多媒體教學(xué)設(shè)計(jì)原則的認(rèn)知心理學(xué)視角

王靜瓊（佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院科研處，廣東佛山，528000）

多媒體教學(xué)設(shè)計(jì)原則的認(rèn)知心理學(xué)視角

王靜瓊（佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院科研處，廣東佛山，528000）

多媒體教學(xué)從整體效果上看似乎優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)，在一定意義上促進(jìn)了教學(xué)效果。但是，有研究者分析了35個(gè)多媒體教學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)其中有10個(gè)研究顯示多媒體教學(xué)差于傳統(tǒng)教學(xué)。因此，從認(rèn)知心理學(xué)的多種理論和模型分析了多媒體教學(xué)的過(guò)程與心理機(jī)制，并提出了相應(yīng)的多媒體教學(xué)設(shè)計(jì)原則。

多媒體教學(xué)；設(shè)計(jì)原則；認(rèn)知心理學(xué)；視角

一、問(wèn)題的提出

多媒體教學(xué)指的是用圖、文、聲、像和動(dòng)態(tài)視頻等效果直觀地把傳統(tǒng)媒體技術(shù)條件下難以表述的現(xiàn)象與過(guò)程主動(dòng)而形象地顯現(xiàn)出來(lái)。通過(guò)形象的手段來(lái)表達(dá)抽象的內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者去認(rèn)識(shí)事物的本質(zhì)，使教學(xué)方法多樣化，從整體效果上看似乎優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)，在一定意義上促進(jìn)了教學(xué)效果。但是，Liao考察了35個(gè)多媒體教學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)其中有10個(gè)研究顯示了負(fù)效應(yīng)，即多媒體教學(xué)差于傳統(tǒng)教學(xué)。為什么會(huì)出現(xiàn)多媒體教學(xué)效果不一致呢？如何發(fā)揮多媒體輔助教學(xué)的優(yōu)勢(shì)而排除其不利影響，或者說(shuō)，如何根據(jù)相關(guān)的學(xué)習(xí)心理學(xué)規(guī)律進(jìn)行相應(yīng)的多媒體設(shè)計(jì)，值得我們做進(jìn)一步的探討。

二、多媒體教學(xué)的認(rèn)知心理學(xué)解釋

早在1971年，Paivio發(fā)表論文談?wù)摿穗p重編碼理論，認(rèn)為文字和圖像各有其記憶系統(tǒng)，對(duì)同一個(gè)對(duì)象進(jìn)行圖像和文字加工能夠使這兩個(gè)記憶系統(tǒng)獲益。如果我們能夠同時(shí)提供圖像信息和文字信息，那么將能夠促進(jìn)知識(shí)的學(xué)習(xí)。而B(niǎo)addeley提出的工作記憶理論認(rèn)為，人的工作記憶可以分為語(yǔ)音環(huán)路、視空間畫(huà)板和中央執(zhí)行系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)是資源有限的，聽(tīng)覺(jué)和視覺(jué)是兩個(gè)最主要的信息獲得系統(tǒng)，因此，如何通過(guò)兩個(gè)系統(tǒng)協(xié)同工作促進(jìn)信息的獲取成為多媒體教學(xué)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要理論支柱。建構(gòu)主義認(rèn)為，有意義的學(xué)習(xí)是一個(gè)學(xué)習(xí)者積極參與的過(guò)程，學(xué)習(xí)者選擇感興趣的信息，并將它們與長(zhǎng)時(shí)記憶中的信息結(jié)合起來(lái)，從而獲得一種建構(gòu)性的新知識(shí)。

從這三個(gè)理論可以看出，進(jìn)行多媒體教學(xué)有其現(xiàn)實(shí)可行性。更重要的是，由于人類自身的限制，多媒體教學(xué)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(shè)計(jì)不合適的話，如超出了人類工作記憶的負(fù)擔(dān)，那么將影響學(xué)習(xí)的效果；而建構(gòu)主義則啟示我們，如何在多媒體設(shè)計(jì)中將原有知識(shí)結(jié)構(gòu)結(jié)合起來(lái)顯得非常重要。

