 |
|
| ＊ 以下內容摘自：楊坤原和張賴妙理（2005）。問題本位學習的理論基礎與教學歷程。 中原學報, 33(2), 215-235。 |
 PBL 的意義 |
| PBL的意義可由多個面向來加以解釋。Barrows和Tamblyn（1980）將PBL定義為使學習者朝向了解或解決一個問題之工作過程來進行學習的歷程，包括 讓學生先遭遇問題、呈現問題情境、小組成員應用知識和推理能力開始解題、學生主動確認學習內容並據之以引導個別化研究、將過程經歷所獲得的知識和技能再用於解題、呈現與評鑑學習結果等典型的PBL所含之數個步驟。有學者將PBL視為一個以真實世界的問題為中心來設計的一種課程模式(Fogarty, 1997)。有些學者主張，PBL是圍繞混亂的、真實世界的問題之探討和解決為中心來加以組織的一種經驗性學習（experiential learning）；它既是一個課程組體（curriculum organizer）也是教學策略（Trop & Sage, 2002）。也有人宣稱PBL不只是一個學習方法，亦可用以詮釋整個教與學的過程（Schmidt, 1993; Walton & Matthews, 1989）。還有一些學者認為PBL最初是為訓練醫學生如何探討和解決臨床的醫學問題而發展的一種教學方式、一種使用問題作為學生展開學習活動的刺激和焦點來建立和教授課程的方法、一種以學生為中心的教學策略、一種進行真實問題解決之學徒式教學、將學習和教學定錨於（anchored）問題之上的情境化教學方法或策略（Boud & Feletti, 1991; Bridges & Hallinger, 1992; Delisle, 1997; Dods, 1997; Hoffman & Ritchie, 1997; Hmelo & Evensen, 2000; Norman, 1988; Norman & Schmidt, 1992; Stepien, Gallagher, & Workman, 1993）。雖然大多數的學者似乎都將PBL直接當作一種教學方法來看待，但Barrows（1986）指出，PBL並非指稱某一種固定的教學法，其意義會因教學設計與教師所具有的相關教學技能之不同而異。 |
| PBL 的理論基礎 |
溯自PBL的起源和研究PBL各學者的觀點，PBL至少奠基於下列幾個交互關聯的哲學與認知心理學的理論上：
一、杜威的實用主義（Dewey pragmatism）
PBL的理論基礎可溯自杜威的實用主義。舉凡開放的探究、以活動為基礎、培養獨立學習、以問題作為學習的起點、使學校的學習與生活經驗產生關聯、透過真實世界的解題來整合教與學、學習需根據學習者的興趣來加以組織、知識只能在其所產生的情境中才能獲得充分的了解等多項主張，均對PBL的發展產生重要影響（Brooks & Brooks, 1993; Delisle, 1997; Fogarty, 1997; Nagel, 1996; Rudolph, 2000; Schmidt, 1993; Trop & Sage, 2002）。
具有教育性的經驗（an experience）是杜威的實用主義哲學與教育思想之核心。依杜威的觀點，經驗發生於世界中，是由學習者及其周遭環境中的事物、情境和事件間不斷互動和參與所組成。教育的中心目標是幫助學生使其生活中充滿有價值的經驗。經驗是一種思考和意義的行動，在解決一個問題時，對解題結果的預期可驅使和維持此一解題經驗的發展。學習者若能了解其所遭遇的問題，與其處理該問題之過程有何關聯，則解題行為與其所處理的問題就會產生意義。知識是解題的工具，知識的獲得與周遭事物和環境密切相關。若以先前經驗作為解決新問題的基礎，則由解題之成敗，學習者便可以之作為改進先前經驗的依據，促進經驗與知識的更新，此即杜威所謂「經驗即實驗」（experience is experimentation）（高廣孚，2000; Dewey, 1916）。
杜威認為教學重在思考的訓練，教學不僅在傳授知識和經驗，更要使學生經歷科學的方法。教師應讓學生有機會主動利用先前經驗來解決問題或適應環境，並藉以增加知識。教育需讓學生涉入感到興趣的真實問題情境中來處理問題、刺激思考、提出解答與應用，方能激發或喚起（evoke）其教育性的經驗（高廣孚，2000; Dewey, 1916; Wong et al., 2001）。科學教育的目標不只在使學生了解科學概念，還要能透過想法來經驗世界。學校的任務在提供學生組織和轉化（transform）經驗的機會。一個真正的科學探究活動本身必須能聯結活動的各個部分，並推動其進行。學生需利用其具學科內容的想法來激發行動以創造有價值的經驗，唯有行動才能使想法具有意義和價值。重視「由想法激發行動」才是杜威所謂「以學生為中心」的學習（高廣孚，2000; Dewey, 1916; Wong et al., 2001）。
