（教育技术学专业论文）基于认知的多媒体学习信息设计研究.pdf

摘要 如何更好的设计符合人类认知机理的多媒体学习环境? 如何在实践中检验和修正 相关设计法则? 当概念以多媒体呈现是否能促进学习者深入学习? 人们如何在语词和 画面的呈现中进行学习? 多媒体学习信息设计的最佳方式是什么? 这些问题构成了本 研究的关注焦点。 研究方法主要有( 1 ) 文献研究法；( 2 ) 案例分析法；( 3 ) 行动研究法；( 4 ) 调查 研究法；( 5 ) 实验研究法。在实践中不断进行总结反思，对相关多媒体学习理论原则 进行验证和修订。 9 0 年代以来，在多媒体学习领域，理查德梅耶教授开展了许多卓有成效的研究 工作。论文对目前国内外研究成果进行了系统的分析与总结，其结果包括多媒体信息 设计的十个原则和相关的多媒体学习认知理论。 研究中我们得知多媒体学习信息设计需要结合认知心理学、技术科学、教育学的 相关学科知识，并得出以下结论或发现：( 1 ) 媒体可以影响学习者的学习；( 2 ) 合理 优化多媒体学习信息设计，将会促进学习者的认知发展和问题解决；( 3 ) 优良的多媒 体信息设计应遵循“基于理论”和“基于研究”两条主线；( 4 ) 多媒体信息设计具有 十个设计原则和一个认知理论；( 5 ) 科学的多媒体信息设计的最终目标应该是根据实 验性研究和综合性理论使设计原则系统化；( 6 ) 多媒体学习的目标通常是导向有意义 学习。 关键词：基于认知；多媒体学习；信息设计 a b s t r a c t h o wd o e sab e t t e rd e s i g nm l l l 血n e d i al e a m i n ge n “f o n l n e mc o n f i o mt oh u m a n c o g n i t i v em e c h a n i s m ? h o wt ot e s ta n dr e v i s ct h ec o r r e l 砷e dd e s i g n 埘n c j m ei np a c t i c e ? w h e nt l l ec o n c 印tp r e s e n t sb y 恤em u l t i m e d i af o m l ，廿l e s ep r e s e n tt l l ef i o 瑚w h e t h c rc a n p r o m o t e st l l e1 e a m e rt h o r o u g h i ys t u d y ? h o w t 1 1 ep e o p l et ou s et h ew o r d sa i l dp i c t u r e st o 。i l e a r n ? 啪a ti sm eb e s tw a yo fd e s i 叫n gm u i t 妇d i am e s s a g e s ? t h e s ep r o b l 嘲sa r ca l lt h e f o c u so f t l l i ss t u d y 1 1 1 i st 1 1 e s i st l r o u g h ( 1 ) l i t e r a t u r em e t l l o d o l o g y ；( 2 ) c a s es t u d y ；( 3 ) a c t i o nr c s e a r c h ；( 4 ) l a u n c ht h ci n 曲m o n a e x p e r i m e n t ；( 5 ) 如f o r m a ld i s c u s s i o n 髓dq l l e s t i o 蚰a i r e s 咖a r i z c a i l dr e v i e w 血m ec o n c r e t ep r a c t i c e ，s t u d yt h et l l e o r yp r i n c i p l et op r o v ea n di m p r o v ea b o u t r e l e v a n tn l u l t i l l l e d i a s i n c en 圯1 9 9 0 s ，a b o mt h i sf i e l d ，r i c h a r de m a y e rw h oi sap r o f e s s o rh a sc o n d u 咖d m u c hs c i e n c e 觚“f u lr e s e a r c h t h i st 1 1 e s i sh a sc 州e do ns y s 衄n a t i cs u m m a r ya 1 1 da i l a l y s i s t o 协er e s e a r c hr e s u l t so ft h i sn e l da tp r e s e m ，i t sr e s u l ti n c l u d e st e n 研n c i p l eo fm u l t i m e d i a l e a m i n gr n e s s a g e sd e s i g na n dt h ec o g n i t i v et h e o r yo f m u l 