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淺析多媒體教學設計原則的認知心理學視角
論文關鍵詞：多媒體教學 設計原則 認知學 視角
論文摘要：多媒體教學從整體效果上看似乎優于傳統教學，在一定意義上促進了教學效果。但是，有研究者分析了35個多媒體教學研究，發現其中有10個研究顯示多媒體教學差于傳統教學。因此，從認知心的多種理論和模型分析了多媒體教學的過程與心理機制，并提出了相應的多媒體教學設計原則。
一、問題的提出
多媒體教學指的是用圖、文、聲、像和動態視頻等效果直觀地把傳統媒體技術條件下難以表述的現象與過程主動而形象地顯現出來。通過形象的手段來表達抽象的內容，引導學習者去認識事物的本質，使教學方法多樣化，從整體效果上看似乎優于傳統教學，在一定意義上促進了教學效果。但是，Liao考察了35個多媒體教學研究，發現其中有10個研究顯了負效應，即多媒體教學差于傳統教學。為什么會出現多媒體教學效果不一致呢?如何發揮多媒體輔助教學的優勢而排除其不利影響，或者說，如何根據相關的學習心理學規律進行相應的多媒體設計，值得我們做進一步的探討。
二、多媒體教學的認知心理學解釋
早在1971年，Paivio發表論文談論了雙重編碼理論，認為文字和圖像各有其記憶系統，對同一個對象進行圖像和文字加工能夠使這兩個記憶系統獲益。如果我們能夠同時提供圖像信息和文字信息，那么將能夠促進知識的學習。而Bad-deley提出的工作記憶理論認為，人的工作記憶可以分為語一音環路、視空間畫板和中央執行系統，這個系統是資源有限的，聽覺和視覺是兩個最主要的信息獲得系統，因此，如何通過兩個系統協同工作促進信息的獲取成為多媒體教學設計的一個重要理論支柱。建構主義認為，有意義的學習是一個學習者積極參與的過程，學習者選擇感興趣的信息，并將它們與長時記憶中的信息結合起來，從而獲得一種建構性的新知識。
從這三個理論可以看出，進行多媒體教學有其現實可行性。更重要的是，由于人類自身的限制，多媒體教學盡管試圖采用多通道方式充分利用人類的能力，但是如果多媒體設計不合適的話，如超出了人類工作記憶的負擔，那么將影響學習的效果;而建構主義則啟示我們，如何在多媒體設計中將原有知識結構結合起來顯得非常重要。
三、多媒體教學中的知識獲得過程
Schnotz等提出了一個從文字及圖像中獲得知識的模型，認為文字和圖像經過一些表面加工后，再通過主題加工，學習者在最后建立一個有關知識的心理模型。而影響力更大的模型來自Mayer及同事的一系列研究。
Mayer等人在上述認知心理學理論基礎上，建立了多媒體學習的認知理論模型，對信息傳遞、信息加工與長時記憶整合整個流程進行了分析(見圖1)。他們將信息傳遞方式分為敘述和動畫兩種，在感覺記憶中，眼睛和耳朵分別獲得信息，并將信息分為聲音和圖像兩種，因為根據Baddeley的工作記憶理論，所有的信息都要進人語音環中，所以文字信息都是通過聲音信息的形式進行加工的;聲音信息進一步被模型分析，而圖像信息則被圖像模型分析，相應的先前知識從長時記憶中激活提取出來，與兩個模型中的信息進行整合。這一模型的核心在于信息的分類及對學習過程中工作記憶的刻畫。
實際上，正如前面對工作記憶理論的分析一樣，如果多媒體教學對工作記憶的要求過重則會抑制學習的效果。認知負荷理論進一步對多媒體教學中的工作記憶做了分析(見圖2)。這一理論認為，由于許多不良教學形式導致了學習者的超負荷，減少了分配給學習活動的認知資源而影響了學習效果，因此減少這些無關負荷非常重要。他們區分了三種認知負荷:內部認知負荷(Intrinsic Cognitive Load )，這是與學習相聯系的。學習者未能充分掌握恰當的認知模式/圖式時，將出現高的內部認知負荷;外部認知負荷(Extraneous CognitiveLoad )，這是與教學材料設計不當引起的。于不良的教學材料
