九年一貫課程 自然與生活科技學習領域
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科學素養的內涵與解析
教育部暨國立台灣師範大學編印
科學素養的內涵與解析
前言………..………..……….…….Ⅰ 目錄………..…………..………..………..……..………Ⅱ
1. 科學素養的內涵(陳文典)………..……… 1
2. 「知識認知」智能 (王鈺棠、陳文典)……...………11
3. 「科學過程」技能 (甘漢銧、陳文典)………35
4. 「傳達溝通」的能力 (張正平、陳文典)………59
5. 「問題解決」的能力 (黃茂在、陳文典)………83
6. 「協同合作」能力 (陳文典)………111
7. 「批判思考」智能 (沈家平、陳文典)………..129
8. 「創造思考」智能 (陳文典)………155
9. 「綜合統整」的能力 (王夕堯)………175
10. 「推理論證」智能 (陳文典)………..………..191
11. 「科學本質」的體認 (陳文典)………203
12. 「科學態度」的素養 (陳文典)..………...………...243
13. 「設計與製作」的能力 (游光昭)………263
前言
「科學素養」可以界定為「藉由對科學的學習、做科學性的探究工作…，所 能增進的智能」。「素養」的高低好壞，則由其表現出來的行為表徵及工作成效來 評價，因此它即是「智能」的表現。至於「科學素養」包括有多少的內涵呢？則 應該和他所學的「科學」是什麼、以及怎麼去學（方法、過程等）有密切的關係。
「科學」是一門「知識概念認知體系」；在其包含的概念中，概念與概念間 是有組織、有邏輯性結構的，它的理論、想法是可以藉由外在事物、現象之觀測 來證實的。此一概念體系歷經內在（概念與概念間）及內外（概念與現象間）自 適（self-consistance）的考驗，使擁有者深感其信實可靠。不過，由於這種自適 的檢核一直在進行，而人們則又不斷地會由外界或內省獲得新的資訊、或因改變 不同的角度來看待資訊，所已具有的概念、理論、想法都有可能發生演變（即增 長、修改、重建…），在學習科學時，人們以開放的、非教條的方式來看待科學 知識。由於「科學」具有邏輯性、可驗證性及開放性等特質，使得學習科學或從 事科學性的活動之後，人們所能獲得「增進的智能」就具有一些特殊性，故以「科 學素養」稱之。
在國民中小學九年一貫的課程中，自然與生活科技學習領域課程綱要則直接 地標定「本學習領域的教學目的，在於科學素養的提昇」。在課程綱要中，「科學 素養」被解析成（科學）過程技能、科學與技術認知、科學本質（的體認）、科 技發展（的認識）、科學態度、思考智能、科學應用、設計與製作等八項來表述。
每項能力在每個「學習階段」中列有「分段能力指標」作為教學目標。因為在我 國，課程綱要首次以「能力指標」來表述（而不是以「教材內容」來規劃），因 此，遂有一些問題有待釐清及確定；例如「科學素養的內涵為何？」、「科學素養 何以解析成這些能力項目？」、「這些能力項目彼此之間有什麼關係？如何界 定？」、「怎樣的教學才可以提昇這些能力的水準？」、「這些能力要怎麼評量」…。
本冊「科學素養的內涵與解析」彙集一系列的文章，說明科學素養的內涵、
各項智能的意涵、以及各項智能的培養方法、觀測、評量技術等，期望能對以上 的疑問有釐清及確定的作用。
陳文典
國立台灣師範大學物理系
摘要：我們把人所有的能力用「智能」一詞來統稱。則「科學素養」
為人「智能」的一部份。若說「科學素養」是「人們經由科學的學習，
所能獲得、知識、能力、態度等各方面智能的增進」。那麼，「科學素 養」的內涵將會因為教學法的精進、教學成效的提昇而增豐。
自然與生活科技課程綱要將「科學素養」的內涵分成「科學與技 術認知」、「（對）科技發展（的瞭解）」、「（科學）過程技能」、「思考智 能」、「科學應用」、「設計與製造」、「科學本質(的體認)」及「科學態 度」等八項，而各項之下又有細項之分。某項即代表某一種「能力」。
這情形似乎意味著「科學素養」可以再做細部的切割？而事實上，我 們卻發現各項不同的能力之間實在無法截然切分，常有相依或相互包 含的情形。不過，這些能力之「名」卻有它的實用功能；因為人的「能 力」是經由處理問題、解決問題的過程中展現出來的，人具有「某項 能力」都是因他在特殊情境處理某特殊問題成功而獲致的肯定語，所 以被冠上某一種能力之「名」，具有明確的「可辨識性」。所以，這個 詞彙使用起來意思明白，很方便。
一、「科學素養」之涵義
我們可以界定「科學素養」為「人們經由科學的學習，所能獲得的知識、能 力、態度等各方面智能的增進」。若是如此的定義，那麼科學素養的「內涵」究 竟有多少，就會和所學的科學內容、學習的方式等有密切的關係了。
什麼樣的「內涵」才能當成一般性「科學素養」的定義呢？ 或是問：
有沒有一個客觀而具體存在的「科學素養」定義呢？
答案應該是「沒有」的。可是，它的「內涵」卻是存在的，而且將隨著教學 法的演變，使其「內涵」逐漸的增豐。
教師對「科學素養」內涵的「認定」會和他在課堂上的教學有很大的關係。
某一教師對教育所持的價值觀，會影響他對「科學素養」內涵的「認定」， 進而決定了教師的教學方式、以及採用的教材內容。它可說是教師教學的一個指 標；導引教師如何去教學。
例如若是我們把「科學知識」當成是一套先賢所留下來的智慧，利用講習和
若是我們認為科學的學習是要學生利用實驗或蒐證的方法來發現、證實或推 論「科學知識」。那麼，「科學素養」的內涵可能會加廣一些；包括「知識認知」
和「過程技能」這些成份。
若是我們採用「以學生為主」的教學模式；使學生在自主及自動地態度下探 測自然現象，藉著歸納思考獲得經驗、定律，藉著想像、創造思考建構理論、假 說、模型，藉著推理、演繹思考來詮釋及證實這些事實...。於是，學生學習科學 所能增進的「科學素養」其內涵可能包括「知識認知」、「過程技能」，以及綜合 統整、批判創造、設計製造、推理論證、及問題解決...等各項智能了。若是再讓 學生們有機會展示作品、發表報告，及討論彼此的觀點和結果，則傳達溝通的能 力也會自然地增強。
雖然學習科學所能增進的智能 (獲得的成果)可以因為教學法(或學習方式) 的改進而增豐，但是，可以想像地，它卻也不可能是「無限」的（那豈不是變成
「萬能」了！）。只是，也無法限定或給予一個「明確」的邊界界定。
二、科學素養內涵的解析 1.「能力」的界說
我們把人所有的能力用「智能」一詞來統稱。
人的「能力」都是經由他處理問題、解決問題的過程中展現出來的。例如在處理 問題過程中運用觀察、察覺、比較、類比、批判思考、抉擇、推斷、研判、創造、
統整、歸納、推理、解析、協調、仲裁、溝通、表達、…等等心智運作，都可稱 之為「觀察能力」、「推理能力」...等。由於所遭遇的問題有大的有小的、有複雜 的有簡單的、有困難的有容易的、還有各種不同性質的問題。要處理所有的、各 色的這些問題，就需要（且也因此展現）所有各種的「能力」。
關於「能力」的意涵(參閱圖一：「能力」的界說)，我們可先訂定幾則假說：
假說一：我們把人所有的能力用「智能」一詞來統稱。
假說二：「能力」在處理問題、解決問題中展現。
「能力」的強弱常以解決問題的成效來評鑑。
假說三：能力常因其發揮的成效或所產生的成果隨機地來命名。
以實用而言，所謂的「某項能力」提出來都有其明確的「可辨識性」， 可作為溝通時的「專有名詞」。
