基于學(xué)習(xí)認(rèn)知規(guī)律的多媒體教學(xué)設(shè)計(jì)原則

林靜 郭海玲

摘 要 多媒體技術(shù)的運(yùn)用在高校教學(xué)中已經(jīng)得到普及，然而多媒體教學(xué)卻面臨著教師過于依賴課件、師生缺少交流、學(xué)生跟不上教學(xué)速度等問題。本文從認(rèn)知負(fù)荷理論的角度來分析多媒體教學(xué)中碰到的具有普遍規(guī)律性問題的原因，并根據(jù)學(xué)習(xí)者認(rèn)知負(fù)荷的規(guī)律性，嘗試找到有效的多媒體教學(xué)課件的設(shè)計(jì)方法。

關(guān)鍵詞 多媒體教學(xué) 認(rèn)知負(fù)荷理論 教學(xué)設(shè)計(jì)

中圖分類號：G424文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Multimedia Teaching Design Principles Based on Cognitive Learning Rule

LIN Jing， GUO Hailing

（Faculty of Foreign Languages & Cultures， Kunming University

of Science and Technology， Kunming， Yunnan 650500）

Abstract The use of multimedia technology in teaching has gained popularity， however， is faced with multimedia teaching courseware too dependent on teachers， teachers and lack of communication， teaching students to keep up with the speed of other issues. From the perspective of cognitive load theory to analyze the reasons for having a universal regularity problems encountered in multimedia teaching， and according to the learner's cognitive load regularity， try to find effective multimedia courseware design.

Key words multimedia teaching; Cognitive Load Theory; teaching design

1 多媒體教學(xué)面臨的問題

多媒體教學(xué)是當(dāng)前高等教育中不可或缺的教學(xué)手段。多媒體教學(xué)環(huán)境是指“一個(gè)教學(xué)材料（如一個(gè)科學(xué)或數(shù)學(xué)的解釋）以視覺（如動畫或插圖）和言語（如解說或文本）的表征形式賴以呈現(xiàn)的學(xué)習(xí)環(huán)境”。①和傳統(tǒng)教學(xué)方式相比，多媒體教學(xué)能夠以視圖和聲音的方式更直觀地展現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，用插圖的形式有效地解釋了文本中比較抽象和晦澀的內(nèi)容，更能夠引發(fā)學(xué)生的聯(lián)想與學(xué)習(xí)興趣。根據(jù)心理學(xué)家特瑞赫拉的心理實(shí)驗(yàn)，“人類獲得的信息83%來自視覺，11%來自聽覺，3%來自嗅覺，2%來自觸覺，1%來自味覺;他的另一個(gè)記憶持久性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，2小時(shí)后，人們一般能記住自己聽覺信息的70%，視覺信息的72%，視聽結(jié)合信息的85%，72小時(shí)后人們就只能記住聽覺信息的10%，視覺信息的20%，視聽結(jié)合信息65%”。②因此，用圖像的方式來加強(qiáng)學(xué)習(xí)過程中獲取信息與保持相對長久的記憶力是有效的途徑。