恤e d i ak a m i n g w bi e 黜i nd i s c o v 舒n gt h em u m m e d i a1 e a 删n gm e s s a g e sd e s i g nr e l e v a n td i s c i p l i n e s t h a tn e e dt 0c o m b i n ec o g n i t i v ep s y c h o l o g y ，t e c h n o l o g i c a ls c i e n c e s ，p e d a g o g y ，d r a wt 1 1 e f o l l o 丽n gc o n c i u s i o n s ：( 1 ) t h em e d i ac a ni n 丑u e n c em el e a h 蛇r s 咖d y ；( 2 ) 0 砸m i 臻血e m u l t i m e d i am e s s a g e sd e s i g n ，w i l lp r o m o t em e1 e 锄e r f sc o 扣m v ed e v e l o p m e ma n dp r o b l 锄 s o l v i n g ；( 3 ) s h o u l dd e s i g nf o l l o w 恤g ”t h e o r y - b a s e d ”a n da l l o 虹1 e r 恤b a d s ”r e s e a r c l l - b a s e d ”i ng o o dd e s i g no fm i l l t i m e d i am a s s a g e s ；( 4 ) i tl l a st e nd e s i g np r i n c i p l e sa r l dac o g n i t i v e t l l e o r yo ft 1 1 ed e s i g no fm u l t i m e d i am e s s a g e s ；( 5 ) t h e 丘n a lg o a lt 1 1 a tm u l t i m e d i am e s s a g e s a r ed e s i g l l e ds h o u l ds y s t e i n 矗t i z a t i o na n d0 p t i i l l i z a t i o no fd e s i 朗埘n c i p l ea c c o r d m gt 0 e x p e r i m e n t a lf e s e a r c ha n dc o m p r e h e n s i v em e o r y ；( 6 ) t h eg o a lo fs t u d yo fm u m m e d h l e a l n m g i su s u a l l y1 e dt om e a n i n g f ml e 踟i n g k e y w o r d s ：c o 鲥t i v e b a s e d ；m u l t i m e d i al e 锄i n g ；m e s s a g e sd e s i 印 u 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致 谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得东北师范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 在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：至丝日期 弘绣、5 。砸 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解东北师范大学有关保留、使用学位 论文的规定，即：东北师范大学有权保留并向国家有关部门或机 构送交学位论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人 授权东北师范大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编 学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：乏盘鐾指导教师签名：芝：笙 日 期：= 砸乏巧日期：2 1 ：! ：兰生 学位论文作者毕业后去向： 工作单位 通讯地址 电话： 邮编： 第一章绪论 第一节问题提出、研究背景及研究动机 一、本课题的提出 由于受到信息技术的影响，人类的教育和学习的形态发生了巨大的前所未有的变 化。相关研究显示，目前所能考察到的多媒体学习研究和实践，普遍将目光聚集到这 样一些突出的核心问题上：( 1 ) 媒体起作用吗? ( 2 ) 媒体何时起作用? ( 3 ) 媒体对 谁起作用? ( 4 ) 媒体是如何起作用的? ( 5 ) 怎样的方式构成一个有效的多媒体呈现? 上述问题便是本论文研究探讨的主题所在。本课题的焦点在于寻求优良的多媒体 学习信息设计法则，探索媒体影响人类学习的根本机理。 