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1、多媒体学习中的内部和外部表征 杨丽坤译External and internal representations in multimedia learning 总体上说，新的技术特别是媒体技术在教育中起到重要的角色。术语“媒体”指的是多种技术资源的综合，目的是通过多种感觉材料以多种格式展现信息。因此，多媒体资源可以在三个层面来考虑：技术层面指技术设备（如计算机，网络，显示器等），他们是信息的载体；记号语言层面，指的是这些记号的表征格式（如文本，图片，声音）；感觉层面指接受的信息感觉材料（如视觉或听觉材料）。不能正确的区分这三个层面会使教育者产生很多错误的观念。有一种误解就是他们把多媒体认为是信
2、息技术的全部（因此是计算机科学家和工程师的主要任务），而没有意识到它仅仅是一个层面。实际上，另外两个层面是同等重要的，恰当地理解他们需要有认知科学，心理学和教育科学（而不是信息技术）方面的专门知识。另外一个由不清楚多媒体的三个层面引起的误解就是认为技术媒体本身影响了学习。事实上，以前的有关“媒体效应”的实验已经很清楚地表明：不考虑语言和感觉方面的因素，认为不同的媒体技术影响了学习效果，这种看法是错误的和简单的。我们研究的不是媒体技术的效果，而是在学习和教学中应该重视多媒体的语言和感知层面。重点应该是不同形式的外部表征的效果，例如有关理解和学习方面的文本和图表（静态的和动态的）；不幸的是，对多媒
3、体语言和感知层面也存在误解。大量的这种误解是一个假设，丰富的多媒体学习环境可以促进外部认知过程，建立详细的知识结构。这种观点意味着我们要适当地限制最新的信息技术，而为学习者提供带有多种感知材料地多媒体表征形式。所得到的学习材料包括大量的元素，动画，视频剪辑和各种可能地交互。然而最近的研究指出，很多外部表征和多媒体材料对学习总是没有多大帮助。因此，在多媒体学习中，复杂的交互发生在外部表征和内部表征之间。外部表征由高级的教育技术提供，内部（心理）表征由学习者来建构，他们的指令（instruction）通过这些技术来表现。这些教学媒体材料的潜在效果应该归于外部影响，应该把复杂的交互考虑进去。这些文章
4、结合了这个专业问题，目的是分清在多媒体学习环境中哪种形式的表征更能支持理解，这些多媒体的特点是怎样帮助学习者学习复杂科目问题的。这篇文章探索了完成内部和外部表征相互影响的必要性，为了提高多媒体学习的有效性。 Mayer的文章集中于多媒体表征，包括为了培养有意义学习而设计的说和写并与解释和描述相结合。为了说明在这种情况下学习者可以从多媒体信息中获得到更多，与仅仅是言语信息相比。Mayer提出了一个与多媒体学习相关的认知理论，它是在三个假设的基础上提出的：主动学习假设，the dual channel assumption ,and the limited capacity assumption.
