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。

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.