二、国内外研究现状分析 目前，国内对此类研究很少涉及，而国外对此研究的开展也主要集中美国，其中 又以加州大学圣巴巴拉分校心理学教授理查德梅耶( r i c h 盯d e m a y c r ) 为主要代表。 此领域的研究成果主要体现在梅耶及其合作伙伴的研究项目之中。 他的研究兴趣主要在教育和认知心理学。他目前的研究包括认知、教学和技术三 者的交叉领域，尤其关注多媒体学习和问题解决。 三、本课题研究动机 多媒体教学效果不一致的主要原因是教学界面设计的优劣性。近年来，人们越来 越认识到要提高多媒体教学的效果，必须依据多媒体环境下学习者的学习特点设计多 媒体教学界面。本课题致力于介绍与多媒体教学相关的认知理论，考察相关的研究案 例，通过设计开发技术模型，进行教学实验，最终总结出符合实际的多媒体学习信息 设计法则。 本课题研究的核心目的是探讨如何使用言语( w o r d ) 和画面( p i c t u r e ) 促进有意 义学习。我定义多媒体学习为：从文字和图片中学习。我定义多媒体教学为：呈现促 进学习的言语和画面。言语是指以打印文本或讲话等言语形式( v e r b a lf o 皿) 呈现材 料；画面是指用图像形式( p i c t o r i a lf o n ) 呈现材料，如使用静态图形( 包括插图、图 表、照片和地图) 或动态图画( 包括动画、视频和录像带) 。相对于其他的定义，本文 中对多媒体的定义范围要更狭窄一些。 第二节研究目的、研究议题及拟解决的问题 一、本课题的相关研究目的 总结国外就认知、教学、技术交叉领域研究的相关成果，进行适合中国本土化的 借鉴和扬弃。 运用多媒体学习理论和相关认知理论，通过教学改革与实验，检验、探索、总结 符合人类认知、促进人类学习的多媒体信息的设计与实践的理论和方法。 开发相配套的多媒体学习信息设计模型，借助视盘技术网络课程，进行实验 探索，总结适合学生学习和认知发展的多媒体设计途径与方法。 探索基于认知的多媒体学习教学实验的实施过程和原则。积累相关实验数据和经 验，提炼适合本士化的符合人类认知的多媒体设计原则。 二、本课题的研究议题 通过文献整理和分析，得出目前国外对此领域的研究成果，实验案例、数据、结 论。 依据相关研究成果，探索如何进行多媒体网络课程的设计与开发。 进行教学实验，验证分析相关理论依据的合理性和可行性，在实践中研究基于认 知的多媒体学习信息设计的原则和方法。 进行理论创新和技术创新，依据本土化的实验，进一步深入探索媒体、学习及认 知的关系，总结利于人类学习的多媒体学习理论和模型。 三、拟解决的关键问题 如何明晰人类大脑的认知工作机理，获取人类学习的内在影响因子。 如何明晰媒体、技术、学习、认知等要素之间的关系。 如何设计开发符合认知规律，利于人类学习的多媒体学习环境和技术模型。 如何就此类研究开展本土化的教学实验，界定实验变量，分析实验数据和结果。 如何对相关文献、实验结论、技术方案进行分析、总结、提炼、修改，从而得出 富有创新性、指导性的理论成果和可行性强的技术模型。 第三节基本假设、研究限制及研究方法 一、本课题的基本假设 多媒体学习认知理论的三个假设( a s s u m 砸o n s ) 1 假设：双通道。描述：人类通过不同的通道处理视觉和听觉信息1 1 】1 2 1 。 2 假设：容量限制。描述：人类在每一通道中同时处理的信息量是有限的【2 】。 3 假设：主动加工。描述：人类参与主动学习包括注意新进入的信息，将所 选择的信息组织到一致的心理表征和将其它知识与心理表征进行整合吲。 二、本课题的研究限制 目前，本课题缺少的研究条件、所受的限制主要体现在：( 1 ) 难以建立同国外同 行的稳定联系，获悉国外同行的最新研究进展。( 2 ) 本领域针对中国的认知机理的研 究非常匮乏，开展此类本土化实验研究存在大量的困难。( 3 ) 本研究教学实验，受到 学生人数、实验周期，资金等方面的限制。 三、本课题的研究方法 本课题的研究方法主要有：文献研究法，案例分析法，行动研究法，调查研究法， 实验研究法五种。 2 第四节研究展望、论文框架及研究流程 一、本课题的创新之处和预期的创造性成果 创新之处 本课题率先将国外有关认知、学习、教学、技术、媒体等领域的交叉研究成果引 进国内，并进行相关研究。率先对国外相关研究的理论成果、实验案例和技术模型进 行分析、评价。率先提出了“基于认知的多媒体学习信息设计”术语，界定“信息设计” 一词内涵。率先进行了基于认知的多媒体学习软件设计和开发领域的探索。率先运用 相关理论成果进行技术模型构建，并进行本土化的实验分析。 创造性成果 相关论文：研究过程中发表有关“基于认知的多媒体学习信息设计”的一系列学 术论文，最终完成硕士论文撰写。 技术模型：开发出相关的技术模型与网络课程，成果体现在视盘技术网络课 程上。开发出基于认知的多媒体学习信息设计的技术模型，形成相关技术文档。 资料库：建立课题研究的相关文献索引和数据库，教学实验的开展方案和实践模 型以及实验结果的数据库。 