根據杜威所提的解題模式，學生的學習將被其所遭遇的問題所形塑；唯有當解題者處於解題活動的循環之中，使解題的情境成為思考的情境，才會伴隨有意識的思考。學校需藉由他們所參與的研究和活動使之獲得可應用於學校和生活之中的解題程序（Bredo, 1994; Nagel, 1996）。PBL以學生為中心，強調以結構模糊之真實性問題作為學習的開始，透過解題來刺激學生的思考，培養學生具實用價值的解題技能與知識，可謂符合杜威之實用主義的原則。
二、認知（個人）建構主義（cognitive constructivism）
與社會建構主義 教室中的科學學習，涉及個人的主動建構並經由與所處環境中其他資源的互動之社會建構兩個層面（Tobin & Tippins, 1993; Trop & Sage, 2002）。Piaget的認知論指出，知識是由學習者以基模（schema）為基礎，不斷地透過同化（assimilation）與調整（accommodation）的認知歷程，主動建構而成。Piaget指出，認知是一種適應的功能，認知的作用不在產生一個與真實世界完全相符的實體，而是在增進學習者對自己建構的經驗之了解。學習者只要衡量新舊經驗間的合適程度，便可採取各種因應步驟，使認知結構得以經由平衡作用（equilibration）而不斷發展。為此，教師在教學時可安排導致學生產生認知衝突的機會，以利認知結構的重建，增進主動建構的經驗（von Glasersfeld, 1989）。
除了進行個人內在的認知建構，學習環境中的人、事、物等社會層面也會產生影響。Vygotsky（1978）指出，人類心智能力的發展是社會互動與社會經驗的結果。學習者從簡單的心智功能轉化到能表現抽象思考、邏輯推理和自律（self-regulation）等高層心理歷程，都是利用語言與文化中其他人進行溝通、分享等社會性交互作用，再由此互動所習得的訊息來進行思考與學習。因此，學習環境中的文化不僅提供學習者發生學習的環境，社會中由人、事、物交織而成的結構對學習者心理功能的結構，具有決定性的作用（Vygotsky, 1978）。此一社會建構的觀點實已反映出學習社群（learning community）、情境學習（situated learning）、合作學習等在科學學習上的必要性。
Singer等學者（Singer, Marx, Krajcik, & Chambers, 2000）指出，社會建構論之課程設計需包含主動建構、情境認知、社群和對話等四項特徵。一些學者也主張，符合建構主義原則的教學應融入分工合作、個人自主性、生產性、反省性、主動參與、與個人發生關聯和多元性的價值觀，將學習活動定錨於一個較大的真實性任務或問題中，透過認知教練與設計學習環境來挑戰學生的思考，支持學習者發展問題並具有主動探究的主權，使學生能應用多種方式來處理問題，鼓勵分工合作和相互評鑑，透過新舊知識的聯結來建構意義，並能在學習之後對各種可能的結果進行檢測與反省（Brooks & Brooks, 1993; Fogarty, 1997; Trop & Sage, 2002; Savery & Duffy, 1995）。
在PBL的學習歷程中，學生被置於實務的情境中，由問題引起學生對知識的好奇並激發其使用先前知識、建立問題空間、搜尋資料、重建心智模式等認知與對整個過程之後設認知（metacognition）檢測等過程，故其具有讓學習者應用各種訊息資源來建構知識的機會。而因PBL讓學習者處於文化脈絡的社會系統中來從事小組合作與自律學習，顯示PBL同時兼具社會建構論的色彩（Dods, 1997; Hmelo & Evenson, 2000; Schmidt & Moust, 2000; Trop & Sage, 2002）。於是有些學者便將PBL視為最符合建構主義精神的一個教學實例（Fogarty, 1997; Savery & Duffy, 1995）。
三、訊息處理（information processing）理論