然而在多媒體教學(xué)的發(fā)展過程中，其缺點(diǎn)也漸漸顯現(xiàn)出來。由于多媒體課件可以提前把教學(xué)內(nèi)容做成PPT，上課時(shí)教師只用跟著PPT的播放順序進(jìn)行教學(xué)即可，這樣很多教師對多媒體課件產(chǎn)生了較大的依賴性。傳統(tǒng)的教學(xué)教師和學(xué)生多進(jìn)行面對面的交流，但多媒體教學(xué)的“工具性”，使得師生關(guān)系從原來的情感交流變成了人機(jī)對話，傳統(tǒng)的教學(xué)中師生均為課堂中心，而多媒體教學(xué)中，課件和大屏幕成為了課堂的中心，這樣正常的師生交流不能夠?qū)崿F(xiàn)。多媒體課件的豐富多彩在某種程度上削弱了教師的主體作用，影響了教師的授課藝術(shù)性發(fā)揮。學(xué)生思維過程被“課件流程”所取代，課堂變得平面化。③多媒體教學(xué)的“畫面化”使教學(xué)變得直觀化，破壞了教育中形象思維能力和想象力的培養(yǎng)，尤其是某些比較抽象的理論性的課程，需要學(xué)生運(yùn)用邏輯思維來充分消化的學(xué)習(xí)內(nèi)容很難由“畫面化”的教學(xué)方式達(dá)到理想的教學(xué)效果。學(xué)生雖然獲得了視覺與聽覺上的享受，然而缺乏身心投入的真切體驗(yàn)。課程性質(zhì)從傳統(tǒng)的“聽”變成了“看”，釋放了教學(xué)的速度，同時(shí)引起了其他問題：教師授課速度加快，單位課時(shí)內(nèi)知識量增大。課件轉(zhuǎn)換速度大于學(xué)生的接受速度，學(xué)生無法內(nèi)化學(xué)習(xí)內(nèi)容，反而造成了學(xué)習(xí)效果膚淺的后果。而在傳統(tǒng)教學(xué)中，學(xué)生可以趁老師板書時(shí)消化學(xué)習(xí)內(nèi)容?，F(xiàn)代教學(xué)中，由于學(xué)生無法跟上屏幕切換速度，理論性的文學(xué)概論課容易上成文學(xué)欣賞課。④

多媒體教學(xué)過程中還產(chǎn)生了教學(xué)感受和學(xué)習(xí)感受不同步的問題。教師在運(yùn)用多媒體技術(shù)進(jìn)行教學(xué)時(shí)往往自認(rèn)為教學(xué)效果良好，而學(xué)生的反饋則有著不同的結(jié)論。根據(jù)西北工業(yè)大學(xué)進(jìn)行的一項(xiàng)多媒體教學(xué)效果的調(diào)查，結(jié)果如下：“4.2%的學(xué)生對課堂使用信息技術(shù)‘有助于更好地與教師交流持中立態(tài)度，27.4%的學(xué)生選擇‘同意，說明學(xué)生認(rèn)為信息技術(shù)的使用并沒有提高與教師交流的程度;對于‘有助于與同學(xué)更好地交流，37.5%的學(xué)生持中立態(tài)度，31.3%的學(xué)生同意，說明學(xué)生之間的交流也沒有太大的提高”。⑤這一結(jié)果表明多媒體技術(shù)在課堂上的使用無利于師生之間的交流。根據(jù)另一項(xiàng)針對河南省各類本科院校的教師和學(xué)生進(jìn)行的調(diào)查，則可以看到教師和學(xué)生在多媒體教學(xué)效能上存在明顯的認(rèn)識差異。在“多媒體是輔助課堂教學(xué)的手段”、“多媒體能激發(fā)學(xué)生的英語學(xué)習(xí)興趣和積極性”、“多媒體能提高課堂教學(xué)效果”和“課件內(nèi)容能代替板書”四項(xiàng)中，教師/學(xué)生的認(rèn)可分值分別為：4.58/4.15、4.33/3.98、4.22/4.13和3.23/2.63，這表明教師比學(xué)生更多地認(rèn)為多媒體教學(xué)效果較好。而在多媒體課件的學(xué)習(xí)效能調(diào)查中，在“脈絡(luò)清晰”、“信息量適中，符合學(xué)生的接受能力”、“教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)突出”、“內(nèi)容是對教材內(nèi)容的提煉、加工和補(bǔ)充”、“圖、文、聲并茂，使課堂生動活潑，提高了學(xué)習(xí)積極性”、“畫面清晰，文字大小適中，色彩搭配合理，適合在多媒體教室投影教學(xué)”、“頁面信息量適中，文字清晰明朗”這幾項(xiàng)中，教師/學(xué)生的認(rèn)可分值分別為3.87/4.23、3.69/4.10、3.69/4.08、4.03/4.28、3.70/4.10、 3.84/4.13和3.85/4.10。這表明在教學(xué)效果方面教師和學(xué)生之間的感受出現(xiàn)了較大的分歧，出現(xiàn)了不同的認(rèn)識偏差，教師認(rèn)為多媒體教學(xué)效果較好，而學(xué)生的認(rèn)可度則沒有教師那么高。⑥

