（基础心理学专业论文）信息呈现方式与经验水平对多媒体学习中认知负荷的影响.pdf

摘要 在：j 令教育中，多媒体技术的心用已成为势不町挡的发展趋势。 为了促进多媒体技术在教育中更自效的应用，不断适应个体需求，促 进个体化教学，本研究以认知负荷理论及多媒体学习认知理论为基 础，运j 以声音为次任务的双任务范式研究在多媒体学习中不| 蟊：j 的信 息呈现办式与学爿者经验水 对认矢l i 负荷的影响，进一步补允完善多 媒体学刊领域的实验研究。 本研究设计+ 厂两个实验。实验一旨在评估多媒体学习材料对彳、：同 经验水f 的学爿者以4 同方式呈现时所产生的认知负荷。实验采川 2 x 2 的被试问设计，其中第一个自变量为信息的不同呈现方式，包括 图片加义奉与图片加解说两个水平；第二个臼变量为被试的知识经验 水、i 正，包括高知识经验与低知识经验两个水平。i 大j 变擐为被试对次任 务的反应时间、记忆测验与迁移测验成绩以及被试的心理努力程度与 对学爿材料难度的自我评定。实验一的研究结果硅示，在图片加义本 的信息呈现方式卜被试对听觉次任务的反应时更短，这表明这一呈现 方式卜多媒体学) = 的认知负荷更少；但不同的信息呈现方式与知识经 验水、f 并末对学习效果产q ：显著影响，多媒体学习中的认知负倚并无 娃著差异。针对多冈变量结果的彳 j 材料 过于简单，高失j j i , q 经验者与低知识经验者之问并不存在知识上的漫著 差异的原凶，即过低的内在认知负荷使得两种不同呈现方式下多媒体 学爿效果， ：不明显。 基于对实验一研究结果的推测，我们设计丫实验二，通过选择t 1 高难度的学爿材料以及低矢i j 识经验被试以提高内在认知负荷的方式 进一步考察多媒体学习材料不刚的呈现方式下所产生的认知负荷。实 验的白变量为信息的不同呈现方式，分为图片与文本同时呈现以及图 片与解说同时呈现两个水甲。因变量为被试对次任务的反应时间、记 忆测验与迁移测验成绩以及被试的心理努力程度与对材料难度的自 我评定。实验二的研究结果表明，图片加文本的信息呈现方式卜被试 对听觉次任务的反j 避时间更短，被试学刊效果更好。- n 变最一致反 映在图片加文本的信息呈现方式卜进行多媒体学爿所产生的认氮i 负 荷更少，从而也进一步验证了对实验一研究结果的推测。 通过研究，我们得出以下结论： ( 1 ) 在多媒体学习中，信息的不同呈现方式所产生的认矢负荷 f 州。在以听觉为次任务的双任务范式中，当信息以图片加文本的方 工呈现时，被试对次任务反应时更短，学习效果更好，多媒体。学= j 的 认矢l i 负荷更少。 ( 2 ) 在多媒体学习中，对于低知识经验者以不同方式呈现信息， 学爿效果存在显著性差异。图 力口文本的信息呈现方式更利于低知识 经验者获得知识。 ( 3 ) 进步补充、丰富以听觉刺激为次任务的双任务范式能够 有效考察多媒体学习中认知负荷的研究结果。 关键词：信息呈现方式，先前经验，多媒体学习，认知负荷，双任务 法 a b s t r a c t a b s t r a c t ：t h ea p p l i c a t i o no fm u l t i m e d i at e c h n o l o g yh a sb e c o m e a ni r r e s i s t i b l et r e n do fd e v e l o p m e n ti nt o d a y se d u c a t i o n i n o r d e rt op r o m o t em u l t i m e d i at e c h n o l o g yi ne d u c a t i o ni nam o r e e f f e c t i v ea p p l i c a t i o no f ，a n dc o n s t a n t l ya d a p tt oi n d i v i d u a l n e e d s ，t h ep r o m o t i o no fi n d i v i d u a lt e a c h i n g ，t h i ss t u d yo f c o g n i t i r el o a dt h e o r y a n d c o g n i t i v et h e o r yo fm u l t i m e d i a l e a r nin gb a s e do nu s a g es oa st os o u n da sas u b t a s ks t u d yo f d u a l t a s k p a r a d i g mi nt h ed i f f e r e n tp r e s e n t a t i o no fm u l t i m e d i a i n f o r m a t i o na n di n d i v i d u a lp r i o rk n o w l e d g ea n de x p e r i e n c eo f t h ei m p a c to fc o g n i t i v el o a d ，a n df u r t h e rs u p p l e m e