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两南大学硕十学位论文中文摘要 呈现方式在多媒体学习中的作用 发展与教育心理学专业硕士研究生陈亮 指导教师张庆林教授 摘要 在多媒体学习中的认知理论的指导下，国外教育心理学家在大量研究的基础上己总结出 了一系列设计多媒体学习材料的指导原则：多媒体原则、形式原则，邻近原则、一致性原则 和个体差异原则。本研究基于该理论的主动加工假设，在相应原则的指导下，结合理解策略 的运用，考察了高中生在多媒体学习环境中的认知加工特点 实验一根据m a y e r 等人常用的实验材料和实验方法，设计了闪电的形成和日食的 形成) 两个不同难度的实验材料，通过再认、回忆和推理三类测试考察了8 0 名1 4 - 1 7 岁中学 生通过图片属性不同的媒体环境学习时的认知加工特点结果表明，不同的媒体组合形式在 不同难度的材料上具有学习作用一致性，同时实验还证实了多媒体效应，空间邻近效应的存 在，另外还发现提供给学习者的学习时间对学习结果也有一定影响。 实验二基于多媒体学习中的认知理论，从提高记忆组块容量和促进主动加工着手，在实 验一材料的基础上增加了一个问题学习环节，希望学习者在思考了内容相关问题之后再学习 内容会促进学习者在多媒体环境中的主动认知加工水平，表现为学习者在测试成绩上的提高。 以实验一闪电的形成中的静态图片版本和分步式动画版本的计算机材料作为本实验直接 呈现组的学习材料，而问题呈现组的学习材料则在这两个版本的基础上加入了5 个学习问题。 实验二考察了8 0 名1 4 - 1 7 岁中学生在有无问题两种条件下的学习成绩差异，结果显示问题呈 现组的学习者的记忆类测试题成绩有了显著提高，而在推理测试题成绩上则具有升高的趋势。 关键词：多媒体学习呈现方式学习策略问题作用 两南大学硕士学何论文a b s t r a c t t h ee f 亿c to fp r e s e n t a t i o nm o d ei 1 1 m u l t i m e d i al e a r n i n g m a j o r ：d e v e l o p m e n t a la n de d u c a t i o n a lp s y c h o l o g y s u p e r v i s o r ：p r o f z h a n gq i n g l i n a u t h o r ：c h e nl i a n g a b s t r a c t o nt h eb a s i so fc o g n i t i v et h e o r yi nm u l t i m e d i al e a r n i n g , e d u c a t i o n a lp s y c h o l o g i s t s h a v ei d e n t i f i e das e to fp r i n c i p l e sf o rt h ed e s i g no fm u l t i m e d i al e a r n i n ge n v i r o n m e n t s t h a ta r ec o n s i s t e n tw i t ha b u n d a n te m p i r i c a lr e s e a r c ho nm u l t i m e d i al e a r n i n g n l c s e p r i n c i p l e sa m u l t i m e d i ap r i n c i p l e , m o d a l i t yp r i n c i p l e ，c o n t i g u i t yp r i n c i p l e ，c o h e r e n c e p r i n c i p l em a di n d i v i d u a l - d i f f e r e n c e sp r i n c i p l e h 1t h ep r e s e n tr e s e a r c h , b a s e do nt h ea c t i v e p r o c e s s i n ga s s u m p t i o n , c o r r e s p o n d i n gp r i n c i p l e s ，a n dc o m p r e h e n s i o ns t r a t e g y , t w o e x p e r i m e n t se x a m i n e dt h ec o g n i t i v ep r o c e s s i n gt r a i t so fs e n i o rh i 曲s c h o o ls t u d e n t si n m u l t i m e d i ae n v i r o n m e n t s ， a c c o r d i n ga sm a t e d a la n dm e t h o di nr e s e a r c hi nm a y e ra n dh i sc o l l e a g u e s ，w eu s e d t h ep r o c e s so fl i g h t