例如「觀察能力」專指「能由情境中獲取有用的資訊」的能力，
例如「批判能力」專指「能依心中理想的狀態做比較，察覺現狀有 許多可改進的空間」的能力。…
假說四：沒有某一項的「能力」可單獨存在的。
各「能力」之間總是或多或少會和其他項的「能力」有相互依存或 包容的關係。例如「創造能力」應包括有觀察、批判、及一些概念 認知的成份。
假說五：「能力」（如批判力、創造力...）雖有明確的「可辨識性」，但是卻 無法規格化地去限定它。「能力」(如批判力、創造力、統整能力、
毅力…)說出來大家都知道其意義，可是在處理問題的策略和途徑可 有多種，若規格化地限定它應該遵循什麼過程去做才算數，這樣運 用起來就呆板了、失效了。
例如我們以一個問題「我能夠在一天裡把這池塘填平」來考驗某人 的能力，他很可能用錢請工人來做、可能開推土機自己做、可能只 把土推平就算了事、也可能載土來填平…總而言之，解決這個問題 的策略有多種，解決的方式也有多種。若是你把解決此問題的方法 規定死了(例如規定要自己用鏟子填平池子)，什麼創意也沒有了，
培養這個「能力」也就沒有什麼價值了。
當人們遇到特殊的問題、特殊的情境和特殊的心理狀態時，產生特殊的 反應行為來處理問題，此一心智運作稱之為「能力」。「能力」因問題的 性質或產生的效果被賦予不同的名稱，例如創造能力、想像能力、推理 能力、觀察能力…
圖一 「能力」的界說
2.「科學素養」如何解析？
「科學素養」是人的「智能」之一部份。
「科學素養」是人們學習科學之後，可獲得能增進的「智能」。
因此，由於科學之學習(或教學)的方式是可以更講究更精進的，所以科學素 養的「內涵」是可發展的。
只是，一個統稱的「科學素養」或「智能」其涵義太過籠統，必須再加以分 析和討論。我們得先瞭解及確認經常使用的那些「能力」的語彙及其涵義。站在 實用的立場上，我們在處理問題之際運用的「能力」可以因特殊的問題、情境而 賦予它特殊的名稱；例如創造性思考智能(創造思考能力)、觀察能力、批判思考 智能、領導能力、親和力...。於是，我們又遭遇到另一些問題：
‧人的「智能」到底是由多少「能力」組合而成的？
‧「科學素養」可解析成數個「能力」的分項嗎？
依據我們的經驗，要把總體「智能」切分成幾個不相互包含和關聯的「能力」
(見圖二：「科學素養」是各項「能力」的累加)是不可能的事。比較能反映真實 狀況的應是各項能力可能還有相互包含及相依關係的，「智能」為它們的聯集(見 圖三：「科學素養」是各項「能力」的聯集)。
圖二 「科學素養」是各項 圖三 「科學素養」是各項
「能力」的累加 「能力」的聯集
若是我們依據能力的界說(圖一)及認為「科學素養」係各項能力的聯集(圖三) 這種觀點，我們就可以瞭解到何以「創造思考」中竟然含有「批判思考」、「推理」
的成份。而「批判思考」也的確包含有一些「創造」的成份。
...
創造 能力
批判能力
...
科學素養 科學素養
創造能力
批判能力
3.「科學素養」的解析
依據國民中小學九年一貫課程之「自然與生活科技學習領域課程綱要」，將
「科學素養」的內涵分別以八項「能力指標」來表述：
『自然與生活科技學習領域所培養國民之科學與科技素養，依其屬性 和層次來分項，分成科學探究過程之心智運作能力的增進(以下簡稱
「過程技能」)，科學概念與技術的培養訓練(以下簡稱「科學與技術 認知」)，對科學本質之認識(以下簡稱「科學本質」)，了解科技如何 創生與發展的過程(以下簡稱「科技的發展」)，處事求真求實、感受 科學之力與美及喜愛探究等之科學精神與態度(以下簡稱「科學態 度」)，資訊統整、對事物能夠做推論與批判、解決問題等整合性的科 學思維能力(以下簡稱「思考智能」)，應用科學探究方法、科學知識 以處理問題的能力(以下簡稱「科學應用」)，以及如何運用個人與團 體合作的創意來製作科技的產品(以下簡稱「設計與製作」)等八項來 陳述。』(原文)
不過，即使在做這種分解動作之時，仍然是強調(或感受到)「能力之不可能 截然分項的特質」：
『「素養」蘊涵於內，即為知識、見解與觀念；表現於外，即為能力、
技術與態度。實際上內外之分，也僅係提供陳述之方便而已。』(原文) 雖然說「某項能力」無法規格化地去限定它，只是為了便於教師們在教學時 能有「明確」的教學目標得以遵循，「分段能力指標」中仍以「行為表徵」的表 述形式來說明各項「能力」。由於這些說明（也是一種限制）對「某項能力」的 真實內涵的確有些犧牲，可是，在教學上教師很容易掌握，故卻是實用的。
不過，即使是以行為表徵來表述各項能力，仍然會發現各項「能力」有相互 包含關連的成份，也會發現各項「能力」的界定無法完全規格化的本質。
4.九年一貫課程中的「科學素養」分項 「科學素養」是人類「智能」的一部份。
有的人把「智能」分成「知識認知」及「行動運用」兩類。
自然與生活科技課程綱要中，則將「科學素養」分成「科學與技術認知」、「科 技發展（的認識）」、「（科學）過程技能」、「思考智能」、「科學本質（的體認）」、
「科學態度」、「科學應用」、「設計與製造」等八項來表述。
以上的八項也可簡併成「概念與技術認知類」、「探討與思考智能類、「應用
不管是基於什麼觀點來分類，解析的目的應該以教師能否在教學及評量時，
運用起來方便為立場來劃分（見表二：科學素養的評量項目）。它不宜太多（會 流於細碎，在教學中不易同時注意到）也不宜太少。
表一 科學素養包含的各項能力 二 分
法 四 類 分 法
八 項 能力表徵
知 識 認 知
概 念 與 技 術 認 知 類
科學與技術 認知
科技發展
探 討 與 思 考 智 能 類
過程技能
思考智能
應 用 科 學 解 決 問 題 類
科學應用
設計與製造 科
學 素 養
科 學 智 能
科 學 精 神 與 態 度 類
科學本質
科學態度
S1知道、理解及運用科學概念
S2會操作儀器及有製作的技術
S3科技發展(的認識)
S4探討某問題時，具有觀察、比較分類、組織關連、
研判推斷等心智運作能力
S5綜合能力
S6推論能力
S7批判能力
S8創造能力
S9解決問題能力（評估問題、提出策略、分派工作、
安排流程、執行實現、評鑑成果）
S10有設計及製作技能
表中 S1至 S10項是比較可以「短時間」觀測到的，例如由紙筆測驗、實驗 報告、課堂上問答、專題報告、現場觀察等方式評測可得到。
L3科學方法及思考習慣運用於處理問題中
L2知識、技術應用於處理問題中
L4為自己的需要去設計與製作出成品
L5科學本質的體認
L6投注與熱忱
L7細心及切實
L1傳達（溝通與表達）
由表中 L1、L7都是歷經長期的學習之後，表現於處理問題、解決問題的 能力上、以及做事的態度與精神。這些學習的成果需要由學生長時間的表現去 做評斷（例如某學生最近參與探討的態度改變了，顯得自信、積極而且興緻勃 勃，或是作品的精細度突然改進不少等等）。
表二 科學素養的評量項目
評量項目 內容解說
知識認知
科學概念認知；可分成「知道」、「理解」、「轉用」三個層次。
度量技術操作；可分成「會正確操作」、「能精確地操作避免誤差和 危險」、「能巧妙地將技術應用到相仿的情境」三個層次。
‧知道、理解及運用科學概念
‧會操作儀器及有製作的技術
‧科技發展(的認識)
‧有設計及製作技能
過程技能
處理某特定問題過程時所需的心智運作能力。可依過程分成：
‧觀察（察覺有意義的訊息，並做量化度量）
‧比較分類（知道各變因的屬性及作控制變因的操作）
‧組織關連（由資料探討因果，尋找變因之間的關係）