n ta n d p e r f e c tt h ef i e l do fe x p e r i m e n t a ls t u d yo fm u l t i m e d i al e a r n i n g w ed e s i g n e dt w oe x p e r i m e n t s e x p e r i m e n t1w a sa i m e d t o e x p l o r et h ec o g n i t i v el o a di nm u l t i m e d i al e a r n i n gf o rl e a r n e r s o fd i f f e r e n te x p e r i e n c ew i t hd i f f e r e n tp r e s e n t a t i o n so f i n f o r m a t i o n w ea d o p t e d2x2b e t w e e n g r o u pd e s i g n s t h ef i r s t i n d e p e n d e n t v a r i a b l ew a st h e d if f e r e n t p r e s e n t a t i o n o f i n f o r m a t i o n ，i n c l u d i n gp i c t u r e sw i t ht e x ta n dp i c t u r e sw i t h d e f i n i t i o n ：t h es e c o n di n d e p e n d e n tv a r i a b l ew a st h ep r e v i o u s e x p e r i e n c el e v e l ，i n c l u d i n g l o w e r e x p e r i e n c e a n dh i g h e r e x p e r i e n c e t h ed e p e n d e n tv a r i a b l e sw e r et h er e a c t i o nt i m ei n t h ea u d it o r ys u b t a s k ，t h es c o r e si nm e m o r ya n ds o l v ep r o b le m t e s t ，a n dt h ep a r t i c i p a n t ss e l f a s s e s s m e n tf o r ! m e n t a le f f o r t a n dm a t e r i a l sd i f f i c u l t yi nt h em u l t i m e d i as t u d y i ne x p e r i m e n t 1 ，w h e nt h ep ic t u r e sa n dt e x tw e r ep r e s e n t e da tt h es a m eti m e ， t h er e a c t i o nt i m ei na u d i t o r ys u b t a s kw a ss h o r t e r t h a tm e a n t t h i sp r e s e n t a t i o nb r o u g h tl e s sc o g n i t i v el o a d h o w e v e r ，t h e d i f f e r e n tp r e s e n t a t i o no fi n f o r m a t i o na n dt h ee x p e r i e n c ed i d n o th a v eas i g n i f i c a n te f f e c to nt h el e a r n i n ge f f e c t t h e r ew a s n os i g n i f i c a n td i f f e r e n c ei nc o g n i t i v el o a di nm u l t i m e d i a 1e a r n i n g f o rt h er e s u l t so f m u l t i p l ed e p e n d e n t v a r i a b le i n c o n s is t e n c i e s ，w es p e c u l a t e dt h a t t h i sw a sb e c a u s et h e 1 e a r n i n gm a t e r i a l sw e r et o os i m p l e ，n os i g n i f i c a n td i f f e r e n c e i nt h ek n o w l e d g eb e t w e e nh i g h e re x p e r i e n c ea n dl o w e re x p e r i e n c e p a r