多媒體技術(shù)作為一種輔助性的教學(xué)技術(shù)，它的出現(xiàn)無疑對教學(xué)是有很大幫助的。然而如何運(yùn)用好它，研究者提出了一些方法，如：（1）糾偏。糾正對多媒體教學(xué)的過度依賴;（2）留白。注意適當(dāng)、適度安排技術(shù)手段的運(yùn)用。（3）互動。加強(qiáng)教學(xué)過程中師生互動。（4）人文。處理好“道”與“器”的關(guān)系，把大學(xué)生人文價(jià)值的形成與培養(yǎng)放在文學(xué)課程教學(xué)的重要位置。⑦這些的方法固然有道理，但由于沒有理論的支持，顯得過于感性。

2 認(rèn)知負(fù)荷理論與多媒體教學(xué)設(shè)計(jì)

上述部分提及了多媒體教學(xué)中存在的一些問題和研究者們提出的解決方法，根據(jù)人們學(xué)習(xí)認(rèn)知規(guī)律，是可以找到多媒體教學(xué)問題的原因和應(yīng)對方法的。本文擬從認(rèn)知負(fù)荷理論的角度來探討這一問題。

2.1 認(rèn)知負(fù)荷理論

認(rèn)知負(fù)荷（cognitive load） 是指人在信息加工的過程中所需要的心理認(rèn)知資源的總量。就信息加工而言，“認(rèn)知負(fù)荷是指工作記憶的負(fù)荷，即同時(shí)被要求施加在工作記憶上的智力活動的全部數(shù)量，是一個(gè)表征學(xué)習(xí)特定材料或完成特定任務(wù)時(shí)需要的工作記憶資源的概念”。⑧認(rèn)知負(fù)荷理論建立于“工作記憶的有限性”這一基礎(chǔ)之上，它強(qiáng)調(diào)人的工作記憶只能有選擇地注意并加工一定量的傳入的感覺數(shù)據(jù)，超出的感覺數(shù)據(jù)不會被有效地記憶在人的大腦之中。這就使得如何有效地設(shè)計(jì)能傳入人的記憶的教學(xué)材料成為重點(diǎn)和關(guān)鍵。在教學(xué)當(dāng)中，個(gè)體先前的經(jīng)驗(yàn)、學(xué)習(xí)材料的組織和內(nèi)在本質(zhì)以及教學(xué)的組織這些影響因素把學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷分為三類：內(nèi)部認(rèn)知負(fù)荷（intrinsic cognitive load）、外部認(rèn)知負(fù)荷（extraneous cognitive load）和相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷（germane cognitive load）。⑨內(nèi)部認(rèn)知負(fù)荷主要由學(xué)習(xí)者本人以前或已有的知識經(jīng)驗(yàn)構(gòu)成，它不直接受到外部教學(xué)設(shè)計(jì)的影響，然而它依然是教師教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該考慮到的因素。外部認(rèn)知負(fù)荷則主要由教學(xué)材料的設(shè)計(jì)與呈現(xiàn)為中心因素，為了有效地在人們有限的工作記憶中傳入有用的信息，因此在教學(xué)設(shè)計(jì)中不能加入過多的無用信息，哪怕這些信息本身是有趣的。相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷指通過教學(xué)材料的組織和呈現(xiàn)引起有利于信息加工與獲得的認(rèn)知負(fù)荷。在以上三種認(rèn)知負(fù)荷中，外部認(rèn)知負(fù)荷與相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷是可以通過教學(xué)設(shè)計(jì)手段得到有效提高的。三種認(rèn)知負(fù)荷相互疊加交錯，但要是促使學(xué)習(xí)發(fā)生，三種負(fù)荷總量不能超過記憶資源的總量，這也就解釋了為何多媒體在釋放了教學(xué)速度之后，學(xué)生無法跟上教學(xué)步驟的原因：多媒體課件制作者沒有注意到學(xué)生的記憶資源總量的問題，課程內(nèi)容大于學(xué)生的記憶資源總量，因此導(dǎo)致學(xué)習(xí)者無法加工并記憶信息。