‧研判推斷（推定因果關係、解釋資料）
思考智能
思考「問題」的源起、處理、結束與發展，以及「問題」本身在情 境中的意義和影響；依其性質分成：
‧「綜合統整」（形成整體觀的能力）
‧「演繹推論」（能由已知的規則、理論去預測應發生的事象）
‧「批判創造」（由情境中發現問題，提出對現狀的批評和建議）
‧「問題解決」（養成遇到問題面對問題，且實地去規劃處理的能力）
‧知識、技術的應用
‧科學方法及思考習慣的運用
科學態度
藉由科學方法的運用中，獲得知識的拓展和發現的樂趣，相信科學 的價值，養成好智且求真求實的求知態度。
‧投注與熱忱
‧細心及切實
‧科學本質的體認
傳達 ‧溝通表達（善用各種媒體獲得資訊、能有條理的、科學性的陳述、
能與人溝通及善於表達）。
三、各分項能力及分項能力之間的關係
我們將「科學素養」加以解析，並區分成各分項能力。
這些「能力」皆具有明確的「可辨識性」；若是我們能針對各分項能力去做 深入的瞭解，記錄下各項能力在處理問題過程中所呈現的行為表徵（可藉此去區 辨），界定它的內涵、探討它形成的原因，則我們相信對於教學將會有很大的幫 助。當然，若經過長久的觀察，例如藉課堂上學生的表現或測驗的結果，我們也 會發現各分項能力之間的相互依存、包容的關係。
我們可以列舉一些實例來看：
例如：「傳達溝通」的能力
[定義]能用詞準確、陳述條理，或運用各種媒體來有效表達自己的看法。
能理性思考，與人交換經驗。
[行為表徵]在課程綱要上，則將這些觀點作具體的行為表徵來陳述：
在表達方面要對所要陳述的事情有所瞭解、要有適當的語彙可資運用、要 有邏輯性的思考能力、要知道什麼資訊可信什麼資訊應予猜疑。在溝通方 面，最重要的是把討論的焦點放在澄清事情本身，而不是其他不相干的因 素。其次討論雙方要有想解決問題的相同旨意，和共通的語言、符號。
‧由圖表、報告中解讀資料，瞭解資料具有的內涵性質。
‧能選用適當的方式登錄及表達資料。
‧將研究的內容作有條理的、科學性的陳述。
‧正確運用科學名詞、符號及常用的表達方式。
‧傾聽別人的報告，並能提出意見或建議。
‧善用網路資源與人分享資訊。
[討論]我們可以發現要做到「傳統溝通」的事，必須要對所談論的事有基 本的「知識認知」。還要對此事情關心，認同討論這件事的價值，還要有 就事論事的「科學態度」。也即是此一單項「能力」的具有，實際上也包 括了另外一些「能力」的具有。
例如：「綜合統整」的智能 [定義] 形成整體觀的能力 [行為表徵]
‧能由眾多資訊中找出交集部份，或歸納出資料變化的趨勢、規則。
‧能由整個事件中發現代表性的性質或事件的意義。
‧能由不同來源的資料中，彙整出一通性(例如認定若溫度很高，物質都會 氣化) 。
[討論] 要對事件中的各項訊息有所認識，就涉及到「知識認知」。在形成 統整性概念時，需要歸納的能力及想像力，也可算是一種創造性思考。也 即是說此一項「能力」的具有，實際上包括（或依存）另外一切「能力」
例如：「科學態度」
[定義] 藉由科學方法的運用中，獲得知識的拓展和發現的樂趣，相信科 學的價值，養成好智且求真求實的求知態度。
[行為表徵]
生物的本能之一是「成長」，當生命的生理及心智獲得成長時，心理上得 到喜悅。要使學生獲得心智上的成長，有些基本的要件如「所探討的問題 是學生最關心最在意的」、「學生得把問題當成是自己的問題，這樣當他解 決了問題時才會有喜悅」、「學生得親自動手自行負責去完成它，這樣他才 會體會到唯有切實細心的去做，才會有好的成果，也才會珍惜這些成果」。 長期在這種狀態下學習，對科學的學習自然能熱忱投注，且做事能細心切 實。
在課程綱要上，將這些觀點以具體的行為表徵來描述：
‧喜歡探討，感受發現的樂趣
‧喜歡將自己的構想，動手實作出來，以成品來表現
‧相信細心的觀察和多一層的詢問，常會有許多的新發現
‧能由探討活動獲得發現和新的認知，培養出信心及樂趣
‧對科學及科學學習的價值，持正向態度
‧能依據自己所理解的知識，做最佳抉擇
‧知道細心、切實的探討，獲得的資料才可信
‧相信現象的變化有其原因，要獲得什麼結果需營造什麼變因
‧知道細心的觀察以及嚴謹的思辨，才能獲得可信的知識
‧養成求真求實的處事態度，不偏頗採證，持平審視爭議
‧瞭解科學探索，就是一種心智開發的活動
[討論] 由以上的行為表徵來看，要有良好的「科學態度」，學生一定要對 學習有成就感，而且感受到若做事不細心、切實，不僅做的事沒意義，更 可能犯錯產生反效果。這些「態度」的形成其實跟「科學應用」，跟「知 識認知」等等都有關係。
例如：...
例如：...
四、結語
‧「科學素養」是「學習科學所能獲得增進的智能」。
‧「科學素養」是人的「智能」之一部份。
‧「智能」是各項「能力」的聯集，而各項「能力」之間常有相互依存或包容的 關係。
‧「科學素養」在自然與生活科技課程綱要中，被分成八項「能力」來敘述。而 其中各項「能力」又由許多細項來表述。
‧各項「能力」的標示均具有「可區辨性」，瞭解各項「能力」的意涵、形成原 因及行為表微，可以設計有效的教學策略和評量方法來促進學生學習，增進此 項「能力」。
王鈺棠、 陳文典 國立台灣師範大學物理系
摘要：「認知」是一種心智運作的能力。
「知識認知」則是人們對「知識」運用的能力。而所謂的「能力」
則總要由其運用後發揮出來的功能來評鑑。由於我們所關心的「功 能」各自不同，就直接決定我們所要觀測的向度和內容。因此，同 是一個「知識認知」，大家所談論的內容及表示的語彙卻很不 一 樣！我們可以想像「知識」像一個「概念網狀結構體」；「節點」
為某一「概念」，而節點間的「關係」可以用「鍵」來連結。每個 人的「知識認知」各具特質，可以用廣博度、精確度、結構的完備 性、概念組織的協調一致性、組構的強度、等性質來描述。要瞭解 某人的「知識認知」，總是要由其在處理問題時所發揮的功能來評 鑑，例如依處理各種等級的問題來評估其運用的靈活度而評斷地的 某一概念的「認知」達到知道、理解、分析、應用、綜合、評鑑的 各不同層次。「知識認知」應也是人的「智能」之一部分，若其伴 隨 各 種 心 智 運 作 的 能 力 （ 此 能 力 有 些 學 者 把 它 列 為 「 程 序 性 知 識」）可以展示其批判力，創造力、想像力、統整能力、推理 能 力、等。
一、引言：「知識認知」釋義
首先，我們運用比較「具象」的陳述方式來介紹「知識認知」：
我們可以想像「知識」像個「概念網狀結構體」。
「知識」是諸概念的組合體；由於知識「認知」總是以「數個概念之組 合」來運用的（就像在語言的應用中，一個「演講」總是由一串句子構成，而 句子又是由「單字」或「詞」來組成）。對某一概念(含藏於知識之中)的
「認知」指的是「對某一概念能確定其意涵、瞭解它與其他概念的關係、並能 作合理的應用」。因此，「對某一概念的認知」一語雖然指的焦點是「某一概 念」，其實，此一概念的「意義」是要由它與其他概念的關係中去襯托出來 的，故只有藉助於它與其他概念的關係聯合起來運用，才能夠發揮其功能。
我們可以想像一個人的「知識認知」為一群概念的網狀結構體；「節點」
事件記憶（如一個受傷事件、中獎事件、…）。節點之間可以用「鍵」來表示 其「關係」，若數個概念以「鍵」建立起一個穩定的關係，即其組成一個小型 的結構體，則此結構體也可視為一個「概念」，而其結構的模式蘊含此高階概 念的特性。於是整個「知識認知」就像是一「概念網狀結構體系」。