三、多媒體教學(xué)中的知識(shí)獲得過(guò)程

Schnotz等提出了一個(gè)從文字及圖像中獲得知識(shí)的模型，認(rèn)為文字和圖像經(jīng)過(guò)一些表面加工后，再通過(guò)主題加工，學(xué)習(xí)者在最后建立一個(gè)有關(guān)知識(shí)的心理模型。而影響力更大的模型來(lái)自Mayer及同事的一系列研究。

Mayer等人在上述認(rèn)知心理學(xué)理論基礎(chǔ)上，建立了多媒體學(xué)習(xí)的認(rèn)知理論模型，對(duì)信息傳遞、信息加工與長(zhǎng)時(shí)記憶整合整個(gè)流程進(jìn)行了分析（見(jiàn)圖1）。他們將信息傳遞方式分為敘述和動(dòng)畫(huà)兩種，在感覺(jué)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?yàn)楦鶕?jù)Baddeley的工作記憶理論，所有的信息都要進(jìn)入語(yǔ)音環(huán)中，所以文字信息都是通過(guò)聲音信息的形式進(jìn)行加工的；聲音信息進(jìn)一步被語(yǔ)言模型分析，而圖像信息則被圖像模型分析，相應(yīng)的先前知識(shí)從長(zhǎng)時(shí)記憶中激活提取出來(lái)，與兩個(gè)模型中的信息進(jìn)行整合。這一模型的核心在于信息的分類及對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程中工作記憶的刻畫(huà)。

圖1 多媒體教學(xué)的認(rèn)知模型（轉(zhuǎn)引自陳烜之《認(rèn)知心理學(xué)》）

實(shí)際上，正如前面對(duì)工作記憶理論的分析一樣，如果多媒體教學(xué)對(duì)工作記憶的要求過(guò)重則會(huì)抑制學(xué)習(xí)的效果。認(rèn)知負(fù)荷理論進(jìn)一步對(duì)多媒體教學(xué)中的工作記憶做了分析（見(jiàn)圖2）。這一理論認(rèn)為，由于許多不良教學(xué)形式導(dǎo)致了學(xué)習(xí)者的超負(fù)荷，減少了分配給學(xué)習(xí)活動(dòng)的認(rèn)知資源而影響了學(xué)習(xí)效果，因此減少這些無(wú)關(guān)負(fù)荷非常重要。他們區(qū)分了三種認(rèn)知負(fù)荷：內(nèi)部認(rèn)知負(fù)荷（Intrinsic Cognitive Load），這是與學(xué)習(xí)材料相聯(lián)系的。學(xué)習(xí)者未能充分掌握恰當(dāng)?shù)恼J(rèn)知模式/圖式時(shí)，將出現(xiàn)高的內(nèi)部認(rèn)知負(fù)荷；外部認(rèn)知負(fù)荷（Extraneous Cognitive Load），這是與教學(xué)材料設(shè)計(jì)不當(dāng)引起的。于不良的教學(xué)材料設(shè)計(jì)而導(dǎo)致學(xué)習(xí)者需要花費(fèi)更多的認(rèn)知資源進(jìn)行學(xué)習(xí)，但這種認(rèn)知負(fù)荷對(duì)學(xué)習(xí)是起負(fù)效應(yīng)的；與材料相關(guān)的認(rèn)知負(fù)荷（Germane Cognitive Load），它包括加工認(rèn)知負(fù)荷和元認(rèn)知負(fù)荷兩部分，前者是學(xué)習(xí)中進(jìn)行更深層的知識(shí)建構(gòu)中必須的認(rèn)知資源，后者則是對(duì)學(xué)習(xí)活動(dòng)進(jìn)行監(jiān)控和對(duì)學(xué)習(xí)策略選擇而投入的認(rèn)知資源。由于這部分與知識(shí)的建構(gòu)關(guān)系非常密切，因而在模型中居于非常重要的地位。根據(jù)這一理論，如果三種負(fù)荷總量超過(guò)學(xué)習(xí)者的資源總量則阻礙學(xué)習(xí)進(jìn)行，因此，在多媒體教學(xué)中，減少外部認(rèn)知負(fù)荷幫助認(rèn)知資源分配到有效的認(rèn)知加工中有重要價(jià)值。