n i n gf o r m a t i o na n dt h ep r o c e s so fs o l a rc c l i p s ef o r m a t i o na s e x p e r i m e n t a lm a t e r i a l s e x p e r i m e n tlt e s t e dc o g n i t i v ep r o c e s s i n gt r a i t so f8 0s e n i o rh i 【g h s c h o o ls t u d e n t sa ta g e sf r o m1 4t o1 7w h e nt h e yl e a l t lf r o md i f f e r e n tp i c t u r ec h a r a c t e r s i nm u l t i m e d i ae n v i r o n m e n t s l e a r n i n gw a sm e a s u r e db yr e c o g n i t i o n , r e t e n t i o na n d r e a s o n i n gt e s t s r e s u l t ss h o w e df o u rm e d i a - a s s e m b l e dm o d e sh a v et h es a n l ee f f e c t so n d i f f e r e n t m a t e r i a l s , m u l t i m e d i a e f f e c ta n d s p a t i a l c o n t i g u i t yp r i n c i p l eh a v e b e e n p r o v e d ，t i m ea l s oh a di n f l u e n c eo nl e a r n i n gi nm u l t i m e d i ae n v i r o n m e n t s f o re n h a n c i n gt h ec a p a c i t yo fm e m o r yc h u n k i n ga n di m p r o v i n ga c t i v ep r o c e s s i n g , e x p e r i m e n t2a d ds o m eq u e s t i o n so nm a t e d a l sf o ri e a r n e r sw h i c hm a y b ei m p r o v et 1 1 e i r s o d i sa f t e rt h e yh a v et h o u g h to v f f ft h e s eq u e s t i o n s t h ec o m p u t e rm a t e d a l so fs t a t i c p i c t u r ev e r s i o na n ds u b s e c t i o n a n i m a t i o nv e r s i o ni ne x p e r i m e n t a lln o ww a st r e a t e da s m a t e r i a l so fd i r e c t - p r e s e n t a t i o ng r o u pi ne x p e r i m e n t a l2 , w h i c ha d d e d5q u e s t i o n sw a s u s e di nq u e s t i o n - p r e s e n t a t i o ng r o u p 8 0s e n i o rl l i g hs c h o o ls t u d e n t sw e r et e s t e dt o i n v e s t i g a t e w h e t h e r q u e s t i o n - p r e s e n t a t i o ng r o u p w a sm o r ee f f e c t i v e t h a n d i r e c t p r e s e n t a t i o ng r o u pi nm u l t i m e d i ae n v i r o n m e n t s p o s i t i v er e s u l t sw e r eg a i n e d ， s t u d e n t sb e t t e rr e m e m b e rt h ee x p l a n a t i o nw h e nt 1 1 e yl e a r nq u e s t i o n sf i r s t ，b u to n l ya a s c e n d i n gt r e n ds h o w e d0 1 1r e a s o n i n gt e s t k e yw o r d s ：m u l t i m e d i al e a r n i n g , p r e s e n t a t i o nm o d e , l e a r n i n gs t r a t e