t i c i p a n t s l o w i n t r i n s i c c o g n i t i v e l o a dm a d et h e m u l t i - m e d i al e a r n i n ge f f e c t sw e r en o to b v i o u si nd i f f e r e n t p r e s e n t a t l o n b a s e do nt h eg u e s so ft h er e s u l t si ne x p e r i m e n t1 ，w ed e s i g n e d e x p e r i m e n t2 w ec h o s em o r ed if f i c u l tl e a r n i n gm a t e r i a lsa n d l o w e r e x p e r i e n c ep a r t i c i p a n t s t oi n c r e a s et h ei n t r i n s i c c o g n i t i v el o a dt oe x p l o r e t h e c o g n i t i v el o a d i nd i f f e r e n t p r e s e n t a t i o no fl e a r n i n gm a t e r i a l s t h ei n d e p e n d e n tv a r i a b l e w a st h ed i f f e r e n tp r e s e n t a t i o no fi n f o r m a t i o n i ti n c l u d e dt w o i e v e l s ：p i c t u r e sa n dt e x ta p p e a r e da tt h es a m et i m e ，p i c t u r e s a n dd e f i n i t i o na p p e a r e da tt h e s a m et i m e t h e d e p e n d e n t v a r i a b l e sw e r et h er e a c t i o nti m ei nt h es u b t a s k ，t h es c o r e s i n m e m o r y a n ds o l v ep r o b l e mt e s t ，t h ep a r t i c i p a n t s s e l f - a s s e s s m e n tf o rm e n t a le f f o r ta n dm a t e r i a l sd i f f i c u l t yi n t h em u lti m e d i as t u d y w ef o u n dt h a tw h e nt h ep i c t u r e sa n dt e x t w e r ep r e s e n t e da tt h es a m et i m e ，t h er e a c t i o nt i m ei na u d i t o r y s u b - t a s kw a ss h o r t e r ，a n dt h el e a r n i n ge f f e c tw a sb e t t e r t h e t w od e p e n d e n tv a r i a b l e sb o t hr e f l e c t e dt h a tt h e r ew a sl e s s c o g n i t i v el o a dw h e nt h ep i c t u r e sa n dt e x tw e r ep r e s e n t e da tt h e s a m eti m ei nm u lti m e d i ale a r n i n g ，a n df u r t h e rv a lid a t e dt h e s p e c u l a t eo fe x p e r i m e n t 1 t h r o u g ht h er e s e a r c h ，w eg o tt h ef o l l o w i n gc o n c l u s i o n s ： ( 1 ) d i f f e r e n tc o g n i t i v el o a dw a sf o u n d i nd i f f e r e n t p r e s e n t a t i o n so fi n f o r m a t i o ni nm u l t i m e d i al e a r n i n g w h e nt h e p i c t u r ea n dt e x tw e r ep r e s e n t e da tt h es a m et i m e ，t h er e a c t i o n ti m ei na u d i t