二、本课题论文的框架 题目：基于认知的多媒体学习信息设计研究 a s t u d yo nc o g n i t i v e b a s e dm u l 廿m e d i al e a r n i n gm e s s a g e sd e s i g n 关键词：基于认知；多媒体学习；信息设计 l 哂w o r d s ：c o g 血i v e - b a s e d ；m u l 缸1 e d i al e 啪i n g ；m e s s a g e sd e s i 驴 目录 第一章绪论 第二章 文献探讨 第三章 相关研究案例分析 第四章技术模型的设计与开发 第五章研究方法与程序 第六章 结果与讨论 第七章 总结、结论和建议 参考文献 附录 后记 三、本课题的主要研究流程图 第五节本章小结 基于认知的多媒体学习信息设计研究，旨在通过分析、学习、借鉴国外特别是美 国有关“多媒体学习”方面的研究成果，深化中国本土对于“媒体”“认知”“教育” 等几大领域的交叉研究。 本课题的创意肇始于作者在进行网络课程豹界面设计过程中的相关思考。先后经 过了三个阶段的嬗变。第一个阶段是现象学的角度，思考媒体与学习的关系。第二个 阶段是认知心理学的角度，着重从人脑的认知角度出发，积极寻求关于此议题相关的 文献、研究机构和研究人员。第三个阶段是社会学的角度上出发，多元文化视角来审 视媒体与学习，认知与技术之间的关系，从而更好的做出适合局部的探索。 课题的研究注重理论分析和实践探索相结合，力图通过验证性的实证研究，辅之 以行动研究来解决课题伊始所提出的诸多问题。 4 第二章文献探讨 第一节概述 基于对本课题焦点的思考和探索，本文对目前国内外相关的研究成果作了深入的 考察和梳理。 研究中发现，目前国内涉及多媒体学习环境中的认知因素的研究尚处在探索阶段。 据统计结果显示，到目前为止仅有为数很少的几篇文章面世。国内目前关注的热点较 多的集中在这样一些领域：( 1 ) 如何更好的运用各种传统课堂中已经成型的教学理论、 学习理论指导网络环境下的教学设计、学习设诗。重点在于教学策略运用、各种学习 模式的阐述，突出表现在对“建构主义”的广泛推崇；( 2 ) 基于各种理论设想的技术方 案、实施模型的设计与开发，突出体现在网络学习支持平台的建设；( 3 ) 网络教育资 源的建设，集中表现在网络课程、多媒体课件的设计与开发；( 4 ) 网络学习环境的评 价与质量保证体系的研究，等等。 在此我所关心的问题是属于上述( 3 ) 中的范围。具体而言即是如何更好的设计符 合人类认知机理的多媒体学习环境。如何在实践中检验和修正相关设计法则。 国外对此问题的研究更多的是通过实验来开展。本章就对相关文献做一下考察， 提取近年来的研究成果，以期将多媒体学习领域做番梳理。 第二节底层理论概念框架 一、认知理论和认知心理学的发展 教育技术的发展，在心理学研究方向中，大致经历了早期行为主义心理学，到了 7 0 年代的认知心理学，以及9 0 年后的建构主义。到今天，认知心理学已然成为了教 学设计，教育技术领域中的主要研究范式( p a r a d i g m ) 。 对于多媒体学习环境中的学习者心理特性的研究，2 0 世纪5 0 年代之后，随着计 算机的出现，心理学家受到信息科学的启发，出现了信息加工理论。信息加工理论者 关注的主要是这样两个问殛：( 1 ) 人类记忆系统的性质；( 2 ) 记忆系统中知识表征和 贮存的方式。其中，对信息贮存形式比较有影响的观点有【4 】( 1 ) 佩雷奥( a 刚v i n g ) 提出的双重编码模式；( 2 ) 图尔文( e 砌v i n g ) 对情节记忆与语义记忆的区分；( 3 ) 言语网络模式。 二、信息加工理论 心理学的信息加工学派认为：学习是一个信息加工的过程。 加涅( r o b e nm g a g n e ) 认为，学习是一系列认知过程，并提出了一个较完整和 系统的学习与记忆的信息加工模型。在执行监督、调节和控制的执行控制系统( 产生 认知策略) 和产生学习动机的预期系统的作用下，信息加工系统起作用。 三、双码理论：佩雷奥的“双重编码”( d u a l - c o d i n gm o d e ) 模式 p a i v i o ( 1 9 7 l ，1 9 9 1 ) 发现具体性文字中的信息要比抽象性文字信息学起来更容易。认 5 为人类不应该只有单一记忆的储存方式f 5 【6 j 。p a i v i o ( 1 8 6 ) 提出了双重编码理论并指 出【训，人类拥有两套相互独立但又互相关联的信息处理系统，一套是言语系统( v 刚擒1 s y 咄m ) 用以处理言语信息：另一个图像系统( v i s u a ls y s t e m ) 用以处理视觉信息。 文字由语文系统处理而编码后储存在文字记忆区中；视觉化信息由图像系统来编 码，在储存于图像记忆区的同时也在言语记忆区中留下相应的印记。由于视觉信息同 时存留在两个记忆区中，以两种方式进行编码，于是这提供了回想时的两种线索。p a m o 从许多研究实验当中发现，当学习者回想时，对文字加图片的回想能力优于只有文字 的回想，图像系统一般来说比言语系统记忆更加深、更有优势。进而( c l a r k & p a i v i o ， 1 9 9 1 ) 又主张人的信息处理过程中包含两个分开却互相关联的系统，一个是语言的 ( v e r b a l ) ，另一个是非语言的( n o n v e r b a l ) n 四、认知负荷理论 认知负荷理论的主要观点： s w e l l e r 等人提出的认知负荷理论的主要观点有【9 】：( 1 ) 有限的工作记忆容量。