2.2 多媒體教學(xué)的設(shè)計(jì)原則

2.2.1 三種認(rèn)知加工

根據(jù)以上的三種認(rèn)知負(fù)荷，在面對多媒體學(xué)習(xí)時(shí)，人們要經(jīng)歷三種類型的認(rèn)知加工過程：必要加工、外來加工及生成加工。必要的認(rèn)知加工是指學(xué)習(xí)者為了理解學(xué)習(xí)材料而進(jìn)行的認(rèn)知加工;當(dāng)材料同步并持續(xù)出現(xiàn)時(shí)，學(xué)習(xí)者能夠處理更多的信息。外來認(rèn)知加工是指學(xué)習(xí)者會被外來的無關(guān)材料所影響，當(dāng)排除這些無關(guān)的材料時(shí)，學(xué)習(xí)者能夠更有效地獲得信息。生成認(rèn)知加工是指當(dāng)學(xué)習(xí)者和先前的知識聯(lián)系起來學(xué)習(xí)時(shí)更能夠有效地進(jìn)行深層次的認(rèn)知加工，因此如果能把詞語與畫面結(jié)合起來，學(xué)習(xí)者能夠記憶更多的知識。⑩多媒體教學(xué)設(shè)計(jì)主要著重于“詞語”與“畫面”兩個(gè)方面，因此當(dāng)利用這兩個(gè)因素進(jìn)行教學(xué)，如果學(xué)生有效獲得信息和知識，便可以證明有意義學(xué)習(xí)的發(fā)生。“有意義學(xué)習(xí)包括注意到呈現(xiàn)材料的重要方面，將所選擇的材料組織成相關(guān)的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，并將其與已有的相關(guān)知識進(jìn)行整合等幾個(gè)基本過程”。 要達(dá)到有意義學(xué)習(xí)，教學(xué)設(shè)計(jì)上就要有效地解決認(rèn)知加工負(fù)荷超載的問題，要減少學(xué)生的外來加工，增加生成性加工，并保證三種認(rèn)知加工的總和低于認(rèn)知容量總和。

2.2.2 減少外來認(rèn)知加工的多媒體教學(xué)設(shè)計(jì)

外來認(rèn)知加工超載源于無關(guān)材料太多且布局混亂。與教學(xué)無關(guān)的材料卻要學(xué)習(xí)者分散注意力去進(jìn)行認(rèn)知加工，盡管有的材料非常有趣，然而它會占據(jù)一定的認(rèn)知容量，因此應(yīng)該摒除。很多教師在設(shè)計(jì)多媒體課件時(shí)抱著增加課堂有趣性的目的，加入了很多有趣的圖片和音視頻，然而這些材料和教學(xué)內(nèi)容并無多大關(guān)系，而學(xué)生還要分神去處理這些無關(guān)的信息，造成了實(shí)際學(xué)習(xí)效率低下的后果。這就是為何教師和學(xué)生在對多媒體教學(xué)效果的感受上出現(xiàn)了認(rèn)知偏差的原因。減少無關(guān)材料的教學(xué)設(shè)計(jì)原則有一致性原則、信號原則、冗余原則。一致性原則是指排除與教學(xué)無關(guān)的材料，因?yàn)樗鼈儠加脤W(xué)習(xí)者的認(rèn)知容量，干擾學(xué)生的注意力。所有的材料都應(yīng)該指向教學(xué)內(nèi)容，無關(guān)的材料一律排除。信號原則是指某些重要學(xué)習(xí)材料應(yīng)該給出提示符號以引起學(xué)生的注意力。如用重點(diǎn)符號標(biāo)注，或者使用不同字體或顏色等方式，當(dāng)學(xué)生看到這樣的符號，都會加大專注力，有利于他們學(xué)習(xí)處理較重要的知識點(diǎn)。冗余原則是指多媒體課件應(yīng)該只包含動畫和解說，而非動畫、解說和屏幕文本都包括在內(nèi)。如果學(xué)生同時(shí)要運(yùn)用看圖、聽音、看文本三個(gè)渠道，就會占據(jù)學(xué)生的認(rèn)知容量，分散學(xué)生的注意力。而且學(xué)生在畫面和文本之間游移目光會造成視覺通道超載，消耗大量的腦力。很多教師把大量的文本寫在PPT上，學(xué)生無法同時(shí)看文本、抄筆記、聽教師講解。而由于教師本人不用抄寫文本，因此他會無意中加快PPT的翻頁速度，造成學(xué)生應(yīng)接不暇，疲勞不堪的后果，學(xué)習(xí)效果自然不好。