g y , q u e s t i o n ，e f f e c t 独创性声明 学位论文题目：呈理左式垄垒堪佳堂盈主的丝厦 本人声明所呈交的学位论炙是举 在导师指导下进行的研究工作蕊取得的研究成果据 我所知，除了文中特别加以标注争致谢的地方外，论文中不包夸其他 已经发表或撰写过的 研究成果，也不包含为获得西南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论支中作了明确的说明并表示谢意 学位论文作者： 万老 签字日期：2 0 0 7 年4 月2 6 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文砟者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家 有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借闻奉 授权西南大学研究 生院可以将学位论文的全部或部分内容鳊入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存、汇箱学位论文 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书，本论文：囹不保密， 口保密期限至年月止) 。 学位黻储签名缸既导师张 签字日期：2 0 0 7 年4 月2 6 日签字日期：2 0 0 7 年4 月2 6 日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址：邮编： 两南大学硕十学何论文1 研冤背景 1 文献综述 1 1 媒体技术引发的教育心理研究 媒体和教育相结合诞生了一个新学科领域教育技术学，该学科的研究从 早期以技术、媒体为中心发展到现在的以学习、教学为中心。支持这一学科的理 论也处在发展和完善过程中，教育心理方面的理论研究也取得了很多成果。比如， 较早期的代表，著名行为主义心理学家斯金纳的“程序教学”思想就是计算机辅 助教学( c o m p u t e ra s s i s t e di n s t r u c t i o n ，简称c a j ) 的重要基础。2 0 世纪6 0 年代末， 计算机教育专家s e y m o u rp a p e r t 基于皮亚杰的发生认识论思想编制了l o g o 语言， 加涅的认知学习理论为教学设计奠定了重要的理论基础。 心理学在该领域的研究主要集中在认知问题、社会互动问题和情感问题等方 面上。关于多媒体网络环境下的学习过程的认知研究是当前这一领域中的个核 心内容。教育心理学家r i c h a r de m a y e r 在这方面做了大量的研究，h e r r i n g t o n 和 o l i w - r ( 1 9 9 9 ) 认为高级思维是建构性学习的重要特征之一，如何促进学习者的高 级思维能力是建构性学习环境设计的一个关键问题。f i s h m a n ( 2 0 0 0 ) “。提出，当新 的教育技术推广应用到更广的教学实践时，它实际上在具体应用情境中经历了一 个“再创造”( r e i n v e n t i o n ) 过程。 随着网络的发展，技术环境中的社会互动问题也突出地引起了研究者的关注。 赵勇发现在网络环境下的协作互动学习中，匿名有助于提高反馈意见的批判性。 g u n a w a r d e n a ( 1 9 9 5 ) ”。考察了计算机媒介沟通( c o m p u t e r - m e d i a t e dc o m m u n i c a t i 0 1 1 8 ， 简称c m c ) 中的社会表露性，即在通过媒体实现的沟通过程中一个人被视为“真 人”的程度。s h a s h a a n i ( 1 9 9 4 ) ”1 对计算机应用中的性别差异问题做了研究，发 现就儿童对待计算机的态度而言，家长的鼓励对其影响最大，其次是家长的性别 定势，而社会经济地位的影响最小。 在情绪情感方面，计算机焦虑是其中一个有代表性的问题。w o r t h i n g t o n 和赵 勇( 1 9 9 9 ) ”1 认为从事该领域的研究应该把计算机的历史性和存在性计算机焦虑作 为研究前提，只有这样才有助于该领域研究的一致性，并能增加对计算机焦虑的 预测能力。 1 2 关于多媒体学习的研究 从媒体进入教育领域后，很多研究者和教育者都认为这是一场教育革命，媒 体的使用将给整个教育带来翻天覆地的变化。因此研究一种媒体是否比另一种媒 体有效，或者是寻找一种“万能媒体”成了媒体研究中一个非常持久的问题( c l a r k ， 1 9 8 3 【6 】；s a l o m o n ，1 9 7 9 ，1 9 9 4 巴w e t z e l 等，1 9 9 4 8 1 ) 。例如，在多媒体学习领域 西南大学硕十学位论文 1 研究背景 中，该问题是以“计算机是否比课本更有效”的形式提出的。研究者会对使用课 本( 包括文字和插图) 与使用计算机( 包括图片和讲解) 教授同一内容进行教学 效果的对比。 