5、根据此理论，有意义学习需要学习者参与主动认知过程。反过来，主动过程需要学习者注意相关的言语和图示心理表征，最后把言语和图示表征与先前知识相互合并。认知过程在视觉和听觉两个信道都有发生，并且每个信道都有局限性。Mayer提出的这个理论指出：学习者从词语和图画中学的要比仅从词语中学的要更加深刻（多媒体效果），排除外部材料(coherence effect)，印刷词语与相应的图片相邻（spatial contiguity effect）都使学习更加深刻。并且，他认为，当词语在谈话中出现比传统的格式更容易使学习者学习（peisonalization effect）.Mayer的作品的实践意义是，教学过
6、程中应该多展示词语和图片不仅仅是单独的词语，并且排除外部词语和图片。进一步，相应的词语和图片应该放在一起，口语成分应该使用在对话形式中。Mayer的发现并不是仅仅局限于高技术媒体。他的理论和教学原则可以应用在基于课本的教学也可以用于基于计算机的学习环境。虽然一些先进技术形式考虑到了教学方法而用其他的简单技术是不行的，但是大多教学原则设计是基本上是相同的而不考虑媒体。这是因为这些原则是不受技术驱动的而是从人脑和感知系统功能方面提取的。Schnota 和Bannert提出了一个文本和图片合并的模型而提出一个多媒体学习理论。和Mayer相似，这些作者认为，学习者主动选择，组织，合并言语和图片信息以面
7、向任务的方式来建构心理表征可以达到预先的要求。然而，与Mayer 的模型相比，他们的模型包括了描写和描述的最基本的区别。描述性表征来源于符号处理。而描写性表征来自分析构架图。因为图片可以是每一个题目通过多种方式看到，这个模型考虑到这种用在图片中的视觉效果能够影响心理模型的建构和该模型为完成特定任务的计算效率。Schnota 和Bannert的模型指出，向文本中添加图片对学习并不是总是好的，有的时候会有方面作用如果与学习任务不搭配的话。这就意味着当图片与任务合适时才能支持学习，不合适常常会防碍巩固有效学习的心理模型的建构过程。这个假设反对Paivio的双重编码理论中含有的传统意义，该理论认为在文
8、本中加入图片对学习总是有益的。Schnota 和Bannert发表了一个实验，研究了不同的外部表征对心理模型建构的效果。他们的是实验发现进一步肯定了与任务不适合的图片可能造成不好的效果的预言。该研究表明，如果个体的先前知识不足并且问题可以通过恰当的任务方式被可视化，那么这些图片可以促进学习。如果个体具有较高的先前知识水平 并且图片与任务不适合，那么这些图片可能防碍心理模型的建构。考虑到这个方面，此发现与在传统双重编码理论基础上提出的假设相矛盾。Schnota 和Bannert的发现重点是强调在设计教学材料是时需要认真考虑所包含的视觉材料的类型。这对那些先前知识水平低需要图片支持的学生建构心理模
9、型是重要的。并且好的图片设计对那些知识水平高的学生也是重要的，因为这些个体可能被心理模型里的一些不适当的视觉方式所阻碍。下面的两片文章涉及到动画，即动态的图片对学习可以产生一定的改变。最近的教育实践和传统的教学设计经验表明动画常常比静态的说明工具更具有优势。为了理解由外部静态图解表征的动态情境，学习者必须首先通过静态信息自己建构一个动态心理模型。与之比较，动画可以为学习者提供为该情境准备好的详细的阅读表征。这样，看上去只是提供了外部支持，实际上为内部动态心理模型的建构提供了帮助。然而，根据这两个研究发现，仅仅向学习者提供动态信息并不能达到较好的学习。Lowe考虑到不同的动画显示特征对动态学习材
10、料的影响。他指出，学习者面对静态图解时会遇到困难，而动画可以为学习者提供额外的高质量的不同的信息过程。他指出，当用来向初学者显示复杂的问题时，动画的动态特性可能非常重要。为了建构一个有效的基于动态情境的心理模型，学习者从外部提取的信息需要和主题中心相关的。这些复杂的动画包含了与相关情境联系比较远的信息，而不是仅仅表面可看到的东西。然而，初学者不能准确的辨别这么大量的动画信息，因为他们缺少足够的该领域的背景知识。于是，他们提取到的信息在一定程度上可能受到先前知识的影响。与其他一些动画学习的研究对比，Lowe研究的动画加入了高度的使用者控制。采用这种方法是因为这种非交互的动画缺少教育效果的原因之一
