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雙重情境學習 理解能力加分

傳統教學認為學生在正式受教育之前就像一張白紙,教他什麼就學什麼。但是近來的科學教育研究發現,學生在進入學校之前,已經對周遭環境形成自己的看法與解釋,稱之為「先存概念」或「質樸想法」。
 
 

透過「科學概念的建構與重建數位學習研究」教學網站的測試,配合實驗操作,可深入分析研究學生在這學習環境中的概念建構、學習動機和同儕互動情形。
▲透過「科學概念的建構與重建數位學習研究」教學網站的測試,配合實驗操作,可深入分析研究學生在這學習環境中的概念建構、學習動機和同儕互動情形。

 

傳統教學認為學生在正式受教育之前就像一張白紙,教他什麼就學什麼。但是近來的科學教育研究發現,學生在進入學校之前,已經對周遭環境形成自己的看法與解釋,這些通常與科學界所認同的科學知識不盡相同,因此會稱之為「先存概念」或「質樸想法」,這些也足以讓學生安於現狀。因為這些想法通常與科學學習理論衝突而被稱為另有概念,在正式教學時徒增教學的困難,特別是針對科學上抽象與微觀的概念,許多老師都感到學生非常不容易「概念改變」。

 

目前已有科教學者對此提出各種理論來解釋,交通大學教育研究所所長佘曉清教授則認為,應該採取結合認知心理學與科學學習整合的取向來探討才能深入,她近幾年更觸及腦神經科學的研究,對心智運作有獨到的理解。佘教授更發現,她所發展出的「雙重情境學習模式」,在提升學生「科學推理能力」與「科學概念改變」間有密切的相關性。

 

「雙重情境學習」意謂著概念改變的過程,是根據「科學概念本質」和「學生對這科學概念的信念」而決定出有哪些心智架構是在教學時所需,進而對應學生所缺少的心智架構設計一系列由淺入深、環環相扣的情境學習事件,讓學生在其中感覺到「認知不和諧」,進而願意去學習新的心智架構。除此之外,還要提供學生概念重整的動機,同時也要挑戰學生原本的科學信念。

 

與其他理論最大的不同在於,佘老師認為學生概念不容易改變的原因,除了知識本身是抽象的、現象是微觀且動態的之外,最重要的是概念的複雜階層性。例如學習浮力,學生要知道密度、不同物體間的相對密度,以及沒入水中的體積。這幾項基本概念如果有一個不了解,則學生不可能學會浮力。教學就該把一個概念按階層去分析,然後設計活動讓學生能夠充分了解,最後再把它整合。只要事先安排妥當,一切便能水到渠成,概念改變不一定要如其他學者所述,需要長時間才能有效果。

 

另外,一般教學都會重視提供現象讓學生產生認知衝突,認為這樣就能促使學生尋求另外的解釋,進而放棄原本的想法。對此,佘老師喜歡用「認知不和諧」來描述這個階段,認為教學所給的例子如果和學生原本想法衝突過大,反而可能造成學生放棄同化或調適。因此要慎選例子,只要讓學生有些不和諧即可,更重要的是必須提供學生思考推理所需的心智架構。

 

然而,每個學生的先存概念未必一樣,大班教學如何兼顧呢?因此後來佘老師採用網路適性化教學,學生在一開始先接受診斷,了解其另有概念的類型,然後根據各個類型就有不同的對應教學內容。基本上的學習模式就是先請學生預測一個事件並解釋原因,經過教學後再請他們作答並解釋,然後介面會顯示出前後兩個答案與解釋,學生要針對答案的改變做評估。

 

原本佘老師還擔心學生不諳電腦、打字慢,怎麼辦?結果顯示這些學生的成就測驗比傳統的還要好,另外推理能力增加、動機提升、延宕測驗也顯示有很好的保留效果。好到連配合的國中教師都嚇了一跳,不敢相信會有這麼好的成效,自己也坦承對於教學的刻板印象有「概念改變」。

 

佘老師則對她的理論有充分的信心,也對學生的能力有信心。她說:「孩子在單機學習的時候,只要整個人沉靜下來,思維就會被帶進去。剛開始或許有點困難,但只要給一點動機、給一點壓力,孩子都能進入情境,就可以學得很好。」

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