而对于上述关于媒体效应的研究的批评也是很多的，一些研究者( m a y e r ， 1 9 8 9 蛳o 】；m a y e r & c r a l l i n i ，1 9 9 0 1 l 】；m a y e r & a n d e r s o n ，1 9 9 2 “；m a y e r & s i m s ， 1 9 9 4 “”) 对媒体效应做了研究，发现课本和计算机在学习效果上产生的差异是微 不足道的。因为与大多数关于媒体效应的研究类似，在对比两种媒体时存在严重 的方法学问题，无法确定媒体效应是由计算机和课本的媒体差异引起的，还是由 学习内容和条件上的差异引起的c l a r k ( 1 9 8 3 “，1 9 9 4 “”) 认为导致认知结果的 最重要的因素不是所使用的媒体，而是教学信息的质量，运用基于计算机和基于 课本的媒体时都既可能产生有效的教学，也可能产生无效的教学；而且，在运用 两种媒体时，都可能通过应用相同的基本教学法将无效的教学转变为有效的教学 ( f l e m i n g ，1 9 9 3 t e l ) 。 寻找媒体效应主宰着早期关于媒体的研究，但当前的教育心理学家一致认为 ( c l a r k ，1 9 8 3 ，1 9 9 4 1 ”；r o s s ，1 9 9 4 n 刀；s a l o m o n ，1 9 7 9 ，1 9 9 4 t t j ) ，各种媒体 的相对有效性已不再是一个有建设性的问题，都认为应该重新界定有关媒体的问 题。c l a r k ( 1 9 9 4 ) “”认为应该进行“媒体及其使用的方法方面的研究，因为这两 者会与认知性过程和社会性过程产生相互影响，而知识正是通过这种相互作用得 以建构的”j o n a s s e n ，c a m p b e l l ，和d a v i d s o n ( 1 9 9 4 ) “”认为研究应重新界定为“以 学习者为中心而不是以媒体为中心”，即教学是如何影响学习者的认知过程的，而 不是把眼光放在媒体本身。k o z m a ( 1 9 9 4 ) “”在近期对媒体效应研究的分析中提 到，“以往研究的焦点是将媒体视为教学方法的载体，现在我们应该转变研究的视 角，将媒体和教学方法都作为学习者知识建构、意义生成活动的促进因素。 1 3 多媒体学习中的认知理论 ( c o g n i t i v e t h e o r y o f m u l t i m e d i a l e a r n i n g ，简称c t m l 理论) 多媒体技术的发展远远快于关于多媒体环境中的学习的研究。那么学习者是 如何从媒体提供的图片和文字中获得信息、理解记忆的呢? 多媒体教学材料的设 计应该以有意义学习( m e a n i n g f u ll e a r n i n g ) 理论为基础。而多媒体学习中的认知 理论便是在这样一个背景下，由m a y e r 和m o r e n o 啪1 根据已有研究的理论成果为基 础而提出来的。 1 3 1 理论内容 多媒体学习中的认知理论基于3 个假设：双通道假设、有限容量假设和主动加 两南大学硕十学位论文1 研究背景 工假设。 首先，人类信息加工系统包括两个独立的通道，即加工听觉输入和言语表征的 听觉通道和加工视觉输入和图片表征的视觉通道。双通道假设基于p a i v i o ( 1 9 8 6 ) 的双编码理论和b a d d e l e y ( 1 9 9 8 ) 的工作记忆理论。 第二，每个通道的加工容量是有限的。即仅有有限的加工发生在听觉通道，同 时，也仅有有限的加工发生在视觉通道。这是基于c h a n d l e r 和s w e l l e r ( 1 9 9 1 ： s w e l l e r ，1 9 9 9 ) 的认知负荷理论和b a d d e l e y ( 1 9 9 8 ) 的工作记忆理论。 第三，有意义学习要求在听觉通道和视觉通道不断的进行大量的认知加工。 这是w e t t r o c k ( 1 9 8 9 ) 的生成学习理论和m a y e r ( 1 9 9 9 ，2 0 0 2 ) “选择一组织一整 合”主动学习理论的主要假设。这些加工过程包括个体注意呈现的材料，在头脑 中将里现的材料组织为一个有条理的结构，并把呈现材料与大脑中已有的知识经 验进行整合。 上述理论可以通过流程图l 来认识和理解。图一中的两行表示两个信息加工通 道，这符合双通道假设。 图1 中的5 列表示知识表征的模式一物理表征( 例如，呈现给学习者的文字和 图片) 、感觉表征( 在学习者的耳朵或眼睛里) 、浅工作记忆表征( 例如，被学习 者注意的声音或图像) 、深的工作记忆表征( 例如，学习者建立的言语和图像模型) 和长时记忆表征( 例如，学习者有关的先前知识) 。呈现文字和图片的容量是无限 的，长时记忆的容量也是无限的，但在工作记忆中保持和操作文字和图片的容量 是有限的。所以，图1 中的工作记忆栏服从有限容量假设。 箭头表示认知加工。例如，标以“整合”的箭头表示融合言语模型、图片模 型和相关的先前知识。在多媒体学习中，主动加工要求五种认知加工：选择文字、 选择图片、组织文字、组织图片和整合。与主动加工假设一致，这些加工强调信 息加工系统的认知容量。所以，对多媒体学习过程来说，图1 中附有文字的箭头 表示主动加工。 