圖2 多媒體教學(xué)的認(rèn)知負(fù)荷理論

四、多媒體教學(xué)的設(shè)計(jì)原則

（一）多媒體原則

同時(shí)采用動(dòng)畫(huà)及旁白。在多媒體資料呈現(xiàn)中，僅僅呈現(xiàn)動(dòng)畫(huà)，需要學(xué)習(xí)者對(duì)動(dòng)畫(huà)的內(nèi)容進(jìn)行一定的推理。盡管可以在動(dòng)畫(huà)旁邊提供文字說(shuō)明，但是Moreno和Mayer的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)學(xué)習(xí)者要同時(shí)注意文字和圖像信息時(shí)，他們往往沒(méi)有注意到兩者之間的聯(lián)系，而通過(guò)旁白能促進(jìn)圖像的理解。相應(yīng)的，通過(guò)旁白，能夠加快學(xué)生對(duì)動(dòng)畫(huà)的內(nèi)在含義的推理過(guò)程，從而促進(jìn)學(xué)習(xí)。

（二）空間接近性原則

當(dāng)文字與相應(yīng)的圖畫(huà)在空間上相互接近時(shí)，能夠幫助學(xué)習(xí)者建立參考連結(jié)。由于不同信息在空間上的接近性，學(xué)習(xí)者更容易進(jìn)行關(guān)聯(lián)性的理解推理；反之，學(xué)習(xí)者會(huì)將難以發(fā)現(xiàn)它們之間的聯(lián)系。

（三）時(shí)間接近性原則

文字信息應(yīng)該與圖像信息同步呈現(xiàn)。如果一先一后地呈現(xiàn)，那么學(xué)習(xí)者要建立兩者的聯(lián)系就必須將先出現(xiàn)的信息保存在工作記憶中，這將增加外部認(rèn)知負(fù)荷，顯然不利于學(xué)習(xí)。

（四）清晰原則

這一原則要求在設(shè)計(jì)多媒體時(shí)，對(duì)于多余的字、圖像和視頻等信息應(yīng)該予以去除。因?yàn)槎嘤嗟男畔⑼鶗?huì)增加外部認(rèn)知負(fù)荷，分散學(xué)習(xí)者的注意資源。而清晰原則的另一個(gè)體現(xiàn)則是：在一個(gè)屏幕上，出現(xiàn)的信息應(yīng)該不要太復(fù)雜，因?yàn)閺?fù)雜性需要更多的資源，而將一些信息進(jìn)行整合能夠簡(jiǎn)化信息，同時(shí)簡(jiǎn)潔的屏幕能夠使學(xué)習(xí)者迅速地把握信息的核心。

（五）多通道原則

在對(duì)圖像信息進(jìn)行解釋時(shí)，盡量用敘述的方式而不要將所有的信息通過(guò)屏幕呈現(xiàn)出來(lái)。這是因?yàn)?，如果?duì)圖像信息的解釋以文本形式呈現(xiàn)，將引起圖像信息與文本信息對(duì)注意資源的競(jìng)爭(zhēng)，出現(xiàn)所謂的視覺(jué)“分裂注意效應(yīng)”（split-attention effect），而另一方面人對(duì)信息的接收可以同時(shí)從視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)通道進(jìn)行，因此充分利用這一點(diǎn)，將減輕單一通道的認(rèn)知負(fù)荷。

（六）交互性原則

在進(jìn)行多媒體教學(xué)時(shí)，盡量能使用交互式的教學(xué)界面。交互式界面能夠讓學(xué)習(xí)者控制、操縱學(xué)習(xí)材料。交互式的教學(xué)材料能夠培養(yǎng)學(xué)生的控制性及學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)他們的內(nèi)部學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。

（七）個(gè)體差異原則

學(xué)習(xí)者的智力、學(xué)習(xí)風(fēng)格是影響學(xué)習(xí)的重要因素，如有研究發(fā)現(xiàn)：幼小兒童對(duì)刺激更多地進(jìn)行知覺(jué)加工，而成人學(xué)習(xí)者更多地對(duì)語(yǔ)義信息進(jìn)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(rèn)知風(fēng)格的學(xué)習(xí)者可能喜歡不同的編碼方式，在設(shè)計(jì)多媒體時(shí)，教師應(yīng)該考慮到學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)風(fēng)格等因素。

