多媒體的教學原則及其發(fā)展模型

鄭玉瑋+崔磊

多媒體教學是指通過整合文本、圖畫、視頻、動畫和聲音等媒體方式來表征和傳遞現(xiàn)實生活中規(guī)定的課程信息，通過對多種課程領(lǐng)域信息的整合來支持學生的決策，從而提高學生的合作能力[1]。多媒體可以分成四個組成部分：設(shè)備、系統(tǒng)、應(yīng)用和跨域。設(shè)備包括存儲媒體、網(wǎng)絡(luò)和基本的顯示方式，如聲音、視頻和圖像；系統(tǒng)包括多媒體資料庫、操作系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)；應(yīng)用是指通過各種工具、應(yīng)用軟件和文件等獲得的用戶界面；跨域是指不同媒體的整合和同步。多媒體能夠很好地滿足21世紀學習者的要求。當傳統(tǒng)的教學方法無法達到學習目標時，教師就應(yīng)該嘗試采用多媒體教學方式。多媒體教學能夠增強學習者和學習內(nèi)容的互動，從而改善傳統(tǒng)的課堂教學方法。因此，多媒體在不同年齡階段和不同層次的教育中都得到了廣泛的應(yīng)用。

一、大腦信息加工的過程

理解大腦如何加工信息是理解多媒體如何幫助學生學習的基礎(chǔ)?，F(xiàn)在處于神經(jīng)科學革命時期，人們對大腦信息加工過程的了解越來越深刻，同時，多媒體技術(shù)也越來越先進，這些都為運用多媒體進行教學提供了巨大的幫助。研究表明，大腦是通過視覺和聽覺這兩個通道來加工信息的。當信息通過這兩個通道給予呈現(xiàn)時，大腦在相同的時間內(nèi)能夠加工更多的新信息。多媒體技術(shù)的呈現(xiàn)方式充分利用了多重通道加工的可能性，可以顯著地提高學生的學習效果。理解多媒體信息加工方式的前提是了解大腦的信息加工過程，那么大腦加工信息的具體過程是怎樣的呢？

1.信息加工的開端——工作記憶

個體對信息的加工過程包含很多步驟：知覺、注意、選擇、組織和信息整合。個體完成全部加工過程需要長時記憶的參與。長時記憶是這個加工過程的中心，儲存?zhèn)€體積累的知識。這些知識以組塊的形式被組織，進而形成個體的圖式。圖式能夠讓個體有意義地組織已有信息，并幫助個體整合和組織新的信息[2]?？偠灾L時記憶是個體儲存信息和整合新信息的場所。如果信息不能被整合到長時記憶中，它就會消失。因此，學習可以被看作是個體長時記憶的發(fā)展變化。

在信息被整合到長時記憶之前，信息首先會被個體工作記憶所接收和加工，但工作記憶的容量有限，只能加工少量的信息。Miller（1956）指出，工作記憶一次只能加工大約7條信息，而且個體的加工必須迅速，這是因為工作記憶只能保持約20秒的信息[3]。

工作記憶具有多重通道。Baddeley（1992）認為工作記憶具有聽覺和視覺兩個通道。聽覺通道加工個體聽到的信息，視覺通道加工個體看到的信息[4]。但文本似乎具有獨特的加工要求，它最初是被視覺通道加工，進而轉(zhuǎn)換到聽覺通道加工。研究表明，相比聽覺通道，視覺通道加工的信息容量更少。然而，當信息被視覺和聽覺雙重通道呈現(xiàn)時，工作記憶能夠加工的信息總量就會增加[5]。使用多重通道呈現(xiàn)信息能夠增加大腦加工的信息總量，但也存在超負荷認知的風險，眾多信息通過無效方式傳遞會阻礙大腦成功地將信息整合到長時記憶中。在多媒體學習中，由先進的教育技術(shù)呈現(xiàn)的外部表征與學習者建構(gòu)的內(nèi)部心理表征之間會發(fā)生復(fù)雜的交互作用，多媒體材料的潛在教育效果受到這種復(fù)雜交互作用的影響[6]。

工作記憶使用現(xiàn)有的圖式將信息整合到長時記憶中。如果現(xiàn)有的圖式不適合新信息，那么個體就需要建立一個新圖式，工作記憶也需要一些額外的工作幫助組織這些新信息。如果信息組織得不好，或者說信息很難與現(xiàn)有的圖式建立聯(lián)系，那么工作記憶就只能處理很少的信息，這會妨礙個體組織信息，影響個體對信息的加工和學習。