使 得人们很难同时加工多种来源的信息。( 2 ) 当某种知识( 或图式) 含有多种相互作用的 元素时，这些知识将加重认知负荷。如果要学习的知识所引起的认知负荷相对较低时， 那么教学设计所引起的认知负荷对学习效果的影响较弱。反之，这种教学设计所引起 的认知负荷对于学习是至关重要的。( 3 ) 长时记忆系统中储存有大量的图式，这些图 式被提取到工作记忆系统中，并可以作为单个元素进行处理。 工作记忆负荷主要来源于知识和技能本身及教学设计，它们所引起的认知负荷具 有不同的特点。分为( 1 ) 图式本身引起的认知负荷称为内在认知负荷( i 1 1 订h s i cc o g n i t i v e l o a d ) ；( 2 ) 教学设计( 如材料呈现方式和要求学生从事的活动) 引起的工作记忆负荷 称为外在认知负荷( e x 打a 1 1 e o u sc o g i l i t i v el o a d ) 。就图式获得过程而言，内在负荷是不 能通过教学设计加以改变的，因为要获得相应的图式，相关的元素必须同时在工作记 忆系统中得到加工和保持。而外在负荷是可以通过改变材料呈现方式或学习者的活动 来改变的。 第三节多媒体学习理论概述 一、媒体、多媒体、多媒体学习底层概念探讨 ( 一) “媒体”的定义 媒体一词来自源于拉丁文“m e d i u m s ”一字，为“中介的、中间的、结余二者之 间”的意思。有时为了更好的区分不同职能或应用场合，在现实生活中，我们也常听 到将媒体也被称之为媒介的说法。k o z m a ( 1 9 9 1 ) 认为媒体是指科技、符号系统、处 理能力的整合【l 。而本论文指的各种媒体是，可沟通与联系观念、思想或意见，传播、 接收信息的中介物，如：文字、图片、影像、动画或声音等。 ( 二) “多媒体”的含义 “多媒体”一词译自英文“m u l t i m e d i a ”，是由m 1 1 1 t 岫1 e 和m e d i a 复合而成的。显 然，与多媒体相对应的一词是单媒体( m o n o m e d i a ) 。从字面上看，多媒体就是由单媒 体复合而成的。多媒体( m u m m e d i a ) 可以简单地理解为将文字、图形、声音、图像、动 6 2 另外一部是2 0 0 5 年出版的剑桥多媒体学习手 册( t h ec a m b 囊望月羹伊霎i 譬争；蚓鑫l 瑟j ，j 跫羹囊i 童；篓酋孱主；嚣羔鞑| 5 片“攀蓥峨铤i 嘲篁譬煎i 卧l 增篓 羹 鎏罄毪霪墓i 嬲羹磊箸忑魁重薪笛i 塞埔萋三摹主羹蚕孽蓬 茹幅藏；萋i 妾；蔓妻主莘 笔i 兰f 耋差稀l 影鲤臻肇囊警醵一鲥踔靶羽 斟驵 藕鞭些嚣器筒嘉f 葡耐琴酗雕；霸m 学 习者写出闪电暴雷的形成 过程。在梅耶的研究中，保持测验要求学生在六分钟内写出他们的答案。根据呈现材 料，闪电形成的一些关键步骤如下： 空气上升； 水凝结： 水滴和冰晶下降； 形成下行的风； 负电荷降到云层的底部； 先导闪电相遇； 负电荷向下冲； 正电荷向上冲。 这些步骤被称为概念单元，因为它们是解释中的主要步骤。为了计算学习者的保 持测验得分，可以检查学习者写出的内容即学习者的回忆录，然后检查难确性。 为确保得分的客观性，会议的记录分别有两个记分员给出分数，他们两人都不知道学 习者接受的是哪一种学习信息。最后每一个学生的保持成绩都表示为一个百分比，即 回忆出的概念单元数量除以总的概念单元数量。 尽管保持测验很重要，但是梅耶最感兴趣的是迁移测验。要求学生能够记住所呈 现的内容，而且也希望他们能够使用学到的知识去解决新情况下的问题。梅耶希望通 过迁移测验测出学生对内容的理解程度。 图3 3 中的下面部分列出闪电一课的一些迁移问题。第一个问题是重新设计的问 题，要求学习者修改系统以实现某些功能：第二个问题是故障查找问题，要求学习者 诊断系统有时不运作的原因；第三个问题是一个预测性的问题，要求学习者叙述系统 中某个特殊要素或事件的作用；第四个问题是一个概念性问题，要求学习者揭示一个 基本原理( 例如相反的电荷互相吸引) 。每次在一张纸上给学生呈现一个问题，允许他 在两分半钟内写出尽可能多的可以接受的答案。为帮助记分，梅耶建了一个被选的答 案库，列出了每个问题可接受的答案。总的来说，四个问题有1 2 个可以接受的答案， 所以每个学习者的迁移成绩可以表示为一个百分比写出的可以接受的答案数量除 以总的可能的答案数量( 即1 2 个) 。 通过对比两种不同学习环境下的保持迁移成绩，可以获知两种环境的对学习效果 的不同影 提前培训原则：当学习者知道主要概念的名字和特征时，学习效果更好。 形象化原则：人们通过动画和解说学习比通过动画和屏幕文字学习效果更好。 基于研究的多媒体信息设计原则：减少额外加工( r e d u c i l l ge x t r a n e o u sp r o c e s s i n g ) 的原则。 一致性原则( c b 厅e 阳胛c p 加c 驴跆) ：当无关的言语、画面和声音被排除( e x c l u d e d ) 时，人们学习效果更好。 冗余原则( r p 幽 x 应当加强对人类认知机理的研究。 优良的多媒体信息设计应遵循( 1 ) 基于理论和( 2 ) 基于研究两条主线。尽量协 调“人类大脑工作”和“基于研究的原则”，这两个方面。 