多媒体呈现感觉记忆工作记忆长时记忆 3 2 三种认知需求 图1多媒体学习中的认知理论示意图 两南大学硕十学位论文 1 研究背景 学习者在运用多媒体进行学习时，他对材料提供的信息进行认知加工时，会 产生三种认知需求，分别是必要的加工( e s s e n t i a l p r o c e s s i n g ) 、不必要加i ( i n c i d e n t a l p r o c e s s i n g ) 和表征保持( r e p r e s e n t a t i o n a lh o l d i n g ) 。 必要加工是指搞清楚呈现材料意义的认知加工，诸如，在多媒体学习的认知 理论中5 个核心加工选择文字、选择图片、组织文字、组织图片和整合。例 如，在以较快的速度呈现配有解说的不熟悉的动画材料时，必要加工涉及使用大 量认知容量于选择、组织和整合文字、图片。 不必要加工是指在对于理解材料的意义上不需要的认知加工，但在设计学习 任务时又被预先准备了。例如，加入背景音乐到配有解说的动画可能增加不必要 加工的数量，因为学习者要用一些认知容量加工音乐。 表征保持是指认知加工瞄准在工作记忆中保持心理表征一段时问。例如，假 设一个插图呈现在一个窗口，讲解呈现在另一个窗口，但屏幕一次只能显示一个 窗口在此情况下，当阅读言语描述时，学习者必须在工作记忆中保持插图的表 征；或者，当观看插图时，学习者必须在工作记忆中保持言语描述的表征。 总的加工= 必要的加工+ 不必要的加工+ 表征保持。当学习者需要的认知加工容 量超过学习者可得到的认知容量，就出现认知超载，减少认知负荷的设计就是重 新分配必要加工、减少不必要加工，或者减少表征保持。 1 4 多媒体学习中的心理学原则 以多媒体学习中的认知理论为基础，教育心理学研究者经过大量的实证研究， 根据实验结果总结出了一系列设计多媒体学习材料的指导原则。 1 4 1 多媒体原则 多媒体原则是指设计教学材料时，应该通过两种及两种以上的媒体( 如文本、 讲解、图形等) 形式来表征同一知识内容。 大量实验研究( m a y e r ，1 9 8 9 “”；m a y e r & g a l l i n i ，1 9 9 0 “”：m a y e r & a n d e r s o n ， 1 9 9 1 “1 ，1 9 9 2 “2 1 ) 已经充分证实了这一原则。他们发现，学习者通过讲解和动画 结合的方式学习后，在问题解决迁移测验中，比单独只通过讲解进行学习的学习 者取得了更好的成绩，产生出更多的创造性解决方案。在用文本结合插图对比文 本时，学习者在前一种学习条件下，能够给出更多的创造性的答案。这些实验提 供的有力证据表明，在言语解释的基础上增加视觉解释可以明显地促进学生的理 解，同时也证明了多媒体教学的有效性。 设计教学材料时，文字是最基本的表现形式，在多媒体原则的指导下，对文 字辅以其他形式的媒体，此时多表征形式( 文字和图片) 比单表征形式( 文字) 西南大学硕十学位论文1 研究背景 更有优势。当加上视觉解释时，学习者对文字解释的理解将更充分。因为学习者 可以在文字和图片对应的知识点间建立联系，从言语和非言语两个不同的角度出 发掌握同一个知识点，这不仅让学习者的思维过程更加活跃、深刻，而且对知识 的理解也更全面，在回忆该知识点时有更多的激活点，因此也更容易提取记忆内 容。在多表征形式下，学习者还可以同时使用视觉和听觉通道加工信息，并在两 个通道间建立联系，这比在单表征形式下获得的信息量更多。 1 4 2 形式原则 形式原则是指设计教学材料时，选择媒体时应注意听觉和视觉两个通道的配 合，在通道内部认知负荷不超载的前提下，根据不同的通道形式( 听觉、视觉) 来选择相应的媒体形式( 讲解、文本、插图等) 。 大量的实验从不同方面证实了在既有文字又有图片的情况下，文字通过听觉通 道( 如讲解) 呈现代替视觉通道( 如文本) 呈现可以改善学习的加工过程：降低 了心理努力，提高了学习成绩( k a l y u g a ，c h a n d l e r ，& s w e l l e r ，1 9 9 9 2 ”，2 0 0 0 “； t i n d a l l f o r d ，c h a n d l e r ，& s w e l l e r ，1 9 9 7 “”) ；在后续问题解决上使用的时间更少 ( j e u n g ，c h a n d l e r ，& s w e l l e r ，1 9 9 7 2 6 】；m o u s a v i ，l o w ，& s w e l l e r ，1 9 9 5 2 e 1 ) ；改 善了记忆、迁移和匹配测试的成绩( m a y e r & m o r e n o ，1 9 9 8 脚1 ；m o r e n o & m a y e r ， 1 9 9 9 嘲1 ) 。如果用视觉通道呈现文字和图片，学习者就会在文字和图片之间进行视 觉分配，把他们的注意分散于同时呈现的文字和图片之间，从而产生分离一注意 效应( s p l i t a t t e n t i o ne f f e c t ) ( s w e l l e r 等人，1 9 9 8 “”) 。当视觉注意超载时，某些信息 则可能丢失，而视觉与言语信息之间建立联系的过程可能受到破坏。这样就会妨 碍学习者的学习。