當(dāng)然，在進(jìn)行多媒體教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，除了要遵循以上設(shè)計(jì)原則外，還要考慮不同知識(shí)類型學(xué)習(xí)的問(wèn)題。按照安德森對(duì)知識(shí)的分類，即知識(shí)可以分為陳述性知識(shí)和程序性知識(shí)。對(duì)于陳述性知識(shí)，要多考慮精加工策略、組織策略和復(fù)習(xí)策略，在多媒體教學(xué)中體現(xiàn)為對(duì)相關(guān)性認(rèn)知負(fù)荷的增加，此時(shí)如何進(jìn)行教學(xué)資料的編排以將知識(shí)系統(tǒng)化對(duì)陳述性知識(shí)的學(xué)習(xí)具有重要意義；而對(duì)于程序性知識(shí)來(lái)說(shuō)，更多地通過(guò)練習(xí)的方式來(lái)進(jìn)行，因此多媒體教學(xué)的主要作用應(yīng)該是進(jìn)行示范性教學(xué)，對(duì)于動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)的要求會(huì)更高。如果能夠采用交互式界面設(shè)計(jì)，提高學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程的操縱能夠有效地促進(jìn)學(xué)習(xí)的進(jìn)行。

總體上看來(lái)，通過(guò)對(duì)多媒體教學(xué)過(guò)程的分析，讓我們了解到，多媒體教學(xué)過(guò)程是如何發(fā)生的，因而使我們知道采用何種多媒體設(shè)計(jì)原則能夠更好地體現(xiàn)知識(shí)學(xué)習(xí)的規(guī)律，更充分有效地發(fā)揮多媒體技術(shù)的作用，更重視多媒體技術(shù)與課程內(nèi)容整合及其整合方法，促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)和思考，從而達(dá)到最佳的學(xué)習(xí)效果。

［1］ Bddeley.Working memory［J］.Science，1992：255，556559.

［2］ Liao，Y.Effects of hypermedia versus traditional instruction on students'achievement：ameta-analysis［J］.Journal of Researchon Computing in Education，1998，30（4）：341 360.

［3］ Valcke，M.Cognitive load：updating the theory［J］.Learning and Instruction，2002（12）：147 154.

［4］ Mayer，R.E.，Moreno，R.，Boire，M.&Vagge，S.Maximizing constructivist learning from multimedia communications by minimizing cognitive load［J］.Journal of Educational Psychology，1999（91）：638 643.

［5］ Mayer，R.E.，&Moreno，R.Nine ways to reduce cognitive load in multimedia learning［J］.Educational Psychologist，2003，38（1）：4 52.

［6］ Mayer，R.E.，F(xiàn)ennell，S.，F(xiàn)armer，L.，&Campbell，J.A personalization effect in multimedia learning：students learn better when words are in conversational style rather than formal style［J］. Journal of Educational Psychology，2004，96（2）：389 395.

［7］ Schnotz，W.Towards an integrated view of learning from text and visual displays［J］.Educational Psychology Review，2002，14（1）：101120.

［8］ 莫雷.教育心理學(xué)［M］.廣州：廣東高等教育出版社，2005.

［9］ 陳烜之.認(rèn)知心理學(xué)［M］.廣州：廣東高等教育出版社，2006.

WANG Jing-qiong

Fromthe overall effect，multimedia teaching seems superior to traditional teaching.However，through the analysis of 35 multimedia teaching cases，some researchers find that ten of them show multimedia teaching is inferior to traditional teaching. This paper analyses the teaching process and psychological mechanism of multimedia teaching from the perspective of various theories and models of cognitive psychology，and proposes corresponding design principles for multimedia teaching.

multimedia teaching；design principles；cognitive psychology；perspective

G642

A

廣東省高等教育教學(xué)改革工程本科重點(diǎn)項(xiàng)目（BKZZJG20060139）

王靜瓊（1968），女，碩士，助理研究員，研究方向?yàn)楦叩冉逃龑W(xué)。