应加强多媒体学习的实证研究，得出适合于局部的设计实施方案和模型。 第四节本章小结 本章就多媒体学习领域的相关研究成果和文献作了系统的总结和分析。尤其将近 年来“多媒体学习”的研究成果进行了深入挖掘和梳理。文章注意从底层的概念开始 架构多媒体学习的理论框架，对相关的认知心理学、信息加工理论、双码理论、认知 负荷理论作了简要的介绍。本章着重介绍了多媒体学习的相关概念、理论、观点。对 多媒体学习作了相当细致而深入的归纳总结，为课题研究的进一步深入打下了基础。 本章的启示是多媒体学习信息设计应该建立在个符合人类学习方式的理论基础 上，尤其应该建立在多媒体学习的认知理论基础之上。 第三章相关研究案例分析 第一节概述 本文研究的主题是多媒体教学信息设计和多媒体学习信息设计。多媒体学习信息 是一种用言语和画面呈现的信息，其目的是为了促进学习。这个定义中包括三部分： 第一，这个术语中的信息部分反映出多媒体信息是教师和学生之间交流或演示的内容。 第二，定义中的教学部分表明多媒体教学信息的目的是促进学习者的学习。第三，定 义中的多媒体部分说明多媒体教学信息使用言语和画面共同呈现的。例如，书本中的 多媒体教学信息可以包括印刷的文本和插图，而计算机中的多媒体教学信息可以包括 解说和动画。 本章讨论多媒体学习信息设计所选的案例是一节解释闪电暴雨的形成过程的多媒 体课。对于本案例给出基于书本环境的多媒体学习信息设计和基于计算机环境的多媒 体学习信息设计两种设计模式。方法是分别对这两种模式进行保持测试和迁移测试， 来测量学习者对学习内容的记忆和理解的程度。最后根据实验数据得出相关设计原则。 第二节雷电课的案例分析 本案例对比了两种学习环境，以书本为基础的学习环境和以计算机为基础的学习 环境。 一、书本为基础的多媒体环境下的学习设计【2 8 】 在基于书本的环境中，我们讨论如何将打印的文本和插图最佳的结合在一起。图 3 1 提供了一节基于文本的关于闪电形成的多媒体课，称作带注解的插图。这节课有一 系列插图组成，每幅插图都描绘了闪电形成的一个关键步骤，同时附有对应的文本片 断( 或注解) 说明。这五幅插图都是简单的线条画，只包含基本的要素和事件。文本 的说明也主要指出闪电形成的基本要素和事件。重要的是插图和文本是相互对应的， 因此对应的文本部分和插图在书页中的位置是邻近的。 x 可编码性文本中使用的关键术语和插图中的关键特征应是一致的且采用易记 住的方式。 简言之，图3 1 提供的带注解的插图是组织良好多媒体信息的一个例子。 图301 基于书本环境中闪电一课的带注解的插图。 1 暖湿气流上升，水蒸气凝结 2 雨滴合冰晶托拽着窄气落下3 负离子充满了云的底部 并月集缩成云 来 4 正负粒子相遇，负电荷从云5 正粒子沿着相同的路径向地 的底部向地面上聚集面上方聚集 ( 资料来源：m a y e b o v c ，b r y m 卸，m a r s t a p 衄g c o ，1 9 9 6 ，图1 版权为美国心理学会所有。经同意使用。) 二、计算机为基础的环境下多媒体学习设计 2 9 】 同样的方法可以用于在计算机为基础的环境中制作一节多媒体课。图3 2 提供的 是从计算机的关于闪电形成的一节多媒体课中挑选出来的若干画面，这节多媒体课可 以称作带解说的动画( n a r r a t e da n i l n a t i o n ) 。这节课由1 4 0 秒的动画组成，描绘了闪电 形成的关键步骤，同时还伴有对应的3 0 0 个英文单词的男女解说，描述了闪电形成的 每个关键步骤。动画是插图中使用的线条画改编的，解说是文本的简化版。动画使用 的只是有一些基本的要素和事件组成的简单的线条画，而解说也只关注基本的要素和 事件。重要的是言语和画面是相互对应的，因而动画中的某一动作发生时，同时也伴 有一个动作的言语描述。这样的话，图3 2 中总结的带解说的动画就是组织良好多媒 体信息的一个例子。这也是一节多媒体课，因为它同时包括言语和画面。 g 霸l 荤彝鹫扭巧 曼蓉冀倒州甜润褥嬷明糕粹 图33 闪电一课中保持测验和迂移测验中的问题 闪电一课中保持测验和迁移一誉趁羹萼誊 剐逡誊告 鑫瑟辩褫戮翼篓面巍蠹| 丽蝎喀境螺趟馥鼹婆嚣 嚣鼗嗖蓠 i ：押好醇鸦翳崔础g 罐鏊翌塑锶铺 。燮蠢撼疆瞳蹦鹜蠹涮鹫胁越蠢跬豁；那篇要| ! ：藩盼筑貅柚嚣黥聪弱静蔷黧嚣l 妻。黪孺壤融籍誉受要售草现 曩：“弱蛑睚删避蕊篓雨季棼嘿嘤嘻塌懈 餐睡醺篓0弱睦牦搪嚣堕捍要薷standif曲 在新的情境( n o v e ls i t u a t jo n s ) 中运用呈现过的材料的能力 迁移测验 f l h l s f e r ) 列举出一些能提高 你刚阅读过的那个 装置的可靠性的方 法。 ( 五) 多媒体学习的三种结果( o u t c o m e s ) 袭格2 2 多媒体学习的三种结果( o u t c o m e s ) 学习结果认知描述 管理基本加工( e s s e n t i a lp r o c e s s i n g ) 的原则： 片断原则( 轴渺e ”砌g p ，伽印如) ： ( 3o f 3 ；e s21 1 3 ) 提前培训原则( p 陀。