多媒體信息表征呈現(xiàn)形式 對學習效果的影響研究

摘要：在多媒體學習環(huán)境中，多重表征為學習者的有效學習提供了更多可能。但多重表征的呈現(xiàn)形式不同，學習者產(chǎn)生的認知負荷也不同。本文在進行教學實驗研究的基礎(chǔ)上，探討了多媒體學習中的信息表征的呈現(xiàn)形式對學習效果的影響。

關(guān)鍵詞：多媒體學習；信息表征；呈現(xiàn)形式；認知負荷

● 多媒體學習中表征內(nèi)涵的解讀

表征是外部事物在心理活動中的內(nèi)部再現(xiàn)，它一方面是客觀事物的反映，另一方面也是被加工的客體。因此，在多媒體學習中的表征，除認知心理學所描述的學習者大腦中建構(gòu)的內(nèi)在表征以外，還體現(xiàn)為教育技術(shù)呈現(xiàn)的學習信息外部表征。在多媒體學習環(huán)境下，教學效果受教育技術(shù)呈現(xiàn)的學習材料外部表征與學習者建構(gòu)的內(nèi)部表征之間交互作用程度的共同影響。豐富的多媒體資源和環(huán)境并不一定就利于認知過程中的深度加工，多媒體學習信息的外在表征設(shè)計對學習者的認知有著重要影響。

● 多媒體學習的認知負荷理論

認知負荷理論關(guān)注個體的認知結(jié)構(gòu)與信息結(jié)構(gòu)之間的交互作用，教學過程中呈現(xiàn)的信息結(jié)構(gòu)，必須要與學習者的認知結(jié)構(gòu)系統(tǒng)相適應，才能實現(xiàn)有效教學。以往研究表明，對學習者造成認知負荷的來源很多，但相同的學習素材以不同的表達方式呈現(xiàn)出來，產(chǎn)生的認知負荷會有所不同。若是所需加工的信息容量超出學習者的工作記憶所能加工的信息容量，就會出現(xiàn)無法進行有效信息加工的情況。在多媒體學習中，針對同一學習內(nèi)容的不同表征形式在組合呈現(xiàn)時，其空間與時間上的變化可能對學習者的信息加工產(chǎn)生重要影響。

● 實驗研究

1.實驗目的

本實驗是在對同一知識內(nèi)容采用多媒體信息表征的基礎(chǔ)上，通過考查不同表征形式在空間和時間的呈現(xiàn)上產(chǎn)生變化，對學習者再認、記憶或者推理帶來的影響，探討多媒體學習信息表征設(shè)計中基于空間距離和時間間隔影響因素的設(shè)計原則。

2.實驗材料

本實驗取材自高中地理《地殼運動與地表形態(tài)》，其中學習材料包括三個版本的計算機程序：A組采用圖像與文字分屏的方式呈現(xiàn)；B組采用圖像與文字同屏但有空間分隔的方式呈現(xiàn)；C組采用圖像與文字同屏且空間鄰近的方式呈現(xiàn)。測試題包括基本信息、五道再認題、一道回憶題和兩道推理題?？紤]被試者能在真實的狀態(tài)下完成測試題，沒有心理壓力，在測試題上，不要求被試者署名。

3.被試與分組

本實驗的被試者選自寧波市某中學高一兩個平行班級，隨機選取60人分成三組，其中每組20人，包括男生10名，女生10名。該中學學生的學號按姓氏拼音編排，所以分組時采用按學號分組的方式，保證了分組的隨機性。各組在總體上不受被試個體的學習成績好壞、平時在校的表現(xiàn)等因素的影響。此外，被試者之前都沒有在課堂學過與實驗材料一致的內(nèi)容，該實驗在最大程度上排除了被試者先前知識經(jīng)驗的影響。

4.實驗時間與環(huán)境

實驗進行的環(huán)境為多媒體網(wǎng)絡(luò)機房，每個被試者單獨面對一臺計算機，帶上耳機，排除相互干擾。各組學習材料均在各自計算機上以自動播放的方式同步呈現(xiàn)，播放時間為3分鐘，測試答題時間為8分鐘，以保證實驗數(shù)據(jù)的效度。