應用「知識網狀結構體系模型」我們可以設法把「知識認知」所發揮的功 能運用節點的穩定性、鍵的功能性、以及結構形式的差異性等來表示或解釋，
也就是說我們想辦法用「知識網狀結構體系模型」來表示「知識認知」。
不過，事實上「知識認知」的作用往往不是這種靜態的體系模型所能夠表 示的；例如一個人的「知識認知」是具有機性的，它是可以成長的、可改變 的、可以發展的，也可與另外的概念隨機組合的，這種動力的性質是「認知」
心智活動上最重要的作用，卻很難用模型、符號、文字來表述。
如今，若我們運用「知識網狀結構體系模型」來談論「知識認知」的運 作，也只是把此模型當成是一種論述的工具、媒介，是相當不得已的、受侷限 的！我們相信真正的「知識認知」在心智運作上一定比這個模型更精緻、更具 靈動性。
怎樣設計出一個「知識認知」的表示式？
「知識認知」係透過被運用時發揮出的功能，才能使我們體認到它的存 在，在此我們不去辯證有關「知識認知」的「本體」存在與否的問題，也不去 問它是用什麼方式存在等問題。不過，由於實際上我們總是透過「知識認知」
所發揮的功能來推測它的範圍、結構、靈動性、…，我們得想辦法設計出一個
「表示式」來把它形象化，以方便來辨識它、談論它，且用以分析它的各種性 能。
一個優良的「表示式」（representation）就是要表達力強、溝通方便！
所謂「表達」在於其能否忠實地反映其內涵、性質及功能或能完整地繪出 其全貌（即不偏重的、不遺漏的把全貌輪廓呈現出來，它未必是完備的、巨細 靡遺的，而應是具有概括性的、整體性的）。所謂「溝通」首先在於運用共通 的符號及形式來傳述，而傳述時要能作精簡的、有條理、有層次的描述。
Sternberg（1985）認為一個好的表示式要具有完整性（completeness）、特定 性 （ specificity ） 、 概 括 性 （ generality ） 、 精 簡 性 （ parsimony ） 、 合 理 性
（plausibility）的特質（邱上貞，1989 摘要轉述）。我們就依這些要求來看一 個「知識認知」表示式的品質。
由於「知識認知」只能透過心智運作之後所產生的功能來體認它。它的
「表示式」就會跟我們所關心的「功能」(也即觀測的向度)有很大的關係。因 此，同是一個「知識認知」，大家所談論的內容卻很不一樣！
Rumelhat & Norman（1985）（引述自邱上真（1989））把常被引用的
「表示式」分成三類，即命題性表示式（propositionally based systems；如概 念圖（concept mapping）、概念網狀結構圖、語文論述、符號表述、…）。
類比性表示式（analogical representational systems ；想像「概念」正如同物質 世界中的「分子」、「原子」、「細胞」等等，它們在「知識認知」中的運 作，正如同這些質點在化學反應中的行為，有了這樣的類比聯想，我們就會去 關心這些結構系統的共通性；如「概念」的內涵之「豐盛度」、「正確度」，
結構體之「完整性」，「架構瑕疵」、「概念之間的關聯強度」，以及在運用 時 「 概 念 之 間 重 組 之 靈 活 度 」 等 等 ） 。 另 ㄧ 為 程 序 性 表 示 式 （ actual performance system；即是依「知識認知」作用的效能來談論，例如 Bloom
（1956）評斷某人對某ㄧ「概念」的認知程度提出「知道」、「理解」、
「應用」、「分析」、「綜合」、「評鑑」等六種層次（晚近，則將「知識」
ㄧ項再細分成「事實知識」、「概念知識」、「程序知識」、「後設認知知 識 」 及 「 記 憶 」 ， 將 「 綜 合 」 改 為 「 創 造 」 ） 。 有 的 學 者 （ Anderson ， 1992；Anderson，Randle&Corotsos，2001）認為在認知的過程（訊息處理）
是一種狀態的過程，每個人除了知識的多寡與結構方式不同之外，處理的能力 和方式亦不同。故知識認知應該還包含有訊息處理（process）的能力這個部 分（這是以心智運作能力當成知識的意思）。
表示式要怎樣才能信實地傳遞出「知識認知」的內涵呢？
對於任何一種「表示式」提出如此的要求，其實它是做不到的！
我們發現：若是我們探測時偏向效能（運作時發揮的效能）的要求，則常 會以認知、能力之類的用詞來表述，這樣的傳述法就比較像「程序性表示 式」。若是我們在傳述時比較偏向表達的具象明確，常以圖樣文字等來表述，
就比較像「命題性表示式」。可是，有時候我們的心意（即要求）是多方面 的，則單一類型的表示式實不足以表述出「知識認知」的全貌。於是研究者就 會做一些調整；一是把各種「表示式」混合起來使用，另一是把「知識認知」
的內涵作擴充解釋；例如 Gagre & White（1978）就提出一個「表示式」，他 們認為「知識認知」包括有命題(propositions)、心像（images）、以及個人所
性，而心智技能項屬程序性。也就是說它實際包容命題與程序這兩類的表示 式；他們的這些努力也正顯示出若我們截然區分要運用某一種「表示式」，則 在表達上是會有缺失的。例如 E.D. Gagne（1985） 把「知識」分為程序性知 識(procedural knowledge)及宣告式知識(declarative knowledge)，而宣告式知識 實際上就是等同於命題性「知識」而另外提出的另一類具有動力性質的「知 識」實際上應是程序性表示式所表顯的「知識」（引述自郭重吉，1990）。
只是，不管我們是運用什麼命題性、類比性或程序性的「表示式」(見表 一：各類「知識認知」表示式)，其實大家所談論的「知識認知」則是同一個 的。
本文主要重點在於探討人的「知識認知」是如何形成、成長、發展的，以 及探討如何才能夠描述此一認知體系，尤其是如何才能夠把它可發揮的「功 能」有效地表述出來。
我們將在第二節中運用命題性表示式來描述「知識認知」，以便描繪出它 的「形態」。而於第三節運用類比性表示式來探討「知識認知」的性質。而於 第四節運用程序性表示式來討論「知識認知」的作用效能 。第五節經由探討 概念是如何形成及成長的，來討論「知識認知」的教學，第六節則討論「知識 認知」的學習成就評量。
表一：「知識認知」的表示式
「本體」如何不得而知，但看它如何被觀測、但看觀測的資訊如何被表 示、但看這個表示如何被解讀、解讀所呈現的「意義」即是對解讀者的一項
「事實」，而我們是透過「事實」去認定「本體」的！
我們要去瞭解「知識認知」，並把觀測的結果「表示」出來，也會因為 有觀測的向度和內容上的不同，而有不同的表示式：
就像我們要去認識一個「人」一樣，我們可以從他的外表、照片、資歷、
言談、衣著、表情去認識他，也就是從「命題性表示式」來認識他。我們也可 以從他處理問題時的觀察、研判、抉擇、提出策略、行動、執行力、細心、專 心、…種種表現及解決問題的成效去認識他，也就是從「程序性表示式」來認 識他。我們也可以由他的人格表徵、體能表徵、性格表徵、…由各種分類中去 確定他的性向、性情、偏好，藉此去認識他，也就是從「類比性表示式」去認 識他。當然，還有別的途徑和別的內容，例如由他的血壓、消化系統、年齡、
內分泌系統、…去認識他，也就是從「生理性表示式」去認識他。
不管我們是運用什麼角度和項目去「認識」他，企圖用某一特殊的方式 去觀測，而又想「完全的」認識他，這本身即是不可能的事。不過，在實際的 觀測時，我們在一個時間內卻只能用一個方式。