m 口l 玎f 馏i n c 妒跆) ：( 5o f 5 ；e s2o 8 5 ) 形象化原则( 胁如，砂p ，加印跆) ： ( 1 5o f1 5 ；e s21 0 2 ) 减少额外加工( r e d u c i n g e x 廿a n e o l l sp r o c e s s m g ) 的原则： 一致性原则( c d e 阳月c p p r 抽c 护把) ：( 1 1o f l l ；e s = 1 3 2 ) ； 冗余原则( r 口础盯z d a m t yp r 加c 毋跆) ( 5o f 5 ；e s = o 7 2 ) ； 信号原则( s 坦船f f n g p r 咖却把) ( 3o f 3 ；e s = 0 6 0 ) ； 空间临近原则( 印盘f 耐c 口删倒毋加c 妒如) ( 5o f 5 ；e s21 1 2 ) ； 时间临近原则( t e m p o r a lc o n t i g u 畸p 血c i p l e ) ( 8o f 8 ；e s 2 1 3 1 ) 基于社会提示( s o c i a lc u e s ) 的原则： 个性化原则( p p 坩d 瑚胁f f d 疗p ，加c 驴把)( 1 0o f1 0 ；e s = 1 3 0 ) 嗓音原则( 4o f 4 ；e s = o 7 9 ) 图像原则( 砌昭e p r f n c 护胎)( 8o f 8 ；e s = o 2 2 ) 最后一条原则( o n el a s tp r i n c i p l e ) 个性差异原则( h d i v i d u a ld i 陆e n c e sp r i n c i p l e ) ： 设计效果对于低知识( 1o _ w 船l o w l e d g e ) 的学习者比高知识( h 培h i k n o w l e d g e ) 学 习者更好( 4o f 4 ，e s = o 8 0 ) 。 设计效果对于高空间( h i 曲- s p a t i a l ) 感的学习者比低空间( 1 0 w - s p a t i a l ) 感的学习 者更好。( 2o f 2 ；e s = 1 1 3 ) ( 三) 有关多媒体学习设计的结论( c o n c l u s i o n s ) 1 基于理论( 砀p d r 卜6 鲫d ) ：多媒体信息设计应该基于人脑工作原理的理论。 2 基于研究( r 船p 口比| 1 2 。6 删耐) ：多媒体信息设计应该基于研究发现。 底线( b o t t o ml i n e ) ：当多媒体信息被通过( mw a y s ) 协调人类大脑工作( h m a l l m i n dw o r k s ) 和基于研究的原则( r e s e a r c h b a s e dp r i n c 碴l e s ) 两方面设计呈现时，人们 学习效果更好。 五、其他案例概观 在梅耶的研究中还有两个经典教学案例：制动器的工作原理，图3 4 所示和打气 筒的工作原理图3 5 所示。大致采用与闪电课相同的研究方法和测试手段，得出的结 论也大致相同，都是解释了多媒体学习信息设计的相关认知原则和设计原理。 梅耶的多媒体学习设计原则在闪电课中的分析中已经得到了充分的体现。下面是 其他课的演示图。 图34 基于书本环境中制动器一课的带注解的插图( 下图一) ，基于计算机环境中制动器一课的动画的画面( 下 圈二) 图一图二 ( 图一资料来源：m a y e b l 9 8 9 ，图l 。版权归美国心理学会所有。经同意使用。图二资料来源9 m a y e r & a n d e r s o n ，1 9 9 2 ，图2 。版权归美国心理学会所有。经同意使用。) 围35 基于书本环境中打气筒一课的带注解的插图( 下围一) ，基于计算机环境中打气筒一课的动画的画面 ( 下图二) 。 图一 妒r 睦。笸睦 区已畦吐 图二 ( 图一资料来源：m a y e r & g a l l i l l i ，1 9 9 0 ，图2 。版权归美国心理学会所有。经同意使用。图二资 料来源：m a y e r & a n d e r s o n ，1 9 9 1 ，圈1 。版权归美国心理学会所有。经同意使用。) 第三节本章小结 尽管教学材料、测验和程序的细节可能因不同研究而有所区别，但是本案例分析 主要集中于闪电课的教学信息及信息设计。同时也关注了其他的教学案例：制动器和 打气筒。所有这些多媒体教学信息有什么共同之处呢? 首先，他们每一个都是( m e s s a g e ) ，即向学习者进行交流的内容。研究关注的是 有因果系统的信息，因为许多教育信息提供的从科学到历史等各主题的材料中。其核 心都是因果解释。 第二、每一信息都具有教学性( i n s 廿u c t i o n a l ) ，即交流的目的是为了促进学习。特 别指出的是，通过保持和迁移测验测量学习，其中保持是指能够记住的科学解释中的 步骤，迁移使之能够使用科学解释来解决新问题。 第三、每一信息都建立在多媒体的基础上，因为交流是使用言语和画面共同呈现 2 l 第四章技术模型的设计与开发 第一节概述 多媒体学习领域的研究得益于实践中的探索，得益于科学的研究方法和数据分析。 在第三章中我们考察了梅耶关于“闪电”一课的多媒体课的设计和实验分析。从这一 案例分析中我们可以了解到多媒体学习信息设计的诸多原则和实验方法。