反过来，用独立的加工通道来呈现言语和非言语知识，文字用 听觉通道呈现，而相应的图片用视觉通道呈现，学习者可以在听觉工作记忆中加 工对文字内容形成的表征，在视觉工作记忆中加工对动画形成的表征，这样不仅 不会产生认知冲突，避免了学习者有限的视觉工作记忆容量超载，而且还可以提 高学习者有效认知容量的利用率，有利于整合两个通道的信息，建立完善的知识 因果链。 并不是说只要使用了多种媒体表现形式来呈现材料就对学习者有益，而是应 该根据学习者的认知加工特点合理采用表现材料的媒体形式。如在多媒体原则中 提到的两类实验，尽管它们都发现了多媒体效应，但是用动画和讲解呈现材料的 方式比用文本和插图呈现材料的方式所引起的学习效果更好，即在后期测验中， 学习者在动画和讲解条件下得出的创造性的解决方案明显多于在文本和插图条件 下得到的解决方案，这一点也有力的证明了形式原则。 1 4 3 邻近原则 西南大学硕十学位论文i 研究背景 邻近原则是指设计教学材料时，描述同一内容的不同媒体应在空间上( 如文本 和插图) 或者时间上( 如动画和讲解) 邻近呈现。此原则包括两个子原则：空间 邻近原则和时间邻近原则。 空间邻近( s p a t i a l - c o n t i g u i t y ) 原则是指只能呈现视觉材料时，解释图片的文本 和该图片在空间上相邻呈现比分离呈现更能促进学习者的学习，分离呈现会影响 学习者对知识的接合和理解。 m a y e r ( 1 9 8 9 ；m a y e r 等人，1 9 9 5 侧，m o r o n o & m a y e r ，1 9 9 9 t ”3 ，m a y e r 等人， 2 0 0 4 1 ) 等人的实验研究对比了学习者在文本和图片结合呈现和分离呈现条件下 的学习结果，学习材料是一段介绍闪电知识的文章和描述该过程的一些图片，结 合呈现是将图片放置在与相应文字描述邻近的位置上，而分离呈现则是在不同的 页面中呈现文字材料和插图，两组学习时间相同，结果发现结合组学生产生的创 造性解决方案的数目显著多于分离组学生。 针对基于文本的教学材料而言，图片主要是以插图形式呈现，并配有相应的标 注( 标注出插图中主要成分的名称) 和注释( 概述插图的内容) ，插图与相应的文 本内容邻近呈现不仅不会引起分离注意效应，而且还能促进学习者对知识的理解 和整合。另外，文本还可以用内嵌的方式与插图结合呈现，即将相应的文本内容 内置于插图中的空白区域中，与插图有机结合成一个整体。总之，插图应当和解 释它的文本内容在视觉上相邻呈现才能发挥多媒体的优势。 时间邻近( t e m p o r a l - c o n t i g u i t y ) 原则是指，在提供言语讲解的同时呈现相对应 的文字或图片，这样更加有利于学习者的理解和记忆。同时用视觉和听觉通道呈 现材料，听觉和视觉通道选择出的言语和非言语信息可以同时保留在工作记忆中， 从而可以在这两种表征中建立起有意义的联系。 实验显示( m a y e r & a n d e r s o n ，1 9 9 1 胁1 ，1 9 9 2 ：m a y e r & s i m s ，1 9 9 4 【脚，m a y e r 等人，2 0 0 4 啪1 ，m o r e n o & d u r 矗n ，2 0 0 4 0 ”) ，采用计算机制作的学习材料包含听觉 通道呈现的讲解和视觉通道呈现的动画。结合呈现即同时呈现讲解和动画，以使 屏幕上图形的变化与讲解相匹配，分离呈现则指讲解和动画相继呈现，先听讲解 后看动画或者先看动画后听讲解。结果显示，结合呈现组在问题解决迁移测验中 给出的正确而有创造性的解决方案显著多于分离呈现组。 根据多媒体学习的认知理论，由于工作记忆的资源有限，当视觉和言语信息 结合呈现而不是分离呈现时，学习者更易于对重要的视觉和言语信息进行选择、 组织和系统地整合，这样有意义的学习也随之发生了，在测验结果上也就体现为 取得更好的学习成绩。 1 4 4 一致性原则 西南大学硕士学何论文1 研究背景 一致性原则是指设计教学材料时，选择呈现给学习者的材料内容应作到言简意 赅的阐述知识，而不应为了追求内容的有趣、丰富而增加对学习者理解知识内容 没有帮助的学习材料。 去除掉多媒体材料中对学习者学习没有帮助的冗余内容会更有利于学习者对 知识的建构。比如m o r e n o & m a y e r ( 2 0 0 0 ) 1 用配有讲解的动画来描述闪电是如 何形成的，同时再加入一些背景音乐，而这些背景音乐与学习材料之间又不能很 好的产生一个整体情境，不能给学习者带来合二为一的感觉。在这种情况下，学 习者的听觉通道除了要对讲解进行加工外，还要分出一部分工作记忆容量对音乐 进行认知加工，而听觉通道的容量有限，这样用于加工讲解必须的认知资源相应 就少了，从而学习者就不能在文字、图像和声音的相关信息间建立有效的关联， 因此也就不可能对闪电的形成机制进行有意义的认知加工。因此在该情形下，在 有讲解的基础上再添加大量多余的听觉材料对学习者的学习并无益处，不止给学 习者带来了不必要的认知加工，反而会挫伤学习者的学习热情，所以应该去除掉。 此外，在讲解中加入一些有趣但与理解内容无关的情节，或者在材料呈现过 程中插入有趣但与理解内容无关的视频片段等，这也会给学习者带来负面作用， 学习内容增多后，在没有教师的指引下，学习者本身不清楚呈现的学习内容中何 处是重点，何处是关键知识，因此只能根据个人喜好或者根据材料难易、有趣程 度等重点选择学习内容，因此无关的情节可能成为学习者在回忆学习材料时首先 提取或激活的内容，从而干扰了学习者应该掌握的学习内容，学习者也就不能在 头脑中建构出正确的知识表征( m a y e r 等人，2 0 0 1 ”) 。 