二、「知識認知結構網系」模型
在認知心理學的研究上，「知識認知」常以不同的稱呼出現，例如「心智 模型」（mental models）、「認知結構」（cognitive structure）、「知識結 構」（knowledge structure）、「記憶結構」（memory structure）、「知識表 徵」（knowledge representation）等，由這些不同的稱呼中，我們可以看出：
命題性表示式: 類比性表示式: 程序性表示式:
「知識認知」的形式
‧用語文表示
‧用圖樣表示：
概念→節點
關係→鍵不同類型的 關係用不同類型的鍵
‧關係強度→鍵的粗細
「知識認知」的性質
‧廣博度
‧精確度
‧結構的完備性
‧組織的協調一致性
‧組構的強度
‧運用的靈活度
「知識認知」的效能
‧由運用的靈活度看認知層 次
知道（know what）
理解（comprehension）
分析（analysis）
應用（application）
綜合（synthesis）
評鑑（evaluation）
‧用認知能力發揮的效能 科學過程技能
批判力、創造力 統整能力、想像力…
郭重吉(1990)曾經在他的論文「學生科學知識認知結構的評估與描述」
中，描述「知識認知」的內涵；他認為「知識」所涵蓋的內容和範圍極為廣 泛，它的內容包括事實（facts）、通則（generalizations）、個人的事件、態 度等等的記憶。另外，許多事實及通則又可組成一個較大的理論、系列的個人 事件又可組成一段生活史（整體性的認識），…人的「知識認知」其實就是這 些概念、事件、理論的集合體，除此，它們之間應是有結構的。
集合體的成員到底是些什麼呢？他又引述 Champagre, Gunstone, Klopfer
（1983，1984）的一些論點：『「知識」在記憶之中，以概念、命題、小型 基模、和大型基模等四種要素（elements）儲存。而所謂「概念」是指根據經 驗或觀察一些現象之後，所推導而來的一個意念。「命題」是指一個敘述，它 是依據某概念建構起來的一個法則、事件、看法。「小型基模」則是由一些概 念、命題等組構而成，是指具有較穩定性、恆常性的小認知網系。「大型基 模」許多小型基模組構而成的理論、思想、模型（即大型的認知網系）』。
「知識認知」用這種概念、概念組構而成的概念（高階概念）、…來想 像，它們可經由單字聯想、自由聯想、語文論述、圖樣等方式來表達，且以網 系 的 圖 樣 來 表 述 其 結 構 狀 態 ， 這 種 表 示 的 方 式 可 稱 為 命 題 性 表 示 式
（propositionally based representation）。它呈現的樣子很像一個網子，故常稱 為「知識認知結構網系」。
知識、概念、認知、結構、…這些詞句一直在結構網系中出現，我們企圖 在此給予一個條理的陳述，使它們的涵義得以獲得較明確的表示：
1.「概念」（concept）的意涵：
許榮富（1989）在「從科學知識結構觀點探討物理教學」一文中論述到
「概念」時，提及『概念係指一系列事件或事實等所共有的特徵所形成的概括 約定意涵』算是對「概念」一詞做了一個簡要的界定（當然，在他的論文中，
另有更詳盡的敘述和事例來說明這個定義的內涵，我們在此只是把它摘取來當 名詞定義）。依照這個定義，所謂「概念」；它可以是只有很簡單的內容，如 桌子（意指：可以承接物體的平台）、鳥（意指：卵生、有羽毛、二腳兩翅的 動物）等字詞。也可以是稍有結構的句子，如「吸收熱量，會使物體溫度上 昇」（它是熱量、溫度、物體、吸收、昇降等概念的組合體，但卻於組合之後 呈現另一番的「意義」）。更可以是一個理論、思想，如「天下沒有白吃的午 餐」（意指：一個因果律的通則，「果」是諸「因」巧妙際會而形成的）。不
○1 它大致上是穩定的、恆常的
指的是某概念其「意義」的適用範圍內容是一定的，至少在某段時間裡是不 改變的（恆常性）。
例如對某一個人來說他在運用「勇敢」、「國家」、「工作」、…這些詞彙 時，都有它固定的涵義（此「涵義」是由他的「經驗」組構的）至少不會在 短期內輕易改來改去的。
○2 它含有典範性的「意義」
在作為「溝通」的工具而言，其「意義」要有交集的部分，此交集部分由 約定成俗或學術定義來界定。
例如彼此交談中，某甲使用「勇敢」一詞由某乙聽聞，其領會的「意義」必 須與某甲所指的「意義」要相同（至少重要的部份要相同），這樣溝通才能 繼續進行下去。
○3 它的「意義」常由「與其他概念聯結使用」中呈現
「概念」需經由與其他概念的相關關係連結起來一齊呈現，才能顯示它的 意義，故它的「意義」含藏在「它與其他概念的關係」之中。
例如「他雖然害怕，可是，他還是很實在的面對它，真勇敢呀！」、「一股 熾熱濃煙湧入辦公室，大火了！他嚇壞了，本能地往窗外跳出去，結果由四 樓墜下來，真勇敢呀！」。同是運用「勇敢」一詞，可是其「意義」不同，
需由如何與其他概念一同被引用之中來確定。
○4 它具有「有機性」：
「概念」會經「學習」而成長、調整、改變或發展，所謂「有意義的學習」
指的就是這種改變；它可以是增加內涵、也可以是調整結構、也可以是擴大 使用範圍、…。
○5 其次，未必是本質性的，可是卻也可視為是它的性質：
‧它常以「符號」的形式來表示：
例如用圖畫、語音、文字、動作、表情來代表。因此在不同的文化中，同一
「概念」常以不同的符號代表。
‧它是人類所建構的。並經由溝通而建立共通的「意義」部份。
‧它可視為一個「單元」，但單元的大小不一定，可以是簡單的（例如花、
鳥、石頭、…），也可以是有結構的「句子」、甚至於可以是一種思想、格 言、理論。
2.「關係」（relation）的意涵
○1 「高階概念」是藉著「鍵」（關係）來把各基礎概念組構起來的。
在「概念」的組構圖中，「基礎概念」為「點」，「關係」為「鍵」。
絕大部份的「概念」都是由其他「基礎概念」組構而成，而且在組構之後呈 現出另一個「意義」。例如「家」是由一些親人生活在一起形成的一個
「群」的概念，但是「家」的意義不等於「人」或「人的集合」，還包括有 因生活在一起產生的相互關懷、扶持等的心緒、…，這份滋生的情感，是無 法用圖表來表述的。我們在命題性表示式中，可以運用「鍵」來表示基礎概 念之間的關係（見圖），而把組構圖樣表示出來。不過，它的功能（情感部 份、活動方式部份）卻無法表達。這也是命題性表示式很難做到的部份。
儘管如此，能夠藉語文圖畫、動作把某一高階概念的組構情形表示出來，也 總比「什麼都做不了」要好一些！
例如我們要表達一個「家」的概念可以用語文表述：
『爸爸和媽媽結婚之後，組成一個家，不久，哥哥出生了，接著姊姊、我、
弟弟又出生了，一家六口住在一起。奶奶、爺爺和伯父一起住，我們每星期 去看他們。』
也可以用圖表表述：
例如我們要表述一個密度的概念以 D=M/V 來表示：
密度（D）是單位體積（V）內所含的質量（M），「/」（除以）是一 種「關係」（鍵），把 M 及 V 關連起來，「＝」（等於）是另一種「關 係」（鍵），把 D 和 M/V 關連起來。可是，即使如此它仍只是個「定 義 」 。 我 們 發 現 ： 同 一 種 物 質 不 同 的 質 量 （ M1,M2, … ） ， 其 M1/V1， M2/V2 ，…都相同。於是，產生一個「密度」的概念：均勻物質，其密度為 定值，也即為物質的特性之一。
哥哥
姊姊
我
弟弟 奶奶、爺爺、伯父
爸爸≣媽媽