本章就结合 实际情况，在局部的范围内展开对这些研究成果和设计原则的应用、验证及反思。 本章的主要思路是结合本科教学的实际，以视盘技术网络课程为依托，提出、 设计、实现相应的技术模型。通过此模型对学习者的在学习过程中的诸多反应进行跟 踪调研，从而对梅耶的多媒体学习理论加以理解与运用，从实际的课程运作中，学习 者的反馈中得到适合中国自身的多媒体学习的相关素材，以建构符合中国学生认知风 格和适合中国实际情况的原则和理论。 本章目的在于通过构建技术模型来研究和验证多媒体学习理论的诸成果。 第二节技术模型的提出、论证与依托 一、技术模型的内核一网络课程的概念 网络课程，顾名思义，就是呈现于网络上的课程。目前存在多种关于网络课程的 论述。考察几种定义中我们得到几点共同之处在于都强调了教学的支持环境，强调了 情境认知，强调了网络课程开展要在一定的学习理论指导下进行。我们可以看出，网 络课程更多的受到建构主义的影响，体现建构主义的思想。 二、技术模型的描述 该技术模型如图4 1 所示，第一步是顶层的先期“案例分析”，先通过案例分析得 出相应的设计法则；第二步“技术模型的构建”，在这一步中依托视盘技术，成果体现 在设计开发出视盘技术网络课程；第三步是“开展教学实验”，在这里同样是依托 视盘技术网络课程。实验的方法和程序参照梅耶教授的研究实践。综合第二步和 第三步，依据教学实际效果得出反馈，对技术模型提出修改和完善；第四步是“分析 结果得出结论”，这一步是体现本“技术模型”最终成果的一步，通过后期数据收集， 进行结果分析，进而得出相关结论及推论。结论应该体现出“本土化、可行性、拓展 性、开放性”的原则。如下图： 图4 1 多媒休学习信息设计实验研究技术模型 三、技术模型的依托一视盘技术网络课程 本技术模型依托的是视盘技术网络课程，技术模型的设计与实现也就是要通 过本课程的设计与实现来体现。 视盘技术网络课程是东北师范大学教育技术系在大学四年级上学期所开设的一门 选修课。课程主要讲述视盘技术的相关内容，同时也涉及有关媒体的历史、种类、文 化特征等方面的知识。视盘技术采用网络加面授相结合的教学方式。 本课程的核心在于( 1 ) 建构主义学习理论思路( 2 ) “基于学生需求”的课程开发 模式。 四、本课程所遵从的主要理念 经过课题组成员集体研究，本课程在论证、设计、开发过程中，所遵从的核心理 念主要有如下几个方面： 1 开源性：本课程所有的文本资料、学习资源等资源如不涉及到版权问题都提供 免费下载。 2 开放性：本课程除登陆教学系统首页以及满足学习者个人知识管理需要外，其 他所有浏览都不需要密码。 3 简单性：所有技术功能的开设，都是为了服务于学生的学习。各技术模块要简 单方便，模块之间要相互独立。 4 可持续性：课程要注重可持续发展，在课程实施过程中，课程内容可以不断充 实，技术功能可以不断完善。 5 易用性：建立强大的清晰的导航系统，对个别重要操作提供必要的n a s h 动画演 示，充分体现出帮助的完善性。 6 认知性：本课程应该充分借鉴学习“多媒体学习”理论的相关研究成果，在设 计信息时应充分注意“学、研、做”相结合的思路，在实践过程中加深对课题的理解， 在研究学习中进行课程开发，修改完善技术模型。 7 和谐性：本课程要充分体现人性化，建立和谐课程，集艺术性、技术性、教育 2 4 性、科学性四者相统一。同时注意“助学性”是这一核心理念。 影响学习的根本因素并不在于“机器”，而是在教学材料，教学手段，教学方法是 否符合了学生的“认知心理”是否帮助了学生的意义建构，是否促进学生的“有意义 学习”。本课程充分结合多媒体学习理论的研究思路，注重从人类大脑学习的机理来构 建课程模型。 第三节技术模型设计与实现的理论基础及运作模式 本课程主要以建构主义和人本主义为理论基础，遵从建构主义学习理论设计思想， 按照“基于学生需求的网络课程运作模式”来实施。 一、基于学生需求的网络课程运作模式的理论依据 ( 一) 建构主义 建构主义是由认知主义发展而来的哲学理念。自2 0 世纪6 0 年代以来，认知学派 学习理论逐渐取得主导地位，进而发展为现代建构主义学习理论。 现代认知建构主义认为学习模式应该更着重于学习者自身的建构和知识的组织。 即强调认知主体通过与客观环境之间双向作用来建构知识，注重研究学习活动所发生 的学习环境中各种影响因素f 3 2 】。建构主义认为学习方法是变化的，鼓励学生积极进行 知识建构，这个过程是个性化的，是学习者主动的建构内部心里表征的过程，包括结 构性和非结构性的经验背景。 ( 二) 人本主义 人本主义课程论强调课程以需要为基石。课程建设要充分满足学生的个性化学习 的要求，在时间、空间和内容上进行开发和动态更新，为学生制造探索与创造的广阔 空间 3 3 】。 人本主义学习论强调“意义学习”。构建真实的问题情境、提供学习资源、使用合 约、利用社区、同伴教学、分组教学、探究训练、程序教学、交朋友小组、自我评价 都是人本主义所倡导的学习方法【3 4 】。人本主义师生观认为学生是教学的主体，教学过 程应该以学生为中心。 二、建构主义视角下网络课程设计实践的方法步骤 在视盘技术网络课程的设计中，我们采用的是建构主义思想。强调以“学习 者为中心”，设计多元而又富有个性化的学习内容和学习方式，帮助学习者按照自己的 方式去完成意义的建构。 ( 一) 建构主义网络课