許多學者均採訊息處理的認知心理學觀來解釋PBL模式所造成的學習成效（Bridges & Hallinger, 1992; Dods, 1997; Hmelo & Lin, 2000; Schmidt, 1993; Trop & Sage, 2002）。根據訊息處理理論，人腦猶如訊息處理器，訊息自外在環境透過接受器（receptors）進入訊息處理器後，在感覺記錄器稍作停留後，被加以注意的訊息會到達工作記憶（working memory）或短期記憶（short-term memory）。經過編碼過程後，短期記憶中的訊息會轉變成適當的形式，送到長期記憶（long-term memory）中做永久的儲存。長期記憶中所存的訊息可供作日後學習的基礎，當需要回憶所需的訊息時，可藉由線索的提示，經檢索（retrieval）過程提取之（Gag?e, Yekovich, & Yekovich, 1993）。知識依性質的不同，可分為敘述性知識（declarative knowledge）和程序性知識（procedural knowledge）兩大類。命題（proposition）是敘述性知識的基本單位，以語意網路（semantic networks）的方式存於長期記憶。藉由學習者將語意網路進行精緻化（elaboration）後，可建立相關命題彼此間的關聯性，藉以增加提取各命題的路徑，促進訊息的儲存、保留和檢索的可能性（Dods, 1996, 1997; Gag?e et al., 1993; Schmidt, 1983, 1993）。
線索對訊息的使用具有重要的影響，故學習者若能把所獲得的訊息與學習情境中所提供的線索相連結，將有助於訊息的檢索和提取，活化存於長期記憶中的相關訊息（Bridges & Hallinger, 1992; Schmidt, 1983, 1993; Willems, 1981），亦使之能遷移至相似的情境（Hmelo & Lin, 2000; Schmidt, 1993）。而由此「學習的情境依賴性」（contextual dependency of learning）也可看出訊息處理與情境學習二理論間的密切關聯（Hmelo & Lin, 2000; Schmidt, 1983, 1993; Willems, 1981）。在進行PBL的學習歷程時，學生需先討論問題，其目的即在幫助學生活化先前知識，促進知識的精緻化（elaboration），甚而導致知識的調整與重建（Schmidt, 1983, 1993）。由此顯示，PBL學習歷程的設計確實建立在訊息處理理論之上。
四、情境學習（situated learning）理論
在當前關於情境學習的各理論中，以Lave和Wenger(1991)所提之「合法周邊參與」(legitimate peripheral participation，LPP) 較受到教育界的重視。所謂「合法周邊參與」意指當個人獲得資格正式加入某一實務社群（community of practice）後，便以處於社群的周邊地位之新進成員的身分開始參與社群活動。隨著與社群中其他成員的互動、交談與討論，新進成員逐漸涉入實務社群並獲得責任感和歸屬感，終而達到完全參與，而被賦予社群中更高的權力（Lave & Wenger, 1991）。一個實務社群包括參與其中的人、所進行的社群活動和所處的社群文化等成分。實務社群是發生與進行學習的環境，透過社群文化的塑造，每個實務社群中的成員均扮演不同的角色，同時也賦予社群活動的意義和價值。一個實務社群無法獨立存在社會文化中，而無可避免地會與其他實務社群發生密切的關係。學習發生在一個參與架構（participation framework）而非在個人的心智中，是一個需以各個參與者的觀點為媒介而進行的過程。亦即，學習應分散於各參與者之中而非集中在個人的行動。一個實務社群中的學習資源往往不會完全集中於特定的個人身上，而是分散於整個實務社群的每一位成員或其組成成分之中。此一學習資源「非集中」（decentering）的觀點，即為「分散式認知」（distributed cognition）的基本原理（方吉正，2003; Bredo, 1994; Brown, Collins, & Duguid, 1989; Lave & Wenger, 1991）。
實務社群的存在有利於專家知識的傳遞與學習。依訊息處理的觀點，情境具有索引的（indexical）功能，可幫助學習者在記憶訊息時形成具有線索指引的內在表徵，若學習者能將所獲之訊息與情境所能提供的線索間產生聯結，則在日後回憶時，便可促進訊息的檢索與提取。由於知識所嵌的（embedded）情境能有效提供其結構和意義的必要部分，故不同的活動會產生不同的索引化表徵，故知識的表徵需賴情境而定（Brown et al., 1989; Willems, 1981）。