o r ys u b t a s kw a ss h o r t e r ，t h el e a r n i n ge f f e c tw a s b e t t e r ：t h ec o g n i t i v el o a di nm u l t i m e d i al e a r n i n gw a sl e s s ( 2 ) s i g n i f i c a n td i f f e r e n c e w a sf o u n di nt h ed i f f e r e n t p r e s e n t a t i o n f o rt h ep a r t i c i p a n t sw i t hl o w e re x p e r i e n c ei n m u l t i m e d i al e a r n i n g t h el o w e re x p e r i e n c ep a r t i c i p a n t sc o u d g e tm o r ek n o w l e d g ei nt h ep r e s e n t a t i o no fp i c t u r e sw i t ht e x t ( 3 ) f u r t h e rc o m p l e m e n ta n de n r i c ht h ef i n d i n g s t h a tt h e v a u d i t o r yd u a l t a s kp a r a d i g mc o u db ee f f e c t i v e l ye x a m i n e c o g n i t i v el o a di nm u l t i m e d i al e a r n i n g k e yw o r d s ：p r e v i o u se x p e r i e n c e ，i n f o r m a t i o n sp r e s e n t a t i o n ， m u lti m e d i al e a r n i n g ，c o g n iti v el o a d ，d u a l t a s km e t h o d o l o g y v l 湖南师范大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立 进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 舍任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做 出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识 到本声明的法律结果由本人承担。 靴论文作者群臻礼 呼加 湖南师范大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属湖南师范大学。 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南师范大学可以将本学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密口。 懈名灰雨哺在雀常巩 导师签名：丁羔_ 1日期：k 匆年fp 月他日 信息。一现方式j 经验水甲对多媒体学习巾认矢负荷的影响 l 引言 多媒体技术是上个世纪9 0 年代发展起来的一种新型技术，是一 种把超文本、图形、图像、动画、一声像等载体信息结合在一起k 了i ：通 过计算机进行综合处理控制，在屏幕上将多种媒体的各要素有机结 合，完成- 一系列随时性、互动性操作的信息技术。随着科学技术的迅 猛发展，特别足计算机技术、网络技术和信息技术的发展，多媒体技 术已越来越多的被应h j 到现代教育教学中。它具有信息量人、能动交 互、使j j 方便，适用范围“等传统教学手段无法比拟的优点，改变了 f 章统的单调的教学模式，被普遍认为能够促进人的信息加工，有效改 善学刊效果。然而，事实爿：不像人们所期望的那样，随着这种技术被 。一泛应f j 予教育，教育者和研究人员歼始逐渐发现，应用多媒体教学 ：小足总能带来好的学习效果。 对于多媒体学习l j 的，。蝗问题，致力予认矢l i 负荷研究的心理学家 们进行了一系列的实验，他们主要针对如何降低学习者的额外负荷， 提高其学习效率得出了许多有意义的结果，提_ l j 了各种多媒体学习的 模式和理沦，但这些模式和理论并没有得到完全证明。 本研究卡要依据已有理论，以多媒体教学设计为载体，在总结以 往研究的基础上，拟在多媒体学习条件下，在真实的教学环境中，运 j j 真实的学刊材料，采用双任务范式通过计算机整合图片、声音等多 种信息，以评估在多媒体学习巾所产生的认知负倚。 1 1 多媒体学习的认知理论 商校教师住彤 硕 j 学位论文 1 1 1 理论概述 多媒体学习的认知理论包括j ，三个基本假设：人类信息加。1 ：系统 包括视觉图像加工和听觉言语加】j 双通道；每个通道的加 ：能j 都 足自限的；主动的学习要求对学习过程i - l 各种认知加j ：过程进行协 渊。 