多媒体认知理论

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1、多媒体认知理论Document serial number UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108多媒体认知理论多媒体教学以多种方式的组合向学生呈现教学内容，它所呈现的知 识生动活泼、具体形象，改变了传统的单调的教学模式，使学生在多媒 体教学的环境下更加直观地学习。但是，研究者们发现并不是所有的多 媒体教学都优于传统教学。以往的多媒体教学界面设计主要基于专家的 经验或者设计者的思想，而不是基于学习者的学习特点，即以“设计者 为中心”而不是“以学习者为中心”。近年来，人们开始越来越多地关 注如何使用多媒体技术提高教学效果，并且逐渐意识到要提高多媒体教 学效果，必须依据多媒

2、体环境下学习者的学习特点来设计多媒体教学课 件。因此，多媒体学习理论也就成了设计多媒体教学课件的重要指导理 论之一。Mayer 等人在双编码理论、认知负荷理论和建构主义学习理论基础上 建立了多媒体学习认知理论。针对该理论，他首先提出了三个前提假 设，如表:表2-1第媒体学1认知理论的二牛假设观通道学习古别有两个独立的怕息加工範道.可井别加工视觉怕息、听觉怕息有喂容jt 学习者裡进行信卓加匸时*用-个通道-次可同吋加I：的伺息数量足右醍的沁j舟是生勒进行们息加门门一括 m 舌对新仁息的注意、对所选择的 笆动加r.倍息建立一致的心理表征*以及将此心理去fiE与相龙的划诅蟀嵋进彳亍雜件该理论认为，多

3、媒体教学信息主要以两种方式呈现，即语词和画 面。图2-3 提供了一个多媒体学习的认知模型，这个模型代表人类信息 加工系统。教学信息以画面和语词的方式，通过眼睛和耳朵进入到学习 者的感觉记忆中。学习者将感觉记忆中登记的语词信息和画面信息有选 择地贮存于工作记忆中。多媒体学习的主要过程发生在工作记忆中，在 积极主动的意识状态下，学习者将语词和画面分别组织成言语模型和图 像模型，然后调用长时记忆中相关的先前知识，最后将三者之间建立起 相互的联系，最终实现信息的整合。上述信息加工过程会在学习者的学 习过程中不断重复出现，并且不遵循固定的步骤。该理论强调了：（1） 在多媒体学习中，画面和语词材料是在不同

4、的加工系统中分开加工的。 尽管信息是通过一个通道进入信息系统，但是学习者也能够对信息的表 征方式进行转化，从而使其能在另一条通道得到加工。通过分析和转 换，画面通道最终产生图像表征，而语词通道最终产生语词表征。（2） 认知建构取决于学习者的主动认知加工。主动加工过程包括形成注意、 组织新进入的信息和将新进入的信息与其他知识进行整合。只有完成了 主动加工的过程，学习者才能对新的知识建立起心理模型，学习才是有 意义的。（3）每个通道上一次加工的信息数量是有限的。因此，若对视 觉通道和听觉通道一次呈现太多的加工元素将会超出学习者的认知负荷 而阻碍学习。多媒体学习认知理论主要通过整合语词和画面进行有意

5、义的学习。 为了进一步研究多媒体对学习者的学习成效的影响，Hede提出了多媒体 对学习效应的整合模型。他认为多媒体对学习效应的整合模型由 4类12 个元素组成。第 1类元素与多媒体输入有关，包括视觉输入、听觉输入 和学习者控制。视觉和听觉是信息输入的两个主要通道。视觉输入和听 觉输入都可以采用多种形式。多媒体课件可以由任何输入形式的组合来 形成，但这些组合却并非一定是有效的。多媒体课件同时提供给学习者 一定程度的控制和交互，而这个程度则应根据他们的学习能力来决定。 第2 类元素与认知加工有关，包括注意和工作记忆。在工作记忆中学习者进行认知加工，并在此过程中发挥多媒体的作用。工作记忆对 多媒体信

6、息进行加工受到许多影响因素的作用，例如认知负荷、信息之 间的语义干扰、通道效应等等。第 3类元素与学习者的动力特性有关， 包括学习动机、学习者的认知参与和学习风格。学习动机是学习的主要 变量。最初诱发学习者学习动机的是外部动机因素。但当学习内容有趣 且富有挑战性时，学习者内在的学习动机会被激发，学习者会对学习内 容产生持续的兴趣，并积极地进行认知参与。第 4类元素与知识和学习 有关，包括了学习者的智力、反省、长时记忆和学习。学习者从多媒体 信息中获得的刺激越多，学习效果也就越好，对其智力的发展也越有帮 助。反省可以指导学习者进行自主学习，对当前的知识的学习开展批判 性思考。长时记忆用于贮存信息

7、，它既从工作记忆中接收信息，也为工 作记忆提供了认知链接的基础，通过认知链接新旧知识之间能够建立起 联系。整合模型中的最后一个元素是学习，它包括对多媒体学习材料的 直接理解水平、以及唤起和应用已有知识的能力。这个整合模型提供了设计多媒体教学课件时需要考虑的主要元素， 它说明多媒体对学习的效应是复杂的，各元素之间存在着彼此的交互作 用。在设计多媒体教学课件的时候必须考虑到学习者信息加工的复杂性 和学习者的个体差异性。多媒体认知学习理论为交互性教学动画的设计 和制作提供了一系列的原则。设计者可以使用这些原则来改进交互性教 学动画的设计，更好地促进学习者的学习效果。在归纳和总结的基础 上，笔者认为交