「知識認知」中，許多「理論」、「定律」是由一些基礎概念組成，可 稱為高階概念。不過，不管他多麼高階，它還是一個「概念」。人們要去瞭 解高階概念，大半都是掌握住它的「結構基模」，把熟知的現象與抽象的現 象對映在一起（例如物理學上的「纖維叢理論」與「規範場論」之間，例如
「 熱 學 的 第 O 定 律 及 第 二 定 律 」 與 「 力 學 的 第 一 定 律 及 第 二 定 律 」 之 間）。它們之所以被視為一個「概念」單位，是因為在認知的運作中，它具 有「獨特而完整的意涵」，而且這「意義」大致上來說是穩定長久保持的、
而它的內涵卻也具有機性，即可調整、擴充或改變的。
○2 「關係」的種類多、強度不一，且具「有機性」：
依據語言(人類知識認知的一種表示式)的分析，我們知道「概念」與「概 念」之間的「關係」可有很多種，藉著關係的建立，數個「概念」可以組構 成一個小型的結構體(一個句子或一段論述)，也即是一個高階概念。「關 係」的種類很多(例如因果關係、時序關係、互斥關係、互助關係…，見表 二)，組構方式也不同，其形成的新概念當然也不同。以下我們列舉一些
「關係」的組構方式：
‧多重「關係」
「概念」與「概念」之間，有些多重關係是互斥的、有的是平行的、也有是 相輔的，在處理某事務時，常以其中的某一種「關係」來考量。
例如：甲與乙一起在一家公司上班，相處久了，戀愛結婚生子。
於是他們倆人的關係是多重的：同事（業務上要相互協助）、朋友（道義上 相互扶持）、夫妻（相互體恤關懷、有愛情）、孩子的爹娘（要照顧孩 子）。
有很多「雙關語」、溝通上的「誤會」、法律上的「爭訟」都是「誤用」多 重關係的情形下發生的。
‧「關係」重複運用於層層結構之中，且可能為網狀。
一個「果」可能源自許多的「因」，而這些「因」其實是已往（可能很久 以前，或剛過去的時間）的「因」所促成的「果」，這些因因果果的「關 係」，使事情演變萬千（玄之又玄、眾妙之門）。在分析事情的因果時，
「孰是因孰是果」由「時序」來決定，但「關係」仍有親疏，久暫、強弱 之分。
‧「關係」有強弱之分
「關係」的強度未必以事件發生的重複次數來計算，常因邏輯性及事件發生 的成效而建立。
在實驗時，發現有些材料它的密度(即 M/V 值)並不為定值，這情形不合於
「密度」的概念，可是，我們不會單為此一事件動搖「密度」概念，反而 會特別去研究此材料的特異性！
可是，「重力」的概念遠比「密度」結構更緊密；若是有一天我們發現
「有一物質不受重力作用」，那可就是不得了的大事了！這表示「關係」
有絕對性、相對性等之分。
‧「關係」的成立具「有機性」
「概念」與「概念」之間藉著「關係」（鍵）組構成「高階概念」，而這個 高階概念其實就是另一個「概念」。既然「概念」會因學習而發生改變，
那也就是說「概念」之間的「關係」（鍵）會發生改變，也就是「鍵」的 有機性。
○3 「結構的相似性」是引發聯想、類比思考的關鍵
在學習另一陌生領域的知識時，常可藉助自己精熟領域的事物運用比喻的方 式，來作聯想、類比思考。
例如：「電荷、電位（電壓）、導線電阻、電流」的關係正如同「水量、水 位（靜水壓力）、管線阻尼、水流」、「產品、工作誘因、環境限制、單位 時間產品」具有相似的結構。一般所謂可理解的、能想像的，就是指能利用 具象的、自己熟悉的事件去類比某一「抽象的」事件，也就是指這種結構
「模型化」它！
表二：概念間的「關係」
「基礎概念」藉相關關係組構成另一個「概念」。不同的組成份、不同的組構 關係，即成為不同的概念。以下列舉一些常見的關係（鍵）：
關係類型 建議表示式 實例
兼備條件 ．燃燒事件的發生，需要有氧、燃料及燃點以上的溫度。
或可條件 ．這是自助餐，你挑自己喜歡的吃。
可擇條件 ．你可以坐火車、汽車或飛機到高雄。
割棄條件 ．媽媽說：你咳嗽，自助餐內什麼都可以吃，只是不要吃 冰。
相關關係 … ．熊到了秋末，都長得肥肥的。
因果關係 ➾ ．今年開花的時候沒有颱風，果結得很多。
時序相關 ⋙ ．春天總是繼寒冬而來。
相似相關 ≈ ．向日葵的花就像太陽公公的笑臉。
比例相關 ٪ ．依照人口數比例，他們決定參議員人數。
平行相關 Ⅲ ．你走你的陽關道，我過我的獨木橋。
互斥相關 ．骰子擲下去，只能出現一個數點！
互助相關 ．小鳥吃了榕菓，結果卻讓榕樹長到屋頂上。
包容相關 └┘ ．大樹承擔蘭花，讓它在枝椏處蔓生。
部分相關 ．今天的晚會很熱鬧，我想場地佈置有很大的幫助。
無緣關係 ．x． ．鯊魚和老虎不會結仇！
互補關係 ．日子總是由夜晚和白天組成。
延宕相關 ． ．他是檢察官小舅子的女朋友的弟弟。
部屬關係 ．斑馬是馬的一種。
…
3.「知識」（Knowledge）的意涵：
「知識」之於「概念」的關係，我們可以先摘取多位學者的論述之後，再 來討論；
○1 「知識」為一群相關概念組成之「認知網系」。
黃台珠（1984）在「概念的研究及其意義」一文中，提及『知識為一群相 關概念組成之認知網系』，並示一網狀圖，說明網的結點處為「概念」，而 點與點之間的「線」(或稱為「鍵」)表明概念之間的「關係」，這一表示圖 可以表示出「概念」與「知識」的關係。
○2 「知識」可依其功能或表現的方式來分類：
例如可分成「程序知識」（procedural knowledge, algorithmic knowledge）
及「命題知識」（propositional knowledge, declarative knowledge, semantic knowledge）兩大類型（郭重吉，1990）。這「命題知識」比較具象（因為 可以由圖形、文字上「看到」），平常即可記載於書籍、著作及言談之 中，或表現於雕塑、舞蹈、繪畫、建築之上。可是，這「程序知識」可是 存在於運作的過程中的；例如「統整」一批資料成一個概念、「提出」一 個想法來解釋資料、「規劃」一個策略來處理問題、…這些「程序知識」
表現出來的效能，即是所謂的「能力」，我們可以稱它為「思考智能」，
表示是藉「思考」（程序知識）發揮出來的功能。
不過，我們可以認為「命題知識」與「程序知識」只是同一 「知識」在 運用時被人以不同的功能來評鑑而已；因為要「體會」某一命題知識的意義，
或「推理」、「聯想」或「應用」某一命題知識到相關的領域，才能夠使「命 題知識」具有價值，而這些體會、推理、聯想、類比等的思考能力，即是一種
「程序知識」。反面過來說「程序知識」之能夠呈現出它的功能，則必須以它 的「成果」來評斷，而這「成果」可以用一段論述、一個結論、一項作品來表 述，這豈不是「命題知識」？
「知識認知」需要由它發揮的功能來認識。若由「知識」運作的過程來 看，過程中種種處理問題的能力即稱為「程序知識」，若由「知識」運作的結 果來看，結果的種種呈現方式即稱為「命題知識」。所以，所謂不同類型的
「知識」，其實應是在知識認知運作中，我們觀測的重點是放在過程、形成的 原因上面呢？還是放在成果、圖文的表述上，它指的應是同一個「知識認 知」！
假想「知識認知」類同於一個「社會」；大小不同的「概念」類同於「個 人、家庭、團體、隊伍、人群」，「概念內涵」類同於「人群的特質」。或 者，假想「知識認知」類同於一個「物體」；大小不同的「概念」類同於「原 子、分子、一塊塊小晶體、一小片物質」，「概念內涵」類同於「一塊物質的 特質」。透過這種模型化的想像及類比思考，我們著重在這個結構體（「知識 認知」）的性質上。那麼，怎麼去觀測這個體系呢？怎麼才能把這個體系的性 質「表示」出來呢？