2.大腦認知加工與多媒體教學的關(guān)系

個體大腦認知加工與多媒體教學的關(guān)系是怎樣的呢？有效的多媒體教學能夠考慮到工作記憶加工信息能力的有限；能夠利用視覺和聽覺雙通道呈現(xiàn)信息，增加大腦加工信息的總量；能夠認識文本加工具有的挑戰(zhàn)性，需要視覺和聽覺雙重通道加工；能夠認識到長時記憶會將信息組織成有意義的組塊，即圖式，并利用現(xiàn)有的圖式呈現(xiàn)信息或者幫助學生組織信息，在很大程度上能夠幫助學生將信息整合到長時記憶中。

二、多媒體的教學原則

當前，在了解大腦加工信息模式的基礎(chǔ)上，學界開始探討多媒體教學的有效模式，揭示多媒體教學的重要原則，以便更好地運用多媒體教學幫助學生實施有效的學習。Clark和Mayer（2003）提出了一個著名的模型，該模型是關(guān)于個體如何整合多媒體學習過程中圖像、聽覺、視頻、書寫和口述信息的，揭示個體視覺和聽覺信息如何影響多媒體學習的認知加工過程[7]。根據(jù)這一模型，意義學習要求學習者進行積極主動地認知加工，主動的認知加工反過來又要求學習者注重學習相關(guān)的文字和圖片，把這些相應(yīng)的信息組織成語詞心理模型和視覺心理模型，之后視覺、語詞心理模型與長時記憶中的先前知識建立聯(lián)系，實現(xiàn)信息的整合。基于這個模型，個體可以分析多媒體學習的組成成分，從而避免在多媒體學習過程中認知負荷過大而出現(xiàn)阻礙學習的現(xiàn)象。基于這一模型，他們提出了多媒體學習的三個原則（見表1）。

此外，其他學者也針對多媒體教學的原則進行了深入的研究。綜上所述，優(yōu)秀的多媒體教學可以從內(nèi)容、傳遞、背景三個方面的特征來進行分析（見圖1）。

1.多媒體的內(nèi)容特征

（1）文字和圖片結(jié)合呈現(xiàn)要優(yōu)于單獨的文字

多媒體學習最基本的原則就是個體通過文字和圖片結(jié)合的方式的學習效果要好于通過單純的文字方式學習的效果。這里的文字包括書面的文字和口語形成的文字，圖片包括靜態(tài)的圖片、動畫和視頻。利用工作記憶的多重通道加工，多媒體的多重呈現(xiàn)方式增加了信息整合到長時記憶的可能性。

（2）當學習者注意力集中時，多媒體學習的效果要好于注意力分散時

當學習者被迫注意相距甚遠的信息時，比如內(nèi)容在屏幕上被隔開很遠，或者相聯(lián)系的內(nèi)容在兩個時間段給予介紹時，學習者就會出現(xiàn)注意力分散的情況。因此，相關(guān)的內(nèi)容在時間和視覺上同時呈現(xiàn)，學習效果會更好[8]。當相關(guān)內(nèi)容不在一起呈現(xiàn)時，學習者的注意力就會被分散，大腦就需要花費較多的資源去整合不同來源的信息。endprint

（3）多媒體的演示內(nèi)容要排除多余和冗余信息

研究表明，有效的多媒體學習是指其呈現(xiàn)的內(nèi)容與教學目標有關(guān)且一致。由于大腦加工信息的容量有限，將有限的大腦資源浪費在無關(guān)的信息上，這會妨礙學習。

2.多媒體的傳遞特征

（1）當多媒體學習是互動并且在學習者的控制下時，學習效果更好

學生的學習速度是有差異的。研究表明，當學習者能夠控制多媒體呈現(xiàn)的速度時，學習者的學習效果會更好[9]。多媒體呈現(xiàn)的速度也可以通過內(nèi)容分段呈現(xiàn)的方式來實現(xiàn)，選擇小段學習的效果要好于他們不能控制的長段學習的效果。

（2）當多媒體呈現(xiàn)更能吸引學習者時，學習效果更好

當多媒體呈現(xiàn)的學習內(nèi)容和設(shè)計能夠吸引學習者時，學習者就能取得較好的學習效果。多媒體的積極參與能夠幫助學習者構(gòu)建知識，將信息整合到有意義的圖式中。相比缺少個性化元素的多媒體來說，個性化的多媒體呈現(xiàn)方式更能吸引學習者；具有較多談話口吻的演示文稿比正式語調(diào)的演示文稿更有吸引力，而且使用第一人稱和第二人稱的演示文稿比使用第三人稱的演示文稿更有吸引力[10]。積極參與在激活學習者的知識結(jié)構(gòu)方面發(fā)揮著重要的作用。與其他激活策略相比，積極參與能激活學習者現(xiàn)有的圖式，并能建立新的圖式。

