大師開講,  教學知能

善用圖形輸入與時限增加認知投入

文/ 劉宇挺
國立臺灣師範大學英語學系 副教授
哥倫比亞大學教育學院英語教學博士

最近這幾期的專欄中,我們一直談論到關於認知在語言學習各領域中的重要性。認知可以是學生的過去生活經驗的總和 (world knowledge)、非語言的學科知識(如:數學一加一等於二、湖及海的差別)、學生所觀察到男女生之間溝通模式的差別、甚至是肢體語言。語言學習如果不涉入上述這些「非語言」面向的認知知識的話,將無法深刻地刻畫在學生的記憶中;認知就像記憶的錨,讓語言知識能夠附著。最後這一期的分享裡,我想以科技的運用作為結束的一回省思,因為近幾年來科技在語言教學與學習上的運用,已經密不可分。

科技如何輔助閱讀

不論科技如何日新月異,它的運用如果不涉及認知,其效應將大打折扣。最近在 Computers & Education 期刊上刊登了一篇學術實證研究,提供了科技、認知與學習結合的正面證據。這篇學術研究中所運用的「科技」,嚴格地說不是像 Google 所發展的眩目科技,充其量只能稱作 cavemen technology(山頂洞人級的遠古科技),但是其效益及教學上的暗示,應該可以推及到所有使用科技輔助語言學習之相關應用。因此,我希望在這期的專欄中好好介紹這篇有趣的研究。在這個研究中,作者探討了五種科技閱讀輔助技巧的相對效益:

  1. 使用電腦標示閱讀重點 (highlighting)
  2. 使用電腦筆記閱讀重點 (notetaking)
  3. 使用電腦填寫互動心智圖 (interactive graphic organizer)
  4. 先使用電腦標示閱讀重點 + 再使用電腦筆記閱讀重點 (highlighting + notetaking)
  5. 先使用電腦標示閱讀重點 + 再使用電腦填寫互動心智圖 (highlighting + interactive graphic organizer)

第一種科技輔助(使用電腦標示閱讀重點)涉及最低程度的認知知識,因為劃記重點不見得可以有效地讓所有讀者都做深度的思考,甚至很多時候我們標示一個詞語,僅僅是因為我們以前沒看過這個詞,或者只是隨手把閱讀過程中尚未消化的東西做最低層次(不太有思考)的標示。想想我們平常用螢光筆劃記文章重點時,往往會有這種不做太多思考的標記,最後變成文章到處都是「重點」。

第二種科技輔助(使用電腦筆記閱讀重點),因為涉及產出(得要打字/寫下)所讀到的重點,因此會比單純使用電腦標示重點涉及更多的認知思考(至少要想想用什麼關鍵詞可以摘要出剛剛讀到的內容)。

第三種科技輔助(使用電腦填寫互動心智圖),是比筆記關鍵詞還要高一個層次的思考:整理完關鍵詞後,必須思考這些關鍵詞彼此之間有什麼樣的關係。因此,第三種科技輔助比前兩種科技輔助需要更多的認知。

第四種科技輔助:第一種科技輔助 + 第二種科技輔助。

第五種科技輔助:第一種科技輔助 + 第三種科技輔助。

這篇研究的作者因而假設:第四、第五種為複合輔助科技(因為都是兩種單一輔助科技的結 合),因此會比前三種單一輔助科技涉及更多的認知資源。所以作者假設:以上五種科技閱讀輔助技巧所涉及的認知知識需求程度(由小至大) 依序為:1<2<3<4<5。

但是,分析這五種科技輔助下的閱讀理解測驗成績後,研究者發現這五種輔助科技的相對效益(由小至大)依序為:1 = 2 < 3 = 4 = 5。這個發現有四個有趣的地方。以下我們就這四點做深入的論述,以及談論其教學上之暗示:

I. 首先,4 與 5 這兩個複合科技輔助優於 1 與 2 這兩個單一科技輔助。這個發現基本上驗證了認知涉入越多,越能幫助學生理解閱讀過程中所擷取的資訊。

II. 1 與 2 是這五個輔助科技當中效能最低的兩個,因為他們都是單一輔助科技,且涉及最低的認知需求。但是當這兩個輔助科技結合(變成第四個輔助科技)時,卻出現 1+1>2 的加乘效益。其解釋有可能是因為,第一與第二個輔助科技的結合「加重」了學生的認知負擔。

上面 I 及 II 共同暗示著,教師在設計語言學習活動時(不論有無使用科技),不需要過度地把學生在執行活動時的認知負擔 (cognitive loading) 當成一件壞事。例如:教導 lake 這個字時,同時讓學生思考 lake 與 river 的三個差異點,這個看似與學習單字的形音義並無直接相關的認知思考,卻可能讓學生的語言學習更有深度,印象也會更深。

III. 輔助科技 3(心智圖)雖是單一科技輔助,但是具有近似 4、5 這兩個複合科技輔助的效益,這暗示著使用科技的「量」越多,卻也並非都是好事;重要的是使用輔助科技的「質」:所使用的科技是否真的能有效地加深學生的思考,促使學生使用認知及已知知識。另一個有關這個發現的暗示是:「圖」比「文字」(如:劃記關鍵字)更能有效地激發學生的認知使用。

IV. 1、2、3 都屬於單一科技輔助,但是 3 (心智圖)的效益卻遠高於 1、2 的效益 (1 = 2<3)。這篇研究的作者甚至發現,1、2 的效益和不使用任何科技輔助 (reading-only) 比起來,並沒有好到多少。作者認為,用電腦標示重點及用電腦筆記重點時,學生僅會做線性思考 (linear thinking),不會做非線性思考(思考前後因果關係並與所知做連結)。而做互動心智圖時,學生得使用非線性思考模式,才能把閱讀內容摘要的所有關鍵詞,依照邏輯關係填寫。因此,雖然心智圖也是單一科技輔助,卻有著比 1 與 2 更高的效益。

以上 III 及 IV 的發現,都提供了圖片對於激發認知的正面證據。但是,我們在設計語言學習活動時,常常傾向於文字優先的思考模式,卻忘記了圖片/圖形的產出與使用,是最能激發學生認知思考的有效工具。因此,在設計語言學習活動時,教師不妨多多思考如何在語言教學活動中,適時引領學生使用圖形註記。

時限帶來的效應

Google 前幾年曾發展了一個叫做 Quick, Draw! (「限時塗鴉」) 的軟體,是一個使用圖形概念的應用程式。在執行這個軟體時,學生看到某個英文單字後,需要在有限的時間內畫出最能表達那個單字的圖。在繪圖過程中,Quick, Draw! 會一直以語音告訴你對於所畫的圖的詮釋(請見圖一);若在限定時間內無法畫出 Quick, Draw! 可以正確詮釋的圖像時,Quick, Draw! 就會讓你參考別人的繪圖樣本(請見圖二)。這樣的設計迫使(鼓勵)學生在學習過程中,有效地結合文字與認知,也因為得在時限內完成一個能正確詮釋的繪圖,每一個限時塗鴉都是一個認知負擔極重的任務。當然,介紹這個軟體的目的不是要說明有多好用,而是希望透過軟體的設計理念,幫助教師思考使用科技時,應如何誘發學生認知的可能。希望透過這幾期的文章,可以讓語言教師思考各種在教學現場,能引發學生認知火力全開的活動與原則,讓語言的學習與教學不再只是涉及語言知識的學習。

▲ 圖一:「限時塗鴉」軟體畫面
▲ 圖二:「限時塗鴉」軟體讓學生有機會比較自己與別人的認知

參考文獻:

Ponce, R. H., Mayer, R.E., Loyola, M.S., López, M.J., & Méndez, E.E. (2018). When two computer-supported learning strategies are better than one: An eye-tracking study. Computers and Education, 125, 376-388.
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