1 4 5 个体差异原则 个体差异原则是指每个学习者的认知特点和认知容量均不一样，因此在设计 教学材料时，应根据学习者的认知特点并结合材料的难易程度设计出适合不同群 体的教学材料。 学习效果因人而异，每个学习者的认知容量各不相同，这就造成同样的设计 对不同的人有不同的效果。在发现式的学习环境中，学习者需要选择、保持和组 织知识的不同表征，然后才能把它们整合到自己的长时记忆中，此时就要考虑到 工作记忆容量的制约性。有经验的教师在课堂教学中，会根据学习者的特点因材 施教，针对不同群体、不同个体适时改变教法、策略来适应学习者，满足他们不 同的认知需求。因此应当充分考虑影响学习者的差异因素，将其体现在教学材料 的设计中，这也充分说明多媒体材料不能一成不变，应该适时变化以适应不同学 习群体。 研究发现了先前知识( m a y e r 等人，1 9 9 5 ”，m a y e r & g a l l i n i ，1 9 9 0 “) 和空 两南大学硕十学位论文1 研究背景 问能力( m a y e r & s i m s ，1 9 9 4 “) 这两种个体差异特征，多媒体效应和邻近效应在先 前知识少、空间能力高的学习者身上表现得更为明显。只有言语解释时，先前知 识较多的学习者已经掌握了材料中的一些基本内容，因此他们更易于形成自己的 心理表象但先前知识较少的学习者若只通过言语解释来形成有效的心理表象就 需要付出更多的心理努力，这有可能造成认知加工超载，因而更适合他们的是相 邻呈现言语和视觉材料。空间能力高的学习者更善于在记忆中灵活地保持和操纵 视觉表征( 这对于整合言语和视觉表征是非常必要的) ，因而他们更易于从相邻呈 现的言语和视觉材料中获益。 m o r 既i o & d u r h n ( 2 0 0 4 ) “1 发现计算机经验和回答的潜伏期( 1 a t e n c y t or e s p o n d ) 这两种个体特征对学习者也存在影响。如果在多媒体学习中需要学习者自己动手 操作计算机，那么计算机经验就成为影响学习者学习效果的一个因素，熟悉计算 机的学习者就不需要在操作计算机上产生额外的认知负荷。同样回答一个不确定 的问题时，用较多的时间思考后作出回答的学习者的正确率明显高于用较少时间 思考的学习者。因此，在回答问题之前，先用一定时间思考问题比立即寻求问题 答案显得更为重要。所以在学习之前，可以单独采用一定的方法来训练学习者形 成这种思维习惯或者设计一些步骤引导学习者进行深入的思考。 在具体设计时应根据个体差异采取相应有效的解决方法，对于一些稍加练习 就可以改变的个体差异，则可以采用提前训练( p r c - u a i n i n g ) ( m a y o r 等人，2 0 0 2 。， m a y o r & m o r e n o ，2 0 0 3 “”) 的方法，比如针对先前知识较少的学习者在学习刹车制 动原理时可以采用此法，让学习者先学习刹车系统的组分，能够给出主要部件的 名称，并清楚该部件可能有的各种状态等，建立起主要部件的组分模型( 如活塞 如何向前或向后动作) ，然后再学习各个组分构成的因果系统( 如活塞向前移动时， 刹车系统中的液体就会被压缩) ，再建立自己的因果模型时就不会出现认知负荷超 载。而对于短时学习不能有太大作用的个体差异，如空间能力，则可以在设计中 体现出这种差异特征，根据不同对象进行不同的教学设计，如学习气筒打气原理， 对于空间能力高的学习者可以只呈现文本和插图，而对于空间能力低的学习者来 说则需要采用更为直观、详细的图片配合讲解来呈现知识。 1 5 学习策略 策略性知识是关于如何思考的方法性知识，它可以表述，可以传授，可以测量； 同时它又是关于思维方法的知识，所以一旦被学习者真正掌握，能自觉地、熟练 地、灵活地运用，那么它就转化成了能力。当代认知心理学家们共同承认策略水 平是智力高低的一个重要指标。这意味着促进学生策略水平的提高也就有效地促 进了学生智力的发展。 西南大学硕十学何论文1 研究背景 教学中最关注的策略性知识是学习策略。而目前人们对它的概念还没有一个统 一的界定。不同的心理学家从不同的角度对学习策略提出了不同看法根据已有 的文献可以为如下四种观点：( 1 ) 把学习策略看成是内隐的学习规则系统：( 2 ) 把学 习策略看成是具体的学习方法或技能；( 3 ) 把学习策略看成是学习的程序与步骤； ( 4 ) 把学习策略看成是学生的学习过程。以上观点从不同侧面揭示了学习策略的特 征。张庆林等人从高效率教学原理出发，认为学习策略是能促进知识高效学习的 通用性的思考方法，它既可以是内隐的规则系统，也可以是外显的操作程序和步 骤。 张庆林等人( 2 0 0 2 ) “1 将学习策略从广义和狭义两个方面进行分类。广义的 学习策略既是学习者指向学习任务的策略，还是学习者维持适当的心理条件以保 证其他策略有效操作的策略。