3.多媒體的背景特征

（1）學習者的學習內(nèi)容在多媒體內(nèi)容呈現(xiàn)前被激活時，多媒體學習的效果會更好

當原有與新信息相聯(lián)系的認知結(jié)構(gòu)被激活時，多媒體學習的效果就會得到提高[11]。因此，學生回顧形成的認知結(jié)構(gòu)能夠幫助他們組織和理解新信息。多媒體教學可以通過演示、討論、回憶和書面描述等多種方式來讓學習者預(yù)習學習內(nèi)容，從而激活他們原有的認知結(jié)構(gòu)。

（2）學習者能夠應(yīng)用他們新獲得的知識并能接收反饋信息時，多媒體學習的效果更好

多媒體能夠為學生提供運用已獲得知識的機會，強化其新獲得的知識。反饋是學習過程的一個重要組成部分，多媒體學習能夠為學習者正在進行的學習過程提供明確的反饋，這是很重要的[12]。學習反饋有助于學習者了解個人的進展，有助于學習者保持最佳的學習狀態(tài)，能夠讓學習者了解其學習水平，及時糾正各種錯誤。

三、多媒體教學發(fā)展模型

眾多學者對多媒體教學原則進行了深入的分析與探討，闡明了多媒體教學的重要原則，這些原則能夠幫助教師提高多媒體教學設(shè)計水平。教學設(shè)計是一項復(fù)雜的任務(wù)，教學模型為教學過程提供了一個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。Stoney和McMahon（1998）發(fā)展了Gould（1995）的多媒體發(fā)展模型，提出了一個更加完整、豐富的多媒體發(fā)展模型。該模型主要有四個基本階段：信息設(shè)計，主要指對要講的內(nèi)容和聽眾的分析；接口設(shè)計，指采用最有效和最直觀的方式將內(nèi)容傳遞給學習者；導(dǎo)引設(shè)計，指將內(nèi)容按邏輯結(jié)構(gòu)進行設(shè)計；互動設(shè)計，該階段決定多媒體計劃如何實施以及學習者如何使用該計劃[13]。Alessi和Trollip（2001）也提出了一個多媒體發(fā)展的四階段模型，即呈現(xiàn)信息、引導(dǎo)學習者、學習者的練習、對學習效果進行評估[14]。上述模型推動了多媒體教學的發(fā)展，也推動了多媒體教學模型的研究。多媒體教學發(fā)展模型可以分為教學設(shè)計模型、軟件發(fā)展模型和多媒體學習模型。

1.教學設(shè)計模型

與多媒體加工聯(lián)系最緊密的是教學設(shè)計模型（instructional design models，ID）。Greer（1992）創(chuàng)設(shè)了一個十階段的教學設(shè)計目標管理模型，主要包括：確定目標范圍、目標組織、收集信息、改進設(shè)計、制訂初步計劃、測試初步計劃的材料、產(chǎn)生成熟的材料、重現(xiàn)、分配與評估[15]。Dick和Carey（2007）提出一個十階段的交互式ID模型（見表2）[16]。Morrison，Ross和Kemp（2007）對十階段的交互式ID模型進行了發(fā)展，提出了九階段ID模型（見表2），指出其是“綜合性教學設(shè)計計劃”[17]，是基于學習者為中心的。Seels和Glasgow（1998）創(chuàng)立了ADDLE模型，這一模型包括下列幾個環(huán)節(jié)：分析、設(shè)計、發(fā)展、執(zhí)行與評估[18]。

教學設(shè)計模型能夠?qū)W生的注意力集中在學習方面，建立一個易處理的視覺教學內(nèi)容，其主要焦點在于學習內(nèi)容的設(shè)計和發(fā)展。

2.軟件發(fā)展模型

軟件發(fā)展模型可以為多媒體發(fā)展過程提供詳盡的信息，但它缺乏一個教學遠景。在計算機尚未普及之前，Royce（1970）提出一個高度結(jié)構(gòu)化的發(fā)展過程，后來發(fā)展成為著名的“瀑布”模型，含有分析、設(shè)計、編碼、測試與保持五個構(gòu)成部分[19]。Highsmith（2000）發(fā)展形成了一個更加靈活的軟件發(fā)展模型，包括設(shè)想、合作與學習三個部分。軟件發(fā)展模型存在兩個明確的組成成分，這兩個成分都包含在多媒體學習中，即對使用者進行細致分析與產(chǎn)品的持續(xù)測試[20]。