有效地設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)課件是為了減少認(rèn)知加工負(fù)荷，有效的手段有空間接近原則與時(shí)間接近原則?？臻g接近原則是指應(yīng)同時(shí)呈現(xiàn)相關(guān)的文本和圖畫，文本應(yīng)該靠近或鑲嵌進(jìn)圖畫當(dāng)中。如文本與圖畫相隔過遠(yuǎn)，學(xué)生要不斷搜索并匹配相應(yīng)的文字與圖畫，會消耗過多的認(rèn)知資源，從而導(dǎo)致認(rèn)知超載。如在文學(xué)課上介紹某一作家，應(yīng)把他的照片與簡介放于同一張PPT上，以便學(xué)生同時(shí)獲取知識與直觀的印象。時(shí)間接近原則多指學(xué)習(xí)材料組織的“共時(shí)性”，即同時(shí)呈現(xiàn)畫面與解說效果比相繼呈現(xiàn)要好。如果先出現(xiàn)畫面再出現(xiàn)聲音，學(xué)生就要先保有前者的記憶，還要和后者所聽到的信息聯(lián)系起來，這樣容易造成認(rèn)知超載。認(rèn)知超載的后果就是無法獲得有效記憶。

2.2.3 管理必要認(rèn)知加工的多媒體教學(xué)設(shè)計(jì)

針對文章開頭提到的多媒體教學(xué)中出現(xiàn)的翻頁過快，學(xué)生跟不上的問題，有以下的方法進(jìn)行改善。根據(jù)理論，必要認(rèn)知加工超載往往與學(xué)習(xí)材料復(fù)雜、學(xué)習(xí)者沒有經(jīng)驗(yàn)以及學(xué)習(xí)材料呈現(xiàn)過快有關(guān)。當(dāng)圖畫與文本快速呈現(xiàn)時(shí)會引起視覺通道超載，造成學(xué)習(xí)效果不佳的后果。在這樣的情況下，運(yùn)用聽覺的解說比運(yùn)用視覺的文本呈現(xiàn)效果要好。用聽覺形式代替視覺形式呈現(xiàn)語言材料，有效地把視覺通道上超載的內(nèi)容轉(zhuǎn)移到聽覺通道上來，從而實(shí)現(xiàn)有效的認(rèn)知加工過程。因此在多媒體課件的設(shè)計(jì)中，應(yīng)注意不要過多地呈現(xiàn)文本材料。圖片信息清晰時(shí)，沒有必要運(yùn)用文本進(jìn)行解釋，以免造成不必要的信息重復(fù)，增加學(xué)生的認(rèn)知加工負(fù)荷。圖片需要解釋時(shí)，多用語音進(jìn)行解釋，而不要呈現(xiàn)大量文本，而教師僅只是照著文本念一遍，這樣會造成學(xué)習(xí)者的視覺通道超載，從而影響實(shí)際學(xué)習(xí)效果。

當(dāng)出現(xiàn)快速且復(fù)雜的動畫以及學(xué)習(xí)者對學(xué)習(xí)材料不熟悉時(shí)，為了減少認(rèn)知加工超載的問題，可以運(yùn)用分段原則、前訓(xùn)原則與通道原則。分段原則是指用片段代替連續(xù)的材料呈現(xiàn)，學(xué)習(xí)效果會更好。前訓(xùn)原則是指在材料呈現(xiàn)之前，先讓學(xué)習(xí)者熟悉相關(guān)的概念，學(xué)習(xí)者會學(xué)得更好。通道原則是指在學(xué)習(xí)材料上打印出詞語，適用于對詞語不熟悉的學(xué)習(xí)者，或者課程中包含有專業(yè)詞匯、符號，亦或?qū)W習(xí)者是非母語人士或者聽力障礙者時(shí)。在英語教學(xué)中，如果出現(xiàn)了較難或生僻的詞匯，因?qū)W生運(yùn)用第二語言學(xué)習(xí)的緣故，可以在詞匯旁邊打印出中文釋義，以減低學(xué)生的認(rèn)知加工負(fù)荷，提高學(xué)習(xí)效率，這是符合學(xué)習(xí)規(guī)律的。