11、是学习者不允许决定表达的步伐和方向。在Lowe研究的项目里使用了复杂动画来帮助他们学习如何预测变化，这可以通过反复展现图像来实现。这个发现表明，尽管可以自由的访问这些动画，初学者还是可能会忽略与主题相关的微妙的方面。相反，他们可以把动画位置和方式的变化与文本图像形成明显的知觉对比，这样来提取信息。接下来的预言任务指出这些明显的感知信息（并不是与主题相关的）可能会永久的被保存。这个研究的关键发现就是即使动画允许高程度使用者控制，它也可能必须加入适当的更多支持和导向，如果他们想把动画当作有效的学习工具。Lewalter也对这个假设提出了质疑，动画真的比静态图片更有利于学习吗？是不是这两种视觉展示导
12、致了不同的认知过程？她认为，他们各自认知过程需求的不同点是双重的。一方面，直接支持支持动态心理模型的建构，通过动画可能减轻认知过程的负担。另一方面，动画的短暂性加重了认知的负担，因为学习者不好控制过程的速度。因此一个尖锐的问题就是学习者是不是可以真正的利用这些动画信息，他们利用到了什么程度？因此，Lewallter集中于在动画和解释性文本结合中的学习过程中认知和元认知策略的研究。她指出，只是加入动画的或静态的说明都不能很好的帮助学习位物理问题（地心引力和光学）。她发现，在获取事实性知识方面，动画和静态说明没有什么区别；在理解学习方面，与动画提供的支持也是一点点差别。利用动画学习的学生与使用静态
13、说明的学生可能在采取策略上有所不同。然而，那些给了静态说明的学生使用演习策略更多，并且对他们的学习更有计划性，而动态学习者更多使用了细化策略。演习策略(rehearsal强化）更对实事性知识更有效，元认知控制策略对理解性知识更有效。Lewalter的结论说明，动态的图画并不是总是优于静态的图画，因为在回忆性知识方面使用动画的学习这不比使用静态图画的学习者优秀，而在理解性知识方面好一点。这就为Lowe的发现提供了充分的证据，在多媒体学习环境中，那些详细的动态表征并不是对学习起到积极的效果。在许多案例中，静态图画（包括传统的运动标志如箭头）的使用或使用些框架图就已经足够了，就可以成功地完成理解和学
14、习。更进一层，这时那些动画可能会失去价值，因为学习者在利用动画时不能很好地控制他们的过程，因此我们要在不同的时候采用适当的学习策略。Stern,Aaprea和Ebner处理图表工具，用来表征信息，解释信息和传递信息。在学校里很少系统地学习图表的动态运用，因此，个体学习者难以做到全部恰当地把图表运用到主体内容中，或者把空间关系插入到系统关系中。Stern等检验了成年学习者是如何是把图表作为工具来在一个知识领域内解释和传递知识的。他们的结果表明，经济领域的学习者依据恰当的教学指导动态地建构了一个线性图表，他们比那些只是简单的展示了线性图表的学习者拥有根高的传递能力。图表展示的动态创造看起来是一个强
15、大的传输工具，特别是对于具有丰富先前知识的学习者。创造的图表质量越高传输能力就越高。甚至先前知识不足的学习者也可以动态建构图表，如果给予足够的帮助。这些动态的图表建构证明对知识欠缺的学习者是很有效的。Stern,Aaprea和Ebner认为，在文本信息的基础上动态地建构图表后，学习者会更加注意表征的元素以及他们的关系，以及这些元素和关系是如何插入到特定内容里的。与简单地阅读准备好的图表，这样设计建构的知识框架更加详细和清晰。在这个专题的最后两篇文章解决了用多种外部表征促进理解和学习的问题。Kozma检验了考虑化学设备，图表，分子运动和实验室可视化部分方面，化学专家和化学新手的不同点。这些表征被
16、定义为支持思考和社交的材料资源。这些表征类型的不同特点意味着认知和社会支持和约束，为了实践咨询和论述，在参加试图建构来共同理解化学现象时。在实验和实践的研究中，Kozma都探索了专家和新手是如何运用认知和社会支持来获得多种表征。就如作者指出的，专家使用不同的表征是为了达到不同的目的。他们横向和纵向调整多种不表征来解释他们的调查研究。他们也会灵活组合这些表征来解释化学现象。并且，他们同时创造表征和调整多个表征来辩论，解释和证明他们的观点。相反，新手在横跨来连接多个表征时就有困难。他们也发现把这些表征和物理现象联系起来也有困难。他们的理解和论述搜到个体表征的束缚。Kozma指出新手在实际实验室作的论述和在计算机实验室用分子模型软件所做的论述多少会有不同。在实际实验室，他们的论述多集中于化学物质，设备和产品上。在计算机实验室多集中于分子结构上。在这方面专家和新手有相似之处。然而，他们的论述里的物质和现象与在