双通道假设是指人们对视觉和听觉表征的材料拥有单独的信息 g u ；f ：通道。；1 1 信息呈现给眼睛时( 例如插图、动蛳、录像或屏幕文本) ， 人们在视觉通道加j ：信息；当信息呈现给耳朵时( 例如解说或非苦语 的声齐) ，人们在听觉通道力d - i ：信息。尽管信息通过一个通道进入信 息系统，但足学习者也能够转换表征方式而使l 能在另，条通道得剑 加i j 。肖学爿者能够给任务分配足够的认知资源时，最初呈现给一个 通道的信息也可能在另一条通道获得表征。 容最有限假设认为人们在每个通道上一次性加工的信息数最足 行限的。1 1 j 呈现一个插图或动i j 时，任一时问内学习者能够保持在：i - ： 作沿医r 1 i 的农象是， 是少数。这些袭象只反映了所呈现材料的部分， b j 4 ：足对所呈现材料的精确复制。 i 动g u j ：假设是指人们为了对他们的经验建迓起致的心理表 征会， ：动参与认知加：e 。这螳丰动的认知加工过程包括形成注意、身 钐 新进入的信息和将新进入的信息与其他知识进行整合。简高之，人 是寻求使多媒体呈现有意义的丰动加工者，主动学习可视为模拱建构 的过程。主动学习的三个基木g u _ - 过程是：选择相关的材料、组织已 选择的材$ t - 4 n 把所选择的材料与已有的知识整合起来。 信息节现方式。经验水甲对多媒体。习中认知负荷的影响 m a y e r 指出，多媒体学习发生于学生使用两种或两种以卜不州方 式呈现的信息建构知识，如图像形式的动画和言语形式的解说。在某 种环境下，文字材料能激发表象表征的形成，图像材料能激发语义表 征的形成。这时，多媒体学习发，仁了。图1 1 的多媒体学习的认知模 型代表了人类信息加工系统。当语词和i 画而作为多媒体呈现方式通过 耳朵和眼睛进入感觉记忆中，感觉记忆允许i 画面和语词作为精确的视 觉表象和听觉表象分别在视觉记忆与听觉记忆中保持很短的一段时 间，即进行感觉登记。在秘极主动的意识状态卜，工作记忆被用丁暂 时性地存储知识和操作知识。在工作记忆中建构的知识，即视觉心理 模型和言语心理模型以及它们之间的联系，建立在前一阶段图像和言 语两种表征模式的基础之上。长时记忆与工作记忆刁 同，它能够b 、，t 弱 地储存人量知识，但是如果一个人要对长时记忆中的材料进行主动思 考，这些材料必须被带入工作记忆中。 多媒体呈现感觉记忆 工作记忆长时记忆 语词k i 耳朵 i 选择。i 古立组织 言语模型 li 语词 厂日 语词 1 i jl o 口 整合 i 先前的知识 o i i 1r 画面i i 眼睛 l 选择j 圃植 组织 li 图像 nhj m 图像 图像模型一 图i - i多媒体学习的认知模型 1 1 2 经验水平对多媒体学习的作用 在多媒体学习的实验研究巾，谈到学习者已有的知识经验往往足 指学习者具有的知识和对与该课主题相关的特定情境的熟悉性。这可 以称作领域特异性知识( d o m a i n s p e c i f i ck n o w l e d g e ) ，因为它是一组 高校教师相：l 【 ：硕 ：学何沦文 火丁特定情境的知识。先前矢f l 识经验的作用在学习研究特别足在文本 学习中有一段悠久而霞要的历史。关丁阅读理解的研究表明，学习着 从一段义：嚣的阅读中所学习的知识既依赖段落所包含的信息，又依赖 阅读者已有的矢l i 识经验。矢i j 识水甲高的阅读者i ；k 矢i i 识水甲低的学习者 常常从段落巾记住更多的材料；更为特别的是，知识水丫高的阅读者 比知识水半低的阅读者在匝】j 匕的l j 头记录上含有更多高水平的概念 理解和逻辑推理。 多媒体学习的认知理论的一种观点建莎在高知识水j f 可补偿小 良教。学信息的思想基础上。学习者的理解程度取决于能够同时对j ：1 4 - 泄匕i - 储存的相应的视觉表征和言语农征形成联接。当设计f 良的教 学信息呈现时，知识水甲高的学习者也许能够用的知识米补偿，而知 识水、f 低的学习者则做小到。当良好设计的教学信息呈现时，知识水 、r 高的和知识水平低的学习者都能够理解。在这种情境下，知识水、r 低的学习者比矢l l 识水平高的学习者在信息从设计不良转变成良曼f 设 讣时表现出更人进步。 在多媒体学习的记忆测验中，多媒体效应体现为，多重农征的信 息呈现( 文本加捅图) 畸，的记忆测验成绩比单一表征的信息呈现( 文 小) 更高。类似的结果也 j 现多媒体学习的迁移测验阜。 1 2 认知负荷理论 1 2 1 理论概述 认知负荷( c o g n i t i v el o a d ) 是指人在信息加工的过程中所必需 的心理资源的总量。认矢f i 负荷理论是澳大利心理学家j o h ns w e l l e r 信息。t 现力式j 经验水、r 对多姒体习r ，认失l i 负t 孑的影响 在资源有限理论和图式理论的基础卜，于2 0 世纪8 0 年代米9 0 年代 初捉米的。 资源有限理沧认为人的认知资源( - - - i - ：要表现在j i ：作记忆容量【：) 足仃限的，人们很难同时加工多种信息。而任何学习和i 、u j 题解决活动 都要消耗认知资源，特别是当学爿材料含有多种信息或相瓦 f 4 - j l j 时， 将会加币：认知负倚。