它可以分为七类：( 1 ) 理解策略，也称为精加工策略， 用于加深对学习材料的理解，促进深水平加工，推动知识的概念化过程；( 2 ) 记忆 保持策略，用于保持头脑中所储存的知识，防止遗忘，防止头脑中的知识网络出 现“漏洞”；( 3 ) 组织策略，用于对所学知识进行浓缩提炼、归纳整理、有序组织， 促进头脑中所学知识的结构化；( 4 ) 练习策略，用于指导学生在初步运用知识的过 程中有效的进行练习，促进所学知识的条件化和自动化；( 5 ) 解题策略。用于在综 合性运用知识解决复杂问题时指引思维方向，促成问题的成功解决，并在此过程 中促进所学知识的策略化：( 6 ) 元认知策略，用于对自己认知过程的自我监控：( 7 ) 支持策略，即维持学习的适当心理条件，以保证前面六种策略得以有效操作的策 略，如动机维持策略。这七种策略之间具有不可分离的密切关系，相互渗透，在 学习中往往要综合应用。 狭义的学习策略仅仅是指向学习任务的学习策略，包括两类，即获取知识的 学习策略和解决问题的学习策略，涵盖上述七类学习策略中的前五种策略，即理 解策略、记忆保持策略、组织策略、练习策略、解题策略。 这里详细讲述一下理解策略，即精加工策略。只有深入理解了知识，才是真正 接受了知识。理解得越深，学习效果越好。死记硬背，虽然从表面上看是接受了 知识，但实质上并没有真正掌握知识。理解就是使新学的材料和头脑已有的知识 经验建立起一种内在联系的过程。要深入理解知识，必须具备三个条件：( 1 ) 具备 学习新知识所必需的感性经验和基础知识；( 2 ) 具有把新学材料与头脑中已有知识 经验联系起来的心向，即爱动脑筋、爱深入理解问题的良好思维习惯，克服浅尝 辄止、不求甚解的陋习；( 3 ) 具有把新旧知识联系起来的方法和实际操作能力。只 有具备了这些条件，才有利于学生借助于定义在头脑中真正建立别人所表达的知 识，才能在概念学习时借助于定义在头脑中真正建立起科学的概念，促进外部知 识的内化一。 西南大学硕十学位论文2 问题提出 2 问题提出 基于c t m l 理论，学习者选择、组织新的学习信息并与已有的知识建立关联 后，有意义的学习就发生了。但是，在总结出上述成果的实验研究中，设计的多 媒体教学材料所能引起的学习者的认知加工过程属于一种表层的认知加工，不同 研究中所做的改变是文字和图片采用不同的媒体表现形式，或者不同的组合方式、 不同的位置顺序等等，这些改变只是对材料的表面特征进行不同程度的调整，目 的是希望在这些变化之中能寻找到更适合学习者在不同多媒体学习环境中的认知 加工特点的多媒体学习材料的设计方法和原则。而学习者在这些条件下的心理努 力程度却不得而知。如果在设计材料时创造出能让学习者主动深入加工学习内容 ( 精加工) 的学习条件，学习者的学习会因为材料设计的深度差异而引起学习上 的差异吗? 两种条件下的学习在几类测验内容下会出现什么样的结果呢? 另外还值得关注的是，多媒体技术刚应用于教育教学的时候没有太多可供教 师参考和使用的实践性强的模式、结构和规则等，一线教师只是在其重要性的指 挥下，自己孤立的在实际工作中摸索，有一些已经取得了成功经验，但是大部分 还处于低水平重复和借鉴当中，因此大家制作出的材料水平各异，适用性也有待 进一步检验。本研究针对不同图片性质的几种媒体组合形式( 只有文本、文本+ 静 态图片、文本+ 一步式动画、文本+ 分步式动画) 进行了研究，考察其中哪些更适 合学习者的认知加工特点，它们对学习的作用的异同。 两南大学硕士学位论文 3 研究意义 3 研究意义 3 1 理论意义 技术与关于学习、思维、教学的心理学之间总是彼此相互支持、相互启发的。 一方面，教育技术使源自新时代精神及心理学观念的教学方法得以实现另一方 面，或许只是从近年来开始，技术在教育中的应用对教育提出了新的挑战，技术 上的新发展需要教育心理学提供理论基础和有说服力的论证。近年来，技术的发 展已超前于心理学理论的发展，计算机日益向教育心理学提出了新的挑战。这既 包括重新唤起人们对那些在一定程度上已不再受到关注的老话题( 如学习的迁移、 目标和投入的作用等) 的重视，同时也包括寻求关于人类行为、学习和教学( 如 技术和学习者之间的认知伙伴关系、对超媒体的浏览和创作、计算机媒介沟通等) 的新观念和新理解。由此可见，使用科学解释类的材料来研究学习者在多媒体学 习环境中的再认、记忆和迁移能力是有重要理论价值的。 3 2 实践意义 多媒体技术的发展为学习提供了新的具有重要潜在优势的学习环境，关于多 媒体环境下的学习过程和效果的研究是近年来的一个重要研究课题。教学发展往 往是以计算机能够做什么为基础，而不是以对学习者如何运用技术来学习的理论 研究为基础。以视觉为基础的计算机技术力量代表了大量未被充分利用的潜在教 育改革资源。在基于计算机的多媒体学习环境中。学生可以更容易地利用对于复 杂系统的视觉的和听觉的表征，而要充分发挥技术的这些潜在优势，研究人类运 用多媒体进行学习的过程、方式则是必经之路。研究学习者在利用多媒体进行学 习时的认知加工特点对实践工作具有重要的指导意义和参考价值。 西南大学硕士学位论文4 实验一 4 实验一 4 1 实验目的 比较多媒体学习中四种不同图片性质的媒体组合方式：纯文本( w ) 、文本+ 静态图片( p ) 、文本+ 一步式动画( a ) 、文本+ 分步式动画( s a ) ，寻找出它们的 共同点和差异点，考察其中哪一种或几种更有利于学习者完成对有意义材料的学 习，使学习者在再认、记忆或者推理测验上的学习成绩更好；同时考察这些组合 方式对于不同难度的学习材料：日食的形成( 易) 和