学生推理能力与概念发展研究Word文件下载.docx

1、成長可以決定學習的成效，但學習卻不能隨意改變成長的結構。要能了解皮亞傑的意思，我們必須要從他所強調的一個觀念談起操作（Operation）。皮亞傑說：Knowledge is not a copy of reality. To know an object, to know an event, is not simply to look at it and make a mental copy or image of it. To know an object is to act on it. To know is to modify, to transform the object, and

2、 to understand the process of this transformation, and as a consequence to understand the way the object is constructed. An operation is thus the essence of knowledge.物理學上的Virtual displacement與 the principle of virtual work可以用來幫助我們了解皮亞傑的意思。假如有一個這樣的平衡問題要解決：我們可以想像將質量m1與m2作一些小位移Z1與Z2，然後要求外力m1g與m2g所作的總功

3、為零：再利用限制條件或即可求得物理學上當然還有許多類似的原理或定理。根據這些定理，我們對一個物理系統進行某種想像的變換，就可以使我們對這個系統獲得了某些了解。在認知心理學上，皮亞傑認為這些作用（action），轉換（transformation），或操作（operation）是我們對事物了解的必要方法或過程。例如，當一位學童面對質量守恆的測驗時，如果他已達到具體操作期,而具有具體操作思考能力時，他會說：還是一樣多的黏土。因為黏土沒有被拿掉,也沒有增加；它只是變長了，還是和原來一樣的東西；因為可以變回去,還是會和原來的一樣.。這些理由，都是與動作或操作有關，學童依據這些想像的動作，而推論出黏土必

4、須守恆的結果，這就是皮亞傑Thinking is operation的意思。皮亞傑又指出思想上的操作（operation）必須符合三個要件：（1）Operation必須是一種能夠實際執行的動作內化而來，（2）Operation必須是一種可逆性的動作，（3）任何一個Operation一定不會單獨存在，它必定是一個Operation系統或整體結構中的一元。皮亞傑的階層理論正是代表這種思想操作的成長或發展過程。感官動作期代表嬰兒外在動作智慧的形成階段;前操作期代表動作智慧的內化階段；具體操作期與形式操作期則代表最後Operational thinking的建立完成。根據皮亞傑的理論，認知結構須符合三

5、項特性：（1）它藉著某種結合的法則，而使得所有的Operation元素構成一整合的系統，（2）這種結合法則可以使得其中的組成元素郎Operation互相作動態的交換，（3）此系統之元素及結合法則形成一自我協調或封閉之系統。這些思想操作與結合法則就是我們用以理解外界事物的工具。若以具體操作期為例，假定某學童能做如下之動物分類：此種分類表示此學童能夠在腦海中想像（pose）分類的動作如（A），或是消除這一個分類的動作如（A）。因此，在此認知結構中有A，A，B，B等等基本的操作元素。同時，此一學童還可以作一連串的分類操作而得到各種分類關係。例如，他曉得北京狗A和非北京狗的家犬類構成家犬類B，家犬類B

6、和非家犬之狼犬類構成狼犬類C。寫成代數式即為：或可簡化之寫成：當然可以還有許多類似的代數式：意謂在家犬類B中去掉北京狗A，則只剩下非北京狗家犬類。意謂在家犬類B中去掉北京狗A，再去掉非北京狗家犬類，則應為空類。皮亞傑所宣稱的認知結構，即為這些操作元素間的相互變換的能力與特性。以上動物的分類只是這種操作結構的應用實例之一，而這一結構，皮亞傑稱之為Grouping I，它是多種具體操作認知結構中的一種。再以形式操作期的相對運動概念為例。我們可以在桌面上放置一可以拉動的木板，木板上面再放置一會走動的小玩具（如甲蟲）。因此木板可以左右移動，甲蟲也可以同時作左右之走動。如果一孩童要了解甲蟲走動與木板同時

7、移動對甲蟲在桌面上位置的影響，則他必定要能了解如下的關係:l.甲蟲向右走與甲最向左走是互相抵消的。或者是他要知道與為互相否定之作用：或2.木板向右移（）與木板向左移（對申蟲在桌面上的位置的影響也有類似的情形：3.木板向右（）與甲蟲向右（）會產生同樣的效果：4同理木板向左（與甲裁向左（）會產生同樣的效果：5.木板向右（與甲蟲向左（）雖然不是否定的動作，但也會產生相抵消的作用：6.同理木板向左與甲最向右（）也有類似的關係：以示意圖表示之，則此孩童了解，等思想操作問之關係為：由此我們又可得各種關係如：NRC，RNC， CNR， INRC等等。以上I，N，R，C代表了此孩童對，等具體操作的思想變換，因

8、此它代表一種思想的二次操作。這些I，N，R，C二次操作的相互關係正好符合數學上的Group結構。因此，我們說此一孩童具有形式操作期的Group認知結構。皮亞傑指出這些認知結構的形成係與個人整體的成長相一致。它與生理的成長只是一體之兩面，同樣受遺傳及生態環境的影響。更重要的是還受到內在追求平衡或自我協調功能的促成。皮亞傑特別指出這些認知結構不可能只是經由外在直接的刺激或教學而形成。這點如同餵兔子吃紅蘿蔔，而兔子不會成為紅蘿蔔一樣的道理，紅蘿蔔只是提供兔子成長的養分，兔子的結構和紅蘿蔔的結構是迴然不相同的。外界物理經驗對認知成長的影響，與此是相類似的。例如四、五歲的孩童，通常都缺乏數量守恆的觀念，