如果加：e 某科，信息所需要的认知资源超过丫个体 小身所具有的认知资源的总量，就会超负荷( c o g n i t i v eo v e r l o a d ) ，从 而影响学= | 效果和效率。 图式理论认为知识以图式的形式存储_ 丁长时n 乙巾，在个体学习 新妣识的时候，k h 寸记忆中的图式町以根据所而临的情景进行快速而 i 卜确的 i 类。这种班j 类是一种自动化的d h - i ；过程，它不需要有意识的 控制和消耗资源，因而可以不用剑有限的：l 作记忆资源就能有效地加 ：i ：大毋信息，从而降低个体的认知负荷。冈此，图式的建构也意i 来着 学爿者从新于剑专家的转变。 根据认知负荷来源的f 同，s w e l l e r ( 19 9 9 ) 区分出1 广三种彳 同的负 前打：( 1 ) 内在的认知负荷( i n t r i n s i cc o g n i t i v el o a d ) ：j t 要由教学材料 的结构和复杂性产生。如果学习材料中的信息很多，且e f i j 以复杂的 形式彼此朴素作用，那么内在的认知负荷就很高。( 2 ) 外在的认矢l l 负 求孑( e x t r a n e o u sc o g n i t i v el o a d ) ：主要山信息呈现的形式和方式，或教 学活动的：f 作记忆要求施加。这种认知负荷对学爿没有贞献，而且减 少了用于学习的工作记忆能量。( 3 ) 相关的认矢f l 负荷( g e r m a n e c o g n i t i v el o a d ) ：主要是由于学习者努力地加j r 并理解材料所造成。 高校教师n ：彤 颂十：学位论文 它产乍于学习者在学习某个任务末用完所有的认知资源时，这时学 列青便町以把剩余的认知资源用剑与学习有一( 接相关的加j 中去，这 样的加：j 二也会增加认知负荷，不过不会阻碍学习，反而会促进学爿。 这三种认知负荷之间是一种相加的关系了孝h ；h h 之和不能超过i ：f i - ： 心匕町利用的认知资源，并且这三者之间的关系不是对称的。内在认 矢i | 负荷足种基础负荷，是一种用米建构新图式以及将已有图武自动 化的认知负倚，【大l 此是不可减少的，只有在分配给内在认知负倚充分 的认知资源之后，才能将剩余的资源分配给外在认知负荷和相关认知 负荷。男友此在教学过程巾，教师应当考虑到这三种负倚之问的关系， 以便优化教学，提高学习者学习效率和学习成绩。 1 2 2 认知负荷的测量 虽然认知负荷理论作为一个理论框架得剑了很好的理解，但是， 我们主要还在依靠某种方法对由多媒体教学带来的认知负倚进, t t f l j l 0 最。f 1 | ，对认知负荷的测量可从客观性( 主观客观) 和冈果关系 ( ：“接问接) 两个维度l 来划分。 p a s s 等人在1 9 9 4 年提出来一种间接的、主观测量法，主要通过在 实验后对被试进行l 、u j 卷调查，i , _ l - j c b 丑答在理解学习材料的过程。 ，所付 的心理努力的多少，该方法在订前关于认知负倚的研究巾使刚较 多。 ：i 【接的： 观测量法是让被试对与认知负荷：直接相关的学习材料 的难度进行等级评定。k a l y u g a 等人( 1 9 9 9 ) 的研究袭明，这种测最 力、仫 i - l 】匕“l c , 够比较准确地测查i = f 不n i ) i l 练策略导致的结果之问的筹异。 信息。一! 现一，j 式0 经验水、f 埘多媒体学j j i = ，认知负荷的影响 问接的客观测量，一足通过对成绩结果的分析考食认知负倚的强 度，二足通过分析行为方式或乍理状况以及它们与学习d h ：f 的关系， _ 女i l 把学习者花在任务上的时间作为衡量彳 同负荷水平的个指标，也 i ，j 以袱据心率和瞳孔扩张等来考查负荷水、f 。 ! “接的、客观的测量足指使用神经成像技术( n e u r o i m a g i n g t e c h n i q u e s ) ，如通过计算机断层# 描技术( p e t ) 和功能。陀磁 之振肭 成像技术( f m r i ) 测查任务完成过程巾脑的激活程度。这种方法常 川米考察一j ! 作记忆研究中在完成简单任务( 如词汇记忆、句子理解等) 时，人脐i 区域的活动，但在认知负荷理论的研究中运川还4 是很多。 月利t 对认知负荷进行： 接、客观测最的方法是双任务范式 ( d u a l t a s k p a r a d i g m ) 。这种范式的基本假设足：认知资源足有限的， 仉可以灵活地分配到任务解决的不同方而。如果一个学习者必须要同 时完成两个任务( 如学习任务和豁控任务) ，而且两个任务都需要相 刚的资源，_ ；玎| 5 么所有的资源就必须在二者之间进行分配，大1 此丌j 以根 据两个任务的成绩米推测认知负荷的强度。 这利- 双任务范式可以以两种方式被运用。在，种方式中，为j ，引 起i i 三忆负倘次任务被加于主任务之上。这罩的| 天1 变量是在j 二任务 ( p r i m a r yt a s k ) 中的表现，这一变量在双任务睛境中，与在单f t 务情 境( 即多j 有寸i 要任务的情境) f | l 相比，水、f ，应该会有所降低。