3.多媒體學習模型

和常規(guī)學習方式相比，多媒體學習是一個更加有趣、更能激發(fā)學習者動機、更容易理解的學習方式。Liu，Toprac和Yuen（2009）考察了學習者的學習動機，指出有五個因素能夠影響學習者的學習動機，即問題的解決、學習樂趣、信息加工、自我控制或自愿行動與有組織的學習[21]。他們指出積極投入學習過程的學習者的動機水平要高于投入程度低的學習者。

Georgiev（2003）提出一個有重大影響的多媒體學習加工模型，該模型解釋了幾個多媒體的重要特質(zhì)（見圖2）[22]。

該模型揭示了多媒體成分的多重數(shù)字化表征。該模型分析了四種表征的不同功能：

（1）多媒體被認為是時代進步的信號。媒體被分為兩類：時間-獨立性或不連續(xù)的媒體（文本、圖像）和時間-依賴性媒體（聲音、視頻）。在時間-依賴性媒體中，信息持續(xù)產(chǎn)生并被直接地傳遞至目的地。在目的地，信息也會被直接接收?？茖W的信號訓(xùn)練和信號系統(tǒng)為不同媒體信號的統(tǒng)一加工提供了方法。endprint

（2）靜止的數(shù)字化顯示被用來轉(zhuǎn)換、處理和壓縮信息。媒體經(jīng)常把一部分信息用文件夾的方式來儲存。媒體也具有下列一些特定的用途，如圖像的加工和理解、聲音和口語的加工、計算機圖像和幾何模擬等。

（3）比特流常被用來表示網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換和復(fù)制。源信息流可以產(chǎn)生比特率，或是連續(xù)的，或是可變的。數(shù)字化的音頻流可以產(chǎn)生恒定的比特率。盡管組成視頻的單個圖片可以產(chǎn)生恒定的比特率，但是經(jīng)過壓縮后，以框架聯(lián)合起來的大量信息就會發(fā)生改變。伴隨著計算機通信功能的發(fā)展，多媒體的特性也越來越豐富。目前，多媒體網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)被當作一個特定的領(lǐng)域被研究。

（4）媒體具有整合和獨立的二元性。多媒體系統(tǒng)通常包括兩個或更多的媒體，至少是一個連續(xù)（時間-依賴性）和一個不連續(xù)的（時間-獨立性）媒體。一個媒體的內(nèi)容轉(zhuǎn)換到另一個媒體中就需要較高層次的整合。此外，不同媒體之間都有比較高的獨立性，這是多媒體系統(tǒng)的比較重要的原則，可以保證媒體獨立加工而又靈活聯(lián)合。

Frey和Sutton（2010）改進了多媒體學習的指導(dǎo)方針，提出一個多階段發(fā)展模型。該模型包括多媒體學習從開始到結(jié)束的全過程，比以往的教學設(shè)計模型要豐富得多。該模型是十階段的多媒體發(fā)展模型，即確定教學目的、目標和聽眾，考慮現(xiàn)有的教學方式，決定教學方式、預(yù)算和時間期限，決定教學內(nèi)容、活動和評估策略，發(fā)展決定學習效果的評估策略、標準和方法，制定流程圖，制定原型，運作形成性的評估，完成設(shè)計與運行形成的產(chǎn)品[23]。

四、結(jié)語

多媒體學習并不是一個新的研究領(lǐng)域，但是伴隨計算機技術(shù)的進步和發(fā)展，多媒體學習也向更高的互動性、舒適性和更低的成本費用領(lǐng)域進行轉(zhuǎn)變。多媒體學習的設(shè)計并沒有一個統(tǒng)一的模式，但是有一個合乎邏輯的結(jié)構(gòu)化方法。有效的多媒體學習經(jīng)歷了一個基于可測量學習效果的評價過程。伴隨著認知科學的發(fā)展，多媒體設(shè)計者也開始考慮多重媒體的認知復(fù)雜性，進而改進多媒體學習方式。技術(shù)在變，學生也在變，教育的傳遞方式也一定會發(fā)生改變。

本文系國家自然科學基金（31200765）與山東省自然科學基金（ZR2012CQ034）項目階段性成果。

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（作者單位：1.濟南大學教育與心理科學學院 2.山東師范大學心理學院）

（責任編輯：孫建輝）endprint