根據情境學習的原則，教師應提供以學習者為觀點的「學習課程」（learning curriculum）並透過引導性的參與，使學習者在日常生活的實務中接觸、使用並組織各種學習資源進行學習，獲得處理未來生活中可能面臨之複雜問題的能力。唯有在實務社群中所進行的學習，學習者所習得的知能才具有意義與應用價值；唯有學習者能主動將知識當成工具，方能使之對所具有的知識與獲得這些知識的社群文化有深刻的了解（Brown et al., 1988; Lave & Wenger, 1991）。這些觀點與最近在科學領域的研究所主張，需將科學研究視為一種情境化實務之說法相互呼應，也和杜威所言知識具有情境化的本質之想法相近（Rudolph, 2000）。PBL十分重視以問題情境作為課程組織與學生學習的情境，企盼學生在與未來可能遭遇的問題相似之情境下所習得的知能，可真正地用於實務的情境中。足見PBL模式的背後確有情境學習為其理論基礎。
五、合作學習（cooperative learning）理論
在PBL模式的學習歷程中，小組合作學習是最主要的策略之一（Evensen & Hmelo, 2000）。所謂「合作學習」是一種透過小組分組，以增進個人與小組其他成員學習成效的學習和教學方法，可用於學科內容的教學，強化學習的認知過程，提昇學生的學業成就（Johnson, Johnson, & Holubec, 1994）。依Slavin（1995）的觀點，合作學習是一種有結構、有系統的教學策略，教師在實施合作學習時，需將不同能力、性別等背景不同的學生，以四至六人組成一個異質性的小組，共同學習新知和分享經驗，一起接受合作後所獲得的成果與獎賞。學者指出，合作學習含有（一）讓學生具有相互依賴與為小組學習負責的積極目標、（二）小組成員間共同討論與互助之積極互動、（三）每位學生需各自精熟接受指派的作業或任務並幫助其他成員達到相同的精熟程度、（四）在團體中能進行有效的溝通且彼此敬重和（五）學生需反省自己在團體中的學習過程和表現且提供他人回饋等兼重正向相互依賴（positive independence）、正向互動（positive interaction）、個人績效（individual accountability）、社會技巧（social skills）與小組歷程（group processing）之五項基本要素（Johnson & Johnson, 1989）。
綜合各文獻所列（簡妙娟，2003; Johnson & Johnson, 1989），合作學習的理論基礎包括（一）民主教育理論—認為合作不僅是民主社會所需，亦為學生內在動機的來源。杜威曾倡言在民主社會中，學校應鼓勵學生在團體中一起學習，以了解與學習參與民主歷程的技能，即與合作學習有密切關係。（二）社會互賴理論（social interdependence theory）—強調社會依賴的組織方式決定人際間的互動及其結果。因此，團體成員雖有差異性，但藉由各成員間積極的參與和互動，仍可造就小組的成功。（三）認知發展理論—依Vygotsky（1978）的社會建構論與訊息處理理論所主張之訊息精緻化的論點，學生可透過彼此互動、討論與反省來學習知識。而當學習者能將所習得的訊息加以精緻化時，便能產生新舊知識的聯結，促進知識的保留。（四）動機理論—據Slavin（1995）的見解，合作學習兼重個人的績效責任與小組獎勵的做法，不但可使每位學生都需為小組而盡心竭力，小組獎勵也可作為小組成員共同完成目標的誘因。除合作的目標可營造個人與小組間休戚關聯、榮辱與共的情境外，為獲得獎勵所進行的努力學習，也可增強小組成員的學習動機，提昇學習成就。 |
| PBL 的特徵 |
匯聚眾多學者的觀點，PBL具有如下幾項主要的特徵：
一、以結構模糊（結構不良、結構不明）的問題（ill-structured problem）作為課程組織中心和學習情境