在第二 种办式l 1 ，次任务被用米对一卜要任务引起的记忆负荷进行测最。在这 里，在次任务i 1 的表现成了研究变量。如果i 二任务的小州变量引起了 彳 州最的认知负荷，那么，在次任务中的表现就会产生相j 娩的变化。 高校教师仡耳j i 硕f ：。z 何论文 本研究采j | j 第二科- 方法。 舣仟务范式的优点是可以不依靠主观的自我报告数据、间接的行 为表现测量，或与认知负倚仪存在间接联系且有可能受到其它凶素影 响的行为或生理测量，而对认知负荷进行测量。与其它方法叟神经 成像技术、心率测量、眼动追踪) 相比，这种方法所需要的技术j ：的 仪器是最小，也是最容易实施的。它以计算机为基础提供了j “接和客 观的测量段，克服+ 厂其它间接和主观测量的f 、= 足，使得研究者能够 对认矢l i 负荷理沦的假设进行实证的检验。 1 。2 3 基于认知负荷理论的多媒体学习领域的研究 多媒体学爿情境是特别能体现认知负荷理论的基础和含义的 一种技术，它被， j 作教育媒介而牵涉到接收并7 j i j , i _ 不同表征模式和感 觉形态的信息。目前，多媒体学习中的矢1 1 识获得过程的研究越来越受 剑币视。 1 2 3 1 多媒体学习中通道效应 在多媒体学习的研究过程中，人们的兴趣在于探讨学习材料的不 l 司呈现方式( 如图形的或文字的) 分别能在多人程度上使知识扶取变 得容动以及j j 什么理沦来解释这些现象。一些研究者正着下研究义字 材料通过1 、= 例的感觉通道( 如视觉的或和听觉的) 的呈现对知识获 取足甭有影响，有多大程度的影响。这螳研究发现了两个效应，月j 以 解释使用多媒体如何使知识获取变得容易。( 1 ) 双编码效应 ( m u l t i m e d i ad u a l c o d i n ge f f e c t ) ：呈现义宁材料的同时也呈现与之相 义的图片材料，会使学习变得容易( 图文并貌) 。( 2 ) 感觉通道效心 f 。了息t ! 现方式经验水、r 对多媒体。尹爿i f l 认知负 的影响 ( m o d a l i t ye f f e c t ) ：呈现视觉材料的同时也呈现与之相天的声卉材料， 会使学习变得容易( 影音同现) 。为j ，解释这些效应，s w e l l e r 及m a y e r 等人进行了大毋研究米证实l l ；存在。 j e u n g ， c h a n d l e r &s w e l l e r ( 19 9 7 ) 及m o u s a v i ，l o w & s w e l l e r ( 19 9 5 ) 的研究发现，接受以视听结合方式的多媒体引导的学 ! i ，较之视觉单通道条件卜的学q = ：，在随后的问题解决t l ，所花的时问 比较少。而在k a l y u g a ，c h a n d l e r & s w e l l e r ( 1 9 9 9 ) 及t i n d a l l f o r d ， c h a n d l e r & s w e l l e r ( 1 9 9 7 ) 的实验i - i j ，视听结合呈现条件+ f ，被试在 学爿；1 - 报告出更低程度的心理努力，却得到更高的测验得分。i 刊样， 在m a y e r 和m o r e n o ( 1 9 9 8 ，1 9 9 9 ) 的研究中，视听结合呈现条f t ：卜， 被试在址忆保留量、迁移水、f 、匹配测验中均表现出更好的成绩。在 另一个研究中，m o r e n o 和m a y e r 发现，当图片和文字相继呈现，而 4 足州时呈现时，也发现了感觉通道效够。尽管图文暂时分开了，舣 通道引导卸仍然优越于视觉单通道引导。这表明，感觉通道效j 粒伞少 在定程度上足可用记忆资源增长的结果。 。 通过改进研究方法，b r u n k e n 等人( 2 0 0 2 ，2 0 0 3 ) 采用双任务范式 米对多媒体。学习中的感觉通道效应进行了研究。结果发现，在记忆保 留量测验及次任务反应时中，视听结合条件下成绩均表现优于视觉单 通道条件。山此说明，感觉通道效应的存在。另外，b r u n k e n 等人( 2 0 0 4 ) 把次任务刺激改变为听觉刺激，这一实验一j 样证实了感觉通道效应。 w a i m a n ( 2 0 0 3 ) 利j 双任务法也证明仪以视觉方式呈现的学习 材料会使视觉认知负倚比视听同时呈现要高。j f 如认矢l l 负荷理论所预 高校教师住耳j ：硕l ：学何沦文 期的，仪以视觉方式呈现的图片和文字哙有更高的认知负荷。实验中， l 司样的多媒体学习材料，在视觉条件下的次任务的处理要明娃慢于视 听条件卜次任务的处理。 然而研究也发现感觉通道效应并不是无处不在，图外已有许多研 究证实，当改变任务特征与学爿者特征时，语音信息并没有表壬见f 优 势。 h u i bk t a b b e r s 等人( 2 0 0 4 ) 的研究发现，当使学习材料k 度增 加时，视听结合条件下，被试心理努力显著低于仅视觉条件；但足， 在址忆保留鼍、迁移量上，两种学习条件下并没有表现出明娃的差异； 州时，给r 视觉单通道学习足够的时间，即学习者进行自土控时学 习时，心理努力、记忆保留量、迁移量均也小存在差异。