5.實驗程序

根據(jù)前期分組，安排每一組分別進行實驗。首先由主試者向被試者介紹此次任務，告知被試者實驗的流程與時間安排，在確認被試者明確任務的前提下開始實驗。在計算機網(wǎng)絡(luò)機房，為每一位小組成員同步呈現(xiàn)學習材料。學習材料播放完畢后呈現(xiàn)測試題，要求被試者8分鐘內(nèi)完成題目并提交。

6.計分方法

實驗所涉及的知識點包括：地殼不斷變化、地表形態(tài)變化、引起兩者變化的作用叫地質(zhì)作用等。圍繞這些知識點編制了三組10分的實驗測試題。其中，再認測試題的要求是：請判斷正誤，正確為T，錯誤為F，共計5分。

● 實驗結(jié)果

1.實驗數(shù)據(jù)

根據(jù)以上計分方法，三組不同呈現(xiàn)方式下的再認、回憶、推理實驗數(shù)據(jù)匯總處理后得到的平均分如下表。

注：再認測試、回憶測試和推理測試的分數(shù)范圍分別是0~5，0~3，0~2。

2.實驗結(jié)果分析

（1）再認差異分析。實驗考查的一個因變量是被試者在再認測試上的成績。實驗所得數(shù)據(jù)顯示，被試者成績呈波動型上升狀態(tài)，采用圖像與文本在同屏呈現(xiàn)的B組和C組的成績，比分屏呈現(xiàn)的A組成績高。在同屏呈現(xiàn)時，圖像和文本在空間距離上鄰近的C組比分離呈現(xiàn)的B組成績要高。通過這個實驗對學習者再認成績上的差異，看出針對同一內(nèi)容的不同表征在空間距離或時間距離上鄰近呈現(xiàn)比分離呈現(xiàn)對再認成績有更好的影響。

（2）回憶差異分析。實驗的另一個因變量是被試者在回憶測試上的成績。在三組實驗中，被試者的回憶測試成績在C組明顯高于在A組和B組的成績，而在A組和B組之間并沒有呈現(xiàn)太大差異。從被試者的回憶成績差異看出，圖像和文本在空間相結(jié)合呈現(xiàn)的成績比分離呈現(xiàn)的成績要高。

（3）推理差異分析。實驗的第三個因變量是被試者在推理測試上的成績。用多媒體表征的目的是為了幫助學習者能夠更好地理解并應用學習材料中的重要信息，而不是僅僅能夠記住并重復這些信息。所以，能夠在一定程度上反映被試者遷移知識的推理測試成績，在說明該呈現(xiàn)方式能否促進學習者有意義學習上，顯得尤為重要。實驗數(shù)據(jù)顯示，在當對應的語詞和畫面在同屏中整合同時呈現(xiàn)的C實驗組，被試者取得的成績高于在時間上分離的A組，以及在空間上分離的B組取得的成績。

● 研究的總結(jié)和建議

由實驗數(shù)據(jù)可知：當對應的語詞表征與圖像表征在一頁中的呈現(xiàn)位置是彼此分離的，或者在呈現(xiàn)的時間上是分離的，學習者則更少可能在工作記憶中保持對應的言語表征和視覺表征。多媒體信息表征呈現(xiàn)形式是分離的，使得學習者所需加工的信息容量會超出其工作記憶所能加工的信息容量，出現(xiàn)無法進行有效信息加工的情況而產(chǎn)生無效學習。因此，在利用多媒體進行信息表征設(shè)計時，建議教育工作者注意相關(guān)的文字、圖片、聲音等不同的信息表征應接近呈現(xiàn)，其中的接近既包括在時間上的接近，也包括在空間位置上的接近。整合的語詞信息和畫面接近呈現(xiàn)，更有可能促進學習者對相關(guān)的語詞和畫面的加工。

此外，本研究在設(shè)計實驗的過程中，對實驗材料做了謹慎選擇，材料中所涉及的知識點與被試者的先前知識經(jīng)驗基本沒有關(guān)系。在實驗對象和分組方式上，選取的平行班，隨機分組。因此，本實驗排除了被試者本身學習能力差異的影響，從而保證了實驗數(shù)據(jù)的有效性。這同樣是給教育工作者的建議：在具體的學習信息表征設(shè)計中，應該結(jié)合學習者先前知識和學習能力差異等具體情況，充分考慮學習者本身，以學習者為中心，而不應脫離學習者單純從技術(shù)角度上去設(shè)計。

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基金項目：本文系2012年度浙江省教育技術(shù)研究規(guī)劃課題（JB165）的階段性成果。

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