PBL最主要的特徵是圍繞結構模糊的問題為中心來組織課程和學習情境，開啟整個教與學歷程，作為刺激學生的學習、引導其探究而發展未來實務所需的專業知識與解題技能之工具（Albanese & Mitchell, 1993; Barrows, 1996; Fogarty, 1997; Gallagher et al.,1995; Savoie & Hughes, 1994; Stepien & Gallagher, 1993）。學習者在面對結構模糊的問題時，需主動搜尋訊息以了解問題情境，並據以決定所需採取的解題行動。結構模糊的問題之特徵在於每個問題和學習者的背景均有所差異，問題不易解決、無絕對正確的方法或固定的公式可用也未必只有單一的解答，甚至問題會隨著在解題過程所獲得之新訊息而有所變動，而學生也無法完全確定是否已經做出正確的決定（Gallagher & Stepien, 1996; Stepien, Gallagher, & Workman, 1993; Stepien, Senn, & Stepien, 2000; Trop & Sage, 2002）。透過結構模糊的問題，學生方可從解題中發展使用後設認知技能來監控、批判和指引自己的推理技能（Barrows, 1985; Stepien & Pyke, 2000），故設計良好的問題實為PBL模式中最重要的一項元素（Savoie & Hughes, 1994）。
二、學習者扮演問題持有者（stakeholder）的角色
PBL是一以學生為中心的教與學模式，學生是一位擁有問題所有權的主動學習者和解題者，可依問題的本質和可用的資源自行確認學習的範圍與獲得解答所需的訊息和條件，透過自我指引的學習（self-directed learning）來追求意義和了解（Barrows, 1996; Boud & Feletti, 1991; Savoie & Hughes, 1994; Trop & Sage, 2002）。在每個所遭遇的問題中，學生都會被賦予一個特殊的角色，並將之置於與未來職場相似的情境中，以使其認識各種領域的解題方法與觀點，並促成其對新舊知識的關聯、特殊解題策略的重要性與如何再應用等的反省（Gallagher & Stepien, 1996; Hmelo & Ferrari, 1997）。
三、教學者擔任認知與後設認知的教練
不同於傳統教學中扮演知識的散佈者之角色，教學者在PBL教學過程需擔負課程設計者、學生的學習夥伴或合作解題者、學生學習的支持者和指引者以及學習結果的評鑑者等多重責任（Arambula-Greenfield, 1996; Barrows, 1988; Bridges & Hallinger, 1992; Delisle, 1997; Hmelo & Ferrari, 1997; Stepien & Gallagher, 1993; Trop & Sage, 2002）。在實施PBL教學之前，教學者須先決定如何組織教學內容與所要採用的教學策略、收集執行PBL課程所需的各類材料與設備、撰寫問題和提供學生PBL的概述並分配各種角色（如領導者、促進者和記錄者等）予合作小組的成員。在教學進行中，教學者需建立氣氛，提供必要的資源以幫助學生澄清問題或迷思。透過問題和角色扮演，以發問或挑戰思考等方式來指引小組合作學習，促進學生的好奇、質疑、思考、探究、討論、自評和反省。在小組合作解題的過程中，教學者往往需示範探究技能、鼓勵小組成員的參與、支持學生自我指引的學習、逐漸融入過程而成為合作解題者和學習資源、隨時監控整個過程並作必要的調整。到教學之後，教學者便需針對學生個人與小組表現給予評鑑和回饋。質言之，教學者在PBL過程中係透過診斷、監控、發問和示範來顯露學生的思考並促使其獲得深層的了解，藉由調整PBL、角色扮演、監控學生的參與來管理PBL的過程，使用持續於過程中的評量來判斷學生的學習進程與結果（Trop & Sage, 2002）。由此可清楚看見，教學者在PBL過程確實承擔作為學習者的認知與後設認知教練之重任。
四、鼓勵小組合作學習
據Barrows（1986）的觀點，小組合作學習可說是PBL必備的一項特徵。在PBL的學習歷程中，為了顧及各人不同的學習風格或興趣、共享學習的歷程與成果和體現職場上團隊工作的實況，於是採用小組合作學習的方式（Glasgo, 1997）。在早期的醫學院所實施的PBL小組合作學習中，通常是由五至七名學生和一名導師（tutor）組成一個教導小組（tutorial group）。每位成員在小組中均扮演分工合作的學習者和解題者的角色，藉由彼此提供和吸收各成員所分享的多重觀點，有助於複雜事物的了解，提升分工合作的效能（Kelson & Distlehorst, 2000; Schmidt & Moust, 2000）。透過小組合作的結構，可分散小組成員的認知負荷，使小組成為一個共同體，分別利用各人所具的知能和對問題模糊性之不同容忍度，一起努力來處理超越任一成員的知識或技能所及之複雜問題。分工合作也可利用小組的分散式知能，使每位小組成員在劃分學習議題時，都能成為特定主題的專家。再者，小組討論可鼓勵個人協調不同的觀點，促進推理與建構知識之高層思考技能，亦可使成員在無法說服他人接受自己的想法時，能說出自己的見解和立場（Faidley, Evensen, Salisbury-Glennon, Glenn, & Hmelo, 2000; Kelson & Distlehorst, 2000）。