我們可以舉 White, R. T. (1985) 所提的觀測策略為例，來體會這個「知識認 知」結構體系的組合層次和屬性； White 認為我們可由以下的向度來對此體系 做觀測：
1. 廣博度 (extent) ：
即知識的多少（或某一「概念」內涵的豐盛度）。知識的廣博度將深深影 響到它運用的靈活度、類比思考的能力、創造思考的能力、…
‧某領域知識的深廣度：
例如物理學家、昆蟲學家或某專家，他一定在他專門的領域方面有豐富的知 識。
例如有的人「見多識廣」說起話來旁徵左引、點子出來層出不窮，表示他同 時對好幾個領域都有豐盛的知識。
‧某概念基礎的豐富度：
針對某一特定的「概念」，每個人經驗不同，所擁有的適用範圍也各自不 同。
2. 精確度 (precision)
每一「概念」都有它「典範」的部份，這部份可能由學術上去界定，也可 能是「約定成俗」為大家所共同接受的，有了典範部份大家才能溝通、使用。
對「概念」的典範部份認識混淆不清 ( 如速度與速率、壓力與力、溫度與 熱量… ) 我們就視它「精確度」不足。
‧若是我們對某一概念的適用範圍內包含了與「典範部分」所不能相容的成 分，我們則稱為錯誤概念、迷思概念， ( 例如「愛」的概念中掺雜著「佔 有、壟斷」的成分，例如把「鯨魚」當成是一種「魚」 ) 。
3. 結構的完備性：
有很多的理論、定律是建立在一些前提假設上的（也即是「基礎概念」之 組合），這些條件只要缺少其中之一，整個理論、想法都可能不成立。某一理 論（高階概念）其組構的內容完備，我們稱之為思考縝密，就是表示此一概念 是精確完備了。
‧例如「比熱」為「單位質量、昇高單位溫度、所需的熱量」，是物質的ㄧ種 特性，是要由質量、溫度及熱量三個物理量共同組合而成的「概念」，缺一 不可（可是此「特性」是另一個概念，與質量多少、溫度高低等無關！）。
‧例如牛頓第ㄧ運動定律「物體不受外力作用時，靜者恆靜，動者仍以等速度 運動」，這個定律是建立在「慣性座標」的前提假設上的，若不是「慣性座 標」，它就不成立了。
‧例如簡諧運動必須是物體所受的力與其偏移平衡點的位移量呈正比 ( 虎克定 律 ) 的形況下才發生的。於是這些理論有它的適用範圍，若是人們只知道有 這個理論，而應用時超過這個適用範圍，就會發生錯誤。
4. 組織之協調一致性：
高階概念 ( 思想、理論、定律等知識 ) 是由許多基礎概念組構而成，它所涵 藏內容之「協調一致性」可以由「內部一致性」及「內外調適性」來看；
‧「內部一致性」即是其知識是否融會貫通；例如我們可以探測，這些基礎概 念是否彼此間不相互矛盾，或是組構起來時，內部沒有邏輯的協調一致性。
這類概念的結構上瑕疵，常常可在「政客的行動和口號之間的矛盾」、「一 篇議論文前後立論不一致」、「生手與專家在解決問題的行為表現」的情形 中發現，常被稱為「另有架構」或「錯誤概念」。
‧「內外調適性」則是建構的思想要和現實契合，不閉門造車。例如科幻小 說、神話或小說等，它的故事、想法被編造得頭頭是道，似乎「內部一致 性」還不錯？可是禁不起考驗或無從驗證，於是它就不是「科學」，只是個
「故事」。
5. 組構的強度：
‧「概念」組構的強度不同，常被冠以不同的稱謂；從最短暫而隨機而成的如
「我以為…」、「我想…」、「依我看應該是…」，到組構堅實的「信 仰」、「理念」、「信念」 ( 我們可以稱之為基模(schema))。
‧經過徹底的瞭解、反覆運用，可以把一些行為變成習慣，想法變成基模，一 旦精熟練習到這種程度，它就不容易改變了。這表示這些「概念」組構的強 度很大！
6. 概念運用的靈活度：
一個「概念」若是組構強度大、內外調適性高 ( 能運用於外界各種事 例 ) 、精確度高，則使用起來自然「得體貼切」，而且「精熟快速」 ( 例如我 們會閱讀英文，可是乍到美國，說起話來總是不流暢，那就是用字用詞「靈活 度」不足 ) 。所以把「靈活度」當成觀測時的獨立維度，其實未必妥當，它是 前面四個因素的總效果。不過，在實際運用上來說，卻是可視為一項重要的能 力「指標」。
（註：在 White 的論述中，除了以上各點之外還提出：
a. 概念結構型態 (Shape) ；其實就是「知識認知結構網狀模型」的樣子，也就 是「知識認知」的命題性表示式，我們已在第二節中討論。
b. 概念運作效能 (availability of knowledge) ；這一部份又可以由整體性的表現來 探測，也即是本節的第 6 點論述。在第四節中我們將作詳細的分析。）
四、「知識認知」的作用：
我們在研討某一門知識時 ( 例如電磁學、植物分類學、地質學、 …) ，這 門知識係由許多概念組構而成，而教師很在乎學生是否能認識這些概念的真義
（即典範的定義），能否瞭解領域內的高階概念 ( 理論、定律 ) ，以及在處理 問題的過程中，能否精確而靈活地使用它。
要能「精確而靈活」地運用一個「概念」，它需要什麼條件呢？當然第三 節所討論的各項性質（廣博度、精確度、結構完整性、一致性…）都要很優良 才行。本節則改以總體性的觀點，從「概念」被運用的「運作效能」來評則 它，而稱為對概念認知的「深淺層次」。
我們對某一「概念」的認知層次，最大略的區分，可以分成「知道」
(know what) 、「理解」(know why)及「轉用」 (application) 三個層次 ( 陳 文典 (2004)) ；例如我們看過「打雷」（所以我「知道」有這麼一回事），後 來學過電磁學之後瞭解打雷是一種放電現象，原因起於正負電荷的偏移而產生 高電位，極化空氣發生導電（我「理解」為什麼會這樣的原因）。於是，利用 這種原理可以營造人工閃電、設計各種靜電場的原理於除灰塵、印刷、…（知 而能「行」概念的「轉用」），這就是對「電的知識」之認知程度有不同的層 次。
若我們仔細再去分析，發現這三個層次的區分有些粗糙。於是把「知道」
再區分成「察覺過」 (know what) 、「曾做過」(know how)。而「理解」
(know why)可以是「察覺規則、定律，且能以規則定律來解釋現象」，或「建
(application) 則其層次可以只限於眼前的問題之應用，也可以遷移到別的問 題之應用 ( 較大程度的「創造」 ) ，或納入知識認知體系後作靈活的應用等 等。
Bloom(1956) 則把概念的認知層次分成知道 ( 察覺過， recall) 、理解 (comprehension) 、分析 (Analysis) 、應用 (application) 、綜合 (Synthesis) 及評 鑑(Evaluation)等六個層次。 Stiggins, Rubel & Quellmalz (1986) 則切分為「察覺 過」(recall)、「分析」 (Analysis) 、「比較」 (comparison) 、「推斷」
(Inference) 及「評鑑」(Evaluation)。
若是我們對「知識認知」評量偏重「認知」 ( 心智運作 ) 成分；「知識」
被視為是一種素材、工具，「則如何去運用它，使它發揮出功能來」是關注的 重點，於是要評測的是科學過程技能（觀察力、分類、歸納、統整、研判、提 出假設、…），或是批判力、創造力、想像力、…。
為什麼「概念認知層次」的劃分會有這麼多樣的不同呢？這完全是大家對 於「知識認知」在運用時所發揮出來的「效能」評鑑的角度和重點不同所致。