9、但到了七、八歲時，這些小孩會發現彈珠的數目不會因為排列的方式不一樣，或是計數的方向不一樣而不一樣。這一項發現,顯然係建立在孩童的計算動作經驗上。孩童由動作經驗建立此種邏輯結構，彈珠本身並不具備這種結構，但它提供了孩童建立這種邏輯結構的機會。有了以上對於認知成長與認知結構的了解，我們可以針對學習的意義加以討論。皮亞傑認為以刺激反應、（S-R ）為基礎的學習理論並不恰當。因為對於一個刺激要能產生反應的話，內在必須先有反應的準備存在。學習也不是一種複印（copy）的行為，因為要能copy外在的現象，我們的頭腦必須先要知道如何去copy，也就是說必須先要對copy的對象有所了解。我們可以若平實例說明皮

10、亞傑的意思。l.您也許知道一項叫做水平面概念的簡單測驗。在這項測驗中，我們要求學童畫出一封閉及盛水的玻璃瓶,在各種傾斜角度時，瓶中水平面的情形。小學三、四年級以下的學童多數會將水面畫成與瓶底平行，或是隨瓶子的傾斜而畫成傾斜的情況。只有在五、六年級以上，才會有較多的學童了解水面永遠係維持水平的事實。我們都知道水平面係日常生活中最常遭遇的現象之一。從奶瓶中的牛奶，洗澡盆中的水面，到河流中水由高處向低處流動等等，任何學童都應該不會錯過某種觀察的機會。但是低年級的學童似乎完全不知道有此一事實的存在。此點顯示低年級的學童係缺乏某種基本的能力以觀察此一事實的存在。此一實驗說明了學習或是了解一種現象並不是純

11、粹依靠外界的刺激而來，而係與本身的某種基本能力有密切關係。2.質量守恆、重量守恆、體積守恆的測驗是大家最熟悉的皮亞傑式測驗。在此種測驗中，我們將黏士的形狀改變，然後詢問學童黏土在改變形狀後是否仍然維持同樣多的東西，放回天平上是否仍有同樣的重量，浸在水中是否仍會排開同等的水量。如你所知，學童對這些概念的發展有很明確的順序。首先,幼小的學童會認為當形狀改變時，黏士的多少、重量、體積等都會隨著改變；稍大的學童會認為黏土的多少不會改變，但重量及體積會改變；再稍大的學童會認為黏土的多少和重量皆不會隨形狀的改變而改變，但體積則仍然會隨形狀而改變；最後學童才會認為無論是多少，重量及體積等皆不會隨形狀不同而不

12、同。皮亞傑認為這樣的一種發展順序是S-R學習理論所不能圓滿解釋的。因為在這三項概念中，黏土量的多少是最不能夠以某種感官的方法可以測知的。而在日常生活中，我們隨時皆可有物件輕重的經驗，或是看到物體浸在水中時，水而升高的現象。因此物質量的多少是經驗刺激最少的概念，但卻發展最先。可見了解的先後，並不決定於刺激的多少。3.最後一個例子是我們為了研究學童浮力概念所設計的測驗工具。我們將一個封閉的小玻璃瓶放在一杯清水的旁邊，或是將小玻璃瓶浮在清水上，然後利用天平或是台秤要求學生預測及解釋清水及玻璃瓶系統的總重量的可能改變。我們的發現之一是國中以上學生大多數會認為系統的總重量會改變；當玻璃瓶浮在水面上時，清

13、水加瓶子的重量會減少。其次是我們發現國小二、三年級的學生有較少數的人會認為重量會減輕。分析這些小學生們的理由，我們發現他們很少考慮到浮力可能產生的效果，而只注意到仍然是相同的清水和玻璃瓶，因此重量不會改變。我們原意是設計一項外在的刺激情況，使學生產生認知衝突，然後研究其概念的發展情形。我們發現此一外在的刺激，確實對國中階段的學生產生很大的困擾，但對二、三年級的小學生而言，它並沒有成功的造成適當的反應。這就是皮亞傑的意思：刺激要能產生反應,必先要有反應的準備。皮亞傑認為學習應該是一種同化與適應的行為（Assimilation-Accomodation。要了解一種現象，意謂著必須在腦海中利用已有的

14、操作能力或某種變換系統去對應外界事物的變換情形。這種內在的變換系統並不是外界現象的復製，而是個人根據其能力與經驗所採用的可能模式，再經過調整而逐漸確定的。因此同化的進行與學童的內在操作能力或認知結構有關。前操作期之學童因其思想操作未具可逆性，故其無法瞭解各種物理量的守值恒原理；具體操作期的學童能夠瞭解各種物理量守恆的原理及從事分類等的學習活動。沒有形式操作能力的學童無法瞭解各種比例的關係，以及從事假設推理或控制變因等的推理活動。莫耳概念的學習就是一個典型的例子。我們研究的結果（如下表）顯示沒有形式操作能力者,對莫耳的學習永遠具有某種程度的困難；而顯示適當程度之了解的學生都是具有形式操作能力者。-無論大學理科學生或國中生，這種情形都是成立的。傳統的教材教法係將學生當作一被動的知識接受者。教師的責任是將成人的知識體系整理成自認為最正確的結構傳授給學生，此種理念基本上至少犯了二項錯誤的假設：l.誤認為學童具有成人相同的思考方式。2.誤認為學童在教學前的頭腦是一斤空白，因此可以隨意加以灌輸；或者是認為學童既有的想法微不足道，只要在接觸了教師正確的知識後，即會自然消失或被取代。根據前述之認知結構發展理論，我們知道孩童的思考能力與方法和成人是迥然不相同的。因此，關於第1.項之誤解，我們不再需要多加解釋，故就第2項之誤解加以說明之。依據皮亞傑理論，人之認知行為是生