五、採行多元化的評量方式
PBL是一種建構主義取向的教與學模式，其所採行的評量或評鑑方式，同時反映建構主義、認知心理學和情境學習等原理，並符合國內外科學教學與評量之需求（教育部，2000; Moreno, 1999; NRC, 1996）。依建構主義的評量觀，評量過程需衍生自學生的學習與輸入，並得以作為展現學生所發展之知識和技能的工具。為此，在學習單元開始時，教師需先檢視學習目標，將所期望的學習結果（亦即日後的評鑑標準）事先向學生作清楚的描述與溝通，以致學生在執行學習任務時，可依循這些期望來發展執行計畫。如此便可實現教、學與評量間的整合（Duch & Groh, 2001; Nagel, 1996）。而從訊息處理論和情境學習的觀點，為使學生能學以致用，故用以評量學習結果的問題，應置於真實問題的情境之中（Hmelo & Lin, 2000; Norman, 1991; Schmidt, 1983, 1993）。故此，PBL的研究者大都提倡多元評量，並多用具吸引力、價值、重要性和真實情境性且有明確評量標準的問題來進行真實性評量（authentic assessment），供學生充分展現其學習歷程與結果（Brooks & Brooks, 1993; Nagel, 1996; Wiggins, 1993）。
PBL的評量目的在展現學生的能力、回饋學生與提供教師關於課程效能的回饋（Glasgo, 1997）。評量並非只是學習的附屬品，而是融入PBL教學進行之中，成為用以引導整個學習過程的必要成分。這種和教與學過程並行且具真實性之持續性評量（ongoing assessment）或嵌入式評量（embedded assessment）的用意，即為顯示和記錄學生在學習歷程上的各項表現，供學生和教師隨時的回饋，以對其教與學作出必要的調整（Delisle, 1997; Stepien et al., 1993; Trop & Sage, 2002）。許多研究者傾向於依評量的領域而將PBL的評量分為「內容」、「過程」與「結果」三大類。「內容」所要測量的是訊息和知識，是學生所記憶、回想或連結所得的訊息和知識。「過程」所評的是方法與技術，評量焦點包括學習者是否能建立一個解題架構、使用訊息來解題和評鑑訊息或資料、小組中的溝通技能、學習責任的接受情形等。「結果」則指智力與具體的產物之評量，其做法係根據事先訂立的標準來判斷學生解題知能的效能或成敗（Barrows & Tamblyn, 1980; Glasgo, 1997; Hsu, 1999; Swanson, Case, & van der Vleuten, 1991）。還有人依執行評量者的不同，而分為學習者自我評量（self-assessment）、同儕評量（peer assessment）和由導師進行評量等形式。舉凡學生的推理技能、解題的知能、自我研究技能、小組合作與溝通技能等，均可由這三類執行者來評量之（Allen et al., 1996; Barrows, 1985; Barrows & Tamblyn, 1980; Walton & Matthews, 1989）。無論評量的領域與執行者為何，各研究者均建議也使用過多種評量方式。其中較屬過程取向的評量方法有導師評量、同儕評量、自我評量、口試、實際問題的模擬、解題日誌（problem log）、真實性評量和表現評量（performance assessment）等項（Barrows & Tamblyn, 1980; Gallagher et al., 1995; Hsu, 1999; Swanson et al., 1991）。而常用於結果取向的評量方法則包括客觀測驗、論文式考試、實際的解題、檔案評量（portfolio assessment）、演示（demonstration）、執行實驗、日記、社區會議或論壇（town hall meeting）、口頭報告與評量最後所完成之成品（Allen et al., 1996; Glasgo, 1997; Hsu, 1999; Nagel, 1996; Ram, 1999; Swanson et al., 1991）。
|
|
 |
|
PBL教學理論