2.2.4 促進(jìn)生成加工的多媒體教學(xué)設(shè)計(jì)

為了激發(fā)學(xué)習(xí)者的有效學(xué)習(xí)，還可以運(yùn)用多媒體原則、人性化原則、語音原則與肖像原則等教學(xué)設(shè)計(jì)原則。多媒體原則是指運(yùn)用多種媒體手段，如圖畫、聲音、文本等來設(shè)計(jì)課件。這個(gè)原則的理論基礎(chǔ)在于：當(dāng)文本和相應(yīng)的畫面同時(shí)呈現(xiàn)時(shí)，學(xué)習(xí)者能夠更好地建立兩者之間的聯(lián)接;當(dāng)只出現(xiàn)文本時(shí)，學(xué)生只能運(yùn)用想象來聯(lián)接文本，這對大多數(shù)學(xué)習(xí)者有一定的難度。多媒體原則更適用于知識水平較低的學(xué)習(xí)者，他們更需要圖像化指導(dǎo)。人性化原則是指用口語講述比用書面語講述學(xué)習(xí)效果更好，學(xué)習(xí)者會把講述者視為對話伙伴。語言原則是指在講述中運(yùn)用本民族語言效果優(yōu)于運(yùn)用外國語言。而如果講述者的肖像呈現(xiàn)在屏幕上效果會更好，這就是肖像原則。如在多媒體課件的設(shè)計(jì)中注意到人性化原則，應(yīng)有效改善文章前部提到的多媒體教學(xué)使師生關(guān)系陌生化的問題。

3 結(jié)論

多媒體輔助教學(xué)技術(shù)的出現(xiàn)，為課堂教學(xué)增加了很多生動活潑的方式。但是多媒體教學(xué)的設(shè)計(jì)卻涉及到人類認(rèn)知的特點(diǎn)。如果忽略了這些特點(diǎn)，多媒體教學(xué)就會出現(xiàn)一些偏差，造成教學(xué)效果不佳的后果。在多媒體教學(xué)設(shè)計(jì)過程中，一定要始終以學(xué)習(xí)者為中心，而非以技術(shù)為中心，這兩者的偏重，造成了當(dāng)前多媒體教學(xué)中出現(xiàn)的一些問題。很多教學(xué)人員陷入了用技術(shù)驅(qū)動教學(xué)的認(rèn)識誤區(qū)當(dāng)中，沒有從學(xué)習(xí)者的認(rèn)知規(guī)律和局限性出發(fā)來進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，而一味以技術(shù)來包裝課程，造成了課件雖好，效果卻差的局面。多媒體教學(xué)的重心應(yīng)該放在教學(xué)方法方面，而非技術(shù)方面。技術(shù)只是一個(gè)輔助手段。教師在運(yùn)用多媒體技術(shù)時(shí)應(yīng)理解真正引發(fā)學(xué)習(xí)發(fā)生的不是媒體技術(shù)環(huán)境，而是學(xué)習(xí)者內(nèi)在的認(rèn)知加工過程，因此多媒體教學(xué)課程的設(shè)計(jì)應(yīng)立足于對學(xué)習(xí)認(rèn)知過程的深刻理解的基礎(chǔ)之上。

基金項(xiàng)目：本文為昆明理工大學(xué)教育技術(shù)研究項(xiàng)目（2013-2014年度）的子項(xiàng)目“多媒體與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在英國文學(xué)教學(xué)中的運(yùn)用”（項(xiàng)目編號：2013122）的研究成果之一

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