这说明，感 觉通道效应在材料长度加人、时间允足的条件下，并不存在。 综卜所述，以卜大部分研究揭乃之出多媒体学习中视觉加听觉的呈 现方式能够起剑很好的学习效果，f u 是由于语音有稍纵即逝的特性， 而义本学习者殂f 以来蛐扣描，对于不同类型的学列材料，多媒体语音 是禽依然町以发挥它的作_ h 是一个值得探讨的问题。目前我困j i ：没有 进行听觉感觉通道效应的认矢i l 负荷研究；而在多媒体学习r f l ，作为影 响感觉通道效应的两入网素，即任务特征及学习者特征( m a y e r ，2 0 0 3 ) 在【日内外研究巾j ：也有不足。 1 2 3 2 双任务范式下多媒体学习的认知负荷 m a r c u s 等人( 1 9 9 6 ) 使朋了不| 一j 形式的同 i 寸呈现的次任务来评 估山对视觉主要任务的b i l l 教学设计所引起的认知负倚。他们发现， f 。了息一现疗式j 经验水i f 对多姒体学习中认知负荷的影响 ；两种任务都需要相同的认知资源时，对次任务的测量与主任务引起 的负荷存在相关。 c h a n d l e r s w e l l e r ( 1 9 9 6 ) 将次要任务运用于计算机辅助设计 r l ，基于计算机的学习材料盼认知负荷研究中。他们用第二台计算机发 _ 次要任务，与第，一台计算机发出的计算机辅助设计同时呈现在各自 的计算机屏幕上。发现次要任务的表现与主要任务巾的分敝注意力 ( s p l i t a t t e n t i o n ) 效应、冗余( r e d u n d a n c y ) 效应，以及材料中元素问的 相。f f 作h j 存在关系。 b r u n k e n 等人( 2 0 0 3 ，2 0 0 4 ) 采j j 双任务范式来对多媒体学习l 1 的 感觉通道效应进行了研究。实验材料之一为理科矢f i 识，是关于人类心 血管系统虫i l 何工作的学习课程，实验材料之二为一段意人利历史名城 佛罗伦萨的介绍，内容是关于地理分布、艺术品、建筑等介绍，类似 丁旅游指南。次任务为屏幕h 出现的黑色宁母a ，每隔5 1 0 秒会变 为红色，告矢i i 被试，在发现颜色变化即尽快按键反应。结果发现，在 让匕保留量测验及次任务反应时中，视听结合条件下成绩均表现优于 视觉单通道条件。 我凶学者赵妍，陈红艳等人( 2 0 0 5 ) 应用双任务范式研究了多媒 体信息呈现办式对认知负荷与学习成效的影响，其中次任务为简单的 视觉躲控任务，对文本、文本+ 图、解说、解说+ 图以及文本+ 解说+ 图五种多媒体呈现方式下的认知负荷进行亢接测量，同时考察学习者 的学刊时问。结果发现，在单一表征方式时，学习材料的图义关系不 会影响剑研究结果，复合表征方式时，学习材料的性质町能与呈现方 茼校教师n ：耳j l 硕 ：? f 市论文 式存在交瓦作用。 在利川双任务范式对多媒体学习认知负荷的研究中，次任务往往 为视觉刺激。b r u n k e n 等人( 2 0 0 4 ) 把次任务刺激改变为听觉刺激，在 川多媒体呈现关于血液循环的教学材料时加上一些因素，实验采用完 全被试内设计，并设簧了三种情境：无听觉信息、只有背景音乐、背 景商乐加叙述。主仟务足对教学材料的理解和掌握，次任务是在每种 一陆境, t , f 4 间隔5 剑1 0 秒的时间里现一个声音刺激，让被试对这个 声音做反应，并用电月卤记录被试的反应l 寸。根据反j 顿时的长短来推 测次任务产乍的认矢i i 负荷。研究结果发现被试在三种情境下对次任务 的反j 粒时存在明娃差异，被试在背景音乐加叙述的情境下对次任务的 反应时明 t 点长于另外两种情境。 这些实验的结果清楚地娃示了使j j 双任务范式考察多媒体学习 r 1 ，认知负倚的有效性与敏感性。被试在单任务情境下对次任务的农现 娃著地快于在双任务情境下对次任务的表现。同时，这一效应模式非 但见丁所有被试的土f 均反心中，还无一。例外地出现在 淳个被试身上。 随着认矢i l 负荷理沦研究的深入发现，对于新手是很有用的教学方 法，fu 对掌握丫较多专fj 知识的学习者来说可能没有秋极效果，即专 门失l l 识反转效心。另外，研究者也认识到，要设计有效的学习环境， 必须婴考愿1 2 | j 学习者的特征，【大j 为学习者的特征影响了潜在知识结构 和学习任务的交互作用。研究者对学习者的特征如年龄、认知风格和 窄问能力已经加以研究，但是采h j 听觉次任务的双任务法客观、 接 地测最不同知识经验背景的学习者在多媒体学习中认矢| i 负荷的研究 信息甲现方式i j 经验水、f - x , y 多媒体学习巾认知负荷的影响 还没钉展开。 1 3 本研究的产生和研究假设 术研究j i 要在总结以往研究结果的基础之上产生。首先，人多通 道效应的研究焦点集巾在视觉：f 作记忆中的认知负荷卜，针对听觉系 统l j 认矢f l 负倚研究的较少( b r u n k e n ，2 0 0 4 ) 。基于先前的理论，我们 。几j 以推测利用视听材料的学爿者比单利用视觉材料的学习者能体验 到更多的听觉认知负荷。因此，如果被试在图片力口文本与图片加解说 这两