8、互性教学动画的设计应当包括以下这些原则：1. 多媒体原则根据该原则，教学内容的呈现应同时使用画面和语词，而不是单独 使用其中的一种呈现方式。语词和画面是两种不同的知识表征方式，它 们分别在两种不同信息加工通道中进行加工。当只用一种方式呈现信息 时，学习者在工作记忆中进行信息加工时则可能会因为言语表征或视觉 表征的缺失而发生整合困难，尤其是对于那些学习能力较低的学习者而 言，他们更加需要言语表征和视觉表征的同时提供，以帮助他们完成知 识整合的过程。因此，在设计交互性教学动画的时候应当适当地呈现与 画面对应的解说、提示等等，以促进学习者的认知加工。2. 接近性原则根据该原则，语词和画面在呈现的时间

9、上应当同时而不是继时，在 呈现的空间位置上应当邻近而不是远离。如果动画和解说在时间上保持 协调，学习者更能在工作记忆中整合相应的视觉表征和言语表征。同 样，如果画面与语词在空间位置上保持彼此相邻，也能促使学习者更好 地整合信息。在交互性教学动画设计时，应当合理安排解说与动画、文 本与动画之间的时间及空间的对应。3. 聚合性原则该原则指出，以多媒体形式呈现的各个信息元素应当相互支持，有 关联，而不仅仅起装饰的作用。在交互性教学动画中，以各种媒体形式 呈现的知识应当相互支持、联系或扩展，促使学习者充分利用工作记忆 进行信息加工。如果为了增加交互性教学动画的趣味性，增加有趣但无 关的信息时，反而会干

10、扰学习者的学习。正如 Hede 的整合模型指示的 交互性教学动画中的趣味性及画面的设计感能在学习初期激发学习者的 外部学习动机，但是这仅限于在学习初期起作用，要使学习者保持学习 的兴趣并持续努力的学习，学习内容本身必须有趣且富有挑战性，这样 才能激发学习者内在的学习动机，。因此，在设计交互性教学动画的时 候，画面和语词应选择以支持性的方式呈现给学习者，以激发学习者的 内在学习动机为主，尽量避免不必要的信息出现在画面和解说中。4. 交互原则根据该原则，多媒体教学课件应使用交互式界面，使学习者能够控 制、操作和探索学习材料。在使用交互性教学动画时，学习者可以自己 控制动画的播放节奏，也可以通过输入

11、参数改变动画下一帧呈现的内 容。这种交互可以鼓励学习者精细加工学习材料，激发学习者的内部学 习动机和认知参与。5. 通道原则该原则指出，在播放动画时，语词信息的输入应当采用从听觉通道 输入的方式而不是从视觉通道输入的方式。多媒体学习的认知理论的前 提假设之一是双通道假设，当学习者在每个通道中选择、组织、整合所 获得的信息时，才有利于产生有意义的学习。而每一个通道一次加工的 数量有限，因此，当一个通道发生了超载，信息加工过程就会受到限 制。当学习者在观看连续的动画并不间断地获取言语信息和图像信息 时，采用这一原则更加合适。因此，在交互性教学动画中，如果某段动 画持续一定时间，且在此过程中未设置学

12、习者交互操作，那么，应尽量 使用解说来代替屏幕文本。但是，在提供了交互操作的动画部分，学习 者可以控制动画播放节奏和控制材料呈现，则可用屏幕文本作为提示， 引导学习者认知加工。6. 冗余原则根据该原则，图片和文本所传递的信息不应与已呈现的信息重复， 或两者所呈现的信息之间相互构成重复。也就是说，在多媒体材料中， 以各种媒体形式呈现的信息应当相互支持、联系或扩展，却不能构成相 互的重叠。例如，在动画播放的过程中，既有解说，又同时呈现屏幕文 本，两者的内容相同，那么就构成了信息的冗余，这些冗余信息会在通 道中超载，造成信息加工的阻碍。因此，在设计交互性教学动画时，应 根据不同的交互需要，使用合适的媒体组合方式。7. 个体差异原则该原则指出，在进行多媒体教学设计时应注意学习者的已有知识经 验、学习风格和学习能力等个体差异因素。研究表明，多媒体信息对于 先前知识较少或能力较低的学习者更有效，对于高视觉风格的学习者比 低视觉风格的学习者也更有效。还有一些研究发现，当用多媒体呈现信 息时，幼小儿童更倾向于对刺激的知觉方面进行编码，他们更关注多媒 体信息的外在特征，而年长儿童及成人学习者则更多地倾向对语义信息 进行编码，他们更关注多媒体信息的内在意义。因此，针对不同的学习 者，交互性教学动画应根据其特点，设计合理引导措施，促使学习者对 多媒体信息由外在特征转向内在意义的加工。