度相依、低度相依、完全無關 4 種。該研究考驗學生閱讀課文時學生回憶課文的結果。實驗結果顯示與圖片相依程度越高的課文，在呈現圖片的情況下回憶的命題數越多，並由此結論圖片有助於學生同化課文的內容。

謝琇玲（1996）採準實驗研究法針對國一學生研究教材中圖片類型（無圖片、簡單圖片、綱要圖片、不相關圖片）對學生閱讀學習的影響，發現利用簡單或綱要圖片組均顯著優於無圖片組，可見教材中的圖片對學習有

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顯著差異；另外，研究結果也顯示對於低智商的學生而言，簡單或綱要圖片組均優於無圖片組和不相關圖片組，由此亦可知若教材中附有簡單且和教材內容相關的圖片不論學習程度為何的學生都會有所助益。

邱月玲（2002）的研究設計則以四種不同圖文配置文章—整合式圖文、

對照式圖文、圖文不相關、純文字作為變項，研究對象為 475 位國小四年級生，教學單元為月相變化的概念，其中「整合式圖文」乃為圖片與文字同時呈現之文章，「對照式圖文」之設計則為先呈現文字敘述再將與內容相關之圖片呈現於後，而「圖文不相關」為先呈現文字敘述再呈現與內容不相關之圖片於後，至於「純文字」則是只有文字說明，但完全沒有圖片之文章。研究結果發現四篇不同的圖文配置文章對受試者在月相概念測驗上之閱讀學習成就有顯著差異，其中整合式圖文顯著優於純文字，對照式圖文顯著優於圖文不相關及純文字；但對照式和整合式圖文之間則無顯著差異。

Mayer 和 Gallini（1990）讓 96 個大學生閱讀關於煞車系統如何運作的操作手冊，並設計 4 種不同的操作手冊，結果顯示同時標示出系統構造名稱與運作步驟並顯示＂開＂或＂關＂的動態圖片能同時促進低先備知識的學生之概念回憶及創造性問題解決。

另外張欣怡（1997）的研究設計則是讓不同讀圖能力（高讀圖能力、

低讀圖能力）的國中三年級學生分別閱讀三種不同的教材：僅有文字（版本一）、文字加表格（版本二）、以及文字加圖形（版本三），研究單元為地球科學的六個主題，分別為大氣的垂直結構、海底地形、海陸分佈、海陸風、山區降雨及雲的分類。研究結果發現：高能力學生在使用文字加圖形

（版本三）之教材時，有最佳的學習成就及最短的反應時間，而低能力學生在使用文字加表格（版本二）之教材時，有最佳的學習成就及最短的反應時間。此外文字伴隨圖形的教材具有較佳的記憶保留效果。

從圖片和文字相關的程度不同而造成的學習效果來看，其程度高低確實會造成些許影響，由此 Mayer 和 Gallini（1990）提出有效促進科學文本理解的圖片應當包括 4 個條件：解釋性文字、敏銳的測驗、解釋性圖片及

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缺乏先備經驗的學習者，此四者要互相配合才能達成有意義學習的教育目標。

再來，就不同學習能力的學習者來說，在閱讀圖文的方式也會有些許不同，例如 Hegarty 及 Just (1989)觀察學生閱讀文字與圖形並用的滑輪教材之眼球移動，發現當文字提供的資訊不完整時，高能力者會花較多的時間看圖，低能力者則相反；而另一個不顯著但有趣的發現是低能力者傾向對圖形作詳細的審視來建構他們的表徵。張新仁與邱上真（1992，引自張欣怡，1997）的研究中亦有指出在學習成就為高分組者，常以圖文交互參看的方式學習，而低分組的同學則以直線進行的模式學習；因為對低能力者而言，要從圖形當中一些不相干的資訊之中，確認出相關且重要的資訊是非常困難的事，必須從圖文當中整合資訊，選擇性定位再佐以集中注意力，

以致於就算提供圖形，其表現也不如高能力者(Reid & Beveridge, 1990)。但無論如何，圖形還是能增加低能力者的成就，Mayer(1990)曾對力學系統知識的高能力者與低能力者的成就表現作研究，在三個實驗中受試者分別學習煞車系統圖形、幫浦圖形與發電機圖形。三個實驗中有 2 個實驗結果發現低能力者與高能力者在整體知識不同階層的回憶表現並無顯著差異。

插圖之所以能助於學習，其所具有的情意功能也算是功不可沒，其功能可可以分為兩方面，一方面能提昇閱讀時的愉悅感，另一方面也可影響或加深讀者對文章內容的情緒和態度（Levie & Lentz, 1982），所以在一些研究之中（王亦欣，2003；邱月玲，2002；藍嘉淑，2000）皆可發現學習者表示比較喜歡以文字和圖片一起呈現的方式，或許圖片的難易感受因圖片複雜度或是學生個人而異，但學生在閱讀文本時，雖倚重課文甚於圖片，

但依舊多對圖片抱持正面觀點，因此圖片除了幫助學習者形成推論性的表徵、提供記憶的輔助，以及提供文章中未呈現的新資訊外，情意方面的影響對學習者在學習而言也是具有相當的幫助的！

四、表格與文字搭配的研究

由於圖形的廣義定義包含了一切以表格、圖畫、漫畫、符號及照片來表達的資訊（姚伊美、羅綸新，1994），所以再探討了圖、文配置之後，便來加以探討表格和文字呈現的方式是否對學習也會造成影響？Waller(1981)

第貳章 文獻探討