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從認知科學的研究反思教育學習的意涵 －以「推理」為例 張淑女 國立台灣師範大學科學教育研究所 （投稿日期：92 年 8 月 20 日；修正日期：92 年 9 月 23 日；接受日期：93 年 3 月 8 日） 摘 要 網路科技的發展打破了知識的疆界，更縮短了接觸新知的時間。在這樣知識 空間擴大、學習知識時間緊迫的現代社會中，我們究竟要教導學生什麼？似乎彰 顯了思考能力的重要性！本文的目的是以『推理』為主，探究認知科學研究中對 於高層次思考能力的研究方法，進而了解『推理』在腦結構所發生的位置，並與 已知腦的認知功能作探討。由認知科學的相關研究結果發現，推理的進行在腦的 活化區域並非是單一的，筆者進一步藉由認知科學的研究反思在教育學習上的意 涵！ 關鍵字：高層次思考能力、推理、認知科學、教育學習 1 壹、前 言 隨著科技發展的複雜化、知識演化的快速，特定科學知識的學習已無法滿足 科學教育目標的終旨，取而代之的應該是科學思考能力的培養 (Kuhn, 1993) 。同 時也有許多學者們提到，科學教育應該教學生的是如何促進思考，而非只是教學 生知識的本體及固定的事實 (Driver, Newton, Osborne, 2000; Zohar Nemet, 2002) 。反觀國內教育的現況，在過去不論在國際數理資優競賽中我國學生皆能 以優異成績表現，而且我國9-13 歲學童科學知識在國際間成就輝煌，但存在著 一個不可忽視的事實，即我國學童一般來說缺乏推理的能力（邱美虹，1994）。 此外，在提昇科學素養的趨勢中，個體能運用科學知識及推理技能去解決個人生 活或專業生活中上所面臨的問題更是科學素養所強調的面向之一(Branscomb, 1981; Laugksch, 2000; Miller, 1992) 。從以上國內外學者對於科學教育的思潮中， 不難發現提昇高層次思考能力的重要性，並希望藉由高層次思考能力的培養來促 進科學素養的提昇。 高層次思考能力在哲學家的詮釋角度傾向於批判性思考與邏輯推理能力 (Resnick, 1987) 。思考能力在國內的推動，除了於民國90 年實施的九年一貫課程 中的能力指標中提到了思考智能，所指的是「資訊統整，對事物作推論與批判， 解決問題等整合性的科學思維能力」外 (MOE, 1998) ，第一次全國科學教育會議 公聽會提案資料中也提到「全民的科學教育理念」，其中希望培養全民具有適當 運用探究能力及科學知識來解決日常生活問題的技能，且可以理性來批判社會現 象，並為各項科學相關的公共事務作出明智的抉擇，簡言之，即為整合科學知識、 批判、決定的相關能力（第一次全國科學教育會議公聽會，民 91 年10月）。 總結以上國內外之研究，了解到高層次思考能力對於科學教育與科學素養提 昇的重要性，以及國內對於思考能力的積極推動。那到底高層次思考能力是否可 以運用認知科學相關的儀器來檢測呢？以及高層次思考能力發生的位置是在腦 的哪一個區域？這些疑惑，引發了筆者對於科學認知研究一探究竟的好奇心，進 而追蹤到加拿大一個認知科學研究小組最近年來對於推理的相關研究。因此，本 文擬從認知科學的研究來探討推理的發生，除了介紹現代認知科學在腦方面的研 2 究方法給讀者之外，並進一步希望藉由認知科學的研究反思教育學習上的意涵。 貳、腦的功能性定位 在進入推理能力於認知科學的相關研究之前，本文先針對目前對於腦的認知 功能作簡單的介紹。一般來說，通常是以左右腦來區分腦的功能，而左右腦的差 異是 Roger Wolcott Sperry發現，而他也因此發現獲得 1981 年諾貝爾生理醫學獎 （科學月刊，2000 年）。Sperry 教授利用切除連接兩個腦半球之間的神經束，即 胼胝體剪開手術，發現左腦和右腦功能不同的發現，顛覆了以往科學家對大腦的 認知，因為當時多數科學家認為，大腦與其神經系統能接受任何刺激與產生反應 於任何動作，是因為在大腦存在著一個統整中心，並沒有特別分化的區域，而個