不管我們對「知識認知」是怎麼地去切分；其方式和層次各自不同，可是它們 之間彼此都有看起來似同又不同的感覺！因為這種「切分」是非常人為的，不 能明確劃分的。
五、「知識認知」的教學
「學習」即是「知識認知體系」發生改變的意思。
「知識」可以說是諸概念的「集合」；由於概念的規模有大有小、有的比 較基本、有的由其他概念組構的算是高階概念。概念之間不僅只是匯集在一起 而已，而且彼此之間有邏輯關係的、有組織結構的。
我們在探討「知識認知」的發展時，可以「概念」為單位來考量，這樣 做，尚不致於「離譜」到不能忍受的程度，因為「知識認知體系」與「單一概 念」它們的發展的機制是相同的。我們的討論包括兩部份；其一是解析概念的 形成與發展的情形，其二則是探討形成概念改變的原因。相信經過這些瞭解，
會對「如何促成概念改變」（即是教學或學習）此事有很大的啟示。
1. 概念的形成與發展
我們先用解析的方法來想像「概念」的誕生、成長、分化及發展；
○1 置樁階段：
我們「察覺」到某類事件的發生，並累積了這一方面的一些經驗，於是說
例如知道什麼是蝴蝶、花、房屋、書…。這樣的「認知層次」稱為「經驗 過」、「知道」、「記憶」 (recall) 、…，它們都是一種「宣稱的知識」
(declarative knowledge) 。
○2 類推階段：
在這階段，是概念「豐增」或「分化」進行的階段。
例如看過「花」長在枝葉頂端，之後發現許多不同的「花」都長在枝葉頂 端，再之後又發現「花」未必長在枝葉頂端，但是它會長出「果」來…，如 此累積了許多經驗，可延拓 (generalization) 適用「花」這個概念的範圍，就 成一個有規模的「花」概念。
在累積經驗的過程中，除了會發生延拓、豐增的現象之外，也可能發生分化 現象 ( 即概念典範的意義已經形成之後，有些事件無法容納於此「概念」的 適用範圍，而另立新概念 ( 例如速度與速率的區辨、溫度與熱量的區辨、花 與果的區辨、馬又分成斑馬、馬、驢、… ) 。
○3 關係建立的階段：
「概念」是要和其它概念組合起來使用，才能完全的展現其意義，這種現象 在語言 ( 命題知識 ) 的運用如單字與詞句的使用時可以見到。因此「建立與 其他概念的關係」也是「概念」形成的一部分；例如花與果的關係，力與速 度改變的關係，雞與蛋的關係、…。
○4 高階概念的建構階段：
例如「植物的成長需要陽光、土壤與水」這個整合型的「概念」是累積許多 日照與葉子的成長、灑水或植物失根的經驗、…，綜合統整出來的，藉著
「頓悟」 ( 「想像」或「創造」 ) 而提出來的「想法」。發現 ( 或提出 ) 這 個想法之後，去詮釋植物的生長現象均能獲得理解，於是一個新的「概念」
( 高階的 ) 於焉誕生。
○5 「概念」的發展：
一個「概念」藉著經驗的累績，有豐增、汰選、修改等等的過程，而使
「概念」更精熟而堅實。另一方面有分化或與其他概念建立關係的活動，而 使「概念」運用起來更靈活、適切。
○6 類比性的發展：
某一領域的高階概念其組構狀態，洽與另一領域之某一概念的組構狀態相 同，於是很容易把原領域的經驗平移到新領域，這叫「聯想」、「類比思 考」、「創意思考」。
例如壓力是「單位面積承受力的大小」，若一個人在很短的時間裡被要求做 很多事，這情形和「壓力」一詞在概念的結構上相同，故一個人有太多做不 完的事也被稱為壓力。
○7 「知識認知」的發展：
我們生活所經驗的事例極多，同時累積有各種生活上需要的知識。這些經驗 歷經累積、組合、分化、…之後，形成許多概念，且分別歸屬於很多的領域
（開車的運將、捕魚的漁民、表演的藝人、…各有各自專長的知識領域）。
有些領域的知識，彼此間有很多相似的結構，使得精通其中一個領域之 後，可以事半功倍地旁移到別的領域 ( 例如某人可以同時精通德語、法語、
英語、荷語，可是他比較不能同時精通俄語或華語，因語系完全不同。例如 物理學得好，大半數學也不錯 ) 。或者，倒過來說，要學習某一領域的知 識，最重要的是要掌握這領域知識的「概念組構」特質。
2. 如何促成「概念」的改變
○1 「有意義的學習」即是「概念發生了改變」
「學習」即是甫進入的新訊息，引發了原「知識認知體系」變動的意思。
新訊息若被吸取、融納而發生原認知體系的變動， Ausubel, D. P. （1968）稱 這個學習活動為「有意義的學習」，也就是新訊息發生了「內化作用」之 意。這種變動的方式可以是幾種類型；原概念的調整（ tuning ）或修補其結 構基模（ reorganization ）、徹底重建它的結構（ restructure ）、或連結其他 相關的概念搭建成另一高階概念（ super ordination ）。
「知識認知體系」的改變，除了以「類型」來劃分之外，也可以由改變規模 的大小（例如增項、取代、修正、調整、打破、重建）或改變部份結構的深 刻度（例如事實或現象的認定、理論的修改、信念的轉移，這些概念層次不 同，變化起來難易程度也不同）等來分類。邱美虹（1999）在她的「概念改 變研究的省思與啟示」一文中詳細地論述到概念改變的類型、規模、層次不 同，並且認為引發此項改變的策略也應有所不同。
○2 引發「概念」的改變需要一些條件：
由於「學習」是建立在既有的「知識認知體系」基礎上的，這一既有的基礎 將會對正欲從事去觀察的「對象」發生取捨作用。即使觀察「對象」已決定 了，觀測的重點和面向也會發生選擇作用。對於所得的訊息，在解釋時也不 會相同，即對資料的「意義」之詮釋也不同。也就是說「學習」雖然都是在 做訊息的吸取、容納及組織的活動，可是，所學習到的內容、方式及結果卻
由於我們的教學都是有預期目標的，所以在如何引發「學習」這件事上，就 有兩個考量：
其一是如何使學生進行「我們期望他學習到他應學習到的知識、技能？」
其二是如何使「學習」得以發生？
也就是說在這種非常「個人化的」學習活動中，我們仍然期望達到「某種程 度」的共通部份。
第一個問題得在「教學法」上去努力，是屬於「引起動機」的問題；即是如 何使學生在學習前產生一個「有方向、有目的、有企圖的心理準備」。要使 學習的動機得以形成，至少有二個條件；即在心理上產生「需要」去學習這 些材料或解決這些問題（即一種價值感）的感覺。另外，心中惦著自己「有 能力」能夠（或有完成它的機會）去學會這些材料或解決這些問題。最近提 倡研討的題材要生活化、趣味化、實際化，而教材的難易度要切合學生程 度，都是在考量及解決這「第一個問題」，例如 Burner, J. (1960) 提出一種螺 旋式課程，把重要科學概念作多循環的、由簡而繁、由易而難的發展，就是 要使學生在進行「學習前」產生一種「有能力」去學習的信心。
透過良好的「引起動機」（運用的題材要生活化、趣味化），學生會有意願 去學習「我們期望他學習的知識、技能」。
第二個問題也只有在「教學法」上去獲得解決，是屬於「教學技術」上的問 題； Posner 等人（1982）提出要使「概念」發生改變，得有以下的條件（摘 自邱美虹，1999文中大意）：
○1 對「舊概念」不滿意
○2 能理解「新概念」
○3 認為「新概念」是合理的
○4 感覺「舊概念」不堪使用
○5 認定「新概念」比「舊概念」優越
這有點像「舊鍋換新鍋」的把戲；舊鍋使用慣了，破了一個小洞就補一補，
將就一點（不滿意）還是用了。如今，發現了新鍋，價錢還買得起（能理 解），廣告上演示起來似乎很好使用（合理）。回過頭來再看看舊鍋，愈看 愈不能忍受它的缺點（不堪），於是換了新鍋，試用一下，噫！真的好用
（更優越）。於是鍋子換定了！