設計而導致學習者需要花費更多的認知資源進行學習，但這種認知負荷對學習是起負效應的;與相關的認知負荷( Germane Cognitive Load )，它包括加工認知負荷和元認知負荷兩部分，前者是學習中進行更深層的知識建構中必須的認知資源，后者則是對學習活動進行監控和對學習策略選擇而投人的認知資源。由于這部分與知識的建構關系非常密切，因而在模型中居于非常重要的地位。根據這一理論，如果三種負荷總量超過學習者的資源總量則阻礙學習進行，因此，在多媒體教學中，減少外部認知負荷幫助認知資源分配到有效的認知加工中有重要價值。
四、多媒體教學的設計原則
(一)多媒體原則
同時采用動畫及旁白。在多媒體資料呈現中，僅僅呈現動畫，需要學習者對動畫的內容進行一定的推理。盡管可以在動畫旁邊提供文字說明，但是Moreno和Mayer的研究發現，當學習者要同時注意文字和圖像信息時，他們往往沒有注意到兩者之間的聯系，而通過旁白能促進圖像的理解。相應的，通過旁白，能夠加快學生對動畫的內在含義的推理過程，從而促進學習。
(二)空間接近性原則
當文字與相應的圖畫在空間上相互接近時，能夠幫助學習者建立參考連結。由于不同信息在空間上的接近性，學習者更容易進行關聯性的理解推理;反之，學習者會將難以發現它們之間的聯系。
(三)時間接近性原則
文字信息應該與圖像信息同步呈現。如果一先一后地呈現，那么學習者要建立兩者的聯系就必須將先出現的信息保存在工作記憶中，這將增加外部認知負荷，顯然不利于學習。
(四)清晰原則
這一原則要求在設計多媒體時，對于多余的字、圖像和視頻等信息應該予以去除。因為多余的信息往往會增加外部認知負荷，分散學習者的注意資源。而清晰原則的另一個體現則是:在一個屏幕上，出現的信息應該不要太復雜，因為復雜性需要更多的資源，而將一些信息進行整合能夠簡化信息，同時簡潔的屏幕能夠使學習者迅速地把握信息的核心。
(五)多通道原則
在對圖像信息進行解釋時，盡量用敘述的方式而不要將所有的信息通過屏幕呈現出來。這是因為，如果對圖像信息的解釋以文本形式呈現，將引起圖像信息與文本信息對注意資源的競爭，出現所謂的視覺“分裂注意效應”( split-attentioneffect )，而另一方面人對信息的接收可以同時從視覺和聽覺通道進行，因此充分利用這一點，將減輕單一通道的認知負荷。
(六)交互性原則
在進行多媒體教學時，盡量能使用交互式的教學界面。交互式界面能夠讓學習者控制、操縱學習材料。交互式的教學材料能夠培養學生的控制性及學習興趣，激發他們的內部學習動機。
(七)個體差異原則
學習者的智力、學習風格是影響學習的重要因素，如有研究發現:幼小兒童對刺激更多地進行知覺加工，而成人學習者更多地對語義信息進行編碼，更可能充分利用多媒體所提供的多種信息，因而獲益更大。同樣的，不同認知風格的學習者可能喜歡不同的編碼方式，在設計多媒體時，教師應該考慮到學習者的學習風格等因素。
當然，在進行多媒體教學設計時，除了要遵循以上設計原則外，還要考慮不同知識類型學習的問題。按照安德森對知識的分類，即知識可以分為陳述性知識和程序性知識。對于陳述性知識，要多考慮精加工策略、組織策略和復習策略，在多媒體教學中體現為對相關性認知負荷的增加，此時如何進行教學資料的編排以將知識系統化對陳述性知識的學習具有重要意義;而對于程序性知識來說，更多地通過練習的方式來進行，因此多媒體教學的主要作用應該是進行示范性教學，對于動畫設計的要求會更高。如果能夠采用交互式界面設計，提高學生對學習過程的操縱能夠有效地促進學習的進行。
總體上看來，通過對多媒體教學過程的分析，讓我們了解到，多媒體教學過程是如何發生的，因而使我們知道采用何種多媒體設計原則能夠更好地體現知識學習的規律，更充分有效地發揮多媒體技術的作用，更重視多媒體技術與課程內容整合及其整合方法，促進學生的學習和思考，從而達到最佳的學習效果。
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